《電子電路設(shè)計(jì)實(shí)踐》內(nèi)容

《電子電路設(shè)計(jì)實(shí)踐》內(nèi)容

編著：李懷亮

綏化學(xué)院

電氣工程學(xué)院電子創(chuàng)新園區(qū)

2014年2月

前言電子電路設(shè)計(jì)

一、電子電路設(shè)計(jì)

1.應(yīng)達(dá)到的基本要求

(1)綜合運(yùn)用電子技術(shù)課程中所學(xué)到理論知識(shí)去獨(dú)立完成一個(gè)設(shè)計(jì)課題。

(2)通過(guò)查閱手冊(cè)與文獻(xiàn)資料，培養(yǎng)獨(dú)立分析與解決實(shí)際問(wèn)題的能力。

(3)進(jìn)一步熟悉常用電子器件的類(lèi)型與特性，并掌握合理選用的原則。

(4)學(xué)會(huì)電子電路的安裝與調(diào)試技能。

(5)進(jìn)一步熟悉電子儀器的正確使用方法。

(6)學(xué)會(huì)撰寫(xiě)課程設(shè)計(jì)總計(jì)報(bào)告、科技論文等。

(7)培養(yǎng)嚴(yán)肅認(rèn)確實(shí)工作作風(fēng)與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。

2.電子電路設(shè)計(jì)大體分三個(gè)階段

(1)設(shè)計(jì)與計(jì)算階段。

(2)安裝與調(diào)試階段。

(3)撰寫(xiě)總結(jié)報(bào)告或者論文階段。

3.電子電路設(shè)計(jì)的方法與步驟

包含：總體方案的設(shè)計(jì)與選擇、單元電路的選擇與設(shè)計(jì)、單元電路間的連接

方法、繪制總體電路草圖、關(guān)鍵電路試驗(yàn)、最后繪制正式的總體電路圖等設(shè)計(jì)環(huán)

節(jié)。

二、電子電路設(shè)計(jì)入門(mén)

1.開(kāi)展電子電路設(shè)計(jì)與制作，如何選題

(1)選題應(yīng)新穎，有用性強(qiáng)。

(2)選題應(yīng)包含硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)的內(nèi)容，且硬件內(nèi)容應(yīng)多于軟件內(nèi)容。

(3)選題應(yīng)綜合性強(qiáng)，能涵蓋模擬電路、數(shù)字電路，而且通常都需要用單片

機(jī)作為操縱核心或者處理信號(hào)，或者者用PLD等新器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(4)選題的難易程度應(yīng)低于畢業(yè)設(shè)計(jì)的題目。

(5)如何想通過(guò)完成選題在全國(guó)電子競(jìng)賽拿上名次，選題應(yīng)有創(chuàng)新點(diǎn)，有特

色。特色就是人無(wú)我有，人有我新，而且選題比較復(fù)雜，很可能是機(jī)電結(jié)合

型的。

2.開(kāi)展電子電路設(shè)計(jì)與制作，如何入門(mén)

(1)介入電路設(shè)計(jì)與制作，宜早不宜遲

(2)興趣是最好的老師

(3)勤于動(dòng)手是最好的途徑

例：運(yùn)算放大器：按理論分析，只要比例電阻選定后，就可決定運(yùn)放的放大

倍數(shù)，計(jì)算結(jié)果十分明確。而事實(shí)并非如此，需要用理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)調(diào)整方式選

取比例電阻，這樣才能獲得切合實(shí)際的放大倍數(shù)。

三、電子電路設(shè)計(jì)平臺(tái)

1.硬件平臺(tái)

電路、信號(hào)、電子技術(shù)基礎(chǔ)：含低頻電路、高頻電路、信號(hào)分析與處理知識(shí)。

可編程CPLD、FPGA芯片：可進(jìn)行靈活的編程與下載，具有可重復(fù)性、可組

合性，可設(shè)計(jì)并下載系統(tǒng)級(jí)的數(shù)字電路；能夠構(gòu)建高速電子電路，可用于前端電

路。

微操縱器MCU(單片機(jī))：可通過(guò)靈活的編程改變其功能，處理速度較慢,

但接口豐富，常常作為綜合電子系統(tǒng)的操縱核心。

專(zhuān)業(yè)芯片ASIC：為完成某一特定功能制定芯片。例：圖像壓縮芯片，能夠

使圖像信息在電話(huà)線(xiàn)中傳輸；移動(dòng)通信中的射頻、音頻接口芯片等。

數(shù)字信號(hào)處理器DSP：DSP芯片由于其特殊的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使數(shù)字信號(hào)處理理

論建立的算法得以實(shí)時(shí)運(yùn)行，并逐步進(jìn)入MCU的應(yīng)用領(lǐng)域。

2.軟件平臺(tái)

匯編語(yǔ)言：它是最簡(jiǎn)單、最基本、最有用的語(yǔ)言，也是一種低級(jí)語(yǔ)言，速度

快，可直接操縱硬件，在單片機(jī)開(kāi)發(fā)中廣為應(yīng)用。

C語(yǔ)言：作為一種通用的高級(jí)語(yǔ)言，可大幅地提高單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)效

率。C語(yǔ)言程序便于移植與修改，能提供處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)類(lèi)型，增強(qiáng)了程序處理

能力與靈活性。但用C語(yǔ)言編譯器生成代碼效率較低同時(shí)執(zhí)行時(shí)間較長(zhǎng)，影響速

度。

MATLAB語(yǔ)言：是一種較強(qiáng)大的數(shù)學(xué)運(yùn)算與圖形功能的語(yǔ)言，他的應(yīng)用范圍

幾乎涵蓋了所有科學(xué)與工程計(jì)算領(lǐng)域；應(yīng)用MATLAB工具箱還能進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的模

擬分析。因此它是集編程與EDA仿真于一體的語(yǔ)言。

VHDL語(yǔ)言：超高速集成電路硬件描述語(yǔ)言，它是開(kāi)發(fā)、燒制大規(guī)模集成電

路語(yǔ)言，是個(gè)大半導(dǎo)體公司開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的有力工具。

EDA仿真軟件：虛擬電子實(shí)驗(yàn)平臺(tái)EWB、Multisim,要緊用于電路、低頻模

擬電路、簡(jiǎn)單數(shù)字電路的仿真設(shè)計(jì)；Proteus電子系統(tǒng)仿真軟件，實(shí)現(xiàn)高級(jí)原理

圖布圖、MCU、混合模式SPICE仿真、PCB設(shè)計(jì)與自動(dòng)布線(xiàn)等完整的電子設(shè)計(jì)系

統(tǒng)；常見(jiàn)的EDA有通用電路分析軟件PSPICE,用于高頻電路的仿真設(shè)計(jì)。

四、電子電路設(shè)計(jì)的步驟

1.多擬定幾個(gè)設(shè)計(jì)方案(提出原理方案，原理方案的比較與選擇)

例：”自動(dòng)計(jì)時(shí)/定時(shí)器”

方案一，用專(zhuān)用電子計(jì)數(shù)芯片實(shí)現(xiàn)

方案二，用PLD器件實(shí)現(xiàn)

方案三，用數(shù)字電路中組合邏輯電路實(shí)現(xiàn)

方案四，用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)

2.單元電路的設(shè)計(jì)與選擇

(1)單元電路結(jié)構(gòu)形式的選擇與設(shè)計(jì)

