模拟与数字电路实验CAI课件

1、1电子线路实验课件电子线路实验室2实验准备及常规仪器设备使用实验准备及常规仪器设备使用分立元件及负反馈放大电路设计分立元件及负反馈放大电路设计测量放大器测量放大器晶体管输出特性曲线测试电路晶体管输出特性曲线测试电路模拟乘法器及调幅与检波电路模拟乘法器及调幅与检波电路lc三点式振荡器三点式振荡器数字电路的数字电路的fpga应用实验应用实验脉冲电路及其应用脉冲电路及其应用 综合实验综合实验锁相环及频率调制与解调电路锁相环及频率调制与解调电路运放基本应用电路运放基本应用电路3实验准备及常规仪器设备使用实验准备及常规仪器设备使用实验室规则讲解实验室规则讲解本学期实验安排及教学要求本学期实验安排及教学要

2、求实验室教师联系方式：实验室教师联系方式：宋万年：宋万年： 65643658 孔庆生：孔庆生： 65643231 王王 勇：勇： 65643658 4水平系统系统垂直垂直系统系统扫描扫描系统系统触发触发系统系统显示显示系统系统1、普通示波器的组成、普通示波器的组成：示波器基础知识及使用简介示波器基础知识及使用简介52、示波器的刻度水平刻度水平刻度垂直刻度垂直刻度触发电平触发电平刻度格线刻度格线63、示波器的触发、示波器的触发触发电路的作用就是保证每次触发电路的作用就是保证每次时基在屏幕上扫描的时候，都时基在屏幕上扫描的时候，都从输入信号上与定义的触发点从输入信号上与定义的触发点相同的点开始，这

3、样每一次扫相同的点开始，这样每一次扫描的波形就同步的，从而显示描的波形就同步的，从而显示稳定的波形，见图稳定的波形，见图b；没有触发；没有触发电路在屏幕上看到的将会是具电路在屏幕上看到的将会是具有随机起点的很多波形杂乱重有随机起点的很多波形杂乱重叠的图象，见图叠的图象，见图a 。触发是使用示波器最麻烦的一触发是使用示波器最麻烦的一点，示波器提供了许多触发方点，示波器提供了许多触发方式，可根据测量问题加以应用。式，可根据测量问题加以应用。作为数字示波器来说，触发实作为数字示波器来说，触发实际上参与了确定波形的存储起际上参与了确定波形的存储起点。点。不正常触发不正常触发正常触发正常触发ab74、触

4、发释抑（、触发释抑（hold off）有些信号具有多个可能的触发点，如有些信号具有多个可能的触发点，如右图数字信号。右图数字信号。该信号虽然在较长的时间周期内是重该信号虽然在较长的时间周期内是重复的，但是在短时间内情况则不然，复的，但是在短时间内情况则不然，这样一来，正常触发扫描出的波形出这样一来，正常触发扫描出的波形出现混迭。现混迭。为解决这个问题，采用了触发隔离功为解决这个问题，采用了触发隔离功能，即在各次扫描之间加入延迟时基，能，即在各次扫描之间加入延迟时基，使得扫描的每次触发总是从相同的信使得扫描的每次触发总是从相同的信号沿开始。从而得到稳定的波形显示。号沿开始。从而得到稳定的波形显示

5、。另一方面，触发隔离的使用显然在波另一方面，触发隔离的使用显然在波形捕获方面遭到了损失。形捕获方面遭到了损失。隔离时间过短波形混迭隔离时间过短波形混迭正确隔离时间正确隔离时间8tektronix tds 210save/recallmeasureacquireautosetutilitycursordisplayhardecopyrun/stoppositionpositionposition verticalhorizontaltriggermathmenucursor 1cursor 2 ch1menu ch2menuhorizontal menu levelholdofftrigger

6、menu set level to 50%force triggertrigger viewvolt/divvolt/divsec/div5v2mv5v2mv 5s5nsch1ch2ext trig! 300vcat 115、9显示区显示区：显示区除了进行波形显示外，还包括许多有关波形和仪器控制所设定值显示区除了进行波形显示外，还包括许多有关波形和仪器控制所设定值tekttritrigdm pos： -8.200usch1耦 合直 流带宽限制关60mhz伏/格粗调探头x1反相关闭ch1 500mv m5.00us ch1 -160mv获取方式，通过获取方式，通过acquire设置设置触发状态，

7、触发方式触发状态，触发方式通过通过trigger设置设置触发水平位置，可用触发水平位置，可用horizontal position设置，读数显示触发水平位设置，读数显示触发水平位置与屏幕中心线的时间偏差置与屏幕中心线的时间偏差菜单区，通过菜单区，通过ch1或其它按或其它按钮控制钮控制触发电平通过触发电平通过trigger level控制控制触发电平触发电平的数据的数据触发类型，图示为上升沿通触发类型，图示为上升沿通过过trigger menu 控制控制视窗时基视窗时基设定值设定值水平标尺系数水平标尺系数垂直标尺系数垂直标尺系数1波形的波形的接地基接地基准点准点10positionpositio

8、n verticalmathmenucursor 1cursor 2 ch1menu ch2menuvolt/divvolt/div5v2mv5v垂直按钮及波形输入菜单：垂直按钮及波形输入菜单：耦 合直 流关粗调探头x1反相关闭带宽限制伏/格耦合方式：直流通耦合方式：直流通过输入信号的交流过输入信号的交流和直流成分；交流和直流成分；交流阻挡输入信号的直阻挡输入信号的直流成分；接地则断流成分；接地则断开输入信号开输入信号带宽限制：开带宽限制：开20mhz限制带宽，限制带宽，以减少噪音以减少噪音；伏伏/格：用于选择格：用于选择垂直灵敏度垂直灵敏度。探头：根据探极探头：根据探极衰减系数选取其衰减系数

