模擬電子技術(shù)實驗課件

1、1模擬電子技術(shù)實驗課件電工電子實驗室2實驗準(zhǔn)備及常規(guī)儀器設(shè)備使用實驗準(zhǔn)備及常規(guī)儀器設(shè)備使用單級放大電路單級放大電路運算放大器基本應(yīng)用電路運算放大器基本應(yīng)用電路晶體管輸出特性曲線測試電路晶體管輸出特性曲線測試電路綜合實驗綜合實驗兩級放大兩級放大電路電路3水平系統(tǒng)系統(tǒng)垂直垂直系統(tǒng)系統(tǒng)掃描掃描系統(tǒng)系統(tǒng)觸發(fā)觸發(fā)系統(tǒng)系統(tǒng)顯示顯示系統(tǒng)系統(tǒng)1、普通示波器的組成、普通示波器的組成：示波器基礎(chǔ)知識及使用簡介示波器基礎(chǔ)知識及使用簡介42、示波器的刻度水平刻度水平刻度垂直刻度垂直刻度觸發(fā)電平觸發(fā)電平刻度格線刻度格線53、示波器的觸發(fā)、示波器的觸發(fā)觸發(fā)電路的作用就是保證每次觸發(fā)電路的作用就是保證每次時基在屏幕上掃描的

2、時候，都時基在屏幕上掃描的時候，都從輸入信號上與定義的觸發(fā)點從輸入信號上與定義的觸發(fā)點相同的點開始，這樣每一次掃相同的點開始，這樣每一次掃描的波形就同步的，從而顯示描的波形就同步的，從而顯示穩(wěn)定的波形，見圖穩(wěn)定的波形，見圖b；沒有觸發(fā)；沒有觸發(fā)電路在屏幕上看到的將會是具電路在屏幕上看到的將會是具有隨機起點的很多波形雜亂重有隨機起點的很多波形雜亂重疊的圖象，見圖疊的圖象，見圖a 。觸發(fā)是使用示波器最麻煩的一觸發(fā)是使用示波器最麻煩的一點，示波器提供了許多觸發(fā)方點，示波器提供了許多觸發(fā)方式，可根據(jù)測量問題加以應(yīng)用。式，可根據(jù)測量問題加以應(yīng)用。作為數(shù)字示波器來說，觸發(fā)實作為數(shù)字示波器來說，觸發(fā)實際上參

3、與了確定波形的存儲起際上參與了確定波形的存儲起點。點。不正常觸發(fā)不正常觸發(fā)正常觸發(fā)正常觸發(fā)ab64、觸發(fā)釋抑（、觸發(fā)釋抑（Hold off）有些信號具有多個可能的觸發(fā)點，如有些信號具有多個可能的觸發(fā)點，如右圖數(shù)字信號。右圖數(shù)字信號。該信號雖然在較長的時間周期內(nèi)是重該信號雖然在較長的時間周期內(nèi)是重復(fù)的，但是在短時間內(nèi)情況則不然，復(fù)的，但是在短時間內(nèi)情況則不然，這樣一來，正常觸發(fā)掃描出的波形出這樣一來，正常觸發(fā)掃描出的波形出現(xiàn)混迭?，F(xiàn)混迭。為解決這個問題，采用了觸發(fā)隔離功為解決這個問題，采用了觸發(fā)隔離功能，即在各次掃描之間加入延遲時基，能，即在各次掃描之間加入延遲時基，使得掃描的每次觸發(fā)總是從相同

4、的信使得掃描的每次觸發(fā)總是從相同的信號沿開始。從而得到穩(wěn)定的波形顯示。號沿開始。從而得到穩(wěn)定的波形顯示。另一方面，觸發(fā)隔離的使用顯然在波另一方面，觸發(fā)隔離的使用顯然在波形捕獲方面遭到了損失。形捕獲方面遭到了損失。隔離時間過短波形混迭隔離時間過短波形混迭正確隔離時間正確隔離時間7Tektronix TDS 210SAVE/RECALLMEASUREACQUIREAUTOSETUTILITYCURSORDISPLAYHARDECOPYRUN/STOPPOSITIONPOSITIONPOSITION VERTICALHORIZONTALTRIGGERMATHMENUCURSOR 1CURSOR 2

