模电实验教案实验

课程教案

课程名称：模拟电子技术实验

任课教师：何淑珍

所属院部：电气与信息工程学院

教学班级：自动化130L02

教学时间：2014-2015学年第二学期

湖南工学院

课程基本信息

一

-丁

总

学

计

课程课程代码G049019时

学

讲

课

模拟电子技术实验时

名称41

学

卖

学分验

:1.6时

加

学

机

上

类别必修课W）选修课（）理论课。实验课川）时

产

程

课

用

任课

何淑珍职称讲师

教师

授课

专业班级：自动化1301-02共2个班

对象

本课程是电类专业学生的一门实践必修课。本课程的目的是使学生掌握模拟电路方

面的基本实验技术和实验方法，培养学生的基本技能、设计性综合能力、创新能力和计算

课

机应用能力,提高学生在模拟电子方面分析问题和解决问题的能力，把学生培养成爱思

程考、爱实验、敢实验、会实验，善于将理论知识和实践结合的高素质硬件人才。

课程主要实验内容有：单管共射极放大电路实验；负反馈放大电路的仿真；基本运

简

算电路的设计与测试；功率放大器的仿真；RC有源低通和带阻滤波器的设计;RC正弦振

介荡器的设计与调试；方波、三角波发生器的设计和半导体直流稳压电源的设计与测试共

（不，1个实验。

超过本课程为考查课程，分优秀、良好、中等、及格和不及格五个等级成绩根据课堂实

1000

验和实验报告情况评定.

字）

壬平

材

教教材：曹才开主编。电路与电子技术实验，中南大学出版社，2009.11

主

和参考书：

参

要lo康华光主编，电子技术基础（模拟部分）（第五版），高等教育出版社，2006.05

资

考

2。曹才开主编，电工电子技术实验，清华大学出版社,2007.08

料

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1

实验一单管共射放大电路的研究

一、本次实验主要内容

按要求连接实验电路，调试静态工作点,测量电压放大倍数、输入电阻、输出电

阻，分析静态工作点对输出波形失真的影响。

二、教学目的与要求

学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响;掌握

放大器各性能指标及最大不失真输出电压的测试方法；熟悉常用电子仪器及模拟电

路实验设备的使用.

三、教学重点难点

1、静态工作点调试；

2、输入电阻、输出电阻的测量。

四、教学方法和手段

课堂讲授、操作、讨论；

五、作业与习题布置

完成实验报告

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实验一单管共射放大电路的研究(验证性)

1.实验目的(1)学会放大器静态工作点的调试

方法，分析静态工作点对放大器性能的影响;(2)掌握放大器电压放大倍数、输入电

阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试

方法；

(3)熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。

2.实验设备与器材

实验所用设备与器材见表1.1。

表1」实验1的设备与器材

序号名称型号与规格数量备注

1实验台1台

2双踪示波器1台

3交流毫伏表1只

4万用表1只

5晶体管1只

6电阻若干

7电容若干

3.实验电路与说明

实验电路如图1。1所示，为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的

偏置电路采用RBI和RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE，以稳定放大器

的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号+后，在放大器的输出端便可得到

一个与4相位相反，幅值被放大了的输出信号,从而实现了电压放大。安装电路时，

要注意电解电容极性、直流电源正负极和信号源的极性。

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3

图1。1共射极单管放大器实验电路(以实验的实际电路参数为准)

4O实验内容与步骤

(1)电路安装

①安装之前先检查各元器件的参数是否正确，区分三极管的三个电极，并记录其P

值.

