电子线路实验(模拟部分)

1、 电子工程学院电子工程学院 电子线路实验室电子线路实验室 电子线路实验是一门实践性很强的课程。包括模拟电子电子线路实验是一门实践性很强的课程。包括模拟电子线路实验和数字电子线路实验。线路实验和数字电子线路实验。 专门设置实验课程的目的：专门设置实验课程的目的： 1 1 通过实验来验证、巩固和补充理论知识。通过实验来验证、巩固和补充理论知识。 2 2 培养实验技能，提高动手能力。培养实验技能，提高动手能力。 3 3 掌握电子线路的工程设计，组装和调整掌握电子线路的工程设计，组装和调整 测试能力。测试能力。 上课前预习实验教材，大致了解实验内容。上课前预习实验教材，大致了解实验内容。 不得迟到、早

2、退，有病有事须事先请假。不得迟到、早退，有病有事须事先请假。 实验前要清点工具和器材，如有缺少或损坏应及时报实验前要清点工具和器材，如有缺少或损坏应及时报告。告。 未经许可不得随意拿走别人或老师的工具和器材。未经许可不得随意拿走别人或老师的工具和器材。 实验中应严格按照实验步骤正确操作，如因个人操作不当引实验中应严格按照实验步骤正确操作，如因个人操作不当引起的仪器损坏，应由个人负责。起的仪器损坏，应由个人负责。 注意安全。注意安全。 每次实验结束，应整理实验桌（包括拆掉实验线路，关断仪每次实验结束，应整理实验桌（包括拆掉实验线路，关断仪器电源和计算机电源开关，关掉计算机显示屏），签到、给器电源

3、和计算机电源开关，关掉计算机显示屏），签到、给实验数据签字（原始数据），并将原始数据附到实验报告最实验数据签字（原始数据），并将原始数据附到实验报告最后面。后面。 每次实验结束，每批负责同学指派每次实验结束，每批负责同学指派5 5名值日生打扫卫生。名值日生打扫卫生。 实验一：常用电子仪器的使用实验一：常用电子仪器的使用 实验二：集成运算放大器基本特性及应用研究实验实验二：集成运算放大器基本特性及应用研究实验 实验三：组合逻辑研究实验（一）实验三：组合逻辑研究实验（一） 实验四：集成运放在有源滤波器中的应用实验实验四：集成运放在有源滤波器中的应用实验 实验五：组合逻辑研究实验（二）实验五：组合逻

4、辑研究实验（二） 实验六：集成运放非线性应用及其在波形产生方面的实验实验六：集成运放非线性应用及其在波形产生方面的实验 实验七：集成触发器实验实验七：集成触发器实验 实验八：实验八： 小综合小综合-程控放大器设计实验程控放大器设计实验 实验九：计数器及其应用研究实验实验九：计数器及其应用研究实验 实验十：单级共射、共集放大电路性能与研究实验实验十：单级共射、共集放大电路性能与研究实验 实验十一：移位寄存器及其应用实验实验十一：移位寄存器及其应用实验 实验十二：实验十二：差分放大器性能研究实验差分放大器性能研究实验 实验十三、十四：综合实验实验十三、十四：综合实验 实验一：常用电子仪器的使用实验

5、一：常用电子仪器的使用 实验二：集成运算放大器基本特性及应用研究实验实验二：集成运算放大器基本特性及应用研究实验 实验三：集成运放在有源滤波器中的应用实验实验三：集成运放在有源滤波器中的应用实验 实验四：集成运放非线性应用及其在波形产生方面的实验四：集成运放非线性应用及其在波形产生方面的 实验实验 实验五：小综合实验五：小综合-程控放大器设计实验程控放大器设计实验 实验六：单级共射、共集放大电路性能与研究实验实验六：单级共射、共集放大电路性能与研究实验 实验七：实验七：差分放大器性能研究实验差分放大器性能研究实验 实验报告必须在做下次实验时交来。实验报告必须在做下次实验时交来。 报告内容应符合

6、指导书中的规定，一般包括实验报告内容应符合指导书中的规定，一般包括实验内容、实验电路图、实验数据处理、必要的曲线内容、实验电路图、实验数据处理、必要的曲线和波形，理论计算、理论与实际结果的分析比较和波形，理论计算、理论与实际结果的分析比较以及本次实验的结论等。以及本次实验的结论等。 实验中出现的问题和解决方法。实验中出现的问题和解决方法。 收获、体会、意见和建议。收获、体会、意见和建议。 附原始数据附原始数据常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用了解常用电子线路实验仪器的技术指标了解常用电子线路实验仪器的技术指标、工作原理。、工作原理。掌握常用电子仪器的使用方法。掌握常用电子仪器的使用方法。YB

7、1718YB1718三路直流稳压电源三路直流稳压电源数字万用表数字万用表模拟万用表模拟万用表TFG-1010TFG-1010型型DDSDDS函数发生器函数发生器GDS-2062GDS-2062型数字式存储示波器型数字式存储示波器AS2173DAS2173D型交流毫伏表型交流毫伏表YB1718YB1718三路直流稳压电源三路直流稳压电源YB1718YB1718三路直流稳压电源是实验室通三路直流稳压电源是实验室通用电源。具有恒压、恒流工作功能（用电源。具有恒压、恒流工作功能（VC/CCVC/CC）。）。YB1718YB1718左边每一路均可输出左边每一路均可输出0 0 32V、0 2A直流电源。直