9、选取其中一个值，以保中一个值，以保证垂直标尺读数证垂直标尺读数准确准确反相：输入信号反相：输入信号要否反相要否反相控制菜单的选择控制菜单的选择按键按键用于在垂直方向用于在垂直方向定位波形定位波形打开或关闭通道打开或关闭通道显示并显示通道显示并显示通道输入菜单输入菜单显示波形数学操显示波形数学操作菜单，如波形作菜单，如波形加、减、加、减、fft等等选择垂直方选择垂直方向标尺系数向标尺系数操作fftch1窗口hamingfft缩放x111水平控制按钮及触发控制按钮水平控制按钮及触发控制按钮：positionverticaltriggerhorizontal menu levelholdofftri

10、gger menu set level to 50%force triggertrigger viewsec/div5s5ns调整所有通道的调整所有通道的水平位置水平位置水平菜单水平菜单主时基主时基视窗设定触发钮触发钮电平释抑释抑500ns视窗视窗扩展扩展改变水平改变水平标尺系数标尺系数这个按钮具有双重作用，作为边沿这个按钮具有双重作用，作为边沿触发电平控制按钮，它设定触发信触发电平控制按钮，它设定触发信号必须通过的振幅；作为释抑（通号必须通过的振幅；作为释抑（通过过horizontal menu 选择触选择触发和释抑）控制钮，它设定接收下发和释抑）控制钮，它设定接收下一个触发事件之前的时间值

11、一个触发事件之前的时间值。触发功触发功能菜单能菜单视频视频边沿上升自动斜率斜率耦合耦合交流触发方式触发方式触发电平设触发电平设定在触发信定在触发信号幅值的垂号幅值的垂直中点直中点强行触发，强行触发，不管是否有不管是否有足够的触发足够的触发信号，都会信号，都会自动获取自动获取触发源观察，显触发源观察，显示触发源波形示触发源波形12measureacquireautosetutilitycursordisplayhardecopyrun/stopsave/recall储存储存/调出调出获取：有取样、获取：有取样、峰值检测和平均峰值检测和平均值几种获取方式值几种获取方式测量：有测量：有5种测量种测量

12、并且同时显示四种并且同时显示四种测量结果测量结果辅助功能辅助功能自动设置：自动设定、调节自动设置：自动设定、调节各种控制值，以产生适宜观各种控制值，以产生适宜观察的输入信号波形。有时需察的输入信号波形。有时需要辅助手工调整，特别在显要辅助手工调整，特别在显示各种调制波形示各种调制波形时。出现测量光标和出现测量光标和光标功能菜单光标功能菜单选择波形显示选择波形显示方式和改变显方式和改变显示对比度示对比度启动打启动打印操作印操作启动和停止波启动和停止波形获取形获取实例：实例：1、将通道、将通道1的探头连接到信号源。的探头连接到信号源。2、按下自动设置按、按下自动设置按钮。钮。3、手动调整垂直、水平

13、、触发三类控制按钮，使波形显、手动调整垂直、水平、触发三类控制按钮，使波形显示达到最佳。示达到最佳。4、进行自动测量：按下、进行自动测量：按下measure按钮显示测按钮显示测量菜单，按下顶部菜单选择信源，按下量菜单，按下顶部菜单选择信源，按下ch1进行测量，再按下进行测量，再按下顶部菜单选择类型，按下第一个顶部菜单选择类型，按下第一个ch1菜单以选择频率，按下第菜单以选择频率，按下第二个二个ch1菜单选择周期，按下第三个菜单选择周期，按下第三个ch1菜单选择峰菜单选择峰峰值。峰值。也可以多次按下也可以多次按下ch1菜单，进行频率、平均值等的测量。菜单，进行频率、平均值等的测量。13实验板说明

14、实验板说明：电源正极输出端在最左边的电源正极输出端在最左边的8孔插座输出（由于该类孔插座输出（由于该类插座插孔较面包板插孔粗，可以将导线弯成插座插孔较面包板插孔粗，可以将导线弯成s型插入比较牢靠），型插入比较牢靠），电源接地端已经与面包板最下一排插孔相连。其它插座的使用注电源接地端已经与面包板最下一排插孔相连。其它插座的使用注意事项结合具体实验再讲解。意事项结合具体实验再讲解。14实验一：分立元件及负反馈放大电路设计实验一：分立元件及负反馈放大电路设计一、实验原理：一、实验原理：本实验的原理在本单元实验讲义开始的原理部本实验的原理在本单元实验讲义开始的原理部分作了详细阐述，请自行参阅有关部分。

15、实验前要求预习有分作了详细阐述，请自行参阅有关部分。实验前要求预习有关放大电路的基本概念和主要元器件参数的设计要点及电路关放大电路的基本概念和主要元器件参数的设计要点及电路性能指标的测试方法，预习时三极管放大倍数性能指标的测试方法，预习时三极管放大倍数暂时定为暂时定为6060。 i ic c不要超过不要超过3030mama，功率不要超过，功率不要超过400400mwmw，v vceoceo =30v =30v。二、基本实验内容：二、基本实验内容： 1 1、放大器的设计、放大器的设计放大器指标为：放大器指标为：电压增益电压增益k kv v=40=40，输入阻抗，输入阻抗r ri i 3k 3k，