滿(mǎn)足功能要求的單元可能不止一個(gè)，因此務(wù)必進(jìn)行分析比較，擇優(yōu)選擇。

(2)元器件選擇的通常原則

多查元器件手冊(cè)與有關(guān)的科技資料，特別要熟悉一些常用元器件、性能與價(jià)

格，這對(duì)單元電路與總體電路設(shè)計(jì)極為有利。

首先應(yīng)考慮滿(mǎn)足單元電路對(duì)元器件性能指標(biāo)的要求，其次考慮價(jià)格、貨源與

元器件體積等方面問(wèn)題。

(3)集成電路與分立元器件電路的選擇問(wèn)題

比如：設(shè)計(jì)直流電源，使用分立元件至少花幾天時(shí)間，使用三端穩(wěn)壓塊即簡(jiǎn)

單又有用。

優(yōu)先選用集成電路不等于什么場(chǎng)合都一定要用集成電路。在某些特殊情況，

如高頻、寬頻帶、高電壓、大電流等場(chǎng)合，集成電路往往不適用，有的時(shí)候仍需

使用分立元件。

(4)如何選用集成電路

模擬集成電路：集成運(yùn)算放大器、比較器、模擬乘法器、集成功率放大器、

集成穩(wěn)壓器、集成函數(shù)發(fā)生器與其它專(zhuān)用模擬集成電路等；

數(shù)字集成電路：集成門(mén)、驅(qū)動(dòng)器、譯碼器/編碼器、數(shù)據(jù)選擇器、觸發(fā)器、

寄存器、計(jì)數(shù)器、存儲(chǔ)器、微處理器、可編程器件等；

混合集成電路有：定時(shí)器、A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、鎖相環(huán)等。

3.純硬件電路設(shè)計(jì)步驟

圖1設(shè)計(jì)框圖

在上面框圖中，并不要求所有媒介都通過(guò)仿真或者搭電路驗(yàn)證，特別在電子

競(jìng)賽中，時(shí)間緊、任務(wù)重，不可能按步驟辦事，能夠超常規(guī)設(shè)計(jì)，提早進(jìn)入制作

階段，在制作中邊調(diào)試編修改設(shè)計(jì)。

4.基本工藝：印制電路板制作工藝

(1)印制電路板簡(jiǎn)稱(chēng)PCB。

(2)設(shè)計(jì)軟件要緊用Protel99工具軟件

①認(rèn)真批閱所提供元器件型號(hào)、規(guī)格，特別是外形尺寸、封裝形式、引腳排

列順序，并注意大功率需安裝散熱片，確定那些元件裝在板上，那些元件裝在板

夕卜。

②從整體上考慮元件的安裝與布局。如低頻電路，可采取規(guī)則排列，比較整

齊，便于安裝調(diào)試及維修；對(duì)高頻電路，采取不規(guī)則排列，要求布線(xiàn)越短越好，

就近鏈接，看起來(lái)比較雜亂，減少分布參數(shù)。

③關(guān)于元件安裝方式的考慮，可使用立式或者臥式。

④大面積接地能夠有效地抑制干擾。

5.元器件的測(cè)試與篩選

(1)對(duì)電路中消耗能量較大的耗能元件與承受電壓較高的元件，應(yīng)有1.5倍?

2倍的余量。

(2)高頻電路中的調(diào)諧電容、振蕩電容，應(yīng)選優(yōu)質(zhì)的電介電容、云母電容。

(3)對(duì)濾波電路選普通電容即可，對(duì)定時(shí)電路，應(yīng)選漏電小的膽電容。

6.焊接工藝

要求：焊點(diǎn)圓滑光亮、無(wú)氣孔、無(wú)尖角、無(wú)拖尾；焊點(diǎn)大小一致；焊點(diǎn)的焊

料適當(dāng)，使焊錫充布焊盤(pán)，不堆錫，更不能粘連。焊接CMOS器件應(yīng)使用防靜電

烙鐵，防止將其極間擊穿。

特別注意是虛焊，虛焊的原因：被焊處表面有氧化物或者污垢；元件處理及

鍍錫不好；焊接溫度不足；焊接時(shí)間短。

7.裝配工藝

(1)根據(jù)整機(jī)零部件、電路板的尺寸選擇箱的外形與大小。外部是顯示屏、輸

入輸出插口、調(diào)節(jié)旋鈕或者鍵盤(pán)。

（2）發(fā)熱元件要留出散熱空間，必要時(shí)加散熱片；要盡量避免各部分干擾，必

要時(shí)應(yīng)加屏蔽；各單板、部件最好通過(guò)接插件相連。

（3）電路板上的元件安裝應(yīng)整齊美觀(guān)，視元件孔的位置可選擇立式或者臥式。

（4）如各部件需要導(dǎo)線(xiàn)連接，而且連接點(diǎn)較多，最好選用排線(xiàn)；關(guān)于信號(hào)線(xiàn)應(yīng)

使用同軸電纜；對(duì)公共地線(xiàn)，最好使用較粗的裸導(dǎo)線(xiàn)。在布線(xiàn)時(shí)，應(yīng)盡量做到短

而直，這樣布線(xiàn)美觀(guān)、可靠、分布參數(shù)或者干擾小。

五、電子電路中的抗干擾與屏蔽接地

1.電子電路干擾的抑制

（1）干擾源

電子電路工作時(shí)，往往在有信號(hào)之外，還存在一些令人頭痛的干擾電壓（或

者電流）。如何克服這些干擾是電子電路（設(shè)備）在設(shè)計(jì)、制造時(shí)的要緊問(wèn)題之

-0干擾產(chǎn)生于干擾源。干擾源有的在電子電路（設(shè)備）外部，也有的在電子電

路（設(shè)備）內(nèi)部。

（2）電子電路設(shè)備外部干擾源

要緊有：電弧機(jī)、日光燈、弧光燈、輝光放電管、火花點(diǎn)火裝置等產(chǎn)生的干

擾；直流發(fā)電機(jī)及電動(dòng)機(jī)，交流整流子電動(dòng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)設(shè)備，與繼電器、開(kāi)關(guān)等產(chǎn)

生的干擾；由大功率輸電線(xiàn)產(chǎn)生的工頻干擾；無(wú)線(xiàn)電設(shè)備輻射的電磁波等。

（3）電子電路設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的干擾

要緊有：交流聲，不一致信號(hào)的互相感應(yīng)，寄生振蕩；繞線(xiàn)電位器的動(dòng)點(diǎn)、

電子元件的引線(xiàn)與印制電路板布線(xiàn)等各類(lèi)金屬的接點(diǎn)間，由于溫度差而產(chǎn)生的熱

電動(dòng)勢(shì)等；在數(shù)字電路中，由于傳輸線(xiàn)各部分的特性阻抗不一致或者與負(fù)載阻抗

不匹配時(shí)，所傳輸?shù)男盘?hào)在終端部位發(fā)生一次或者多次反射，使信號(hào)波形發(fā)生畸

變或者產(chǎn)生振蕩等。

2.干擾途徑及其抑制方法

（1）為減少設(shè)備內(nèi)部產(chǎn)生的干擾

設(shè)計(jì)人員應(yīng)注意下列幾點(diǎn)：元器件布置不可過(guò)密，改善電子設(shè)備的散熱條件,

分散設(shè)置穩(wěn)壓電源，避免通過(guò)電源內(nèi)阻引進(jìn)干擾，在配線(xiàn)與安裝時(shí)，盡量減少不

必要的電磁耦合，盡量減少公共阻抗的阻值，低頻信號(hào)使用一點(diǎn)接地，數(shù)字器件

的輸入端子不可懸空，務(wù)必結(jié)合電路的實(shí)際情況與條件妥善處理。

比如，與非門(mén)多余輸入端能夠通過(guò)電阻上接電源,或者者將端子合并使用等。

3.電子電路中抗干擾措施

（1）抑制快速變化開(kāi)關(guān)干擾的思路是盡可能減小du/dt、di/dto

減小du/dt干擾要緊在干擾源兩端并聯(lián)電容、續(xù)流二極管或者RC串聯(lián)汲取

回路。

例1：繼電器線(xiàn)圈并聯(lián)續(xù)流二極管，可消除斷開(kāi)線(xiàn)圈時(shí)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)。