8、流电源。右路有独立的右路有独立的“5V”5V”（2A2A）输出端，）输出端，给数字电路供电给数字电路供电 数字万用表数字万用表电源电源开关开关表笔接表笔接口口电容测电容测量插口量插口三极管测试三极管测试插孔插孔量程开量程开关关 用二极管挡测量用二极管挡测量当红表笔接当红表笔接“正正”，黑表，黑表笔接笔接“负负”时，二极管时，二极管正向导通，显示正向导通，显示PNPN结压结压降（硅：降（硅：0.50.7V0.50.7V）（）（锗：锗：0.20.3V0.20.3V）反之二极管截止，首位显反之二极管截止，首位显示为示为“1”1” 将三极管分解为两个相连的二极管将三极管分解为两个相连的二极管 用二极管

9、档找到公共相连的基极，当二极管正向用二极管档找到公共相连的基极，当二极管正向导通时，红表笔接基极的三极管是导通时，红表笔接基极的三极管是NPNNPN型三极管，型三极管，黑表笔接基极的三极管是黑表笔接基极的三极管是PNPPNP型三极管。型三极管。 测量放大倍数，判别测量放大倍数，判别c c和和e e 将万用表量程置于将万用表量程置于hFEhFE挡挡 将将PNPPNP型或型或NPNNPN型晶体管对号插型晶体管对号插入右图的测试孔中。基极入右图的测试孔中。基极b b插入插入B B孔中，其余两个管脚随意插入孔中，其余两个管脚随意插入，若放大倍数较大时，则，若放大倍数较大时，则c c和和e e极插入正确

10、。极插入正确。模拟式万用表模拟式万用表（MF500MF500型）型）表笔接表笔接口口交流电压量交流电压量程开关程开关直流电压量直流电压量程开关程开关电阻量程开电阻量程开关关直流电压量直流电压量程开关程开关电源电源开关开关液晶液晶显示屏显示屏键盘键盘输出输出A A输出输出B B调节调节旋钮旋钮 要产生一个信号，传统的模拟信号源是采用电子元器件要产生一个信号，传统的模拟信号源是采用电子元器件以各种不同的方式组成振荡器，其频率和稳定度都不高以各种不同的方式组成振荡器，其频率和稳定度都不高。直接数字合成技术（。直接数字合成技术（DDS)DDS)是最新发展起来的一种信号是最新发展起来的一种信号产生方法，

11、它没有振荡元件，而是用数字合成方法产生产生方法，它没有振荡元件，而是用数字合成方法产生一连串数据流，再经过数模转换器产生一个预先设定的一连串数据流，再经过数模转换器产生一个预先设定的模拟信号。例如，要产生一个正弦波，首先将信号进行模拟信号。例如，要产生一个正弦波，首先将信号进行量化，依次存入波形存储器。量化，依次存入波形存储器。DDSDDS采用相位累加技术来采用相位累加技术来控制波形存储器的地址。根据相位累加器输出的地址，控制波形存储器的地址。根据相位累加器输出的地址，从波形存储器取出波形量化数据，经过数模转换器和运从波形存储器取出波形量化数据，经过数模转换器和运算放大器转换成模拟电压。因为波

12、形数据是间断的取样算放大器转换成模拟电压。因为波形数据是间断的取样数据，所以数据，所以DDSDDS输出的是一个阶梯正弦波形，后级还必输出的是一个阶梯正弦波形，后级还必须加一个低通滤波器滤除高次谐波，输出即为连续的正须加一个低通滤波器滤除高次谐波，输出即为连续的正弦波。弦波。 1.1.输出波形选择：输出波形选择：A A路具有路具有1616种波形，按【种波形，按【ShiftShift】【波形】【波形】选中】选中“A A路波形路波形”选项，屏幕下方可显示出当前输出波形选项，屏幕下方可显示出当前输出波形的序号和波形名称。用数字键输入波形序号，再按【的序号和波形名称。用数字键输入波形序号，再按【HzHz

13、】键，即可以选择所需要的波形。也可以使用旋钮改变波形键，即可以选择所需要的波形。也可以使用旋钮改变波形序号。序号：序号。序号：0000，正弦波（，正弦波（SINESINE）；序号：）；序号：0101，方波（，方波（SQUARESQUARE）；序号：）；序号：0202，三角波（，三角波（TRIANGLETRIANGLE）；序号：）；序号：08,08,正正直流直流(Pos-DC)(Pos-DC)；序号：；序号：09,09,负直流负直流(Neg(Neg-DC)-DC)等等。对于四种等等。对于四种常用波形，可直接按【常用波形，可直接按【ShiftShift】【】【0 0】，选择正弦波，按【】，选择正弦

