电子电路实践教学计划8101122系.docx

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电子电路实践教学计划8101122系

2012~2013学年第三学期

电子电路实践

（8、10、11、22系）

教

学

计

划

和

要

求

东南大学电工电子实验中心

2013年3月

一、基本情况：

总学时：

32

学时比例：

1（课内）：

1（课外）

学分：

1学分

适用范围：

8、10、11、22全体学生

先修课程：

高等数学、物理、电路分析、模拟电子线路

实验教材：

《电子线路实践》王尧等编，东南大学出版社出版

实验地点：

九龙湖校区电工电子实验楼，电子技术实验1～8室

实验模式：

每组一人，开放实验

时间：

2013.3~2013.6每周一14:

00~21:

00，周二至周四09:

40~21:

00，周五9:

40~17:

30，周六09:

00~16:

30

二、教学要求：

预习要求：

1、在进实验室前完成与所作实验相关的预习内容，并将其写在实验报告的实验原理部分，对正确性无把握的可先写在其他纸上，完成实验后再补到实验报告上。

2、每个实验在进入实验室前，必须先用MultiSim软件进行仿真。

该软件可从实验中心网站下载。

3、指导教师将不定期抽查实验预习情况，如果有2次或2次以上没有预习，实验总评成绩降一等

4、预习中有问题可以登录电工电子实验中心的网站查找解答或提出问题。

网址为：

，也可以直接发邮件给您的带班教师，具体邮件地址可询问各自的带班教师。

实验要求：

1、实验采用开放模式，您可以在每周一14:

00~21:

00，周二至周四09:

40~21:

00，周五9:

40~17:

30，周六09:

00~16:

30中任何时间到实验室完成实验。

实验前请仔细阅读开放实验规章制度，并在以后的实验中认真遵守。

请特别关注严重违规行为的条款，因为两次以上严重违规将取消期末考试资格。

2、每次实验要记得带校园卡、元件包、导线、连接线。

在进入实验室时，请在刷卡机上出示您的校园卡，在刷卡机分配的实验室和实验座位上完成实验，严禁窜座。

3、进入实验座位后前请先检查自己座位上的仪器，如有缺失和损坏请及时和值班教师联系，实验过程中如果发生仪器故障，也请和值班教师联系，值班教师检查确认后才可以更换，请勿自行更换。

4、开始实验前请先在课程网站（）上查看与该实验相关的课件和其他各种信息。

实验中遇到问题首先应该自己思考解决，课程网站提供了一部分常见问题解答，可作为参考。

确实解决不了可询问值班教师，但对于课程网站上能找到答案的问题，值班教师将不予回答，请理解。

5、原则上每次实验至少要完成一项实验内容，单次实验时间不少于1个小时，每两周实验总时数不得低于2.5小时。

否则将被通报，如有特殊情况请提前和指导教师联系。

如果有2次或2次以上两周实验总时数低于2.5小时，将取消期末考试资格。

6、实验中途请勿随意离开实验室，如确实有特殊情况请向值班教师请假或者刷卡下机。

请记住中途无故离开15分钟以上的属于严重违规行为。

7、为了某些实验的特殊需要，在每个实验室配置了一组特殊仪器，包括频率特性测试仪、频谱分析仪、失真度仪等，如有需要可自行操作，但操作前请认真阅读说明书和操作指南，有问题可咨询值班教师。

