低頻電子線路實驗報告

1、實 驗 報 告實驗課程： 低頻電子線路實驗 學生姓名： 付 容 學 號： 6100212236 專業(yè)班級： 電氣信息i類126班 2013年 12月26日目 錄實驗一、儀器放大器設計與仿真3實驗二、邏輯電平信號檢測電路設計與仿真8實驗三、三極管值分選電路設計與仿真13實驗四、寬帶放大電路設計與仿真22 南昌大學實驗報告學生姓名： 付容 學 號： 6100212236 專業(yè)班級：電一126班 實驗類型： 驗證 綜合 設計 創(chuàng)新 實驗日期： 2013.12 實驗成績： 實驗一 儀器放大器設計與仿真一、實驗目的1、 掌握儀器放大器的設計方法2、 理解儀器放大器對共模信號的抑制能力3、 熟悉儀器放大器

2、的調試功能4、 掌握虛擬儀器庫中關于測試模擬電路儀器的使用方法，如示波器，毫伏表信號發(fā)生器等虛擬儀器的使用二、實驗原理 儀器放大器是用來放大差值信號的高精度放大器，它具有很大的共模抑制比，極高的輸入電阻，且其增益能在大范圍內可調。下圖是由三個集成運放構成的儀器放大器電路。其中，集成運放u3組成減法電路，即差值放大器，集成運放u1和u2各對其相應的信號源組成對稱的同相放大器，且。圖中所示是有三個運放構成的儀器放大器。其中，集成運放u3組成差值方法器，集成運放u1和u4組成對稱的同相放大器，且r1=r2，r3=r5，r4=r6。由于v-v+，因而加在rg（即r1)兩端的電壓為，相應通過rg的電流i

3、g=，由于i-0，因而當r3=r2=r時，對于u3而言，uo4加在反相輸入端，uo1加在同相輸入端，利用疊加原理，合成的輸出電壓：由于r4=r5,r6=r7,因而儀器放大器的差值電壓增益：儀器放大器的差值電壓增益：) 因此改變電阻的值可以改變儀器放大器的差值電壓增益，此儀器放大器的增益是負的，要使增益為正的，則可在輸出時加一個反相器，即可得到增益為正的儀器放大器。三、實驗器材multisim虛擬儀器中的函數發(fā)生器、運算放大器、示波器。四、實驗內容1、 采用運算放大器設計并構建一起放大器：(1) 輸入信號ui2sinwt(mv)時，要求輸出電壓信號uo0.4sinwt(v)，avd=200，f=

4、1khz；(2) 輸入阻抗要求ri1m。2、 用虛擬儀器庫中關于測試模擬電路儀器，按設計指標進行調試。主要虛擬儀器中的函數發(fā)生器、運算放大器、示波器。5、 實驗方案1、 實驗設計思路：設計儀器放大器用示波器觀察輸出與輸入關系輸入差模信號 由增益設定所有電阻值2、 輸入差模信號： 通過將下面的信號“+”級接地，“”級接輸入的方式，使u4=-1sinwt mv，又令u3=1sinwt mv ，則輸入的差模信號ui=2sinwt mv3、設計儀器放大器，并由增益設定相關電阻值由實驗原理可知，要使avf=200，則由公式可令4、實驗總原理圖：6、 實驗仿真結果 輸入信號vi （兩個反相電壓） 輸出信號

5、vo（黃色線） 共模信號為2sinwt mv經過仿真計算得到以下主要數據：輸入差模電壓：vid=2mv儀器放大器的輸出電壓：vo=399mv儀器放大器的差值電壓增益： avf=199.5200七、實驗心得體會通過本實驗的學習，不僅讓我能夠熟練掌握了mutisim軟件的操作及仿真流程，通過老師對我的提問，這還增加了我對差模與共模的深刻認識。在做實驗前，只是基于理論課上的知識，我對理論課上學的差模與共模還未搞懂，現(xiàn)在做完實驗后，知道了它的原理和作用，并且老師的提問，更能讓我了解和掌握這方面知識。說實話，上完理論課后我沒有及時復習的原因，當老師驗收我的實驗成果時，對我提出的問題讓我當時真的是懵了，壓

6、根就不知道，后來就趕緊翻書，這才知道?？梢哉f，本次實驗讓我意識到了我的理論知識存在嚴重缺陷，今后，我將會在做實驗前將理論知識復習一下，這樣才能提高實驗效率。 南昌大學實驗報告學生姓名： 付容 學 號： 6100212236 專業(yè)班級：電一126班 實驗類型：驗證 綜合 設計 創(chuàng)新 實驗日期：2013.12 實驗成績： 實驗二 邏輯電平信號檢測電路設計與仿真一、實驗目的 邏輯電平測試器綜合了數字電路和低頻電路兩門課的知識要求學生自己設計，并在multisim電子工作平臺上進行仿真。培養(yǎng)學生的綜合應用能力。培養(yǎng)學生利用先進工具進行工程設計的能力。1） 理解邏輯電平測試儀器的工作原理及應用。2） 掌