14、波，按【ShiftShift】【】【1 1】，选择方波，按【】，选择方波，按【ShiftShift】【】【2 2】，选择三角】，选择三角波，按【波，按【ShiftShift】【】【3 3】，选择锯齿波，并且屏幕左上方显】，选择锯齿波，并且屏幕左上方显示波形名称。对于其他波形，显示任意。示波形名称。对于其他波形，显示任意。2.2.频率的设定：按频率键，显示当前频率值。可用数字键频率的设定：按频率键，显示当前频率值。可用数字键或调节旋钮设定频率值。数字输入完后，必须用单位键或调节旋钮设定频率值。数字输入完后，必须用单位键（MHzMHz，kHzkHz，HzHz，mHzmHz）结束，数字才能生效。例如

15、：信）结束，数字才能生效。例如：信号频率要求为号频率要求为1.5kHz1.5kHz，则依次输入：【频率】，则依次输入：【频率】 【1 1】【】【. .】【】【5 5】【】【kHzkHz】即可。也可以用上面的调节旋钮调节】即可。也可以用上面的调节旋钮调节。按【。按【 】键，可移动数据上面的三角形光标指】键，可移动数据上面的三角形光标指示位，左右转动旋钮可使指示位的数字增大或减小，并示位，左右转动旋钮可使指示位的数字增大或减小，并能连续进位或借位，由此可以任意粗调或细调频率。频能连续进位或借位，由此可以任意粗调或细调频率。频率也可以用周期显示，只要按率也可以用周期显示，只要按【ShiftShift

16、】【周期】键，】【周期】键，输入周期值（单位为输入周期值（单位为msms）就可以了。）就可以了。3.3.幅度的设定：按【幅度】键，显示当前幅度值，幅度的设定：按【幅度】键，显示当前幅度值，可用数字键或调节旋钮输入幅度值。幅度值的输可用数字键或调节旋钮输入幅度值。幅度值的输入和显示有两种格式，按【入和显示有两种格式，按【ShiftShift】【峰峰值】【峰峰值】，选择峰峰值格式，选择峰峰值格式VppVpp，按【，按【ShiftShift】【有效值】【有效值】，选择有效值格式，选择有效值格式VrmsVrms。随着幅度值格式的转换。随着幅度值格式的转换，显示值也相应地发生变化。例如要求信号幅度，显示

17、值也相应地发生变化。例如要求信号幅度值为值为3.2V,3.2V,则依次输入【幅度】【则依次输入【幅度】【3 3】【】【. .】【】【2 2】【V V】即可。也可以用峰峰值或者有效值格式输】即可。也可以用峰峰值或者有效值格式输入。入。4.4.幅度衰减器：按【幅度衰减器：按【ShiftShift】【衰减】可以选择幅度衰减】【衰减】可以选择幅度衰减方式。开机或复位后，为自动方式，仪器根据幅度设定方式。开机或复位后，为自动方式，仪器根据幅度设定值的大小，自动选择合适的衰减比例。也可以用固定衰值的大小，自动选择合适的衰减比例。也可以用固定衰减方式。按【减方式。按【ShiftShift】【衰减】后，可用数

18、字键输入衰】【衰减】后，可用数字键输入衰减值，输入减值，输入20=200dB, =20时时, ,衰减值为衰减值为20dB, =4020dB, =40时，衰减值为时，衰减值为40dB, =6040dB, =60时时, ,衰减值为衰减值为60dB, 60dB, =80=80时时, ,衰减值为衰减值为AutoAuto。 注意：因为按键面积较小，单位注意：因为按键面积较小，单位 “ “0 0”，“dB”dB”，“%”%”等都没有标注，输入时都以【等都没有标注，输入时都以【HzHz】作为结束，仪】作为结束，仪器会自动显示相应的单位。器会自动显示相应的单位。 按【按【A A路】键，可以选择路】键，可以选择

19、 “ “A A路单频路单频”功能。按【功能。按【B B路】键，可以路】键，可以选择选择 “ “B B路单频路单频”功能。功能。A,BA,B路的频率设定，周期设定，幅度设路的频率设定，周期设定，幅度设定，峰峰值和有效值转换，波形选择等操作都相同。方法如前所定，峰峰值和有效值转换，波形选择等操作都相同。方法如前所述。不同的是述。不同的是B B路没有幅度衰减，也没有直流偏移。路没有幅度衰减，也没有直流偏移。B B路频率能够路频率能够以以A A路频率倍数的方式设定和显示。按【路频率倍数的方式设定和显示。按【ShiftShift】【谐波】键，选】【谐波】键，选中中“B B路谐波路谐波”，可用数字键或调节

20、旋钮输入谐波次数值，可用数字键或调节旋钮输入谐波次数值，B B路频路频率即变为率即变为A A路频率的设定倍数，也就是路频率的设定倍数，也就是B B路信号成为路信号成为A A路信号的路信号的N N次次谐波，这时谐波，这时ABAB两路信号的相位可以达到稳定的同步。在仪器的后两路信号的相位可以达到稳定的同步。在仪器的后面板还有一个面板还有一个TTLTTL同步输出端，可以输出一个数字脉冲信号，频同步输出端，可以输出一个数字脉冲信号，频率可以自行设定，但幅度为固定值，在做数电实验时作为脉冲输率可以自行设定，但幅度为固定值，在做数电实验时作为脉冲输入信号使用。入信号使用。 此信号源还有测频功能，频率扫描功

