模擬與數(shù)字電路實驗教案

1模擬與數(shù)字電路實驗教案課程網(wǎng)站/d201108/main.htm2第一學期實驗安排及教學要求1、實驗準備及常規(guī)儀器設(shè)備使用（1.5周）2、分立元件及負反饋放大電路設(shè)計（2.5周）3、運放基本應(yīng)用電路（1.5周）4、測量放大器（2.5周）5、晶體管輸出特性曲線測試電路（三周）6、LC三點式振蕩器（1.5周）7、模擬乘法器及調(diào)幅與檢波電路（三周）3實驗準備及常規(guī)儀器設(shè)備使用實驗室規(guī)則及安全教育1、在實驗前應(yīng)認真預(yù)習實驗內(nèi)容，明確實驗?zāi)康暮鸵?，并寫好實驗預(yù)習報告。2、進入實驗室應(yīng)保持安靜、整潔，不得大聲喧嘩。嚴禁將食品、飲料帶入實驗室。3、學生在教師的指導下，根據(jù)實驗內(nèi)容和儀器操作規(guī)程做實驗。實驗室規(guī)則44、實驗時應(yīng)獨立思考，認真操作，如實記錄各種實驗數(shù)據(jù)，實驗數(shù)據(jù)須經(jīng)指導教師檢查并驗收簽字。不得抄襲別人的實驗數(shù)據(jù)，不得相互拷貝實驗電路或相互交換實驗板，否則一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，則本學期實驗成績以零分記，并依照學校有關(guān)規(guī)定嚴肅處理。5、實驗中注意安全。不得擅自開啟總電源。如發(fā)生問題應(yīng)立即向老師如實報告。6、愛護儀器設(shè)備，如有人為損壞儀器設(shè)備，照價賠償。7、實驗應(yīng)在規(guī)定的時間完成。實驗結(jié)束后應(yīng)自覺整理實驗設(shè)備，清理桌面并將椅子放回原處。5安全教育實驗室用電安全注意事項：1、認真遵守電子信息教學實驗中心各實驗室管理條例2、學生不得自行開關(guān)實驗室總電源3、實驗室儀器后蓋面板上的電源接插座、插頭、保險絲座為高電壓區(qū)域，嚴禁隨意拆裝8、實驗課不得遲到、早退和無故缺席。事假應(yīng)事先憑輔導員簽名的假條請假，病假憑醫(yī)生證明的病假單請假，否則一律以曠課論處，并報教務(wù)處備案。9、學生撰寫實驗報告應(yīng)依據(jù)自己的實驗數(shù)據(jù)和實驗結(jié)果認真分析總結(jié)，不得抄襲別人的實驗報告，否則一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，則實驗成績以零分記，并依照學校有關(guān)規(guī)定嚴肅處理。64、學生不得隨意拆裝實驗室儀器5、密切注意各實驗室中裝備、儀器、操作臺等部位的高壓標記，嚴禁雙手觸摸6、嚴禁帶電進行接線、調(diào)整電路元件等操作，電路搭接與元件插拔等操作應(yīng)保證在切斷電源的條件下進行7、在進行接線、調(diào)整電路元件等操作時，即使在知曉電源已切斷的情況下，也必須先以單手手背先試探性地觸碰一下實驗對象，以確認實驗系統(tǒng)絕對不帶電，然后方可以手指(手心一面)觸摸實驗系統(tǒng)(如果手背觸電，則被彈開；而如果手心觸電，則被緊握，無法松開)8、電烙鐵的使用必須限制在實驗室內(nèi)規(guī)定地點，使用結(jié)束之后必須將烙鐵插頭拔出電源插座9、電烙鐵應(yīng)仔細擺放，嚴禁將烙鐵頭接觸電源線，嚴防觸電事故發(fā)生7

關(guān)于模擬與數(shù)字電路實驗報告及實驗驗收的說明：

1、學生在進行新實驗之前必須預(yù)習實驗原理和實驗內(nèi)容，設(shè)計并畫出完整的實驗原理圖，實驗報告中實驗原理部分主要由預(yù)習報告構(gòu)成，實驗指導教師在新實驗講解之后應(yīng)檢查學生預(yù)習報告，作為學生實驗態(tài)度考核內(nèi)容之一。

