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电子技术设计实验,电工电子示范中心,电子技术设计实验(模拟),实验一 共射单管放大器设计(4)实验二 集成运算放大器应用(2)实验三 函数信号发生器设计(4)实验四 直流稳压电源设计（2）实验五 语音滤波器设计（4）,参考教材：电子线路设计、实验、测试 谢自美 华中科技大学出版社,电子技术设计实验,电工电子示范中心,实验一 共射单管放大器设计 一、已知条件:+Vcc=+12V,RL=2K,Vi=10mV,Rs=600。二、性能指标要求:Au30,Ri2K,Ro500KHz。三、实验电路:,电子技术设计实验,电工电子示范中心,四、电路安装与调试,元件参数的选择与连接 1、根据给定条件和性能指标要求,先计算Rb1.Rb2.Rf.Re.Cb.Cc.Ce的值(见P66设计举例).RB1选用电位器(三极管选用9013,其特性参数ICM500mA，V(BR)CEO20V;fT150MHz;=60)静态工作点的调试 1、先测量三极管的三个脚的对地电压即VBQ、VEQ、VCQ，分别计算出ICQ和VCE。调节RB1使其测量值与计算值一样。2、可以用交流的方法调试。从信号发生器输出KHz的正弦信号到放大器的输入端，输出端接示波器观察其输出波形，改变RB1和增大信号发生器输出使波形出现上下同时失真此时关掉信号发生器输出分别测量VBQ、VEQ、VCQ，分别计算出ICQ和VCE。,电子技术设计实验,电工电子示范中心,1、电压放大倍数:Au=Uo/Ui=RL/rbe 式中:RL=RC/RL;rbe为三极管的输入电阻。用示波器测量放大器的(保证输出信号不失真时)输入电压和输出电压.Ui Uo2.输入电阻:Ri=Ui/(Us-Ui)R；R=1K Us Ui,五、性能指标与测试方法,电子技术设计实验,电工电子示范中心,3.输出电阻:Ro=ro/RcRc 放大器的输出电阻测试方法如图:电阻RL应与Ro接近,在输出波形不失真的情况 下，先测RL未接入放大器负载开路时的输出电 压Uo，再测接入RL时放大器的输出电压UoL。Ro=(Uo/UoL-1)RL,电子技术设计实验,电工电子示范中心,4.频率特性和通频带:放大器的频率特性和通频带可通过测量不同频率时的电压放大倍数来获得通常采用逐点法测量放大器的幅频特性曲线。注意：每改变一次频率，应保持输入信号的幅度不变。fH-fL,电子技术设计实验,电工电子示范中心,1、认真阅读实验指导书P63-P70，弄清已知条件和性能指标要求，写出设计报告。2、按照实验指导书P71的设计步骤与要求做，画出实验电路图并标明元件的参数。3、实验与思考题.4、熟悉元器件参数；最好选实验室有的元器件,在上做可以节约时间。,七、实验报告要求,按实验指导书P493实验报告范例书写。,六、实验预习要求,电子技术设计实验,电工电子示范中心,实验二 集成运算放大器应用,1.研究反相比例运算放大器的UiUo的相位关系和放大倍数。2.在反相比例运放电路的Rf上并联一0.1F的电容,输入一方波信号,研究积分电路Ui和Uo的相位关系和放大倍数。3.加法器和减法器的研究。输入不同幅度的正弦信号时Ui和Uo的相位关系和放大倍数。,一、实验任务,电子技术设计实验,电工电子示范中心,二、实验电路参数设计,分别用集成运放等器件组成一个反相比例运算电路、同相比例运算电路、反相求和电路和减法运算电路，其输出电压Vo与输入电压VI的关系对应满足Vo=-10 Vi，Vo=11 Vi，Vo=（20 Vi1 10 Vi25Vi3），Vo=10（Vi2Vi1），集成运放的工作电源为12V。要求选用确定集成运放的型号，设计计算各电阻的阻值，并根据实验箱现有的电阻选取确定，并完整正确地画出以上四种实验电路。,电子技术设计实验,电工电子示范中心,一般在性能指标和精度没有特别要求的情况下，运放可选A741之类的通用型集成运放。在运放选定后，对于一定的反馈参数，若能合理地选择电路的元件参数，就能使集成运放的开环放大倍数Avo、输入电阻ri、输出电阻ro对闭环运算精度影响降到最小。其反相和同相比例运算电路中的最佳反馈电阻Rf应分别按下面公式计算：反相比例电路：反馈电阻Rf 比例电阻R1=-Rf/Auf 平衡电阻 Rp=R1/Rf同相比例电路：反馈电阻RF 比例电阻R1=Rf/（Auf-1）平衡电阻 Rp=R1/Rf,电子技术设计实验,电工电子示范中心,三、性能指标与测试方法,1反相比例运算电路 验证相位及比例关系Auf=Vo/Vi（取Vi=0.4V），或Auf=（Vo-Vo）/Vi。2同相比例运算电路 验证相位及比例关系Auf=Vo/Vi（取Vi=0.4V），或Auf=（Vo-Vo）/Vi。