21、能和频率调制功能，不再赘此信号源还有测频功能，频率扫描功能和频率调制功能，不再赘述。述。数字式存储示波器简要框图数字式存储示波器简要框图 带宽：带宽： 60MHZ, 60MHZ, 双通道，彩色液晶屏。双通道，彩色液晶屏。 最高采样率：最高采样率：1GS/S 1GS/S 存储深度：存储深度：25K25K点记录长度，点记录长度， 自动测量：最多达自动测量：最多达2727项，峰值检波，项，峰值检波，FFTFFT分析。分析。 USBUSB接口：存储和打印，接口：存储和打印， 触发：视频、脉冲宽度、边沿、延迟，触发：视频、脉冲宽度、边沿、延迟， 含有含有USBUSB、RSRS一一232232、GPIBG

22、PIB接口。接口。AS2173DAS2173D型交流毫伏表型交流毫伏表 AS2173D AS2173D型交流毫伏表是用来测量频率较低的交型交流毫伏表是用来测量频率较低的交流电压的仪器。能测量频率范围为流电压的仪器。能测量频率范围为5HZ-2MHZ5HZ-2MHZ、 电压为电压为3030vv- -300v300v的正弦波有效值电压。的正弦波有效值电压。 交流电压测量范围：交流电压测量范围：30V300V30V300V。分分1313档档 测量电压的频率范围测量电压的频率范围：5HZ5HZ2 2M MHzHz。量程旋量程旋钮钮机械调机械调零零 仪器接通电源前，检查表头指针是否指在零点，如仪器接通电源

23、前，检查表头指针是否指在零点，如不在零点，应机械调零。不在零点，应机械调零。 开机开机3 3秒钟后，量程自动置于最高档秒钟后，量程自动置于最高档300V300V。 将量程开关调到所需档。量程的选择，应该是表头将量程开关调到所需档。量程的选择，应该是表头指示值大于满刻度的指示值大于满刻度的3030，又小于满刻度值为最佳，又小于满刻度值为最佳。 量程转换时，指针将有所晃动，待稳定后即可读数量程转换时，指针将有所晃动，待稳定后即可读数。 测量测量30V以上电压时，需注意安全。以上电压时，需注意安全。模拟实验板模拟实验板数字数字实验实验板板 1. 1. 信号源、示波器、毫伏表联合测试。将信号源的正弦输

24、信号源、示波器、毫伏表联合测试。将信号源的正弦输出信号同时送示波器和毫伏表测量，并将被测信号数据记录出信号同时送示波器和毫伏表测量，并将被测信号数据记录在下表中在下表中信号发生器信号发生器幅度幅度( (示波器示波器) )频率频率( (示波器示波器) )幅度幅度( (毫伏表毫伏表) )f f1KHz1KHz，u u1V1Vf f50KHz50KHz，u u6V6Vf f1MHz1MHz，u u80mV80mV 2. 2. 信号源输出主信号为信号源输出主信号为2V2V，30KHz30KHz正弦波正弦波, ,同步输出方波同步输出方波, ,用双综示波器观察两路信号（如用双综示波器观察两路信号（如P58

25、P58图图2 25 51 1所示），调所示），调节示波器相关旋钮，使波形稳定显示，并将测试数据记录节示波器相关旋钮，使波形稳定显示，并将测试数据记录在下表中。在下表中。信号发生器信号发生器幅度幅度( (示波器示波器) )频率频率( (示波器示波器) )正弦波正弦波f f30KHz30KHz，u u2V2V方波方波f f30KHz30KHz，u u5V5V 3. 3. 将信号源输出一个含有直流电平的正弦信号将信号源输出一个含有直流电平的正弦信号，用示波器测量其直流电平，振幅及频率。，用示波器测量其直流电平，振幅及频率。 通过实验，深入理解集成运算放大器的基本运算通过实验，深入理解集成运算放大器的

26、基本运算功能。功能。 熟悉集成运算放大器的增益、传输特性、频率响熟悉集成运算放大器的增益、传输特性、频率响应、负载能力的物理含义及测量方法。学会合理应、负载能力的物理含义及测量方法。学会合理选择和正确运用集成运算放大器。选择和正确运用集成运算放大器。 测试仪器：万用表、信号源、直流稳压电源、示测试仪器：万用表、信号源、直流稳压电源、示波器、毫伏表；波器、毫伏表； 模拟电路通用实验板（内含集成电路插座、电阻模拟电路通用实验板（内含集成电路插座、电阻、电容等）；、电容等）； 电子电路实验箱（工具及元器件、本试验用的电子电路实验箱（工具及元器件、本试验用的F007F007运放等）；运放等）； 规定电

27、源电压为正、负规定电源电压为正、负12V 12V 。基本命题基本命题1.1. 用用F007F007构成同相比例放大器，实现运算为构成同相比例放大器，实现运算为 ( (要求电路最大电阻为要求电路最大电阻为60k)60k)。 输入信号为可调直流电压，测试该电路的电压传输输入信号为可调直流电压，测试该电路的电压传输特性，并确定增益特性，并确定增益 及输入、输出动态范围。及输入、输出动态范围。7OiUUufA 2. 2.用用F007F007构成反相比例放大器，实现运算构成反相比例放大器，实现运算 （要求最小电阻为（要求最小电阻为2K2K）。）。 电路输入电路输入0.5KHZ0.5KHZ的正弦信号，用示