②根据图1。1连接电路.电路连接完毕后,应认真检查连线是否正确、牢固。

(2)测试静态工作点

①电路安装完毕经检查无误后，首先将直流稳压电源调到12V,接通直流电源前，

先将Rp调至最大，国数信号发生器输出旋钮旋至零，再接通直流电源,调节Rp,使

k=2。0mA(即VE=2。0V)O

②测试电路的静态工作点，并将数据记录在表L2中。

表1.2静态工作点的测量Rb2=

CCBQ3

/mA测量d1

理此IT舁

⑶测量电路引施性能指标

①将信号发生器的输出信号调到频率为1kHz、峰峰值为30mV左右的正弦波，接

到放大电路输入端，然后用示波器观察输出信号的波形.在整个实验过程中，要保证

输出信号不产生失真。如输出信号产生失真，可适当减〃'输入信号的幅度。

②用双踪示波器观察%和Uj的相位关系，用示波器测量下述二种情况下的U。值，并记

录在表1。3中。

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4

表1.3电路动态性能指标的测量

测试不接负载(R【_=3接上负载(R,=5.1k9

内容

Us/mVU/mVu0/vU/mVU/mVu/v

测量

值

(4)观察静态工作点对输出波形失真的影响

置人=21＜明=5.%％=0,调节Rp使｛=2.0mA,测出U’e值，再逐步加大输入信号,

使输出电压u°足够大但不失真。然后保持输入信号不变，分别增大和减小Rw，使波

形出现失真，绘出’的波形，并测出失真情况下的I。和Uce值,记入表1。4中。每次测％和

UCE值时都要将信号源的输出旋钮旋至零.

表1。4静态工作点对波形影响观测

Rc=2kQRL=5OIkQq=m

Ic/mUCu0波形失真情况管子工作状态

2O0

5.实验总结与分析

(1)用理论分析方法计算出电路的静态工作点，填入表1。2中，再与测量值进行

比较，并分析误差的原因。

(2)根据实验数据计算出不接负载时对输入电压Uj的电压放大倍数和对信号源Us

的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。并与理论计算值进行比较，分析产生误差的

原因.

(3)回答以下问题：

①放大电路所接负载电阻发生变化时,对电路的电压放大倍数有何影响？

②怎样用测量信号电压的方法来测量放大电路的输入电阻和输出电阻？

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教学后记：

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6

实验二负反馈放大电路的仿真（验证性）

一、本次实验主要内容

对无反馈基本放大电路的动态性能指标和负反馈放大器的动态性能指标进行仿

真测试.

二、教学目的与要求

加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器性能的影响，掌握负

反馈放大器性能的测试方法。

三、教学重点难点

1、由负反馈放大电路如何获得对应的基本放大电路；

2、放大电路各项动态性能指标的测试。

四、教学方法和手段

课堂讲授、操作、讨论；

五、作业与习题布置

完成实验报告

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7

实验二负反馈放大电路的仿真(验证性)

1.实验目的

(1)加深理解放大电路中引入负反馈的方法；

(2)研究负反馈对放大器性能的影响；

(3)掌握负反馈放大器性能的测试方法。

2o实验设备与器材

电脑一台(仿真软件EWB5。0或multisin)3。

实验电路与说明

由于晶体管的参数会随着环境温度改变而改变，不仅放大器的工作点、放大倍

数不稳定，还存在失真、干扰等问题。为改善放大器的这些性能，常常在放大器中

加入负反馈环节.

负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用，虽然它使放大器的放大倍数降低，但

能在多方面改善放大器的动态指标，如稳定放大倍数，改变输入、输出电阻，减小非

线性失真和展宽通频带等。

根据输出端取样方式和输入端连接方式的不同，可以把负反馈放大器分成四种

基本组态：电流串联负反馈、电压串联负反馈、电流并联负反馈、电压并联负反馈.

图2。1为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路，在电路中通过Rf把输出电压uo

引回到输入端，加在晶体管T1的发射极上，在发射极电阻Rfl上形成反馈电压uf。

根据反馈的判断法可知，它属于电压串联负反馈.

