《电路与模拟电子技术》课程实验教学大纲.pdf
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1、电路与模拟电子技术课程实验教学大纲1、学时、学分:课程总学时:18 实验学时:182、适用专业及年级电子信息科学与技术类专业及全校信息类专业一年级3、实验教学目的与基本要求电路与模拟电子技术电子信息科学与技术类专业学生进入大学后的第一门基础实验课程.本课程本着素质培养和能力培养的精神,以培养学生的实验基本功和创新能力为目标,帮助学生建立以研究为本的实验模式,将学生带入科学研究、探索、创新的大门,实现学生早期科学研究训练的要求;并实现人文精神与科学素养及创新能力的统一,使学生既会做实验,又会做研究,更会做人.为后行实验课程和科学研究奠定坚实的基础,以期达到如下基本要求:1.掌握科学实验的基本技能
2、,能正确使用和操作常用的电工仪表和电子仪器设备,能按电路图正确连接实验电路和合理布线,能初步分析,并能排除故障.2.认真观察实验现象,正确读取实验数,据能随时分析实验结果,具有综合运用知识,科学地观察、分析、解决实际问题的能力和初步的技术创新能力.3.能根据实验任务设计实验电路,确定实验方案,正确选择仪器设备,学会处理实验数据,分析实验结果,正确书写实验报告4.具有实事求是、严肃认真的科学态度和较高的文化素养,具有主体精神、团队精神和勇于探索的创新精神,高质量地完成必做实验、选做实验和自选实验4、主要仪器设备双踪通用示波器函数信号发生器/计数器;可跟踪直流稳定电源;仿真工具;万用表5、实验课程
3、内容和学时分配实验一叠加原理和戴维南定理1.实验目的(1研究电源的外特性。(2用实验验证叠加原理和戴维南定理。(3进一步学习万用表和直流稳定电源的使用。2.实验原理(1复习叠加原理和戴维南定理。(2计算图 1-3 中的等效电压E0及等效电阻R0。(3计算图 1-3、图 1-6 中各支路电流。(4画出各项实验数据记录表格。3.实验设备(1直流稳定电源 1 台(2万用表 1 只(3直流电压表 1 只(4直流电流表 1 只4.实验内容与步骤(1研究电源外特性。电压源外特性电源端电压与负载电流的关系。图 1-1接线,开始时使负载RL开路;然后逐渐增加负载(即减小RL,记录端电压和负载电流(可以取几组数
4、据,预先拟定。做电流源外特性电流源电流与负载电压的关系。按图 1-2 接线,改变RL,记录相应的电流、电压。图1-1 图1-2(2验证叠加原理按图 1-4、图 1-5接线,分别测出R3中的电流I1、I2。图中的E、I是直流稳压电源的电动势、电流源电流。按图 1-3 接线,测R3中电流 I。验证I是否等于I1 和I2的叠加。图1-3 图1-4 图1-5(3验证戴维南定理图 1-6 电路来验证戴维南定理。把电路中的a、b处左边作为有源二端网络。按图 1-6 接好线路(其中E是直流稳压电源。量测电流IL的值。首先,测开路电压。把 RL从a、b处与有源二端网络断开,用万用表测开路电压Vabk的值。然后
5、,测有源二端网络的等效内阻。为此,将E去掉(即把稳压电源输出端断开,用导线代替 E 的位置(即用导线把R1、R2的另一端用导线直接接起来。用万用表测a、b 间电阻(这时RL仍从a、b 间断开。Rab的值。构成等效电路根据已测得的有源二端网络的开路电压 Vabk即E0,以及等效内阻Rab即R0,来构成等效电路图 1-7。按图 1-7 接线,测该电路的电流IL的值,试比较 IL与 IL。图1-6 图1-75.选做实验用图 1-6 电路来验证诺顿定理。6.思考题(1如何从电源的外特性说明电源内阻的大小?(2电压源不容许短路,电流源是否可以短路?(3图 1-6 电路中a、b点不断开的电压是多少?(4若
6、用图 1-3 电路来验证戴维南定理,如果把该电路中的R3当作RL,那么开路电压及等效内阻应如何测?图示说明之。7.实验报告要求(1画出电压源及电流源的外特性实验曲线。(2总结电压源与电流源的特点。(3对叠加原理实验及戴维南定理实验进行总结。(4回答思考题。实验二简单正弦电路的研究1.实验目的(1研究单一元件的阻抗频率特性。(2研究RC、RL 串联电路中电压、电流的基本关系。(3掌握测量仪器仪表的使用方法。2.实验原理(1阅读第 3 章中有关信号发生器,双踪示波器的使用说明。(2阅读各项实验内容,看懂有关原理,明确实验目的。(3设图 2-2 中C=0.1F,R=1k,U=7V,f=1kHz,试计