8、如有元器件损坏，可到413室购买，该室同时提供焊接设备，如需焊接，可自行前往操作。

9、实验完成后请关闭计算机和所有仪器电源、仪器归位、整理线缆、打扫干净实验桌面，刷卡下机

实验报告要求：

1、实验原理请不要大量的抄书上已有的内容，以完成预习思考题、理论计算和理论设计为主。

2、记录实验数据时，书上已给出表格的按书上表格记录，没有的要自拟表格，原则上不允许不画表格记录数据。

3、对于所有要求观察记录的波形，必须记录在坐标纸上，并标注波形的各项参数，特别注明的除外。

4、每项实验内容都必须对测量过程中遇到的问题、实际测量和理论值的差别等做总结和分析。

5、回答实验思考题

6、如果采用计算机记录或处理数据的话，可将结果打印后贴在实验报告的相关位置，有另外的预习报告，也可粘贴在实验报告的最后一页

7、实验报告必须在指定时间完成并提交，如果有两次或两次以上无故迟交报告，实验总评成绩降一等；如果有两次或两次以上未交实验报告，取消期末考试资格；如果有2次或2次以上抄袭实验报告，取消期末考试资格。

三、考核方法：

本课程最终成绩由平时实验成绩、综合实验成绩、实验理论知识测试成绩和期末考试成绩四部分组成。

实验理论测试采用机考方式，期末考试采取给定电路参数，设计并搭试电路的模式。

具体成绩组成如下：

平时实验成绩

25％

音响放大器设计实验成绩

20％

实验理论知识测试成绩

15％

期末考试成绩

40％

四、实验教学计划：

教学周

时数

实验内容

实验方式

第6周

3

模拟运算放大电路

（一）

集中上课

第7周

3

模拟运算放大电路

（二）

开放

第8周

3

单级低频电压放大电路（基础）

集中上课

第9周

3

单级低频电压放大电路（扩展）

开放

第10周

3

模拟运算放大电路（三）

开放

第11周

3

比较器电路

集中上课

第12周

3

波形发生电路

开放

第13周

3

有源滤波器（实际电路搭试）

开放

第14周

3

音响放大器设计

开放

第15周

3

音响放大器设计、实验理论测试

集中上课

第16周

3

期末考试

集中上课

实验一模拟运算放大电路

（一）

实验时数：

3学时

时间要求：

第6周内完成，第7周内交实验报告

教材：

《电子线路实践》Page20～30

实验检查：

带班教师检查

学习目标：

1、熟练掌握反相比例、同相比例、加法、减法等电路的设计方法。

2、熟练掌握运算放大电路的故障检查和排除方法，以及增益、传输特性曲线的测量方法。

3、了解运放调零和相位补偿的基本概念。

设计提示：

1、运放“调零”，是指运放作直流放大器用时，由于输入失调电压和失调电流的影响，当运放的输入为零时，输出不为零，这不仅影响运放的精度，严重时还会造成运放不能正常工作。

调零一般是在运放的输人端外加一个补偿电压，抵消运放本身的失调电压，达到凋零的目的。

有的运放有调零引出端如本实验用到的741，其调零电路如图1所示，调节电位器RW，可使运放输出电压为零。

也有的运放无调零引出端，需要在同相端或反相端接一定的补偿电压来实现。

图1调零电路图

2、用示波器测量电压传输特性曲线的方法

双端口网络的输出电压值随输入电压值的变化而变化的特性叫做电压传输特性。

电压传输特性在实验中一般采用两种方法进行测量。

一种是手工逐点测量法，另一种是采用示波器X-Y方式进行直接观察。

手工逐点测量法：

可以在输入端加一个直流电压，逐步改变输入端电压，每改变一次记录一个输出电压值，最后把所有测量所得数据记录在坐标纸上，所有的点连接起来就是电压传输特性曲线。

这种测量方式最大的优点是设备简单，只要有信号源和直流电压表就可以了，缺点是繁琐，同时由于是取有限的点进行测量，有可能丢失比较重要的信息点，所以测量精度有限。

示波器X-Y方式直接观察法：

是把一个电压随时间变化的信号（如：

正弦波、三角波、锯齿波）在加到电路输入端的同时加到示波器的X通道，电路的输出信号加到示波器的Y通道，利用示波器X-Y图示仪的功能，在屏幕上显示完整的电压传输特性曲线，同时还可以测量相关参数。