2、學生實驗過程應(yīng)嚴格按照實驗規(guī)程和實驗步驟要求進行，電路連線應(yīng)清晰、規(guī)范，正確安全使用實驗設(shè)備，認真填寫實驗數(shù)據(jù)、表格、波形圖等，實驗教師在指導實驗和驗收實驗的過程中，應(yīng)檢查學生實驗過程的規(guī)范性、實驗數(shù)據(jù)的完整性、實驗結(jié)果的合理性，并抽查學生部分實驗數(shù)據(jù)，杜絕實驗數(shù)據(jù)抄寫和胡亂搭建實驗線路現(xiàn)象。學生實驗數(shù)據(jù)（元器件參數(shù)、必要的線路圖、測量數(shù)據(jù)、信號波形參數(shù)等）應(yīng)由指導教師簽字并作為實驗報告的附件，在交實驗報告時一并上交，學生實驗報告第二部分應(yīng)包括實驗步驟、測量方法和實驗數(shù)據(jù)整理。

3、實驗報告的第三部分主要包括實驗數(shù)據(jù)、實驗結(jié)果討論；故障現(xiàn)象分析以及思考題回答。

8模擬與數(shù)字電路實驗考核方式：以平時實驗成績和期末考試成績綜合評定，其中平時實驗成績占80%，期末考試成績占20%，A-以上成績要求平時成績A-以上且期末考試成績在前1/3,平時實驗成績部分具體評定方法如下：1、實驗預(yù)習和實驗紀律：根據(jù)學生有無遲到、早退、無故曠課現(xiàn)象，實驗預(yù)習報告是否認真、實驗中有無大聲喧嘩、是否愛護實驗器材等方面評定,學生遲到一次實驗成績降低一檔，無故曠課兩次以上本學期實驗成績不合格。2、實驗結(jié)果和過程：根據(jù)學生完成實驗情況評定，具體評定分三部分：（1）基礎(chǔ)實驗內(nèi)容。（2）

選做實驗或?qū)嶒灥奶岣卟糠?。?）創(chuàng)造性、獨特性發(fā)揮部分。各部分視學生實驗完成情況綜合評定。3、實驗報告：主要根據(jù)學生實驗報告理論推導有無錯誤、參數(shù)計算是否正確、實驗過程實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果記錄是否完整客觀、故障分析是否合理、實驗問題回答是否正確等評定。

9實驗一：實驗準備及常規(guī)儀器設(shè)備使用一、實驗?zāi)康模赫莆帐静ㄆ?、信號發(fā)生器、穩(wěn)壓電源、實驗板、面包板等常規(guī)儀器和設(shè)備的工作原理、使用方法。二、實驗原理：1、示波器基礎(chǔ)知識及使用簡介：觸發(fā)系統(tǒng)：如果沒有觸發(fā)電路，你在屏幕上看到的將會是具有隨機起始點的很多波形雜亂重疊的圖象。而觸發(fā)電路的作用就在于保證每次時基在屏幕的掃描的時候，時基掃描都從輸入信號上的一個精確確定的點開始。作為數(shù)字示波器來說，觸發(fā)實際上確定波形的存儲起點。

10觸發(fā)源：它決定觸發(fā)信號從哪里獲得。在多數(shù)情況下，觸發(fā)信號來自輸入信號本身。所以如果只使用一個通道，那么觸發(fā)源就設(shè)置為該通道。如果使用多個通道，那么觸發(fā)源可以從這些通道中選取。觸發(fā)電平：觸發(fā)電平控制機構(gòu)設(shè)置選定觸發(fā)源的信號欲使觸發(fā)電路啟動時基掃描所必須跨越的電壓電平值。觸發(fā)斜率：觸發(fā)斜率控制機構(gòu)決定觸發(fā)發(fā)生于觸發(fā)源信號的上升沿（"正斜率"）或者下降沿（"負斜率"）觸發(fā)耦合

