电子学方法实验教案精选文档.ppt

电子学方法实验教案本讲稿第一页，共八十五页24、学生不得随意拆装实验室仪器学生不得随意拆装实验室仪器5、密切注意各实验室中装备、仪器、操作台等部位的高压标记，严禁双手触摸密切注意各实验室中装备、仪器、操作台等部位的高压标记，严禁双手触摸6 6、严禁带电进行接线、调整电路元件等操作，电路搭接与元件插拔等操作应保证在切断电源的条件下进行、严禁带电进行接线、调整电路元件等操作，电路搭接与元件插拔等操作应保证在切断电源的条件下进行7 7、在进行接线、调整电路元件等操作时，即使在知晓电源已切断的情况下，也必须先以单手手背先试探性、在进行接线、调整电路元件等操作时，即使在知晓电源已切断的情况下，也必须先以单手手背先试探性地触碰一下实验对象，以确认实验系统绝对不带电，然后方可以手指地触碰一下实验对象，以确认实验系统绝对不带电，然后方可以手指(手心一面手心一面)触摸实验系统触摸实验系统(如果手背触如果手背触电，则被弹开；而如果手心触电，则被紧握，无法松开电，则被弹开；而如果手心触电，则被紧握，无法松开)8 8、电烙铁的使用必须限制在实验室内规定地点，使用结束之后必须将烙铁插头拔出电源插座、电烙铁的使用必须限制在实验室内规定地点，使用结束之后必须将烙铁插头拔出电源插座9 9、电烙铁应仔细摆放，严禁将烙铁头接触电源线，严防触电事故发生、电烙铁应仔细摆放，严禁将烙铁头接触电源线，严防触电事故发生 本讲稿第二页，共八十五页3火灾安全事故紧急预案火灾安全事故紧急预案1、平时实验中心各实验室必须保证有二扇通往大楼走廊的可开启房门。实验进行时，实验室房门必须开启，不得锁平时实验中心各实验室必须保证有二扇通往大楼走廊的可开启房门。实验进行时，实验室房门必须开启，不得锁死。死。2 2、如果发现着火，应尽快大声告知老师和其他同学，但决不可自行采取灭火行动，以免伤亡事故、如果发现着火，应尽快大声告知老师和其他同学，但决不可自行采取灭火行动，以免伤亡事故扩大。扩大。3 3、如果得知有着火，实验指导教师应以最快速度拉断实验室总电闸门。如果实验指导教师距离实验室总电闸、如果得知有着火，实验指导教师应以最快速度拉断实验室总电闸门。如果实验指导教师距离实验室总电闸门较远，则应该告知距离实验室总电闸门最近的同学，尽快拉断实验室总电闸门。门较远，则应该告知距离实验室总电闸门最近的同学，尽快拉断实验室总电闸门。4 4、拉断实验室总电闸门后，实、拉断实验室总电闸门后，实验指导教师尽快组织广大同学有秩序地从实验室二扇通往大楼走廊的房门撤离，以保障学生的生命安全。验指导教师尽快组织广大同学有秩序地从实验室二扇通往大楼走廊的房门撤离，以保障学生的生命安全。5 5、学生全部撤离实验室后，实验指导教师尽快通知实验中心器材室、学生全部撤离实验室后，实验指导教师尽快通知实验中心器材室(物理楼物理楼520520室，电话室，电话65642187)65642187)。6 6、实验中心主任、实验指导教师及实验中心管理人员尽快通知上海市消防中心实验中心主任、实验指导教师及实验中心管理人员尽快通知上海市消防中心(电话电话119)119)，以实施救助，以实施救助 。7 7、实验中心、实验中心全体教师、工作人员应该尽快使用消防工具进行灭火，尽量将火灾控制在最小范围全体教师、工作人员应该尽快使用消防工具进行灭火，尽量将火灾控制在最小范围 。8 8、在整个火灾事故处理过程中，、在整个火灾事故处理过程中，广大同学要保持秩序，切忌慌乱，以免事故损失的扩大。听从老师的指挥，协助做好事故处理工作广大同学要保持秩序，切忌慌乱，以免事故损失的扩大。听从老师的指挥，协助做好事故处理工作 。本讲稿第三页，共八十五页4 关于模拟与数字电路实验报告及实验验收的说明：关于模拟与数字电路实验报告及实验验收的说明：1 1、学学生生在在进进行行新新实实验验之之前前必必须须预预习习实实验验原原理理和和实实验验内内容容，设设计计并并画画出出完完整整的的实实验验原原理理图图，实实验验报报告告中中实实验验原原理理部分主要由预习报告构成，实验指导教师在新实验讲解之后应检查学生预习报告，作为学生实验态度考核内容之一。部分主要由预习报告构成，实验指导教师在新实验讲解之后应检查学生预习报告，作为学生实验态度考核内容之一。