3反相求和运算电路 验证反相求和关系Vo（20Vi1+10Vi2+5Vi3），式中取Vi1=0.2V，Vi2=0.3V，Vi3=0.4V；或者Vo（20Vi1+10Vi2+5Vi3）-Vo。4减法运算电路 验证减法运算关系Vo10（Vi2 Vi1），式中取Vi2=1.0V，Vi1=0.5V。,电子技术设计实验,电工电子示范中心,四、预习要求及思考题1预习要求（1）预习、理解实验原理。（2）完成电路参数设计，画出完整正确的实验电路。（3）领会和明确实验内容。2思考题（1）集成运放用于交流信号放大时，采用单、双电源供电时各有什么优缺点？（2）理想运放具有哪些最主要的特点？（3）集成运放用于直流信号放大时，为何要进行调零?,1明确设计目的。2所用仪器名称、型号及功能作用等。3画出完整、正确、清晰的实验电路。4简叙实验原理。5整理各项实验内容，计算出结果。6完成思考题。7分析产生实验误差的最主要原因以及实验体会等。,电工电子示范中心,电子技术设计实验,五、设计报告要求,电工电子示范中心,电子技术设计实验,电工电子示范中心,实验三 波形产生电路设计,一、已知条件:运算放大器A741二片.二、性能指标要求:频率范围(100Hz-1KHz、1KHz-10KHz)输出电压(方波Vp-p1V)波形特性(方波t1S最大输出电压时、三角波rr2%),电子技术设计实验,电工电子示范中心,三、电路参数设计,1设计要求（1）设计一种用集成运放等器件组成的文氏电桥正弦波发生器实验电路。已知电源电压为12V，振荡频率=1591.5Hz。设计、计算、选择器件型号和参数，画出完整、正确的实验电路。（2）设计一种用集成运放等器件组成的方波和三角波发生器实验电路。已知运放电源为12V，振荡频率为100Hz500Hz可调，方波和三角波输出幅度分别为6V，3V，误差均为10%。设计、计算、选择器件型号和参数，画出完整、正确的实验电路。,电子技术设计实验,电工电子示范中心,2设计步骤及方法（1）正弦波发生器实验电路设计 参考电路的选用：根据设计要求，可选用图131所示的原理电路。集成运放型号的确定 选用运放应根据设计电路指标、要求，结合运放的技术指标确定，本实验要求工作电源电压为12V，振荡频率要求不高，所以可选用通用型运放A741或LM358等。选频元件R和C的确定 根据实验原理和设计要求知：f=1/2rc=1591.5HzC=1/2Rf，R的阻值与运放的输入电阻ri和输出电阻ro应满足以下关系riRro，在满足关系和模拟实验箱现存有的电阻中选定阻值，然后计算C的电容值。,电子技术设计实验,电工电子示范中心,二极管型号确定 为提高电路的温度稳定性，D1、D2应选用硅管，其特性参数尽可能一致以保证输出波正负半波对称的要求。本实验电路对二极管的耐压和工作电流要求不高。综合以上因素，可选用1N4148型或1N4001型二极管。负反馈网络电阻值的确定 为了减小偏置电流的影响，应尽量满足或接近R=Rf/R3。取R3R，考虑到调试方便和满足振荡条件，则Rf=R4+RW/2+R5/RDR4+RW/2+R5/22R3，先选定RW和R5的阻值，即可算出R4的值，然后选取确定。R5越小对二极管非线性削弱越大，波形失真减小，但稳幅作用也同时被削弱，R5的取值应注意两者兼顾。画出完整、正确的实验电路（包括标注器件参数、型号、测试代号、脚号、极性等）。,电子技术设计实验,电工电子示范中心,四、性能指标与测试方法1正弦波发生器实验电路的调测（1）正确组装所设计的正弦波发生器实验电路。（2）排除实验故障，调节RW等使电路振荡输出失真最小的正弦波。（3）测画其输出波形，标注正负幅值及周期T以及单位坐标等。2方波和三角波发生器实验电路的调测（1）正确组装所设计的方波和三角波发生器实验电路。（2）排除实验故障，使电路振荡输出方波和三角波，并调节RW使波形周期为5ms。（3）测画出方波和三角波，画上坐标，并标注周期和各自的正负幅值。（4）调节RW，测出Tmax和Tmin的值，计算出fmax=1/Tmin 和fmin=1/Tmax的值，并与理论值进行比较，分析产生误差的最主要原因（要求指明元器件的名称及代号）。,电子技术设计实验,电工电子示范中心,五、预习要求及思考题 1预习要求（1）预习正弦波、方波和三角波以及锯齿波发生器电路的工作原理。（2）根据设计要求，完成正弦波、方波和三角波实验电路的设计。（3）理解领会实验内容和任务。2思考题（1）在图131的原理电路中，若将R3的阻值错用为正常值的10倍或1/10倍，电路输出端将分别出现什么现象？（2）如果把图136所示的电路中的二极管D反接，其输出波形将如何变化？（3）在方波、三角波发生器实验中，要求保持原来所设计的频率不变，现需将三角波的输出幅值由原来的3V降为2.5V，最简单的方法是什么？