：以決定選定的觸發(fā)源信號送往觸發(fā)電路的耦合方式11觸發(fā)電路的作用就是保證每次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)點相同的點開始，這樣每一次掃描的波形就同步的，從而顯示穩(wěn)定的波形，見圖b；沒有觸發(fā)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疊的圖象，見圖a。不正常觸發(fā)正常觸發(fā)ab12觸發(fā)釋抑（Holdoff）有些信號具有多個可能的觸發(fā)點，如右圖數(shù)字信號。 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，這樣一來，正常觸發(fā)掃描出的波形出現(xiàn)混迭。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，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。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。隔離時間過短波形混迭正確隔離時間132、數(shù)字存儲示波器

所謂數(shù)字存儲就是在示波器中以數(shù)字編碼的形式來貯存信號，示波器將按一定的時間間隔對信號電壓進行采樣。然后用一個模/數(shù)變換器（ADC）對這些瞬時值或采樣值進行變換從而生成代表每一個采樣電壓的二進制字。這個過程稱為數(shù)字化。數(shù)字存儲示波器（DSO）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖14TektronixTDS210SAVE/RECALLMEASUREACQUIREAUTOSETUTILITYCURSORDISPLAYHARDECOPYRUN/STOPPOSITIONPOSITIONPOSITIONVERTICALHORIZONTALTRIGGERMATHMENUCURSOR1CURSOR2

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CH2MENUHORIZONTAL

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SETLEVELTO50%FORCETRIGGERTRIGGERVIEWVOLT/DIVVOLT/DIVSEC/DIV5V2mv5V2mv5s5nsCH1CH2EXTTRIG!

300VCAT11三、數(shù)字示波器TDS210使用簡介15水平刻度垂直刻度觸發(fā)電平刻度格線16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TekTTriTrig’dMPos：-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Ch1500mVM5.00uSCh1-160mV獲取方式，通過ACQUIRE設(shè)置觸發(fā)狀態(tài)，觸發(fā)方式通過TRIGGER設(shè)置觸發(fā)水平位置，可用HORIZONTALPOSITION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菜單區(qū)，通過CH1或其它按鈕控制觸發(fā)電平通過TRIGGERLEVEL控制觸發(fā)電平的數(shù)據(jù)觸發(fā)類型，圖示為上升沿通過TRIGGERMENU控制視窗時基設(shè)定值水平標尺系數(shù)垂直標尺系數(shù)1波形的接地基準點17POSITIONPOSITIONVERTICALMATHMENUCURSOR1CURSOR2

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CH2MENUVOLT/DIVVOLT/DIV5V2mv5V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：直流通過輸入信號的交流和直流成分；交流阻擋輸入信號的直流成分；接地則斷開輸入信號帶寬限制：開20MHz限制帶寬，以減少噪音；伏/格：用于選擇垂直靈敏度。探頭：根據(jù)探極衰減系數(shù)選取其中一個值，以保證垂直標尺讀數(shù)準確反相：輸入信號要否反相控制菜單的選擇按鍵用于在垂直方向定位波形打開或關(guān)閉通道顯示并顯示通道輸入菜單顯示波形數(shù)學操作菜單，如波形加、減、FFT等選擇垂直方向標尺系數(shù)操作FFTCH1窗口HamingFFT縮放X118水平控制按鈕及觸發(fā)控制按鈕：POSITIONVERTICALTRIGGERHORIZONTAL