7、握用集成運放和555定時器構建邏輯電平測試器的方法3） 掌握邏輯電平測試器的調整和主要性能指標的測試方法二、實驗原理電路可以由五部分組成：輸入電路、邏輯狀態(tài)判斷電路、音響電路、發(fā)音電路和電源。三、實驗儀器multisi虛擬儀器中的數字萬用表、示波器、頻率計4、 實驗內容技術指標要求：(1)測量范圍： 低電平3.5v(2)用1khz的音響表示被測信號為高電平(3)用500hz的音響表示被測信號為低電平(4)當被測信號在0.75v3.5v之間時，不發(fā)出音響 輸入和邏輯狀態(tài)判斷電路要求用集成運算放大器設計，音響聲調產生電路要求用555定時器構成的震蕩器設計。5、 實驗方案 1、實驗設計思路：2、 輸

8、入電路： 通過調節(jié)滑動變阻器的阻值大小來改變輸入電壓vi3、 邏輯狀態(tài)判斷電路： 通過兩個電壓比較器，最上面電壓比較器a1的反相端為3.5v，同相端為輸入電壓值vi；最下面的電壓比較器a2的反相端為輸入電壓vi，同相端為0.75v;當vi3.5v時，a1輸出為高電平，a2輸出低電平；當0.75vvi3.5v時，a1輸出低電平,a2輸出低電平；當vi200）顯示“5”。三極管采用multisim虛擬庫中器件，其（beta）值可根據需要修改，比較器可選擇集成運放（如lm324）。五、實驗方案1、實驗設計思路：三極管工作在放大區(qū)時，集電極電流為基極電流的倍，通過集成運放將電流轉換成電壓，根據事先設定

9、的值分段范圍確定比較器的門限電壓值。通過比較，可用二極管反映值范圍，并將其轉換成led數碼管顯示（利用數字邏輯電路轉換）。2、 三極管的測量： 選擇npn型三極管，將其共發(fā)射極接負電壓5v，共基極 通過電阻r2與地相接，共集電極輸出 3、電流電壓轉換： 使用集成運放電路進行信號處理。由于bjt是cccs器件，其輸出等效為受控電流源，所以采用反相比例運算電路進行電流-電壓的轉換，因為反相比例運算電路的輸入電阻低。同時反相比例運算電路對運放的共模抑制比要求低，其輸出電阻很低，這是優(yōu)點。在理想運放下，輸入電阻為0，所以輸出電壓為。實際輸入電阻不為零，所以信號源內阻比輸入電阻越大，電路的轉換精度就越高

10、。 由公式可知,令 可將轉換成vo進行電壓比較。 4、電壓比較 當時，= 當時， 當時， 當時， 由于誤差的原因，所以給電壓比較器的參考電壓分別為：2.1v ,4.2v ,6.3v ，8.4v當任一個電壓比較器的輸出電壓為高電平時，對應的發(fā)光二極管均發(fā)亮，反之則不亮。5、 ad轉換并顯示測量值電路： 結合數字電路與邏輯設計的相關知識，將輸出電壓通過74ls148芯片對應輸出電平再通過74ls48進行譯碼，用8字數碼管進行數字顯示。其中，74ls148和74ls48功能如下：74ls148 定義：74ls148 為 8 線3 線優(yōu)先編碼器，共有 54/74148 和 54/74ls148 兩種線

11、路結構型式，將8條數據線（07）進行3線(4-2-1)二進制（八進制）優(yōu)先編碼，即對最高位數據線進行譯碼。 利用選通端（ei）和輸出選通端（eo）可進行八進制擴展。芯片引腳說明：07 編碼輸入端(低電平有效)ei 選通輸入端(低電平有效)a0、a1、a2 三位二進制編碼輸出信號即編碼輸出端(低電平有效)gs 片優(yōu)先編碼輸出端即寬展端(低電平有效)eo 選通輸出端，即使能輸出端功能表：輸入輸出ei01234567a2a1a0gseohxxxxxxxxhhhhhlhhhhhhhhhhhhllxxxxxxxlllllhlxxxxxxlhllhlhlxxxxxlhhlhllhlxxxxlhhhlhhl