例2：?jiǎn)纹瑱C(jī)的I/O口用來(lái)操縱電機(jī)等噪聲器件，在I/O口與噪聲源之間加

隔離電路，如電壓比較器。

減小di/dt干擾在干擾源回路串聯(lián)電感或者電阻與續(xù)流二極管。

（2）抑制緩慢變化干擾要緊是接地合理，如電源退耦濾波技術(shù)；關(guān)于共模干擾,

則考慮使用雙端輸入運(yùn)放。

（3）抑制高頻干擾的措施是電源退耦濾波電容兩端并聯(lián)0.01uF-0.luF高頻電

容；干擾源與被干擾源的對(duì)象加以屏蔽；電路的引線(xiàn)、布線(xiàn)盡量短而直，減少分

布參數(shù)的影響；在引線(xiàn)上穿上磁珠，形成濾波電路；晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近。

（4）良好的接地與屏蔽。

4.電子電路的布線(xiàn)與接地技術(shù)

（1）要求電路板布局合理，強(qiáng)電、弱電、數(shù)字信號(hào)、模擬信號(hào)應(yīng)分開(kāi)。

例：大功率器件盡可能放在電路板邊緣。

（2）數(shù)字地與模擬地分開(kāi)集中后接地（實(shí)行一點(diǎn)接地），用最短線(xiàn)連接起來(lái)接

到低阻抗的接地平面上，如接于電源地。

（3）高頻或者開(kāi)關(guān)IC器件應(yīng)直接焊在電路板上，盡量少用IC座，以減少分布

參數(shù)的影響。

（4）盡可能使干擾源（如電機(jī)，繼電器）與敏感元件（如單片機(jī)）遠(yuǎn)離。

（5）PCB上兩條線(xiàn)靠得近，容易形成寄生電容與互感，應(yīng)盡量避免。

（6）大小信號(hào)分離，即輸入信號(hào)應(yīng)遠(yuǎn)離輸出信號(hào)。

（7）傳輸小信號(hào)的線(xiàn)一定要用屏蔽線(xiàn)，將屏蔽層單端接地。

5.有關(guān)接地的幾點(diǎn)基本知識(shí)

（1）安全接地

通常實(shí)驗(yàn)室中安全接地有三種方法，第一種是把三孔插座的地與電源線(xiàn)的中

線(xiàn)直接連接，這種接法不是絕對(duì)安全的。第二種是把地連到一座大樓的剛骨架上。

第三種是最理想的，在實(shí)驗(yàn)室的地下深埋一塊面積較大的金屬板，用與金屬板焊

接的粗銅線(xiàn)接到實(shí)驗(yàn)室作信號(hào)地線(xiàn)。第一種地線(xiàn)可能會(huì)引入較大的50Hz交流信

號(hào)干擾；第二種用大樓剛骨架作地線(xiàn)的方法，由于它的電阻大，接地不好，可能

感應(yīng)各類(lèi)干擾電壓（含50Hz交流信號(hào)）；只有第三種地線(xiàn)上的干擾信號(hào)才是最小

的。

（2）工作接地

電子電路在工作與測(cè)量時(shí)，要求有公共的電位參考點(diǎn)。這個(gè)參考點(diǎn)通常是把

直流電源的某一端作公共點(diǎn)，叫做工作接地點(diǎn)。工作接地點(diǎn)通常是指接機(jī)殼或者

底板，并不一定要與大地相連接。

（3）信號(hào)地

信號(hào)地是指信號(hào)電路、邏輯電路、操縱電路的地。設(shè)計(jì)接地要盡可能減少各

支路電流流過(guò)公共地阻抗產(chǎn)生的耦合干擾。信號(hào)地的連接方法要緊有三種：①單

點(diǎn)接地②串聯(lián)接地，從防止干擾與噪聲的角度來(lái)看，這種接法不合理，但其接法

簡(jiǎn)單，在許多地方仍被使用。特別是在設(shè)計(jì)印刷電路板上應(yīng)用比較方便。②平面

接地，這種接地方式適用于高頻電路與數(shù)字電路。

（4）系統(tǒng)接地

6.電子電路中的浮置、濾波、隔離技術(shù)

浮置又稱(chēng)浮空、浮接，泛指測(cè)量?jī)x表的輸入信號(hào)放大器公共地（即模擬信號(hào)

地）不接機(jī)殼或者大地。浮置與屏蔽接地的作用相反，是阻斷干擾電流的通路。

電路被浮置后，明顯地加大了系統(tǒng)的信號(hào)處理器公共線(xiàn)與大地（或者外殼）之間

的阻抗，因此，浮置能減小共模干擾。

濾波：顯示器或者彩電在交流電源進(jìn)線(xiàn)與開(kāi)關(guān)電源之間加的磁珠式濾波器。

對(duì)直流電源輸出需加對(duì)高頻及低頻濾波，通常用“一大一小”兩個(gè)電容并聯(lián)即可

取得對(duì)高低頻濾波效果。當(dāng)一直流電源對(duì)幾個(gè)電路同時(shí)供電時(shí)，為避免通過(guò)電源

內(nèi)阻造成幾個(gè)電路之間相互干擾，應(yīng)在每個(gè)電路的直流電源進(jìn)線(xiàn)與地之間加裝去

耦濾波器。

光電耦合是常用強(qiáng)電與弱電之間的隔離。

六、電子電路的調(diào)試

1.電子電路的調(diào)試

簡(jiǎn)單系統(tǒng)調(diào)試：電源調(diào)試--單板調(diào)試--聯(lián)調(diào)

復(fù)雜系統(tǒng)調(diào)試：電源調(diào)試--單板調(diào)試-一分機(jī)調(diào)試--主機(jī)調(diào)試-一聯(lián)調(diào)

2.調(diào)試前的直觀(guān)檢測(cè)

