模擬與數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教案

1模擬與數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)教案課程網(wǎng)站/d201108/main.htm2第一學(xué)期實(shí)驗(yàn)安排及教學(xué)要求1、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及常規(guī)儀器設(shè)備使用（1.5周）2、分立元件及負(fù)反饋放大電路設(shè)計(jì)（2.5周）3、運(yùn)放基本應(yīng)用電路（1.5周）4、測(cè)量放大器（2.5周）5、晶體管輸出特性曲線測(cè)試電路（三周）6、LC三點(diǎn)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(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及常規(guī)儀器設(shè)備使用實(shí)驗(yàn)室規(guī)則及安全教育1、在實(shí)驗(yàn)前應(yīng)認(rèn)真預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，明確實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅懞脤?shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告。2、進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室應(yīng)保持安靜、整潔，不得大聲喧嘩。嚴(yán)禁將食品、飲料帶入實(shí)驗(yàn)室。3、學(xué)生在教師的指導(dǎo)下，根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和儀器操作規(guī)程做實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)室規(guī)則44、實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)獨(dú)立思考，認(rèn)真操作，如實(shí)記錄各種實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)須經(jīng)指導(dǎo)教師檢查并驗(yàn)收簽字。不得抄襲別人的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，不得相互拷貝實(shí)驗(yàn)電路或相互交換實(shí)驗(yàn)板，否則一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，則本學(xué)期實(shí)驗(yàn)成績(jī)以零分記，并依照學(xué)校有關(guān)規(guī)定嚴(yán)肅處理。5、實(shí)驗(yàn)中注意安全。不得擅自開啟總電源。如發(fā)生問(wèn)題應(yīng)立即向老師如實(shí)報(bào)告。6、愛護(hù)儀器設(shè)備，如有人為損壞儀器設(shè)備，照價(jià)賠償。7、實(shí)驗(yàn)應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間完成。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)自覺整理實(shí)驗(yàn)設(shè)備，清理桌面并將椅子放回原處。5安全教育實(shí)驗(yàn)室用電安全注意事項(xiàng)：1、認(rèn)真遵守電子信息教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心各實(shí)驗(yàn)室管理?xiàng)l例2、學(xué)生不得自行開關(guān)實(shí)驗(yàn)室總電源3、實(shí)驗(yàn)室儀器后蓋面板上的電源接插座、插頭、保險(xiǎn)絲座為高電壓區(qū)域，嚴(yán)禁隨意拆裝8、實(shí)驗(yàn)課不得遲到、早退和無(wú)故缺席。事假應(yīng)事先憑輔導(dǎo)員簽名的假條請(qǐng)假，病假憑醫(yī)生證明的病假單請(qǐng)假，否則一律以曠課論處，并報(bào)教務(wù)處備案。9、學(xué)生撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告應(yīng)依據(jù)自己的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果認(rèn)真分析總結(jié)，不得抄襲別人的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，否則一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，則實(shí)驗(yàn)成績(jī)以零分記，并依照學(xué)校有關(guān)規(guī)定嚴(yán)肅處理。64、學(xué)生不得隨意拆裝實(shí)驗(yàn)室儀器5、密切注意各實(shí)驗(yàn)室中裝備、儀器、操作臺(tái)等部位的高壓標(biāo)記，嚴(yán)禁雙手觸摸6、嚴(yán)禁帶電進(jìn)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(jìn)行7、在進(jìn)行接線、調(diào)整電路元件等操作時(shí)，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(shí)驗(yàn)對(duì)象，以確認(rèn)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)絕對(duì)不帶電，然后方可以手指(手心一面)觸摸實(shí)驗(yàn)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(wú)法松開)8、電烙鐵的使用必須限制在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)規(guī)定地點(diǎn)，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(xì)擺放，嚴(yán)禁將烙鐵頭接觸電源線，嚴(yán)防觸電事故發(fā)生7

關(guān)于模擬與數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)收的說(shuō)明：

1、學(xué)生在進(jìn)行新實(shí)驗(yàn)之前必須預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，設(shè)計(jì)并畫出完整的實(shí)驗(yàn)原理圖，實(shí)驗(yàn)報(bào)告中實(shí)驗(yàn)原理部分主要由預(yù)習(xí)報(bào)告構(gòu)成，實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)教師在新實(shí)驗(yàn)講解之后應(yīng)檢查學(xué)生預(yù)習(xí)報(bào)告，作為學(xué)生實(shí)驗(yàn)態(tài)度考核內(nèi)容之一。