12、hlxxxlhhhhhlllhlxxlhhhhhhlhlhlxlhhhhhhhhllhllhhhhhhhhhhlhh高電平 l低電平 x任意74ls48引腳圖：功能表：綜合上述芯片可知： i、當發(fā)光二極管輸出電平為0000時，74ls148中，則,對應的74ls48輸入值為，這樣輸出到數碼管顯示即為“1”； ii、當發(fā)光二極管輸出電平為1000時，74ls148中，則,對應的74ls48輸入值為，這樣輸出到數碼管顯示即為“2”； iii、當發(fā)光二極管輸出電平為0000時，74ls148中，則,對應的74ls48輸入值為，這樣輸出到數碼管顯示即為“3”； iv、當發(fā)光二極管輸出電平為0000時，

13、74ls148中，則,對應的74ls48輸入值為，這樣輸出到數碼管顯示即為“4”； v、當發(fā)光二極管輸出電平為0000時，74ls148中，則,對應的74ls48輸入值為，這樣輸出到數碼管顯示即為“5”。6、 實驗總原理圖： 6、 實驗仿真結果 當時 當時 當時 當時 當時7、 實驗心得體會 通過這次實驗，我認為本次實驗將數電和模電很好地綜合在一起，鍛煉了學生的綜合能力，讓我們學會了如何將模電轉換成數電，這些在理論課上只是知道數電與模電的相關性非常大，但卻沒實踐過。其次，在做本次實驗過程中，我遇到了兩個很大的問題，一是老師給出的設計思路是要我們將轉換成電壓，而我最初的設計是直接輸出了，而不是電

14、流，后經同學提醒才更改過來；另一個問題就是關于譯碼顯示的問題，我一開始先列了真值表，但后來發(fā)現(xiàn)自己不會將其轉換成譯碼顯示，也是咨詢了同學之后才知道在譯碼器前加個編碼器就能實現(xiàn)轉換，但我看了大部分同學采用4532的編碼器，我當時也百度過，發(fā)覺這樣的編碼器比較繁瑣，后來自己又不斷查資料，發(fā)現(xiàn)了74ls148，其功能相對4532來說較為熟悉，所以我就采用74ls148編碼器進行設計。 南昌大學實驗報告學生姓名： 付容 學 號： 6100212236 專業(yè)班級：電一126班 實驗類型：驗證 綜合 設計 創(chuàng)新 實驗日期：2013.12 實驗成績： 實驗四 寬帶放大電路設計與仿真一、實驗目的1、熟悉集成運

15、算放大器的特性；2、掌握運用集成運算放大器構成有源濾波器的方法；3、掌握電路仿真調試的原則和排除故障的方法。2、 實驗原理集成運算放大器與rc原件組合可以構成rc有源濾波器，讓一定頻率范圍內的信號通過，抑制或急劇衰減此頻率范圍以外的信號。根據對頻率范圍的選擇不同分為低通（lpf)、高通（hpf)、帶通（bpf)、帶阻（bef)四種。其幅頻特性如圖所示：1、 低通濾波器（lpf) 低通濾波器通過低頻信號衰減或抑制高頻信號，典型的二階有源低通濾波器由兩級rc濾波器環(huán)節(jié)與同相比例運算電路組成，其中第一級電容c接至輸出端，引入適量的正反饋，以改善幅頻特性。2、 高通濾波器（hpf） 通過高頻信號、衰減

16、或抑制低頻信號，低通濾波電路中起濾波作用的電阻、電容互換可變成二階有源高通濾波器電路。3、 實驗儀器 2個集成運算放大器，電阻電容若干，示波器，波特儀四、實驗內容 利用集成運放設計一個帶通放大器。要求該放大器能夠對一定頻率范圍內的電壓信號進行選頻及放大，對頻率范圍之外的信號進行衰減。集成運放可選擇lm324。技術指標：bw（300hz3400hz）、中頻增益av4。五、實驗方案1、實驗設計思路：用運放構成帶通濾波器。信號范圍較寬，可以用2個運放分別構成低通和高通并串聯(lián)。濾波器的快速設計方法： （1）根據截止頻率fc，選定電容c（單位uf）的標稱值，使其滿足k（）； （2）從設計表中查出與av對

17、應的電容值及k1時的電阻值，再將這些電 阻值乘以參數k，得電阻的設計值；（3）實驗調整并修改電容、電阻值，測量濾波器的性能參數。2、低通濾波器設計： 取k=1時，有圖可知,代入公式k，讓其3、 高通濾波器設計： 取k=1時，有圖可知,代入公式k4、 實驗總原理圖： 6、 實驗仿真結果 1、放大倍數的仿真結果： 輸入電壓為，由仿真結果可知，輸出電壓ch1 的結果為，ch2 的結果為由于輸入電壓的值實際上是，所以輸出的電壓 第一級電壓放大倍數 第二級電壓放大倍數 2、 通頻帶的仿真結果： 由圖可知及幅頻特性可知： 當，所以，找出通頻帶在9db范圍內其頻率分別為，與實驗目標近似相等。7、 實驗心得體會 說實話，本