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SETLEVELTO50%FORCETRIGGERTRIGGERVIEWSEC/DIV5s5ns調(diào)整所有通道的水平位置水平菜單主時基視窗設(shè)定觸發(fā)鈕電平釋抑500ns視窗擴展改變水平標尺系數(shù)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)信號必須通過的振幅；作為釋抑（通過HORIZONTALMENU選擇觸發(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。觸發(fā)功能菜單視頻邊沿上升自動斜率耦合交流觸發(fā)方式觸發(fā)電平設(shè)定在觸發(fā)信號幅值的垂直中點強行觸發(fā)，不管是否有足夠的觸發(fā)信號，都會自動獲取觸發(fā)源觀察，顯示觸發(fā)源波形19MEASUREACQUIREAUTOSETUTILITYCURSORDISPLAYHARDECOPYRUN/STOPSAVE/RECALL儲存/調(diào)出獲?。河腥?、峰值檢測和平均值幾種獲取方式測量：有5種測量并且同時顯示四種測量結(jié)果輔助功能自動設(shè)置：自動設(shè)定、調(diào)節(jié)各種控制值，以產(chǎn)生適宜觀察的輸入信號波形。有時需要輔助手工調(diào)整，特別在顯示各種調(diào)制波形時。出現(xiàn)測量光標和光標功能菜單選擇波形顯示方式和改變顯示對比度啟動打印操作啟動和停止波形獲取實例：1、將通道1的探頭連接到信號源。2、按下自動設(shè)置按鈕。3、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。4、進行自動測量：按下MEASURE按鈕顯示測量菜單，按下頂部菜單選擇信源，按下CH1進行測量，再按下頂部菜單選擇類型，按下第一個CH1菜單以選擇頻率，按下第二個CH1菜單選擇周期，按下第三個CH1菜單選擇峰—峰值。也可以多次按下CH1菜單，進行頻率、平均值等的測量。20探頭補償Rp(9MΩ)和Cp位于探頭尖端內(nèi)，Rp為探頭輸入阻抗,Cp為探頭輸入電容,R1(1MΩ)表示示波器的輸入阻抗,C1表示示波器的輸入電容和同軸電纜等效電容以及探頭補償箱電容的組合值.

對于一個6feet的電纜就存在60pF容性，加上一般示波器的20pF的輸入電容以及一些雜散，大致為90pF左右。根據(jù)1：10的分壓，探頭的輸入電容應(yīng)該為10pF左右為了精確地測量，兩個RC時間常量（RpCp和R1C1）必須相等.

2122四、實驗內(nèi)容：1、示波器×10檔探頭補償電容調(diào)試。2、正弦波信號測量：信號源分別產(chǎn)生頻率為1Hz、10Hz、1KHz、10Khz、100KHz、1MHz、10MHz、20MHz，幅度為2.5V的正弦波，用AC、DC耦合示波器探頭×1和×10檔分別進行測量，記錄示波器測量的信號頻率和對應(yīng)的幅度。3、測量方波信號的上升時間和下降時間：信號源產(chǎn)生頻率為1KHz幅度為2.5V的方波，用示波器的DC耦合示波器探頭為×10測量信號的上升時間和下降時間。4、測量直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓：直流電源分別輸出5V、12V、-12V，用示波器探頭×1測量直流電源輸出。23實驗二：分立元件及負反饋放大電路設(shè)計一、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。二、預(yù)習前要求：放大電路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的測試方法，預(yù)習時三極管放大倍數(shù)β暫時定為100。IC不要超過30mA，功率不要超過400mW，VCEO=30V。三、基本實驗內(nèi)容：

1、放大器的設(shè)計放大器指標為：電壓增益KV=50，輸入阻抗Ri≥5kΩ，輸出出阻抗Ro≤100Ω，不失真輸出動態(tài)范圍Vopp≥5V，低半功率點頻率fL≤100Hz。已知：負載阻抗RL=1kΩ；直流偏置電源電壓Ec=12V；晶體管9011和9012三極管各一個,參數(shù)β≥100。242、設(shè)計提示及注意事項：（1）根據(jù)給定的放大器指標，輸出電阻比較小，所以輸出級應(yīng)采用射極跟隨器或引入電壓負反饋，而射極跟隨器無電壓增益，故采用兩級放大電路的設(shè)計，輸入級采用電壓增益較大的共發(fā)射極放大電路，由于射極跟隨器輸入電阻比較大，避免了負載效應(yīng)，從而放大倍數(shù)比單級共發(fā)射極放大電路要大的多。由于要求輸入電阻比較大，在輸入端應(yīng)引入串聯(lián)反饋，由于要求的增益并不大，兩級放大電路可以滿足增益要求，故電路初步設(shè)計方案如下頁電路圖所示。（2）低半功率點頻率fL≤100Hz設(shè)計主要考慮電路中電容的取值，由于Ce兩端的交流等效電阻最小，對應(yīng)的時間常數(shù)最小，故fL主要取決于Ce的取值。（3）Q1、Q2級電路都采用分壓偏置方式，二級電路的靜態(tài)工作點電流ICQ1、ICQ2及靜態(tài)工作點電壓VCEQ1、VCEQ2具有較好的穩(wěn)定性。2526（4）偏置電阻設(shè)計要滿足交流指標設(shè)計要求，同時兼顧考慮靜態(tài)工作點的穩(wěn)定性和低功耗和低噪聲。注意三極管極限參數(shù)設(shè)計參考:A、設(shè)計也可以從輸入級開始，具體設(shè)計過程參考如下：首先考慮穩(wěn)定性條件(雖然實驗題目沒有給出穩(wěn)定性的設(shè)計指標要求，但是分壓偏置電路一個重要特點就是提高了電路的穩(wěn)定性,而且第一級的穩(wěn)定性對多級放大器而言是很重要的,另外考慮這一因素相當于又增加了一個設(shè)計條件,簡化了設(shè)計過程),Q1的發(fā)射極電位取為:(0.1-0.2)Vcc,即2V左右，1.2--2.4V。第一級設(shè)計在滿足各項設(shè)計指標的要求下要兼顧穩(wěn)定性.B、設(shè)計第一級電路應(yīng)盡量使ICQ1小即功耗小的情況下，滿足電路設(shè)計要求，這里主要是滿足擺幅要求（ICQ1小擺幅容易受截止失真限制），第一級輸出擺幅近似ICQ1（Rc1//ri2）約等于