2 2、学学生生实实验验过过程程应应严严格格按按照照实实验验规规程程和和实实验验步步骤骤要要求求进进行行，电电路路连连线线应应清清晰晰、规规范范，正正确确安安全全使使用用实实验验设设备备，认认真真填填写写实实验验数数据据、表表格格、波波形形图图等等，实实验验教教师师在在指指导导实实验验和和验验收收实实验验的的过过程程中中，应应检检查查学学生生实实验验过过程程的的规规范范性性、实实验验数数据据的的完完整整性性、实实验验结结果果的的合合理理性性，并并抽抽查查学学生生部部分分实实验验数数据据，杜杜绝绝实实验验数数据据抄抄写写和和胡胡乱乱搭搭建建实实验验线线路路现现象象。学学生生实实验验数数据据（元元器器件件参参数数、必必要要的的线线路路图图、测测量量数数据据、信信号号波波形形参参数数等等）应应由由指指导导教教师师签签字字并并作作为为实实验验报报告告的的附附件件，在在交交实实验验报报告告时时一一并并上上交交，学学生生实验报告第二部分应包括实验步骤、测量方法和实验数据整理。实验报告第二部分应包括实验步骤、测量方法和实验数据整理。3 3、实验报告的第三部分主要包括实验数据、实验结果讨论；故障现象分析以及思考题回答。实验报告的第三部分主要包括实验数据、实验结果讨论；故障现象分析以及思考题回答。本讲稿第四页，共八十五页5模拟与数字电路实验模拟与数字电路实验考核方式：考核方式：以以平平时时实实验验成成绩绩和和期期末末考考试试成成绩绩综综合合评评定定，其其中中平平时时实实验验成成绩绩占占80%80%左左右右，期期末末考考试试成成绩绩占占20%20%左左右右，平时实验成绩部分具体评定方法如下：平时实验成绩部分具体评定方法如下：1 1、实验预习和实验纪律占平时实验成绩的、实验预习和实验纪律占平时实验成绩的10%10%左右。左右。主主要要根根据据学学生生有有无无迟迟到到、早早退退、无无故故旷旷课课现现象象，实实验验预预习习报报告告是是否否认认真真、实实验验中中有有无无大大声声喧喧哗哗、是是否否爱护实验器材等方面评定。爱护实验器材等方面评定。2 2、实实验验结结果果和和过过程程占占平平时时实实验验成成绩绩的的70%70%左左右右。该该部部分分主主要要根根据据学学生生完完成成实实验验情情况况评评定定，具具体体可可按按照照下下面面三三部部分分实实验验情情况况综综合合评评定定：（1 1）基基础础实实验验内内容容。（2 2）选选做做实实验验或或实实验验的的提提高高部部分分。（3 3）创创造造性性、独独特特性性发发挥挥部部分分。各各部部分分视视学学生生实实验验完完成成情情况况、实实验验方方案案有有无无创创新新成成分分和和独独特特性性见见解解、实实验验结结果果有无改进性措施等综合评定。有无改进性措施等综合评定。3 3、实实验验报报告告占占平平时时实实验验成成绩绩的的20%20%左左右右。主主要要根根据据学学生生实实验验报报告告理理论论推推导导有有无无错错误误、参参数数计计算算是是否否正正确确、实实验验过过程程实实验验数数据据和和结结果果记记录录是是否否完完整整客客观观、故故障障分分析析是是否否合合理理、实实验验问问题题回回答答是是否否正正确确等等评评定。定。本讲稿第五页，共八十五页6实验一：实验准备及常规仪器设备使用实验一：实验准备及常规仪器设备使用一、实验目的：掌握示波器、信号发生器、稳压电源、实验板、面包板等常规仪器和设备的工作原理、使用一、实验目的：掌握示波器、信号发生器、稳压电源、实验板、面包板等常规仪器和设备的工作原理、使用方法。方法。二、实验原理：二、实验原理：1 1、示波器基础知识及使用简介：示波器基础知识及使用简介：普通示波器一般由以下五部分的组成普通示波器一般由以下五部分的组成：垂直系统、水平系统、扫描系统、触发系统、显示系统垂直系统、水平系统、扫描系统、触发系统、显示系统 垂直偏垂直偏转系系统：对输入信号入信号进行比例行比例变换，使之能在屏幕上表，使之能在屏幕上表现出来。示波器可以出来。示波器可以显示峰峰示峰峰值电压为几毫伏到几十伏的信号。因此必几毫伏到几十伏的信号。因此必须把不同幅度的信号把不同幅度的信号进行行变换以适以适应屏幕的屏幕的显示范示范围，这样就可以就可以按照按照标尺刻度尺刻度对波形波形进行行测量。量。为此就要求此就要求对大信号大信号进行衰减、行衰减、对小信号小信号进行放大。示波器的灵敏行放大。示波器的灵敏度或衰减器控制就是度或衰减器控制就是为此而此而设置的。置的。本讲稿第六页，共八十五页7水平系统和扫描系统：水平系统和扫描系统：为了描了描绘一幅一幅图形，我形，我们必必须要有水平和垂直两个方向的信息。示波器描要有水平和垂直两个方向的信息。