电信综合能力训练与测试.docx
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电信综合能力训练与测试
电信综合能力训练与测试课程设计任务书
一、电信综合能力训练与测试开设目的
本课程是在前导验证性认知实验基础上，进行更高层次的综合能力训练，是在教师指导下独立查阅资料、设计、安装和调试特定功能的电路。
综合设计实验对于提高学生的电信工程素质和科学实验能力非常重要，是电信技术人才培养成长的必由之路。
由学生自行设计、自行制作和自行调试的综合性实验。
旨在培养学生综合能力，解决电子信息方面常见实际问题的能力。
促使学生积累实际电子电路研制经验，准备走向更复杂更实用的应用领域，目的在于巩固基础、注重设计、培养技能、追求创新、走向实用。
二、电子电路设计的基本要求
1.以电子技术基础的基本理论为指导，将设计实验分为基础型和系统型两个层次，基础型指基本单元电路设计与调试，系统型指若干个单元电路组成并完成特定功能的电子电路的设计、调试；
2.熟悉常用电子仪器操作使用和测试方法；
3.学习电子系统电路的安装调试技术；
4.拓展电子电路的应用领域，能设计、制作出满足一定性能指标或特定功能的电子电路设计任务。
三、课题方向：
信号放大系统，如图1所示。
四、题目：
本设计采用的单元电路如下：
1.小信号放大电路：
（1）晶体管共射极单管放大器；
（2）场效应管放大器；
（3）同相比例运算放大器；
（4）反相比例运算放大器。
2.低频功率放大电路：
（1）OTL功率放大电路；
（2）集成功率放大电路。
由以上单元电路可组合成8个电路，4人一组，每人采用两个不同的小信号放大器和两个不同的功率放大器设计两个信号放大系统。
五、实验仪器：
电子线路综合实验箱、示波器、万用表。
六、设计内容：
1.预习附件1内容。
2.模拟电子电路仿真
（1）用PROTEL2004画原理图和仿真步骤简介：
a）详细步骤阅读DXPOnlineHelp或上网获得中文帮助；
b）建立新文件夹并命名此文件夹（如电信综合能力训练），将你个人创建的文档放在此文件夹中；
c）File\New\Project\PCBProject用SaveProjectas将PCB_Project1.PrjPCB改为你想保存的工程文件名如：
共射放大器.PrjPCB
d）在此项目PCB_Project1.PrjPCB下，加入原理图文件
（1）File\New\Schematic将Sheet1.SchDoc用File\Saveas另存为你想保存的文件名如共射放大器.SchDoc；
e）点击Sheet1.SchDoc画原理图。
在画原理图时，用Design\BrowseLibrary在Librarypanel点击...按钮，选择打开下拉菜单中的内容component、footprint、3Dmodel，打√项将被显示。
f）对于集成元件库中的元件注意选择与你实际要用的器件相同，包括你所用器件引脚封装形式。
要生成PCB图，每个元件必须有引脚封装形式。
g）Design\DocumentOptions\Units\√UseImperialUnitSystem\Mils；
h）Design\Add/RemoveLibraries在AvailableLibrary\Installed中，用Install\打开并选择你想安装的元件库，如Library\MiscellaneousDevicesIntLib、Library\Simulation\Simulationsources。
在已安装的库中选择元件：
Design\BrowseLibraries，选择相应的器件；
i）只有用具有仿真模型的元件构成的电路才能被仿真，而**.IntLib库中的元件具有仿真模型，故要对电路执行仿真，可采用**.IntLib库中的元件画原理图；
j）仿真：
Design\Simulate\MixedSim；
k）分析：
AnalysesOptions/OperationPointAnalysis√和Transient/FourierAnalysis√；
l）Availablesignal选择要激活的信号至ActiveSignals方框中；
m）OK；
n）Plot/NewPlot打开一个新的显示窗口；
o）Wave/AddWave增加一条新的仿真曲线；
p）massage中若不显示warning和error，则可出现仿真数字或曲线；
q）按《电子线路综合实验箱实验指导书V2.0版ZYE2203C（模拟电路部分）》相应实验要求调整静态工作点。
调整方法：