VEQ1（Rc1//ri2）

/（Re11+Re12）27由于Rc1受輸出電阻約束（近似為re2+Rc1/100〈100歐姆），所以若Rc1取5.1K左右，如擺幅為6V，則Re11+Re12取值在1.5K—3K左右。ICQ1在1mA左右。C、Re11取值影響輸入電阻和增益，由于輸入電阻要求大于3K，因此Re11取值最好在51歐姆左右（Re11太小非線性失真也比較大），增益近似Rc1/(VT/IC1+Re11)。D、根據(jù)穩(wěn)定性要求，即：Ib11=（5-10）IB1和Q1的基極電位確定Rb11、Rb12，以上具體估算數(shù)值可在軟件仿真時調(diào)節(jié)。以上設(shè)計方法參考自謝嘉奎主編“電子線路”（線性部分）第四章放大器基礎(chǔ)。E、第二級設(shè)計可以直接從輸出擺幅入手確定其靜態(tài)工作點和電路參數(shù)，由于電容耦合，兩級工作點隔離，靜態(tài)工作點可分別設(shè)計?？紤]到飽和壓降和負載影響交流負載線與輸出特性曲線橫軸交點取為6-8V，VECQ2應(yīng)為3-4V，電流擺幅應(yīng)為:電壓擺幅/R’L，已知負載電阻1K,則可得(12-VECQ2)/Re2=4/R’L，可求得Re2為1K-2K。Re2不可太小,否則功耗較大(色環(huán)電阻1/8W)28F、第二級Rb21、Rb22并聯(lián)總電阻應(yīng)遠大于Rc1以減小后級放大器的負載效應(yīng)，所謂后級放大器的負載效應(yīng)是指Ri2》Rc1，這樣Rc1//Ri2近似等于Rc1，不會影響前級放大器增益，這也是為什么后級電路采用射級跟隨器的原因之一，一般取Rb21//Rb22大于5倍以上的Rc1。需要說明的是Rb21、Rb22又不能太大，否則影響第二級的工作穩(wěn)定性，應(yīng)首先考慮滿足交流指標兼顧一定的穩(wěn)定性要求。（5）具體調(diào)節(jié)時應(yīng)注意：交流電壓放大倍數(shù)主要與RC1、后級的輸入阻抗以及負反饋電阻Re11有關(guān)，RC1本身也是直流負載電阻，增大RC1可以提高增益但容易使三極管進入飽和區(qū)，另一方面增大RC1也會使輸出電阻增大。Q1的Re11為交流負反饋電阻，能夠提高輸入電阻，改善非線性失真，展寬通頻帶，太小負反饋作用不明顯，太大放大器增益下降明顯。293、放大器的PSPICE仿真軟件模擬仿真設(shè)計放大電路，進行瞬態(tài)分析，根據(jù)靜態(tài)工作電和輸出波形失真情況，修改電阻、電容的設(shè)計數(shù)值（注意電阻電容數(shù)值應(yīng)取系列值），調(diào)試電路工作正常并以滿足放大器設(shè)計指標的要求。進行交流分析測量帶寬和增益、交流輸入電阻、輸出電阻。4、放大器的實際電路安裝制作(1)用晶體管特性測試儀測量所用晶體管的參數(shù)，記錄晶體管的實際β值。根據(jù)測量值修改軟件模擬仿真時三極管放大倍數(shù)，重新調(diào)試電路工作正常并以滿足放大器設(shè)計指標的要求。(2)按軟件模擬仿真設(shè)計放大電路安裝一個放大器。要求元件排列合理、布線整齊、電接觸可靠。注意電源極性。305、放大器參數(shù)測試(1)用逐級調(diào)試的方法排除故障，用示波器測量放大器的直流工作點，并與設(shè)計值、仿真值比較。調(diào)試電路的電阻、電容值，使放大器電路正常工作。(2)測量不失真輸出信號峰峰值Vopp，及對應(yīng)的輸入信號峰峰值Vipp，并與設(shè)計值、仿真值比較。(3)測量帶寬和增益、交流輸入電阻、輸出電阻，并與設(shè)計值、仿真值比較。6、寄生反饋及消除：在一般多級放大器中，總會產(chǎn)生各種類型的寄生反饋。寄生反饋的類型和消除辦法在講義中有詳細的講解，這里主要強調(diào)電源退耦的重要性。退耦元件的數(shù)量力求減少，接入位置要選擇得當。例如，對于如下圖所示電路，一般只要接入Cφ1即可。如果Cφ1仍不能消除寄生振蕩，再考慮接入Rφ2、Cφ3。313233