28、波器观察输出波形，的正弦信号，用示波器观察输出波形， 用双踪示波器确定增益及输入、输出动态范围。用双踪示波器确定增益及输入、输出动态范围。5OiUU 3.3.在线性范围内，测量反相比例放大器的振幅频率响应，在线性范围内，测量反相比例放大器的振幅频率响应，并确定上限频率并确定上限频率f f。( (用示波器测，或用交流亳伏表测，用示波器测，或用交流亳伏表测，测试过程中，改变频率时，要保持输入电压不变，来测测试过程中，改变频率时，要保持输入电压不变，来测输出电压输出电压) )。4.4.在上述反相比例放大器中，输入在上述反相比例放大器中，输入0.5KHz0.5KHz、1.5V1.5V的正弦波的正弦波。

29、输出端分别接入负载。输出端分别接入负载R=10K,1 K,0.1 KR=10K,1 K,0.1 K电阻，电阻，观察输出电压波形的变化，从而理解有关观察输出电压波形的变化，从而理解有关F007F007的负载能的负载能力的概念。力的概念。扩展命题扩展命题 1.1.要求要求 输入信号输入信号 (V)(V)， 而输出信号而输出信号 如右图所示，请实现上如右图所示，请实现上述功能。述功能。1siniut22sin( )out V， 2.要求 ， ，即实现信号的900移相。设计电路，并用双踪示波器观察相移情况。siniimuUtcosoomuUt 基本命题实验思路提示基本命题实验思路提示 根据任务根据任务

30、“1”1” 的要求，构建同的要求，构建同 相比例放大器电路相比例放大器电路 如右图所示。同相如右图所示。同相 端加可调的直流电端加可调的直流电 压，测量传输特性。压，测量传输特性。 根据任务根据任务“1”1”要求，调节上图中的电位器要求，调节上图中的电位器RwRw, ,用用万用表分别测量万用表分别测量A A点和点和B B点对地电压点对地电压, ,列表并绘制列表并绘制传输特性。传输特性。()( )iAU UV()()OBUUV-3-2 -1.7-1-0.50+0.5+1+1.7+2+3 由数据表或曲线得出由数据表或曲线得出 该放大器的闭环增益该放大器的闭环增益 电压传输特性 ?OufiUAUma

31、xImiPPiinUUUoPPoHoLUUU输入动态范围输入动态范围输出动态范围输出动态范围 根据任务“2”要求，构建实验线路 反向比例放大器，如下图所示。 根据任务根据任务“2”2”要求将信号源输出波形选为要求将信号源输出波形选为“正正弦波弦波”，幅度选为保证放大器工作在线性范围内，幅度选为保证放大器工作在线性范围内（如：（如：0.5V0.5V），频率选为保证放大器工作在通频），频率选为保证放大器工作在通频带内（如：带内（如：1KHZ1KHZ）用双踪示波器同时观察）用双踪示波器同时观察u ui i和和u uo o波形（相位及大小）并测出增益。逐渐增大波形（相位及大小）并测出增益。逐渐增大u

32、ui i ，直至输出波形出现非线性失真，从而得出输入，直至输出波形出现非线性失真，从而得出输入、输出动态范围。、输出动态范围。 A 电路如反向比例放大器图所示，用电路如反向比例放大器图所示，用“点测法点测法”测测量放大器的幅频特性。将信号源的正弦波输出幅量放大器的幅频特性。将信号源的正弦波输出幅度固定在度固定在1V1V（用示波器监视）改变信号频率，测（用示波器监视）改变信号频率，测出相应的输出信号振幅。将测试数据列表（如表出相应的输出信号振幅。将测试数据列表（如表3-1-23-1-2）并绘制幅频特性曲线（如图）并绘制幅频特性曲线（如图3-1-53-1-5）幅频特性数据（固定幅频特性数据（固定

33、）1sin()iut Vfi(KHZ)0.111050100150250350450Uo(v) 注意注意 ： 1 1）频率点取值自行决定，在输出开始下降处可）频率点取值自行决定，在输出开始下降处可多测几个点以提高精度。多测几个点以提高精度。 2 2）测量幅频特性也可以用毫伏表，不一定用示）测量幅频特性也可以用毫伏表，不一定用示波器。波器。 3 3）测量幅频特性时输入信号不能太大，保证在）测量幅频特性时输入信号不能太大，保证在整个频率范围内，输出信号不出现非线性失真。整个频率范围内，输出信号不出现非线性失真。 根据任务根据任务“4”4”的要求，在反向比例放大器图基础上接入的要求，在反向比例放大器

34、图基础上接入负载负载R RL L，如下图所示。，如下图所示。 令令u ui i=1.5Sin t=1.5Sin t，理论上输出为，理论上输出为u uo o=7.5Sin t(v=7.5Sin t(v) )。 但当但当R R由由10K1K0.1K10K1K0.1K，可观察到当，可观察到当R R太小时（如：太小时（如：0.1K0.1K），输出电压远小于），输出电压远小于7.5V7.5V。因为运放的负载能力有。因为运放的负载能力有限，供不出限，供不出75mA75mA的电流。说明的电流。说明F007F007的负载能力是比较小的的负载能力是比较小的。 为了实现信号的直流电平移位，可利用相加器或相减器,分

