高級維修電工實驗指導書

1、星科教儀總目錄1 電子技術(shù)實驗指導書2 電力電子技術(shù)實驗指導書3 電機及電力拖動技術(shù)實驗指導書電子技術(shù)實驗指導書（模擬電路部分）2004年修訂版緒 論電子技術(shù)實驗是數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)理論教學的重要的補充和繼續(xù)。通過實驗，學生可以對所學的知識進行驗證，加深對理論的認識；可以提高分析和解決問題的能力，提高實際動手能力。具體地說，學生在完成指定的實驗后，應具備以下能力： （1）熟悉并掌握基本實驗設備、測試儀器的性能和使用方法；（2）能進行簡單的具體實驗線路設計，列出實驗步驟；（3）掌握電子電路的構(gòu)成及調(diào)試方法，系統(tǒng)參數(shù)的測試和整定方法，能初步設計和應用這些電路；（4）能夠運用理論知識對實驗現(xiàn)

2、象、結(jié)果進行分析和處理，解決實驗中遇到的問題；（5）能夠綜合實驗數(shù)據(jù)，解釋實驗現(xiàn)象，編寫實驗報告。為了在實驗時能取得預期的效果，建議實驗者注意以下環(huán)節(jié)：1-1實驗準備實驗準備即為實驗的預習階段，是保證實驗能否順利進行的必要步驟。每次實驗前都應先進行預習，從而提高實驗質(zhì)量和效率，避免在實驗時不知如何下手，浪費時間，完不成實驗，甚至損壞實驗裝置。因此，實驗前應做到：（1）復習教材中與實驗有關(guān)的內(nèi)容，熟悉與本次實驗相關(guān)的理論知識；（2）預習實驗指導書，了解本次實驗的目的和內(nèi)容；掌握本次實驗的工作原理和方法；（3）寫出預習報告，其中應包括實驗的詳細接線圖、實驗步驟、數(shù)據(jù)記錄表格等；（4）熟悉實驗所用的

3、實驗裝置、測試儀器等；（5）實驗分組，一般情況下，電子技術(shù)實驗以每組1-2人為宜。1-2實驗實施在完成理論學習、實驗預習等環(huán)節(jié)后，就可進入實驗實施階段。實驗時要做到以下幾點：（1）實驗開始前，指導教師要對學生的預習報告作檢查，要求學生了解本次實驗的目的、內(nèi)容和方法，只有滿足此要求后，方能允許實驗開始。（2）指導教師對實驗裝置作介紹，要求學生熟悉本次實驗使用的實驗設備、儀器，明確這些設備的功能、使用方法。（3）按實驗小組進行實驗，小組成員應有明確的分工，各人的任務應在實驗進行中實行輪換，使參加者都能全面掌握實驗技術(shù)，提高動手能力。（4）按預習報告上的詳細的實驗線路圖進行接線，也可由二人同時進行接

4、線。（5）完成實驗接線后，必須進行自查：串聯(lián)回路從電源的某一端出發(fā)，按回路逐項檢查各儀表、設備、負載的位置、極性等是否正確，合理；并聯(lián)支路則檢查其兩端的連接點是否在指定的位置。距離較近的兩連接端盡可能用短導線，避免干擾；距離較遠的兩連接端盡量選用長導線直接連接，盡可能不用多根導線做過渡連接。自查完成后，須經(jīng)指導教師復查后方可通電實驗。（6）實驗時，應按實驗指導書所提出的要求及步驟，逐項進行實驗和操作。改接線路時，必須斷開電源。實驗中應觀察實驗現(xiàn)象是否正常，所得數(shù)據(jù)是否全理，實驗結(jié)果是否與理論相一致。完成本次實驗全部內(nèi)容后，應請指導教師檢查實驗數(shù)據(jù)、記錄的波形。經(jīng)指導教師認可后方可拆除接線，整理

5、好連接線、儀器、工具。1-3實驗總結(jié)實驗的最后階段是實驗總結(jié)，即對實驗數(shù)據(jù)進行整理、繪制波形曲線和圖表、分析實驗現(xiàn)象、撰寫實驗報告。每個實驗參與者都要獨立完成一份實驗報告，實驗報告的編寫應持嚴肅認真、實事求是的科學態(tài)度。如實驗結(jié)果與理論有較大出入時，不得隨意修改實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，不得用湊數(shù)據(jù)的方法來向理論靠近，而是用理論知識來分析實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果，解釋實驗現(xiàn)象，找到引起較大誤差的原因。目 錄模電部分實驗一、集成運算放大器指標測試（6）實驗二、集成運算放大器的基本應用（）模擬運算電路（11）實驗四、集成運算放大器的應用（）電壓比較器（16）實驗五、精密整流器（19）實驗六、集成運算放大器的應用（）波

6、形發(fā)生器（21）實驗七、集成運算放大器的應用（）信號處理有源濾波器（24）實驗八、集成功率放大器（29）實驗九、RC正弦波振蕩器 （32）實驗十、電壓頻率轉(zhuǎn)換電路（34）實驗十一、集成穩(wěn)壓電源（35）數(shù)字部分實驗十二、移位寄存器及其應用（42）實驗十三、時邏輯電路的設計及其應用（47） 實驗十四、數(shù)控步進電機 (49)實驗十五、脈沖信號產(chǎn)生電路的研究 (52)實驗十六、555時基電路及其應用(55)實驗十七、數(shù)-模、模-數(shù)轉(zhuǎn)換(60)實驗十八、二十進制計數(shù)器的驗證(64) 實驗十九、七段譯碼的顯示的驗證 (69)實驗二十、數(shù)字頻率計（72）模電部分實驗一 集成運算放大器指標測試一、實驗目的 1