16、输出输出阻抗阻抗r ro o100100，不失真输出动态范围不失真输出动态范围v voppopp 4v 4v，低半功率，低半功率点频率点频率f fl l 100hz 100hz。已知：已知：负载负载阻抗阻抗r rl l=1k=1k；直流；直流偏置偏置电源电压电源电压e ec c=12v=12v；晶体晶体管参数管参数60 60 。15*设计提示：设计提示：（1） 根据给定的根据给定的放大器指标，输出电阻比较小，所以输出级放大器指标，输出电阻比较小，所以输出级应采用射极跟随器或引入电压负反馈，而射极跟随器无电压增应采用射极跟随器或引入电压负反馈，而射极跟随器无电压增益，故采用两级放大电路的设计，输

17、入级采用电压增益较大的益，故采用两级放大电路的设计，输入级采用电压增益较大的共发射极放大电路，由于射极跟随器输入电阻比较大，避免了共发射极放大电路，由于射极跟随器输入电阻比较大，避免了负载效应，从而放大倍数比单级共发射极放大电路要大的多。负载效应，从而放大倍数比单级共发射极放大电路要大的多。由于要求输入电阻比较大，应在输入端应引入串联反馈，由于由于要求输入电阻比较大，应在输入端应引入串联反馈，由于要求的增益并不大，两级放大电路可以满足增益要求，故电路要求的增益并不大，两级放大电路可以满足增益要求，故电路初步设计方案如下页电路图所示。初步设计方案如下页电路图所示。（2 2）低半功率点频率）低半功

18、率点频率f fl l 100hz 100hz设计主要考虑电路中电容的设计主要考虑电路中电容的取值，由于取值，由于cece两端的交流等效电阻最小，对应的时间常数最小，两端的交流等效电阻最小，对应的时间常数最小，故故f fl l主要取决于主要取决于cece的取值。的取值。（3 3）q q1 1、q q2 2级电路都采用分压偏置方式，二级电路的静态工作级电路都采用分压偏置方式，二级电路的静态工作点电流点电流i icq1cq1、i icq2cq2及静态工作点电压及静态工作点电压v vceq1ceq1、v vceq2ceq2具有较好的稳定具有较好的稳定性。性。1617（4 4）偏置电阻设计要考虑静态工作

19、点接近放大区的中部（交）偏置电阻设计要考虑静态工作点接近放大区的中部（交流负载线的中部），同时要兼顾交流指标。工程上一般取流负载线的中部），同时要兼顾交流指标。工程上一般取v veq1 eq1 =0.2=0.2v vcc cc 或或 v veq1 eq1 = =（1 13v3v），），r rb11b11、r rb12b12取值应考虑放大器的稳取值应考虑放大器的稳定性和输入电阻的要求。定性和输入电阻的要求。（5 5）设计可以从输出级开始，首先静态工作点应该在交流负）设计可以从输出级开始，首先静态工作点应该在交流负载线的中点，因此根据输出电压摆幅要求可初步确定输出级的载线的中点，因此根据输出电压摆

20、幅要求可初步确定输出级的静态工作点，由于实验要求给出的电压摆幅并不是最大摆幅，静态工作点，由于实验要求给出的电压摆幅并不是最大摆幅，考虑到饱和压降和负载影响，电压摆幅应留有一定的余量，在考虑到饱和压降和负载影响，电压摆幅应留有一定的余量，在电源电压电源电压12v12v的情况下，电压摆幅取的情况下，电压摆幅取6v6v左右，由此初步确定静左右，由此初步确定静态工作点态工作点v vceq2ceq2为为3-5v3-5v左右，而左右，而r rl l=1k=1k，则：，则：i ioppopp=4-8ma=4-8ma； 而而 i ioppopp=e=ec c/r/rl li iopp opp ； i icq

21、2cq2= 0.5i= 0.5ioppoppi icq2cq2的值应根据上述推断和三极管极限参数的值应根据上述推断和三极管极限参数(9011(9011：i ic c不要超过不要超过3030mama，功率不要超过，功率不要超过400400mwmw，v vceoceo =30v =30v）综合而定。）综合而定。18（6 6）交流电压放大倍数主要与）交流电压放大倍数主要与 r rc1 c1 、后级的输入阻抗以及负、后级的输入阻抗以及负反馈电阻反馈电阻r re11 e11 有关，需要注意的是由于有关，需要注意的是由于r rc1 c1 本身也是直流负载本身也是直流负载电阻，增大电阻，增大r rc1c1可

22、以提高增益但容易使三极管进入饱和区，另一可以提高增益但容易使三极管进入饱和区，另一方面增大方面增大r rc1 c1 也会使输出电阻增大，因此也会使输出电阻增大，因此r rc1c1的取值应首先考虑的取值应首先考虑满足增益要求，同时兼顾静态工作点、电压摆幅和输出电阻的满足增益要求，同时兼顾静态工作点、电压摆幅和输出电阻的要求。要求。（7 7）由于输出级是射级跟随器，因此输入级的设计仍然要考）由于输出级是射级跟随器，因此输入级的设计仍然要考虑电压摆幅的要求，其静态工作点仍应该在其交流负载线的中虑电压摆幅的要求，其静态工作点仍应该在其交流负载线的中点，由此初步确定输入级的静态工作点点，由此初步确定输入

23、级的静态工作点v vceq1ceq1为为3-5v3-5v左右左右 可以可以根据（根据（6 6）初步确定）初步确定r rc1c1的大小，由此确定三极管的静态工作点，的大小，由此确定三极管的静态工作点，并计算增益、输出电阻等指标是否符合要求并计算增益、输出电阻等指标是否符合要求 。（8 8） q q1 1的的r re11e11为交流负反馈电阻，能够提高输入电阻，改善为交流负反馈电阻，能够提高输入电阻，改善非线性失真，展宽通频带，太小负反馈作用不明显，太大放大非线性失真，展宽通频带，太小负反馈作用不明显，太大放大器增益下降明显。器增益下降明显。192 2、放大器的、放大器的pspicepspice仿