示波器描绘轨迹表明信号随迹表明信号随时间的的变化情况，因此其水平偏化情况，因此其水平偏转必必须和和时间成正比。示波器中控制水平偏成正比。示波器中控制水平偏转，即即X轴的系的系统称称为时基。在示波器里有一个精确的基。在示波器里有一个精确的扫描描发生器。它使得生器。它使得电子束以精确的、用子束以精确的、用户可可选择的速的速度在屏幕上度在屏幕上扫描。描。本讲稿第七页，共八十五页8触发系统：示波器触发系统：示波器如何保如何保证在在电子束子束扫过屏幕屏幕时每每次都准确地次都准确地扫过相同的路径呢？解决相同的路径呢？解决这个个问题的关的关键在于触在于触发电路。如果没有触路。如果没有触发电路，你在屏幕上看到路，你在屏幕上看到的将会是具有随机起始点的很多波形的将会是具有随机起始点的很多波形杂乱重叠的乱重叠的图象。象。而触而触发电路的作用就在于保路的作用就在于保证每次每次时基在屏幕的基在屏幕的扫描描的的时候，候，时基基扫描都从描都从输入信号上的一入信号上的一个个精确确定精确确定的点开始。的点开始。本讲稿第八页，共八十五页9触触发源源：它决定触它决定触发信号从哪里信号从哪里获得。在多数情况下，触得。在多数情况下，触发信号来自信号来自输入信号本身。所以如果只使用一个通入信号本身。所以如果只使用一个通道，那么触道，那么触发源就源就设置置为该通道。如果使用多个通道，那么触通道。如果使用多个通道，那么触发源可以从源可以从这些通道中些通道中选取。取。触触发电平平：触触发电平控制机构平控制机构设置置选定触定触发源的信号欲使触源的信号欲使触发电路启路启动时基基扫描所必描所必须跨越的跨越的电压电平平值。触触发斜率斜率：触触发斜率控制机构决定触斜率控制机构决定触发发生于触生于触发源信号的上升沿（源信号的上升沿（正斜率正斜率）或者下降沿（）或者下降沿（负斜率斜率）触触发耦合耦合：以决定以决定选定的触定的触发源信号送往触源信号送往触发电路的耦合方式路的耦合方式本讲稿第九页，共八十五页10触发电路的作用就是保证每次时基在屏幕上扫描的时触发电路的作用就是保证每次时基在屏幕上扫描的时候，都从输入信号上与定义的触发点相同的点开始，候，都从输入信号上与定义的触发点相同的点开始，这样每一次扫描的波形就同步的，从而显示稳定的波这样每一次扫描的波形就同步的，从而显示稳定的波形，见图形，见图b；没有触发电路在屏幕上看到的将会是；没有触发电路在屏幕上看到的将会是具有随机起点的很多波形杂乱重叠的图象，见图具有随机起点的很多波形杂乱重叠的图象，见图a。触发是使用示波器最麻烦的一点，示波器提供了触发是使用示波器最麻烦的一点，示波器提供了许多触发方式，可根据测量问题加以应用。许多触发方式，可根据测量问题加以应用。作为数字示波器来说，触发实际上参与了确定波形的作为数字示波器来说，触发实际上参与了确定波形的存储起点。存储起点。不正常触发不正常触发正常触发正常触发ab本讲稿第十页，共八十五页11Tektronix TDS 210SAVE/RECALLMEASUREACQUIREAUTOSETUTILITYCURSORDISPLAYHARDECOPYRUN/STOPPOSITIONPOSITIONPOSITIONVERTICALHORIZONTALTRIGGERMATHMENUCURSOR 1CURSOR 2 CH1MENU CH2MENUHORIZONTALMENU LEVELHOLDOFFTRIGGER MENU SET LEVEL TO 50%FORCE TRIGGERTRIGGER VIEWVOLT/DIVVOLT/DIVSEC/DIV5V2mv5V2mv5s5nsCH1CH2EXTTRIG!300VCAT11三、三、数字示波器数字示波器数字示波器数字示波器TDS210TDS210使用简介使用简介使用简介使用简介本讲稿第十一页，共八十五页12水平刻度水平刻度垂直刻度垂直刻度触发电平触发电平刻度格线刻度格线本讲稿第十二页，共八十五页13显示区显示区：显示区除了进行波形显示外，还包括许多有关波形和仪器控制所设定值显示区除了进行波形显示外，还包括许多有关波形和仪器控制所设定值TekTTriTrigdM Pos：-8.200uSCH1耦 合直 流带宽限制关60MHz伏/格粗调探头X1反相关闭Ch1 500mV M5.00uS Ch1 -160mV获取方式，通过获取方式，通过ACQUIRE设设置置触发状态，触发方式通过触发状态，触发方式通过TRIGGER设置设置触发水平位置，可用触发水平位置，可用HORIZONTALPOSITION设置，读数显示触发设置，读数显示触发水平位置与屏幕中心线的时间偏差水平位置与屏幕中心线的时间偏差菜单区，通过菜单区，通过CH1或其它按或其它按钮控制钮控制触发电平通过触发电平通过TRIGGERLEVEL控制控制触发电平的数据触发电平的数据触发类型，图示为上升沿通过触发类型，图示为上升沿通过TRIGGERMENU控制控制视窗时基设定值视窗时基设定值水平标尺系数水平标尺系数垂直标尺系数垂直标尺系数1波形的接地基波形的接地基准点准点本讲稿第十三页，共八十五页14POSITIONPOSITIONVERTICALMATHMENUCURSOR 1CURSOR 2 CH1MENU CH2MENUVOLT/DIVVOLT/DIV5V2mv5V垂直按钮及波形输入菜单：垂直按钮及波形输入菜单：耦 合直 流关粗调探头X1反相关闭带宽限制伏/格耦合方式：直流通过输入信号的交流和直耦合方式：直流通过输入信号的交流和直流成分；交流阻挡输入信号的直流成分；流成分；交流阻挡输入信号的直流成分；接地则断开输入信号接地则断开输入信号带宽限制：开带宽限制：开20MHz限制带宽，限制带宽，以减少噪音以减少噪音；伏伏/格：用于选择垂直灵敏度格：用于选择垂直灵敏度。探头：根据探极衰减系数选取其探头：根据探极衰减系数选取其中一个值，以保证垂直标尺读数中一个值，以保证垂直标尺读数准确准确反相：输入信号要否反相反相：输入信号要否反相控制菜单的选择按键控制菜单的选择按键用于在垂直方向定位波形用于在垂直方向定位波形打开或关闭通道显示并显示通打开或关闭通道显示并显示通道输入菜单道输入菜单显示波形数学操作菜单，如波形加、显示波形数学操作菜单，如波形加、减、减、FFT等等选择垂直方向标尺系数选择垂直方向标尺系数操作FFTCH1窗口HamingFFT缩放X1本讲稿第十四页，共八十五页15水平控制按钮及触发控制按钮水平控制按钮及触发控制按钮：POSITIONVERTICALTRIGGERHORIZONTALMENU LEVELHOLDOFFTRIGGER MENU SET LEVEL TO 50%FORCE TRIGGERTRIGGER VIEWSEC/DIV5s5ns调整所有通道的水平位置调整所有通道的水平位置水平菜单水平菜单主时基主时基视窗设定触发钮触发钮电平释抑释抑500ns视窗扩展视窗扩展改变水平标尺系数改变水平标尺系数这个按钮具有双重作用，作为边沿触发电平控制按钮，它设定触这个按钮具有双重作用，作为边沿触发电平控制按钮，它设定触发信号必须通过的振幅；作为释抑（通过发信号必须通过的振幅；作为释抑（通过HORIZONTALMENU选择触发和释抑）控制钮，它设定接收下一个触发事件之前选择触发和释抑）控制钮，它设定接收下一个触发事件之前的时间值的时间值。触发功能菜单触发功能菜单视频视频边沿上升自动斜率斜率耦合耦合交流触发方式触发方式触发电平设定在触发信触发电平设定在触发信号幅值的垂直中点号幅值的垂直中点强行触发，不管是否强行触发，不管是否有足够的触发信号，有足够的触发信号，都会自动获取都会自动获取触发源观察，显示触发源波形触发源观察，显示触发源波形本讲稿第十五页，共八十五页16MEASUREACQUIREAUTOSETUTILITYCURSORDISPLAYHARDECOPYRUN/STOPSAVE/RECALL储存储存/调出调出获取：有取样、峰值检测和平均获取：有取样、峰值检测和平均值几种获取方式值几种获取方式测量：有测量：有5种测量并且同时显示种测量并且同时显示四种测量结果四种测量结果辅助功能辅助功能自动设置：自动设定、调节各种控制值，以产生适自动设置：自动设定、调节各种控制值，以产生适宜观察的输入信号波形。有时需要辅助手工调整，宜观察的输入信号波形。有时需要辅助手工调整，特别在显示各种调制波形特别在显示各种调制波形时。出现测量光标和光标功能菜单出现测量光标和光标功能菜单选择波形显示方式和改变显选择波形显示方式和改变显示对比度示对比度启动打印操作启动打印操作启动和停止波形获取启动和停止波形获取实例：实例：1、将通道、将通道1的探头连接到信号源。的探头连接到信号源。2、按下自动设置按钮。、按下自动设置按钮。3、手动调整垂直、水平、触发三类控、手动调整垂直、水平、触发三类控制按钮，使波形显示达到最佳。制按钮，使波形显示达到最佳。