7、.掌握運算放大器主要指標的測試方法。2.通過運算放大器A741指標的測試，了解集成運算放大器組件的主要參數(shù)的定義和表示方法。二、實驗原理 集成運算放大器是一種線性集成電路，和其它半導體器件一樣，它是用一些性能指標來衡量其質(zhì)量的優(yōu)劣。為了正確使用集成運放，就必須了解它的主要參數(shù)指標。集成運放組件的各項指標通常是用專用儀器進行測試的，這里介紹的是一種簡易測試方法。本實驗采用的集成運放型號為，A741(或F007)，引腳排列如圖1-1所示。它是八腳雙列直插式組件，腳和腳為反相和同相輸入端，腳為輸出端， 腳和腳為正，負電源，腳和腳為失調(diào)調(diào)零端，腳之間可接入一只幾十K的電位器并將滑動觸頭接到負電源端。腳

8、為空腳。 圖1-1 A741管腳圖 圖1-2 UIO、IIO測試電路 1.輸入失調(diào)電壓UIO輸入失調(diào)電壓UIO是指輸入信號為零時，輸出端出現(xiàn)的電壓折算到同相輸入端的數(shù)值。失調(diào)電壓測試電路如圖1-2所示。閉合開關(guān)K1及K2，使電阻RB短接，測量此時的輸出電壓UO1，則輸入失調(diào)電壓 UIO=UO1實際測出的UO可能為正，也可能為負。高質(zhì)量的運放UIO一般在1mV以下。測試中應注意：將運放調(diào)零端開路。 要求電阻R1和R2，R3和RF的參數(shù)嚴格對稱。2.輸入失調(diào)電流IIO輸入失調(diào)電流IIO是指當輸入信號為零時，運放的兩個輸入端的基極偏置電流之差IIO=丨IB1-IB2丨輸入失調(diào)電流的大小反映了運放內(nèi)部

9、差動輸入級兩個晶體管的失配度，由于IB1、IB2本身的數(shù)值已很小(微安級)，因此它們的差值通常不是直接測量的，測試電路如1-2所示，測試分兩步進行：(1)閉合開關(guān)K1及K2，在低輸入電阻下，測出輸出電壓UO1，如前所述，這是由于輸入失調(diào)電壓UIO所引起的輸出電壓。(2)斷開K1及K2，兩個輸入電阻RB接入，由于RB值較大，流經(jīng)它們的輸入電流的差異將變成輸入電壓的差異，因此，也會影響輸出電壓的大小，測出兩個電阻RB接入時的輸出電壓UO2，若從中扣除輸入失調(diào)電壓UIO的影響，則輸入失調(diào)電流IIO為IIO=IB1-IB2=UO2-UO1一般，IIO在100nA 以下。測試中應注意：將運放調(diào)零端開路。

10、 兩輸入端電阻RB必須精確配對。3.開環(huán)差模放大倍數(shù)Aud集成運放在沒有外部反饋時的直流差模放大倍數(shù)稱為開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)，用Aud表示。它定義為開環(huán)輸出電壓UO與兩個差分輸入端之間所加信號電壓Uid之比Aud=按定義Aud應是信號頻率為零時的直流放大倍數(shù)，但為了測試方便，通常采用低頻(幾十赫茲以下)正弦交流信號進行。由于集成運放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)很高，難以直接進行測量，故一般采用閉環(huán)測量方法。Aud的測試方法很多，現(xiàn)采用交、直流同時閉環(huán)的測試方法，如圖1-3所示。 圖1-3 Aud測試電路被測運放一方面通過RF、R1、R2完成直流閉環(huán)，以抑制輸出電壓漂移，另一方面通過RF和RS實現(xiàn)交流閉環(huán)

11、。外加信號uS經(jīng)R1、R2分壓，使uid足夠小，以保證運放工作在線性區(qū)，同相輸入端電阻R3應與反相輸入端電阻R2相匹配，以減小輸入偏置電流的影響，電容C為隔直電容。被測運放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)為Aud=(1+)測試中應注意：測試前電路應首先消振及調(diào)零。 被測運放要工作在線性區(qū)。 輸入信號頻率應較低，一般用50100Hz輸出信號無明顯失真。4.共模抑制比CMRR集成運放的差模電壓放大倍數(shù)Ad與共模電壓放大倍數(shù)Ac之比稱為共模抑制比CMRR或 CMRR20lg(db)共模抑制比在應用中是一個很重要的參數(shù)，理想運放對輸入的共模信號其輸出為零。但在實際的集成運放中，其輸出不可能沒有共模信號的成分，輸出端