24、真仿真 软件模拟仿真设计放大电路，进行瞬态分析，根据静态工软件模拟仿真设计放大电路，进行瞬态分析，根据静态工作电和输出波形失真情况，修改电阻、电容的设计数值作电和输出波形失真情况，修改电阻、电容的设计数值（注意电阻电容数值应取系列值），调试电路工作正常并（注意电阻电容数值应取系列值），调试电路工作正常并以满足放大器设计指标的要求。进行交流分析测量带宽和以满足放大器设计指标的要求。进行交流分析测量带宽和增益、交流输入电阻、输出电阻。增益、交流输入电阻、输出电阻。 3 3、放大器的实际电路安装制作、放大器的实际电路安装制作(1)(1)用晶体管特性测试仪测量所用晶体管的参数，记录晶体管用晶体管特性测

25、试仪测量所用晶体管的参数，记录晶体管的实际的实际值。根据测量值修改软件模拟仿真时三极管放大倍值。根据测量值修改软件模拟仿真时三极管放大倍数，重新调试电路工作正常并以满足放大器设计指标的要数，重新调试电路工作正常并以满足放大器设计指标的要求。求。(2)(2)按软件模拟仿真设计放大电路安装一个放大器。要求元件按软件模拟仿真设计放大电路安装一个放大器。要求元件排列合理、布线整齐、电接触可靠。注意电源极性。排列合理、布线整齐、电接触可靠。注意电源极性。204 4、放大器参数测试、放大器参数测试(1)(1)用逐级调试的方法排除故障，用示波器测量放大器的直流用逐级调试的方法排除故障，用示波器测量放大器的直

26、流工作点，并与设计值、仿真值比较。调试电路的电阻、电工作点，并与设计值、仿真值比较。调试电路的电阻、电容值，使放大器电路正常工作。容值，使放大器电路正常工作。(2)(2)测量不失真输出信号峰峰值测量不失真输出信号峰峰值v voppopp，及对应的输入信号峰峰值，及对应的输入信号峰峰值v vippipp，并与设计值、仿真值比较。，并与设计值、仿真值比较。(3)(3)测量带宽和增益、交流输入电阻、输出电阻，并与设计值、测量带宽和增益、交流输入电阻、输出电阻，并与设计值、仿真值比较。仿真值比较。5、寄生反馈及消除寄生反馈及消除： 在一般多级放大器中，总会产生各种类型的寄生反馈。寄在一般多级放大器中，

27、总会产生各种类型的寄生反馈。寄生反馈的类型和消除办法在讲义中有详细的讲解，这里主生反馈的类型和消除办法在讲义中有详细的讲解，这里主要强调要强调电源退耦的重要性。电源退耦的重要性。退耦元件的数量力求减少，接退耦元件的数量力求减少，接入位置要选择得当。例如，对于如下图所示电路，一般只入位置要选择得当。例如，对于如下图所示电路，一般只要接入要接入c c1 1即可。如果即可。如果c c1 1仍不能消除寄生振荡，再考虑接入仍不能消除寄生振荡，再考虑接入r r2 2、c c3 3。2122 c c的接入位置应根据线路板的具体结构正确选择。例如，的接入位置应根据线路板的具体结构正确选择。例如，若放大器的电源

28、若放大器的电源e ec c和放大器接线相距较远，两者之间是通过较和放大器接线相距较远，两者之间是通过较长的导线连接的，对高频信号而言，这根导线就等效于一个电长的导线连接的，对高频信号而言，这根导线就等效于一个电感，如图感，如图1-101-10所示。此时，所示。此时，c c1 1就应接在靠近放大器的一侧就应接在靠近放大器的一侧( (图图中实线中实线) )，而不应接在靠近，而不应接在靠近e ec c一侧一侧( (图中虚线图中虚线) )。因为对高频信。因为对高频信号而言，连接导线的感抗号而言，连接导线的感抗z zl l=j=jll已相当可观，输出电流已相当可观，输出电流i io o又又会在会在z z

29、l l上建立新的反馈电压上建立新的反馈电压v vflfl，等效于加大了电源的内阻。，等效于加大了电源的内阻。23三、提高实验内容：三、提高实验内容：放大器指标为：放大器指标为：电压增益电压增益k kv v=50=50，输入阻抗，输入阻抗r ri i 3k 3k，输出输出阻抗阻抗r ro o100100，不失真输出动态范围不失真输出动态范围v voppopp 6v 6v，低半功率，低半功率点频率点频率f fl l 100hz 100hz。已知：已知：负载负载阻抗阻抗r rl l=1k=1k；直流；直流偏置偏置电源电压电源电压e ec c=12v=12v；晶体晶体管参数管参数6060， 根据根据放

30、大器指标的要求，设计方案，确定放大器指标的要求，设计方案，确定电路中所有电阻、电路中所有电阻、电容的设计数值电容的设计数值，并进行各项指标的测量验证设计的正确性。，并进行各项指标的测量验证设计的正确性。24实验二：运算放大器基本应用电路实验二：运算放大器基本应用电路一、实验原理：一、实验原理：本实验的原理在本单元实验讲义开始的原理部本实验的原理在本单元实验讲义开始的原理部分作了详细阐述，请自行参阅有关部分。实验前要求预习有分作了详细阐述，请自行参阅有关部分。实验前要求预习有关关运算放大器基本使用及调试方法、运放应用电路运算放大器基本使用及调试方法、运放应用电路及电路性及电路性能指标的测试方法。