左击电位器同时按Tab键，在modlesfor*Rpot\Typr\Simulation\Edit\Parameter\SetPosition/调节（默认值为0.5）。
r）File\CompileDocumentxxxSchDoc（xxx是用户自己定义的文件名），若存在错误，将弹出Message窗口，改错后保存。
s）仿真正确以后，画PCB。
（2）两个放大电路，先单个电路独立仿真，待仿真正确后，然后串联起来仿真，这样便于分析查找错误；
（3）可按照附件1《电子线路综合实验箱实验指导书V2.0版ZYE2203C（模拟电路部分）》所述方法调整静态工作点，在保证输出电压最大不失真的情况下调整静态工作点，即Q点应位于交流负载线的中间；
（4）对于采用OTL功率放大电路的设计项目，须在Protel2004下作OperationPointAnalysis和Transient/FourierAnalysis仿真，（由于采用的是非正版软件，只能作象征性的仿真，仿真元件可在MiscellaneousDevicesIntLib和SimulationSourcesIntLib中寻找。
集成功放LM386N-1搜索LM386可搜到，元件所在库的路径一定要对，例如，元件在K:
\Protel2004\library\NationalSemiconductor\NSCAudioPowerAmplifier.lntLib库中，（不能写成I:
\Protel2004\library\…）然后添加该库。
（5）对于OperationPointAnalysis仿真，wave参数添加各级静态工作点的值（参见表一、表二、表三）；对于Transient/FourierAnalysis仿真添加正弦波输入信号源、第一极输出电压和第二级输出电压（参见表四）。
（6）原理图、仿真曲线须采用PrintScreen键将电脑当前屏幕的内容保存下来，以便写报告书；另一个设计项目只需在Protel2004下画原理图。
3.以上两个项目都要利用硬件实做，纪录的测试参数与仿真参数相同。
（1）
制作简易信号源，如图2所示；
（2）用8Ω、05W喇叭作负载；
（3）调整所用晶体管共射极单管放大器、场效应管放大器静态工作点；调整同相比例运算放大器、反相比例运算放大器零点及静态工作点，建议这两个运算放大器的放大倍数选10，（也可尝试选择100，作对比实验）；调整功率放大器的静态工作点；
表一共射极单管放大器静态工作点
测量值
根据测量值计算
UB（V）
UE（V）
UC（V）
UBE（V）
UCE（V）
IC（mA）
表二场效应管放大器静态工作点
测量值
根据测量值计算
UG（V）
US（V）
UD（V）
UDS（V）
UGS（V）
ID（mA）
表三OTL功率放大器静态工作点
IC2=IC3=50mAUA=2.5V
T1
T2
T3
UB（V）
UC（V）
UE（V）
表四输入信号、各级输出信号
测量值
VIN（Vpp）
VOUT1（Vpp）
VOUT2（Vpp）
（4）在输入端，采用驻极体话筒这一传感器制作信号源，若采用运算放大器进行小信号放大，信号应经过集成运放模块TP34和TP44之间的100μF电容输入（注意电容极性）。
检验所设计的电路能否实现信号放大、驱动负载（喇叭发声）。
（5）完成模拟电子技术课程设计报告书，见附件2。
4.如果自己有新的选题构想，要取得指导教师的批准方可进行设计。
七、时间及人员安排：
1.从2011年10月13日开始,下午5、6节在经计楼102上课，训练时间2周，测试时间1周。
2.按学号顺序，四人一组，要求给出四人一组的名单。
四人共八个设计不能相同，八个设计全部做完，经指导老师同意后方可结束实做。
A—90-100
系统调试正确、数据记录准确。
能用Protel2004画原理图、仿真。
对信号放大电路有深刻的理解，为何这样连接（如传感器为何要加电源、为何只用了一级小信号放大电路，加入运算放大器的信号为何加隔直电容）等问题考虑较全面。
能够发现实验中出现的问题并对此做出合理分析。
会画PCB原理图。
文档清晰、完整。
实践报告逻辑性强，条理清晰。
B—80-89
能用Protel2004画原理图、仿真。
系统调试正确、数据记录准确。
会画PCB原理图。
对信号放大电路有较好的理解，
文档清晰、完整。
实践报告逻辑性强，条理清晰。
C—70-79
能用Protel2004画原理图、仿真。
系统调试正确、数据记录准确。
会画PCB原理图。
对信号放大电路有一定的理解，
文档清晰、完整。
实践报告逻辑性强，条理清晰。
D—60-69
能用Protel2004画原理图。
系统调试正确。
会画PCB原理图。
文档清晰、完整。
。
E—0-60
能用Protel2004画原理图。