+Ucc

图2.1带有电压串联负反馈的两级^静管射器(参数以实验电路为准)

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8

主要性能指标如下：(1)闭环

电压放大倍数(闭环增益)

A

A、

vf1AF

VV

其中:匕/1)»基本放大器(无反馈)的电压增益，即开环增益。

1AvFv,反馈深度，其大小决定了负反馈对放大器性能改善的程度。

(2)反馈系数

UR

F_L_f1V

TT~R

offl

(3)输入电阻

R(1AF)R

ifvvi

式中：色为基本放大器的输入电阻。

(4)输出电阻

RR/«AF)

of0VOV

式中：R。为基本放大器的输出电阻，

Av。为基本放大器空载时的电压放大倍数

本实验需要测量基本放大器的动态参数，怎样实现无反馈而得到基本放大器呢？

不能简单地断开反馈支路,而是要去掉反馈信号作用，但又要把反馈网络的影响

(即负载效应)考虑到基本放大器中去.为此：

(1)在绘制基本放大器的输入回路时因为是电压负反馈所以可将负反馈放大器

的输出端交流短路，即令U。°,此时Rf相当于并联在Rfl上。

(2)在绘制基本放大器的输出回路时,由于输入端是串联负反馈，因此需要将

反馈送至放大器的连接处(TI的射极)开路，此迷f氏门相当于并接在输出端.

根据上述规律，就可以得到所要求的如图3o2所示的基本放大器。4。

实验内容与步骤

(1)启动EWB,绘制并保存图2.1所示电路.

(2)测试静态工作点

电路经检查无误后，用直流电压(流)表分别测量第一级、第二级的静态工作点，记入表2。

1中。

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9

表2。1静态.二作点测量数据

UBQuE0/vUcQ

第一级

第二级

（3）测试负反馈放大器的各项性能指标

①将信号发生器的输出信号调到频率为1kHz、幅度为2mV左右的正弦波，接

到负反馈放大器的输入端，然后用示波器观察输出信号的波形。在整个实验过程中，要保

证输出信号不产生失真。如输出信号产生失真，可适当减小输入信号的幅度。

②在%不失真的情况下，用交流毫伏表测量Us、U,U。，记入表2.2中.保持U

不变，断开负载电阻R,测量空载（RL）时的输出电压UP记入表2。2

中。

（4）测试基本放大器的各项性能指标

①将实验电路改接为图2.2的基本放大电路。适当减少Us（约5mV）,在输出波形

不失真的条件下,测量负反馈放大器的Auf、Rif和ROf,记入表2。2O保持US不变,

断开负载电阻RL（注意，Rf不要断开），测量空载（5,）时的输出电压

U'o,记入表2。2中。

表2.2放大器各项指标测量数据

Uo/U”o/V

US/mUi/mARi/kQRD/kQ

基本放大器（带负载）（空载）

Uo/U'o/V

US/mUi/mAufRif/kQROf/kQ

负反馈放大器（带负载）（空载）

5.实验总、结与分析（1）将基本放大器和负反馈放大

器动态性能指标的测量值与理论估算值进行比

较。

（2）根据实验结果，总结电压串联负反馈对放大器性能的影响。

（3）回答以下问题：

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10

①怎样把负反馈放大器改接成基本放大器?为什么要把Rf并接在输入和输出端?

②如输入信号存在失真，能否用负反馈来改善？

(4)心得体会与其他。

教学后记:

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11

实验三基本运算放大电路的设计与测试（设计性）

一、本次实验主要内容

用实验室提供的运算放大器等元件构成比例运算电路、加法减法运算电路，微

积分运算电路，并测试设计电路性能.

二、教学目的与要求

熟悉各种基本运算电路的功能，并学会测试和分析方法。

三、教学重点难点

1、基本运算放大电路的设计；

2、线路中直流电源的连接。

四、教学方法和手段

课堂讲授、操作、讨论；

五、作业与习题布置

完成实验报告

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实验三基本运算电路的设计与测试(设计性)

1.实验目的

(1)研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路

的功能；

(2)学会上述电路的测试和分析方法。2O

实验设备与器材

实验所用设备与器材见表3。1示.

