2022年《模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)》教案

1、精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -1. 試驗(yàn)?zāi)康脑囼?yàn)一共射極單管放大電路的爭(zhēng)論（ 1）學(xué)會(huì)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器性能的影響；（ 2）把握放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測(cè)試方法；（ 3）熟識(shí)常用電子儀器及模擬電路試驗(yàn)設(shè)備的使用；2. 試驗(yàn)設(shè)備與器材依據(jù)試驗(yàn)室供應(yīng)的元件選取3. 試驗(yàn)電路與說明試驗(yàn)電路如圖1.1 所示，為電阻分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)固單管放大器試驗(yàn)電路圖；它的偏置電路采納 RB1和RB2組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻RE，以穩(wěn)固放大器的靜態(tài)工作 點(diǎn)；當(dāng)在放大器的輸入端加入輸入信號(hào)ui后，在

2、放大器的輸出端便可得到一個(gè)與ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號(hào)u0，從而實(shí)現(xiàn)了電壓放大；安裝電路時(shí)， 要留意電解電容極性、直流電源正負(fù)極和信號(hào)源的極性；圖4.1共射極單管放大器試驗(yàn)電路（實(shí)際元件參數(shù)依據(jù)自己挑選的元件參數(shù)為準(zhǔn)）4. 試驗(yàn)內(nèi)容與步驟（ 1）電路安裝 安裝之前先檢查各元器件的參數(shù)是否正確，區(qū)分三極管的三個(gè)電極，并測(cè)量其值； 按圖 1.1所示電路， 在面包板或試驗(yàn)臺(tái)上搭接電路；安裝完畢后， 應(yīng)仔細(xì)檢查連線是否正確、堅(jiān)固；（ 2）測(cè)試靜態(tài)工作點(diǎn) 電路安裝完畢經(jīng)檢查無誤后， 第一將直流穩(wěn)壓電源調(diào)到 12V ，接通直流電源前， 先將 RW 調(diào)至最大， 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出旋鈕旋至零 ,再接

3、通直流電源 , 調(diào)劑 RP，使 I C 2.0mA （即 Ue 2.0V ）； 用萬用表測(cè)量電路的靜態(tài)電壓UCC、 UBQ 、 U EQ、U BEQ、UCEQ ，并記錄在表1.2中；精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 1 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -表1.2靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量測(cè)試內(nèi)容U CC /VUbQ /VUeQ /VU beQ /VUceQ /VIcQ /mA測(cè)量值理論運(yùn)算值（3）測(cè)量電壓放大倍數(shù) 將信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)調(diào)到頻率為1kHz 、幅度為 10 mV 左右

4、的正弦波，接到放大電路輸入端 , 然后用示波器觀看輸出信號(hào)的波形；在整個(gè)試驗(yàn)過程中，要保證輸出信號(hào)不產(chǎn)生失真；如輸出信號(hào)產(chǎn)生失真，可適當(dāng)減小輸入信號(hào)的幅度； 用電子毫伏表測(cè)量測(cè)量下述二種情形下的UO 值，并用雙蹤示波器觀看uO 和ui的相Au位關(guān)系，記入表2 2；用公式U oU i和AusU oU s，運(yùn)算出不接負(fù)載時(shí)對(duì)輸入電壓U i的電壓放大倍數(shù)和對(duì)信號(hào)源Us的電壓放大倍數(shù)，記錄在表1.3 中；表 1.3電壓放大倍數(shù)的測(cè)量不接負(fù)載（ RL=）接上負(fù)載（ RL =2.4k）測(cè)試內(nèi)容Us/ mVUi / mVUo/VAuAusU s/ mVUi/ mVUo /VAuAus測(cè)量值理論 運(yùn)算值（ 4

5、）觀看靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形失真的影響置 Rc 2.4k， RL 2.4k， ui 0，調(diào)劑 RP使Ic 2.0mA ，測(cè)出 Uce值，再逐步加大輸入信號(hào)，使輸出電壓u0 足夠大但不失真；然后保持輸入信號(hào)不變，分別增大和減小RW ，使波形顯現(xiàn)失真，繪出u0的波形，并測(cè)出失真情形下的Ic和U ce值，記入表 1.4 中；每次測(cè) I C和UCE值時(shí)都要將信號(hào)源的輸出旋鈕旋至零；表 1.4Rc2.4k RLU i mVIc /mAU ce/Vu0波形失真情形管子工作狀態(tài)2.0精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 2 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品w

