模電綜合訓(xùn)練報(bào)告

1、2014年光電信息學(xué)院模擬電路與脈沖電路綜合訓(xùn)練題成績(jī)： 組號(hào)：組長(zhǎng)：組員:組員: 提交報(bào)告時(shí)間： 2015年1月9日 選作題號(hào)： 1，2，3，4，5，7 項(xiàng)目一：電源目的：該項(xiàng)目將顯示電源使用全波整流器，穩(wěn)壓二極管，固定電壓穩(wěn)壓電路的一些基本原則。組件：橋式整流器（50 PIV，1A），齊納二極管（500毫瓦 10 V），7805穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)：1：構(gòu)建近似直流電壓與交流峰值到峰值波動(dòng)電壓的整流橋和濾波電路如圖1-1。簡(jiǎn)介：大多數(shù)的直流電流（DC）電子設(shè)備中使用的電源是由60Hz，115V交流（AC）電源轉(zhuǎn)換而得。這種交流到直流轉(zhuǎn)換通常涉及一個(gè)降壓變壓器，整流器，濾波器，和調(diào)節(jié)器。降壓變壓器是用

2、來減少AC線路電壓從115 VRms的附近有需要的直流電壓的RMS值。降壓變壓器的輸出隨后被送入一個(gè)二極管整流電路，整流后只輸出輸入正弦信號(hào)的正半。過濾器是用于平滑整流輸出，以實(shí)現(xiàn)幾乎恒定的直流電壓水平?？稍谶^濾器后加穩(wěn)壓管，以恒定輸出電壓。在這個(gè)項(xiàng)目將使用兩種不同類型的穩(wěn)壓器：一個(gè)齊納二極管電路和一個(gè)穩(wěn)壓電路。為了保持穩(wěn)壓，二極管必須工作在擊穿區(qū)。對(duì)于電流在Izmin到Izmax間，二極管的特性曲線幾乎是垂直的，具有很好的穩(wěn)壓作用。齊納二極管有多種擊穿電壓。另一種類型的穩(wěn)壓器則是7800系列穩(wěn)壓器。這一系列的固定電壓調(diào)節(jié)器的編號(hào)是78XX，其中xx對(duì)應(yīng)的輸出電壓值。有從5到24伏的輸出電壓可

3、供選擇。這些穩(wěn)壓器易于使用，并且工作得很好。 2。齊納二極管穩(wěn)壓電路如圖1-2，假設(shè)齊納二極管將工作在10V并調(diào)節(jié)5毫安到25毫安電流。假設(shè)通過R的電流始終是5 mA到25 mA之間，齊納二極管控制在10 V，找到所需的最低值R和RL。你可以假設(shè)兩個(gè)二極管的正向二極管壓降約為1 V實(shí)驗(yàn)過程：1。構(gòu)建沒有電容的圖1-1橋式整流電路。使用自耦變壓器和降壓變壓器調(diào)節(jié)橋式整流電路的輸入電壓。調(diào)節(jié)插入變壓器的自耦變壓器，直到次級(jí)電壓等于12 VRMS。注意不要使變壓器次級(jí)短路！在示波器上觀察二次波形，將示波器調(diào)節(jié)到DC耦合，觀察負(fù)載電壓VL的波形。請(qǐng)記住，輸入信號(hào)源和負(fù)載不能接共同的接地端。 橋式整流實(shí)

4、現(xiàn)了將交流電壓變?yōu)閱我粯O性的直流脈動(dòng)電壓。 變壓器非理想狀態(tài)，把有效值為115V電壓變?yōu)?2V電壓的匝數(shù)比為92：12。切斷電路的電源。將電容器按圖1-1所示接入電路，注意確保電容器極性正確。給電路加上激勵(lì)，在DC耦合的示波器觀察VL。使用數(shù)字電壓表測(cè)量直流電壓電平。在AC耦合示波器上觀察紋波電壓VR。將這些測(cè)量值與計(jì)算值進(jìn)行比較。波紋電壓在-250mv250mv之間。3。觀察通過改變負(fù)載電阻從1 kW為500W對(duì)電路的影響。用數(shù)字電壓表測(cè)量直流電壓電平。AC耦合示波器觀察紋波電壓。把這些值與先前記錄的值進(jìn)行比較。波紋電壓在-500mv500mv之間。電壓波動(dòng)更加明顯。 負(fù)載電阻大小對(duì)示波器波

