模拟电子技术实验与课程设计.docx
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模拟电子技术实验与课程设计
模拟电子技术实验与课程设计
东华理工大学自编教材
模拟电子技术实验指导书与课程设计
编
者:
刘梅锋李百余
朱兆优邓文娟
审
东华理工学院电子工程学院
校：
林刚勇
二○○六年十月
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前 言
《模拟电子技术》是电类专业重要的基础课，也是非电类工科专业的重要学习内容。
模拟电子技术是一门实践性很强的课程，实验是学习电子技术的一个重要环节，它对巩固和加深课堂教学内容、提高学生的实际动手能力和工作技能，培养科学的工作作风具有重要的作用，为今后学好后续课和从事实际技术工作奠定坚实的基础。
本门课程实验内容的安排遵循浅到深、易到难的规则，考虑不同层次的需要，既有基本测试验证性的内容，又有设计研究性的内容。
为提高实验的思想性、科学性和启发性，有些实验只提出设计要求及电路原理简图，学生自己完成方案的选择、实验步骤的安排和实验结果的表格记录等，充分发挥学生的创造性和主观能动性。
本书还编写了基本实验、设计性实验共二十个，还编写了三个模拟电子技术课程设计。
每个实验均可以在模拟电路实验系统中完成，学生可根据情况从中选做，实验前任课老师根据各专业的具体情况和教学内容确定实验项目，选择实验内容。
本课程是实践性、技能性和理论性很强的学科，必须理论联系实际，在理论知识的指导下，通过实践逐步加深对电子技术理论的理解，勤思考、多动手，不断地发现问题、分析问题和解决问题，注重自己能力的培养，才能有所收益、有所发展、有所创新。
电子技术日新月异，教学改革任重道远，于水平有限，对书中的错误和缺点恳请读者批评指正，以便今后不断改进。
20XX年10月17日
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目录
第一部分模拟电子技术实验...................................4实验一单级放大电路.........................................5实验二单级放大电路.........................................8实验三射极跟随器................................................10实验四差动放大电路..............................................13实验五积分与微分电路............................................16实验七RC正弦波振荡器...........................................22实验八LC正弦波振荡电路.........................................24实验九比较器...................................................26实验十波形发生器................................................29实验十一集成功率放大器..........................................32实验十二整流滤波和并联稳压电路..................................34实验十三串联稳压电路............................................37实验十四集成稳压器..............................................40实验十五电流/电压转换电路.......................................44实验十六电压/频率转换电路.......................................46实验十七设计带负反馈的二级放大电路..............................48实验十八运算放大器的应用设计....................................50实验十九互补对称功率放大器......................................51实验二十波形变换电路设计........................................53
第二部分模拟电子技术课程设计............................54
