(一)基本要求
通过本课程的学习,学生应达到下列要求:
1.了解常用电子仪器的工作原理,掌握其功能和使用方法,严格遵守操作规程,做到熟练使用。
2.能独立实验,会利用理论知识对实验数据进行分析。
3.会查阅电子器件手册,具有根据技术指标要求选定电路和元器件的能力。
4.具备常用的低频电路的综合设计能力;
5.能独立完成实验报告和设计报告,掌握正确记录和熟练分析、处理实验结果的方法。
(二)基本内容
本课程内容包括验证性实验、设计性实验及综合性实验三部分。
1.验证性实验
(1)晶体管放大器静态调测与增益测试(必做,2学时)
实验要求:掌握放大电路的静态工作点的调测方法与动态参数的测试方法。
(2)场效应管放大器的研究(选做,2学时)
实验要求:掌握场效应管放大器的静态、动态参数的调测方法;了解场效应管的性能及特点。
(3)OTL功率放大电路(选做,2学时)
实验要求:掌握OTL功率放大电路静态工作点的调整方法,输出功率等参数的调试与测量方法。
(4)差动放大器的研究与测试(必做,2学时)
实验要求:掌握差动放大电路静态工作点以及差模放大倍数的测试方法,了解共模抑制比的测试方法。
(5)两级阻容耦合放大电路(选做,2学时)
实验要求:掌握多级放大器的静态工作点、放大倍数的测试方法,了解两级放大器频率特性测试方法。
(6)负反馈放大器的研究(必做,2学时)
实验要求:掌握放大电路引入负反馈前、后电路增益,通频带,输入电阻和输出电阻的调试与测量方法。
(7)集成运算放大器的基本应用(必做,2学时)
实验要求:掌握由集成运放组成的比例等运算电路的功能,了解运算放大器在实际应用中应考虑的一些问题。
(8) 集成电压比较器的研究(必做,2学时)
实验要求:掌握集成电压比较器的工作原理,以及电压比较器波形及传输特性的测试方法。
(9) 集成电路RC正弦波振荡器(选做,2学时)
实验要求:掌握RC正弦波振荡器的构成与工作原理,以及振荡电路的调试与测量方法。
(10) 有源滤波器(选做,2学时)
实验要求:掌握有源滤波器的构成及特性以及有源滤波器幅频特性的测试方法。
(11) 整流滤波与并联稳压电路(必做,2学时)
实验要求:掌握单相桥式整流滤波电路的特点、稳压原理及测量方法,了解电容滤波作用及并联稳压电路。
(12) 直流稳压电源(选做,2学时)
实验要求:了解直流稳压电路的特性和基本设计方法,掌握直流稳压电源主要参数的测试方法。
2.设计性实验
(1) 单管放大电路的设计(必做,2学时)
实验要求:要求设计一单管放大电路,掌握其设计方法,并进一步熟悉晶体管放大电路的工作特性,掌握放大电路的输入输出电阻的测试方法。
(2) 集成运算放大器的基本应用设计(选做,2学时)
实验要求:掌握独立设计和独立完成简单实验的能力,并进一步掌握运算放大器的特点。
3.综合性实验
(1) 波形发生电路(必做,2学时)
实验要求:掌握波形发生电路的特点和分析方法,并熟悉波形发生器的原理和设计方法。
1、学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、频率计等的主要技术指标、性能及正确使用方法。
2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。
实验内容
1、用机内校正信号对示波器进行自检。
1) 扫描基线调节
将示波器的显示方式开关置于“单踪”显示(Y1或Y2),输入耦合方式开关置“GND”,触发方式开关置于“自动”。开启电源开关后,调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”等旋钮,使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。然后调节“X轴位移”()和“Y轴位移”(
)旋钮,使扫描线位于屏幕中央,并且能上下左右移动自如。
2)测试“校正信号”波形的幅度、频率
将示波器的“校正信号”通过专用电缆线引入选定的Y通道(Y1或Y2),将Y轴输入耦合方式开关置于“AC”或“DC”,触发源选择开关置“内”,内触发源选择开关置“Y1”或“Y2”。调节X轴“扫描速率”开关(t/div)和Y轴“输入灵敏度”开关(V/div),使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形。
a. 校准“校正信号”幅度
将“y轴灵敏度微调”旋钮置“校准”位置,“y轴灵敏度”开关置适当位置,读取校正信号幅度,记入表1-1。
表1-1
| 标 准 值 | 实 测 值 |
幅 度 Up-p(V) |
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频 率 f(KHz) |
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上升沿时间 μS |
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下降沿时间 μS |
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注:不同型号示波器标准值有所不同,请按所使用示波器将标准值填入表格中。
b. 校准“校正信号”频率
将“扫速微调”旋钮置“校准”位置,“扫速”开关置适当位置,读取校正信号周期,记入表1-1。
c. 测量“校正信号”的上升时间和下降时间
调节“y轴灵敏度”开关及微调旋钮,并移动波形,使方波波形在垂直方向上正好占据中心轴上,且上、下对称,便于阅读。通过扫速开关逐级提高扫描速度,使波形在X轴方向扩展(必要时可以利用“扫速扩展”开关将波形再扩展10倍),并同时调节触发电平旋钮,从显示屏上清楚的读出上升时间和下降时间,记入表1-1。
2、用示波器和交流毫伏表测量信号参数
调节函数信号发生器有关旋钮,使输出频率分别为100Hz、1KHz、10KHz、100KHz,有效值均为1V(交流毫伏表测量值)的正弦波信号。
改变示波器“扫速”开关及“Y轴灵敏度”开关等位置,测量信号源输出电压频率及峰峰值,记入表1-2。