連線(xiàn)是否正確：按照電路圖檢查安裝的線(xiàn)路，按照實(shí)際線(xiàn)路來(lái)參照原理電路

進(jìn)行查線(xiàn)。

為了防止出錯(cuò)，關(guān)于已查過(guò)的線(xiàn)通常應(yīng)在電路圖上做標(biāo)記，最好用指針萬(wàn)用

表“。x1”擋或者數(shù)字萬(wàn)用表“Q擋”的蜂鳴器來(lái)測(cè)量，這樣能夠同時(shí)發(fā)現(xiàn)接

觸不良的地方。

3.元器件安裝情況

檢查元器件引腳有無(wú)短路；連接處有無(wú)接觸不良；二極管、三極管、集成器

件與電解電容極性等是否連接錯(cuò)誤。

4.電源供電(包含極性)、信號(hào)源連線(xiàn)是否正確。

5.電源端對(duì)地是否存在短路。在通電前，斷開(kāi)一根電源線(xiàn)，用萬(wàn)用表檢查電源

端對(duì)地是否存在短路。

若電路通過(guò)上述檢查，并確認(rèn)無(wú)誤后，就可轉(zhuǎn)入調(diào)試。

6.調(diào)試方法

(1)通電觀(guān)察

接通電源，觀(guān)察有無(wú)特殊現(xiàn)象，包含有無(wú)冒煙，是否有特殊氣味，手摸元器

件是否發(fā)燙等。如出現(xiàn)特殊，應(yīng)立即切斷電源，待排除故障后才能再通電。然后

測(cè)量各器件引腳電源，以保證元器件正常工作。

(2)靜態(tài)調(diào)試

交流、直流并存是電子電路工作的一個(gè)重要特點(diǎn)。通常情況下，直流為交流

服務(wù)，直流是電路工作基礎(chǔ)。靜態(tài)調(diào)試通常是指在沒(méi)有外加信號(hào)的條件下所進(jìn)行

的直流測(cè)試與調(diào)整過(guò)程。比如，通過(guò)靜態(tài)測(cè)試模擬電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、數(shù)字電路

的各輸入與輸出端的高低電平值及邏輯關(guān)系等，可與時(shí)發(fā)現(xiàn)已損壞的元器件，推

斷電路工作情況，并及時(shí)調(diào)整電路參數(shù)，使電路工作狀態(tài)符合設(shè)計(jì)要求。

關(guān)于運(yùn)算放大器，靜態(tài)檢查除測(cè)量正、負(fù)電源是否接上外，要緊檢查在輸入

為零時(shí)，輸出端是否接近零電位，調(diào)零電路起不起作用。當(dāng)運(yùn)放輸出直流電位始

終接近正電源電壓值或者負(fù)電源電壓值時(shí)，說(shuō)明運(yùn)放處于堵塞狀態(tài)，可能是外接

電路沒(méi)有接好，也可能是運(yùn)放已經(jīng)損壞。假如通過(guò)調(diào)零電位器不能使輸出為零，

除了運(yùn)放內(nèi)部對(duì)稱(chēng)性能差外，也可能運(yùn)放處于振蕩狀態(tài)，因此調(diào)試時(shí)最好接上示

波器進(jìn)行監(jiān)視。

(3)動(dòng)態(tài)調(diào)試

動(dòng)態(tài)調(diào)試是在靜態(tài)調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。調(diào)試的方法是在電路的輸入端接入

適當(dāng)頻率與幅值的信號(hào)，并循著信號(hào)的流向逐級(jí)檢測(cè)各有關(guān)點(diǎn)的波形、參數(shù)與性

能指標(biāo)。

7.調(diào)試中注意事項(xiàng)

(1)正確使用測(cè)量?jī)x器的接地端

進(jìn)行測(cè)量時(shí)，儀器的接地端應(yīng)與放大器的接地端連接在一起，否則儀器機(jī)殼

引入的干擾不僅會(huì)使放大器的工作狀態(tài)發(fā)生變化，而且將使測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)誤差。

(2)在信號(hào)比較弱的輸入端，盡可能用屏蔽線(xiàn)。屏蔽線(xiàn)的外屏蔽層要接到公共

地線(xiàn)上。在頻率比較高時(shí)要設(shè)法隔離連接線(xiàn)分布電容的影響，比如用示波器測(cè)量

時(shí)應(yīng)該使用有探頭的測(cè)量線(xiàn)，以減少分布電容的影響。

(3)測(cè)量電壓所用儀器的輸入阻抗務(wù)必遠(yuǎn)大于被測(cè)處的等效阻抗。由于，若測(cè)

量?jī)x器輸入阻抗小，則在測(cè)量時(shí)會(huì)引起分流，給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)很大誤差。

(4)測(cè)量?jī)x器的帶寬務(wù)必大于被測(cè)電路的帶寬。比如，MF47型萬(wàn)用表的工作

頻率為20~20000Hz。假如放大器的=100%也，不能用MF47型表來(lái)測(cè)量，否

則，測(cè)量結(jié)果就不能反映放大器的真實(shí)情況。

(5)測(cè)量方法要方便可行

需要測(cè)量某電路的電流時(shí)，通常盡可能測(cè)電壓而不測(cè)電流，由于測(cè)量電壓不

必改動(dòng)被測(cè)電路，測(cè)量方便。

(6)調(diào)試過(guò)程中，不但要認(rèn)真觀(guān)察與測(cè)量，還要善于記錄。記錄的內(nèi)容包含實(shí)

驗(yàn)條件，觀(guān)察的現(xiàn)象，測(cè)量的數(shù)據(jù)、波形與相位關(guān)系等。

(7)調(diào)試時(shí)出現(xiàn)故障，要認(rèn)真查找故障原因，且不可一遇故障解決不了就拆掉

線(xiàn)路重新安裝。應(yīng)當(dāng)把查找故障，分析故障原因，看成一次學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，通過(guò)它來(lái)

不斷提高自己分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。

七、故障檢測(cè)

1.常見(jiàn)的故障現(xiàn)象

(1)放大電路沒(méi)有輸入信號(hào)，而有輸出波形

(2)放大電路有輸入信號(hào)，但沒(méi)有輸出波形或者者波形特殊。

(3)串聯(lián)穩(wěn)壓電源無(wú)電壓輸出或者輸出電壓過(guò)高且不能調(diào)整或者輸出穩(wěn)壓性能

變壞、輸出電壓不穩(wěn)固等。

(4)振蕩電路不能產(chǎn)生振蕩。

(5)計(jì)數(shù)器輸出波形不穩(wěn)或者不能正確計(jì)數(shù)。

(6)收音機(jī)中出現(xiàn)“嗡嗡”交流聲與“啪啪”的汽船聲等。

2.產(chǎn)生故障的原因

(1)關(guān)于定性產(chǎn)品使用一段時(shí)間后出現(xiàn)故障，故障原因可能是元器件損壞，連

線(xiàn)發(fā)生短路或者斷路。

(2)關(guān)于新安裝的電路來(lái)說(shuō)，故障原因可能是：實(shí)際電路與設(shè)計(jì)的原理圖不符;

元器件使用不當(dāng)或者損壞；設(shè)計(jì)的電路本身就存在某些嚴(yán)重缺點(diǎn)，不滿(mǎn)足技術(shù)要

求；連線(xiàn)發(fā)生短路或者斷路。

(3)各類(lèi)干擾引起的故障。

3.排除故障的基本方法

排除故障遵循“由表及里”、“先易后難”、“先電源后負(fù)載”、“先靜態(tài)

后動(dòng)態(tài)”的原則。排除故障的常用方法：

(1)直接觀(guān)察法

利用人的視、聽(tīng)、嗅、觸等作為手段來(lái)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，尋找與分析故障。直接觀(guān)

察法包含不通電檢查與通電觀(guān)察。

(2)用萬(wàn)用表檢查靜態(tài)工作點(diǎn)