测量方法如图2所示。

图2电压传输特性曲线测量

具体测量步骤如下：

（1）选择合理的输入信号电压，一般与电路实际的输入动态范围相同，太大除了会影响测量结果以外还可能会损坏器件；太小不能完全反应电路的传输特性。

（2）选择合理的输入信号频率，频率太高会引起电路的各种高频效应，太低则使显示的波形闪烁，都会影响观察和读数。

一般取50～500Hz即可。

（3）选择示波器输入耦合方式，一般要将输入耦合方式设定为DC，比较容易忽视的是在X-Y方式下，X通道的耦合方式是通过触发耦合按钮来设定的，同样也要设成DC。

（4）选择示波器显示方式，示波器设成X-Y方式，对于模拟示波器，将扫描速率旋钮逆时针旋到底就是X-Y方式；对于数字示波器，按下“Display”按钮，在菜单项中选择X-Y。

（5）进行原点校准，对于模拟示波器，可把两个通道都接地，此时应该能看到一个光点，调节相应位移旋钮，使光点处于坐标原点；对于数字示波器，先将CH1通道接地，此时显示一条竖线，调节相应位移旋钮，将其调到和Y轴重合，然后将CH1改成直流耦合，CH2接地，此时显示一条水平线，调节相应位移旋钮，将其调到和X轴重合。

3、电压增益（电压放大倍数AV）测量方法

电压增益是电路的输出电压和输入电压的比值，包括直流电压增益和交流电压增益。

实验中一般采用万用表的直流档测量直流电压增益，测量时要注意表笔的正负。

交流电压增益测量要在输出波形不失真的条件下，用交流毫伏表或示波器测量输入电压Vi（有效值）或Vim（峰值）或Vip-p（峰-峰值）与输出电压Vo（有效值）或Vom（峰值）或Vop-p（峰-峰值），再通过计算可得。

测试框图如图3所示，其中示波器起到了监视输出波形是否失真的作用。

图3电压增益（电压放大倍数AV）测量

预习思考：

1、设计一个反相比例放大器，要求：

|AV|=10，Ri>10KΩ，将设计过程记录在预习报告上；

2、设计一个同相比例放大器，要求：

|AV|=11，Ri>100KΩ，将设计过程记录在预习报告上；

3、设计一个电路满足运算关系VO=-2Vi1+3Vi2

必做实验：

1、23页实验内容1，具体内容改为：

（I）图5-1电路中电源电压±15V，R1=10kΩ，RF=100kΩ，RL＝100kΩ，RP＝10k//100kΩ。

按图连接电路，输入直流信号Vi分别为－2V、－0.5V、0.5V、2V，用万用表测量对应不同Vi时的Vo值，列表计算Avf并和理论值相比较。

其中Vi通过电阻分压电路产生。

（II）Vi输入0.2V、1kHz的正弦交流信号，在双踪示波器上观察并记录输入输出波形，在输出不失真的情况下测量交流电压增益，并和理论值相比较。

注意此时不需要接电阻分压电路。

（III）输入信号频率为1kHz的正弦交流信号，增加输入信号的幅度，测量最大不失真输出电压值。

（IV）用示波器X-Y方式，测量电路的传输特性曲线，计算传输特性的斜率和转折点值。

（V）电源电压改为12V，重复（III）、（IV），并对实验结果结果进行分析比较。

2、23页实验内容2

3、设计电路满足运算关系Uo=-2Ui1+3Ui2（预习时设计好电路图，并用Multisim软件仿真）,Ui1接入方波信号，方波信号从示波器的校准信号获取（模拟示波器Ui1为1KHz、1V（峰峰值）的方波信号，数字示波器Ui1为1KHz、5V（峰峰值）的方波信号），Ui2接入5kHz，0.1V（峰峰值）的正弦信号，用示波器观察输出电压Uo的波形，画出波形图并与理论值比较。