,电子技术设计实验,电工电子示范中心,1、明确实验目的。2、所用仪器名称、型号及作用等。3、画出完整、正确的实验电路，并叙述实验原理。4、完成电路及参数设计。5、画出实验内容中要求测画的波形和完成要求的误差分析。6、完成思考题。7、实验总结及其它。,六、实验报告要求,电子技术设计实验,电工电子示范中心,实验四 直流稳压电源的设计与调测,一、已知条件:集成稳压器LM317和实验箱上的器件。二、性能指标要求:输出电压Vo及最大的输出电流Iomax:1档 Vo=+12V输出电压,Iomax=100mA;2档 Vo=+5V,Iomax=300mA;3档 Vo=+3V+9V连续可调,Iomax=200mA;纹波电压Vop-p5mV,稳压系数Sv510-3。,电子技术设计实验,电工电子示范中心,设计电路必须先进行计算、确定如下几个参数和元件型号等。1、确定电源变压器副边电压V2的值 根据电网变化情况和桥式整流滤波电路的电压关系，设计、计算出V2的电压值。2、桥式整流二极管D1D4的型号确定 根据桥式整流和电网变化情况，计算或估算出二极管的最高反向电压VRM和最大工作电流Iomax，再查有关手册确定所选用的二极管型号，并标注在电路图中。3、滤波电容的选用 可根据实验原理中的有关公式和电网变化情况，设计、计算其电容量和耐压值，然后查有关手册选定电容的标称值和耐压值以及电容型号。,三、电路参数设计,电子技术设计实验,电工电子示范中心,四、性能指标与测试方法1.经检查组装、连接无误后，通电、检查、测试或进行故障排除。最常见的故障有保险丝开路、断线、7812、电阻、电位器、电容器损坏以及连线接触不良等。2.调节调压器BT或改变变压器B2的抽头位置，使V2为所设计的值，然后测试、记录如下电压值：V2=；Vi=；UoL=；Vi纹波=Vip-p=；VoL纹波=Vop-p。3.输出电阻Ro的测量：Ro=Vo/Io=（Vo-VoL）/IoL 4.电流调整率SI的测量、计算：5.稳压系数SV的测量6.纹波系数和纹波抑制比的计算。,电子技术设计实验,电工电子示范中心,1预习要求（1）预习直流稳压电源电路的组成及工作原理。（2）完成电路参数设计，画出正确、完整的实验电路。（3）理解、领会和明确实验内容，写出待测试参数名称和公式等。2思考题（1）桥式整流电容滤波电路的输出电压Ui是否随负载的变化而变化？为什么？（2）在测Uo时，是否可以用指针式万用表进行测量？为什么？（3）设计并画出一种用NPN大功率管扩流的集成稳压器电路。,五、预习要求及思考题,电子技术设计实验,电工电子示范中心,1明确实验目的。2列表指明所用仪器名称、型号以及功能等。3画出完整、正确、清晰的实验电路。4简叙实验电路组成及原理。5整理各项实验数据和内容，计算出有关结果。6完成思考题。7总结体会以及必要的分析和讨论。,六、实验报告要求,电子技术设计实验,电工电子示范中心,实验五 语音滤波器设计,一、已知条件:A741二片,电阻和电容若干.二、性能指标:截止频率fH=3KHz,fL=300Hz，Av=10。阻带减速率为-40dB/10倍频程。,电子技术设计实验,电工电子示范中心,三、电路参数设计 1.二阶有源低通滤波器 二阶有源低通滤波器电路的幅频响应表达式为 式中 上式中的特征角频率 就是3分贝截止角频率。因此，上限截止频率,电子技术设计实验,电工电子示范中心,2.二阶有源高通滤波器 如果将二阶有源低通滤波器中的R和C位置互换，则可得二阶高通滤波器电路。令o=1/RC，Q=1/（3-Auf）和Auf=1+Rf/R1,可得其幅频响应表达式为 其下限截止频率,电子技术设计实验,电工电子示范中心,四、性能指标与测试方法,1.按图认真检查实验板上元器件的位置，测试二阶低通滤波器的幅频响应。测试结果记录下表中。ui=0.1v（有效值）的正弦信号2.测试二阶高通滤波器的幅频响应测试结果记入表中。,电子技术设计实验,电工电子示范中心,1.计算有源低通、高通滤波器电路的截止频率。2.复习有源低通、高通滤波器的工作原理。3.当实验所用的高通滤波器采用LM358（其开环差模电压增益106dB，开环带宽为10HZ时，其闭环电压增益Auf=2,大约能维持到什么频率？提示：在此放大器中，增益带宽积为常数。,五、预习要求及思考题,电子技术设计实验,电工电子示范中心,1.用表列出实验结果。以频率的对数为横坐标，电压增益的分贝数为纵坐标，在同一坐标上分别绘出二种（低通、高通）滤波器的幅频特性。说明二阶低通滤波器和高通滤波器的幅频特性具有对偶关系。2.简要说明测试结果与理论值有一定差异的主要原因。3.高通滤波器的幅频特性，为什么在频率很高时，其电压增益会随频率升高而下降？,六、实验报告要求,