模电综合训练题Word格式文档下载.docx

模电综合训练题Word格式文档下载.docx

《模电综合训练题Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模电综合训练题Word格式文档下载.docx（26页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

有从5到24伏的输出电压可供选择。

这些稳压器易于使用，并且工作得很好。

设计：

1：

构建近似直流电压与交流峰值到峰值波动电压的整流桥和滤波电路如图1-1。

2。

齐纳二极管稳压电路如图1-2，假设齐纳二极管将工作在10V并调节5毫安到25毫安电流。

假设通过R的电流始终是5mA到25mA之间，齐纳二极管控制在10V，找到所需的最低值R和RL。

你可以假设两个二极管的正向二极管压降约为1V

实验过程：

1。

构建没有电容的图1-1桥式整流电路。

使用自耦变压器和降压变压器调节桥式整流电路的输入电压。

调节插入变压器的自耦变压器，直到次级电压等于12VRMS。

注意不要使变压器次级短路！

在示波器上观察二次波形，将示波器调节到DC耦合，观察负载电压VL的波形。

请记住，输入信号源和负载不能接共同的接地端。

切断电路的电源。

将电容器按图1-1所示接入电路，注意确保电容器极性正确。

给电路加上激励，在DC耦合的示波器观察VL。

使用数字电压表测量直流电压电平。

在AC耦合示波器上观察纹波电压VR。

将这些测量值与计算值进行比较。

3。

观察通过改变负载电阻从1kΩ为500Ω对电路的影响。

用数字电压表测量直流电压电平。

AC耦合示波器观察纹波电压。

把这些值与先前记录的值进行比较。

4。

用数字曲线示踪记录的齐纳二极管的特性曲线。

注意击穿区域的击穿电压值。

还要注意的“拐点”的IZK（拐点电流）值。

5。

验证您的设计值R和RL后，构造如图1-2的齐纳二极管稳压电路。

用数字电压表测量在RL的最小值及最小值上下的几个值处的直流电压电平。

要注意不要使齐纳二极管过载。

评论这些不同的负载电阻电路的工作。

6。

构建7805稳压电路如图1-3。

仔细观察正确的稳压器的引脚配置。

测量当RL等于300Ω，200Ω和100Ω时的负载电压。

计算这些情况下的电流。

负载电阻的值影响输出电压吗？

7。

令RL等于200Ω，记录7805稳压器输入电压（引脚1）和输出电压（引脚3）。

改变自耦变压器的设置从而降低稳压器的输入电压。

对于每一个电压幅度的下降，记录稳压器的输入和输出电压。

直到稳压器的输出下降到低于5V。

7805稳压器产生5V输出所需的最小输入电压是多少？

问题：

为什么在桥式整流电路，输入信号源和负载不能共用一个接地点？

2：

齐纳二极管可以作为一个传统的二极管使用吗？

解释你的答案，并与曲线追踪仪的曲线验证。

3：

如果桥式整流器被改变为一个半波整流器，输出滤波器的电容的值是否应增加，减少或保持不变，以保持相同的的纹波电压？

解释你的答案。

将如何增加输入信号源的频率影响的纹波电压，假设所有的组件保持不变呢？

项目二：

运算放大器模拟的运用

通过该项目将展示一些求和电路和带通滤波器电路的运算放大器的模拟应用。

741运算放大器

图2-1展示了一个反相加法电路。

该电路可用于对单个具有可变增益的输入信号求和。

在运算放大器的反相输入端的虚地点保持相互独立的输入信号。

这种独立使每一个输入与不同的增益相加成为可能。

如图2-2所示的带通滤波器是由一个运算放大器，电阻器和电容器组成。

由于运算放大器可以提高过滤器的增益，过滤器被列为有源滤波器。

此带通滤波器电路是非常有用的，因为中心频率可以通过不同的电阻，而不是改变电容值的改变而改变。

中心频率为：

，中心频率是可以改变的，通过改变可变电阻器R3。

增加R3降低中心频率，减少R3则中心频率增加。

带宽为：

请注意，带宽与可变电阻R3是独立的，所以可以在不改变带宽的条件下改变中心频率。

在带通滤波器的中心频率处的增益为

图2-1

图2-2：

带通滤波器

找到如图2-1的反向加法电路的输出和输入之间的关系。

设计一个带通滤波器：

中心频率2.0kHz，带宽200Hz。

让中心频率处的电压增益为20。

利用PSPICE检查你的设计。

使用±

15V电源供应运算放大器，使用RL=2.4kΩ。

构造如图2-1的求和放大器。

设计传递函数Vo=-2Vin1-Vin2。

15V电源供应运算放大器。

使用RL=2.4kΩ。

让Vin1为峰值1V，1kHz的正弦波，Vin2等于5V直流。

通过示波器上的输出波形验证放大器的工作。

按图2-2构造带通滤波器。

使用电阻和电容的设计值。

15V电源供应运算放大器。

记录并绘制频率响应（您可能需要使用计算机控制的扫描和数据采集）。

找出中心频率，角频率，带宽和中心频率的电压增益以验证规格已达到。

更改R3以降低中心频率从2.0kHz到1.0kHz。

在新的中心频率下重复第4步。

验证新的中心频率为1.0kHz。

新的带宽是多少？

新的中心频率的电压增益是多少？

与步骤4的测量结果进行比较。

加法电路是否可以由同相端输入，并产生相同的没有倒置的响应？

解释。

使用一个运算放大器产生的带通滤波器与使用一个RLC电路产生的带通滤波器相比有什么优点？

项目三：

使用运算放大器的模拟计算机应用

该项目将重点使用运算放大器进行积分与微分的数学运算。

一个简单解决微分方程的电路设计（模拟计算机）也将被列入。

图3-1和3-2说明了两个运算放大器的电路设计，分别进行分化和整合。

执行运算的“实时”，可以帮助观察初始瞬态和稳态响应。

电路的分析是基于假设“理想”的运算放大器，并在时域进行的。

两个电路中的电阻R1用来帮助稳定电路和一般的保护电路。

名义上R1值等于反馈电阻（图3-1）或输入电阻（图3-2）。

可选电阻的目的是留给学生研究结合总结问题。

微分和积分电路可结合“标准”反相和非反相运放电路提供模拟计算机的基石。

由此产生的模拟计算机电路设计解决在实时环境下差分和（或）积分/微分方程。

能够轻松和变化，初始条件和强制功能是模拟计算机的额外的好处。

如图3-3所示的电路被设计解决二阶微分方程ky”-y=0初始条件:

y（0）=-VX和K=R1R2C1C2。

初始条件是“设定”通过使用瞬时接触开关以强制在t=0（开关关闭时）输出等于施加的电压。

在数字计算机和数字信号处理的重大进展，虽然减少了这三个电路的使用，他们仍然是一个快速和相对便宜的的方法，用于可以用微分方程表示的过程控制和稳定/经营分析系统。

图3-1：

微分电路

图3-2：

积分电路

图3-3：

模拟计算机（二阶线性齐次方程）

推导有关在图3-1和3-2所示电路的输入和输出信号的表达。

设计一个模拟计算机，以解决初始条件：

Y（0）=2。

求解f（t）=0时的微分方程，并利用PSpice验证你的结果。

构造如图3-1所示的电路。

15V电源供应运算放大器，选用负载电阻约为2.4kΩ。

验证电路的操作，使用一个峰值为500mV，50Hz的正弦波作为输入信号。

确保设计的“增益”使输出不饱和。

改变正弦波频率为500Hz，重复第2步。

电路是否仍然正常运作？

需要什么样的变化，以防止输出饱和？

重复步骤2和3，但使用一个三角波，然后使用一个与步骤2和3具有相同的大小和频率的方波。

构造如图3-2所示的电路。

同样，使用±

15V电源的运算放大器和约为2.4kΩ的负载电阻。

用此电路重复步骤2到步骤4。

根据需要调整你的“增益”，保持输出信号在饱和极限≈±

12V内。

构建电路设计，以求解涉及中第2步的微分方程。

使用三种不同的输入波（正弦波，三角波，方波）验证设计的运作。

确定至少三种不同的频率的操作：

10Hz，1kHz和100kHz。

解释该电路运作中产生的差异。

初始条件对结果有什么影响？

你如何利用微分获得一个运算放大器的压摆率（单位时间的电压的升高）的估计？

你为什么要在积分电路中包含一个电容与电阻的并联？

在微分电路中与输入电容串联的电阻的目的是什么？

是否可以设计一个电路执行微分和积分的功能，使用非反相输入？

项目四：

共发射极放大器

该项目将显示BJT的等效电路模型中怎样测量和使用h参数。

一个CE小信号放大器的偏置和设计规范对低和高的频率响应和调整。

一系列的串联反馈也将被用来控制CE放大器的带宽和输入阻抗。

2N2222BJT

为了对晶体管电路加以分析，晶体管的终端行为必须具有模型的特点。

经常使用的两个模型为混合π型和h-参数模型。

完整的混合π型电路BJT的模型如图4-1所示。

该模型包括的BJT内部电容和输出电阻。

内部晶体管电容使混合π模型在整个晶体管的整个频率范围内有效。

典型的数据表值的Cπ和Cμ分别是13pF和8pF的。

这些值是如此之小可能被视为中频频率电路开路。

电阻Rx通常在几十欧姆，可视为短路，而Rμ和Ro通常非常大，可视为开路。

图4-1

图4-2

H-参数为BJT的小信号模型的特点是由4个H-参数表现，如图4-2所示。

与混合π模式不同，H-参数模型通常不包括频率相关的影响和元件，因此一般只适用于中频频率及以下。

然而，H-参数模型是非常有用的，因为对于一个BJT，h-参数可以很容易地被测量。

hre值通常是在10-4，并可以被认为是短路。

hoe值通常是10-5S使1/hoe有效地让大多数电路配置和偏置开路。

同样的假设，混合π型和H-参数模型在中频频率是等价的。

一个晶体管作为放大器，它必须有一个稳定的偏置。

要使晶体管偏置，在集电极和发射极之间必须建立恒定的直流电流。

此电流应尽可能对温度和β（或hfe）的变化不敏感。

温度每上升1°

C基极-发射极电压下降约2mV，因此，重要的是稳定的VBE，以确保晶体管不会过热。

图4-3

在图4-3所示的电路是最经常使用晶体管电路的偏置方案。

这个电路中，基极电压被提供的是电源电压VCC通过分压器RB1，RB2的部分。

为了便于电路分析，戴维南等效电路如图4-4所示，可以取代分压器网络。

为了确保发射极电流对β和VBE的变化不敏感，VBB应该远大于VBE，RBB应远小于βRE。

RBB通常是βRE的20-30％。

RE两端的电压也通常是2-3V以稳定β。

此相同的偏置方案可用于所有的3个BJT放大器配置（CB，CC，CE）。

图4-4

图4-5

BJT的CE放大器，如图4-5所示。

信号源和电阻负载是电容耦合放大器。

耦合电容C1和C2，发射极旁路电容CE，和内部晶体管电容的塑造了放大器的频率响应。

一个典型的放大器的频率响应曲线如图4-6所示。

图4-6

低半功率角频率FL是由输入和输出耦合电容和发射极旁路电容控制。

高半功率角频率FH是由内部晶体管电容和任何单独的负载电容控制。

带宽是高低角频率（FH-FL）