5、形有影響，阻值越小電壓波動(dòng)越明顯，當(dāng)負(fù)載很大時(shí)，輸出波形近似為一條直線。4。用數(shù)字曲線示蹤記錄的齊納二極管的特性曲線。注意擊穿區(qū)域的擊穿電壓值。還要注意的“拐點(diǎn)”的IZK(拐點(diǎn)電流)值。5。驗(yàn)證您的設(shè)計(jì)值R和RL后，構(gòu)造如圖1-2的齊納二極管穩(wěn)壓電路。用數(shù)字電壓表測(cè)量在RL的最小值及最小值上下的幾個(gè)值處的直流電壓電平。要注意不要使齊納二極管過載。評(píng)論這些不同的負(fù)載電阻電路的工作。若負(fù)載為1k歐姆，穩(wěn)壓10V，輸入電壓15V，電流5毫安到25毫安，則計(jì)算得出限流電阻應(yīng)在200到1k歐姆之間，取500歐姆。實(shí)驗(yàn)記錄：萬用表的電壓值從9.4v開始逐漸變化到9.9v，改變速率先快后慢； 示波器的兩條曲

6、線的不同體現(xiàn)了穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓作用。6。構(gòu)建7805穩(wěn)壓電路如圖1-3。仔細(xì)觀察正確的穩(wěn)壓器的引腳配置。測(cè)量當(dāng)RL等于300W，200W和100W時(shí)的負(fù)載電壓。計(jì)算這些情況下的電流。負(fù)載電阻的值影響輸出電壓?jiǎn)幔?實(shí)驗(yàn)開始后萬用表的電壓值就緩緩增大，剛開始實(shí)驗(yàn)時(shí)電壓值為：RL=300W，VL=5.006V,I=16.69mARL=200W，VL=5.005V,I=25.03mARL=100W，VL=5.005V,I=50.05mA可見負(fù)載的電阻對(duì)輸出電壓基本沒有影響。7。令RL等于200W，記錄7805穩(wěn)壓器輸入電壓（引腳1）和輸出電壓（引腳3）。改變自耦變壓器的設(shè)置從而降低穩(wěn)壓器的輸入電壓。對(duì)于每

7、一個(gè)電壓幅度的下降，記錄穩(wěn)壓器的輸入和輸出電壓。直到穩(wěn)壓器的輸出下降到低于5V。7805穩(wěn)壓器產(chǎn)生5 V輸出所需的最小輸入電壓是多少？輸入電壓V輸出電壓V14.5435.0059.1435.0027.9465.0027.7495.0017.65557.5634.947805穩(wěn)壓器產(chǎn)生5 V輸出所需的最小輸入電壓是7.655V。問題： 1：為什么在橋式整流電路，輸入信號(hào)源和負(fù)載不能共用一個(gè)接地點(diǎn) ？因?yàn)檫@樣會(huì)使3和4之間的二極管短路掉。使波形變?yōu)椋合喈?dāng)于一個(gè)半波整流器。2：齊納二極管可以作為一個(gè)傳統(tǒng)的二極管使用嗎？解釋你的答案，并與曲線追蹤儀的曲線驗(yàn)證。不可以，齊納二極管與傳統(tǒng)二極管相比反向擊穿

8、電壓比較低。3：如果橋式整流器被改變?yōu)橐粋€(gè)半波整流器，輸出濾波器的電容的值是否應(yīng)增加，減少或保持不變，以保持相同的的紋波電壓？解釋你的答案。讓橋式整流電路的輸入信號(hào)源和負(fù)載不共用一個(gè)接地點(diǎn)，紋波電壓：-6060mV讓橋式整流電路的輸入信號(hào)源和負(fù)載共用一個(gè)接地點(diǎn)，相當(dāng)于一個(gè)半波整流器。紋波電壓：-140140mV減小電容到110uF紋波電壓：-270270mV增大電容到440uF紋波電壓：-7070mV可見如果橋式整流器被改變?yōu)橐粋€(gè)半波整流器，輸出濾波器的電容的值應(yīng)增加，以保持相同的的紋波電壓。4。將如何增加輸入信號(hào)源的頻率影響的紋波電壓，假設(shè)所有的組件保持不變呢？ 如果增加頻率到120Hz紋波

9、電壓：-5050mV如果減小頻率到30Hz紋波電壓：-120120mV可見增加輸入電壓的頻率可以減小波紋電壓。 項(xiàng)目二：運(yùn)算放大器模擬的運(yùn)用實(shí)驗(yàn)過程1. 構(gòu)造求和放大器，設(shè)計(jì)傳遞函數(shù)，使用±15v電源供電，使用.電路如圖要實(shí)現(xiàn)使R3/R4=1, R3/R5=2 即可，取R5=2M. R4=R3=4M. 故電路如圖2. 讓為峰值1V，1KHz的正弦波，Vin2等于5V直流。通過示波器上的輸出波形驗(yàn)證放大器工作。電路連接如上圖，使用正確的信號(hào)源輸出波形圖形如下峰峰值為4V，直流分量是-5V，故符合設(shè)計(jì)要求3.構(gòu)造帶通濾波器，使用電阻電容設(shè)計(jì)值，使用±15v電源供應(yīng)運(yùn)算放大器，使