6、ord 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -5測(cè)量最大不失真輸出電壓的幅度置 RC 2.4k， RL 2.4k ，調(diào)劑信號(hào)發(fā)生器輸出，使U s逐步增大，用示波器觀看輸出信號(hào)的波形；直到輸出波形剛要顯現(xiàn)失真而沒有顯現(xiàn)失真時(shí)，停止增大Us，這時(shí)示波 器所顯示的正弦波電壓幅度，就是放大電路的最大不失真輸出電壓幅度，將該值記錄下來；然后連續(xù)增大Us，觀看輸出信號(hào)波形的失真情形；5. 試驗(yàn)總結(jié)與分析（1）用理論分析方法運(yùn)算出電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，填入表1.2中，再與測(cè)量值進(jìn)行比較，并分析誤差的緣由；（ 2）通過電路的動(dòng)態(tài)分析，運(yùn)算出電路的電壓放大倍數(shù)，包括不接負(fù)載時(shí)的Au 、Aus以

7、及接上負(fù)載時(shí)的Au、Aus；將運(yùn)算結(jié)果填入表1.3中，再與測(cè)量值進(jìn)行比較，并分析產(chǎn)生誤差的緣由；（3）回答以下問題： 放大電路所接負(fù)載電阻發(fā)生變化時(shí)，對(duì)電路的電壓放大倍數(shù)有何影響？ 怎樣用測(cè)量信號(hào)電壓的方法來測(cè)量放大電路的輸入電阻和輸出電阻？（4）心得體會(huì)與其他；1. 試驗(yàn)?zāi)康脑囼?yàn)二基本運(yùn)算電路的測(cè)試(1) 爭(zhēng)論由集成運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運(yùn)算電路的功精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 3 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -能；(2) 學(xué)會(huì)上述電路的測(cè)

8、試和分析方法；2. 試驗(yàn)設(shè)備與器材試驗(yàn)所用設(shè)備與器材見表2.1 示；序號(hào)表2.1名稱試驗(yàn)二的設(shè)備與器材型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1試驗(yàn)臺(tái)SL-1621臺(tái)2雙蹤示波器0 20M1臺(tái)3電子毫伏表1只4萬用表1只5集成運(yùn)算放大器A7411片6電阻如干7電容如干8連接導(dǎo)線如干3. 試驗(yàn)電路與說明集成運(yùn)算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級(jí)放大電路；當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反饋電路時(shí)，可以敏捷地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù) 關(guān)系；在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)等模擬運(yùn)算電路；基本運(yùn)算電路(1) 反相比例運(yùn)算電路電路如圖 2.1 所示；對(duì)于抱負(fù)運(yùn)放，該電路的輸出電壓與

9、輸入電壓之間的關(guān)系為RfU 0U iR1Rf ；為了減小輸入級(jí)偏置電流引起的運(yùn)算誤差，在同相輸入端應(yīng)接入平穩(wěn)電阻R2 R1 /(2) 反相加法電路電路如圖 2.2所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為U Rf URf UOi1i2R1R2R3R1 / R2 / Rf精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 4 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -圖2.1反相比例運(yùn)算電路圖2.2反相加法運(yùn)算電路(3) 同相比例運(yùn)算電路k圖2.3a是同相比例運(yùn)算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為R

10、fU1UOiR1R2R1 / Rf當(dāng)R1時(shí)， U O Ui，即得到如圖 2.3b 所示的電壓跟隨器；圖中R2 Rf，用以減小漂移和起愛護(hù)作用；一般Rf取10k， Rf太小起不到愛護(hù)作用，太大就影響跟隨性；圖2.3同相比例運(yùn)算電路（ 4）差動(dòng)放大電路（減法器）減法運(yùn)算電路如圖2.4所示；精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 5 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -圖2.4減法運(yùn)算電路圖圖2.5積分運(yùn)算電路對(duì)于圖 2.4所示的減法運(yùn)算電路，當(dāng)R1 R2， R3 Rf 時(shí)，有如下關(guān)系

11、式RfU 0U i2R1U i1 5積分運(yùn)算電路反相積分電路如圖2.5所示；在抱負(fù)化條件下，輸出電壓uOt等于uOt1R1 Ctui dt+u C 00式中， uC0+是t 0+時(shí)刻電容 C兩端的電壓值，即初始值；假如 ui t是幅值為 E的階躍電壓，并設(shè)uc0+ 0，就u t1t Edt-EtOoR1 CR1C即輸出電壓uot隨時(shí)間增長(zhǎng)而線性下降；明顯 RC的數(shù)值越大， 達(dá)到給定的 Uo值所需的時(shí)間就越長(zhǎng)；積分輸出電壓所能達(dá)到的最大值受集成運(yùn)放最大輸出范疇的限值；4. 試驗(yàn)內(nèi)容與步驟試驗(yàn)前要看清運(yùn)放組件各管腳的位置；切忌正、負(fù)電源極性接反和輸出端短路，否就將會(huì)損壞集成塊；（ 1）反相比例運(yùn)算