12、共模信號愈小，說明電路對稱性愈好，也就是說運放對共模干擾信號的抑制能力愈強，即CMRR愈大。CMRR的測試電路如圖1-4所示。 圖1-4 CMRR測試電路集成運放工作在閉環(huán)狀態(tài)下的差模電壓放大倍數(shù)為 Ad-當接入共模輸入信號Uic時，測得UOC時，則共模電壓放大倍數(shù)為 AC得共模抑制比 CMRR測試中應注意：消振與調(diào)零R1與R2、R3與RF之間阻值嚴格對稱 輸入信號Uic幅度必須小于集成運放的最大共模輸入電壓范圍 Uicm5.共模輸入電壓范圍Uicm集成運放所能承受的最大共模電壓稱為共模輸入電壓范圍，超出這個范圍，運放的CMRR會大大下降，輸出波形產(chǎn)生失真，有些運放還會出現(xiàn)“自鎖”現(xiàn)象以及永久

13、性的損壞。Uicm的測試電路如圖1-5所示。被測運放接成電壓跟隨器形式，輸出端接示波器，觀察最大不失真輸出波形，從而確定Uicm值。6.輸出電壓最大動態(tài)范圍U0PP集成運放的動態(tài)范圍與電源電壓、外接負載及信號源頻率有關(guān)。測試電路如圖1-6所示。逐漸增大UO幅度，觀察UO即將失真還沒有失真的時刻，從而確定運放在某一電源電壓下可能輸出的電壓峰峰值UOPP。圖1-5 Uicm測試電路 圖1-6 UOPP測試電路 集成運放在使用時應考慮的一些問題1)輸入信號選用交、直流量均可，但在選取信號的頻率和幅度時，應考慮運放的頻響特性和輸出幅度的限制。2)調(diào)零。為提高運算精度，在運算前，應首先對直流輸出電位進行

14、調(diào)零，即保證輸入為零時，輸出也為零。當運放有外接調(diào)零端子時，可按組件要求接入調(diào)零電位器RW，調(diào)零時，將輸入端接地，用直流電壓表測量輸出電壓UO，細心調(diào)節(jié)RW，使UO為零(即失調(diào)電壓為零)。如運放沒有調(diào)零端子，若要調(diào)零，可按圖1-7所示電路進行調(diào)零。 圖1-7 調(diào)零電路一個運放如不能調(diào)零，大致有如下原因：組件正常，接線有錯誤組件正常，但負反饋不夠強(RF/R1太大)，為此可將RF短路，觀察是否能調(diào)零。組件正常，但由于它所允許的共模輸入電壓太低，可能出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象，因而不能調(diào)零。為此可將電源斷開后，再重新接通，如能恢復正常，則屬于這種情況。組件正常，但電路有自激現(xiàn)象，應進行消振。組件內(nèi)部損壞，應更換

15、好的集成塊。3)消振。一個集成運放自激時，表現(xiàn)為即使輸入信號為零，亦會有輸出，使各種運算功能無法實現(xiàn)，嚴重時還會損壞器件。在實驗中，可用示波器監(jiān)視輸出波形。為消除運放的自激，常采用如下措施:若運放有相位補償端子，可利用外接RC補償電路，產(chǎn)品手冊中有補償電路及元件參數(shù)提供。電路布線、元器件布局應盡量減少分布電容。在正、負電源進線與地之間接上幾十F的電解電容和0.010.1F的陶瓷電容相并聯(lián)以減小電源引線的影響。三、實驗設備與器件 1.±12V直流電源 4.交流毫伏表2.函數(shù)信號發(fā)生器 5.直流電壓表3.雙蹤示波器(另配) 6.集成運算放大器A741×1電阻器、電容器若干。 四

16、、實驗內(nèi)容 1.測量輸入失調(diào)電壓UIO按圖1-2連接實驗電路，閉合開關(guān)K1、K2，用直流電壓表測量輸出電壓UO1，并計算UIO。記入表1-1。2.測量輸入失調(diào)電流IIO實驗電路如圖1-2，打開開關(guān)K1、K2，用直流電壓表測量UO2，并計算IIO。記入表9-1。表1-1UIO(mV)IIO(nA)Aud(db)CMRR(db)實測值典型值實測值典型值實側(cè)值典型值實側(cè)值典型值3.測量開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aud按圖1-3連接實驗電路，運放輸入端加頻率100Hz，大小約3050mV正弦信號，用示波器監(jiān)視輸出波形。用交流毫伏表測量UO和Ui，并計算Aud。記入表1-1。4.測量共模抑制比CMRR按圖1-

17、4連接實驗電路，運放輸入端加f100Hz，Uic12V正弦信號，監(jiān)視輸出波形。測量UOC和Ui，計算AC及CMRR。記入表1-1。5.測量共模輸入電壓范圍Uicm及輸出電壓最大動態(tài)范圍UOPP。自擬實驗步驟及方法。五、實驗報告 1.將所測得的數(shù)據(jù)與典型值進行比較。2.對實驗結(jié)果及實驗中碰到的問題進行分析、討論。六、預習要求 1.查閱A741典型指標數(shù)據(jù)及管腳功能。2.測量輸入失調(diào)參數(shù)時，為什么運放反相及同相輸入端的電阻要精選，以保證嚴格對稱。3.測量輸入失調(diào)參數(shù)時，為什么要將運放調(diào)零端開路，而在進行其它測試時，則要求輸出電壓進行調(diào)零。4.測試信號的頻率選取的原則是什么?實驗二 集成運算放大器的