10、用RL=2.4K.根據(jù)中心頻率是2KHz，帶寬是200Hz，放大倍數(shù)是20的要求，以及1/(2)(R1+R3)/(R1R2R3) Av=R2/2R1推出R1/R3=9為定值，故選取R1=18K,R3=2K；在用公式解出R2=720K，C=2.2nF電路如圖其頻率響應(yīng)為中心頻率為2KHz，帶寬為200Hz，放大倍數(shù)為20，故符合要求。4. 更改R3以降低中心頻率從2KHz到1KHz。在新的中心頻率下試驗(yàn)，驗(yàn)證新帶寬，以及中心頻率處放大倍數(shù)，與4比較實(shí)驗(yàn)電路如上，調(diào)節(jié)R3，發(fā)現(xiàn)當(dāng)R3=10K.時(shí)，中心頻率為1KHz，頻率響應(yīng)如下驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)帶寬為198Hz，并且電壓增益為20 不變。基本和中心頻率為2

11、KHz是一樣的。問題1.加法電路能否有同相端輸入，并產(chǎn)生沒有倒置的響應(yīng)，并解釋。能，如果從同相端輸入，反饋加在反向端，則仍在負(fù)反饋的條件下，使輸出產(chǎn)生加法的效果，并且沒產(chǎn)生倒置。2. 運(yùn)放濾波器的優(yōu)點(diǎn)性能較好，并且沒有損耗，還可以有一定的增益，而用RLC搭建的電路具有這些缺點(diǎn)，所用電阻會(huì)隨溫度變化而變化。 項(xiàng)目三：使用運(yùn)算放大器的模擬計(jì)算機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)1. 推導(dǎo)微分和積分電路輸入與輸出表達(dá)積分電路由虛短虛斷的概念以及電容的伏安特性知，即微分電路由虛短虛斷的概念以及電容的伏安特性知，即2. 設(shè)計(jì)模擬計(jì)算機(jī)，解決積分求解問題并算出結(jié)果。實(shí)驗(yàn)電路如圖實(shí)驗(yàn)過程1. 微分電路如圖輸入50Hz,500mV的正

12、弦波的輸入輸出波形 輸入500Hz,500mV的正弦波的輸入輸出波形可以看到輸入波形對(duì)輸出產(chǎn)生了偏移，證明高頻時(shí)微分出現(xiàn)偏差，微分電路低頻適應(yīng)性強(qiáng)輸入50Hz,500mV的三角波的輸入輸出波形 輸入500Hz,500mV的三角波的輸入輸出波形出現(xiàn)高頻波形失真輸入50Hz,500mV的方波的輸入輸出波形 輸入500Hz,500mV的方波的輸入輸出波形高頻波形失真2. 積分電路如圖輸入50Hz,500mV的正弦波的輸入輸出波形 輸入500Hz,500mV的正弦波的輸入輸出波形出現(xiàn)低頻類似反相放大滿足積分關(guān)系輸入50Hz,500mV的三角波的輸出波形 輸入500Hz,500mV的三角波的輸入出現(xiàn)低頻

13、類似反相放大輸入50Hz,500mV的方波的輸入輸出波形 輸入500Hz,500mV的方波的輸入輸出波形出現(xiàn)低頻類似反相放大積分關(guān)系3. 設(shè)計(jì)二階微分電路如圖下面為圖像 10v,10Hz正弦 10v,1kHz正弦 10v,100kHz正弦 10v,10Hz三角 10v,1kHz三角 10v,100kHz三角 10v,10Hz方波 10v,1kHz方波 10v,100kHz方波差異來源于微分器是對(duì)頻率范圍要求比較高的電路，只有在合適的頻率范圍內(nèi)發(fā)揮微分作用，無論是正弦波，三角波，方波，在不同頻率下操作會(huì)有不同的結(jié)果。問題1. 利用運(yùn)放電壓轉(zhuǎn)換效率不高時(shí)，信號(hào)跟不上的原理，輸入一個(gè)特定信號(hào)，計(jì)算運(yùn)