2、學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程應(yīng)嚴(yán)格按照實(shí)驗(yàn)規(guī)程和實(shí)驗(yàn)步驟要求進(jìn)行，電路連線應(yīng)清晰、規(guī)范，正確安全使用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，認(rèn)真填寫實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、表格、波形圖等，實(shí)驗(yàn)教師在指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)和驗(yàn)收實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，應(yīng)檢查學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程的規(guī)范性、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性、實(shí)驗(yàn)結(jié)果的合理性，并抽查學(xué)生部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，杜絕實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)抄寫和胡亂搭建實(shí)驗(yàn)線路現(xiàn)象。學(xué)生實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)（元器件參數(shù)、必要的線路圖、測(cè)量數(shù)據(jù)、信號(hào)波形參數(shù)等）應(yīng)由指導(dǎo)教師簽字并作為實(shí)驗(yàn)報(bào)告的附件，在交實(shí)驗(yàn)報(bào)告時(shí)一并上交，學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告第二部分應(yīng)包括實(shí)驗(yàn)步驟、測(cè)量方法和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理。

3、實(shí)驗(yàn)報(bào)告的第三部分主要包括實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)考核方式：以平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)和期末考試成績(jī)綜合評(píng)定，其中平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)占80%，期末考試成績(jī)占20%，A-以上成績(jī)要求平時(shí)成績(jī)A-以上且期末考試成績(jī)?cè)谇?/3,平時(shí)實(shí)驗(yàn)成績(jī)部分具體評(píng)定方法如下：1、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)和實(shí)驗(yàn)紀(jì)律：根據(jù)學(xué)生有無(wú)遲到、早退、無(wú)故曠課現(xiàn)象，實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)報(bào)告是否認(rèn)真、實(shí)驗(yàn)中有無(wú)大聲喧嘩、是否愛護(hù)實(shí)驗(yàn)器材等方面評(píng)定,學(xué)生遲到一次實(shí)驗(yàn)成績(jī)降低一檔，無(wú)故曠課兩次以上本學(xué)期實(shí)驗(yàn)成績(jī)不合格。2、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和過(guò)程：根據(jù)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)情況評(píng)定，具體評(píng)定分三部分：（1）基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。（2）

選做實(shí)驗(yàn)或?qū)嶒?yàn)的提高部分。（3）創(chuàng)造性、獨(dú)特性發(fā)揮部分。各部分視學(xué)生實(shí)驗(yàn)完成情況綜合評(píng)定。3、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：主要根據(jù)學(xué)生實(shí)驗(yàn)報(bào)告理論推導(dǎo)有無(wú)錯(cuò)誤、參數(shù)計(jì)算是否正確、實(shí)驗(yàn)過(guò)程實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)問(wèn)題回答是否正確等評(píng)定。

9實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備及常規(guī)儀器設(shè)備使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆帐静ㄆ?、信?hào)發(fā)生器、穩(wěn)壓電源、實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)原理：1、示波器基礎(chǔ)知識(shí)及使用簡(jiǎn)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(huì)是具有隨機(jī)起始點(diǎn)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(shí)基在屏幕的掃描的時(shí)候，時(shí)基掃描都從輸入信號(hào)上的一個(gè)精確確定的點(diǎn)開始。作為數(shù)字示波器來(lái)說(shuō)，觸發(fā)實(shí)際上確定波形的存儲(chǔ)起點(diǎn)。

10觸發(fā)源：它決定觸發(fā)信號(hào)從哪里獲得。在多數(shù)情況下，觸發(fā)信號(hào)來(lái)自輸入信號(hào)本身。所以如果只使用一個(gè)通道，那么觸發(fā)源就設(shè)置為該通道。如果使用多個(gè)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(jī)構(gòu)設(shè)置選定觸發(fā)源的信號(hào)欲使觸發(fā)電路啟動(dòng)時(shí)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(jī)構(gòu)決定觸發(fā)發(fā)生于觸發(fā)源信號(hào)的上升沿（"正斜率"）或者下降沿（"負(fù)斜率"）觸發(fā)耦合

