《电子技术实验1》实验指导书.docx

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《电子技术实验1》实验指导书

实验一仪器使用

一、实验目的

1．明确函数信号发生器、直流稳压稳流电源和交流电压表的用途。

2．明确上述仪器面板上各旋钮的作用，学会正确的使用方法。

3．学习用示波器观察交流信号波形和测量电压、周期的方法。

二、实验仪器

8112C函数信号发生器一台

DF1731SC2A可调式直流稳压稳流电源一台

DF2170B交流电压表一台

双踪示波器一台

三、实验内容

1．调节8112C函数信号发生器输出1KHZ、100mV的正弦波信号，将操作方法填入下表。

各旋钮符号

意义

操作方法

MAPLITUDE

POWER

电源开关与幅度调节

FINE

信号频率细调

MAIN/

PULLTOINVERT

信号频率粗调/拉出倒置

RAMP/PULSE

斜波/脉冲

PULLTOVAR

DCOFFSET

拉出调节直流电平

ATT.

衰减度选择

方波/三角波/正弦波的选择

FUNC./COUNT.

函数/计数频率选择

RANGEHz/

GATETIME

量程/闸门时间选择

OUTPUT

基本信号输出

GATE

闸门显示

2．将信号发生器输出的信号接入交流电压表测量，配合调节函数信号发生器的“MAPLITUDEPOWER”旋钮，使其输出为100mV。

3．将上述信号接入双踪示波器测量其信号电压的峰峰值和周期值，并将操作方法填入下表。

旋钮名称

意义

操作方法

FOCUS

聚焦

INTEN

辉度

×5MAG

垂直灵敏度扩展控制开关

CH1POSITION

CH1位移旋钮

MODE（CH1CH2

DUALADD）

显示工作方式

MORMINV

倒相开关

CH2POSITION

CH2位移旋钮

SLOPE

触发电平极性按钮

TRIGLEVEL

触发电平控制

HORIZONTAL

POSITION

水平位移旋钮

×10MAG

时基扫速扩展

VARIABLE

扫描微调

CALVAR

扫描微调控制

MODE（AUTO

NORMTV-V

TV-H）

触发方式选择

TIME/DIV

时基扫速选择旋钮

POWER

电源开关

TRIGGER

SOURCE（VERT

CH1LINEEXT）

触发源选择开关

VOLTS/DIV

VARIABLE

垂直灵敏度微调旋扭

AC/GND/DC

输入耦合开关

CH2（Y）

通道2输入端

CH1（X）

通道1输入端

VOLTS/DIV

垂直灵敏度选择旋扭

四、实验总结

1、整理实验记录、分析实验结果及存在问题等。

2、实现下列要求，应如何调节有关旋钮。

操作方法

改变波形位置

改变波形幅度

改变波形个数

五、预习要求

1．对照附录的示意图和说明，熟悉仪器各旋钮的作用。

2．写出下列预习思考题答案：

（1）当用示波器进行定量测量时，时基扫描微调旋钮和垂直微调旋钮应处在什么位置？

（2）某一正弦波，其峰峰值在示波器屏幕上占垂直刻度为5格，一个周期占水平刻度为2格，垂直灵敏度选择旋钮置0.2V/div档，时基扫速选择旋钮置0.1mS/div档，探头衰减用×1，问被测信号的有效值和频率为多少？