12、電路 按圖 2.1 連接試驗(yàn)電路，接通±12V電源，輸入端對(duì)地短路，進(jìn)行調(diào)零和消振； 輸入 f 100Hz ，U i 0.5V 的正弦溝通信號(hào)，測(cè)量相應(yīng)的Uo ，并用示波器觀看uot和uit的相位關(guān)系，記入表2.2 中；表2.2Ui 0.5V ， f 100HzUi/VU0/Vui波形uo 波形Au實(shí)測(cè)值運(yùn)算值（2）同相比例運(yùn)算電路 按圖 2.3a 連接試驗(yàn)電路；試驗(yàn)步驟同內(nèi)容1，將結(jié)果記入表2.3中； 將 圖 2.3a中的 R1斷開，得圖 4.9b電路重復(fù)內(nèi)容；表2.3Ui 0.5Vf 100HzU i/VU 0/Vuit 波形uot 波形Au實(shí)測(cè)值運(yùn)算值精選名師 優(yōu)秀名師 - -

13、 - - - - - - - -第 6 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -（3） 反相加法運(yùn)算電路 按圖 2.2 連接試驗(yàn)電路；調(diào)零和消振； 輸入信號(hào)U i1 、 U i 2 采納直流信號(hào)，圖2.6 所示電路為簡(jiǎn)易直流信號(hào)源，由試驗(yàn)者自行完成；試驗(yàn)時(shí)要留意挑選合適的直流信號(hào)幅度以確保集成運(yùn)放工作在線性區(qū)；用直流電壓表測(cè)量輸入電壓U i1、U i2 及輸出電壓 UO ，記入表 2.4 中；Ui1 /V Ui2 /V UO /V（ 4）減法運(yùn)算電路圖4.12簡(jiǎn)易可調(diào)直流信號(hào)源表2.4反相加法器測(cè)量數(shù)據(jù)

14、按圖 2.4 連接試驗(yàn)電路；調(diào)零和消振； 采納直流輸入信號(hào)，試驗(yàn)步驟同內(nèi)容（3），記入表 2.5 中；表2.5減法器測(cè)量數(shù)據(jù)U i1 /V U i2 /V U O/V（ 5）積分運(yùn)算電路試驗(yàn)電路如圖2.5 所示；打開 S2，閉合 S1，對(duì)運(yùn)放輸出進(jìn)行調(diào)零；調(diào)零完成后，再打開S1，閉合 S2，使 uCo 0；預(yù)先調(diào)好直流輸入電壓U i 0.5V ，接入試驗(yàn)電路， 再打開 S2，然后用直流電壓表測(cè)量輸出電壓U O，每隔 5秒讀一次 U O，記入表 2.6 中，直到 UO 不連續(xù)明顯增大為止；表2.6積分器測(cè)量數(shù)據(jù)T/s051015202530U 0/V5. 試驗(yàn)總結(jié)與分析(1) 整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出

15、波形圖（留意波形間的相位關(guān)系）；(2) 將理論運(yùn)算結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的緣由；(3) 分析爭(zhēng)論試驗(yàn)中顯現(xiàn)的現(xiàn)象和問題；(4) 回答以下問題： 在反相加法器中，如U i1 和 Ui2均采納直流信號(hào)，并選定Ui2 1V ，當(dāng)考慮到運(yùn)算放大器的最大輸出幅度± 12V 時(shí)， Ui1的大小不應(yīng)超過多少伏？ 在積分電路中，如R1 100k， C 4.7F，求時(shí)間常數(shù)；假設(shè)U i 0.5V ，問要使精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 7 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - -

16、 - -輸出電壓 UO達(dá)到 5V ，需多長(zhǎng)時(shí)間（設(shè)uCo 0）？(5) 心得體會(huì)與其他；1. 試驗(yàn)?zāi)康脑囼?yàn)三負(fù)反饋放大電路的爭(zhēng)論（1）加深懂得放大電路中引入負(fù)反饋的方法；（2）爭(zhēng)論負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響；（3）把握負(fù)反饋放大器性能的測(cè)試方法；2. 試驗(yàn)設(shè)備與器材3. 試驗(yàn)電路與說明由于晶體管的參數(shù)會(huì)隨著環(huán)境溫度轉(zhuǎn)變而轉(zhuǎn)變，不僅放大器的工作點(diǎn)、放大倍數(shù)不穩(wěn)固，仍存在失真、干擾等問題；為改善放大器的這些性能，經(jīng)常在放大器中加入負(fù)反饋環(huán)節(jié)；負(fù)反饋在電子電路中的應(yīng)用, 雖然它使放大器的放大倍數(shù)降低，但能在多方面改善放大器的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，如穩(wěn)固放大倍數(shù)，轉(zhuǎn)變輸入、輸出電阻，減小非線性失真和展寬通頻帶等；依