31、能指标的测试方法。二、基本实验内容：二、基本实验内容： 1 1、同相和反相比例运算电路设计与测试：、同相和反相比例运算电路设计与测试： 放大器放大器电压增益电压增益k kv v=10=10，要求测量不失真输出动态范围，要求测量不失真输出动态范围v voppopp 和和放大器的幅频特性。放大器的幅频特性。 直流电源电压直流电源电压v vcccc=+8v=+8v， v vssss=-8v =-8v 。 2 2、运放积分电路和微分电路设计与测试：、运放积分电路和微分电路设计与测试： 运放积分电路：输入矩形波运放积分电路：输入矩形波v voppopp =5v =5v，调节积分电路时间常，调节积分电路时

32、间常 数，记录不同时间常数对输出三角波的影响。数，记录不同时间常数对输出三角波的影响。 运放微分电路：输入三角波运放微分电路：输入三角波v voppopp =5v =5v，调节微分电路时间常，调节微分电路时间常 数，记录不同时间常数对输出矩形波的影响。数，记录不同时间常数对输出矩形波的影响。25三、设计及调试注意事项；三、设计及调试注意事项； 1 1、注意运放电源不能反接：对应左边电路接线图如右所示：、注意运放电源不能反接：对应左边电路接线图如右所示：3、输入、输入500hz的正弦波，设计迟滞比较器上、下门限为的正弦波，设计迟滞比较器上、下门限为+0.7v、- 0.7v，输出矩形波。如果上下门

33、限为，输出矩形波。如果上下门限为0v、 - 0.7v，电路又当，电路又当如何改变？如何改变？262 2、积分电路电容两端并接电阻可以减小输出端的直流漂移，、积分电路电容两端并接电阻可以减小输出端的直流漂移， 微分电路在输入端串接电阻可抑制高频干扰和自激。微分电路在输入端串接电阻可抑制高频干扰和自激。3 3、考虑运放的负载能力和功耗（最大、考虑运放的负载能力和功耗（最大500500mwmw），运放的负载电），运放的负载电 阻不可过小。阻不可过小。27一、实验原理：一、实验原理：本实验的原理在本单元实验讲义开始的原理部本实验的原理在本单元实验讲义开始的原理部分作了详细阐述，请自行参阅有关部分。实验

34、前要求预习有关分作了详细阐述，请自行参阅有关部分。实验前要求预习有关测量放大器和有源滤波器设计测量放大器和有源滤波器设计的基本概念和和主要元器件参数的基本概念和和主要元器件参数的设计要点及电路性能指标的测试方法。的设计要点及电路性能指标的测试方法。二、基本实验内容二、基本实验内容 1 1、当输入信号的峰、当输入信号的峰- -峰值峰值vsppvspp=1mv=1mv时，输出信号的时，输出信号的 峰峰- -峰值峰值 voppvopp=1v=1v。 2 2、输入阻抗、输入阻抗riri 1m1m 3 3、频率特性：、频率特性：f f（-3db-3db）=2hz-2khz =2hz-2khz 4 4、共

35、模抑制比、共模抑制比 cmrrcmrr70db70db 实验三、测量放大器实验三、测量放大器2829三、设计及调试注意事项；三、设计及调试注意事项； 1 1、设计时考虑电路的实际性能，从减少噪声和提高共模抑、设计时考虑电路的实际性能，从减少噪声和提高共模抑制比的角度，一般第一级增益要大一些。考虑运放的负载能力，制比的角度，一般第一级增益要大一些。考虑运放的负载能力，运放负载电阻的选取不能太小。运放负载电阻的选取不能太小。r的选取和输入阻抗的要求及运的选取和输入阻抗的要求及运放的偏置电流有关放的偏置电流有关。调试时可分级调试。调试时可分级调试。 2、实验中的输入信号实验中的输入信号vs应是浮空的

36、交流信号，而我们用来应是浮空的交流信号，而我们用来调试的信号源一端接地，由于信号源内阻趋于零，又往往有直调试的信号源一端接地，由于信号源内阻趋于零，又往往有直流电平输出，故输入端的接法可如图流电平输出，故输入端的接法可如图2-7所示（下页图）。所示（下页图）。图中图中c1c1是隔直电容，对低频特性有影响，故不能取得太小，是隔直电容，对低频特性有影响，故不能取得太小，c2c2使另使另一端交流接地，又不影响直流平衡。一端交流接地，又不影响直流平衡。 3 3、 在测量滤波器的在测量滤波器的幅频特性幅频特性时，可以用示波器测量放大器时，可以用示波器测量放大器的幅频特性的方法测量，用示波器直接观察截止频

37、率处的波形的幅频特性的方法测量，用示波器直接观察截止频率处的波形衰减情况，也可以利用相位法来测量，如图衰减情况，也可以利用相位法来测量，如图2-82-8所示，在所示，在f fl l处处vovo和和v vi i相差相差90900 0，此时测得的是一正椭圆。，此时测得的是一正椭圆。30314 4、滤波器的设计：任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器、滤波器的设计：任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器串联而成，设计大致分为以下几步串联而成，设计大致分为以下几步（1 1）、根据衰减要求确定滤波器的阶数）、根据衰减要求确定滤波器的阶数n n。（2）、）、选择具体的电路形式。选择具体的电路形式。（3 3）、

38、根据电路的传递函数和查表）、根据电路的传递函数和查表2-12-1（见讲义）后得到的（见讲义）后得到的滤波器的传递函数，建立起系数的恒等方程组。先定电容的滤波器的传递函数，建立起系数的恒等方程组。先定电容的序列值，再解方程组得到电路中其它元件的具体数值。序列值，再解方程组得到电路中其它元件的具体数值。四、四、提高提高实验内容：实验内容： 设计一个二阶带阻滤波器，设计一个二阶带阻滤波器，要求要求f0 0=50hz=50hz，q q=5=5。32实验四、晶体管输出特性曲线测试电路实验四、晶体管输出特性曲线测试电路一、实验原理：一、实验原理：本实验的原理在本实验讲义开始的原理部分作本实验的原理在本实验