课题一多级放大电路的设计.........................................55课题二RC有源滤波器的快速设计....................................57课题三函数发生器.................................................65附录一：
《模拟电子技术》课程设计报告撰写要求........................69附录二:
模拟电路实验系统使用说明...................................71
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第一部分
模拟电子技术实验4
实验一单级放大电路
一、实验目的
1．熟悉电子元器件和模拟电路实验箱，学习基本放大电路的组成。
2．掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。
3．学习测量放大器Q点和Av方法，了解共射极电路特性。
二、实验仪器
1．示波器2．信号发生器3．万用表
4．模拟电路实验箱三、预习要求
1．三极管及单管放大器工作原理。
2．放大器动态和静态的测量方法。
四、实验内容及步骤
装接电路与简单测量
图1－1工作点稳定的放大电路
1．判断实验箱上三极管的极性及好坏，测量+12V电源是否正常以及电解电容的极性和好坏。
2．按图1-1所示连接电路，Rp调到电阻最大位置。
3．接完后仔细检查，经认真检查后方可通电。
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波器屏幕上得到一个最大不失真波形，然后断开输入信号，用万用表测量晶体管各极对地的电位，测量的结果即为该放大器静态工作点，将所测数据填入表3-1中。
（也可按照前面所学的方法调整Q点.）
表3-1测量值Ve（V）Ube（V）Ic（mA）3．测量电压放大倍数AV
接入负载RL=1KΩ，在B点输入频率为f＝1KHz正弦波信号，调节输入信号幅度，用示波器观察，在输出最大不失真情况下，测量Ui,UL的值，将所测数据填入表3-2中。
表3-2测量值4．测量输出电阻ro
在B点输入频率为f＝1KHz的正弦波信号，幅度Ui＝100mv左右，当断开和接上负载RL＝Ω时，用示波器观测输出波形，分别测出空载时输出电压Uo（RL＝∞）和有负载输出电压UL（RL＝Ω）值，则
ro=（Uo/UL-1）RL将所测数据填写入表3-3中。
表3-3测量值Uo（mV）UL（mV）roUi（V）UL（V）Au5．测量放大器输入电阻ri
在电路输入端串入一个Ｋ电阻，从Ａ点加入频率为f＝1KHz的正弦信号，用示波器观察输出波形，再分别用示波器测量Ａ点、Ｂ点波形的幅值Us、Ui.则ri=[Ui/（Us-Ui）].Ｒs.将测量数据填写入表3-4中。
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表3-4测量值US（mV）Ui（mV）ri6．测量射极跟随器的跟随特性
在电路的输出端接入负载ＲL＝Ω,在Ｂ点加入频率为f＝1KHz正弦信号，逐渐增大输入信号幅度Ui，用示波器观测电路的输出端，在保证输出波形不失真的情况下，测出对应的UL值，根据测量结果计算Ａv电压放大倍数。
将所测数据填写入表3-5中。
表3-5Ui（mV）UL（mV）Ａu
五、实验报告要求
1．给出实验原理图，标明实验的元件数值。
2．整理实验数据，说明实验中出现的各种现象，得出有关的结论，画出必要的波形曲线。
3．将实验结果与理论计算比较，分析产生误差的原因。
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实验四差动放大电路
一、实验目的
1．熟悉差动放大器工作原理2．掌握差动放大器的基本测试方法二、实验仪器
1．示波器2．函数发生器3．万用表4．模拟电路实验箱三、预习要求
1．计算图4-1的静态工作点及电压放大倍数在图4-1基础上画出单端输入和共模输入的电路四、实验内容及步骤
差动放大原理实验电路如图4-1所示。
图4-1差动放大电路原理图
测量静态工作点
①调零
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将输入端短路并接地，接通直流电源，调节电位器Ｒp1使差动放大电路的双端输出电压Uo＝０。
②测量静态工作点
用万用表测量三个三极管各极对地的电压，并填入表4-1中。
表4-1Vc1Vc2Vc3Vb1Vb2Vb3Ve1Ve2Ve3实测值 测量差模电压放大倍数
在输入端加入直流电压信号Vid＝±Ｖ按表4-2要求，用万用表测量差动放大器单端和双端输出电压并记录，测量数据计算出单端和双端输出的电压放大倍数。
表4-2（注意:
电压放大倍数=输出变化量/输入变化量）