基本实现了信号放大。
会画PCB原理图。
文档、实践报告编写缺乏条理。
八、评分标准
九、购买元件清单
购买元件清单
元件
数量
备注
领夹式话筒
1
1套/4人
电阻4.7kΩ
1
喇叭8Ω、0.5W
1
耳机插座
1
一十、设计结束后交书面报告（即附件2）
备注：
PROTEL2004在局域网中，只有一台PC机能运行；
将其中一台机器设为共享；我的电脑/资源管理器/网上邻居/整个网络/查看整个网络/workgroup/打开已设为共享的机器文件夹/将共享文件拖至本机待安装的盘
附件1:
电子线路综合实验箱实验指导书V2.0版ZYE2203C（模拟电路部分）
目录
前言1
电子线路综合实验箱C型使用说明2
模拟电子线路实验基本知识5
实验一函数信号发生器的调试10
实验二晶体管共射极单管放大器13
实验四场效应管放大器22
实验十集成运算放大器指标测试40
实验十一集成运算放大器的基本应用——模拟运算电路45
实验十六低频功率放大器——OTL功率放大器63
实验十七低频功率放大器——集成功率放大器67
前言
高校电子通信类专业开设的《电子线路》、《模拟电子电路》等专业基础课（以下简称模电）是一门实践运用性很强的课程。
一方面，各种功能电路均可直接用于实际的电子设备中，成为设备的一个单元电路；另一方面，实用的电子设备或装置，通常是由几种功能电路组合而成的电路系统。
因此，只有通过实践，通过解剖一个个的单元电路，才能让学生加深对理论知识的理解，培养学生分析、设计、组装和调试模拟电路的基本技能。
本着这样的目的，根据模电的教学大纲，我们设计了“电子线路综合实验箱”。
为了读者能够更好地、更顺利地完成实验，我们编写了本实验指导书。
在书中的内容安排上，注意贯彻从实际出发，由浅入深，由特殊到一般，加强学习者实践动手能力，紧贴优秀专业教材等原则。
根据经典教材安排的同步实验课程，可以做到将理论与实践更加紧密的结合。
在每个实验末都附有一定数量的思考题，启发学生思路，扩展学生的视野。
在本书的最开始部分，详细地介绍了本实验系统的系统构成、使用方法、专业基础知识、注意事项等部分内容，事先详细的阅读他们能够使您更加得心应手地使用本实验系统进行学习和提高。
实验指导部分围绕实验目的、实验设备、实验原理、实验内容、实验报告等几个步骤展开了对实验的介绍，操作，总结等几个方面的阐述。
在力求详实的同时，也给使用者留有足够的思考空间。
本实验系统的开发研制等到了各高校老师的大力支持。
他们拥有非常丰富的教学经验，对本系统的开发、设计提供了非常宝贵的意见，这使我们的产品更加贴近教学实际。
由于编者水平有限，时间仓促，在书中内容安排、编写等方面难免有不妥之处，敬请读者批评指正。
电子线路综合实验箱C型使用说明
实验箱组成模块：
一、电子线路综合实验箱C型主电路板
二、数电部分——DIP扩展板
三、数电部分——A/D&D/A模块
四、数电部分——7128适配板
五、模电部分——差动放大模块
六、模电部分——晶体管模块
七、模电部分——稳压模块
八、模电部分——运放模块
九、模电部分——功放模块
各个组成模块的主要功能：
一、数字逻辑电路实验箱主电路板
1、交流电源模块：
提供+15V、+7.5V、AC（交流地）三路交流输出。
2、直流电源模块：
提供+12V、+5V、GND、-5V、-12V五路直流输出。
3、低频信号源模块：
给实验箱其它功能模块提供低频信号源。
主要由固定频率的信号源，三角波，正弦波，方波，单次脉冲源组成。
固定频率信号源有：
1HZ，10HZ，100HZ，500HZ，1KHZ，10KHZ，100KHZ，200KHZ，500KHZ，1MHZ，2MHZ，4MHZ；三角波、正弦波、方波的频率和幅值均可调，通过跳线JD1或者JD1+JD2两种连接方式，改变电容的容值来改变输出的频率的范围，调节W306可以细调输出频率，W302改变输出幅值（方波幅值通过W301调节），正弦波和三角波通过跳线来选择（方波直接输出）；单次脉冲源有正脉冲输出和负脉冲输出两种，按下S201就会产生一个正的或负的脉冲，它与按下的时间长短无关。
当要使用这一个模块中的信号源时，只需要将其接入相应的输入端，对该模块上电即可。
4、高频信号源模块
给实验箱其它功能模块提供高频信号源。
高频信号由“载波及调频波输出”测试点输出。
先将短路器J401接上，此时由10.7MHz晶振产生正弦振荡信号，输出点输出频率为10.7MHz的正弦波；然后拔下J401，接上J402、J403、J404，此时由三点式振荡电路产生正弦波，经过电路滤波、放大，最后测试点输出频率为10.7MHz。
此时将低频信号源模块上电，并选择正弦波输出，W302用来调节输出测试点的频偏。