：以決定選定的觸發(fā)源信號(hào)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(shí)基在屏幕上掃描的時(shí)候，都從輸入信號(hào)上與定義的觸發(fā)點(diǎn)相同的點(diǎn)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(huì)是具有隨機(jī)起點(diǎn)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(hào)具有多個(gè)可能的觸發(fā)點(diǎn)，如右圖數(shù)字信號(hào)。 該信號(hào)雖然在較長(zhǎng)的時(shí)間周期內(nèi)是重復(fù)的，但是在短時(shí)間內(nèi)情況則不然，這樣一來(lái)，正常觸發(fā)掃描出的波形出現(xiàn)混迭。為解決這個(gè)問(wèn)題，采用了觸發(fā)隔離功能，即在各次掃描之間加入延遲時(shí)基，使得掃描的每次觸發(fā)總是從相同的信號(hào)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(shí)間過(guò)短波形混迭正確隔離時(shí)間132、數(shù)字存儲(chǔ)示波器

所謂數(shù)字存儲(chǔ)就是在示波器中以數(shù)字編碼的形式來(lái)貯存信號(hào)，示波器將按一定的時(shí)間間隔對(duì)信號(hào)電壓進(jìn)行采樣。然后用一個(gè)模/數(shù)變換器（ADC）對(duì)這些瞬時(shí)值或采樣值進(jìn)行變換從而生成代表每一個(gè)采樣電壓的二進(jìn)制字。這個(gè)過(guò)程稱為數(shù)字化。數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)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(jìn)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(guò)ACQUIRE設(shè)置觸發(fā)狀態(tài)，觸發(fā)方式通過(guò)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(shí)間偏差菜單區(qū)，通過(guò)CH1或其它按鈕控制觸發(fā)電平通過(guò)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(guò)TRIGGERMENU控制視窗時(shí)基設(shè)定值水平標(biāo)尺系數(shù)垂直標(biāo)尺系數(shù)1波形的接地基準(zhǔn)點(diǎn)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(guò)輸入信號(hào)的交流和直流成分；交流阻擋輸入信號(hào)的直流成分；接地則斷開輸入信號(hào)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(gè)值，以保證垂直標(biāo)尺讀數(shù)準(zhǔn)確反相：輸入信號(hào)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(xué)操作菜單，如波形加、減、FFT等選擇垂直方向標(biāo)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(shí)基視窗設(shè)定觸發(fā)鈕電平釋抑500ns視窗擴(kuò)展改變水平標(biāo)尺系數(shù)這個(gè)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(hào)必須通過(guò)的振幅；作為釋抑（通過(guò)HORIZONTALMENU選擇觸發(fā)和釋抑）控制鈕，它設(shè)定接收下一個(gè)觸發(fā)事件之前的時(shí)間值。觸發(fā)功能菜單視頻邊沿上升自動(dòng)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(hào)幅值的垂直中點(diǎn)強(qiáng)行觸發(fā)，不管是否有足夠的觸發(fā)信號(hào)，都會(huì)自動(dòng)獲取觸發(fā)源觀察，顯示觸發(fā)源波形19MEASUREACQUIREAUTOSETUTILITYCURSORDISPLAYHARDECOPYRUN/STOPSAVE/RECALL儲(chǔ)存/調(diào)出獲?。河腥?、峰值檢測(cè)和平均值幾種獲取方式測(cè)量：有5種測(cè)量并且同時(shí)顯示四種測(cè)量結(jié)果輔助功能自動(dòng)設(shè)置：自動(dòng)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(hào)波形。有時(shí)需要輔助手工調(diào)整，特別在顯示各種調(diào)制波形時(shí)。出現(xiàn)測(cè)量光標(biāo)和光標(biāo)功能菜單選擇波形顯示方式和改變顯示對(duì)比度啟動(dòng)打印操作啟動(dòng)和停止波形獲取實(shí)例：1、將通道1的探頭連接到信號(hào)源。2、按下自動(dòng)設(shè)置按鈕。3、手動(dòng)調(diào)整垂直、水平、觸發(fā)三類控制按鈕，使波形顯示達(dá)到最佳。4、進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量：按下MEASURE按鈕顯示測(cè)量菜單，按下頂部菜單選擇信源，按下CH1進(jìn)行測(cè)量，再按下頂部菜單選擇類型，按下第一個(gè)CH1菜單以選擇頻率，按下第二個(gè)CH1菜單選擇周期，按下第三個(gè)CH1菜單選擇峰—峰值。也可以多次按下CH1菜單，進(jìn)行頻率、平均值等的測(cè)量。20探頭補(bǔ)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(bǔ)償箱電容的組合值.