5、CH1MENU CH2MENUHORIZONTAL MENU LEVELHOLDOFFTRIGGER MENU SET LEVEL TO 50%FORCE TRIGGERTRIGGER VIEWVOLT/DIVVOLT/DIVSEC/DIV5V2mv5V2mv 5s5nsCH1CH2EXT TRIG! 300VCAT 115、8顯示區(qū)顯示區(qū)：顯示區(qū)除了進行波形顯示外，還包括許多有關(guān)波形和儀器控制所設(shè)定值顯示區(qū)除了進行波形顯示外，還包括許多有關(guān)波形和儀器控制所設(shè)定值TekTTriTrigdM Pos： -8.200uSCH1耦 合直 流帶寬限制關(guān)60MHz伏/格粗調(diào)探頭X1反相關(guān)閉Ch1 500

6、mV M5.00uS Ch1 -160mV獲取方式，通過獲取方式，通過ACQUIRE設(shè)置設(shè)置觸發(fā)狀態(tài)，觸發(fā)方式觸發(fā)狀態(tài)，觸發(fā)方式通過通過TRIGGER設(shè)置設(shè)置觸發(fā)水平位置，可用觸發(fā)水平位置，可用HORIZONTAL POSITION設(shè)置，讀數(shù)顯示觸發(fā)水平位設(shè)置，讀數(shù)顯示觸發(fā)水平位置與屏幕中心線的時間偏差置與屏幕中心線的時間偏差菜單區(qū)，通過菜單區(qū)，通過CH1或其它按或其它按鈕控制鈕控制觸發(fā)電平通過觸發(fā)電平通過TRIGGER LEVEL控制控制觸發(fā)電平觸發(fā)電平的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)觸發(fā)類型，圖示為上升沿通觸發(fā)類型，圖示為上升沿通過過TRIGGER MENU 控制控制視窗時基視窗時基設(shè)定值設(shè)定值水平標(biāo)尺系數(shù)水

7、平標(biāo)尺系數(shù)垂直標(biāo)尺系數(shù)垂直標(biāo)尺系數(shù)1波形的波形的接地基接地基準(zhǔn)點準(zhǔn)點9POSITIONPOSITION VERTICALMATHMENUCURSOR 1CURSOR 2 CH1MENU CH2MENUVOLT/DIVVOLT/DIV5V2mv5V垂直按鈕及波形輸入菜單：垂直按鈕及波形輸入菜單：耦 合直 流關(guān)粗調(diào)探頭X1反相關(guān)閉帶寬限制伏/格耦合方式：直流通耦合方式：直流通過輸入信號的交流過輸入信號的交流和直流成分；交流和直流成分；交流阻擋輸入信號的直阻擋輸入信號的直流成分；接地則斷流成分；接地則斷開輸入信號開輸入信號帶寬限制：開帶寬限制：開20MHz限制帶寬，限制帶寬，以減少噪音以減少噪音；伏

8、伏/格：用于選擇格：用于選擇垂直靈敏度垂直靈敏度。探頭：根據(jù)探極探頭：根據(jù)探極衰減系數(shù)選取其衰減系數(shù)選取其中一個值，以保中一個值，以保證垂直標(biāo)尺讀數(shù)證垂直標(biāo)尺讀數(shù)準(zhǔn)確準(zhǔn)確反相：輸入信號反相：輸入信號要否反相要否反相控制菜單的選擇控制菜單的選擇按鍵按鍵用于在垂直方向用于在垂直方向定位波形定位波形打開或關(guān)閉通道打開或關(guān)閉通道顯示并顯示通道顯示并顯示通道輸入菜單輸入菜單顯示波形數(shù)學(xué)操顯示波形數(shù)學(xué)操作菜單，如波形作菜單，如波形加、減、加、減、FFT等等選擇垂直方選擇垂直方向標(biāo)尺系數(shù)向標(biāo)尺系數(shù)操作FFTCH1窗口HamingFFT縮放X110水平控制按鈕及觸發(fā)控制按鈕水平控制按鈕及觸發(fā)控制按鈕：POSI