表3。1实验三的设备与器材

序号名称型号与规格数量备注

1实验台1台

2双踪示波器1台

3交流毫伏表1只

4万用表1只

5集成运算放大器gA7411片

6电阻若干

7电容若干

8连接导线若干

3.实验电路与说明

集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部

接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特

定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等

模拟运算电路.

基本运算电路

(1)反相比例运算电路

电路如图3.1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为

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13

为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2=

Ri//Rf

(2)积分运算电路

反相积分电路如图3.5所示。在理想化条件下，输出电压uO(t)等于

u(t)''udt+u(0)

oR°i

Cl

式中,uC(0+)是t=0+时刻电容C两端的电压值，即初始值。

如果ui(t)是幅值为E的阶跃电压，并设uc(0+)=0,则

1E

u(t)-----iEdt------1

oRCoRC

I1

即输出电压uo(t)随时间增长而线性下降。显然RC的数值越大，达到给定的Uo值所

需的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值.

C

Rt

4.实验内容与步骤

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14

实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，

否则招会损坏集成块。

(1)反相比例运算电路

①按图3。1连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短路，进行调零和消振。

②输入f=100Hz,叫」=0。5V的正弦交流信号，测量相应的Uo,并用示波

器观察uo(t釉i。的相位关系,记入表3。2中。

表3.2Uip产0。5V,f=100Hz

Ui/VU0/Vui波形uo痢3A

实测值计算值

(2)积分运算放大电路

实验电路如图3O2所示。

取输入信号为方波信号，频率为IKHz幅值1-2V,观察输输出信号波形，并测量

输出信号周期及幅值。

表3。2积分电路测量数据

Upu。理论波形Upu。实际波形

C=0oluF

C=0.01uF

5o实验总结与分析

(1)整理实验数据，画出波形图(注意波形间的相位关系).

(2)将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。

(3)分析讨论实验中出现的现象和问题。

(4)回答以下问题：

①在反相加法器中，如Uil和Ui2均采用直流信号，并选定Ui2=-lV,当考

虑到运算放大器的最大输出幅度(±2V)时，|Uil|的大小不应超过多少伏？

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15

②在积分电路中，如Rl=100kOC=4。求时间常数。假设Ui=0.5V,问

要使输出电压UO达到5V，需多长时间(设uC(o)=0)?

(5)心得体会与其他。

教学后记:

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16

实验四功率放大器的仿真（设计性）

一、本次实验主要内容

连接乙类和甲乙类互补对称功放电路，调试电路消除交越失真并在基本不失真

的前提下尽可能大的输出功率，测试功率放大器的性能参数等进行仿真。

二、教学目的与要求

进一步理解OCL功率放大器的工作原理；学会OCL电路的调试及主要性能指

标的测试方法.

三、教学重点难点

1、最大不失真输出电压及输出功率的测量；

2、正确连接电路并调试电路，消除交越失真，。

四、教学方法和手段

课堂讲授、操作、讨论；

五、作业与习题布置

完成实验报告

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17

实验四功率放大器的仿真（设计性）

一、实验目的

1、学习互补对称功率放大电路输出功率和效率的测量方法。

2、观察交越失真现象,理解克服交越失真的方法。

3、加深理解乙类和甲乙类互补对称功率放大电路的工作原理。

二、实验设备与器材

电脑一台（EWB5.0仿真软件）

三、实验内容与方法

1、创建实验电路

启动EWB,创建乙类互补对称功率放大电路如图4.1所示并保存。

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18

(1)设置信号发生器：选择IKHz,IV的正弦波。

(2)观察交越失真的现象：运行电路，观察比较输入电压和输出电压波形。输出

电压存在明显的交越失真，保存并打印该失真波形。

(3)改变信号发生器的信号幅度，观察信号大小对波形失真的影响。

3、观测甲乙类互补对称功率放大电路如图4.2所示。

(1)将实验电路改接成甲乙类互补对称功率放大电路：将B1和B2断开，A

和B2断开；招BU和B1相连，B22和B2相连。

(2)观察交越失真的消除:输入IKHz,IV的正弦波，运行电路，观察输出波

形，保存并打印该波形并与2中(2)结果比较.