對(duì)于一個(gè)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(cè)量，兩個(gè)RC時(shí)間常量（RpCp和R1C1）必須相等.

2122四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、示波器×10檔探頭補(bǔ)償電容調(diào)試。2、正弦波信號(hào)測(cè)量：信號(hào)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(jìn)行測(cè)量，記錄示波器測(cè)量的信號(hào)頻率和對(duì)應(yīng)的幅度。3、測(cè)量方波信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間：信號(hào)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(cè)量信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間。4、測(cè)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(cè)量直流電源輸出。23實(shí)驗(yàn)二：分立元件及負(fù)反饋放大電路設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)原理：本實(shí)驗(yàn)的原理在本單元實(shí)驗(yàn)講義開始的原理部分作了詳細(xì)闡述，請(qǐng)自行參閱有關(guān)部分。二、預(yù)習(xí)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(jì)要點(diǎn)及電路性能指標(biāo)的測(cè)試方法，預(yù)習(xí)時(shí)三極管放大倍數(shù)β暫時(shí)定為100。IC不要超過(guò)30mA，功率不要超過(guò)400mW，VCEO=30V。三、基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

1、放大器的設(shè)計(jì)放大器指標(biāo)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(dòng)態(tài)范圍Vopp≥5V，低半功率點(diǎn)頻率fL≤100Hz。已知：負(fù)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(gè),參數(shù)β≥100。242、設(shè)計(jì)提示及注意事項(xiàng)：（1）根據(jù)給定的放大器指標(biāo)，輸出電阻比較小，所以輸出級(jí)應(yīng)采用射極跟隨器或引入電壓負(fù)反饋，而射極跟隨器無(wú)電壓增益，故采用兩級(jí)放大電路的設(shè)計(jì)，輸入級(jí)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(fù)載效應(yīng)，從而放大倍數(shù)比單級(jí)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(jí)放大電路可以滿足增益要求，故電路初步設(shè)計(jì)方案如下頁(yè)電路圖所示。（2）低半功率點(diǎn)頻率fL≤100Hz設(shè)計(jì)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(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)最小，故fL主要取決于Ce的取值。（3）Q1、Q2級(jí)電路都采用分壓偏置方式，二級(jí)電路的靜態(tài)工作點(diǎn)電流ICQ1、ICQ2及靜態(tài)工作點(diǎn)電壓VCEQ1、VCEQ2具有較好的穩(wěn)定性。2526（4）偏置電阻設(shè)計(jì)要滿足交流指標(biāo)設(shè)計(jì)要求，同時(shí)兼顧考慮靜態(tài)工作點(diǎn)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(jì)參考:A、設(shè)計(jì)也可以從輸入級(jí)開始，具體設(shè)計(jì)過(guò)程參考如下：首先考慮穩(wěn)定性條件(雖然實(shí)驗(yàn)題目沒有給出穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)指標(biāo)要求，但是分壓偏置電路一個(gè)重要特點(diǎn)就是提高了電路的穩(wěn)定性,而且第一級(jí)的穩(wěn)定性對(duì)多級(jí)放大器而言是很重要的,另外考慮這一因素相當(dāng)于又增加了一個(gè)設(shè)計(jì)條件,簡(jiǎn)化了設(shè)計(jì)過(guò)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(jí)設(shè)計(jì)在滿足各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)的要求下要兼顧穩(wěn)定性.B、設(shè)計(jì)第一級(jí)電路應(yīng)盡量使ICQ1小即功耗小的情況下，滿足電路設(shè)計(jì)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(jí)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(shí)調(diào)節(jié)。以上設(shè)計(jì)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(jí)設(shè)計(jì)可以直接從輸出擺幅入手確定其靜態(tài)工作點(diǎn)和電路參數(shù)，由于電容耦合，兩級(jí)工作點(diǎn)隔離，靜態(tài)工作點(diǎn)可分別設(shè)計(jì)?？