39、讲义开始的原理部分作了详细阐述，请自行参阅有关部分。实验前要求预习有关矩形了详细阐述，请自行参阅有关部分。实验前要求预习有关矩形波、锯齿波、阶梯波电路波、锯齿波、阶梯波电路设计设计的基本概念和主要元器件参数的的基本概念和主要元器件参数的设计要点及电路性能指标的测试方法。设计要点及电路性能指标的测试方法。二、基本实验内容：二、基本实验内容： 实验电路见下页。实验电路见下页。 1 1、矩形波的矩形波的f f500hz500hz，占空比为，占空比为5%5%。 2 2、阶梯波的级数能从阶梯波的级数能从4-104-10变化，变化，v v为为1 1v v。 3、锯齿波（锯齿波（0-10v0-10v）、阶梯

40、波从零值附近开始。）、阶梯波从零值附近开始。 4、各级输出波形符合要求后接入被测三极管，观察输出特各级输出波形符合要求后接入被测三极管，观察输出特 性曲线。性曲线。 3334三、设计提示：三、设计提示： 1、r1、r2、r3、r4取值决定矩形波的振荡周期，公式取值决定矩形波的振荡周期，公式 为：为： t=（r1+r2）c1ln（1+2r3/r4） 而而r1、r2的取值决定矩形波的占空比。的取值决定矩形波的占空比。2、r5、c2构成微分电路，其取值与尖脉冲的高度和宽度有构成微分电路，其取值与尖脉冲的高度和宽度有 关也会影响后面阶梯波的形状，关也会影响后面阶梯波的形状，r6、c3取值与阶梯波台阶取

41、值与阶梯波台阶 大小有关。大小有关。3、d3、d7主要考虑主要考虑锯齿波、阶梯波从零值附近开始而设置锯齿波、阶梯波从零值附近开始而设置 的补偿电压，的补偿电压，r11r11、r12r12是二极管限流电阻。是二极管限流电阻。4 4、r9r9、r10r10的取值决定锯齿波上升和下降的快慢。的取值决定锯齿波上升和下降的快慢。5、r14的取值应使被测三极管工作在放大区。的取值应使被测三极管工作在放大区。356、各电阻、电容的值的确定可以先定电容的序列值，再依据、各电阻、电容的值的确定可以先定电容的序列值，再依据 相关公式计算电阻的值。相关公式计算电阻的值。7、注意示波器的接地端接机壳，直流电源的公共端

42、不与示、注意示波器的接地端接机壳，直流电源的公共端不与示 波器的接地端相连，避免被测三极管波器的接地端相连，避免被测三极管c、e短路。短路。四、四、提高提高实验内容：实验内容： 1 1、改进电路，使示波器显示的输出特性曲线无回扫线。、改进电路，使示波器显示的输出特性曲线无回扫线。 2 2、自行设计电路实现输出特性曲线显示更符合平时的习惯，、自行设计电路实现输出特性曲线显示更符合平时的习惯， 即即x x轴应显示轴应显示vcevce而不是而不是- -vcevce。36实验五、模拟乘法器及调幅与检波电路实验五、模拟乘法器及调幅与检波电路一、实验原理：一、实验原理： 本实验的原理在本实验讲义开始的原理

43、部分作了详细阐述，本实验的原理在本实验讲义开始的原理部分作了详细阐述，请自行参阅有关部分。实验前要求预习有关模拟乘法器、调请自行参阅有关部分。实验前要求预习有关模拟乘法器、调幅与检波以及正弦波发生器的基本概念和主要元器件参数的幅与检波以及正弦波发生器的基本概念和主要元器件参数的设计要点及电路性能指标的测试方法，分析下页图中模拟乘设计要点及电路性能指标的测试方法，分析下页图中模拟乘法器外接器件的作用及取值大小的出发点。法器外接器件的作用及取值大小的出发点。二、基本实验内容：二、基本实验内容： 实验电路见下页。实验电路见下页。 1 1、利用运算放大器设计一正弦波发生器，振荡频率为、利用运算放大器设

44、计一正弦波发生器，振荡频率为 1khz1khz，参考电路如下页图。，参考电路如下页图。 372 2、调制电路测试：调制电路测试：3839（1）、按上图接好调制部分电路（不插入集成块），首先检）、按上图接好调制部分电路（不插入集成块），首先检查各端点的直流电平，使电路正常无误后插入集成块，再检查查各端点的直流电平，使电路正常无误后插入集成块，再检查各点直流电平，并使电路工作正常。各点直流电平，并使电路工作正常。 （2）、）、在在x1端加入载波信号（端加入载波信号（vpp=100mv，fc=1mhz），），先使先使y1端的端的vs信号幅度（信号幅度（fs=1khz）为零，调节调幅级电位器，）为零，

45、调节调幅级电位器，使输出载波为零，然后逐渐增加使输出载波为零，然后逐渐增加vs信号幅度，观察输出端双边信号幅度，观察输出端双边带抑制载波的调幅信号，并测出上述条件下，最大不失真的带抑制载波的调幅信号，并测出上述条件下，最大不失真的vo1pp值及此时的值及此时的vs幅度值。幅度值。 （3）、）、输入载波信号（输入载波信号（vpp=100mv，fc=1mhz），调节调），调节调幅级电位器，使幅级电位器，使vo1输出中有载波，然后输入输出中有载波，然后输入fs=1khz的调制的调制信号，观察输出端的信号，观察输出端的am信号，并注意它与抑制载波的双边带信号，并注意它与抑制载波的双边带调幅信号的区别。