(3)调节电位器RP,观察输出电压波形的变化，并分析原因。

(4)测量：电压表设置为“AC"和测信号发生器输出电流的电流表为

“AC",•运行电路，调节输入信号幅度，使输出电压为最大不失真电压.将电压

表读数计入表4。1中，根据测量结果计算最大不失真输出功率、电源供给功率

和效率，并与理论值进行比较。

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19

表4.1测量功率放大电路的性能

u*/vUomax/VP°mPvn

测量值

理论公式

理论值VV

四、实验结果分析及总、结

1、用理论分析方法计算最大不失真输出功率、电源供给功率和效率，填入表1

中，再与测量值进行比较，并分析误差的原因。

2、分析总结输入信号大小对交越失真程度的影响及克服交越失真的措施.

预习要求

1、熟悉有关OCL工作原理部分内容；

2、交越失真产生的原因是什么?怎样克服交越失真？

3、电路中电位器RP开路或短路，对电路工作有何影响？

4、EWB仿真实验中，如何调节电位器的阻值？

5、EWB仿真实验中，示波器应怎样操作？

最大输出功率和效率的测试

(1)测量最大输出功率Pom

如图4.2所示，输入端接入频率为1KHZ的正弦信号ui,输出端用示波器观察

输出电压uo雌逐渐增大ui,是输出电压达到最大不失真输出，并记入最大不失真输出电

压幅值Uomm,则

5

xpomm

om2R

L

(2)测量直流电源提供的功率PV及效率n

当输出电压为最大不失真输出时，读出串入电源进线的直流毫安表的电流值，此

电流即为直流电流供给的平均电流IdC(有一定误差)，由此可近似求得

PUI

VCCdC

则

教学后记:

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20

实验五RC有源低通和带阻滤波器的设计（设计性）

一、本次实验主要内容

设计一阶有源低通滤波电路、计算选取电路的各元件参数并调试；设计二阶带

阻滤波电路、计算选取电路的各元件参数并调试。

二、教学目的与要求

掌握滤波电路频率特性的测量方法和主要参数的调整方法；了解频率特性对信号

传输的影响，了解滤波电路的应用；巩固有源滤波电路的理论知识，加深理解滤波电路

的作用.

三、教学重点难点

1、有源低通滤波器与有源带阻滤波器的工作原理；

2、波特图仪的正确使用。

四、教学方法和手段

课堂讲授、操作、讨论；

五、作业与习题布置

完成实验报告

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21

实3佥五RC有源低通与带阻滤波器(设计性)

1.实验目的

(1)掌握滤波电路频率特性的测量方法和主要参数的调整方法；

(2)了解频率特性对信号传输的影响，了解滤波电路的应用;(3)

巩固有源滤波电路的理论知识，加深理解滤波电路的作用。2O实

验电路与说明

有源滤波器是一种重要的信号处理电路，它可以突出有用频段的信号，衰减无用

频段的信号，抑制干扰和噪声信号，达到选频和提高信噪比的目的。实际使用时，应根

据具体情况选择低通、高通、带通或带阻滤波器，并确定滤波器的具体形式。有源

滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器.