紤]到飽和壓降和負(fù)載影響交流負(fù)載線與輸出特性曲線橫軸交點(diǎn)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(fù)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(jí)Rb21、Rb22并聯(lián)總電阻應(yīng)遠(yuǎn)大于Rc1以減小后級(jí)放大器的負(fù)載效應(yīng)，所謂后級(jí)放大器的負(fù)載效應(yīng)是指Ri2》Rc1，這樣Rc1//Ri2近似等于Rc1，不會(huì)影響前級(jí)放大器增益，這也是為什么后級(jí)電路采用射級(jí)跟隨器的原因之一，一般取Rb21//Rb22大于5倍以上的Rc1。需要說(shuō)明的是Rb21、Rb22又不能太大，否則影響第二級(jí)的工作穩(wěn)定性，應(yīng)首先考慮滿足交流指標(biāo)兼顧一定的穩(wěn)定性要求。（5）具體調(diào)節(jié)時(shí)應(yīng)注意：交流電壓放大倍數(shù)主要與RC1、后級(jí)的輸入阻抗以及負(fù)反饋電阻Re11有關(guān)，RC1本身也是直流負(fù)載電阻，增大RC1可以提高增益但容易使三極管進(jìn)入飽和區(qū)，另一方面增大RC1也會(huì)使輸出電阻增大。Q1的Re11為交流負(fù)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(fù)反饋?zhàn)饔貌幻黠@，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(jì)放大電路，進(jìn)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(jì)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(jì)指標(biāo)的要求。進(jìn)行交流分析測(cè)量帶寬和增益、交流輸入電阻、輸出電阻。4、放大器的實(shí)際電路安裝制作(1)用晶體管特性測(cè)試儀測(cè)量所用晶體管的參數(shù)，記錄晶體管的實(shí)際β值。根據(jù)測(cè)量值修改軟件模擬仿真時(shí)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(jì)指標(biāo)的要求。(2)按軟件模擬仿真設(shè)計(jì)放大電路安裝一個(gè)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(cè)試(1)用逐級(jí)調(diào)試的方法排除故障，用示波器測(cè)量放大器的直流工作點(diǎn)，并與設(shè)計(jì)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(cè)量不失真輸出信號(hào)峰峰值Vopp，及對(duì)應(yīng)的輸入信號(hào)峰峰值Vipp，并與設(shè)計(jì)值、仿真值比較。(3)測(cè)量帶寬和增益、交流輸入電阻、輸出電阻，并與設(shè)計(jì)值、仿真值比較。6、寄生反饋及消除：在一般多級(jí)放大器中，總會(huì)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(xì)的講解，這里主要強(qiáng)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(dāng)。例如，對(duì)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(yuǎn)，兩者之間是通過(guò)較長(zhǎng)的導(dǎo)線連接的，對(duì)高頻信號(hào)而言，這根導(dǎo)線就等效于一個(gè)電感，如下圖所示。此時(shí)，Cφ1就應(yīng)接在靠近放大器的一側(cè)(圖中實(shí)線)，而不應(yīng)接在靠近Ec一側(cè)(圖中虛線)。因?yàn)閷?duì)高頻信號(hào)而言，連接導(dǎo)線的感抗ZL=jωL已相當(dāng)可觀，輸出電流Io又會(huì)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容（硬件選做軟件仿真開放實(shí)驗(yàn)）：已知條件:輸入信號(hào)幅度=10mV,信號(hào)源內(nèi)阻600歐姆,放大器負(fù)載電阻RL=1kΩ,

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

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(dāng)放大器開環(huán)增益變化10%時(shí),閉環(huán)增益變化≤1%.35實(shí)驗(yàn)三：運(yùn)算放大器基本應(yīng)用電路一、實(shí)驗(yàn)原理：本實(shí)驗(yàn)的原理在本單元實(shí)驗(yàn)講義開始的原理部分作了詳細(xì)闡述，請(qǐng)自行參閱有關(guān)部分。二、預(yù)習(xí)要求：實(shí)驗(yàn)前要求預(yù)習(xí)有關(guān)運(yùn)算放大器基本使用及調(diào)試方法、運(yùn)放應(yīng)用電路及電路性能指標(biāo)的測(cè)試方法。要求在實(shí)驗(yàn)室外完成運(yùn)放同相、反相放大器、運(yùn)放電流源電路、運(yùn)放積分微分電路的設(shè)計(jì)仿真。三、基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、同相電壓放大電路設(shè)計(jì)與測(cè)試：放大器電壓增益10，要求測(cè)量最大不失真輸出動(dòng)態(tài)范圍(此時(shí)輸入信號(hào)頻率統(tǒng)一為2KHz)Vopp和放大器的幅頻特性(測(cè)量放大器幅頻特性時(shí)，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(jì)與測(cè)試：放大器電壓增益10，要求測(cè)量最大不失真輸出動(dòng)態(tài)范圍(此時(shí)輸入信號(hào)頻率統(tǒng)一為2KHz)Vopp和放大器的幅頻特性(測(cè)量放大器幅頻特性時(shí)，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(fù)反饋，適合將電流源轉(zhuǎn)換為電壓源：