如何用器其他仪器进行验证？

附录一：

8112C函数信号发生器

1．用途

（1）输出基本信号为正弦波、方波、三角波、脉冲波、锯齿波。

输出幅值从5mv～20v，频率范围从0.1HZ～2MHZ。

（2）作为频率计数器使用，测频范围从10HZ～50MHZ，最大允许输入为30Vrms。

2．面板说明

面板操作使用说明

序号

各旋钮符号

意义

操作使用

MAPLITUDE

POWER

电源开关与幅度调节

顺时针旋转电源接通，信号幅度增大

FINE

信号频率细调

顺时针旋转信号频率增大

MAIN/

PULLTOINVERT

信号频率粗调/

拉出倒置

顺时针旋转信号频率增大，旋钮外拉输出的矩形波倒置

RAMP/PULSE

斜波/脉冲

当旋钮指向CAL时，斜波/脉冲为等斜率或等宽波形，逆时针旋转改变三角波斜率或矩形波占空比

PULLTOVAR

DCOFFSET

拉出调节直流电平

旋钮拉出以0为中心，顺时针正电平增大，逆时针负电平增大

SYNCOUT

同步信号输出

向外输出TTL电平矩形信号

禁止作有源输入端使用，防止短路

COUNTVCFIN

压控电压输入

输入0～5V直流或斜波信号

COUNTIN

计数输入

输入外测频率信号，输入电压宜小于规定

OUTPUT

基本信号输出

输出方波三角波正弦波信号禁止作有源输入端使用避免长期负载短路

ATT.

衰减度选择

弹出为0分贝按入为-30分贝测频输入为20分贝

方波/三角波/正弦波的选择

按入其中一个旋钮选择一个信号输出

FUNC./COUNT.