4、进行自动测量：按下、进行自动测量：按下MEASURE按钮显示测量菜单，按下顶部菜单选按钮显示测量菜单，按下顶部菜单选择信源，按下择信源，按下CH1进行测量，再按下顶部菜单选择类型，按下第一个进行测量，再按下顶部菜单选择类型，按下第一个CH1菜单以选择频率，按下第二个菜单以选择频率，按下第二个CH1菜菜单选择周期，按下第三个单选择周期，按下第三个CH1菜单选择峰菜单选择峰峰值。也可以多次按下峰值。也可以多次按下CH1菜单，进行频率、平均值等的测量。菜单，进行频率、平均值等的测量。本讲稿第十六页，共八十五页17四、示波器探头四、示波器探头X1X1档探头档探头本讲稿第十七页，共八十五页18Rp(9 M)Rp(9 M)和和CpCp位于探头尖端内，位于探头尖端内，RpRp为探头输入阻抗为探头输入阻抗,Cp,Cp为探头输入电容为探头输入电容R1(1 M)R1(1 M)表示示波器的输入阻抗表示示波器的输入阻抗C1 C1 表示示波器的输入电容和同轴电缆等效电容以及探头补偿箱电容的组表示示波器的输入电容和同轴电缆等效电容以及探头补偿箱电容的组 合值合值.对于一个对于一个6feet6feet的电缆就存在的电缆就存在60pF60pF容性，加上一般示波器的容性，加上一般示波器的20pF20pF的输入电容以及一些杂散，的输入电容以及一些杂散，大致为大致为90pF90pF左右。根据左右。根据1 1：1010的分压，探头的输入电容应该为的分压，探头的输入电容应该为10pF10pF左右左右 在使用在使用X10X10档测量时，为了精确地测量，两个档测量时，为了精确地测量，两个RCRC时间常量（时间常量（RpCpRpCp和和R1C1R1C1）必须相等）必须相等 X10X10档探头档探头本讲稿第十八页，共八十五页低通低通高通高通X10X10档的探头补偿档的探头补偿19本讲稿第十九页，共八十五页20低通低通高通高通本讲稿第二十页，共八十五页21X1档档和和X10档档区别：区别：1.1.输入阻抗不同输入阻抗不同2.X102.X10档经过衰减，输入信号范围更大档经过衰减，输入信号范围更大3.X103.X10档经过探头补偿，档经过探头补偿，H H对频率不敏感对频率不敏感选择：选择：1.1.对于内阻较高的信号源，应优先选对于内阻较高的信号源，应优先选X10X10档探针。档探针。2.2.如被测信号太小，就只好用如被测信号太小，就只好用X1X1档探针。档探针。3.3.如被测信号频率较高（如被测信号频率较高（1MHz1MHz），使用），使用X10X10档探针。档探针。本讲稿第二十一页，共八十五页直流耦合与交流耦合直流耦合与交流耦合交流耦合交流耦合22本讲稿第二十二页，共八十五页选择：选择：1.1.只想观测交流信号，想排除直流成分时用交流耦合。只想观测交流信号，想排除直流成分时用交流耦合。2.2.想观测信号中的直流成分时，用直流耦合。想观测信号中的直流成分时，用直流耦合。3.3.信号频率较低，用直流耦合。信号频率较低，用直流耦合。直流耦合与交流耦合直流耦合与交流耦合23本讲稿第二十三页，共八十五页24五、实验内容：五、实验内容：1、示波器、示波器10档探头补偿电容调试。档探头补偿电容调试。2、正弦波信号测量：信号源分别产生频率为、正弦波信号测量：信号源分别产生频率为1Hz、10Hz、100Hz、100KHz、1MHz、10MHz、16MHz，幅度为幅度为2.5V的正弦波，用的正弦波，用AC、DC耦合示波器探头耦合示波器探头1和和10档分别进行测量，记录示波器测量的信号频档分别进行测量，记录示波器测量的信号频率和对应的幅度。率和对应的幅度。3、测量矩形波信号的上升时间和下降时间：信号源产生频率为、测量矩形波信号的上升时间和下降时间：信号源产生频率为2KHz幅度为幅度为2.5V的方波，用示波器的的方波，用示波器的DC耦合示波器探头为耦合示波器探头为10测量信号的上升时间和下降时间。测量信号的上升时间和下降时间。4、测量直流稳压电源的输出电压：直流电源分别输出、测量直流稳压电源的输出电压：直流电源分别输出5V、15V、-15V，用示波器，用示波器探头探头1测量直流电源输测量直流电源输出。出。本讲稿第二十四页，共八十五页25实验二：运算放大器基本应用电路实验二：运算放大器基本应用电路一、实验原理：一、实验原理：本实验的原理在本单元实验讲义开始的原理部分作了详细阐述，请自行参阅有关部分。本实验的原理在本单元实验讲义开始的原理部分作了详细阐述，请自行参阅有关部分。二、预习要求：实验前要求预习有关二、预习要求：实验前要求预习有关运算放大器基本使用及调试方法、运放应用电路运算放大器基本使用及调试方法、运放应用电路及电路性能指标的及电路性能指标的测试方法。