14、放的輸出端信號(hào)理論表達(dá)式，用示波器觀察對(duì)比輸入輸出信號(hào)，不斷調(diào)節(jié)輸入頻率，直至輸出失真，即可得電壓轉(zhuǎn)換速率。2. 模擬電路存在零漂，并電阻防止電容電壓飄移，也防止了集成運(yùn)放飽和，使積分電路實(shí)現(xiàn)近似積分功能。3. 在微分運(yùn)算電路中，電壓階躍變化脈沖干擾會(huì)使運(yùn)放內(nèi)部進(jìn)入飽和或截止?fàn)顟B(tài)，使信號(hào)輸出失真，也容易發(fā)生自激振蕩，電路不穩(wěn)定，為解決這類問題，常在輸入端串聯(lián)電阻，以限制電流，使運(yùn)放始終工作在放大區(qū)。4. 同相積分器在這樣一個(gè)積分器左端串聯(lián)一個(gè)同樣的同相積分器，利用負(fù)反饋技術(shù)，將右端輸出反饋到左端積分器的輸入端，則在右端積分器輸入端即可得到其輸出端對(duì)應(yīng)的同相微分信號(hào)。 項(xiàng)目四：共發(fā)射極放大器設(shè)計(jì)

15、要求：共發(fā)射極電路如下：選Re為680，Rc為1.2k,Vce約為6V。Ve約為 （Vcc-Vce）1/1.8=3.3VVc約為Vb+Von=4.0又Re=100kRb30%Re=30k R2=Vc/Vcc*Rb=7.3kR1=Rb-R1=22.7k此時(shí)靜態(tài)工作點(diǎn)基本在滿足不失真的條件。1、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容： 用Multisim搭建仿真電路如下： 用萬用表表測(cè)得Vb=2.822V Ve=2.185V Vc=8.176V 故Vce=5.991V Vbe=0.635V 函數(shù)發(fā)生器采用10khz ,32mVp 輸出波形為2.0Vp,放大倍數(shù)Av62.5滿足要求 輸入和輸出波形如下： Vpp=T2-T1=4

16、.003V當(dāng)Rl為150時(shí)，輸出波形如下： 當(dāng)Rl為15k時(shí)，輸出波形如下：第一次Vpp=998mV,第二次Vpp=5.727V說明負(fù)載電阻值越大，對(duì)輸出電壓的利用率越好。用波特測(cè)試儀得出幅頻圖像如下：顯然有圖像知其低截止頻率約為Fl=850HZ,這與預(yù)期的100-200HZ還差很多。而決定低頻截至頻率的主因素為輸入、輸出和旁路電容器的電容大小，電容值越大，對(duì)低頻信號(hào)的傳輸阻礙效果就越好。經(jīng)過改進(jìn)電容大小，搭建如下電路：用波特測(cè)試儀得到幅頻特性曲線如下：由圖可知其低頻截至頻率約為Fl=121.22Hz。高頻截止頻率約為Fh=25.658MHz。帶寬約為25.6MHz 采用兩次電壓法測(cè)量輸入電阻

17、：Ri=U2/(U1-U2)*R1=11.638/(22.103-11.638)*1K=1.1K2、 問題 理論計(jì)算的Vce為6V、Ve約為3.3V，而實(shí)際Vce約6V，Ve約2.2V，與預(yù)期相差不大。低高頻截止頻率的計(jì)算比較復(fù)雜，但可以根據(jù)電容器值與頻率變化的關(guān)系，大致試試不同電容器的值得出比較合適的低頻截止頻率。 沒想到。用一個(gè)電位器等效Re會(huì)使得仿真步驟變得簡(jiǎn)單，易于操控負(fù)反饋量，而獲得需要的增益。 可以在輸出端加一個(gè)濾波電路，使其能過濾掉較高頻段信號(hào)，來降低Fh. 因?yàn)閷?shí)際制作過程中，各種外界因素都會(huì)影響Fh，在高頻段時(shí)，焊接點(diǎn)、電路板布局等都會(huì)引起輸出信號(hào)衰減。 項(xiàng)目5 共集放大器1

18、 目的：此項(xiàng)目將顯示共集電極放大器的偏置，頻率響應(yīng)，阻抗特性。由給出的條件，設(shè)計(jì)的電路如圖所示：各個(gè)表的圖示為下圖： 電流表 波特圖下頻率為107.007HZ 上頻率為 189.253HZ 示波器經(jīng)過測(cè)量，Ib/Ic約為 42 即的值為42由上面的電流表可知電流增益為IS/IL為9.481mA/401.024uA=23.61 將負(fù)載電阻200換成50后將出現(xiàn)削底2 將50歐姆改變成75歐姆之后發(fā)現(xiàn)變得與原來圖形幾乎一致，輸出幅度相差不大，并且能夠正常的放大。用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量輸入電阻Ri和輸出電阻R01 測(cè)量輸入電阻Ri(兩次電壓法)通過計(jì)算 Ri=Rb/R'i選擇一個(gè)8K歐姆的電阻根據(jù)公