但當(dāng)被測(cè)電壓信號(hào)源內(nèi)阻不大時(shí)，也可以做電壓放大。

43444546三、運(yùn)放電流源電路設(shè)計(jì)與測(cè)試：設(shè)計(jì)電路實(shí)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(fù)反饋電路，請(qǐng)測(cè)量負(fù)載電阻在51、100歐姆、1K歐姆時(shí)流過(guò)的電流（輸入電壓為1V和5V。將運(yùn)放輸入電壓源改為幅度為2v頻率為1Khz的正弦波,測(cè)量輸出負(fù)載上電流幅度在不同電阻時(shí)的大小。

47如設(shè)計(jì)電路實(shí)現(xiàn)將1-5v電壓轉(zhuǎn)化為超過(guò)10mA電流輸出。運(yùn)放輸出端應(yīng)加三極管或場(chǎng)效應(yīng)管驅(qū)動(dòng)或達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)，下圖為三極管驅(qū)動(dòng)電流源電路。直流電源電壓VCC=+15V，VSS=0V。

測(cè)量負(fù)載電阻為51、100、200時(shí)流過(guò)的電流。

48四、設(shè)計(jì)及調(diào)試注意事項(xiàng)：

1、注意運(yùn)放電源不能反接：對(duì)應(yīng)左邊電路接線圖如右所示：492、考慮運(yùn)放的負(fù)載能力和功耗（最大500mW），運(yùn)放的負(fù)載電阻不可過(guò)小。五、選做實(shí)驗(yàn)（硬件選做實(shí)驗(yàn)和軟件仿真開放實(shí)驗(yàn)）

運(yùn)放積分和微分電路，請(qǐng)根據(jù)教材P37要求設(shè)計(jì)積分和微分電路，在實(shí)驗(yàn)室外進(jìn)行PSPICE仿真，設(shè)計(jì)前請(qǐng)仔細(xì)閱讀P53設(shè)計(jì)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(wú)論積分還是微分電路都要仔細(xì)設(shè)計(jì)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(guò)大，一般幾K到幾十K歐姆為好。50一、實(shí)驗(yàn)原理：本實(shí)驗(yàn)的原理在本單元實(shí)驗(yàn)講義開始的原理部分作了詳細(xì)闡述，請(qǐng)自行參閱有關(guān)部分。二、預(yù)習(xí)要求：實(shí)驗(yàn)前要求預(yù)習(xí)有關(guān)測(cè)量放大器和有源濾波器設(shè)計(jì)的基本概念和和主要元器件參數(shù)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及電路性能指標(biāo)的測(cè)試方法。三、基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、當(dāng)輸入信號(hào)的峰-峰值Vspp=1mV時(shí)，輸出信號(hào)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(shí)驗(yàn)四、測(cè)量放大器5152四、設(shè)計(jì)及調(diào)試注意事項(xiàng)；

1、設(shè)計(jì)時(shí)考慮電路的實(shí)際性能，從減少噪聲和提高共模抑制比的角度，一般第一級(jí)增益要大一些?？紤]運(yùn)放的負(fù)載能力，運(yùn)放負(fù)載電阻的選取不能太小。R的選取和輸入阻抗的要求及運(yùn)放的偏置電流有關(guān)。調(diào)試時(shí)可分級(jí)調(diào)試。

2、實(shí)驗(yàn)中的輸入信號(hào)Vs輸入端的接法如圖下頁(yè)圖，圖中C1是隔直電容，對(duì)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(cè)量濾波器的幅頻特性時(shí)，可以用示波器測(cè)量放大器的幅頻特性的方法測(cè)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(jì)：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(jì)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容（硬件選做實(shí)驗(yàn)和軟件仿真開放實(shí)驗(yàn)）