46、调节调幅信号的区别。调节vs的大小与电位器的位置，使输出端的大小与电位器的位置，使输出端am信号的信号的vo1pp值为值为1v，调制度为，调制度为100%，测出此时的，测出此时的vs幅幅度值。度值。 403、检波电路测试检波电路测试 ：（1）、）、按图按图3-10接好检波部分电路，检查电路无误，直流电接好检波部分电路，检查电路无误，直流电平正常后，插入集成块，检查集成块各引出脚直流电平，使电平正常后，插入集成块，检查集成块各引出脚直流电平，使电路工作正常。路工作正常。 （2）、）、在检波器的在检波器的x2输入端输入载波信号（输入端输入载波信号（vpp=100mv，fc=1mhz），），y2端输

47、入信号为零，调节检波级电位器，使输出端输入信号为零，调节检波级电位器，使输出载波为零，既电路平衡。载波为零，既电路平衡。 （3）、）、在检波器的在检波器的y2输入端输入输入端输入fc=1mhz、fs=1khz、vpp=200mv、调制度为、调制度为100%的的am信号，在信号，在x2输入端输入载输入端输入载波信号（波信号（vpp=100mv，fc=1mhz），观察输出端解调出来的），观察输出端解调出来的调制信号，调节调制信号，调节w2电位器，使输出电位器，使输出vos的幅度最大，失真最小，的幅度最大，失真最小，并测出此时的并测出此时的vos值。值。（4）、将）、将y2输入端改为双边带载波抑制的

48、调幅信号，其余条输入端改为双边带载波抑制的调幅信号，其余条件同上，重复上述内容，并测出最大不失真件同上，重复上述内容，并测出最大不失真vos值。值。 41三、实验注意事项：三、实验注意事项： 1、正弦波振荡器可采用文氏电桥振荡器，需要加二极管稳、正弦波振荡器可采用文氏电桥振荡器，需要加二极管稳幅电路。幅电路。 2、观察是否有载漏，应将水平扫描档设置在每格、观察是否有载漏，应将水平扫描档设置在每格1.0us左右。左右。 3、模拟乘法器工作不正常，应用示波器直流档观察各管脚、模拟乘法器工作不正常，应用示波器直流档观察各管脚 静态工作点，各管脚静态工作点参考值如下静态工作点，各管脚静态工作点参考值如

49、下(仅做参考，仅做参考， 由于器件参数不一致，在参考值上下允许小的波动）由于器件参数不一致，在参考值上下允许小的波动）： （1）-0.4v (2) -1.12v (3) -1.12v (4) -0.4v (5) -7v (6) 8.8v (8) 6 v (10) 6v (12) 8.8v (14) -8v 4、观察包络时，可将水平扫描设为每格、观察包络时，可将水平扫描设为每格250us左右。左右。42实验六、实验六、lc三点式振荡器三点式振荡器一、实验原理：一、实验原理： 本实验的原理在本实验讲义开始的原理部分作了详细阐本实验的原理在本实验讲义开始的原理部分作了详细阐述，请自行参阅有关部分。实

50、验前要求预习有关述，请自行参阅有关部分。实验前要求预习有关lc三点式振三点式振荡器荡器工作原理、工作原理、clappclapp、seilerseiler振荡电路起振条件和影响频率振荡电路起振条件和影响频率稳定度的因素稳定度的因素等基本概念。分析各元件的作用及取值大小的等基本概念。分析各元件的作用及取值大小的出发点。出发点。二、基本实验内容：二、基本实验内容： 1 1、clappclapp振荡器振荡器 实验电路见下页。实验电路见下页。43441、调整静态工作点、调整静态工作点 用示波器观察用示波器观察vo电压波形，调整电位器电压波形，调整电位器rb1，使电路产，使电路产生振荡生振荡 测量停振时的

51、静态工作点电流测量停振时的静态工作点电流icq 。2、观察电容比、观察电容比c2/c1对振荡电压峰峰值对振荡电压峰峰值vopp的影响的影响保持保持icq =2.5ma，c1=330pf。在。在c2=1000pf两端并接不同两端并接不同电容电容(1000pf、2000pf、3000pf)，用示波器测量振荡波形峰峰值，用示波器测量振荡波形峰峰值vopp 。保持保持icq =2.5ma，c2=1000pf。在。在c1=330pf两端并接不同两端并接不同电容电容(300pf、510pf、680pf、820pf)，用示波器测量振荡波形峰峰，用示波器测量振荡波形峰峰值值vopp 。3、测量振荡电压峰峰值、

52、测量振荡电压峰峰值vopp和振荡频率之间的关系和振荡频率之间的关系保持保持icq =2.5ma，调节可变电容，调节可变电容c，由大到小，用示波器测，由大到小，用示波器测量振荡波形峰峰值量振荡波形峰峰值vopp ，同时测量相应的振荡频率，同时测量相应的振荡频率f，并根据，并根据测量结果计算波段覆盖系数测量结果计算波段覆盖系数fmax/fmin。454、测量静态工作点电流、测量静态工作点电流icq对振荡电压峰峰值对振荡电压峰峰值vopp的影响的影响调节调节c，使振荡频率调到最低，改变偏置电位器，使振荡频率调到最低，改变偏置电位器rb1，使其阻，使其阻值由大到小，测量相应的直流工作点电流值由大到小，

53、测量相应的直流工作点电流icq和振荡电压峰峰值和振荡电压峰峰值vopp。5、观察电源电压变化对振荡频率稳定度的影响、观察电源电压变化对振荡频率稳定度的影响使使icq恢复到恢复到2.5ma，振荡频率调到最低，改变电源电压，分，振荡频率调到最低，改变电源电压，分别测出别测出ec=12v和和9v时的频率值，并计算其频率变化的相对值。时的频率值，并计算其频率变化的相对值。然后在电感两端极之间并接电阻然后在电感两端极之间并接电阻1010k k，用来减小回路的品质因，用来减小回路的品质因数。改变电源电压，分别测出数。改变电源电压，分别测出ec=12v=12v和和8v8v时的频率值，并计算时的频率值，并计算