9、TIONVERTICALTRIGGERHORIZONTAL MENU LEVELHOLDOFFTRIGGER MENU SET LEVEL TO 50%FORCE TRIGGERTRIGGER VIEWSEC/DIV5s5ns調(diào)整所有通道的調(diào)整所有通道的水平位置水平位置水平菜單水平菜單主時基主時基視窗設(shè)定觸發(fā)鈕觸發(fā)鈕電平釋抑釋抑500ns視窗視窗擴展擴展改變水平改變水平標(biāo)尺系數(shù)標(biāo)尺系數(shù)這個按鈕具有雙重作用，作為邊沿這個按鈕具有雙重作用，作為邊沿觸發(fā)電平控制按鈕，它設(shè)定觸發(fā)信觸發(fā)電平控制按鈕，它設(shè)定觸發(fā)信號必須通過的振幅；作為釋抑（通號必須通過的振幅；作為釋抑（通過過HORIZONTAL MEN

10、U 選擇觸選擇觸發(fā)和釋抑）控制鈕，它設(shè)定接收下發(fā)和釋抑）控制鈕，它設(shè)定接收下一個觸發(fā)事件之前的時間值一個觸發(fā)事件之前的時間值。觸發(fā)功觸發(fā)功能菜單能菜單視頻視頻邊沿上升自動斜率斜率耦合耦合交流觸發(fā)方式觸發(fā)方式觸發(fā)電平設(shè)觸發(fā)電平設(shè)定在觸發(fā)信定在觸發(fā)信號幅值的垂號幅值的垂直中點直中點強行觸發(fā)，強行觸發(fā)，不管是否有不管是否有足夠的觸發(fā)足夠的觸發(fā)信號，都會信號，都會自動獲取自動獲取觸發(fā)源觀察，顯觸發(fā)源觀察，顯示觸發(fā)源波形示觸發(fā)源波形11MEASUREACQUIREAUTOSETUTILITYCURSORDISPLAYHARDECOPYRUN/STOPSAVE/RECALL儲存儲存/調(diào)出調(diào)出獲?。河腥印?/p>

11、獲?。河腥?、峰值檢測和平均峰值檢測和平均值幾種獲取方式值幾種獲取方式測量：有測量：有5種測量種測量并且同時顯示四種并且同時顯示四種測量結(jié)果測量結(jié)果輔助功能輔助功能自動設(shè)置：自動設(shè)定、調(diào)節(jié)自動設(shè)置：自動設(shè)定、調(diào)節(jié)各種控制值，以產(chǎn)生適宜觀各種控制值，以產(chǎn)生適宜觀察的輸入信號波形。有時需察的輸入信號波形。有時需要輔助手工調(diào)整，特別在顯要輔助手工調(diào)整，特別在顯示各種調(diào)制波形示各種調(diào)制波形時。出現(xiàn)測量光標(biāo)和出現(xiàn)測量光標(biāo)和光標(biāo)功能菜單光標(biāo)功能菜單選擇波形顯示選擇波形顯示方式和改變顯方式和改變顯示對比度示對比度啟動打啟動打印操作印操作啟動和停止波啟動和停止波形獲取形獲取實例：實例：1、將通道、將通道1的探

12、頭連接到信號源。的探頭連接到信號源。2、按下自動設(shè)置按、按下自動設(shè)置按鈕。鈕。3、手動調(diào)整垂直、水平、觸發(fā)三類控制按鈕，使波形顯、手動調(diào)整垂直、水平、觸發(fā)三類控制按鈕，使波形顯示達到最佳。示達到最佳。4、進行自動測量：按下、進行自動測量：按下MEASURE按鈕顯示測按鈕顯示測量菜單，按下頂部菜單選擇信源，按下量菜單，按下頂部菜單選擇信源，按下CH1進行測量，再按下進行測量，再按下頂部菜單選擇類型，按下第一個頂部菜單選擇類型，按下第一個CH1菜單以選擇頻率，按下第菜單以選擇頻率，按下第二個二個CH1菜單選擇周期，按下第三個菜單選擇周期，按下第三個CH1菜單選擇峰菜單選擇峰峰值。峰值。也可以多次按