3O实验内容与步骤

(1)一阶有源低通滤波电路

一阶有源低通滤波电路如图5。1所示。操作步骤如下：

①启动EWB/Multisim,输入并保存图5.1所示电路。

②测试)隹备：输入幅度IV、1kHz的正弦波，运行电路，用示波器观察us、uo的

波形，以确保电路正常工作。

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22

③观测并调整频率特性

测量幅频特性：按表5.1要求用波特图仪测量幅频特性，观察电位器RP2和电容

大小对截止频率fH的影响，观察电位器RP1大小对低频增益Auf的影响。

表5.1测量分析一阶有源低通滤波电路的幅频特性

测试条件(Usm=lV)Auf/dB%/kHz

R/kQC/nFRf/kQ测量值理论值测量值理论值

9。12.2100

9O122100

9.12.250

52。2100

观察相频特生用波特图仪观察相频特性，参数设置参考值为：特性测量选择

“PhaseVertica的类型选择“Lin”其坐标范围幡起点I为"0：绅为'-

90：巴0位0小更标类型选择“1^,'其坐标范围蜻起点1为“0.旧2,'缔F为"10MHz"。

®观察低通滤波电路对信号传输的影响:输入幅度为IV的正弦波，观察并比较信

号频率分别为1kHz和10kHz时输出电压uo波形形状、大小的变化。将参数恢复为图5。

1所示，进行观察比较，然后将输入波形改成方波，再进行观察比较，并定性记录波

形.

⑤设计一个低频增益Auf为10dB、截止频率fH为1kHz的低通滤波电路。

(2)100Hz二阶带阻滤波电路

100Hz二阶带阻滤波电路如图5。2所示。操作步骤如下：

①输入并保存图5。2所示电路。

②用波特图仪测量幅频特性.

a.测量并记录通带增益和带阻滤波频率。

bo观察改变电阻R或电容C的大小对截止频率的影响。co

观察电阻Rf的大小对通带增益的影响。

③观察干扰信号和带阻滤波电路的滤波效果。

a.图5.2中干扰信号ud为0。2V、100Hz的正弦波，有用信号us为IV、10Hz的正

弦波，电路的输入信号ui由这两者叠加而成，因此，对有用信号而言，干扰信号

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23

视为高频干扰，用示波器观察这种高频干扰波形的特点，并定性记录波形.然后运行电路,

用示波器比较ui和uo波形，观察带阻滤波电路的滤波效果。

...1U.11i.iL：c^<_■

>I：Uhm6u

Rt

©黑就九R1kOhm

kOhrr

■图5。2100Hz词带阻滤波电路

bo将有用信号us改为1kHz,这时ud波形为低频干扰波形，用示波器观察其波

形特点，并定性记录波形.然后运行电路，观察带阻滤波效果。

④设计一个50Hz二阶带阻滤波电路.

4.实验总结与分析

(1)整理测量记录，分析测量结果。

(2)画出图5.1所示一阶有源低通滤波电路的幅频特性，总结其幅频特性参数的

调节方法。

(3)画出图5.1所示电路输入10kHz方波时的输入、输出波形，并分析输出波形

失真的原因。

(4)画出图5。2所示100Hz二阶带阻滤波电路的幅频特性总结其幅频特性参

数的调节方法。

(5)分别定性画出有高频干扰和低频干扰的波形。

教学后记:

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24

实验六RC正弦振荡器的设计与调试（设计性）

一、本次实验主要内容

根据实验室提供器材和设计要求设计一个RC桥式正弦波振荡器电路；连接电

路、调试电路使之符合设计要求.

二、教学目的与要求

掌握RC正弦波振荡器的设计方法和调试方法，学会安装调试由分立元件构成

的多级电子电路系统；学会振荡频率的测量方法。

三、教学重点难点

1、RC正弦波振荡器的设计；

2、调试电路获得基本不失真的正弦波输出。

四、教学方法和手段

课堂讲授、操作、讨论；

五、作业与习题布置

完成实验报告

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25

实验六RC正弦振荡器的设计与调试(设计性)