54、其频率变化的相对值。并比较并接电阻其频率变化的相对值。并比较并接电阻1010k k前后两次测量的结前后两次测量的结果。果。 462 2、seilerseiler振荡电路振荡电路 实验电路如下：实验电路如下：472、seiler(1)调整静态工作点调整静态工作点用示波器观察用示波器观察vo电压波形，调整电位器电压波形，调整电位器rb1，使电路产生振荡，使电路产生振荡。测量停振时的静态工作点电流。测量停振时的静态工作点电流icq。(2)观察电容比观察电容比c2/c1、c”对振荡电压峰峰值对振荡电压峰峰值vopp的影响的影响保持保持icq=2.5ma，c1=330pf。在。在c2=1000pf两端并

55、接不同电两端并接不同电容容(1000pf、2000pf、3000pf)，用示波器测量振荡波形峰峰值，用示波器测量振荡波形峰峰值vopp。保持保持icq=2.5ma，c1=330pf，c2=1000pf。在。在c” =100pf两两端并接不同电容端并接不同电容(300pf、510pf、680pf、820pf)，用示波器测，用示波器测量振荡波形峰峰值量振荡波形峰峰值vopp。(3)测量振荡电压峰峰值测量振荡电压峰峰值vopp和振荡频率之间的关系和振荡频率之间的关系保持保持icq=2.5ma，调节可变电容，调节可变电容c，由大到小，用示波器测，由大到小，用示波器测量振荡波形峰峰值量振荡波形峰峰值vo

56、pp，同时测量相应的振荡频率，同时测量相应的振荡频率f，并根据测，并根据测量结果计算波段覆盖系数量结果计算波段覆盖系数fmax/fmin。48(4)测量静态工作点电流测量静态工作点电流icq对振荡电压峰峰值对振荡电压峰峰值vopp的影响的影响调节调节c，使振荡频率调到最低，改变偏置电位器，使振荡频率调到最低，改变偏置电位器rb1，使其阻，使其阻值由大到小，测量相应的直流工作点电流值由大到小，测量相应的直流工作点电流icq和振荡电压峰峰和振荡电压峰峰值值vopp。(5)观察电源电压变化对振荡频率稳定度的影响观察电源电压变化对振荡频率稳定度的影响使使icq恢复到恢复到5ma，振荡频率调到最低，改变

57、电源电压，分别，振荡频率调到最低，改变电源电压，分别测出测出ec=12v和和9v时的频率值，并计算其频率变化的相对值。时的频率值，并计算其频率变化的相对值。然后在电感两端极之间并接电阻然后在电感两端极之间并接电阻10k，用来减小回路的品质，用来减小回路的品质因数。改变电源电压，分别测出因数。改变电源电压，分别测出ec=12v和和8v时的频率值，并时的频率值，并计算其频率变化的相对值。并比较并接电阻计算其频率变化的相对值。并比较并接电阻10k前后两次测前后两次测量的结果。量的结果。 49三、实验注意事项：三、实验注意事项：电路不起振应注意以下三点：电路不起振应注意以下三点： （1）、用三极管输出

58、特性曲线测试仪检测三极管好坏。）、用三极管输出特性曲线测试仪检测三极管好坏。 （2）、三极管的静态工作点是否正常。电容对直流开路电）、三极管的静态工作点是否正常。电容对直流开路电感对直流短路。感对直流短路。 （3）、振荡电路是否有合适的交流通路。即电容电感是否）、振荡电路是否有合适的交流通路。即电容电感是否 连接正常，旁路电容和耦合电容应对交流短路。连接正常，旁路电容和耦合电容应对交流短路。四、四、选做选做实验内容：实验内容： 请将振荡电路改为共基极电路（即请将振荡电路改为共基极电路（即q1q1基极交流接地），基极交流接地）， 并调试电路起振，重复必做部分实验步骤。并调试电路起振，重复必做部分

59、实验步骤。50实验七、锁相环及频率调制与解调电路实验七、锁相环及频率调制与解调电路一、实验原理：一、实验原理： 本实验的原理在本实验讲义开始的原理部分作了详细阐述，本实验的原理在本实验讲义开始的原理部分作了详细阐述，请自行参阅有关部分。实验前要求预习有关锁相环工作原理、请自行参阅有关部分。实验前要求预习有关锁相环工作原理、锁相环同步与捕捉的基本概念以及基于锁相环的频率调制与解锁相环同步与捕捉的基本概念以及基于锁相环的频率调制与解调电路图调电路图6 61010、6 61111的主要元器件参数的设计要点及电路性的主要元器件参数的设计要点及电路性能指标的测试方法。能指标的测试方法。二、基本实验内容：

60、二、基本实验内容： 实验电路见下页。实验电路见下页。 1 1、参照图、参照图6 61010、6 61111，用，用lm565lm565模拟集成锁相环构成模拟集成锁相环构成fmfm调制与解调电路，载波频率调制与解调电路，载波频率f fo o250khz250khz，调制信号频率为，调制信号频率为1 1khz khz 。51图图610 fm调制电路调制电路 图图611 fm解制电路解制电路 522、锁相环特性测试锁相环特性测试 用用“调制电路调制电路vcovco输出输出”作信号源。（调节作信号源。（调节r rtztz：，使：，使vcovco频频率变化。）按讲义第四节所述方法，测试解调电路锁相环的锁