函数/

计数频率选择

按入用于外测频，弹出用于内测频

RANGEHz/

GATETIME

量程/闸门时间选择

用作选定信号频段及测频闸门时间

赫

显示数字小数点前单位为HZ

KHZ

千赫

显示数字小数点前单位为KHZ

GATE

闸门显示

闪烁表示闸门在周期性开启

88888

LED数码显示

显示内外信号频率

OVFL

溢出显示

外测频显示超过999999时指示灯亮

3．操作使用

（1）在方波/三角波/正弦波/三个键中按其中一个键选择所需的信号波形。

（2）在（RANGEHz/GATETIME）中选定所需信号频段。

（3）顺时针旋转（POWER）旋钮，接通电源，继续旋转选择所需的信号幅度。

（4）调节（MAIN/PULLTOINVERT）旋钮，对信号频率进行粗调，再调节（FINE）旋钮，对信号频率微调。

（5）从（OUTPUT）中输出所需的基本信号。

附录二：

DF1731SC2A可调式直流稳压稳流电源

1．用途

（1）二路电源独立使用时，可输出0～30V可调直流电压。

（2）二路电源串联使用时，输出电压为两路之和。

（3）固定电源输出电压为5V，输出电流为3A。

2．面板说明

序号

面板说明

主路电压表头指示输出电压值

主路电流表头指示输出电流值

从路电压表头指示输出电压值

从路电流表头指示输出电流值

从路稳压输出电压调节旋钮

从路稳流输出电流调节旋钮

电源开关、按下开启、弹起关断

从路稳流状态指示灯

从路稳压状态指示灯

从路直流输出电压负接线柱、接负载负端

机壳接地端

从路直流输出电压正接线柱、接负载正端

二路电源独立、串联、并联控制开关

主路直流输出电压负接线柱、接负载负端

机壳接地端

主路直流输出电压正接线柱、接负载正端

主路稳流状态指示灯

主路稳压状态指示灯

固定5V直流电源输出电压负接线柱、接负载负端

固定5V直流电源输出电压正接线柱、接负载正端

主路稳流输出电流调节旋钮

主路稳压输出电压调节旋钮

3．操作使用

（1）二路可调电源独立使用

①将二路电源独立、串联、并联控制开关（即13和14）弹起。

②将主路和从路稳流调节旋钮（即6和22）顺时针调节到最大。

③输出电压的正接线柱接负载正端，输出电压的负接线柱接负载负端。

④打开电源开关（即7）。

⑤调节主路和从路电压调节旋钮（即23和5）使主路和从路输出所需的直流电压值。

（2）二路可调电源串联使用

①首先检查主路和从路电源的负端是否有与接地端断开，若没有断开应将其断开，不然将造成从路电源的短路。

②将二路电源独立、串联、并联控制开关的（13）按下（14）弹起。

③将主路和从路稳流调节旋钮顺时针调节到最大。

④负载的正端接主路输出正接线柱、负端接从路输出的负接线柱。

⑤打开电源开关。

⑥调节主路电源电压调节旋钮（23）从路的输出电压严格跟踪主路输出电压，使输出电压值为两路之和。

附录三：

DF2170B交流压表

1．用途

（1）用于测量100μV～300V，10HZ～800KHZ交流信号电压有效值。

（2）采用二组相同而又独立的线路及双指针表头，可在同一表面上同时指示两个不同交流信号的有效值，可代作两个高灵敏度晶体管毫伏表使用。

2．面板说明

序号

面板说明

表头

机械零位调整（黑针）

机械零位调整（红针）

量程开关

通道输入

电源开关

电源指示灯

3．操作使用

（1）接通电源，按下电源开关预热10分钟后使用。

（2）将量程开关置于适当量程，再加入测量信号，若测量电压末知，应将量程开关置最大档，然后慢慢减小量程。

（3）若要测量高电压，输入端墨柄鳄鱼夹必须接在“地”端。

（4）使用结束，将电源关断，并将量程置于*10V档。

附录四：

双踪示波器

示波器面板说明（以LG型为例）

序号

旋钮名称

意义

作用

FOCUS

聚焦

用于调节聚焦至扫描线最细

INTEN

辉度

顺时针旋转，辉度增加

×5MAG

垂直灵敏度

扩展控制开关

按入，垂直扩展5倍

CH1POSITION

CH1

位移旋钮

调节屏幕CH1信号垂直方向的位移

MODE（CH1CH2DUALADD）

显示工作方式

选择偏转系统的工作方式

CH1：

显示CH1通道的信号

CH2：

显示CH2通道的信号

DUAL：

同时显示CH1和CH2通道的信号

ADD：

显示加到CH1和CH2信号的代数和

MORMINV

倒相开关

按入，CH2信号极性被倒相

CH2POSITION

CH2位移旋钮

调节屏幕CH2信号垂直方向的位移

SLOPE

触发电平

极性按钮

按入为正极性触发，弹出为负极性

TRIGLEVEL

触发电平控制

调节触发电平

HORIZONTAL

POSITION

水平位移旋钮

调节水平扫描线的移动

×10MAG

时基扫速扩展

按入，扫描扩展10倍

VARIABLE

扫描微调

连续微调扫描时间，顺时针旋足处于校正位置

CALVAR

扫描微调控制

按入扫描微调，弹出处于校准位置

MODE：

AUTO

NORMTV-V

TV-H