19、式Ri=(Ui/Ui'-Ui)*R1輸入電阻為5.77k測(cè)量輸出電阻R01測(cè)出空載是的輸出電壓U02接入負(fù)載200歐姆后再次測(cè)量輸出電壓U1同理根據(jù)公式R0=RL*(U0-U1)/U1得輸出電阻為3.217歐姆問題：1 想要從電源得到的最大功率，則應(yīng)該是輸出電阻與電源的內(nèi)阻相等，但是電源的內(nèi)阻為50歐姆，而輸出的電阻的數(shù)量級(jí)為k，所以應(yīng)該使輸出的電阻盡量的少，此時(shí)輸出電阻的大小與負(fù)載無關(guān)。2 要是電壓增益增大，則應(yīng)該負(fù)載電阻應(yīng)該越大才好。所以想要獲得的電壓增益越大，則應(yīng)該是負(fù)載大些。3 實(shí)際測(cè)出來的電流增益23與用理論公式得到的增益1+=43有差異，發(fā)現(xiàn)電流增益比理論要小些。4 輸出電

20、阻R0=3.217歐姆5除了上面所用的方法，也可以測(cè)出輸出電壓和輸入回流電流，然后取他的比值即可。 項(xiàng)目七：級(jí)聯(lián)放大器目的：此項(xiàng)目將顯示共發(fā)射極- 共集電極級(jí)聯(lián)放大器的整體增益，頻率響應(yīng)，耦合。組件：2N2222晶體管 設(shè)計(jì)： 1。找到 - CC級(jí)聯(lián)放大器的總電壓增益。記住要考慮到多級(jí)放大器的負(fù)載電阻和輸入阻抗是不同的。2。找到一個(gè)C12的合適的數(shù)值使第一和第二級(jí)電容耦合。將C12當(dāng)作第一級(jí)的輸出耦合電容，確保C12不會(huì)導(dǎo)致主導(dǎo)極點(diǎn)： 圖7-1：CE-CC級(jí)聯(lián)放大電路注意: C12 必須是非極化的圖 7-2:電流源偏置的CE-CC級(jí)聯(lián)放大電路實(shí)驗(yàn)步驟：使用題四和五或題六的CC,CE相應(yīng)的元件值

21、構(gòu)建如圖7-1或圖7-2所示的CE-CC級(jí)聯(lián)放大器。1。測(cè)量每一級(jí)的中頻電壓增益VO1/VS，VO/Vi2和整個(gè)級(jí)聯(lián)放大器的總電壓增益VO/VS。請(qǐng)務(wù)必監(jiān)視示波器上的輸出，以確保波形不被剪切。與以前的相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（S）比較。VO1/VS-28.24AV比之前減少。VO/Vi20.987VO/VS-27.85 滿足：AV（總體）=AV（一級(jí)）* AV（二級(jí)） 2。測(cè)量從電源所看到的輸入阻抗和從負(fù)載電阻看到的輸出阻抗?？碈E和CC的實(shí)驗(yàn)室測(cè)量方法。將結(jié)果與以前的相關(guān)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果（S）比較。輸入端輸入電阻為：2.34k輸出端輸出電阻為：5k3。使用計(jì)算機(jī)控制，記錄和繪制級(jí)聯(lián)放大器的頻率響應(yīng)。找到角頻率和帶寬。上轉(zhuǎn)折頻率：25MHZ下轉(zhuǎn)折頻率：10HZ帶寬：25MHZ4。找到最大不失真的輸出電壓幅度。當(dāng)輸入電壓有效值達(dá)到25mv時(shí)，波形開始失真此時(shí)峰峰值為2v5?，F(xiàn)在，使用相同的元件值，反轉(zhuǎn)順序使CC成為第一級(jí)，CE作為最后一級(jí)。由于阻抗改變您應(yīng)該檢查C12的值。重復(fù)上述步驟1-4。這個(gè)級(jí)數(shù)反轉(zhuǎn)有什么影響呢？VO1/VS0.97VO/Vi2-33.9比之前的共射放大器增益小。VO/VS-33.26 滿足：AV（總體）=AV（一級(jí)）* AV（二級(jí)）輸入阻抗和輸出阻抗：輸入端輸入電阻為：7.41k輸出端輸出電