18、基本應用()模擬運算電路一、實驗目的 1.研究由集成運算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運算電路的功能。2.了解運算放大器在實際應用時應考慮的一些問題。二、實驗原理 集成運算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級放大電路。當外部接入不同的線性或非線性元器件組成負反饋電路時，可以靈活地實現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數(shù)等模擬運算電路?；具\算電路（1)反相比例運算電路電路如圖2-1所示，對于理想運放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為 UO-Ui圖2-1 反相比例運算電路為了減小輸入偏置電流引起的運算誤差，在同相輸入端應接入平衡電阻

19、R2=R1|RF。(2)反相加法電路電路如圖2-2所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為 UO=-() R3=R1|R2|RF圖2-2 反相加法運算電路(3)同相比例運算電路圖2-3(a)是同相比例運算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為 UO=(1+)Ui R2=R1|RF當R1時，UO=Ui，即得到如圖2-3(b)所示的電壓跟隨器。圖中R2=RF，用以減小漂移和起保護作用。一般RF取10K，RF太小起不到保護作用，太大則影響跟隨性。 圖2-3 同相比例運算電路(4)差動放大電路(減法器)對于圖2-4所示的減法運算電路，當R1=R2，R3=RF時，有如下關(guān)系式UO=(Ui2-Ui1)圖2-

20、4 減法運算電路(5)積分運算電路反相積分電路如圖10-5所示。在理想化條件下，輸出電壓uO等于UO(t)=-touidt+uc(o)式中 uc(o)是t=0時刻電容C兩端的電壓值，即初始值。圖2-5 積分運算電路如果ui(t)是幅值為E的階躍電壓，并設uc(o)=0，則 uo(t)=- to Edt=-t即輸出電壓uo(t)隨時間增長而線性下降。顯然RC的數(shù)值大，達到給定的UO值所需的時間就長。積分輸出電壓所能達到的最大值受集成運放最大輸出范圍的限制。在進行積分運算之前，首先應對運放調(diào)零。為了便于調(diào)節(jié)，將圖中K1閉合，通過電阻R2的負反饋作用幫助實現(xiàn)調(diào)零。但在完成調(diào)零后，應將K1打開，以免因

21、R2的接入造成積分誤差。K2的設置一方面為積分電容放電提供通路，同時可實現(xiàn)積分電容初始電壓Uc(o)=0。另一方面，可控制積分起始點，即在加入信號Ui后，只要K2一打開，電容就將被恒流充電，電路也就開始進行積分運算。（6）微分運算電路，如圖2-6所示圖2-6 微分運算電路三、實驗設備、部件與器件 1.±12V直流電源 2.函數(shù)信號發(fā)生器3.交流毫伏表 4.直流電壓表5.雙蹤示波器(另配) 6. 集成運算放大器A741×1電阻器、電容器及插線若干。四、實驗內(nèi)容 在實驗臺的面板上找一具有8腳插座的適當位置，結(jié)合以下實驗內(nèi)容進行連線。1.反相比例運算電路(1)按圖2-1連接實驗電

22、路，接通±12V電源，輸入端對地短路，進行調(diào)零和消振。(2)輸入f=100Hz,Ui=0.5V的正弦交流信號，測量相應的UO，并用示波器觀察uo和ui的相位關(guān)系，記入表2-1。表2-1 Ui=0.5V f=100HzUi(V)Uo(V)Ui波形Uo波形Av實測值計算值2.同相比例運算電路(1)按圖2-3(a)連接實驗電路。實驗步驟同上，將結(jié)果記入表2-2。(2)將圖2-3(a)中的R1斷開，得圖2-3(b)電路，重復內(nèi)容(1)。3.反相加法運算電路(1) 按圖2-2連接實驗電路。調(diào)零和消振。表2-2 Ui=0.5V f=100HzUi(V)Uo(V)Ui波形Uo波形Av實測值計算值(

23、2)輸入信號采用直流信號，圖2-6所示電路為簡易直流信號源，實驗者自行完成。實驗時要注意選擇合適的直流信號幅度以確保集成運放工作在線性區(qū)。用直流電壓表測量輸入電壓Ui1、Ui2及輸出電壓UO，記入表2-3。表2-3Ui1(V)Ui2(V)Uo(V)圖10-7 簡易可調(diào)直流信號源4.減法運算電路(1)按圖2-4連接實驗電路。調(diào)零和消振。(2)采用直流輸入信號，實驗步驟同內(nèi)容3，記入表2-4。表2-4Ui1(V)Ui2(V)Uo(V)5.積分運算電路實驗電路如圖2-5所示。(1)打開K2，閉合K1，對運放輸出進行調(diào)零。(2)調(diào)零完成后，再打開K1，閉合K2，使uc(o)=0。(3)預先調(diào)好直流輸入

24、電壓Ui=0.5V,接入實驗電路，再打開K2，然后用直流電壓表測量輸出電壓UO，每5秒讀一次UO，記入表2-5，直到UO不繼續(xù)明顯增大為止。表2-5t(S)0 5 10 15 20 25 30 Uo(V)6.微分電路（1）按圖2-6搭接電路，在函數(shù)發(fā)生器上調(diào)節(jié)輸入方波信號ui，用示波器監(jiān)視之，要求方波信號的周期為1-5ms。（2）把vi信號加到微分電路的輸入端，用示波器分別測量ui和uo的波形，畫出波形圖，并記錄數(shù)據(jù)。五、實驗報告 1.整理實驗數(shù)據(jù)，畫出波形圖(注意波形間的相位關(guān)系)。2.將理論計算結(jié)果和實測數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。3.分析討論實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題。六、預習要求 1.