触发方式选择

AUTO：

在无信号输入时显示扫描线。

有触发信号时，同正常的触发扫描，波形可稳定显示。

NORM：

有触发信号时才产生扫描。

TV-V：

观察电视信号的全场信号波形。

TV-H：

观察电视信号的行信号波形。

TIME/DIV

时基扫速选择旋钮

用于选择扫描时间

POWER

电源开关

按入打开电源

PROBE

示波器校正

校正方波的输出

TRIGGER

SOURCE（VERT、

CH1、LINE、EXT）

触发源

选择开关

VERT：

触发信号来自CH1或CH2的信号

CH1：

触发信号来自CH1

LIEN：

触发信号来自交流电源信号

EXT：

触发信号来自外触发输入端的外触发信号

EXT

TRIGIN

外触发

输入通道

用于外触发信号的输入

VOLTS/DIV

VARIABLE

垂直灵敏度

微调旋扭

连续微调垂直幅度顺时针旋足处于校准位置

AC/GND/DC

输入耦合开关

选择被测信号至输入端的耦合方式

AC：

耦合交流分量，隔离直流分量，使屏幕显示的信号波形位置不受直流电平影响

GND：

输入端接地

DC：

输入信号直接加到输入端，其中包括直流成分

CH2（Y）

通道2输入端

被测信号从CH2输入

CH2

VOLTS/DIV

垂直灵敏度

选择旋扭

通道2信号垂直幅度的选择

CH1（X）

通道1输入端

被测信号从CH1输入

CH1

VOLTS/DIV

垂直灵敏度

选择旋扭

通道1信号垂直幅度的选择

GROUND

接地端

TRACE

ROTATION

基线旋扭

用螺丝刀调节使扫描线和水平刻度线平行

实验二单级共射放大电路

一．实验目的

1.掌握单级共射放大电路静态工作点的测量和调整方法。

2.了解电路参数变化对静态工作点的影响及最大不失真输出电压的测量。

3.掌握单级共射放大电路动态指标（Au、Ri、Ro）的测量方法。

4.学习通频带的测量方法。

二.实验预习要求

1.熟悉单级共射放大电路静态工作点的设置。

2.根据实验电路图所示的参数，以获得最大不失真输出电压为原则，估算静态工作点。

设β=80，Rb1=15k，Rb2=15k

3.估算该电路的电压放大倍数Au，输入电阻Ri和输出电阻Ro

三．实验原理与参考电路

1．参考电路

参考电路如图1所示。

该电路采用自动稳定Q点的分压式射极偏置电路，其温度稳定性好，三极管选用ICEO很小的3DG6，电位器Rw1，Rw2用来调整Q点。

2．Q点的测量

在半导体三极管放大器的图解分析中已经介绍，为了获得最大不失真输出电压，Q点应选在输出特性曲线中交流负载线的中点。

若Q点选得太高，易引起饱和失真，而Q点选得太低，又易引起截止失真。

实验中，若测得VCEQ太小，说明三极管已经饱和；若测得VCEQ太大，则说明三极管已经截止。

对于线性放大电路，这两种工作点都是不合适的，必须对其进行调整。

Q点的位置与电路参数Vcc、Rc、Re、Rb1、Rb2都有关。

当电路确定后，工作点的调整主要是通过调节电位器Rw1，Rw2来实现。

Rw1调小（或Rw2调大），Q点升高；Rw1调大（或Rw2调小），Q点降低。

另外，如果输入信号过大，使三极管工作在非线性区，即使工作点选在交流负载线的中点，输出电压的波形仍可能出现双向失真。

静态工作点是指输入信号为零时的基极电流IBQ、集电极电流ICQ和管压降VCEQ值。

直接测量ICQ时，需断开集电极回路，比较麻烦，所以常采用测量电压的方法，再换算成电流。

3．电压放大倍数的测量

电压放大倍数Au是指输出电压与输入电压之比。

实验中，需用示波器监视放大电路输出电压波形，在不失真时，用电子毫伏表测量输入电压与输出电压的有效值，然后计算出电压放大倍数。

4．输入电阻Ri的测量

输入电阻Ri的大小表示放大电路从信号源或前级放大电路获取电流的多少。

输入电阻越大，索取的前级电流越小，对前级的影响越小。

输入电阻的测量原理如图2所示。

在信号源与放大电路之间串入一个已知电阻R，用电子毫伏表分别测出电阻R两端的电压ui1和ui，则输入电阻为

电阻R的值不宜取得过大，过大易引入干扰，但也不宜太小，太小易引起较大的测量误差。

最好R与Ri的取值为同一数量级。

5．输出电阻的测量

输出电阻Ro的大小表示电路带负载能力的大小。

输出电阻越小，带负载能力越强。

输出电阻的测量原理如图2所示。

用电子毫伏表分别测出放大器的开路输出电压uos和负载电阻上的电压uo，则输出电阻可通过计算求得。

由图2可知，

，所以

。

同样，为了测量值尽可能精确，最好取RL与Ro的阻值为同一数量级。

6．幅频特性的测量

放大器的幅频特性是指放大器的增益与输入信号频率之间的关系曲线。

一般用逐点法进行测量。

在保持输入信号幅值不变的情况下，改变输入信号的频率，逐点测量对应于不同频率时的电压增益，用对数坐标纸画出幅频特性曲线。

通常将放大倍数下降到中频区电压放大倍数的0.707倍时所对应的频率称为该放大电路的上、下限截止频率，用fH和fL表示，则该放大电路的通频带为BW=fH-fL≈fH