测试方法。本讲稿第二十五页，共八十五页261.1.反向放大器反向放大器 选择选择 ,以减少电路失调。以减少电路失调。2.2.同向放大器同向放大器 选择选择 ,以减少电路失调。以减少电路失调。:跟随器跟随器本讲稿第二十六页，共八十五页273.3.积分电路积分电路 选择选择 ,以减少电路失调。以减少电路失调。:大电阻，减少输出端直流漂移大电阻，减少输出端直流漂移4.4.微分电路微分电路 选择选择 ,以减少电路失调。以减少电路失调。:小电阻，防止高频干扰和自激小电阻，防止高频干扰和自激 本讲稿第二十七页，共八十五页28三、基本实验内容：三、基本实验内容：1 1、同相和反相比例运算电路设计与测试：、同相和反相比例运算电路设计与测试：放放大大器器电电压压增增益益分分别别为为K KV V=1=1和和1010，要要求求测测量量不不失失真真输输出出动动态态范范围围V Vopp opp 和和放放大大器器的的幅幅频频特特性性。直直流流电电源源电压电压V VCCCC=+8V=+8V，V VSSSS=-8V=-8V。2 2、运放积分电路和微分电路设计与测试：、运放积分电路和微分电路设计与测试：运运放放积积分分电电路路：输输入入一一定定频频率率的的矩矩形形波波V Vippipp =5V=5V，调调节节积积分分电电路路时时间间常常数数，记记录录不不同同时时间间常常数数对输出三角波的影响。开始选对输出三角波的影响。开始选RCRC为为5.1K5.1K和和0.01uF0.01uF。运运放放微微分分电电路路：输输入入一一定定频频率率的的三三角角波波Vipp Vipp=5V=5V，调调节节微微分分电电路路时时间间常常数数，记记录录不不同同时时间间常常数数对输出矩形波的影响。开始选对输出矩形波的影响。开始选RCRC为为5.1K5.1K和和0.01uF0.01uF。信号频率fVippRCVopp理论Vopp实际本讲稿第二十八页，共八十五页29四、设计及调试注意事项；四、设计及调试注意事项；1 1、注意运放电源不能反接：对应左边电路接线图如右所示：、注意运放电源不能反接：对应左边电路接线图如右所示：2 2、积分电路电容两端并接电阻可以减小输出端的直流漂移，、积分电路电容两端并接电阻可以减小输出端的直流漂移，微分电路在输入端串接电阻可抑制高频干扰和自激。微分电路在输入端串接电阻可抑制高频干扰和自激。本讲稿第二十九页，共八十五页303 3、考虑运放的负载能力和功耗（最大、考虑运放的负载能力和功耗（最大500mW500mW），运放的负载），运放的负载 电阻不可过小。电阻不可过小。4 4、电源线的接法、电源线的接法本讲稿第三十页，共八十五页31面包条面包条5 5、面包板的使用、面包板的使用本讲稿第三十一页，共八十五页32面包板面包板本讲稿第三十二页，共八十五页33面包板面包板本讲稿第三十三页，共八十五页346 6、电阻色环、电阻色环本讲稿第三十四页，共八十五页35本讲稿第三十五页，共八十五页36一、实验原理：一、实验原理：本实验的原理在本单元实验讲义开始的原理部分作了详细阐述，请自行参阅有关部本实验的原理在本单元实验讲义开始的原理部分作了详细阐述，请自行参阅有关部分。分。二、预习要求：实验前要求预习有关二、预习要求：实验前要求预习有关测量放大器和有源滤波器设计测量放大器和有源滤波器设计的基本概念和和主要元器件参数的的基本概念和和主要元器件参数的设计要点及电路性能指标的测试方法。设计要点及电路性能指标的测试方法。实验三、测量放大器实验三、测量放大器本讲稿第三十六页，共八十五页37本讲稿第三十七页，共八十五页381.1.第一级放大电路第一级放大电路本讲稿第三十八页，共八十五页39差模信号等效电路差模信号等效电路本讲稿第三十九页，共八十五页40共模信号等效电路共模信号等效电路本讲稿第四十页，共八十五页412.2.第二级差分放大电路第二级差分放大电路因此因此当当 时时从而从而 本讲稿第四十一页，共八十五页3.3.第三级滤波电路第三级滤波电路 二阶巴特沃斯低通滤波器二阶巴特沃斯低通滤波器 6 6个未知数，个未知数，3 3个方程个方程 取取 ,以方便设计以方便设计 先确定电容值，再确定电阻值先确定电容值，再确定电阻值 电阻可以并、串联电阻可以并、串联 P64 P64页有设计实例页有设计实例42本讲稿第四十二页，共八十五页二阶巴特沃斯高通滤波器二阶巴特沃斯高通滤波器 5 5个未知数，个未知数，3 3个方程个方程 取取 以方便设计以方便设计43本讲稿第四十三页，共八十五页44三、基本实验内容三、基本实验内容 1 1、当输入信号的峰、当输入信号的峰-峰值峰值Vspp=1mVVspp=1mV时，输出信号的时，输出信号的 峰峰-峰值峰值 Vopp=1VVopp=1V。