17、據(jù)輸出端取樣方式和輸入端連接方式的不同，可以把負(fù)反饋放大器分成四種基本精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 8 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -組態(tài)：電流串聯(lián)負(fù)反饋、電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電流并聯(lián)負(fù)反饋、電壓并聯(lián)負(fù)反饋；4. 試驗(yàn)內(nèi)容與步驟（1）電路安裝 安裝之前先檢查各元器件的參數(shù)是否正確，區(qū)分三極管的三個(gè)電極，并測(cè)量其值； 按圖 3.1 所示電路，在面包板或試驗(yàn)臺(tái)上搭接電路；安裝完畢后，應(yīng)仔細(xì)檢查連線是否正確、堅(jiān)固；（2）測(cè)試靜態(tài)工作點(diǎn) 電路安裝完畢經(jīng)檢查無誤后，第一將直流穩(wěn)

18、壓電源調(diào)到12V ，再接通直流電源，輸入信號(hào)臨時(shí)不接； 用直流電壓表分別測(cè)量第一級(jí)、其次級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)，記入表3.1 ；表3.1靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)Ub/VUe/VUC/VIC/mA第一級(jí)其次級(jí)（3）測(cè)試基本放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo) 把Rf 斷開后，其他連線不動(dòng)，將信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)調(diào)到頻率為1kHz 、幅度為5mV 左右的正弦波，接到放大電路輸入端, 然后用示波器觀看輸出信號(hào)的波形；在整個(gè)試驗(yàn)過程中，要保證輸出信號(hào)不產(chǎn)生失真；如輸出信號(hào)產(chǎn)生失真，可適當(dāng)減小輸入信號(hào)的幅度； 在uO不失真的情形下，用溝通毫伏表測(cè)量U S、U i、U L ，記入表 3.2 中，保持 US不變，斷開負(fù)載電阻RL （留意

19、， Rf 不要斷開），測(cè)量空載時(shí)的輸出電壓U O，記入表 3.2 中；4 測(cè)試負(fù)反饋放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)將試驗(yàn)電路復(fù)原為圖3.1 的負(fù)反饋放大電路；適當(dāng)加大 US（約 10mV ），在輸出波形不失真的條件下，測(cè)量負(fù)反饋放大器的Auf、Rif 和ROf ， 記入表 3.2 ；表 3.2測(cè)量數(shù)據(jù)US/mVU i /mVUL /VUO /VAuRi/k RO/k 基本放大器負(fù)反饋放大器US/mVU i /mVUL /VUO /VAufRif /k ROf/k 5. 試驗(yàn)總結(jié)與分析（ 1）用理論分析方法運(yùn)算出基本放大器和負(fù)反饋放大器動(dòng)態(tài)參數(shù)，填入表3.2 中，再與測(cè)量值進(jìn)行比較，并分析誤差的緣由；（

20、2）依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)電壓串聯(lián)負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響；（ 3）回答以下問題： 怎樣把負(fù)反饋放大器改接成基本放大器？為什么要把Rf并接在輸入和輸出端？ 如輸入信號(hào)存在失真，能否用負(fù)反饋來改善？精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 9 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -（ 4）心得體會(huì)與其他；試驗(yàn)四功率放大電路（虛擬仿真）一 試驗(yàn)?zāi)康? 通過試驗(yàn)明白甲乙類功率放大器的工作原理、特性及使用方法，2 特性及使用方法，把握功率放大器的性能參數(shù)及主要指標(biāo)的測(cè)量方法；二 試驗(yàn)原理如圖 4

21、.1 所示電路是一個(gè)OTL 低頻功率放大電路，其中Q3 組成推動(dòng)級(jí)（即前置放 大級(jí)）， Q1（ NPN ）和 Q2（ PNP）為對(duì)管，組成互補(bǔ)推挽OTL 功率放大電路；Q1 和 Q2都接成射極輸出器的形式，因此具有輸出電阻低，帶負(fù)載才能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，適合做功率輸出級(jí)； Q3 管工作在甲類放大狀態(tài)，集電極電流 為 Q1 和 Q2 供應(yīng)合適的靜態(tài)電流，從而使 Q1 和 Q2 工作在甲乙類狀態(tài)，以防止輸出顯現(xiàn)交越失真；點(diǎn)的電位約為電源電壓一半，點(diǎn)與電阻一端連接形成交、直流電壓并聯(lián)負(fù)反饋，從而穩(wěn)固了放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，又改善了輸出的非線性失真；三試驗(yàn)內(nèi)容（ 1）啟動(dòng) Multisim10 ，輸入并儲(chǔ)存圖

22、所示電路；精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 10 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -圖 4.1 OTL 低頻功率放大電路（ 2）測(cè)試預(yù)備：輸入幅度400mV 、1KHz 的正弦波，運(yùn)行電路，用示波器觀看us、uo的波形，以確保電路正常工作；逐步增大輸入信號(hào)，使得輸出電壓達(dá)到最大不失真；解答：最大不失真645mvp ；波形圖（ 3）觀測(cè)輸入信號(hào)：用溝通電壓表和電流表分別測(cè)量輸入信號(hào)電壓、電流值，運(yùn)算輸入功率值，完成輸入信號(hào)參數(shù)的測(cè)試，數(shù)據(jù)記錄于表1；表輸入信號(hào)參數(shù)的測(cè)試ui