四．实验内容

1．按图1在实验箱上接上+12V电源。

2．测试电路在线性放大状态时的静态工作点

从信号发生器输出频率为f=1kHz的正弦电压，接到放大电路的输入端，将放大电路的输出电压接到双踪示波器，逐渐加大正弦信号幅度，调整电位器Rw1，Rw2，使示波器上显示的输出电压波形达到最大不失真，然后关闭信号发生器，使ui=0，测试此时的静态工作点，填入下表中。

VE/V

ICQ/mA（≈VE/Re）

VCEQ/V

VBE/V

3.测试电压放大倍数Au

（1）用交流毫伏表分别测量输入电压ui和输出电压uo，计算出电压放大倍数Au。

（2）用示波器观察ui和uo的幅值和相位。

把ui和uo分别接到双踪示波器的CH1和CH2通道上，在荧光屏上观察它们的幅值和相位，并将观察到的波形关系记录在坐标纸上。

4．输入电阻和输出电阻的测量

按图2连接电路。

（1）取R=5.1k，用电子毫伏表分别测出ui1和ui，计算输入电阻Ri。

（2）取RL=5.1k，用电子毫伏表分别测出RL开路电压uo1和RL=5.1k时的输出电压uo，计算输出电阻Ro。

5．测量单级共射放大电路的通频带

（1）输入信号为f=1kHz的正弦信号，RL=5.1k时，用示波器测出放大器的输出电压峰峰值VOPP。

（2）保持输入信号的幅度不变，提高输入信号的频率，随着频率的增大，输出电压幅值会减小，当其下降到输出电压峰峰值VOPP的0.707倍时，信号发生器所指示的频率即为放大器的上限频率fH。

（3）同理，保持输入信号的幅度不变，降低输入信号的频率，输出电压同样会减小，当其下降到输出电压峰峰值VOPP的0.707倍时，信号发生器所指示的频率即为放大器的下限频率fL。