35、别如下图1、2所示。图图1 1 用反相相加器实现电平移位（直流电压用反相相加器实现电平移位（直流电压E E为负压）为负压） 图图2 2 用相减器实现电平移位（直流电压用相减器实现电平移位（直流电压E E为正压）为正压） 用积分器实现移相，如图3所示。图3 积分器 用一阶移相器（一阶全通滤波器）实现移相，如图所示。 图 一阶移相器 实验目的实验目的 学会用集成运算放大器实现有源滤波器学会用集成运算放大器实现有源滤波器 可提供的实验资源可提供的实验资源 1.1.测试仪器：测试仪器： 三用表三用表 信号源信号源 直流稳压电源直流稳压电源 示波器示波器、毫伏表、毫伏表 2.2.模拟电路通用实验板（内含

36、集成电路插座、电阻、电模拟电路通用实验板（内含集成电路插座、电阻、电容等）容等） 3.3.电子电路实验箱（工具及元器件、本实验用的电子电路实验箱（工具及元器件、本实验用的F007F007运运放及组容元件等）放及组容元件等） 用用F007F007设计一个二阶设计一个二阶RCRC有源低通滤波器，要求截有源低通滤波器，要求截止频率止频率 =10kHz=10kHz，增益，增益 = 2= 2。 用用F007F007设计一个二阶设计一个二阶RCRC高通滤波器，要求截止频高通滤波器，要求截止频率率 =5kHz=5kHz，增益，增益 =2=2。 根据实验要求设计实验线路，经计算机仿真，并根据实验要求设计实验线

37、路，经计算机仿真，并搭建实验电路，达到设计要求。分别测量低通和搭建实验电路，达到设计要求。分别测量低通和高通滤波器的频率响应、上限截止频率高通滤波器的频率响应、上限截止频率f fH H 、下限、下限截止频率截止频率f fL L以及增益以及增益 。 HfuAHfuAuA 扩展命题扩展命题 将基本实验将基本实验1 1和和2 2的实验电路级联，组成带通滤波的实验电路级联，组成带通滤波器；并测量其带通特性：包括中心频率器；并测量其带通特性：包括中心频率f fo o、中心、中心频率增益频率增益A Au u(f(fo o) ) 、通频带、通频带BWBW-3dB-3dB、Q( )Q( )值值等参数。等参数。

38、3odBfQBW基本命题 1. 二阶RC有源低通滤波器（LPF）(1)二阶RC有源低通滤波器快速设计法 二阶RC有源低通滤波器线路如图1所示。表1给出截止频率 与电容值的选择参考对照表。Hf +-2Riu1R0u3R1CC4R 图1 二阶低通滤波器 表1 截止频率与所选电容的参考对照表f10100(Hz)0.11 (k Hz) 110 (k Hz)10100 (k Hz)C110.1(F)0.10.01(F) 0.010.001(F)1000100 (p F) 该电路若 ， ，则其上限截止频率为: （式1） 频带内电压增益为： （式2） 品质因素为： (为使系统稳定，一般取 Q10) RRR2

39、1CCC21RCCCRRfH211212121341RRAuuAQ313uA (2)设计步骤 根据截止频率从表1中选定一个电容（注意：注意：要按电容系列值选），根据式1计算出R值。根据Q值计算出 ；选择 ，从式2中算出 。根据Auo=2，fH=10KHZ。选 ，R1=R2=1.6K ， R3 = R4=1K 。uA3R4R120.01CCF 2.高通滤波器设计 设计高通滤波器电路与低通相似。电路形式一 样；所不同的是电阻和电容位置互换。根据 ，fL=5KHZ，选C1=C2=1000PF=1nF， R1=R2=33K，R3 = R4=1K 。 1uA1.学会用集成运算放大器实现波形变换及波形产生

40、。2.进一步掌握示波器的使用。1.1.测量仪器：双踪示波器、三用表、信号源、毫伏表测量仪器：双踪示波器、三用表、信号源、毫伏表、直流稳压电源等、直流稳压电源等2.2.模拟电路通用实验板（内含集成电路插座、电阻、模拟电路通用实验板（内含集成电路插座、电阻、电位器、电容、稳压二极管等）电位器、电容、稳压二极管等） 基本命题1. 设计一个正弦波信号发生器，要求f0=5KHz10。2. 设计一个单运放方波信号发生器，要求 f0=10kHz10,输出信号幅度Vpp为12V。3. 设计一个占空比可调的单运放脉冲信号发生器，要 求f0=10kHz10，输出幅度Vpp为12V,占空比在 4070内可调。 扩展

41、命题 1.设计一个双运放方波一三角波发生器，要求输出频率f0=10kHz10，三角波输出幅度Vpp大于3V。 2.设计一个双运放锯齿波信号发生器，要求输出频率f0=10kHz10，输出幅度Vpp大于6V。 一.基本实验 1. 正弦信号发生器 正弦信号发生器如图1所示。图中 组成的文氏桥作为选频网络构成正反馈支路， 构成负反馈支路。 用来调整负反馈的深度，以满足起振条件和改善波形。利用二极管 正向导通电阻的非线性自动调节电路的闭环放大倍数,以稳定波形的幅度。1212CCRR、和34wRRR、和WR12DD、 当 , 时,电路的振荡频率为根据起振条件，负反馈电阻式中 代表负反馈支路电阻。 图1 正