23、i iPi645mvp （有效值456.083mv ）178 638uA81.47*10 -6W4 觀測(cè)甲類放大輸出信號(hào)：用溝通電壓表和電流表分別測(cè)量輸出信號(hào)電壓、電流值， 運(yùn)算輸入功率值，完成中間級(jí)信號(hào)參數(shù)的測(cè)試，數(shù)據(jù)記錄于表2；表 2 中間級(jí)信號(hào)參數(shù)的測(cè)試uoioPo2.219vp （有效值： 1.632v ）1.955mA3.19*10 -3 W（）觀測(cè)最大不失真輸出功率：用溝通電壓表和電流表分別測(cè)量輸出信號(hào)電壓、電流值，完成輸出信號(hào)參數(shù)的測(cè)試，數(shù)據(jù)記錄于表3；表 3 輸出信號(hào)參數(shù)的測(cè)試uoi oPo2.008vp（有效值： 1.504v）94.022mA141.41*10 -3 W（）

24、觀測(cè)直流電源供應(yīng)的功率：用萬用表分別測(cè)量直流電源的電壓，電流值，完成直流電源供電參數(shù)的測(cè)試，數(shù)據(jù)記錄于表4；表 4 直流電源供電參數(shù) P精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 11 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -單電源 9V68.543mA（ 1/2*VCC ） *ICC=308.44*10 -3 W（）運(yùn)算該電路的輸出效率答：約 45.85%四試驗(yàn)結(jié)果分析及總結(jié)五摸索題假如將圖中電容去掉會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生，為什么？試驗(yàn)五RC 有源低通與帶阻濾波器（虛擬仿真）1. 試驗(yàn)?zāi)康?

25、1) 把握濾波電路頻率特性的測(cè)量方法和主要參數(shù)的調(diào)整方法；(2) 明白頻率特性對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懀靼诪V波電路的應(yīng)用；(3) 鞏固有源濾波電路的理論學(xué)問，加深懂得濾波電路的作用；2. 試驗(yàn)電路與說明有源濾波器是一種重要的信號(hào)處理電路，它可以突出有用頻段的信號(hào)，衰減無用頻段的信號(hào)，抑制干擾和噪聲信號(hào)，達(dá)到選頻和提高信噪比的目的；實(shí)際使用時(shí)，應(yīng)依據(jù)詳細(xì)情形挑選低通、高通、帶通或帶阻濾波器，并確定濾波器的詳細(xì)形式；有源濾波器實(shí)際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器；3. 試驗(yàn)內(nèi)容與步驟(1) 一階有源低通濾波電路一階有源低通濾波電路如圖5.1 所示；操作步驟如下： 啟 動(dòng) EWB/Multisim，輸入并

26、儲(chǔ)存圖5.1 所示電路； 測(cè)試預(yù)備：輸入幅度1V 、1kHz 的正弦波，運(yùn)行電路，用示波器觀看us、uo 的波形，以確保電路正常工作；精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 12 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - - 觀測(cè)并調(diào)整頻率特性更正： C=2.2nF圖 5.1一階有源低通濾波電路測(cè)量幅頻特性：按表5.1 要求用波特圖儀測(cè)量幅頻特性，觀看電位器RP2 和電容C大小對(duì)截止頻率fH 的影響，觀看電位器RP1 大小對(duì)低頻增益A uf 的影響；表 5.1測(cè)量分析一階有源低通濾波電路

27、的幅頻特性測(cè)試條件（ Usm=1V ）Auf /dBfH/kHzRP2/k C/nFRP1 /k 測(cè)量值理論值測(cè)量值理論值9.12.21009.1221009.12.25052.2100觀看相頻特性：用波特圖儀觀看相頻特性，參數(shù)設(shè)置參考值為：特性測(cè)量挑選“Phase”，Vertical 坐標(biāo)類型挑選“Lin ”，其坐標(biāo)范疇挑選起點(diǎn)I 為“ 0°”、終點(diǎn) F 為“90°”， Horizontal 坐標(biāo)類型挑選“Log ”，其坐標(biāo)范疇挑選起點(diǎn)I 為“ 0.1Hz ”、終點(diǎn)F 為 “ 10MHz ” ； 觀看低通濾波電路對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊懀狠斎敕葹?V 的正弦波，觀看并比較信 號(hào)