Cφ的接入位置應(yīng)根據(jù)線路板的具體結(jié)構(gòu)正確選擇。例如，若放大器的電源Ec和放大器接線相距較遠，兩者之間是通過較長的導線連接的，對高頻信號而言，這根導線就等效于一個電感，如下圖所示。此時，Cφ1就應(yīng)接在靠近放大器的一側(cè)(圖中實線)，而不應(yīng)接在靠近Ec一側(cè)(圖中虛線)。因為對高頻信號而言，連接導線的感抗ZL=jωL已相當可觀，輸出電流Io又會在ZL上建立新的反饋電壓VfL，等效于加大了電源的內(nèi)阻。34三、提高實驗內(nèi)容（硬件選做軟件仿真開放實驗）：已知條件:輸入信號幅度=10mV,信號源內(nèi)阻600歐姆,放大器負載電阻RL=1kΩ,

9011三極管2個，9012三極管1個，參數(shù)β≥100.設(shè)計一個音頻阻容耦合放大器，設(shè)計指標:

輸出幅度=1V,輸入電阻≥20K歐姆,輸出電阻≤10歐姆,3dB帶寬下限小于30Hz，上限大于30KHz,當放大器開環(huán)增益變化10%時,閉環(huán)增益變化≤1%.35實驗三：運算放大器基本應(yīng)用電路一、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。二、預(yù)習要求：實驗前要求預(yù)習有關(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的測試方法。要求在實驗室外完成運放同相、反相放大器、運放電流源電路、運放積分微分電路的設(shè)計仿真。三、基本實驗內(nèi)容：1、同相電壓放大電路設(shè)計與測試：放大器電壓增益10，要求測量最大不失真輸出動態(tài)范圍(此時輸入信號頻率統(tǒng)一為2KHz)Vopp和放大器的幅頻特性(測量放大器幅頻特性時，通帶輸出電壓峰峰值統(tǒng)一為1V)。直流電源電壓VCC=+8V，VSS=-8V。

36373839404142二、反相電壓放大電路設(shè)計與測試：放大器電壓增益10，要求測量最大不失真輸出動態(tài)范圍(此時輸入信號頻率統(tǒng)一為2KHz)Vopp和放大器的幅頻特性(測量放大器幅頻特性時，通帶輸出電壓峰峰值統(tǒng)一為1V)。直流電源電壓VCC=+8V，VSS=-8V。