42、弦信号发生器 RRR21CCC21RCf21023RRFFR2.方波与占空比可调的矩形波发生器 图2所示的是一个单运放组成的方波信号发生器，运放通过 与 组成正反馈的迟滞比较器，输出电压通过对电容C的充、放电，产生周而复始的振荡，输出电压即为周期性的方波信号。1RFR 图2 方波发生器 方波的频率为 调 可以改变输出方波频率。其输出电压 。若要输出幅度小于 ，则可加稳压管限幅电路，如图2所示，其中，限流电阻R串在运放输出端与稳压管之间。R一般取12K左右。FWRRCRf1021ln21WR0UccV ccV 若将图2中的 用图3所示的网络代替，则为占空比可调的矩形波发生器，其占空比可通过调网络

43、中 的 来实现。WRWR图3 矩形波发生器替代网络 二、扩展命题三角波及锯齿波发生器 方波-三角波发生器如图4所示。运放A1构成迟滞比较器,运放A2构成积分器。其振荡频率为：CRRRfWW21204图4 . 方波与占空比可调脉冲信号发生器 若要输出电压在某一范围内变化，可在运放2输出端加一电位器，来调节三角波输出电压大小。 若在图4中的运放1输出端与运放2输入负端之间并联加入图5所示的网络，使正反两个方向的积分时间常数不相等，则为锯齿波信号发生器。Dab4R图5 占空比可调的a、b点并联替代网络 注意 ： 积分电阻 的值一定不要太小，因为 是前级 的负载， 太小，会超出前级的负载能力，振荡将不

44、正常。 三角波或锯齿波的幅度可通过调节 和 的比值来控制 运算放大器带宽和速度对电路性能的影响。2WR2WR2WR1R1WR 提高综合设计能力，并将模拟电子线路和数字电路有机地结合起来。 测量仪器：万用表、示波器、信号源、直流稳压电源等； 模拟电路通用实验板； F007两只 4. 6V稳压二极管两支 二四译码器一只（74LS139），模拟开关（CC4066）各一只 反相器一块（74LS04）1.实现一程控放大器，其放大倍数：2、4、6、8倍可控；2.用给定元器件：运算放大器、电阻网络、模拟开关、译码器、反相器等搭建电路并测试结果。 设计电路框图如图1所示。1.放大器采用同相比例放大器，设R1=

45、1K，则分别选Rf4=1k,Rf3=3k，Rf2=5k，Rf1=7k，即可实现增益在2、4、6、8倍之间可控。其中Rf0=300k，主要是避免开关切换瞬间运放开环工作。2.CC4066内含4个独立的CMOS模拟开关。74LS139内含两个独立的2-4译码器。74LS04是一个6反相器。图1 程控放大器设计框图 掌握放大器组成基本原理及其放大条件；掌握放大器组成基本原理及其放大条件； 明确交流通路与直流通路的区别；明确交流通路与直流通路的区别； 学会放大器静态工作点的调整；学会放大器静态工作点的调整； 学会共射放大器放大倍数、输入电阻、输出电阻学会共射放大器放大倍数、输入电阻、输出电阻的测量方法

46、；的测量方法； 掌握共集放大器的特点和应用场合。掌握场效应掌握共集放大器的特点和应用场合。掌握场效应管放大器的特点及应用。管放大器的特点及应用。 测量仪器；双踪示波器、三用表、信号源、毫伏测量仪器；双踪示波器、三用表、信号源、毫伏表、直流稳压电源等表、直流稳压电源等 模拟电路通用实验板（内含三极管、电阻、电位模拟电路通用实验板（内含三极管、电阻、电位器、电容）器、电容） 电子线路器件工具箱电子线路器件工具箱 实验线路图（共射放大器电路）实验线路图（共射放大器电路） 这是一个典型的一这是一个典型的一级级RCRC耦合共射极交耦合共射极交流放大器，其偏置流放大器，其偏置为分压式偏置电路，为分压式偏置

47、电路，工作点工作点Q Q可通过调可通过调节节R Rw w来实现。来实现。基本命题基本命题1.1.首先用万用表判断所用器件的好坏。首先用万用表判断所用器件的好坏。（连接导线，所用三极管的极性与好坏）（连接导线，所用三极管的极性与好坏）2.2.在给定的通用板上搭建电路，用万用表检查电路在给定的通用板上搭建电路，用万用表检查电路 连线是否正确，特别要判断电源与地之间是否有连线是否正确，特别要判断电源与地之间是否有 短路现象；如果有短路现象则重新检查电路。短路现象；如果有短路现象则重新检查电路。 3.3.加电源加电源+12V+12V，调节，调节RwRw，用万用表观察，用万用表观察U UCECE直流电压

48、直流电压 在较大范围变化即可（一般在在较大范围变化即可（一般在2V2V到到10V10V之间）。之间）。4.4.将将RwRw分别调到最大和最小的情况下，输入分别调到最大和最小的情况下，输入1KHz1KHz正正 弦信号，用示波器观察其输出波形，并判断失真弦信号，用示波器观察其输出波形，并判断失真 类型。类型。5.5.将静态工作点调至（将静态工作点调至（ =5V=5V），输入），输入1KHz1KHz正弦正弦 信号（有效值为信号（有效值为5mV)5mV)，大小以不失真为原则。，大小以不失真为原则。 测量放大器的直流工作点、放大倍数测量放大器的直流工作点、放大倍数(R(RL L=10K=10K接接 入放