(3)信號(hào)尋跡法

(4)對(duì)比法

可將此電路的參數(shù)與工作狀態(tài)與相同的正常的參數(shù)進(jìn)行一一對(duì)比，繼而分析

故障原因，推斷故障點(diǎn)。

(5)部件替換法

有的時(shí)候故障比較隱蔽，不能一眼看出，能夠?qū)x器中的部件、元件器、插

件等替換故障儀器中有關(guān)器件，以便縮小故障范圍，進(jìn)一步查找故障。

(6)旁路法

當(dāng)有寄生振蕩現(xiàn)象，能夠利用適當(dāng)容量的電容器，選擇適當(dāng)?shù)臋z查點(diǎn)，將電

容臨時(shí)跨接在檢查點(diǎn)與參考接地點(diǎn)之間，假如振蕩消失，就說(shuō)明振蕩是產(chǎn)生在此

鄰近或者前級(jí)電路中。否則就在后面，再移動(dòng)檢查點(diǎn)尋找之。應(yīng)該指出，旁路電

容要適當(dāng)，不宜過(guò)大，只要能較好地消除有害信號(hào)即可。

(7)短路法

短路法對(duì)檢查斷路性故障有效。但要注意對(duì)電源是不能使用短路法的。

(8)斷路法

斷路法用于檢測(cè)短路最有效。比如，某穩(wěn)壓電源因接入一帶有故障的電路，

使輸出電流過(guò)大，采取依次斷開(kāi)電路的某一支路來(lái)檢查故障。假如斷開(kāi)該之路后,

電流恢復(fù)正常，則故障就發(fā)生在此電路。

(9)暴露法

有的時(shí)候故障不明顯或者時(shí)有的時(shí)候無(wú)，一時(shí)很難確定，如今使用暴露法。

檢查虛焊時(shí)對(duì)電路進(jìn)行敲擊就是暴露法的一種。另外能夠讓電路長(zhǎng)時(shí)間工作，比

如幾小時(shí)，然后再來(lái)檢查電路是否正常。這種情況下有些臨界狀態(tài)的元器件經(jīng)不

住長(zhǎng)時(shí)間工作，就會(huì)暴露出問(wèn)題，然后對(duì)癥處理。

4.正確處理幾個(gè)關(guān)系

(1)電路工作的充分必要條件

一是保證供電正常，這是必要條件；二是要有輸入信號(hào)，這是充分條件。

(2)模擬電路與數(shù)字電路的關(guān)系

模擬電路的輸入輸出信號(hào)傳輸方向是單向的，通常一條線(xiàn)就一路信號(hào)。物理

意義明顯。數(shù)字信號(hào)的輸入輸出有串行、并行之分。串行傳輸用一路，分時(shí)傳送;

并行傳輸用多路，同時(shí)傳送，有的情況下數(shù)字信號(hào)是雙向傳輸。

數(shù)字信號(hào)傳送的是數(shù)據(jù)流，物理意義不明顯，因此不針對(duì)信號(hào)的碼進(jìn)行研究,

在檢測(cè)時(shí)用示波器測(cè)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流，只要符合電平要求且無(wú)干擾既是正常。但數(shù)

字電路發(fā)出操縱信號(hào)，只有高(低)電平，需要利用萬(wàn)用表測(cè)得。

(3)善于確定關(guān)鍵的測(cè)試點(diǎn)

測(cè)試點(diǎn)根據(jù)電路圖確定，例：高頻與低頻的分界點(diǎn)；數(shù)字電路與模擬電路的

分界點(diǎn)；操縱電路與被控對(duì)象的分界點(diǎn)；電源與負(fù)載的分界點(diǎn)等等。

實(shí)踐一Proteus仿真軟件入門(mén)

一、Proteus軟件簡(jiǎn)介

Proteus軟件是英國(guó)Labcenter公司開(kāi)發(fā)的電路開(kāi)發(fā)的電路分析與仿真軟

件。

1.仿真工具一一激勵(lì)源

DC:直流電壓源

Sine：正弦波發(fā)生器

Pulse：脈沖發(fā)生器

Exp：指數(shù)脈沖發(fā)生器

SFFM：?jiǎn)晤l率調(diào)頻波信號(hào)發(fā)生器

Pwlin：任意分段線(xiàn)性脈沖信號(hào)發(fā)生器

File：File信號(hào)發(fā)生器，數(shù)據(jù)來(lái)源于A(yíng)SCH文件

Audio:音頻信號(hào)發(fā)生器，數(shù)據(jù)來(lái)源于wav文件

DState：?jiǎn)畏€(wěn)態(tài)邏輯電平發(fā)生器

DEdge：?jiǎn)芜呇匦盘?hào)發(fā)生器

DPulse：?jiǎn)沃芷跀?shù)字脈沖發(fā)生器

DClock：數(shù)字時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器

Dpattern：模式信號(hào)發(fā)生器

2.仿真工具一一虛擬儀器

OSCILLOSCOPE：虛擬示波器

LOGICANALYSER：邏輯分析儀

COUNTERTIMER：計(jì)數(shù)器、定時(shí)器

VIRUALTERMINAL：虛擬終端

SIGNALGENERATOR：信號(hào)發(fā)生器

PATTERNGENERATOR：模式發(fā)生器

AC/DCvoltmeters/ammeters：交直流電壓表與電流表

SPIDEBUGGER：SPI調(diào)試器

I2CDEBUGGER：12c調(diào)試器

3.元器件庫(kù)

AnalogICs:模擬集成器

Capacitors：電容

CMOS4000series：CMOS4000系列數(shù)字芯片

Connectors：接頭

DataConverters：數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器

DebuggingTools：調(diào)試工具數(shù)據(jù)

Diodes：二極管

Inductors：電感

LaplacePrimitives：拉普拉斯模型

MemoryICs:存儲(chǔ)器芯片

MicroprocessorICs:微處理器芯片

ModellingPrimitives:建模源

OperationalAmplifiers：運(yùn)算放大器

Optoelectronics：光電器

Resistors：電阻

SimulatorPrimitives：仿真源

SwitchesandRelays：開(kāi)關(guān)與繼電器

SwitchingDevices：開(kāi)關(guān)器件

ThermionicValves：熱離子真空管

Transducers：傳感器

Transistors：晶體管

二、實(shí)踐內(nèi)容

1.Proteus軟件使用

開(kāi)始—程序—"Proteus7Professional”,單擊藍(lán)色圖標(biāo)"Proteus7

Professional”打開(kāi)應(yīng)用程序。

2.電路原理圖的設(shè)計(jì)流程

(1)新建設(shè)計(jì)文檔。在進(jìn)入原理圖設(shè)計(jì)之前，首先要構(gòu)思好原理圖，即務(wù)必明

白所設(shè)計(jì)的項(xiàng)目需要什么電路來(lái)完成，用何種模板；然后在ProteusISIS編輯

環(huán)境中畫(huà)出電路原理圖。

(2)設(shè)置工作環(huán)境。根據(jù)實(shí)際電路的復(fù)雜程度來(lái)設(shè)置圖紙的大小等。在電路圖

設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中，圖紙的大小能夠不斷地調(diào)整。設(shè)置合適的圖紙大小是完成原