表1-2
信号电压频率 | 示波器测量值 | 信号电压 毫伏表读数 (V) | 示波器测量值 | ||
周期(ms) | 频率(Hz) | 峰峰值(V) | 有效值(V) | ||
100Hz |
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1KHz |
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10KHz |
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100KHz |
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3、测量两波形间相位差
1) 观察双踪显示波形“交替”与“断续”两种显示方式的特点
Y1、Y2均不加输入信号,输入耦合方式置“GND”,扫速开关置扫速较低挡位(如0.5s/div挡)和扫速较高挡位(如5μS/div挡),把显示方式开关分别置“交替”和“断续”位置,观察两条扫描基线的显示特点,记录之。
2) 用双踪显示测量两波形间相位差
① 按图1-2连接实验电路, 将函数信号发生器的输出电压调至频率为1KHz,幅值为2V的正弦波,经RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号ui和uR,分别加到双踪示波器的Y1和Y2输入端。
为便于稳定波形,比较两波形相位差,应使内触发信号取自被设定作为测量基准的一路信号。
图 1-2 两波形间相位差测量电路
② 把显示方式开关置“交替”挡位,将Y1和Y2输入耦合方式开关置“⊥”挡位,调节Y1、Y2的( )移位旋钮,使两条扫描基线重合。
③将Y1、Y2 输入耦合方式开关置“AC”挡位,调节触发电平、扫速开关及 Y1、Y2 灵敏度开关位置,使在荧屏上显示出易于观察的两个相位不同的正弦波形ui及uR,如图1-3所示。根据两波形在水平方向差距X,及信号周期XT,则可求得两波形相位差。
图 1-3 双踪示波器显示两相位不同的正弦波
式中: XT—— 一周期所占格数
X—— 两波形在X轴方向差距格数
记录两波形相位差于表1-3。
表1-3
一周期格数 | 两波形 X轴差距格数 | 相 位 差 | |
实 测 值 | 计 算 值 | ||
XT= | X= | θ= | θ= |
为数读和计算方便,可适当调节扫速开关及微调旋钮,使波形一周期占整数格。
1、示波器
示波器是一种用途很广的电子测量仪器,它既能直接显示电信号的波形,又能对电信号进行各种参数的测量。现着重指出下列几点:
1)、寻找扫描光迹
将示波器Y轴显示方式置“Y1”或“Y2”,输入耦合方式置“GND”,开机预热后,若在显示屏上不出现光点和扫描基线,可按下列操作去找到扫描线:①适当调节亮度旋钮。②触发方式开关置“自动”。③适当调节垂直(
)、水平(
)“位移”旋钮,使扫描光迹位于屏幕中央。(若示波器设有“寻迹”按键,可按下“寻迹”按键,判断光迹偏移基线的方向。)
2)、双踪示波器一般有五种显示方式,即“Y1”、“Y2”、“Y1+Y2”三种单
踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“断续”显示一般适宜于输入信号频率较底时使用。
3)、为了显示稳定的被测信号波形,“触发源选择”开关一般选为“内”触发,使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。
4)、触发方式开关通常先置于“自动”调出波形后,若被显示的波形不稳定,可置触发方式开关于“常态”,通过调节“触发电平”旋钮找到合适的触发电压,使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。
有时,由于选择了较慢的扫描速率,显示屏上将会出现闪烁的光迹,但被
测信号的波形不在X轴方向左右移动,这样的现象仍属于稳定显示。
5)、适当调节“扫描速率”开关及“Y轴灵敏度”开关使屏幕上显示
一~二个周期的被测信号波形。在测量幅值时,应注意将“Y轴灵敏度微调”旋钮置于“校准”位置,即顺时针旋到底,且听到关的声音。在测量周期时,应注意将“X轴扫速微调”旋钮置于“校准”位置,即顺时针旋到底,且听到关的声音。还要注意“扩展”旋钮的位置。
根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数(div或cm)与“Y轴灵敏度”开关指示值(v/div)的乘积,即可算得信号幅值的实测值。
根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数(div或
cm)与“扫速”开关指示值(t/div)的乘积,即可算得信号频率的实测值。
2、函数信号发生器
函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达20VP-P。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮,可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。
函数信号发生器作为信号源,它的输出端不允许短路。
3、交流毫伏表
交流毫伏表只能在其工作频率范围之内,用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏,测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上,然
后在测量中逐档减小量程。
主要参考书
1.赵学泉.电子电路实验技术.北京:北京邮电大学,1998年
2.范爱平.电子电路实验与虚拟技术.山东:山东科学技术出版社,2001年
3.童诗白.模拟电子技术基础.北京:高等教育出版社,2006年
4.康华光.电子技术基础模拟部分(第5版).北京:高等教育出版社,2008年
5.浙江大学求是公司.电子学实验指导书.2007年