【正文】 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗與課程設(shè)計指導(dǎo)書應(yīng)用電子教研室二OO五年三月前言 本書是根據(jù)高等院校工科無線電、電子類專業(yè)的本課程教學(xué)大綱，并結(jié)合教學(xué)實際編寫而成的一本設(shè)計性實驗課教材。在編寫過程中，摒棄了傳統(tǒng)的單純驗證性實驗?zāi)Ｊ?，代之以設(shè)計性實驗新模式，并結(jié)合計算機仿真技術(shù)的運用，旨在加強學(xué)生實驗基本技能的綜合訓(xùn)練，新實驗手段的掌握，培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程設(shè)計能力與實際動手能力。 本書以模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)的工程設(shè)計方法、測試方法及仿真技術(shù)為主線，突出工科特色，強調(diào)與工程實際接軌；以電路的功能為出發(fā)點設(shè)計選題，選題努力反映新技術(shù)，采用新器件，并均有設(shè)計舉例和設(shè)計任務(wù)。本書具有體系結(jié)構(gòu)新穎、注重工程應(yīng)用、實驗手段先進、能啟發(fā)思考、易于自學(xué)、理論緊密聯(lián)系實際等特點。 全書共分三編。第一編為基本設(shè)計性實驗。第二編為基礎(chǔ)設(shè)計性實驗。從功能電路的作用出發(fā)，編入4種功能電路、12個設(shè)計選題。每個功能電路中均詳細介紹了電路原理、設(shè)計步驟、計算方法、典型電路及調(diào)試過程等內(nèi)容。針對每種功能電路均給出A,B、C三個具有難度梯度的選題，學(xué)生可根據(jù)自身情況，選擇難度適合的選題，達到因材施教的目的。第三編為課程設(shè)計(綜合設(shè)計性實驗)。在基本設(shè)計性實驗的基礎(chǔ)上進行，共有38個選題。既有中小型應(yīng)用系統(tǒng)電路的設(shè)計，又有新器件的應(yīng)用實例。在組織本教材的教學(xué)進度時，選題要由淺入深，由易到難，循序漸進，仿真手段的運用要適度，才能取得最佳的教學(xué)效果。 本書在編寫過程中，除了依據(jù)幾年來摸索的教學(xué)實踐經(jīng)驗外，還參閱借鑒了國內(nèi)相關(guān)高等院校有關(guān)的教材，在此表示感謝。本書除了適合于大專院校的電類專業(yè)、自控專業(yè)以及儀器儀表專業(yè)外，還可作為夜大、電大等同類專業(yè)的教材。 由于編者水平所限，書中難免會有錯誤和不妥之處，懇切希望廣大讀者和同行給予批評指正。編者2005年3月 目 錄第一編 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗基本知識第一章 概述第二章 實驗程序第三章 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗常用儀器使用練習(xí)第四章 萬用表對常用電子元器件的檢測 第五章 集成運算放大器的主要參數(shù)測試 第六章 電路故障分析、排除及抗干擾、噪聲抑制和自激振蕩的消除 第二編 基本設(shè)計性實驗第一章 單管放大電路的設(shè)計與調(diào)試 第二章 集成運算放大電路設(shè)計實驗第三章 反饋放大器實驗第四章 波形產(chǎn)生電路的實驗第五章 直流穩(wěn)壓電源的研究與設(shè)計 第三編 課程設(shè)計（綜合設(shè)計性實驗）第一章 課程設(shè)計的一般設(shè)計方法第二章 設(shè)計舉例——音響放大器的設(shè)計第三章 電子課程設(shè)計題目及要求第一節(jié) 音放大電路的輸入級與音調(diào)控制電路的設(shè)計第二節(jié) 多頻率點音調(diào)控制電路設(shè)計第三節(jié) 擴音器中電子分頻電路的設(shè)計第四節(jié) 音頻功率放大電路的設(shè)計第五節(jié) 擴音器的設(shè)計第六節(jié) 設(shè)計一個擴音器第七節(jié) 設(shè)計一個音響放大器第八節(jié) 設(shè)計一個音響放大器第九節(jié) 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計第十節(jié) 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計第十一節(jié) 設(shè)計一個方波、三角波、正弦波函數(shù)發(fā)生器第十二節(jié) 設(shè)計一個方波、三角波、正弦波函數(shù)發(fā)生器第十三節(jié) 多用信號發(fā)生器的設(shè)計第十四節(jié) 設(shè)計音響系統(tǒng)的輸出電平指示電第十五節(jié) 設(shè)計一個聲控閃光器。第十六節(jié) 設(shè)計一種由三極管和集成電路組成的光動電路。第十七節(jié) 設(shè)計一種由比較器構(gòu)成的光動報警電路。