实验中如波形不稳定，可微调Ui2的频率。

选做实验：

1、按图5-1连接电路，电路中电源电压±15V，R1=10kΩ，RF=100kΩ，RL＝100kΩ，RP＝10k//100kΩ。

将输入端接地，用万用表测量并记录输出端电压值；如果不为0，按照预习思考题中的电路接入调零电路，调节电位器RW，使运放输出电压为零。

分析如果不调零1—（I）的实验结果会增加多少误差，以及如果不调零对必做实验内容1—（II）的结果有没有影响。

注意事项：

1、要注意运放器件的管脚顺序和电解电容的极性。

2、使用运算放大器时要注意不能超过各项参数的极限值，如最大电源电压、最大输入电压、最大输出电流等。

电源电压应预先调到所需的电压值后再接入到实验电路中，同时请注意正负电源的接法。

3、部分实验需要输入可调的直流电压，这可通过由电位器串接电阻组成分压电路来实现，串接固定电阻的目的是限流，避免烧坏器件和电源。

4、仪器和电路的接地：

在电路的调试过程中，如果仪器的接地端连接不正确,或者接触不良,会直接影响测量精度,甚至影响到测量结果的正确与否。

在实验中直流稳压电源的“地”、示波器的“地”、函数信号发生器、交流毫伏表的“地”都必须和电路的“地”连接在一起,否则会导致信号不正确。

5、运算放大器电路的调试方法

1）在调试741应用电路时，一般采用以下步骤

2）检查集成电路插接方向是否正确；

3）测量7脚的电压是否为正电源电压值，4脚的电压是否为负电源电压值；

4）根据电路特性，测量2脚和3脚电压值是否符合理论值。

以反相放大器为例，电路中2脚=3脚=0V。

如果3脚电压不等于0V，一般是同相端外接电路开路，如果2脚和3脚不等，则有可能运算放大器损坏；

5）用万用表测量运放的好坏。

主要测正负电源端与其它各引脚之间是否短路，若无短路则正确；电路中主要晶体管的PN结电阻值是否正确，应该正向电阻小，反向电阻大。

测试时注意，不用小电阻档（如“×1”档），以免测试电流过大；也不要用大电阻档（如“×10K”档），以免电压过高损坏运放。

对于完好的741，测试结果应该如所示，如果测得阻值与表中值相差太多，说明运放的差动输入级或者推挽输出管有损坏。

表笔

阻值

表笔

阻值

表笔

阻值

表笔

阻值

黑+

红-

黑+

红-

黑+

红-

黑+

红-

7脚

3脚

无穷大

7脚

2脚

无穷大

7脚

6脚

无穷大

6脚

4脚

1M

3脚

7脚

44K

2脚

7脚

46K

6脚

7脚

10K

4脚

6脚

10K

6、请保留本实验的原始测量数据，在后面的“模拟运算电路（三）”还需要用到。

实验二模拟运算放大电路

（二）

实验时数：

3学时

时间要求：

第7周内完成，第8周内交实验报告

教材：

《电子线路实践》Page25～30，Page49~51

实验检查：

带班教师检查

学习目标：

1、掌握运算放大器实现信号积分和电流电压转换功能电路的基本设计和调试方法；

2、掌握精密半波整流和精密全波整流电路的电路组成、电路原理、参数设计和调试方法；

3、了解运算放大器实际器件参数对积分电路、电流电压转化电路、精密整流电路性能的影响。

预习思考：

1、根据29页实验内容1的指标要求设计电路并确定元件参数。

2、在积分器实验中，若信号源提供不出平均值为零的方波，能否通过耦合电容隔直流？

若能的话，电容量怎样取？

3、对于29页实验内容2试根据数据手册中的相关参数计算

a）当R1=1kΩ，RL分别为1kΩ和10kΩ时最大允许输出电流值为多少

b）当R1=100Ω，RL分别为100Ω和1kΩ时最大允许输出电流值为多少

c）当R1=1kΩ、RL为1kΩ，输入电压Vi为0.5V、1V和3V时，计算负载电阻RL的取值范围。

4、设运算放大器为双电源供电，最大输出电压为±VOM，试根据精密全波整流电路的原理，推导图10-2的传输特性曲线，写出推导过程并画出传输特性曲线。

必做实验：

1、29页内容1全部实验。

2、29页内容2全部实验。

（I）图6-12中50KΩ电位器改为1KΩ，同时在电位器和＋15V电源之间接入510Ω限流电阻，表6-1中470KΩ电阻全部改为470Ω、5.6KΩ电阻改为4.7KΩ。