一、实验目的

1、熟悉用集成运放设计信号发生器的方法；

2、掌握RC桥式振荡电路元器件的选择和振荡电路的调整测试方法；

3、培养独立进行电路设计的能力。

二、设计要求与技术指标

1、技术指标

用集成运放设计一RC桥式正弦波振荡器：振荡频率在100HZ~2KHz内均可(如

160HZ)，不要求频率可调；输出波形正负半周对称、无明显失真。

2、设计要求

(1)设计上述电路，确定电路元件参数；

(2)确定调试方案，选择实验仪器；

(3)联接电路并调整测试，使电路达到

设计要求。

3、预习要求

(1)掌屋RC桥式振荡电路的工作原理和

各部分元器件的选择；

(2)熟悉RC桥式振荡电路的调试步骤；

三、设计提示~图6.1实用RC桥式振荡电路

1、RC桥式振荡电路设计的一般方法

(1)集成运放的选择

对运放的选择，除要求输入电阻高、输出电阻低外，最主要的是运放的增益带

宽积应满足如下条件，即

ABW3f

uo

振荡输出幅度比较大，集成运放工作在大信号状态，因此要求转换速率SR满足

SU

Room

该实验选择741单运放即可满足要求。

(2)选频网络元件值的确定

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f—

按照振荡频率°2RC来选择RC的大小。为了减小集成运放输入阻抗对振荡

频率的影响，应选择较小的R，但为了减小集成运放输出阻抗对振荡频率的影响，

又希望R大些。通常集成运放的输入电阻均比较大，所以R可取大些，一般可取几千欧

至几十千欧的电阻。电容C一般应大于几百皮法，以减小电路寄生电容对振荡频率的影

响，电容过大以至需采用电解电容是不合适的。因此，C可在几百皮法至1微法之

间选择。为了提高振荡频率的稳定度，一般选用稳定性较好、精度较高的电阻和介

质损耗较小的电容.

(先确定电容C,再计算电阻。如可取C=0.1微法)

(3)负反馈电路元件值的确定

负反馈电路元件参数的大小招决定闭环后的增益，各阻值选择应确保起振时放

大电路闭环增益大于3O闭环增益大，起振容易、输出幅度大、但振荡波形容易产

生失真；闭环增益小，输出波形好，但幅度小且容易停振。为了获得稳定的、具有

一定幅度且失真小的振荡波形，通常采用非线性电阻构成负反馈电阻.用图6。1所

示电路时，选用稳幅二极管应注意：

①从幅度的温度稳定性考虑，宜选用硅二极管；

②为了保证正、负半波幅度对称，稳压管VI、V2的特性应一致.

其次，电阻R3越大，负反馈自动调节作用越灵敏、稳幅效果越好；R3减小，

波形失真可减小,但稳幅效果会变差，可见选择R3时应两者兼顾。实践证明，R3取几

千欧即可(也可通过调试决定)。

R1的阻值过大，则流过负反馈电路的电流不足，会使二极管的非线性电阻特性

不明显;但R1的阻值过小，又会使集成运放输出电流过大。一般R1的阻值应在数百欧

到数千欧之间选取。

当RI、R3阻值确定后，可按：2、Rp(2R,R)来选取Rp的大小并留有

一定的富裕量。

2、RC桥式振荡电路的调试步骤

(1)检查线路，应特别注意检查集成运放输出端是否短路，正、负电源是否接

错，确认没有错误后合上直流电源.

(2)用示波器观察输出端电压波形，若没有波形，应调节RP以增大放大电路

增益，直至出现振荡波形为止。若有波形，目调节RP时输出波形幅度发生变化，

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说明示波器所示波形是正常的振荡波形。

(3)若振荡波形严重失真，应先调节RP减〃'其阻值或适当减小R3以减小放大电

路增益.若波形不对称，应检查二极管特性是否相同.

(4)振荡频率的调整。固定电容C、改变电阻或固定电阻R、改变电容C(串

并联R、C应同步调整)，直至振荡频率达到要求时为止.