差模输入测量计算项Vc1Vb1＝Vb2＝－测量值Vc2VoAd1计算值Ad2Ad测量共模电压放大倍数
调节好的OUT1和OUT２值不变，将输入端b1、b2短接，先后分别接到信号源OUT1
和OUT２上，再分别用万用表测量出差放电路共模输入时的单端和双端输出的电压信号，并填入表4-3中，测量数据计算出单端和双端输出的电压放大倍数，进一步再计算出共模抑制比CMRR=|Ad/Ac|。
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表4-3
共模输入测量计算项Vc1Vb1＝Vb2＝Vb1＝Vb2＝－测量值Vc2VoAc1计算值Ac2Ac测量单端输入差放电路放大倍数
1．在图4-1中将b2接地，组成单端输入差动放大器，从b1端输入直流信号
Ｖi=±,用万用表测量差放电路的单端输出和双端输出电压信号，记录并填于表4-4中。
根据测量值计算单端输入时单端输出和双端输出的电压放大倍数，并与在双端输入时的单端输出和双端输出的差模电压放大倍数进行比较。
2．用信号发生器产生一个幅度Ｖi＝50mV,频率f＝1KHz的正弦波信号加入差动放大器的b1端，b2接地。
这时用示波器分别测量记录单端输出和双端输出的电压波形和幅度、频率，填入表4-4中，根据测量值计算单端和双端输出的差模电压放大倍数。
表4-4
电压值 VC1直流直流-正弦信号50mv/1kHZ VC2 V0 Ad1 Ad2 Ad 放大倍数AV五、实验报告
1．根据实测数据计算图4-1差动放大器的静态工作点，并与预习计算结果相比较。
2．整理实验数据，计算各个信号输入时的Ａd，并与计算值相比较。
3．计算实验步骤３中Ａc和CMRR值。
4．总结差放电路的性能和特点。
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图6-3带阻滤波器
五、实验报告
1．整理实验数据，画出各电路测量出的信号波形曲线，并与计算值对比，分析误差。
2．如何构成带通滤波器？
试设计一个中心频率为300Hz，带宽为200Hz的带通滤波器。
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实验七RC正弦波振荡器
一、实验目的
1．掌握桥式RC正弦波振荡器的电路构成及工作原理。
2．熟悉正弦振荡器的调整、测试方法。
3．观察RC参数对振荡频率的影响，学习振荡频率的测定方法。
二、实验仪器
1．示波器2．函数发生3．万用表4．模拟电路实验箱三、预习要求
1．复习RC桥式振荡器的工作原理。
2．完成下列填充题：
①如图7-1中，正反馈支路是 组成，这个网络具有 特性，要改变振荡频率只要改变 或 的数值即可。
②如图7-1中，RP3和R2组成 反馈，其中 用来调节放大器的放大倍数，使电路的放大倍数AV≥3。
图7-1RC正弦振荡器
四、实验内容
1．按图7-1接线，调节电位器电阻，使RP4＝R1，RP4的电阻值需预先调好再接入。
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2．用示波器观察输出电压V0的波形。
3．思考：
①若电路元件完好，接线正确，电源电压也正常，但测量结果V0＝0，原因何在？
应怎么解决？
②若在输出端有信号V0，但出现明显失真，原因何在？
应如何解决？
4．测量输出信号V0的频率f0，并与计算值比较。
5．改变振荡频率
在模拟电路实验箱上设法使实验电路中的文氏桥电阻R1＝RP4=20k（或者使C1=C2=）。
注意：
改变参数前，必须先关断模拟电路实验箱电源开关，检查无误后再接通电源。
测f0之前，应适当调节RP3，使输出信号V0无明显失真后，再测频率,并读出V0的幅值。
6．测定运算放大器放大电路的闭环电压放大倍数AVf
在实验步骤5的基础上，关断实验箱电源，保持RP3值不变，使信号发生器输出的频率与步骤5相同。
断开图7-1中的“A”点接线，把低频信号发生器的输出电压接至运放的同相输入端，调节此输入信号Vi的幅值，使输出信号V0等于步骤5中读出的V0值，再测出此时的输入信号Vi的幅值，即可计算出电压放大倍数Avf＝V0/Vi=————倍。
7．自拟详细步骤，测定RC串并联网络的幅频特性曲线。
图7-2 五、实验报告
1．图7-1电路中，哪些参数与振荡频率有关？
将振荡频率的实测值与理论估算值比较，分析产生误差的原因。
2．总结改变负反馈深度对振荡起振的幅值条件及输出波形的影响。
3．完成预习要求第2项内容。
4．作出RC振荡器串-并联网络的幅频特性曲线。
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实验八LC正弦波振荡电路
一、实验目的
1.研究LC正弦波振荡电路特性。
2.LC选频放大电路幅频特性。
二、实验仪器