7、算UC、UR、I 以及电路阻抗角的数值,并画出各电量的相量图。(4拟出实验内容 3 中,测无源二端网络等效参数的实验步骤。3.仪器设备(1双踪示波器 1 台(2信号发生器 1 台(3晶体管毫伏表 1 台(4交流毫安表 1 块4.实验内容与步骤(1研究单一元件的阻抗频率特性元件的阻抗频率特性是指阻抗随电源频率变化的规律。为了减少接线和调节次数,本实验一次将三个元件串联起来;针对某一频率,同时完成三个元件上电压、电流、阻抗的测量和计算。按图 2-1 接线,其中各元件标称值:C=0.1F,L=1mH,R=5k图2-1正弦信号源的主要使用要求如下:开机前,将输出电压调至零;用功率输出端;阻抗匹配选60
8、0并使显示的频率数以KHz为单位。完成表 2-1 的测量和计算,方法如下:a.先根据表格数据调好一个频率;b.从零慢慢加大信号源输出电压,使I=1mA;c.用毫伏表分别测量UC、UL、UR,并记录于表 2-1 中。d.计算相应的XC、XL、R;e.将信号源输出电压复零,更换频率,重复上述过程。说明:实验用电感线圈有10左右导线电阻,但在实险所用频率范围内,XL10,故可按纯电感处理。观察表格中XC、XL、R随频率变化的规律,判定趋势是否合理,如有出入,应重新测量。(2 RC 串联电路的研究按图 2-2 接线,其中C=0.1F,R=1k,示波器 Y1 显示u的波形调信号源,f=1kHz,U=7V
9、,分别测量和记录UC、UR、I、(用示波器测量,并与预习要求中(3相比较。改变电容数值,定性观察u、i相位差的变化情况。(3 RL 串联电路的研究将图 2-2 中的电容 C 换成L=1mH的电感线圈,调信号源,使f=100kHz,U=7V,重复(2中研究过程。图2-25.选做实验给定一个容性无源二端网络,试通过实验大致确定其串联等效电路参数。实验方法步骤自拟。6.注意事项(1调节正弦波信号发生器,使输出电压U=1V(用晶体管毫伏表测量,频率f=1000kHz,将示波器的垂直放大和X轴扫描都调到校准位置,用示波器校核上述信号源的电压和频率是否准确。(2接线时,应使正弦波信号源、晶体管毫伏表和示波
10、器共地,否则易引入信号干扰。7.实验报告要求(1利用实验数据,画出 XC-f、XL-f、R-f 的曲线图,说明各自的特点。(2用实验数据证明RC 及RL串联电路的电压三角形关系。(3用实验数据验证电容C 是否为 0.1 F,电感 L 是否为1mH。(4对RC串联电路,试分析及UR波形幅度随频率变化的原因。实验四单级放大电路频响特性和输入输出电阻测试一 实验目的1.学习掌握单级放大电路频响特性曲线描绘方法。2.学习掌握单级放大电路输入输出电阻测试方法。二 实验仪器SAC-MD网络智能模拟电路实验台、泰克示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、频率计。实验预习1.预习单级放大电路工作原理。2.预习单级
11、放大电路频响特性测试方法。3.预习单级放大电路输入输出电阻测试方法。四 实验原理三电路原理如图4-1所示。图中,由于有耦合电容21C C、旁路电容e C的存在,有各元件导线和地的互相感应而形成的分布电容以及晶体管内部存在结电容等,均直接影响电路的电压放大倍数V A,使V A随信号频率变化而变化。同时,也使相移随之变化而变化。其变化特性叫做频响特性,变化曲线叫做频响特性曲线。如图4-2(a所示为幅频特性曲线。如图4-2(b所示为相频特性曲线。图4-2中,任意中间频率o f(简称中频范围内幅频特性曲线是平坦的,即电路的放大倍数V A在中频率段范围内保持不变,是理想的,也是最大的。同时,相移0A 1
12、80=。但在信号频率低于或高于中频率段时,放大倍数VA 随之逐渐减小,相移也随之变化而变化。一般规定放大倍数V A 随信号频率变化下降到中频率段放大倍数VO A的0.707倍时,有对应的两个频率点,分别为低端下限频率点L f 和高端上限频率点H f,则频带宽度L H f f B-=。在低频率段中,放大倍数V A 随信号频率降低而下降,图41 单级放大电路图42 频响特性曲线主要原因是耦合电容21C C 及发射极旁路电容e C的存在引起的。串联在输入输出回路几到几十微法的电容21CC,它随着信号频率降低容抗慢慢增大,对信号的放大起到一定衰减作用,但影响并不大,一般给予忽略。而并联在2e R 两端