反相放大電路為電壓并聯(lián)負反饋，適合將電流源轉(zhuǎn)換為電壓源：

但當被測電壓信號源內(nèi)阻不大時，也可以做電壓放大。

43444546三、運放電流源電路設(shè)計與測試：設(shè)計電路實現(xiàn)將1-5v電壓轉(zhuǎn)化為0.5-2.5mA電流輸出。直流電源電壓VCC=+8V，VSS=-8V。下圖為電流串聯(lián)負反饋電路，請測量負載電阻在51、100歐姆、1K歐姆時流過的電流（輸入電壓為1V和5V。將運放輸入電壓源改為幅度為2v頻率為1Khz的正弦波,測量輸出負載上電流幅度在不同電阻時的大小。

47如設(shè)計電路實現(xiàn)將1-5v電壓轉(zhuǎn)化為超過10mA電流輸出。運放輸出端應(yīng)加三極管或場效應(yīng)管驅(qū)動或達林頓管驅(qū)動，下圖為三極管驅(qū)動電流源電路。直流電源電壓VCC=+15V，VSS=0V。

測量負載電阻為51、100、200時流過的電流。

48四、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：492、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。五、選做實驗（硬件選做實驗和軟件仿真開放實驗）

運放積分和微分電路，請根據(jù)教材P37要求設(shè)計積分和微分電路，在實驗室外進行PSPICE仿真，設(shè)計前請仔細閱讀P53設(shè)計要求，注意積分電路R1電阻要求大于1K歐姆，Rf為幾百K歐姆大電阻，而微分電路要求Rf大于1K歐姆，R1為幾十歐姆小電阻，可用電位器調(diào)試。因此無論積分還是微分電路都要仔細設(shè)計電容數(shù)值（必須是發(fā)的電容序列值），使積分和微分電阻參與積分和微分的電阻大于1K歐姆，但又不可過大，一般幾K到幾十K歐姆為好。50一、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。二、預(yù)習要求：實驗前要求預(yù)習有關(guān)測量放大器和有源濾波器設(shè)計的基本概念和和主要元器件參數(shù)的設(shè)計要點及電路性能指標的測試方法。三、基本實驗內(nèi)容

1、當輸入信號的峰-峰值Vspp=1mV時，輸出信號的峰-峰值Vopp=1V。

2、輸入阻抗Ri>1MΩ

3、頻率特性：Δf（-3dB）=1Hz--XkHz4、共模抑制比CMRR>70dB

實驗四、測量放大器5152四、設(shè)計及調(diào)試注意事項；

1、設(shè)計時考慮電路的實際性能，從減少噪聲和提高共模抑制比的角度，一般第一級增益要大一些。考慮運放的負載能力，運放負載電阻的選取不能太小。R的選取和輸入阻抗的要求及運放的偏置電流有關(guān)。調(diào)試時可分級調(diào)試。

2、實驗中的輸入信號Vs輸入端的接法如圖下頁圖，圖中C1是隔直電容，對低頻特性有影響，故不能取得太小，C2使另一端交流接地，又不影響直流平衡。

3、

在測量濾波器的幅頻特性時，可以用示波器測量放大器的幅頻特性的方法測量，用示波器直接觀察截止頻率處的波形衰減情況。53544、濾波器的設(shè)計：任何高階濾波器都可由一階和二階濾波器串聯(lián)而成，設(shè)計大致分為以下幾步（1）、根據(jù)衰減要求確定濾波器的階數(shù)n。（2）、選擇具體的電路形式。（3）、根據(jù)電路的傳遞函數(shù)和查表（見講義）后得到的濾波器的傳遞函數(shù)，建立起系數(shù)的恒等方程組。先定電容的序列值，再解方程組得到電路中其它元件的具體數(shù)值。五、提高實驗內(nèi)容（硬件選做實驗和軟件仿真開放實驗）

設(shè)計一個二階帶阻濾波器，要求f0=50Hz，Q=5。將帶阻濾波器與你設(shè)計的測量放大器(fH=30Hz)連接觀察自己的心電圖波形。55實驗五、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。二、預(yù)習要求：實驗前要求預(yù)習有關(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的測試方法。三、基本實驗內(nèi)容：實驗電路見下頁。