建议第建议第1 1级放大级放大100100倍，第倍，第2 2级放大级放大5 5倍，第倍，第3 3级放大级放大2 2倍。倍。2 2、输入阻抗、输入阻抗RiRi 1M1M R R取取1M1M，理，理论论Ri=2Ri=2M M 3 3、频率特性：、频率特性：f f（-3dB-3dB）=2Hz-1kHz=2Hz-1kHz 4 4、共模抑制比、共模抑制比 CMRRCMRR70dB70dB 实验实验需需对对上述参数上述参数进进行行测测量、量、记录记录 测测量方法，量方法，请阅读书请阅读书上上P5页页1.2.4-1.2.7部分的内容。部分的内容。阅读书阅读书上上P9页页1.3.1-1.3.4部分内容，教你如何布板。部分内容，教你如何布板。本讲稿第四十四页，共八十五页45四、设计及调试注意事项；四、设计及调试注意事项；1 1、设计时考虑电路的实际性能，从减少噪声和提高共模抑制比的角度，一般第一级增益要大一、设计时考虑电路的实际性能，从减少噪声和提高共模抑制比的角度，一般第一级增益要大一些。考虑运放的负载能力，运放负载电阻的选取不能太小。些。考虑运放的负载能力，运放负载电阻的选取不能太小。R的选取和输入阻抗的要求及运放的偏置电流有的选取和输入阻抗的要求及运放的偏置电流有关关。调试时可调试时可分级调试分级调试。2、实验中的输入信号实验中的输入信号Vs应是浮空的交流信号，而我们用来调试的应是浮空的交流信号，而我们用来调试的信号源一端接地信号源一端接地，由于信号源内阻趋于，由于信号源内阻趋于零，又往往有直流电平输出，故输入端的接法可如图零，又往往有直流电平输出，故输入端的接法可如图2-7所示（下页图）。所示（下页图）。图中图中C1C1是隔直电容，对低频特性有是隔直电容，对低频特性有影响，故不能取得太小影响，故不能取得太小(用用474)，C2C2(用用474)使另一端交流接地，又不影响直流平衡。使另一端交流接地，又不影响直流平衡。3 3、在在测测量量滤滤波波器器的的幅幅频频特特性性时时，可可以以用用示示波波器器测测量量放放大大器器的的幅幅频频特特性性的的方方法法测测量量，用用示示波波器器直直接接观观察察截截止止频率处的波形衰减情况频率处的波形衰减情况。本讲稿第四十五页，共八十五页46本讲稿第四十六页，共八十五页474 4、滤波器的设计：任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器串联而成，设计大致分为以下几步、滤波器的设计：任何高阶滤波器都可由一阶和二阶滤波器串联而成，设计大致分为以下几步（1 1）、根据衰减要求确定滤波器的阶数）、根据衰减要求确定滤波器的阶数n n。（2）、）、选择具体的电路形式。选择具体的电路形式。（3 3）、根据电路的传递函数和查表（见讲义）后得到的滤波器的传递函数，建立起系数的恒等方程）、根据电路的传递函数和查表（见讲义）后得到的滤波器的传递函数，建立起系数的恒等方程组。先定电容的序列值，再解方程组得到电路中其它元件的具体数值。组。先定电容的序列值，再解方程组得到电路中其它元件的具体数值。五、五、提高提高实验内容：实验内容：设计设计一个二一个二阶带阶带阻阻滤滤波器，波器，要求要求f0 0=50Hz=50Hz，Q Q=2.5=2.5。将。将带带阻阻滤滤波器波器与你设计的测量放大器与你设计的测量放大器(fH=30Hz)连连接观察自己的心电图波形。接观察自己的心电图波形。本讲稿第四十七页，共八十五页48六、六、参数测量参数测量1.输入阻抗输入阻抗Ri前提：忽略信号源内阻前提：忽略信号源内阻1.取值要适当取值要适当2.不要太大，保证输出不失真不要太大，保证输出不失真3.信号频率应选在所需工作频率信号频率应选在所需工作频率本讲稿第四十八页，共八十五页492.输出阻抗输出阻抗Ro1.取值要适当取值要适当2.不要太大，保证输出不失真不要太大，保证输出不失真3.信号频率应选在所需工作频率信号频率应选在所需工作频率本讲稿第四十九页，共八十五页503.输大倍数输大倍数Av本讲稿第五十页，共八十五页51实验四、晶体管输出特性曲线测试电路实验四、晶体管输出特性曲线测试电路一、实验原理：一、实验原理：本实验的原理在本实验讲义开始的原理部分作了详细阐述，请自行参阅有关部分。