設(shè)計(jì)一個(gè)二階帶阻濾波器，要求f0=50Hz，Q=5。將帶阻濾波器與你設(shè)計(jì)的測(cè)量放大器(fH=30Hz)連接觀察自己的心電圖波形。55實(shí)驗(yàn)五、晶體管輸出特性曲線測(cè)試電路一、實(shí)驗(yàn)原理：本實(shí)驗(yàn)的原理在本實(shí)驗(yàn)講義開始的原理部分作了詳細(xì)闡述，請(qǐng)自行參閱有關(guān)部分。二、預(yù)習(xí)要求：實(shí)驗(yàn)前要求預(yù)習(xí)有關(guān)矩形波、鋸齒波、階梯波電路設(shè)計(jì)的基本概念和主要元器件參數(shù)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)及電路性能指標(biāo)的測(cè)試方法。三、基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)電路見下頁(yè)。

1、矩形波的f=500Hz—XKHz，占空比為10%。

2、階梯波的級(jí)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(jí)輸出波形符合要求后接入被測(cè)三極管，觀察輸出特性曲線。5657四、設(shè)計(jì)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(huì)影響后面階梯波的形狀，R6、C3取值與階梯波臺(tái)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(bǔ)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(cè)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(jì)算電阻的值。7、注意示波器的接地端接機(jī)殼，直流電源的公共端不與示波器的接地端相連，避免被測(cè)三極管C、E短路。五、提高實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：設(shè)計(jì)修改電路,使電路能夠測(cè)量PNP三極管輸出特性曲線,要求不增加運(yùn)放的數(shù)量.59實(shí)驗(yàn)六、LC三點(diǎn)式振蕩器一、實(shí)驗(yàn)原理：

本實(shí)驗(yàn)的原理在本實(shí)驗(yàn)講義開始的原理部分作了詳細(xì)闡述，請(qǐng)自行參閱有關(guān)部分。二、預(yù)習(xí)要求：實(shí)驗(yàn)前要求預(yù)習(xí)有關(guān)LC三點(diǎn)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(diǎn)。三、基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

1、Clapp振蕩器

實(shí)驗(yàn)電路見下頁(yè)。60611、調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)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(cè)量停振時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)電流ICQ

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

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

。3、測(cè)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(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)不變，調(diào)節(jié)C，由大到小，用示波器測(cè)量振蕩波形峰峰值Vopp

，同時(shí)測(cè)量相應(yīng)的振蕩頻率f。622、Seiler振蕩電路

實(shí)驗(yàn)電路如下：632、Seiler(1)調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)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(cè)量停振時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)電流IcQ。(2)觀察電容比C2/C1、C”對(duì)振蕩電壓峰峰值Vopp的影響①保持電路穩(wěn)定振蕩時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)不變，C1=330pF。在C2=1000pF兩端并接不同電容直至停振，用示波器測(cè)量振蕩波形峰峰值Vopp

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

。(3)測(cè)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(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)不變，調(diào)節(jié)電容C’，由大到小，用示波器測(cè)量振蕩波形峰峰值Vopp，同時(shí)測(cè)量相應(yīng)的振蕩頻率f。64四、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：電路不起振應(yīng)注意以下三點(diǎn)：（1）、用三極管輸出特性曲線測(cè)試儀檢測(cè)三極管好壞。（2）、三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)是否正常。電容對(duì)直流開路電感對(duì)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(duì)交流短路。五、選做實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：

1、請(qǐng)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(shí)驗(yàn)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(wú)寄生振蕩。65實(shí)驗(yàn)七、模擬乘法器及調(diào)幅與檢波電路一、實(shí)驗(yàn)原理：

本實(shí)驗(yàn)的原理在本實(shí)驗(yàn)講義開始的原理部分作了詳細(xì)闡述，請(qǐng)自行參閱有關(guān)部分。二、預(yù)習(xí)要求：實(shí)驗(yàn)前要求預(yù)習(xí)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(jì)要點(diǎn)及電路性能指標(biāo)的測(cè)試方法，分析下頁(yè)圖中模擬乘法器外接器件的作用及取值大小的出發(fā)點(diǎn)。三、基本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：實(shí)驗(yàn)電