理圖設(shè)計(jì)的第一步。

(3)放置元器件。首先從添加元器件對(duì)話(huà)框中選取需要添加的元器件，將其布

置到圖紙的合適位置，并對(duì)元器件的名稱(chēng)、標(biāo)注進(jìn)行設(shè)定；再根據(jù)元器件之間的

走線(xiàn)等聯(lián)系對(duì)元器件在工作平面上的位置進(jìn)行調(diào)整與修改，使得原理圖美觀(guān)、易

懂。

(4)對(duì)原理圖進(jìn)行布線(xiàn)。根據(jù)實(shí)際電路的需要，利用ProteusISIS編輯環(huán)境

所提供的各類(lèi)工具、命令進(jìn)行布線(xiàn)，將工作平面上的元器件作用導(dǎo)線(xiàn)連接起來(lái)，

構(gòu)成一幅完整的電路原理圖。

3.元器件清單

表1.1仿真元件信息

元件名稱(chēng)所屬類(lèi)子類(lèi)備注數(shù)量參數(shù)

CAPACITORCapacitorsAnimite電容，可動(dòng)態(tài)顯示電11000H

d荷F

RESResistorsGeneric電阻11k。

RESResistorsGeneric電阻1100Q

LAMPOptoelectronicsLamps燈泡，可顯示燈絲燒112V

斷

SW-SPDTSwitchesandSwitche兩位開(kāi)關(guān)，可單擊操1

Relayss作

BATTERYSimulatorSources電池112V

Primitives

三、電路設(shè)計(jì)與仿真

圖L1電容充電過(guò)程的仿真

R1R2

---------1Ir—I1—

1k100

圖1.2電容放電過(guò)程的仿真

1?元件的拾取

（1）按類(lèi)別查找與拾取元件

（2）直接查找與拾取元件

2.元件放置

3.元件位置的調(diào)整與參數(shù)的修改

4.電路連線(xiàn)

5.電路的動(dòng)態(tài)仿真

6.文件儲(chǔ)存

四、練習(xí)

1.電路圖

圖1.3變式演練電路圖

2.元器件清單（按圖1.3自己添全）

表L2仿真元件信息

元件名稱(chēng)所屬類(lèi)參數(shù)備注

3.電路圖

「51%

RV1200

IB1L1

12V

T12V

圖1.4調(diào)節(jié)燈泡亮暗電路

4.元器件清單（按圖1.4自己添全）

表1.3仿真元件信息

元件名稱(chēng)所屬類(lèi)參數(shù)備注

實(shí)踐二二極管伏安特性分析

一、二極管伏安特性

與PN結(jié)一樣，二極管具有單向?qū)щ娦?。?dāng)正向電壓足夠大時(shí)，二極管的正

向電流才從零開(kāi)始隨端電壓按指數(shù)規(guī)律增大。使二極管開(kāi)始導(dǎo)通的臨界電壓稱(chēng)之

開(kāi)啟電壓U。.。不一致材料的小功率二極管開(kāi)啟電壓、正向?qū)妷悍秶灰恢?

如表2.1所示。

表2.1不一致材料的二極管開(kāi)啟電壓與正向?qū)妷悍秶?/p>

材料開(kāi)啟電壓IL/V導(dǎo)通電壓U/V

硅(Si)^0.50.6?0.8

錯(cuò)(Ge)=?0.10.1~0.3

二、二極管伏安特性測(cè)量電路

點(diǎn)選“Component”圖標(biāo)，點(diǎn)擊“P”按鈕，選取二極管仿真元件。

表2.2仿真元件信息

元件名稱(chēng)所屬類(lèi)子類(lèi)

DIODEDiodesGeneric

1.二極管伏安特性測(cè)量電路

D1(A)

圖2.1二極管伏安特性測(cè)量電路

D1(A)D1

VALUE=V

1N4001

圖2.2二極管伏安特性測(cè)量電路（帶探針名稱(chēng)之1）

2.直流信號(hào)源編輯

雙擊直流信號(hào)源，將彈出圖2.3所示的直流信號(hào)源編輯對(duì)話(huà)框。

激勵(lì)源名稱(chēng):Voltage(Volts):a

?C

DC正

o弦

脈

c沖

分

oc段

文

c件

頻

-音

數(shù)

c指

頻

-c單

e網(wǎng)

Ea

數(shù)字類(lèi)型

〈穩(wěn)態(tài)

<單邊沿

單脈沖

時(shí)鐘

圖案

<EasyHDL

電流源？

隔離前面Q)?

手動(dòng)編輯(M)?

確定取消

v隱藏屬性吧)?(Q)(C)

圖2.3直流信號(hào)源編輯窗口

3.探針及直流分析圖表編輯

放置測(cè)量探針。點(diǎn)擊工具箱中的“激勵(lì)源模式”圖標(biāo)，將在瀏覽窗口顯示電

流探針的外觀(guān)，如圖2.1所示。

4.放置電流探針

面

S二

培

S

SINE

PULSE

EXP

SFFM

PWLIN

移FILE

AUDIO

回DSTATE

DEDGE

通

DPULSE

>DCLOCK

□PATTERN

>SCRIPTABLE

9

圖2.4電流探針選取

三、直流分析圖表

直流掃描分析能夠觀(guān)察電路元件參數(shù)值在使用者定義范圍內(nèi)發(fā)生變化時(shí)對(duì)

電路工作狀態(tài)（電壓與電流）的影響（如觀(guān)察電阻值、晶體管放大倍數(shù)、電路工

作溫度等參數(shù)變化對(duì)電路工作狀態(tài)的影響），也能夠通過(guò)掃描激勵(lì)元件參數(shù)值測(cè)

量元件直流傳輸特性。

點(diǎn)擊工具箱中的SimulationGraph圖標(biāo)，在對(duì)象選擇器中將出現(xiàn)各類(lèi)仿真

分析所需的圖表（如：模擬、數(shù)字、噪聲、混合、AC變化等）。選擇“DCSWEEP”

仿真圖表，如圖2.5所示。

GRAPHS

ANALOGUE

DIGITAL

MIXED

=FREQUENCY

TRANSFER

:0NOISE

DISTORTION

FOURIER

回AUDIO

INTERACTIVE

CONFORMANCE

DCSWEEP

》辰SWEEP

圖2.5選取直流掃描分析圖表

在編輯窗口期望放置圖表的位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，并拖動(dòng)鼠標(biāo)，如今將出現(xiàn)一

個(gè)矩形圖表輪廓，在期望的結(jié)束點(diǎn)點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，放置圖表，如圖2.6所示。

圖2.6直流掃描分析圖表

在圖2.6所示，鼠標(biāo)左鍵選“添加圖線(xiàn)”，將彈出如圖2.7所示對(duì)話(huà)框。名

稱(chēng)之“CURRENT”,探針Pl：選“1”。

AddTransientTrace

軌跡類(lèi)型：

?模擬

C

O

O

左

右

考

確定取消

圖2.8添加電流探針到圖表

設(shè)置直流掃描分析圖表。雙擊圖表將彈出如圖2.9所示的直流掃描分析圖表

編輯對(duì)話(huà)框。其中，設(shè)置掃描變量：V,開(kāi)始值：-800mV,停止值：800mV,標(biāo)稱(chēng)