在两种信号输出模式中W401用来调节输出波形的幅度。
5、逻辑电平输出
它的主要功能是提供8路高低电平。
当需要一个高电平时，将拨位开关拨下即可，对应的发光二极管发光，同样需要一个低电平将拨位开关拨上即可。
6、逻辑电平显示
它的主要作用是对输出电平的高低进行显示，如果发光二极管发光，则对应的输出为高电平，相反发光二极管不发光，则对应的输出为低电平。
7、元件库区
元件库区中提供了可调电阻、数码管、可置换元件区、扬声器等资源。
其中可调电阻有10K欧姆和100K欧姆各一个。
数码管分为共阳极数码管和共阴极数码管各一个（该部分设计力求灵活可变，当需要两个共阴的数码管时，只需将共阳数码管拔起，换上共阴数码管即可，同样需要两个共阳数码管，只需将共阴数码管拔起，换上共阳数码管。
另外还可以做共阴共阳数码管的单独实验。
实验箱上提供的TOS5101AH为共阴数码管，TOS5101BH为共阳数码管，它们的第3脚和第8脚为公共端。
）。
可置换元件区提供八组转插电路。
扬声器是带有功率放大的，调节W501，可以改变输出功率的大小。
二、数电部分扩展模块
1、DIP扩展板：
此扩展提供一个DIP8、四个DIP14、四个DIP16共八各IC插座。
此模块提供的实验空间配合实验箱主箱体使用可以完成数电部分前19个实验。
2、A/D&D/A模块：
此模块可以完成D/A转换、A/D转换两个实验。
2.1、D/A转换实验
此实验有两种数据的输入方式，一种是自己通过高低电平输入数据，另外一种就是从计算机的并行口由计算机通过软件发送数据。
经过D/A转换后，观察显示的模拟输出量，并分析D/A转换的原理。
2.2、A/D转换实验
此实验有两种处理数据的方式，一种是自己输入一个模拟量，如直流信号源，正弦波，三角波等，经过A/D转换后用逻辑电平显示单元的发光二极管进行数据的显示，另外一种就是将A/D采集到的数据由计算机的并行口传送至计算机，通过软件处理后显示在一个界面上。
注意做此实验时，转换时钟使用的是信号源单元的500KHZ时钟。
3、7128适配板
1、安装
将ALTERA7128适配板装到实验箱主电路板的虚线框上方，注意双排插针与双排插孔要一一对好，否则芯片无法上电，更无法下载，甚至有可能损坏器件。
另外四周的三个孔装上介子螺钉，以免摆动，损坏芯片。
2、下载
在计算机的并口与实验箱主电路板的并口2之间连上实验箱所附25芯电脑线，将并口2下面的拨动开关选择ALTERA公司，然后上电，此时适配板上的电源指示灯会发光指示。
下载时，按照实验指导书中的步骤操作，下载过程中，下载指示灯会不停的闪烁，直至下载完毕。
三、模电部分扩展板
本实验箱模电部分由五个模块组成：
差动放大模块，晶体管模块，稳压模块，运放模块，功放模块。
每个模块所能做的实验介绍如下：
1.差动放大模块：
（1）实验一——函数信号发生器的调试
（2）实验七——差动放大器
2.晶体管模块：
（1）实验二——晶体管共射极单管放大器
（2）实验三——晶体管两级放大器
（3）实验四——场效应管放大器
（4）实验五——负反馈放大器
（5）实验六——射极跟随器
（6）实验八——RC正弦波振荡器
（7）实验九——LC正弦波振荡器
3.稳压模块：
（1）实验十八——直流稳压电源——晶体管稳压电源
（2）实验十九——直流稳压电源——集成稳压器
（3）实验二十——晶闸管可控整流电路
4.运放模块：
（1）实验十——集成运算放大器指标测试
（2）实验十一——集成运算放大器的基本应用——模拟运算电路
（3）实验十二——集成运算放大器的基本应用——波形发生器
（4）实验十三——集成运算放大器的基本应用——有源滤波器
（5）实验十四——集成运算放大器的基本应用——电压比较器
（6）实验十五——电压—频率转换电路
5.功放模块：
（1）实验十六——低频功率放大器——OTL功率放大器
（2）实验十七——低频功率放大器——集成功率放大器
四、电子线路综合实验箱C型扩展板
1、安装
将电子线路综合实验箱C型扩展板装到实验箱主电路板扩展区域的上方。
因为扩展固定用的双排插针与插座还起到了电源连接的作用，所以一定要注意双排插针与双排插孔要一一对好，否则电源接错会产生不必要的损失和故障。
2、使用
除DIP扩展板以外，其他模块都可以按照相应实验指导书顺利进行，因此这里特别介绍DIP扩展板使用方法。
将DIP扩展板固定后，固定在军品插座上插上实验所用的芯片（本实验指导书的前19个实验均可以利用此扩展板来完成，在实验箱的主电路板上提供了相应的硬件资源，学生自己动手连线完成实验）即可进行实验。