49、大器）、输入电阻、输出电阻，并将测试数入放大器）、输入电阻、输出电阻，并将测试数 据列入下表中。据列入下表中。CEU 直流工作点直流工作点增益增益输入电阻输入电阻输出电阻输出电阻U UCEQCEQU UCQCQ U UEQEQU UBQBQI ICQCQA Au uR Ri iR R0 06.将RL调到最大，接入电路，改变信号源输出正弦 波幅度大小，用示波器监视输出在刚要使失真又 没有失真的情况下,测量出放大器最大动态范围 。OPPU 扩展命题 1.负反馈对电路性能影响的研究实验。 将发射极旁路电容C3断开，电路引入了串联电流负反馈，在C3断开和“基本命题5” 的条件下重新测量放大倍数，输入，

50、输出电阻的大小，并与上面基本实验做比较，解释变化的原因。测试数据列入下表中。C3增益输入电阻输出电阻C3接入C3断开结论2.有关提高输入电阻的研究实验 用场效应管放大器做输入级，以增大放大器的输入电阻。3.有关增强负载能力的研究实验 将图中RL降到100，则发现增益与输出动态范围都大大下降，为此用射极跟随器（共集电路）做放大器的输出级、以减小放大器的输出电阻、增强放大器的带负载能力。并用示波器分别观察插入共集电路前后的增益及输出动态范围的变化。 直流工作点的调整及测试直流工作点的调整及测试 放大器的直流工作点通常是指管压降放大器的直流工作点通常是指管压降 和集电和集电极电流极电流 , ,记作（

51、记作（ , , ）。当放大电路及）。当放大电路及 晶体管确定后晶体管确定后, ,可以通过调整上偏置电阻可以通过调整上偏置电阻 ，以，以达到所需要的直流工作点。达到所需要的直流工作点。 CEQUCQICEQUCQI1BR 放大器参数 、 、 、 测试。OPPUuAiRoR函 数发生器模 拟实验板双踪示波器直 流 稳压 电 源晶 体 管毫 伏 表1CH2CH图1 测试仪器与实验板的连接 最大输出动态范围 的测试 按图1所示接线给放大器输入1kHz的正弦信号，慢慢增大输入信号，使之出现明显失真，根据失真波形调工作点（ ），使失真消失。继续增大输入信号，再调工作点，直到增大信号时同时出现截止和饱和失真

52、，再减小输入信号，使之刚好不失真，用示波器测量这时输出电压的峰峰值，即放大器输出最大线性动态范围。OPPUWR 电压放大倍数电压放大倍数 的测试的测试 放大器的电压放大倍数放大器的电压放大倍数 是指在输出电压不失真时，输出电压是指在输出电压不失真时，输出电压 与输入电压与输入电压 振幅或有效值之比。即振幅或有效值之比。即 在实验中，需要用示波器监视输出。用交流毫伏表测量放大器输在实验中，需要用示波器监视输出。用交流毫伏表测量放大器输入和输出电压的有效值，入和输出电压的有效值， 然后按上面公式进行计算。也可用双然后按上面公式进行计算。也可用双踪示波器分别测量放大器输入和输出电压的峰峰值，然后按上

53、面踪示波器分别测量放大器输入和输出电压的峰峰值，然后按上面公式进行计算。公式进行计算。 uAuA0uiuuAiUU0 = 输入电阻输入电阻 的测试的测试 输入电阻是指从放大器输入端看进去的等效电阻输入电阻是指从放大器输入端看进去的等效电阻。实际测试输入电阻的接线如图。实际测试输入电阻的接线如图2 2所示。在被测所示。在被测放大器前加一个电阻放大器前加一个电阻R R，输入正弦信号，用毫伏，输入正弦信号，用毫伏表或示波器分别测量表或示波器分别测量R R两端对地的电压两端对地的电压 与与 。则则 iRAuBuRuuuRBABi从减小测量误差出发，当从减小测量误差出发，当 时测量误差最小。时测量误差最

54、小。因此，为了减小测量误差因此，为了减小测量误差, ,一般取一般取R R接近接近 或将或将R R换换成一个可变电阻成一个可变电阻 ，调，调 使使 ，这时，这时 。 正弦信号发 生 器AUiRBU被 测放大器WR图2 输入电阻测量原理图iRR iRWRWRABuu21iWRR 输出电阻输出电阻 的测试的测试 输出电阻是指从放大器的输出端看进去的等效电输出电阻是指从放大器的输出端看进去的等效电阻。实际测试输出电阻的接线如图阻。实际测试输出电阻的接线如图3 3所示。在被所示。在被测放大器后加一个负载电阻测放大器后加一个负载电阻 ，输入端加入正，输入端加入正弦信号（弦信号（5mV,1kHz)5mV,1kHz)，用毫伏表分别测量空载时，用毫伏表分别测量空载时和加负载电阻和加负载电阻 时的输出电压