13、下也可以多次按下CH1菜單，進行頻率、平均值等的測量。菜單，進行頻率、平均值等的測量。12實驗板說明實驗板說明：電源正極輸出端在最左邊的電源正極輸出端在最左邊的8孔插座輸出（由于該類孔插座輸出（由于該類插座插孔較面包板插孔粗，可以將導(dǎo)線彎成插座插孔較面包板插孔粗，可以將導(dǎo)線彎成S型插入比較牢靠），型插入比較牢靠），電源接地端已經(jīng)與面包板最下一排插孔相連。其它插座的使用注電源接地端已經(jīng)與面包板最下一排插孔相連。其它插座的使用注意事項結(jié)合具體實驗再講解。意事項結(jié)合具體實驗再講解。13實驗實驗1：單級放大電路 141516171819202122實驗實驗3：運算放大器基本應(yīng)用電路：運算放大器基本應(yīng)用

14、電路一、實驗原理：本實驗的原理在本單元實驗講義開始的原理部分作了詳細闡述，請自行參閱有關(guān)部分。實驗前要求預(yù)習(xí)有關(guān)運算放大器基本使用及調(diào)試方法、運放應(yīng)用電路及電路性能指標(biāo)的測試方法。二、基本實驗內(nèi)容： 1、同相和反相比例運算電路設(shè)計與測試： 放大器電壓增益KV=10，要求測量不失真輸出動態(tài)范圍Vopp 和放大器的幅頻特性。 直流電源電壓VCC=+8V， VSS=-8V 。 2、運放積分電路和微分電路設(shè)計與測試： 運放積分電路：輸入矩形波Vopp =5V，調(diào)節(jié)積分電路時間常 數(shù)，記錄不同時間常數(shù)對輸出三角波的影響。 運放微分電路：輸入三角波Vopp =5V，調(diào)節(jié)微分電路時間常 數(shù)，記錄不同時間常數(shù)

15、對輸出矩形波的影響。23三、設(shè)計及調(diào)試注意事項； 1、注意運放電源不能反接：對應(yīng)左邊電路接線圖如右所示：3、輸入500Hz的正弦波，設(shè)計遲滯比較器上、下門限為+0.7V、- 0.7V，輸出矩形波。如果上下門限為0V、 - 0.7V，電路又當(dāng)如何改變？242、積分電路電容兩端并接電阻可以減小輸出端的直流漂移， 微分電路在輸入端串接電阻可抑制高頻干擾和自激。3、考慮運放的負載能力和功耗（最大500mW），運放的負載電 阻不可過小。25實驗實驗4、晶體管輸出特性曲線測試電路、晶體管輸出特性曲線測試電路一、實驗原理：本實驗的原理在本實驗講義開始的原理部分作了詳細闡述，請自行參閱有關(guān)部分。實驗前要求預(yù)習(xí)

16、有關(guān)矩形波、鋸齒波、階梯波電路設(shè)計的基本概念和主要元器件參數(shù)的設(shè)計要點及電路性能指標(biāo)的測試方法。二、基本實驗內(nèi)容： 實驗電路見下頁。 1、矩形波的f500Hz，占空比為5%。 2、階梯波的級數(shù)能從4-10變化，V為1V。 3、鋸齒波（0-10V）、階梯波從零值附近開始。 4、各級輸出波形符合要求后接入被測三極管，觀察輸出特性曲線。 2627三、設(shè)計提示： 1、R1、R2、R3、R4取值決定矩形波的振蕩周期，公式 為： T=（R1+R2）C1ln（1+2R3/R4） 而R1、R2的取值決定矩形波的占空比。2、R5、C2構(gòu)成微分電路，其取值與尖脈沖的高度和寬度有 關(guān)也會影響后面階梯波的形狀，R6、