25、復習集成運放線性應用部分內(nèi)容，并根據(jù)實驗電路參數(shù)計算各電路輸出電壓的值。2.在反相加法器中，如Ui1和Ui2均采用直流信號，并選定Ui2=-1V,當考慮到運算放大器的最大輸出幅度(±12V)時，Ui1的大小不應超過多少伏? 3.在積分電路中，如R1=100k，C=4.7F，求時間常數(shù)。假設U1=0.5V，問要使輸出電壓達到5V需多長時間(設uc(o)=0)?4.為了不損壞集成塊，實驗中應注意什么問題?實驗四 集成運算放大器的基本應用()信號處理一電壓比較器一、實驗目的 1.掌握比較器的電路構(gòu)成及特點2.學會測試比較器的方法二、實驗原理 1.信號幅度比較就是一個模擬電壓信號去和一個參考

26、電壓相比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變。通常用于越限報警和波形變換等場合。此時，幅度鑒別的精確性、穩(wěn)定性以及輸出反應的快速性是主要的技術(shù)指標。圖4-1所示為一最簡單的電壓比較器，UR為參考電壓，加在運放的同相輸入端，電壓ui加在反相輸入端。當uiUR時，運放輸出高電平，輸出端電位被箝位在穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓Uz，即uo=Uz當uiUR時，運放輸出低電平，Dz正向?qū)ǎ敵龆穗娢坏扔谄湔驂航礥D，即uo=UD因此，以UR為界，當輸入電壓ui變化時，輸出端反映出兩種狀態(tài)。高電位和低電位。表示輸出電壓與輸入電壓之間關(guān)系的特性曲線，稱為傳輸特性。圖4-1(b)為(a)圖比較器的傳輸特性。2

27、.常用的幅度比較器有過零比較器、具有滯回特性的過零比較器(又稱Schmitt觸發(fā)器)、雙限比較器(又稱窗口比較器)等。 (1)圖4-2為簡單過零比較器（a）電路圖 （b）傳輸特性圖4-1 過零電壓比較器 （a）電路圖 （b）傳輸特性圖4-2 簡單的過零比較器(2)圖4-3為具有滯回特性的過零比較器 (a) 電路圖 (b) 傳輸特性圖4-3 具有滯回特性的過零比較器過零比較器在實際工作時，如果ui恰好在過零值附近，則由于零點漂移的存在，uo將不斷由一個極限值轉(zhuǎn)換到另一個極限值，這在控制系統(tǒng)中，對執(zhí)行機構(gòu)將是很不利的。為此，就需要輸出特性具有滯回現(xiàn)象。如圖4-3所示，從輸出端引一個電阻分壓支路到同

28、相輸入端，若uo改變狀態(tài)，點也隨著改變電位，使過零點離開原來位置。當uo為正(記作U+)，U= U+,則當uiU后，uo即由正變負(記作U-)，此時U變?yōu)?U。故只有當ui下降到-U以下，才能使uo再度回升到U+，于是出現(xiàn)圖(b)中所示的滯回特性。-U與U的差別稱回差。改變R2的數(shù)值可以改變回差的大小。(3)窗口(雙限)比較器簡單的比較器僅能鑒別輸入電壓ui比參考電壓UR高或低的情況，窗口比較電路是由兩個簡單比較器組成，如圖4-4所示，它能指示出ui值是否處于UR+和UR-之間。 圖4-4 兩個簡單比較器組成的窗口比較器三、實驗設備與器件 1.±12V 直流電源 4.直流電壓表2.函

29、數(shù)信號發(fā)生器 5.交流毫伏表3.雙蹤示波器(另配) 6.A741×2、2DW7×1電阻器等 四、實驗內(nèi)容 1.過零電壓比較器實驗電路如圖4-5所示圖4-5 過零比較器(1)接通±12V電源(2)測量輸入端ui懸空時的Uo電壓。(3)ui輸入500Hz、幅值為2V的正弦信號，觀察ui-Uo的波形并記錄。(4)改變ui幅值，測量傳輸特性曲線。2.反相滯回比較器實驗電路如圖4-6所示圖4-6 反相滯回比較器(1)按圖接線，ui接+5V可調(diào)直流電源，測出uo由+Uomax-Uomax時ui的臨界值(2)同上，測出uo由-Uomax+Uomax時的臨界值(3)ui接500H

30、z，峰值為2V的正弦信號，觀察并記錄ui-uo波形(4)將分壓支路100K電阻改為200K，重復上述實驗，測定傳輸特性。3.同相滯回比較器實驗線路如圖4-7所示 圖4-7 同相滯回比較器(1)參照2，自擬實驗步驟及方法(2)將結(jié)果與2相比較4.窗口比較器參照圖4-4自擬實驗步驟和方法，測定其傳輸持性。五、實驗報告 1.整理實驗數(shù)據(jù)，繪制各類比較器的傳輸特性曲線。2.總結(jié)幾種比較器的特點，說明它們的應用。六、預習要求 復習教材有關(guān)比較器的內(nèi)容。實驗五 精密整流器一、實驗目的1了解施密特觸發(fā)器的工作原理和分析方法。2熟悉運放的非線性應用。二、實驗電路原理圖1半波整流器 用普通二極管整流時，由于二極