（4）通频带为BW=fH-fL≈fH

6．了解由于静态工作点设置不当，给放大电路带来的非线性失真现象。

调节Rw1（或Rw2），分别使其减小或增大，观察输出波形的失真情况，分别测出静态工作点，测量方法同实验内容2，将结果填入下表中。

工作状态

输出波形

静态工作点

ICQ/mA

VCEQ/V

VBE/V

五．实验报告要求

1．认真记录和整理实验测试数据，按要求填入表格并画出相应的波形图。

2．对测试结果进行理论分析，找出产生误差原因。

六．实验仪器与元器件

函数信号发生器1台

双踪示波器1台

电子毫伏表1架

万用表1架

三极管1只

电阻1.8k、3.3k、15k、5.1k若干只

电位器10k、100k若干只

电容器10Uf若干只

实验三多级放大器的设计

一、实验目的：

1．掌握多级放大电路的设计方法。

2．通过实验，熟悉电路各项技术指标与放大器的关系。

3．进一步熟悉多级放大器的特点和功能。

二、电路性能要求：

按如下技术指标的要求设计一个两级放大电路：

1．输入电阻不小于1000kΩ

2．输出电阻不大于200Ω

3．电压放大倍数为100倍

4．放大器的带宽为20Hz~20kHz（即fL=20Hz，fH=20kHz）

三、实验内容和要求：

1．根据设计题目要求设计电路与参数，完成预习报告。

（可采用集成运算放大器进行设计，型号为LM324）

2．按照设计方案组装电路。

3．按照自拟的测试方法，在已知输入信号范围内进行测试，并将测试值与理论值进行比较。

4．写出设计总结报告。

实验四集成运算放大器应用

一、实验目的：

1．掌握集成运放构成运算电路的设计方法。

2．通过实验，了解影响运算精度的因素。

3．进一步熟悉电路的特点和功能。

二、实验题目：

1．设计一个运算电路实现下列运算关系：

UO=2UI1+2UI2-4UI3

UI1=0.1V~1V

UI2=0.1V~1V

UI3=0.1V~1V

2．设计一个积分运算电路，用以将方波变换成三角波。

已知方波的幅值为2V，周期为1ms。

三、实验内容和要求：

1．根据设计题目要求设计电路与参数（集成运算放大器的型号为LM324），完成预习报告。

2．按照设计方案连接电路。

3．按照自拟的测试方法，在已知输入信号范围内进行测试，并将测试值与理论值进行比较。

4．分析误差及误差产生的原因。

5．写出设计总结报告。

．

实验五波形发生与变换电路设计

一．实验目的

1．熟悉用集成运算放大器设计波形发生电路的方法。

2．掌握用集成运算放大器设计波形变换电路的方法。

3．理解集成运算放大器构成波形发生与变换电路的工作原理。

4．掌握波形发生与变换电路的调试方法。

二．设计要求

（一）设计课题：

设计一个由集成运算放大器组成的波形发生与变换电路。

（二）设计要求

1．能产生正弦波信号、矩形波信号。

2．信号频率为1.5kHz。

3．正弦波峰-峰值为12V，矩形波峰-峰值为6V。

三．实验报告要求

1．写出设计全过程，画出电路原理图和确定电路参数。

2．分析波形发生与变换电路的工作原理。

3．拟定实验方案和步骤。

4．记录相关数据和曲线；作出整流传输特性曲线，分析其线性关系如何？

四．思考题

1．构成正弦波振荡器的方法有哪些？

各自的优缺点？

2．如何调节正弦波振荡器的频率？

实验六有源滤波电路的综合设计

一、实验目的：

1．熟悉有源滤波器的性能测试方法。

2．用集成运放、电阻、电容设计二阶带通滤波器，通过实验测试它的幅频特性、中心频率和带宽。

二、实验题目：

1．设计一个二阶有源低通滤波器（LPF）:

要求fp=50Hz。

2．设计一个二阶有源带通滤波器（BPF）:

要求电路中心频率fo=1000Hz,Q值等于5，带通宽度BW=200Hz。

三、实验内容和要求：

1．根据设计题目要求设计电路并确定各参数（集成运算放大器的型号为LM324），完成预习报告。

2．按照设计方案连接电路。

3．自拟实验步骤和记录表格，测试其幅频特性、中心频率和带宽，并将测试值与理论值进行比较。

4．分析误差及误差产生的原因。

5．写出设计总结报告。

实验七心电放大器的性能分析

——PSPICE在模拟电路分析设计中的应用

心电放大器的背景知识

对于心电放大器而言，使用者为医疗单位，有较好的工作环境；心电传感器测得的心电信号幅度一般在50µV~5mV之间，属于微弱信号，要求放大器具有低噪声、低漂移和较高的电压放大倍数；信号的频率范围一般为0.05Hz~200Hz，频带范围不是很宽；人体是心电信号的信号源，人体电阻、检测电极与皮肤的接触电阻等为信号源内阻，其值较大，一般为几十kΩ，因此要求放大器必须有很高的输入阻抗；同时人体相当于一个导体，易接受空间电磁场的各种干扰信号，这些干扰信号对放大器来说相当于共模信号，因此，心电放大器应具有较高的共模抑制比。

心电放大器如图1所示。

（图中运算放大器为LM324）

一、实验目的

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