1、矩形波的f=500Hz—XKHz，占空比為10%。

2、階梯波的級數(shù)能從2-7變化，ΔV為1V。

3、鋸齒波（0-7V）、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。5657四、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）·C1·ln（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、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、R13的取值應(yīng)使被測三極管工作在放大區(qū)。586、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。五、提高實驗內(nèi)容：設(shè)計修改電路,使電路能夠測量PNP三極管輸出特性曲線,要求不增加運放的數(shù)量.59實驗六、LC三點式振蕩器一、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。二、預(yù)習要求：實驗前要求預(yù)習有關(guān)LC三點式振蕩器工作原理、Clapp、Seiler振蕩電路起振條件和影響頻率穩(wěn)定度的因素等基本概念。分析各元件的作用及取值大小的出發(fā)點。三、基本實驗內(nèi)容：

1、Clapp振蕩器

實驗電路見下頁。60611、調(diào)整靜態(tài)工作點用示波器觀察V'O電壓波形，調(diào)整電位器Rb1，使電路產(chǎn)生振蕩測量停振時的靜態(tài)工作點電流ICQ

。2、觀察電容比C2/C1對振蕩電壓峰峰值Vopp的影響①保持電路穩(wěn)定振蕩時的靜態(tài)工作點不變，C1=330pF。在C2=1000pF兩端并接不同電容直至停振，用示波器測量振蕩波形峰峰值Vopp

。②保持電路穩(wěn)定振蕩時的靜態(tài)工作點不變，C2=1000pF。在C1=330pF兩端并接不同電容直至停振，用示波器測量振蕩波形峰峰值Vopp

。3、測量振蕩電壓峰峰值Vopp和振蕩頻率之間的關(guān)系保持電路穩(wěn)定振蕩時的靜態(tài)工作點不變，調(diào)節(jié)C，由大到小，用示波器測量振蕩波形峰峰值Vopp

，同時測量相應(yīng)的振蕩頻率f。622、Seiler振蕩電路

實驗電路如下：632、Seiler(1)調(diào)整靜態(tài)工作點用示波器觀察V’o電壓波形，調(diào)整電位器Rb1，使電路產(chǎn)生振蕩。測量停振時的靜態(tài)工作點電流IcQ。(2)觀察電容比C2/C1、C”對振蕩電壓峰峰值Vopp的影響①保持電路穩(wěn)定振蕩時的靜態(tài)工作點不變，C1=330pF。在C2=1000pF兩端并接不同電容直至停振，用示波器測量振蕩波形峰峰值Vopp

。②保持電路穩(wěn)定振蕩時的靜態(tài)工作點不變，C1=330pFC2=1000pF。在C”兩端串接不同電容直至停振，用示波器測量振蕩波形峰峰值Vopp

。(3)測量振蕩電壓峰峰值Vopp和振蕩頻率之間的關(guān)系保持電路穩(wěn)定振蕩時的靜態(tài)工作點不變，調(diào)節(jié)電容C’，由大到小，用示波器測量振蕩波形峰峰值Vopp，同時測量相應(yīng)的振蕩頻率f。64四、實驗注意事項：電路不起振應(yīng)注意以下三點：（1）、用三極管輸出特性曲線測試儀檢測三極管好壞。（2）、三極管的靜態(tài)工作點是否正常。電容對直流開路電感對直流短路。（3）、振蕩電路是否有合適的交流通路。即電容電感是否連接正常，旁路電容和耦合電容應(yīng)對交流短路。五、選做實驗內(nèi)容：

1、請將振蕩電路改為共基極電路（即Q1基極交流接地），調(diào)試電路起振，重復(fù)必做部分實驗步驟。

2、將振蕩電路后接射極跟隨器，調(diào)節(jié)跟隨器電路和參數(shù)，使輸出波形正常無寄生振蕩。65實驗七、模擬乘法器及調(diào)幅與檢波電路一、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。二、預(yù)習要求：實驗前要求預(yù)習有關(guān)模擬乘法器、調(diào)幅與檢波以及正弦波發(fā)生器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的測試方法，分析下頁圖中模擬乘法器外接器件的作用及取值大小的出發(fā)點。三、基本實驗內(nèi)容：實驗電