31、管的正向伏安特性不是線性的，且正向壓降受溫度的影響較大，因此整流特性并不是很理想，尤其是在小信號的情況下，失真相當嚴重，用二極管和運放一起組成整流器可克服這一弊病。當輸入信號vi>0時，D2截止，D1導通， 由于開環(huán)增益 圖5-1 半波整流電路Ao很大，所以vo基本為0；當輸入信號vi< 0時，D1截止，D2導通，放大器處于深度負反饋 ，當R1 =Rf 時，vo= -vi2全波整流器在半波整流器的基礎上，再接一級加法器和一級反相器，即構(gòu)成了全波整流電路如圖5-2所示，當R1 = Rf1= Rf2 =Rf3=2R3時，三、實驗設備與器件1.±12V 直流電源 4.直流電壓表

32、2.函數(shù)信號發(fā)生器 5.A741x3、二極管、電阻器等3.雙蹤示波器（另配）四、實驗內(nèi)容1半波整流按圖5-1搭接成半波整流電路R1 =Rf =20k, R2 =10k,D1、D2為開關(guān)管，vi=200mV ，f=1000HZ 。用雙線示波器觀察輸入、輸出波形，并記錄。2全波整流（1）按圖5-2搭接成全波整流電路Rf2 =Rf3 =20k, R3 =R6=10k , R5 =Rf4 =20k ,其它參數(shù)同上，vi=200mV ，f=1000HZ 。用雙線示波器觀察vi 、vO2 、vO的波形，并記錄。（2）在全波整流器輸入端加-2V 、+2V的直流電壓，觀察并測量輸出電壓vO。五、報告要求整理輸

33、入輸出波形，總結(jié)實驗經(jīng)驗及心得。六、預習要求復習積分、微分電路，分析影響時間常數(shù)的因數(shù)有哪些？實驗六 集成運算放大器的基本應用()波形發(fā)生器一、實驗目的 1.學會用集成運放構(gòu)成方波和三角波發(fā)生器。2.掌握波形發(fā)生器的調(diào)整和主要性能指標的測試方法。二、實驗原理 1.方波發(fā)生器方波發(fā)生器是一種能夠直接產(chǎn)生方波或矩形波的非正弦信號發(fā)生器。實驗原理圖如圖6-1所示。它是在遲滯比較器的基礎上，增加了一個RF、CF組成的積分電路，把輸出電壓經(jīng)RF、CF反饋到集成運放的反相端，運放的輸出端引入限流電阻RS和兩個背靠背的穩(wěn)壓管用于雙向限幅。 圖6-1 方波發(fā)生器該電路的振蕩頻率為fo=式中R1=R1+RW，R

34、2=R2+RW，方波輸出幅值Uom=±UZ。2.三角波和方波發(fā)生器如把滯回比較器和積分器首尾相接形成正反饋閉環(huán)系統(tǒng)，如圖6-2所示，則比較器輸出的方波經(jīng)積分可到三角波，三角波又觸發(fā)比較器自動翻轉(zhuǎn)形成方波，這樣即可構(gòu)成三角波、方波發(fā)生器。由于采用運放組成的積分電路，因此可實現(xiàn)恒流充電，使三角波線性大大改善。 圖6-2 三角波、方波發(fā)生器電路的振蕩頻率 fo=方波的幅值 U'om=±Uz三角波的幅值 Uom=Uz調(diào)節(jié)RW可以改變振蕩頻率，改變比值可調(diào)節(jié)三角波的幅值。三、實驗設備、部件與器件 1.±12V直流電源 2.雙蹤示波器(另配)3.交流毫伏表 4.頻率計

35、5.A741×22DW7×1、2CP×2電阻器、電容器若干。四、實驗內(nèi)容 1.方波發(fā)生器在實驗臺面板上選一帶有8腳運放插座的合適區(qū)域，按圖6-1連接實驗電路。(1)將電位器RW調(diào)至中心位置，用雙蹤示波器觀察并描繪方波uo及三角波uc的波形(注意對應關(guān)系)，測量其幅值及頻率，記錄之。(2)改變RW動點的位置，觀察uo、uc幅值及頻率變化情況。把動點調(diào)至最上端和最下端，測出頻率范圍，記錄之。(3)將RW恢復至中心位置，將一只穩(wěn)壓管短接，觀察uo波形，分析Dz的限幅作用。2.三角波和方波發(fā)生器按圖6-2連接實驗電路(1)將電位器RW調(diào)至合適位置，用雙蹤示波器觀察并描繪三

36、角波輸出uo及方波輸出uo，測其幅值、頻率及RW值，記錄之。(2)改變RW的位置，觀察對uo、uo幅值及頻率的影響。(3)改變R1(或R2)，觀察對uo、uo幅值及頻率的影響。五、實驗報告 1.方波發(fā)生器(1)列表整理實驗數(shù)據(jù)，在同一坐標紙上，按比例畫出方波和三角波的波形圖(標出時間和電壓幅值)。(2)分析RW變化時，對uo波形的幅值及頻率的影響。(3)討論Dz的限幅作用。2.三角波和方波發(fā)生器(1)整理實驗數(shù)據(jù)，把實測頻率與理論值進行比較。(2)在同一坐標紙上，按比例畫出三角波及方波的波形，并標明時間和電壓幅值。(3)分析電路參數(shù)變化(R1、R2和RW)對輸出波形頻率及幅值的影響。六、預習要