3、输出波形测量

用示波器观察输出波形其波形是否满足要求，并记录输出正弦波的频率和幅值。

四、实验报告要求

1、画出设计电路图，列出元器件清单；

2、写出设计计算过程；

3、拟定调试步骤；

4、记录有关数据(频率、波形、幅值等)并计算分析频率误差.

五、实验思考与总结

总结设计与调试体会.

附预习建议：

1、自学理论课本就5、§o6正弦波振荡电路相关内容；

2、在上实验课之前设计好电路、选择元件参数，并自行完成仿真实验。

教学后记:

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实验七方波、三角波发生器的设计（设计性）

一、本次实验主要内容

用集成运放设计一常用的方波—三角波产生电路，确定电路方案计算并选择

元器件连接电路、调试.

二、教学目的与要求

掌握方波、三角波产生电路的设计方法及工作原理；了解集成运放的波形变换

及非线性应用。

三、教学重点难点

1、方波、三角波信号发生器的设计；

2、调试电路，获得基本不失真的方波和三角波输出信号。

四、教学方法和手段

课堂讲授、操作、讨论；

五、作业与习题布置

完成实验报告

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实验七方波、三角波发生器的设计(设计性)

lo实验目的

(1)掌握方波一三角波产生电路的设计方法及工作原理。

(2)了解集成运算放大器的波形变换及非线性应用.

2.实验电路与说明

(1)技术指标

设计一个用集成运算放大器构成的方波一三角波产生电路。指标要求如下：

①方波。重复频率：500Hz,相对误差〈:±5%;脉冲幅度：±(6-6.5)V

②三角波.重复频率：500Hz,相对误差＜±5%;幅度:L5~2V

(2)设计要求

①根据指标要求确定电路方案，计算并选取各单元电路的元件参数.

②调试测量方波产生电路输出方波的幅度和重复频率，使之满足设计要求；

③测量电路输出三角波的幅度和重复频率，并检查是否满足设计要求。

(3)预习要求

①掌握集成运算放大器波形变换与非正弦波产生电路的工作原理。

②熟悉其设计和调试方法。

(4)设计电路提示

能产生方波(或矩形波)的电路形式很多。如由门电路、集成运算放大器或555

定时器组成的多谐振荡器均能产生矩形波。再经积分电路产生三角波(或锯齿波)。

下面仅介绍由集成运算放大器组成的方波-三角波产生电路.

①简单的方波-三角波产生电路

图7.1简单的方波-三角波产生电路

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图7。1所示是由集成运算放大器组成的反相输入施密特触发器（即迟滞比较强）构

成的多谐振荡器，RC积分电路起反馈及延迟作用，电容上的电压uC即是它的输入

电压，近似于三角波，这是一种简单的方波-三角波产生电路，其特点是结构简单，但输

出三角波的线性度差.

该电路的有关计算公式为：

振荡周期：

2R

T2RCIni1

■R-

2(7O1)

输出三角波%的幅度：

R

V1V

cmRRZ

12(7o2)

输出方波%的幅度：

VIV|

omIZl(7.3)

②常用的方波一三角波产生电路

C

蹴2常用的方波一二角波产生电路

图7,2所示是由集成运算放大器组成的一种常用的方波一三角波产生电路。图中

运算放大器A1与电阻RI、R2构成同相输入施密特触发器（即迟滞比较器）。运算放大

器A2与RC构成积分电路，二者形成闭合回路。在A2的输出端得到线性较好

的三角波，Al输出端信号为方波。（“为方波;』为三角波）。

由图7.2不难分析该电路的有关计算公式为:

振荡周期：

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-4RRC

T__।__

R

2(704)

输出方波的幅度：

VIVI

olm1Z1(7o5)

输出三角波%2的幅度：

R

V_LV

o2mRZ

2(7.6)

（5）元件参数确定与元件选择

①选择集成运算放大器

由于方波的前后沿与用作开关器件的A1的转换速率SR有关，因此当输出方波

的重复频率