（II）完成表6-1中的实验，并对实验的结果进行分析，同时与预习思考题中计算的理论值进行比较。

3、精密半波整流电路：

（I）依照图10-1所示连接电路，元件参数：

R1=R2=10KΩ，电源电压±10V，二极管为1N4148。

（II）Vi输入一个频率为100Hz的正弦交流信号，有效值分别为5V、1V、10mv，用示波器观察输入输出信号波形，对结果进行分析比较。

（III）用示波器的X-Y显示方式测试该电路的电压传输特性，调节Vi幅度，找出输出的最大值Vomax。

4、精密全波整流电路：

（I）图10－2的精密全波整流电路和传输特性曲线修正为下图。

图中R=10KΩ，电源电压±10V，二极管为1N4148

（II）搭接电路，重复半波整流电路（II）和（III）的内容。

精密全波整流电路传输特性曲线

注意事项：

1、在完成积分器实验时，输入方波不能含直流成分。

教材25页更正：

图6-1，f>>fc时Vo与Vi成积分关系；f<

2、测量传输特性时示波器选择X—Y工作方式，Vi接X通道，Vo接Y通道，垂直耦合方式选择DC档，注意示波器坐标原点的位置，以准确读取各项参数

3、数字存储示波器在显示小信号时干扰比较大，可在采样菜单中选择“平均”以提高波形显示清晰度。

实验三单级低频电压放大电路（基础）

实验时数：

3学时

时间要求：

第8周内完成，实验报告与“单级低频电压放大电路（扩展）”一起于第10周内提交

教材：

《电子线路实践》Page1～6

实验检查：

带班教师检查

学习目标：

1、掌握单级放大电路的工程估算、安装和调试；

2、了解三极管各项基本器件参数、工作点、偏置电路、输入阻抗、输出阻抗、增益、幅频特性等的基本概念以及测量方法；

3、掌握基本的模拟电路的故障检查和排除方法，深化示波器、稳压电源、交流电压表、函数发生器的使用技能训练。

设计提示：

1、对于图1-3中的偏置电路，只有R2支路中的电流I1>>IBQ时，才能保证VBQ恒定实现自动稳定工作点的作用，所以工程中一般取：

（硅管）

（锗管）

2、为了提高电路的稳定性，一般要求VBQ>>VBE，工程中一般取VBQ=（5~10）VBE，即VBQ=（3～5）V（硅管），VBQ=（1～3）V（锗管）

3、电路的静态工作点电流

由于是小信号放大，所以ICQ一般取0.5~2mA

4、ICQ确定后通过以下公式可计算R1和R2的值：

5、交流电压放大倍数

6、交流输入阻抗

7、交流输出阻抗

预习思考：

1、器件资料：

上网查询本实验所用的三极管9013的数据手册，画出三极管封装示意图，标出每个管脚的名称，将相关参数值填入下表：

参数符号

参数值

参数意义及设计时应该如何考虑

VCBO

VCEO

VEBO

IC

IE

hFE

VCE（sat）

VBE

fT

2、偏置电路：

教材图1-3中偏置电路的名称是什么，简单解释是如何自动调节BJT的电流IC以实现稳定直流工作点的作用的，如果R1、R2取得过大能否再起到稳定直流工作点的作用，为什么？