37、求 1.復習有關(guān)三角波及方波發(fā)生器的工作原理，并估算圖6-1、6-2電路的振蕩頻率。2.設計實驗表格3.電路參數(shù)變化對圖6-1、6-2產(chǎn)生的方波和三角波頻率及電壓幅值有什么影響?(或者：怎樣改變圖6-1、6-2電路中方波及三角波的頻率及幅值?)實驗七 集成運算放大器的基本應用()信號處理一有源濾波器一、實驗目的 1.熟悉用運放、電阻和電容組成有源低通濾波和帶通、帶阻濾波器及其特性2.學會測量有源濾波器的幅頻特性二、實驗原理 本實驗是用集成運算放大器和RC網(wǎng)絡來組成不同性能的有源濾波電路。 (a)RC網(wǎng)絡接在 (b)RC網(wǎng)絡接在 (c)一階RC低通濾 同相輸入端 反相輸入端 波器的幅頻特性圖7-

38、1 基本的有源低通濾波器1.低通濾波器低通濾波器是指低頻信號能通過而高頻信號不能通過的濾波器，用一階RC網(wǎng)絡組成的稱為一階RC有源低通濾波器，如圖7-1所示。為了改善濾波效果，在圖7-1(a)的基礎上再加一對RC網(wǎng)絡且將第一級電容C的接地端改接到輸出端的方式，如圖7-2所示，即為一個典型的二階有源低通濾波器。這種有源濾波器的幅頻特性為式中：Au=1+為二階低通濾波器的通帶增益；。=為截止頻率，它是二階低通濾波器通帶與阻帶的界限頻率。Q=為品質(zhì)因數(shù)，它的大小影響低通濾波器在截止頻率處幅頻特性的形狀。注：式中S代表j圖7-2 二階低通濾波器2.高通濾波器只要將低通濾波器濾波網(wǎng)絡中的電阻、電容互換即

39、可變成有源高通濾波器，如圖7-3(a)所示。高通濾波器性能與低通濾波器相反，其頻率響應和低通濾波器是“鏡象”關(guān)系。 (a)電路圖 (b)幅頻特性圖7-3 高通濾波器這種高通濾波器幅頻特性為 式中Au；o；Q的意義與前同3.帶通濾波器 圖7-4 典型二階帶通濾波器這種濾波電路的作用是只允許在一個通頻帶范圍內(nèi)的信號通過，而比通頻帶下限頻率低和比上限頻率高的信號都被阻斷。典型的帶通濾波器要從二階低通濾波電路中將其中一級改成高通而成。如圖7-4所示它的輸入輸出關(guān)系為 中心角頻率 o=頻帶寬 B=選擇性 Q=這種電路的優(yōu)點是改變Rf和R1的比例就可改變頻寬而不影響中心頻率。當R=160K,R2=22K,

40、R3=12K,Rf=R1=47K,C=0.01F時，o=1023Hz，其上限頻率為1074Hz，下限頻率為974HZ，Q為10.23，增益為2，其幅頻特性如圖15-5所示。 圖7-5 帶通濾波器的幅頻特性4.帶阻濾波器如圖7-6所示，這種電路的性能和帶通濾波器相反，即在規(guī)定的頻帶內(nèi)，信號不能通過(或受到很大衰減)，而在其余頻率范圍，信號則能順利通過。常用于抗干擾設備中。 (a)電路圖 (b)頻率特性圖7-6 二階帶阻濾波器這種電路的輸入、輸出關(guān)系為式中：Au=； o=，由式中可見，Au愈接近2，A愈大，即起到阻斷范圍變窄的作用。三、實驗設備與器件 1.±12V直流電源 4.交流毫伏表

41、2.函數(shù)信號發(fā)生器 5.頻率計3.雙蹤示波器(另配) 6.A741×1電阻器、電容器若干。四、實驗內(nèi)容 1.二階低通濾波器實驗電路如圖7-2接通±12V電源。函數(shù)信號發(fā)生器輸出端接二階低通濾波器的輸入端，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器，令其輸出為Ui=1V的正弦波，改變其頻率，并維持Ui=1V不變，測量輸出電壓Uo，記入表7-1。表7-1f(Hz)Uo(V)2.二階高通濾波器實驗電路如7-3(a)按表7-2的內(nèi)容測量并記錄。表7-2f(Hz)Uo(V)3.帶通濾波器實驗電路如圖7-4，測量其頻響特性。數(shù)據(jù)表格自擬。(1)實測電路的中心頻率f。(2)以實測中心頻率為中心，測出電路的幅頻特性4