注意芯片的管脚数目必须与扩展上所标数目对应，如74LS138必须插在16PIN的军品座中，74LS04必须插在14PIN的军品座中，当然不对应的时候就需要变通一下，如555可以插在14PIN，16PIN，20PIN的军品座中，只需要将管脚对应好即可。
实验注意事项
1、电源的打开顺序是：
先开交流开关（实验箱中的船形开关），再开直流开关，最后打开各个模块的控制开关。
电源关掉的顺序刚好与此相反。
2、切忌在实验中带电连接线路，正确的方法是断电后再连线，进行实验。
3、实验箱主电路板上所有的芯片出厂时已全部经过严格检验，因此在做实验时切忌随意插拔芯片。
4、实验箱中的叠插连接线的使用方法为：
连线插入时要垂直，切忌用力，拔出时用手捏住连线靠近插孔的一端，然后左右旋转几下，连线自然会从插孔中松开、弹出，切忌用力向上拉线，这样很容易造成连线和插孔的损坏。
5、实验中应该严格按照老师的要求和实验指导书来操作，不要随意乱动开关，芯片及其它元器件，以免造成实验箱的损坏。
元件库中的二极管和数码管一定要注意极性。
6、本实验箱在设计过程中已经加入了短路过流保护装置，所以如果实验过程中突然断电（除电源模块以外所有指示灯都熄灭），很有可能就是某些地方产生短路或其他故障。
因为此保护装置会在一定时间后恢复上电，所以此时应切断电源，按起电源开关，检查电路找到事故原因。
排除故障以后继续实验。
模拟电子线路实验基本知识
一、实验要求及注意事项
1．实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。
预习要求如下：
1）熟悉实验箱使用说明及相关注意事项。
2）认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的估算。
3）复习与实验相关的课本内容。
4）了解实验目的。
5）了解实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。
2．使用仪器和实验箱前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时应严格遵守。
3．实验时需要把相应的实验模块插到主实验板的相应插座上；特定的实验在哪一个模块，请参照实验指导书的“电子线路综合实验箱C型使用说明”部分。
4．实验时接线要认真，在仔细检查，确定无误后才能接通电源，初学或没有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。
5．模拟电路实验注意：
1）在进行小信号放大实验时，由于所用信号发生器及连接线的缘故，往往在进入放大器前就出现噪声或不稳定，易受外界干扰，且实验箱上的简易信号源调不到50毫伏以下，实验时可采用在放大器输入端加衰减的方法加以改进。
一般可用实验箱中电位器组成衰减器，这样连接线上信号电平较高，不易受干扰。
在定性分析实验时可以用我们的信号源，但定量分析实验时建议最好用外置信号源，特别是测量频率特性实验时要求很高的上限频率，只能用外置信号源。
为了实验效果更好，我们采用外置信号源做实验。
2）三极管hFE与hfe是不同物理意义量，只有在信号很小，理论上三极管工作近似在线性状态时才认为近似相等，实际上万用表所测出的直流放大倍数hFE与交流放大倍数hfe是不相同的。
3）在做实验内容时所有信号都是定量分析，为了克服干扰相应提高输入信号，为此在做实验时发现信号输入不当时自己适当调节，满足实验要求为主。
4）由于各个三极管参数的分散特性，定量分析时同一实验电路用到不同的三极管时可能所测的数据不一致，实验结果不一致，甚至出现自激等情况使实验电路做不出实验的现象，这样需要自己适当调节电路参数，以抑制干扰、自激等现象。
5）做实验时应注意实验原理图与模块的实际电路的对应关系（因为它的标号可能不一致）。
6．由于实验模块都是分立元件，误操作损坏元器件，故实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象（例如有元件冒烟、发烫或有异味）应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。
找到原因、排除故障，经指导教师同意再继续实验。
7．实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线。
连线时在保证接触良好的前提下应尽量轻插轻拔，检查电路正确无误后方可通电实验。
拆线时若遇到连线与孔连接过紧的情况，应用手捏住连线插头的塑料线端，左右摇晃，
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