28、頻率分別為1kHz 和 10kHz 時(shí)輸出電壓uo 波形外形、 大小的變化； 將參數(shù)復(fù)原為圖5.1 所示，進(jìn)行觀看比較，然后將輸入波形改成方波，再進(jìn)行觀看比較，并定性記錄波形； 設(shè)計(jì)一個(gè)低頻增益A uf 為 10dB 、截止頻率fH 為 1kHz 的低通濾波電路；(2) 100Hz 二階帶阻濾波電路100Hz 二階帶阻濾波電路如圖5.2 所示；操作步驟如下： 輸入并儲(chǔ)存圖5.2 所示電路； 用波特圖儀測(cè)量幅頻特性；a. 測(cè)量并記錄通帶增益和帶阻濾波頻率；b. 觀看轉(zhuǎn)變電阻R 或電容 C 的大小對(duì)截止頻率的影響；c. 觀看電阻Rf 的大小對(duì)通帶增益的影響； 觀看干擾信號(hào)和帶阻濾波電路的濾波成效；

29、a 圖 5.2 中干擾信號(hào)ud 為 0.2V 、100Hz 的正弦波，有用信號(hào)us 為 1V 、10Hz 的正弦波，電路的輸入信號(hào)ui 由這兩者疊加而成，因此，對(duì)有用信號(hào)而言，干擾信號(hào)視為高頻干擾，用示波器觀看這種高頻干擾波形的特點(diǎn)，并定性記錄波形；然后運(yùn)行電路，用示波器比較ui 和 uo 波形，觀看帶阻濾波電路的濾波成效；精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 13 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -圖 5.2100Hz 二階帶阻濾波電路b. 將有用信號(hào)us改為 1kHz ，

30、這時(shí) ud 波形為低頻干擾波形，用示波器觀看其波形特點(diǎn)，并定性記錄波形；然后運(yùn)行電路，觀看帶阻濾波成效； 設(shè)計(jì)一個(gè)50Hz 二階帶阻濾波電路；4. 試驗(yàn)總結(jié)與分析(1) 整理測(cè)量記錄，分析測(cè)量結(jié)果；(2) 畫出圖 5.1 所示一階有源低通濾波電路的幅頻特性，總結(jié)其幅頻特性參數(shù)的調(diào)劑方法；(3) 畫出圖 5.1 所示電路輸入10kHz 方波時(shí)的輸入、 輸出波形， 并分析輸出波形失真的緣由；(4) 畫出圖 5.2 所示 100Hz 二階帶阻濾波電路的幅頻特性，總結(jié)其幅頻特性參數(shù)的調(diào)劑方法；(5) 分別定性畫出有高頻干擾和低頻干擾的波形；試驗(yàn)六RC正弦振蕩器的設(shè)計(jì)與調(diào)試 （設(shè)計(jì)性試驗(yàn)）1. 試驗(yàn)?zāi)康?/p>

31、(1) 把握 RC正弦波振蕩器的設(shè)計(jì)方法和調(diào)試方法；3學(xué)會(huì)振蕩頻率的測(cè)量方法；2. 試驗(yàn)器材試驗(yàn)所用設(shè)備與器材見表6.1；表6.1試驗(yàn)五的設(shè)備與器材序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1試驗(yàn)臺(tái)SL-1621臺(tái)2雙蹤示波器0-20M1臺(tái)3溝通毫伏表待選1臺(tái)4直流電壓表待選1塊5穩(wěn)壓管電位器2CW53100K2個(gè)1個(gè)6電阻10K4個(gè)7電容器0.1uF2個(gè)集成運(yùn)算放大器7411塊精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 14 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -3. 設(shè)計(jì)要求與提示(1) 設(shè)計(jì)要求

32、 本振蕩器要求振蕩頻率為f0=160Hz 誤差在 1%，放大環(huán)節(jié)用集成運(yùn)算放大器，輸出無明顯失真，取UCC 12V ， V EE=-12V ；運(yùn)算挑選元器件參數(shù)，進(jìn)行元器件測(cè)試；（試驗(yàn)報(bào)告中要有設(shè)計(jì)過程）連接試驗(yàn)電路；測(cè)量振蕩器的振蕩頻率，記錄波形及其參數(shù)；(2) 設(shè)計(jì)提示正弦波振蕩器分為RC振蕩器、 LC振蕩器及石英晶體振蕩器；RC振蕩器又分為RC移相式， RC串并聯(lián)、雙T 選頻網(wǎng)絡(luò)等；RC串并聯(lián)振蕩電路由一個(gè)放大器A 和一個(gè)用來作反饋網(wǎng)絡(luò)的RC串聯(lián)、并聯(lián)電路連接在一起而構(gòu)成的，如圖6.2 ；C10KR110KRf2CW53 ×2=C 100KR1u nVOup=R10KRp10