42、.帶阻濾波器實驗電路選定為如圖7-6所示的雙T型RC網(wǎng)絡。數(shù)據(jù)表格自擬。(1)實測電路的中心頻率(2)測出電路的幅頻特性五、實驗報告 1.整理實驗數(shù)據(jù)，畫出各電路實測的幅頻特性。2.根據(jù)實驗曲線，計算截止頻率、中心頻率、帶寬。3.總結(jié)有源濾波電路的特性。六、預習要求 1.復習教材有關(guān)濾波器的內(nèi)容。2.分析圖7-2，7-3，7-4，7-6所示電路，寫出它們的增益特性表達式。3.計算圖7-2，7-3的截止頻率，7-4，7-6的中心頻率。4.畫出上述四種電路的幅頻特性曲線。實驗八 低頻功率放大器() 集成功率放大器一、實驗目的 1.熟悉功率放大集成塊的應用2.學習集成放大器基本技術(shù)指標的測試二、實驗

43、原理 集成功率放大器由集成功放塊和一些外接阻容元件構(gòu)成。它具有線路簡單，性能優(yōu)越，工作可靠，調(diào)試方便等優(yōu)點，已經(jīng)成為在音頻領域中應用十分廣泛的功率放大器。電路中最主要的組件為集成功放塊，通常包括前置級、推動級和功率級等幾部分。有些還具有一些特殊功能(消除噪聲、短路保護等)的電路。其電壓增益較高(不加負反饋時，電壓增益達7080db，加典型負反饋時電壓增益在40db以上)。集成功放塊的種類很多。本實驗采用的集成功放塊型號為LA4112，它的內(nèi)部電路如圖81所示，由三級電壓放大，一級功率放大以及偏置、恒流、反饋、退耦電路組成。1)電壓放大級第一級選用由T1和T2管組成的差動放大器，這種直接耦合的放

44、大器零漂較小，第二級的T3管完成直接耦合電路中的電平移動，T4是T3管的恒流源負載，以獲得較大的增益；第三級由T6管等組成，此級增益最高，為防止出現(xiàn)自激振蕩，需在該管的B、C極之間外接消振電容。2)功率放大級由T8-T13等組成復合互補推挽電路。為提高輸出級增益和正向輸出幅度，需外接“自舉”電容。3)偏置電路為建立各級合適的靜態(tài)工作點而設立。除上述主要部分外，為了使電路工作正常，還需要和外部元件一起構(gòu)成反饋電路來穩(wěn)定和控制增益。同時，還設有退耦電路來消除各級間的不良影響。 圖8-1 LA4112內(nèi)部電路圖LA4112集成功放塊是一種塑料封裝十四腳的雙列直插器件。它的外形如圖8-2所示。表8-1

45、、2是它的極限參數(shù)和電參數(shù)。圖8-2 LA4112外形及管腳排列圖與LA4112集成功放塊技術(shù)指標相同的國內(nèi)產(chǎn)品還有FD403；FY4112；D4112等，可以互相替代使用。表8-1參數(shù)符號與單位額定值最大電源電壓Uccmax（V）13（有信號時）允許功耗Po（W）1.22.25（50X50mm2銅箔散熱片）工作溫度Topr（）-20+70表8-2參數(shù)符號與單位測試條件典型值工作電壓Ucc（V）9靜態(tài)電流Iccq（mA）Ucc=9V15開環(huán)電壓增益Avo（db）70輸出功率Po(W)RL=4f=1khz1.7輸入阻抗Ri(k)20集成功率放大器LA4112的應用如圖83所示，該電路中各電容和電

46、阻的作用簡要說明如下：C1、C9輸入、輸出耦合電容，并有隔直作用。C2和Rf反饋元件，決定電路的閉環(huán)增益。C3、C4、C8濾波、退耦電容C5、C6、C10消振電容，消除寄生振蕩C7自舉電容，若無此電容，將出現(xiàn)輸出波形半邊被削波的現(xiàn)象。三、實驗設備與器件 1.+9V直流電源 2.函數(shù)信號發(fā)生器3.雙蹤示波器(另配) 4.交流毫伏表5.直流電壓表 6.直流毫安表7.頻率計 8.集成功放塊LA4112×1電阻器、電容器若干。四、實驗內(nèi)容 按圖8-3連接實驗電路。圖87-3 由LA4112構(gòu)成的集成功放實驗電路1.靜態(tài)測試將輸入信號旋至零，接通+9V直流電源，測量靜態(tài)總電流以及集成塊各引腳對

47、地電壓，記入自擬表格中。2.動態(tài)測試1)最大輸出功率a.接入自舉電容C7輸入端接1KHz正弦信號，輸出端用示波器觀察輸出電壓波形，逐漸加大輸入信號幅度，使輸出電壓為最大不失真輸出，用交流毫伏表測量此時的輸出電壓Uom，則最大輸出功率Pom=b.斷開自舉電容C7觀察輸出電壓波形變化情況。3.噪聲電壓要求UN2.5mV,測試方法同實驗四。3.試聽五、實驗報告 1.整理實驗數(shù)據(jù)，并進行分析。2.討論實驗中發(fā)生的問題及解決辦法。六、預習要求 1.復習有關(guān)集成功率放大器部分內(nèi)容。2.若將電容C7除去，將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?3.若在無輸入信號時，從接在輸出端的示波器上觀察到頻率較高的波形，正常否?如何消除?4.進行本實驗時，應注意以下幾點：(1)電源電壓不允許超過極限值，不允許極性接反，否則集成塊將遭損壞。(2)電路工作時絕對避免負載短路，否則將燒毀集成塊。(3)接通電源后，