本实验的原理在本实验讲义开始的原理部分作了详细阐述，请自行参阅有关部分。二、预习要求：实验前要求预习有关矩形波、锯齿波、阶梯波电路二、预习要求：实验前要求预习有关矩形波、锯齿波、阶梯波电路设计设计的基本概念和主要元器件参数的设计要的基本概念和主要元器件参数的设计要点及电路性能指标的测试方法。点及电路性能指标的测试方法。三、基本实验内容：三、基本实验内容：1 1、矩形波的矩形波的f f500Hz500Hz，占空比为，占空比为5%5%。2 2、阶梯波的级数能从阶梯波的级数能从4-104-10变化，变化，V V为为1V1V。3、锯齿波（锯齿波（0-7V0-7V）、阶梯波从零值附近开始。）、阶梯波从零值附近开始。4、各级输出波形符合要求后接入被测三极管，观察输出特各级输出波形符合要求后接入被测三极管，观察输出特 性曲线。性曲线。5 5、分别用示波器和特性曲线仪测量、分别用示波器和特性曲线仪测量 ，记录比较。，记录比较。本讲稿第五十一页，共八十五页52三极管特性曲线三极管特性曲线本讲稿第五十二页，共八十五页53本讲稿第五十三页，共八十五页54本讲稿第五十四页，共八十五页55一阶电路的三要素法一阶电路的三要素法运放运放2 2号脚的电压号脚的电压r(t)r(t)1.1.从从 充电至充电至2.2.从从 放电至放电至 解得解得本讲稿第五十五页，共八十五页C2C2、R5R5越小，脉冲越窄，每次充电电量越小越小，脉冲越窄，每次充电电量越小R6R6越大，充电电流越小，每次充电电量越小越大，充电电流越小，每次充电电量越小C3C3越大，每次跳变电压越小越大，每次跳变电压越小R5R5、R6R6取千欧量级取千欧量级56本讲稿第五十六页，共八十五页57本讲稿第五十七页，共八十五页58本讲稿第五十八页，共八十五页59四、设计提示：四、设计提示：1、R1、R2、R3、R4取值决定矩形波的振荡周期，公式取值决定矩形波的振荡周期，公式 为：为：T=（R1+R2）C1ln（1+2R3/R4）而而R1、R2的取值决定矩形波的占空比。的取值决定矩形波的占空比。2、R5、C2构成微分电路，其取值与尖脉冲的高度和宽度有构成微分电路，其取值与尖脉冲的高度和宽度有 关也会影响后面阶梯波的形状，关也会影响后面阶梯波的形状，R6、C3取值与阶梯波台阶取值与阶梯波台阶 大小有关。大小有关。3、D3、D7主要考虑主要考虑锯齿波、阶梯波从零值附近开始而设置锯齿波、阶梯波从零值附近开始而设置 的补偿电压，的补偿电压，R11R11、R12R12是二极管限流电阻。是二极管限流电阻。4 4、R9R9、R10R10的取值决定锯齿波上升和下降的快慢。的取值决定锯齿波上升和下降的快慢。5、R13的取值应使被测三极管工作在放大区。的取值应使被测三极管工作在放大区。本讲稿第五十九页，共八十五页606、各电阻、电容的值的确定可以先定电容的序列值，再依据、各电阻、电容的值的确定可以先定电容的序列值，再依据相关公式计算电阻的值。相关公式计算电阻的值。7、注意示波器的接地端接机壳，直流电源的公共端不与示、注意示波器的接地端接机壳，直流电源的公共端不与示波器的接地端相连，避免被测三极管波器的接地端相连，避免被测三极管C、E短路。短路。五、五、提高提高实验内容：实验内容：1 1、改进电路，使示波器显示的输出特性曲线无回扫线。、改进电路，使示波器显示的输出特性曲线无回扫线。2 2、自行设计电路实现输出特性曲线显示更符合平时的习惯，、自行设计电路实现输出特性曲线显示更符合平时的习惯，即即X X轴应显示轴应显示VceVce而不是而不是-Vce-Vce。本讲稿第六十页，共八十五页61实验五、综合实验实验五、综合实验本实验单元共安排本实验单元共安排4 4个实验题目供同学们选做，实验题目如下：个实验题目供同学们选做，实验题目如下：实验实验一：一：计计数型控制器数型控制器设计设计 实验实验二：智力二：智力竞赛抢竞赛抢答答计时计时系系统设计统设计 实验实验三：三：数字信号数字信号三位数字三位数字频频率率计计系系统设计统设计 实验实验四：直流数字四：直流数字电压电压表表 器件资料：器件资料：http:/ 注意：发的数字器件都是注意：发的数字器件都是5V TTL5V TTL电平标准！电平标准！型号说明74LS002输入与非门74LS04非门74LS14施密特非门74LS204输入与非门74LS74触发器7