33、K+12V-358+- 12VUO2C2C2R2R3圖 6.2圖 6.3圖 6.3 中， RC串并聯(lián)電路組成選頻網(wǎng)絡(luò)、放大器由LM741 完成，放大倍數(shù)的大小由反饋元件Rf 、Rp 和 R3 的數(shù)值確定；振蕩器在某一頻率下振蕩條件為：A· F A 為放大電路的放大倍數(shù)，F(xiàn) 為選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋系數(shù) ，即要滿意：幅值平穩(wěn)條件A· F相位平穩(wěn)條件A F± 2n A為放大器的相位角，F(xiàn) 為選頻網(wǎng)絡(luò)的相位角 ；如 R1 2， 1 2，就 :FR +j RC/ j RC+R/1+j RC=1/3+j/ 0- 0/ 0=1/RC當(dāng) 0 1/RC 時(shí)， F1/3 ，依據(jù)振幅平穩(wěn)條件

34、，只有A，電路才能維護(hù)振蕩；振蕩電路自行起振的條件是AF 1，因 F / ，就 A 3 有利于電路起振，但A 過大，波形嚴(yán)峻失真；為了達(dá)到穩(wěn)幅和改善輸出波形，電路中引入了兩個(gè)二極管及反饋元件 R5；此電路為 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（文氏橋）振蕩器；振蕩頻率：1fO2RC起振條件：| A | 3電路特點(diǎn)：可便利地連續(xù)轉(zhuǎn)變振蕩頻率，便于加負(fù)反饋穩(wěn)幅，簡(jiǎn)潔得到良好的振蕩波形； 4.試驗(yàn)步驟(1) 連接電路；精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 15 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -(2)

35、 振蕩電路的調(diào)整；調(diào)RP，用示波器觀看輸出電壓VO，測(cè)其頻率和幅度，記錄于表6-1 中；將RP調(diào)到 0，再增大 RP，觀測(cè) VO波形變化；（ 3）用示波器觀看VP、VN，將結(jié)果填入表5-1 中；（ 4）去掉穩(wěn)壓管，重復(fù)第（2）、（ 3）步；5. 試驗(yàn)總結(jié)與分析(1) 試驗(yàn)報(bào)告要求畫出設(shè)計(jì)電路和供應(yīng)元器件挑選依據(jù)；將規(guī)定的振蕩頻率下的RC參數(shù)的實(shí)測(cè)值和理論估算值列表進(jìn)行比較，整理測(cè)試 數(shù)據(jù)并分析誤差；依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)所設(shè)計(jì)的RC振蕩器的特點(diǎn)；(2) 摸索與總結(jié)表 6-1f O 實(shí)測(cè) f O 運(yùn)算 VOP-PVVPP-PVVNP-PVVO 波形情形VO 波形有穩(wěn)壓管無穩(wěn)壓管試驗(yàn)七方波三角波發(fā)生器

36、設(shè)計(jì)與爭(zhēng)論 設(shè)計(jì)性試驗(yàn) 1. 試驗(yàn)?zāi)康?1) 把握方波三角波產(chǎn)生電路的設(shè)計(jì)方法及工作原理；(2) 明白集成運(yùn)算放大器的波形變換及非線性應(yīng)用；2. 試驗(yàn)電路與說明(1) 技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)一個(gè)用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成的方波三角波產(chǎn)生電路；指標(biāo)要求如下： 方波；重復(fù)頻率：500Hz ，相對(duì)誤差 <±5；脈沖幅度：±（5 5.5） V 三角波；重復(fù)頻率：500Hz ，相對(duì)誤差 <± 5；幅度： 22.5V(2) 設(shè)計(jì)要求 依據(jù)指標(biāo)要求和已知條件，確定電路方案，運(yùn)算并選取各單元電路的元件參數(shù)； 測(cè)量方波產(chǎn)生電路圖 7.1、圖 7.2輸出方波的幅度和重復(fù)頻率，使之滿意設(shè)計(jì)

37、要求； 測(cè)量三角波產(chǎn)生電路圖 7.1、圖 7.2輸出三角波的幅度和重復(fù)頻率，使之滿意設(shè)計(jì)要求；(3) 預(yù)習(xí)要求 把握集成運(yùn)算放大器波形變換與非正弦波產(chǎn)生電路的工作原理； 熟識(shí)其設(shè)計(jì)和調(diào)試方法；(4) 設(shè)計(jì)電路提示能產(chǎn)生方波（或矩形波）的電路形式許多；如由門電路、集成運(yùn)算放大器或 555 定時(shí)器組成的多諧振蕩器均能產(chǎn)生矩形波；再經(jīng)積分電路產(chǎn)生三角波（或鋸齒波） ；下面僅介紹由集成運(yùn)算放大器組成的方波三角波產(chǎn)生電路；精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 16 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - -

38、- - - - 簡(jiǎn)潔的方波三角波產(chǎn)生電路圖 7.1簡(jiǎn)潔的方波三角波產(chǎn)生電路（電路參數(shù)提示：R1=2K,R2=3K,C=0.022uF,R=51K+2.4K,VZ=5V）圖 7.1 所示是由集成運(yùn)算放大器組成的反相輸入施密特觸發(fā)器（即遲滯比較強(qiáng)） 構(gòu)成的多諧振蕩器，RC 積分電路起反饋及推遲作用，電容上的電壓uC 即是它的輸入電壓，近似于三角波，這是一種簡(jiǎn)潔的方波三角波產(chǎn)生電路，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，但輸出三角波的線性度差；該電路的有關(guān)運(yùn)算公式為：振蕩周期：T2RC ln 12R1 R2（ 7.1）輸出三角波uC 的幅度：輸出方波uO 的幅度：VcmR1VZR1R2（ 7.2）VomVZ（ 7.3）

39、 常用的方波三角波產(chǎn)生電路圖 7.2常用的方波三角波產(chǎn)生電路電路參數(shù)提示： RP1=6.8K,R1=20K,R2=51K,R3=1K,R=100K,RP2=10K,C=0.022uF圖 7.2 所示是由集成運(yùn)算放大器組成的一種常用的方波三角波產(chǎn)生電路；圖中運(yùn)算放大器A 1 與電阻R1 、R2 構(gòu)成同相輸入施密特觸發(fā)器（即遲滯比較器）；運(yùn)算放大器A 2與 RC 構(gòu)成積分電路，二者形成閉合回路；由于電容C 的密勒效應(yīng)，在A 2 的輸出端得到精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 17 頁，共 21 頁 - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - -

40、- - - - - - - - - -線性較好的三角波；u01 為方波；u 02 為三角波；由圖 7.2 不難分析該電路的有關(guān)運(yùn)算公式為： 振蕩周期：輸出方波uO1 的幅度：TVo1m4R1RC R2VZ（ 7.4）（ 7.5）輸出三角波uO2 的幅度：R1Vo2 mVZR2（ 7.6）(5) 元件參數(shù)確定與元件挑選 挑選集成運(yùn)算放大器由于方波的前后沿與用作開關(guān)器件的A 1 的轉(zhuǎn)換速率SR 有關(guān)，因此當(dāng)輸出方波的重復(fù)頻率較高時(shí)，集成運(yùn)算放大器A 1 應(yīng)選用高速運(yùn)算放大器，一般要求選用通用型運(yùn)放即 可；集成運(yùn)算放大器A 2 的挑選原就是：為了減小積分誤差，應(yīng)選用輸入失調(diào)參數(shù)小，開 環(huán)增益高、輸入

41、電阻高、開環(huán)帶寬較寬的運(yùn)算放大器； 挑選穩(wěn)壓二極管D Z穩(wěn)壓二極管D Z 的作用是限制和確定方波的幅度，因此要依據(jù)設(shè)計(jì)所要求的方波幅度 來挑選穩(wěn)壓管的穩(wěn)固電壓V Z ；此外，方波幅度和寬度的對(duì)稱性也與穩(wěn)壓管的對(duì)稱性有關(guān)， 為了得到對(duì)稱的方波輸出，通常應(yīng)選用高精度的雙向穩(wěn)壓管（如 2DW7 型）；R3 為穩(wěn)壓管的限流電阻，其值由所選用的穩(wěn)壓管的穩(wěn)固電流打算； 確定正反饋回路電阻R1 與 R2圖 7.1 或圖 7.2 所示電路中， R1 與 R2 的比值打算了運(yùn)算放大器A 1 的觸發(fā)翻轉(zhuǎn)電平 （即上、下門檻電壓） ，也就是打算了三角波的輸出幅度；因此依據(jù)設(shè)計(jì)所要求的三角波輸出幅度，由式（ 7.2）或式（ 7.5）可以確定R1 與 R2 的阻值； 確定積分時(shí)間常數(shù)RC積分元件R、C 的參數(shù)值應(yīng)依據(jù)方波和三角波所要求的重復(fù)頻率來確定；當(dāng)正反饋回路電阻 R1 與 R2 的阻值確定之后，再選取電容C 值，由式（ 7.1）或式（ 7.4）求得 R；3. 試驗(yàn)內(nèi)容與步驟（ 1）按圖 7.1 接線，并測(cè)量輸岀波形；（ 2）按圖 7.2 接線，并測(cè)量輸岀波形；(3) 設(shè)計(jì)試驗(yàn)時(shí)盡量挑選標(biāo)準(zhǔn)阻值的電阻；(4) 設(shè)計(jì)時(shí)要留意挑選電源的大小，不要使電路中的電流超過電流表的量程和電阻答應(yīng)通過的電流值；（ 5）用示波器測(cè)量輸出波形時(shí)，留意示波器接地端的正確連接；4. 試驗(yàn)總結(jié)與分析(1) 試驗(yàn)報(bào)告要求