值：0,步數(shù)：50o編輯完成，點(diǎn)擊“確定”按鈕完成設(shè)置，結(jié)果如圖2.10所示。

圖2.9直流掃描分析圖表的設(shè)置

圖2.10編輯好的直流掃描分析圖表

四、二極管伏安特性分析

仿真電路。鼠標(biāo)右鍵如圖2.10,點(diǎn)擊“仿真圖表”，電路出現(xiàn)仿真結(jié)果如圖

2.11所示。

圖2.11直流掃描分析仿真結(jié)果圖

點(diǎn)擊圖表表頭，圖表將以窗口形式出現(xiàn)。在窗口點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵放置測(cè)量探針,

測(cè)量曲線(xiàn)上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值與電流值。測(cè)試結(jié)果填寫(xiě)下表2.3。

表2.3測(cè)量伏安特性曲線(xiàn)中各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的電壓值與電流值

測(cè)量點(diǎn)電壓值測(cè)量點(diǎn)電流值

實(shí)踐三晶體管輸出特性分析

一、雙極型NPN晶體管輸出特性

NPN型硅管有三個(gè)引出電極，分別是基極b、發(fā)射極e與集電極c?；鶚O電

流品為一常量時(shí)，集電極電流玉管壓降加之間的函數(shù)關(guān)系為：ic=f(u“：)'

常數(shù)。

關(guān)于每一個(gè)確定的1B，都有一條曲線(xiàn)，因此晶體管的輸出特性曲線(xiàn)是一族曲

線(xiàn)。關(guān)于某一條曲線(xiàn)，當(dāng)U"：從零逐步增大時(shí)，集電結(jié)電場(chǎng)隨之增強(qiáng)，收集基區(qū)

非平衡少子的能力逐步增強(qiáng)，因而ic也就逐步增大；而當(dāng)UCE增大到一定數(shù)值時(shí)，

集電結(jié)電場(chǎng)足以將基區(qū)非平衡少子的絕大部分收集到集電區(qū)來(lái)，電在增大，收

集能力已不能明顯提高，即ic幾乎僅僅決定于IB。

從輸出特性曲線(xiàn)能夠看出，晶體管有三個(gè)工作區(qū)域：

截止區(qū)：如今晶體管集電極電流ic-O;

放大區(qū)：如今晶體管集電極電流ic=B3其中B為共射直流電流系數(shù)；

飽與區(qū)：如今晶體管集電極電流。不僅與品有關(guān)，而且明顯隨強(qiáng)增大而增

大，iWBh。

BC108為低噪聲NPN晶體管，常用于音頻放大器，其共射直流電流系數(shù)B

=120o

二、晶體管輸出特性測(cè)量電路

點(diǎn)選Component圖標(biāo)，點(diǎn)擊“P”按鈕，從彈出的選取元件對(duì)對(duì)話(huà)框中選取

晶體管仿真元件。仿真元件信息如表3.1所示。

表3.1仿真元件信息

元件名稱(chēng)所屬類(lèi)子類(lèi)

BC108TransistorsBipolar

放置晶體管，添加直流仿真輸入源。點(diǎn)擊Generator圖表，點(diǎn)選直流(DC)

信號(hào)源。

Q1(C)

Q1(B)

圖3.1晶體管輸出特性測(cè)量電路

三、直流信號(hào)源編輯

1.設(shè)置與晶體管集電極相連的直流信號(hào)源，將彈出圖3.2所示的直流信號(hào)源編輯

對(duì)話(huà)框。按圖3.2所示編輯信號(hào)源，編輯完成后，點(diǎn)擊“確定”按鈕。

s15DCGeneratorI'roperties

激財(cái)陋_________Voltage(Volts):卜圖

|VCE

模擬類(lèi)型

令DC

V正弦

C膿沖

<-分段線(xiàn)型脈沖

文件

音頻

<'指數(shù)

<0單頻FM

；《EasyHDL

數(shù)字類(lèi)型

<穩(wěn)態(tài)

<單邊沿

<?單脈沖

<時(shí)鐘

C圖案

<EasyHDL

電流涯。

隔離前面(D?

手動(dòng)編輯M?

|確定⑼||取消?|

<?隱藏雇性(H)?

圖3.2與晶體管集電極相連的直流信號(hào)源編輯窗口

2.設(shè)置與晶體管基極相連的直流信號(hào)源，將彈出圖3.3所示的直流信號(hào)源編輯

對(duì)話(huà)框。按圖3.3所示編輯信號(hào)源，編輯完成后，點(diǎn)擊“確定”按鈕。

圖3.3與晶體管基極相連的直流信號(hào)源編輯窗口

四、探針及直流分析圖表編輯

1.放置測(cè)量探針。點(diǎn)擊工具箱中的Currentprobe圖標(biāo)，電流探針被放置到電路

圖中，

VCE

2.放置轉(zhuǎn)移特性分析圖表

轉(zhuǎn)移特性分析圖表：轉(zhuǎn)移特性分析是一種非線(xiàn)性分析，用于分析在給定激勵(lì)

信號(hào)的情況下電路的時(shí)域響應(yīng)。

點(diǎn)擊工具箱中的SimulationGraph圖標(biāo)，在對(duì)象選擇器中選擇“TRANSFER”

仿真圖表。在編輯窗口期望放置圖表的位置點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，并拖動(dòng)鼠標(biāo)，在期望

的結(jié)束點(diǎn)點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵，放置圖表，如圖3.5所示。

DCTRANSFERCURUE431-丫6工5

C00M

圖3.5轉(zhuǎn)移特性分析圖表

放置電流探針。選中電路中的IC電流探針，按下左鍵拖到其到圖表中，如

圖3.6所示。松開(kāi)左鍵即可放置IC電流探針到圖表中。后雙擊圖3.6設(shè)置圖3.7

所示。

圖3.6編輯好的轉(zhuǎn)移特性分析圖表

圖3.6轉(zhuǎn)移特性分析圖表編輯對(duì)話(huà)框

圖3.7轉(zhuǎn)移特性分析仿真結(jié)果圖

點(diǎn)擊圖表表頭，圖表將以窗口形式出現(xiàn)。在窗口點(diǎn)擊鼠標(biāo)左鍵放置測(cè)量探針,

測(cè)量曲線(xiàn)上各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的集電極電流ic與基極電流IBO

/3=ic/IB=92.3/1=92.3,測(cè)得在上述測(cè)量點(diǎn)的直流電流增益為92.3。改

變測(cè)量點(diǎn)，記錄如表3.2所示。

表3.2測(cè)量集電極電流與基極電流

VCEICIB

總結(jié)：即器件在放大區(qū)的直流電流增益幾乎與晶體管兩端的電壓值無(wú)關(guān)，表

達(dá)了基極電流對(duì)集電極電流的操縱作用。

實(shí)踐四射極跟隨器

一、射極跟隨器

共基電極放大電路又叫射極跟隨器，由于它的電壓從射極輸出且與輸入電壓

大小幾乎相等，相位一致，就好像輸出電壓總是跟隨輸入電壓的變化一樣。

射極跟隨器并不能放大電壓，他能夠放大電流，它的輸入電阻高，輸出電阻

低，電路的動(dòng)態(tài)性能比較好，適合做多級(jí)放大電路的初級(jí)與末級(jí)。但由于差動(dòng)放

大電路與功率放大電路的出現(xiàn)，在高性能運(yùn)放的輸入級(jí)與輸出級(jí)通常不使用射極

跟隨器。

圖4.1所示，是單管共集放大電路，在該實(shí)驗(yàn)中，我們要緊完成下列工作：

測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)；

測(cè)量動(dòng)態(tài)參數(shù)；

觀(guān)察輸入、輸出波形。

RV1

1000k

R4

2.7k

圖4.1射極跟隨器實(shí)驗(yàn)電路

二、靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)試

按圖4.1的連線(xiàn)，先進(jìn)行靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)試，由于射極跟隨器的電壓不能被放