17、C3取值與階梯波臺階大小有關(guān)。3、D3、D7主要考慮鋸齒波、階梯波從零值附近開始而設(shè)置 的補償電壓，R11、R12是二極管限流電阻。4、R9、R10的取值決定鋸齒波上升和下降的快慢。5、R14的取值應(yīng)使被測三極管工作在放大區(qū)。286、各電阻、電容的值的確定可以先定電容的序列值，再依據(jù) 相關(guān)公式計算電阻的值。7、注意示波器的接地端接機殼，直流電源的公共端不與示 波器的接地端相連，避免被測三極管C、E短路。四、提高實驗內(nèi)容： 1、改進電路，使示波器顯示的輸出特性曲線無回掃線。 2、自行設(shè)計電路實現(xiàn)輸出特性曲線顯示更符合平時的習(xí)慣，即X軸應(yīng)顯示Vce而不是-Vce。29實驗實驗5、綜合實驗、綜合實驗

18、本實驗單元實驗題目如下：實驗一：模擬信號六位頻率計系統(tǒng)設(shè)計 實驗二：D類功放 實驗三：IC_CARD設(shè)計 下面分別簡要介紹一下設(shè)計要求及注意事項：30實驗一：模擬信號六位頻率計系統(tǒng)設(shè)計設(shè)計要求：輸入模擬信號幅度：大于200mV，測量頻率范圍：100Hz一20MHz的六位頻率計系統(tǒng)。模擬信號六位頻率計系統(tǒng)設(shè)計注意事項：1、實驗原理請詳細閱讀實驗講義，該實驗主要有兩部分：信號放大整形、信號計數(shù)，放大整形可用uA733和高頻三極管實現(xiàn)，考慮信號抗干擾也可以考慮使用施密特觸發(fā)器件。信號計數(shù)部分主要是CD4553的正確使用，特別是閘門信號、鎖存信號和清零信號的關(guān)系，見下：閘 門 信 號鎖 存清 零312

19、、 uA733應(yīng)接成單端輸入單端輸出的工作方式，其輸出端有3V左右的直流電平，因此可以不加耦合電容直接接三極管整形電路。CD4553由于是MOS器件，一定不要有懸空的輸入端子。實驗二 ： D類功放設(shè)計要求：設(shè)計D類功放電路，實現(xiàn)音頻輸入信號如1KHz正弦信號調(diào)制在載頻如200K的等幅方波上,得到脈寬隨音頻(1KHz)幅度變化而載波幅度不變的200K脈寬調(diào)制波,通過32功率放大后,由LC構(gòu)成的低通無源濾波器濾去載波及以上的諧波,就可得到功率放大了的音頻信號.D類功放設(shè)計注意事項：1、參考電路如下：332、緩沖器可用并聯(lián)的與非門實現(xiàn)。電路要逐級連接，逐級測試。場效應(yīng)管在使用前應(yīng)用三極管特性測試儀測

20、量其輸出特性。根據(jù)設(shè)計要求確定L、C的取值，電感線圈為減小直流電阻可自行繞制，并測量其電感量。實驗三：IC_CARD設(shè)計設(shè)計要求：實現(xiàn)主機（發(fā)射電路）對副卡（接收電路）中的數(shù)字信息的辨認(rèn)和讀?。ǜ笨ǖ牟糠衷碾娫从芍鳈C發(fā)射的電磁波提供，部分實現(xiàn)了IC卡的功能。 IC_CARD設(shè)計注意事項：1、頻率發(fā)生器：產(chǎn)生10M的矩形波 342、耦合天線：（主副級諧振在10M）：需要注意的是主次級諧振電路都要諧振，諧振時諧振電路輸出比較標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，且幅度明顯增大，因此主次級諧振電路的電容要仔細調(diào)試。3、副卡的鍵控調(diào)制參考電路如下圖所示：35負載調(diào)制電阻R8應(yīng)該仔細調(diào)試，以得到最佳調(diào)試效果。4、主卡參考電路見下圖所示 ：36檢波后運放放大倍數(shù)應(yīng)仔細調(diào)試，以期得到接近TTL幅度的輸出，運放輸出端可接施密特非門整形，以提高抗干擾能力。371 1、在模擬電路實驗中，往往需要負電源，實驗板沒有提供負電、在模擬電路實驗中，往往需要負電源，實驗板沒有