1．示波器2．函数发生器3．模拟电路实验箱三、预习要求
1．LC电路三点式振荡电路振荡条件及频率计算方法，计算图8所示电路中当电
容C分别为和时的振荡频率。
2．LC选频放大电路幅频特性。
图8四、实验内容
1．测选频放大电路的幅频特性曲线
（1）按图8接线，先选电容C为。
（2）调1RP使晶体管V的集电极电压为6V。
（3）调信号源幅度和频率，使f约等于16KHz，Vi=10Vp-p，用示波器监视输出
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波形，调2RP使失真最小，输出幅度最大，测量此时幅度，计算Au。
（4）微调信号源频率使VOUT最大，并记录此时的f及输出信号幅
值。
（5）改变信号源频率，使f分别为，，。
,（f0+1）,（f0+2）,（单位：
KHz），分别测出相对应频率的输出幅度。
（6）将电容C改接为，重复上述实验步骤。
2．LC振荡电路的研究
图8去掉信号源，先将C=接入，断开R2。
在不接通B、C两点的情况下，令2RP=0，调1RP使V的集电极电压为6V。
振荡频率
a）接通B、C两点，用示波器观察A点波形，调2RP使波形不失真，测
量此时振荡频率，并与前面实验的选频放大电路谐振频率比较。
b）将C改为，重复上述步骤。
振荡幅度条件
①在上述形成稳定振荡的基础上，测量Vb、Vc、Va。
求出Au·F值，验证
Au·F是否等于1。
②调2RP，加大负反馈，观察振荡器是否会停振。
③在恢复的振荡的情况下，在A点分别接入20K、1K5负载电阻，观察输
出波形的变化。
3．影响输出波形的因素
在输出波形不失真的情况下，调2RP，使2RP为0，即减小负反馈。
观察振荡波形的变化。
先调1RP使波形不失真，然后调2RP观察振荡波形变化。
五、实验报告
1．实验内容1作出选频的|AU|~f曲线。
2．记录实验内容2的各步实验现象并解释原因。
3．总结负反馈对振荡幅度和波形的影响。
4．分析静态工作点对振荡条件和波形的影响。
注：
本实验中若无频率计，可示波器测量周期再进行换算。
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实验九比较器
一、实验目的
1．掌握比较器的电路构成及特点。
2．学会测试仪器的方法。
二、实验仪器
1．示波器2．函数发生器3．万用表4．模拟电路实验箱三、预习要求
分析图9-1电路，回答以下问题1．比较器是否要调零？
原因何在？
2．比较器的两个输入电阻是否要求对称？
为什么？
3．运算放大器的两个输入端电位差如何估计？
分析图9-2电路，估算：
1．使比较器输出端输出信号Vo＋Vom变为－Vom的临界输入值Vi。
2．使比较器输出端输出信号Vo－Vom变为＋Vom的临界输入值Vi。
3．若在比较器电路的输入端输入Vi的幅度有效值为1V的正弦波信号，试画出Vi－Vo的对应波形图。
分析图9-3电路，估算：
1．使比较器输出端输出信号Vo＋Vom变为－Vom的临界输入值Vi。
2．使比较器输出端输出信号Vo－Vom变为＋Vom的临界输入值Vi。
3．若在比较器电路的输入端输入Vi的幅度有效值为1V的正弦波信号，试画出Vi－Vo的对应波形图。
按照实验内容准备好记录的表格和记录波形的座标纸。
四、实验内容
过零比较器电路如图9-1所示。
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图9-1过零比较器
1．按图9-1连线，当输入端Vi悬空时，用万用表测量比较器输出端Vo的电压值。
2．从信号发生器中输出正弦波信号接到比较器的输入端Vi，当Vi输入的信号频率为500Hz，有效值为1V的正弦波时，用示波器观察输出端Vi与Vo的波形，并做好记录。
3．改变输入Vi的幅值，用示波器观察Vo变化。
反相滞回比较器实验电路如图9-2所示。
图9-2反相滞回比较器
1．按图9-2接线，Vi接DC电压源，测出Vo＋Vom→－Vom时的临界值。
2．同样的，Vi接DC电压源，测出Vo－Vom→＋Vom的临界值。
3．从信号发生器中输出正弦波信号接到比较器的输入端Vi，当Vi输入的信号频率为500Hz，有效值为1V的正弦波时，用示波器观察输出端Vi与Vo的波形，并做好记录。
同相滞回比较器实验电路如图9-3所示。
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图9-3同相滞回比较器
1．按图9-3接线，并参照的实验步骤和方法。
2．将实验结果与反相滞回比较器的结果相比较。
五、实验报告
1．整理实验数据和波形。
2．分析实验数据结果和误差。
3．总结实验原理，说明各种比较器特点。
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实验十波形发生器