3、电压增益：

（I）对于一个低频放大器，一般希望电压增益足够大，根据您所学的理论知识，分析有哪些方法可以提高电压增益，分析这些方法各自优缺点，总结出最佳实现方案。

（II）实验中测量电压增益的时候用到交流毫伏表，试问如果用万用表或示波器可不可以，有什么缺点。

4、输入阻抗：

（I）放大器的输入电阻Ri反映了放大器本身消耗输人信号源功率的大小，设信号源内阻为RS，试画出图1-3中放大电路的输入等效电路图，回答下面的连线题，并做简单解释：

Ri=RS放大器从信号源获取较大电压

Ri<

Ri>>RS放大器从信号源获取最大功率

（II）教材图1-4是实际工程中测量放大器输入阻抗的原理图，试根据该图简单分析为什么串接电阻RS的取值不能太大也不能太小。

（III）对于小信号放大器来说一般希望输入阻抗足够高，根据您所学的理论知识，分析有哪些方法可以提高教材图1-3中放大电路的输入阻抗。

5、输出阻抗：

（I）放大器输出电阻RO的大小反映了它带负载的能力，试分析教材图1-3中放大电路的输入阻抗受那些参数的影响，设负载为RL，画出输出等效电路图，回答下面的连线题，并做简单解释。

RO=RL负载从放大器获取较大电压

RO<

RO>>RL负载从放大器获取最大功率

（II）教材图1-5是实际工程中测量放大器输出阻抗的原理图，试根据该图简单分析为什么电阻RL的取值不能太大也不能太小。

（III）对于小信号放大器来说一般希望输出阻抗足够小，根据您所学的理论知识，分析有哪些方法可以减小教材图1-3中放大电路的输出阻抗。

6、计算教材图1-3中各元件参数的理论值，其中

已知：

VCC=12V，Vi=5mV，RL=3KΩ，RS=50Ω，T为9013

指标要求：

AV>50，Ri>1KΩ，RO<3KΩ，fL<100Hz，fH>100kHz（建议IC取2mA）

必做实验：

1、除1-

（1）外的全部实验（所有波形必须定量记录，包括幅度、频率等，输入和输出波形必须记录在同一坐标内）。

2、实验修改内容：

（I）3-

（1）的内容和3-

（2）、3－（3）合并，表1－1修改为

静态工作点电流ICQ（mA）

1

x（设计值）

测量值

测量值

理论值

误差

输入端接地

VBQ（V）

VCQ（V）

VEQ（V）

输入信号Vi=5mV

VS（mV）

VO（V）

VO’（V）

计算值

VBEQ

VCEQ

AV

Ri/kΩ

RO/kΩ

（II）内容4增加下表

完全截止

（开关特性观察）

截止失真

饱和失真

完全饱和

（开关特性观察）

测量值

VBQ（V）

VCQ（V）

VEQ（V）

计算值

ICQ（mA）

VBEQ

VCEQ

R1

选做实验：

1、1-

（1）全部内容。

2、利用失真度仪测量4-

（1）、4-

（2）中失真波形的失真度。

注意事项：

1、各仪器的地线应与电路的地相连接。

2、稳压电源的输出电压应预先调到所需的电压值再接入实验电路中。

3、若电路存在自激，可改变元件的接线位置或走向，并注意电解电容的极性。

实验四单级低频电压放大器（扩展）

实验时数：

3学时

时间要求：

第9周内完成，实验报告与“单级低频电压放大电路（基础）”一起于第10周内提交

教材：

《电子线路实践》Page1～6

实验检查：

带班教师检查

学习目标：

1、掌握幅频特性等的基本概念以及测量方法。

2、了解负反馈对放大电路特性的影响。

设计提示：

1、电路频率特性的下限频率值主要受C1，C2和CE影响，其关系分别为

2、幅频特性曲线、上限频率、下限频率、截止频率中心频率、带宽的测量方法

（a）单级放大器放大特性（b）低通特性（c）高通特性（d）带通特性

幅频特性反应了电路增益和频率之间的关系，上图列出了常见的幅频特性类型。

（a）和（d）中的fL表示下限频率，fH表示上限频率，（d）中的f0表示中心频率，带宽BW=