13、的发射极旁路电容eC,随着信号频率降低而容抗也慢慢增大,它产生的容抗却加强了负反馈作用,使放大倍数VA 明显下降。故电路在低频率段中,主要是分析e C 对V A 的影响。其等效电路如图4-3所示。则低频率段放大倍数为:ie VOVL R C j 1A A+=4-1ie L 1-0L R C tg-180+=4-2当 L f=ie R C 2时则 VL A=21VO A0L 135-=式中i R 为电路输入电阻:i R=be r在高频率段中,放大倍数V A 的下降只是受晶体管本身的截止频率f限制。此外,还受并联在负载两端约为几到几百微微法的分布电容和晶体管结电容的影响,其容抗随频率上升而减小,于
14、是,输出信号的分流作用就增大,在频率足够高时,它将使放大倍数V A 下降,其等效电路如图4-4所示。则高频率段电压放大倍数为:LL VOVH R C j 1A A+=-=-LL H 1H R C tg 180当 LL H R C 21f=时则 VOVH A 21A=H 225-=图43低频段等效电路图44 高频段等效电路V iV O式中L C 为晶体管结电容和导线分布电容之和。五 实验内容及步骤:1.静态调试(1按图4-1所示连线,电路输入端不输入信号,设L C=2000PF,检查电路无误,接通直流电源C E=+12V,调节P R 阻值,使mA 1I C。(2测试三极管各极电压值C E、EQ
15、V、BQ V、CQ V、BEQ V、CEQ V、CQ I等,将值填入表4-1内。表4-12.动态调试(1电路输入端输入i V=20mV,i f=1kHz信号,用示波器观察电路输出信号波形,应不失真。(2调电路为最大不失真输出值,即可认为电路基本为最佳工作状态。(3减小输入信号i V值,使恢复到20mV。3.幅频特性曲线继上面实验步骤,用逐点法描绘幅频特性曲线。设L C=2000PF,测试时,保持i V不变,改变i f,测出对应输出电压o V 值,将值填入表4-2内,且在坐标纸上绘出曲线。表4-2测 量 条 件i f(HZe C=100F ,L C=2000PF i V=mV o V(VVO A
16、4.输入电阻输入电阻是指从电路输入端向右看进去的等效电阻。测试原理如图4-5所示。在输入回路中串联一个已知电阻R,适当输入i V 值,以示波器显示不失真波形为度,用毫伏表测出R两端电压值1V 和2V,则输入回路电流i I 为:RV V RV I 21R i-=故电路的输入电阻i R 为:R V V V I V R 212i2i-=5.输出电阻 输出电阻是指从电路输出端向左看进去的等效电阻。测试原理如图4-6所示。撤去输入回路中的串联电阻R,且不接L R,适当输入i V值,以示波器显示不失真波形为度,用毫伏表测出输出端开路电压o V值,然后,连接负载电阻L R,再测出输出端负载电压OL V 值,
17、则输出回路负载电压为:L LO O OL R R R V V+=故电路的输出电阻O R 为:L OLO O R 1V V(R-=也可采取半电压法测试电路的输入输出电阻。六 实验思考题1.描绘幅频特性曲线时,为了缩小坐标标度,应采取怎样标度措施?2.测试放大电路输入输出电阻时,为什么选择信号频率为1KHZ,而不选择100KHZ或更高频率?实验五 差动放大电路性能测试 一 实验目的1.学习掌握差动放大电路的调试检测方法。2.学习掌握差动放大电路的电压放大倍数和共模抑制比的测试方法。二 实验仪器SAC-MD网络智能模拟电路实验台、泰克示波器、函数信号发生器、交流毫伏表。三 实验预习1.预习差动放大电
18、路的工作原理及性能特点。图45 输入电阻测试图46 输出电阻测试2.预习差动放大电路的电压放大倍数和共模抑制比的测试方法。四 实验原理差动放大电路是一种零点漂移十分微小的直流放大电路。常作为多级直流放大电路的前置级,用以放大微小的直流信号或变化缓慢的交流信号。电路原理如图5-1所示。图中,电路由两个完全对称的单管放大电路连接而图51 差动放大电路成。静态时,二管的集电极电流相等,管压降也相等,输出电压0V o=。动态时,电路放大两种信号,一种是差模信号,这是有用的需要放大的信号,这种信号在电路输入端呈现大小相等极性相反。另一种是共模信号,这是无用的需要抑制的信号,这种信号在电路输入端呈现大小相
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- 电路与模拟电子技术 电路 模拟 电子技术 课程 实验教学 大纲
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