大，因此在調(diào)試靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)需要加比較高的輸入電壓才能觀(guān)察到失確實(shí)出現(xiàn)，

通常從IV加起，逐步加大。靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)整合適后，按圖4.2接線(xiàn)，測(cè)量靜態(tài)

工作點(diǎn)，測(cè)得數(shù)據(jù)列于表4.1中。

B1

12V

R1

1

2k

SW1

SW-SPST

R4

2.7k

圖4.2射極跟隨器的靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試電路

表4.1射極跟隨器的靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量值

3K./VIc/fnAv?,/v%/K

7.066.36122.350.75.64

三、測(cè)量動(dòng)態(tài)參數(shù)

動(dòng)態(tài)參數(shù)仍然是電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻與帶寬。按照4.1接線(xiàn),

運(yùn)行仿真，把信號(hào)發(fā)生器的頻率調(diào)為1kHz,調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的幅度使讀得信號(hào)

發(fā)生器的電壓有效值為2.02V,輸出電壓有效值為1.99V。因此能夠算出個(gè)動(dòng)態(tài)

參數(shù)。

電壓放大倍數(shù)：

U109U199

—=口=09g§,仆=與=上二=0.985

U.2.00U,2.02

圖4.3射極跟隨器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)量

圖4.4射極跟隨器輸出電阻的測(cè)量

輸入電阻:

2.00

x2=200Hl

2.02-2.00

輸出電阻：

保持輸入信號(hào)不變，空載與接負(fù)載時(shí)分別測(cè)得輸出電壓，如圖4.3與圖4.4

所示，可計(jì)算輸出電阻如下：

U-U199-197

R,=j——JR.=—------—x2.7=27.4Q

"Uo°1.97

通過(guò)計(jì)算能夠發(fā)現(xiàn)，此射極跟隨器的輸入電阻高達(dá)200k0,輸出電阻低至

27.4。，電壓放大倍數(shù)接近1但小于L

四、觀(guān)察輸入輸出波形

首先，要保證輸出電壓波形不失真?，F(xiàn)在要緊目的是觀(guān)察對(duì)比輸入輸出電壓

波形，驗(yàn)證輸出電壓是否與輸入電壓大小相等、方向相同。觀(guān)察到波形如圖4.5

所示。由此可驗(yàn)證射極跟隨器名稱(chēng)的由來(lái)。

圖4.5射極跟隨器的輸入輸出波形

實(shí)踐五差動(dòng)放大器

一、差動(dòng)放大器

差動(dòng)放大器用在多級(jí)放大電路的第一級(jí)，要緊目的是減少零漂。與單管共射

放大電路相比，差動(dòng)放大器使用了雙倍的元件卻得到同樣的電壓放大倍數(shù)，但它

卻具有相當(dāng)高的共模抑制比，即對(duì)共模信號(hào)的放大倍數(shù)近似為零。差動(dòng)放大器的

實(shí)驗(yàn)要緊測(cè)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)、單端與雙端輸出時(shí)的差模電壓放大倍數(shù)4、共

模電壓放大倍數(shù)4及共模抑制比KQVRR。

Ir-

RC1RC2

10k10k

+Uo

+VCC

RB1T2\r

A+T~10k2N555112V

\R3

?51032%

,9SW1T

RW100

Ui\SW-SPST<?--------|-

IR4K

SW-SPDT

510

B-[RB2

R1

68kVEE

10kT3

RE\r12V

10k2N5551-

R2

RE336k

5.1k

I

圖5.1差動(dòng)放大器實(shí)驗(yàn)電路

圖5.1是差動(dòng)放大器的實(shí)驗(yàn)電路，其中，T3、RI、R2、RE3構(gòu)成恒流源，T3

的集電極電流為恒流源的輸出。兩位開(kāi)關(guān)K用來(lái)選擇差動(dòng)放大器射極接電阻還是

恒流源，當(dāng)K撥到左邊，差動(dòng)放大器接10k的射極電阻RE,撥到右邊接恒流源,

共模抑制比能力更強(qiáng)。RW是調(diào)零電阻，在仿真時(shí)，由于我們能夠做到差動(dòng)對(duì)管

及相應(yīng)的元件完全對(duì)稱(chēng)，而在實(shí)際中卻不能，利用調(diào)零電阻RW來(lái)調(diào)節(jié)兩個(gè)共射

放大電路的對(duì)稱(chēng)性。開(kāi)關(guān)SW1用來(lái)在測(cè)靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)短接信號(hào)源。

二、電路調(diào)零

在測(cè)各參數(shù)之前，先進(jìn)行電路調(diào)零。如圖5.2所示，在Tl、T2管兩集電極

之間接一直流伏特表，閉合開(kāi)關(guān)SW1,把開(kāi)關(guān)K打在左側(cè)，這時(shí)電路中全部為直

流電量。調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器RW,使電表的讀數(shù)接近零為止。調(diào)零完成，去掉電壓

表，保持RW的觸頭位置不變。

三、測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)

在只有直流電源作用的情況下，測(cè)得電路中的基極電位、射極電位、集電極

電位與集電極電流。按圖5.3連接電路，測(cè)得的數(shù)據(jù)如表5.1所示。

圖5.3差動(dòng)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量電路

表5.1差動(dòng)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量值

v,（v）vc（v）v?,（v）%")

-0.02-0.686.371.13/20.667.05

四、單端輸出時(shí)的放大倍數(shù)與共模抑制比

1.單端輸出差模電壓放大倍數(shù)

打開(kāi)SW1,在差模輸入端接一信號(hào)源，并聯(lián)交流毫伏表，運(yùn)行仿真，調(diào)節(jié)信

號(hào)源的頻率為1kHz,調(diào)節(jié)信號(hào)源的幅值使交流毫伏表的讀數(shù)約為170mV?在T1

管的集電極接一交流毫伏表，如圖5.4所示。最好在T1管集電極接示波器，觀(guān)

圖5.4差動(dòng)放大器的單端輸出差模電壓放大倍數(shù)測(cè)量電路

先把開(kāi)關(guān)K撥到左側(cè)，測(cè)得T1管的集電極輸出電壓為7.78V；再把開(kāi)關(guān)K

撥到右側(cè)，測(cè)得"管的集電極輸出電壓為6.55V?？捎?jì)算出射極分別接電阻與

恒流源時(shí)的單端輸出差模電壓放大倍數(shù)為

U?7.78U。~6.55

A/i=---a-----=—45.8,4/2==—38.5

Ud0.170J7

2.單管輸出共模電壓電壓放大倍數(shù)

如圖5.5所示，把Tl、T2管的兩輸入端并聯(lián)，再接一頻率為1kHz、有效值

約為170mV的共模輸入信號(hào)。

先把開(kāi)關(guān)K撥到左側(cè)，測(cè)得T1管的集電極輸出電壓為6.37V；再把開(kāi)關(guān)K

撥到右側(cè)，測(cè)得T1管的集電極輸出電壓為4.71V?？煞謩e計(jì)算出發(fā)射極接電阻

與恒流源時(shí)的單管輸出共模電壓