一、实验目的
1．掌握波形发生电路的特点和分析方法。
2．熟悉波形发生器设计方法。
二、实验仪器
1．示波器2．万用表3．模拟电路实验箱三、预习要求
1．分析图10-1电路的工作原理，定性地画出Vo和Vc的波形。
2．若图10-1电路中R1支路的电阻为10K，计算输出信号Vo的频率。
3．分析图10-2电路，如何才能使电路输出信号的占空比变大？
利用实验箱上元器件画出电路原理图。
4．在图10-3电路中，如何才能改变输出信号的频率？
设计两种电路实现方案，并画出电路原理图。
5．对于图10-4电路中，如何才能实现连续地改变电路的振荡频率？
利用实验箱上的元器件，画出电路原理图。
四、实验内容
方波发生器
实验电路如图10-1所示，双向稳压管ZDW一般能稳压在4~6V之间。
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图10-1方波发生器
1．按电路图10-1接线，用示波器观察电路的Vc、Vo波形幅度和频率，并与预习计算值比较。
2．分别测出Rp4=0和100K时输出信号的频率和幅值，并与预习计算值相比较。
3．要获得更低的频率，应如何选择电路参数？
试利用实验箱上的元器件进行实验，并观测信号的变化。
占空比可调整的矩形波发生器实验电路如图10-2所示
图10-2占空比可调整的矩形波发生器
1．按图10-2接线，接通电源，用示波器观察并测量电路的振荡频率、幅值和波形的占空比。
2．若要使占空比更大，应如何选择电路参数？
用实验验证。
三角波发生电路实验电路如图10-3所示。
图10-3三角波发生器
1．按图10-3接线，用示波器分别观测电路的Vo1及Vo的波形幅度和频率并记录。
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2．分析如何改变输出波形的频率？
按预习方案分别进行实验并记录下波形幅度和频率。
锯齿波发生电路实验电路如图10-4所示。
图10-4锯齿波发生器
1．按图10-4接线，用示波器观测电路的Vo1及Vo的输出信号幅度和频率，并记录。
2．按预习时的方案改变锯齿波频率，并测量变化范围。
五、实验报告
1．画出各实验的波形图。
2．画出各实验预习要求的设计方案、电路图，写出实验步骤及结果。
3．总结波形发生电路和特点，并回答：
波形产生的电路有没有输入端？
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实验十一集成功率放大器
一、实验目的
1．熟悉集成功率放大器的工作特点。
2．掌握集成功率放大器的主要性能指标及测量方法。
二、实验仪器
1．示波器2．函数发生器3．万用表
4．元器件：
集成功率放大器芯片LM386 1片
8Ω扬声器 1个
电解电容 10u，220u，47u 各1个
三、预习要求
1．复习集成功率放大器工作原理，对照图11-2分析电路工作原理。
2．如图11-1电路中，若VCC＝12V，RL＝8Ω，估算该电路的PCM，PE值。
3．阅读实验内容，准备记录数据的表格。
图11-1集成功率放大器
四、实验内容
1．按照图11-1电路，在实验箱上连接好线路，在没加信号时测静态工作电流。
2．在输入端接1KHz正弦波信号，用示波器观察输出波形，逐渐增大输入信号的
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电压幅度，直到出现输出信号失真为止，记录下此时输入和输出信号的电压幅度和波形。
3．去掉1脚、8脚之间的10u电容，重复上述实验。
4．改变集成功率放大器的电源电压，分别选5V和9V两档接入，再重复上述实验，记录实验结果。
四、实验报告
1．根据实验测算值，计算各种情况下PCM，PE及η。
2．作出电源电压与输出电压，输出功率的关系曲线。
图11-2集成功率放大器LM386内部电路
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实验十二整流滤波和并联稳压电路
一、实验目的：
1．熟悉单相半波、全波、全式整流电路工作原理。
2．观察了解电容滤波器的作用。
3．了解并联稳压电路的组成和工作原理。
二、实验仪器：
1．示波器 2．万用表
3．元器件：
二极管IN4148 4个，稳压管1个
电阻1/4W和1K-1/4各1个
三、实验内容
整流电路：
实验电路如图12-1和12-2所示。
1．半波整流、桥式整流实验电路分别为图12-1，图12-2所示。
2．分别连接二种整流电路，用示波器观察V2及VL的波形，并用万用表测量V2，VL的幅值。
图12-1半波整流 图12-2桥式整流电容滤波电路：
实验电
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