第十八節(jié) 設(shè)計一個溫控裝置第十九節(jié) 設(shè)計一個光電越限報警器第二十節(jié) 設(shè)計一個將脈搏跳動轉(zhuǎn)換為電脈沖信號第一編 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗基本知識第一章 概 述 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗，實質(zhì)上就是根據(jù)教學(xué)或工程實際的具體要求，進行實際電路設(shè)計、安裝和調(diào)試的實驗過程。通過模擬電路實驗，我們既要驗證模擬電路理論的正確性和實用性，又要從中發(fā)現(xiàn)理論的近似性和局限性。同時，我們還可以發(fā)現(xiàn)新問題，形成新思路，產(chǎn)生新設(shè)想，從而進一步促進摸擬電路理論和應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。在這一過程中，不僅要鞏固深化基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)概念并付諸于實踐，更要培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的學(xué)風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度和基本工程素質(zhì)(其中應(yīng)特別注意動手能力的培養(yǎng))，以適應(yīng)將來實際工作的需要。 隨著電子技術(shù)的迅速發(fā)展，新器件、新電路不斷涌現(xiàn)，要認(rèn)識和應(yīng)用門類繁多的新器件和新電路，最有效的方法就是實驗?？梢?，掌握模擬電路實驗，對從事電子技術(shù)的人員是至關(guān)重要的。 一、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗的分類 按實驗?zāi)康呐c要求模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗可分為二大類： 1．基本設(shè)計性實驗 能夠根據(jù)技術(shù)指標(biāo)的要求，設(shè)計構(gòu)成具有各種功能的單元電路，并用實驗方法進行分析、修正，使之達到所規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。通過基本設(shè)計性實驗，既要驗證電路基本原理，又要檢測器件或電路的性能(即功能)指標(biāo)，學(xué)會基本電量的測量方法。 2．綜合設(shè)計性實驗(課程設(shè)計) 在完成模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)理論知識和基本設(shè)計性實驗的基礎(chǔ)上，綜合運用有關(guān)知識，設(shè)計、安裝與調(diào)試自成系統(tǒng)的，與工程實際接軌的，具有一定實用價值的電子線路裝置。 二、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗的方法 1．直接電路實驗法 設(shè)計者根據(jù)課題技術(shù)指標(biāo)要求設(shè)計出各種功能的電路后，在實驗中用元器件裝接設(shè)計電路，并對裝接電路進行觀察、測試、分析，反復(fù)更換元器件進行測試，最終達到課題技術(shù)指標(biāo)的要求。直接電路實驗法優(yōu)點是：直觀、簡捷，技術(shù)方法簡單，實驗結(jié)果可靠；在工程實踐中是一種普遍采用的實驗研究方法。它存在的缺點是：元器件和材料消耗大；實驗周期長；難以模擬電路中的某些故障；難以勝任大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的設(shè)計性實驗任務(wù)。 2．計算機軟件仿真法 計算機軟件仿真法是利用計算機速度快、存儲容量大的特點，在計算機這一現(xiàn)代化“實驗裝置”上采用數(shù)學(xué)模擬的方法，運用各種軟件直接模擬電子線路的功能，完成各種電路性能分析和技術(shù)指標(biāo)的測量。目前，在模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)這一范疇里，常采用Electronic Workbench軟件和Pspice軟件完成電路的仿真。由于Electronic Workbench具有界面直觀、形象，操作方法與真實實驗環(huán)境較為接近，所以在模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗中主要用它來進行電路仿真分析與測試。第二章 實驗程序 實驗一般可分為三個階段，即實驗準(zhǔn)備、實驗操作和實驗總結(jié)。 一、實驗準(zhǔn)備 實驗?zāi)芊耥樌剡M行并達到預(yù)期目的，在很大程度上取決于實驗前的準(zhǔn)備工作。 1．根據(jù)教，i乒對實驗范圍提出的要求，結(jié)合自己學(xué)習(xí)的實際情況，認(rèn)真選擇不同難度的設(shè)計選題。 2．根據(jù)選題要求，自行設(shè)計電路。設(shè)計電路時，計算要正確，步驟要清楚，畫出的電路要完整，元器件符號要標(biāo)準(zhǔn)化，參數(shù)要符合系列化標(biāo)準(zhǔn)值，并列出元器件潦單，完成一份設(shè)計報告。 3．再列出本次設(shè)計實驗所用元器件的清單，在實驗前一周交實驗室。 4．?dāng)M定詳細的實驗步驟，包括實驗電路的調(diào)試步驟、測試電路及測試方法，并設(shè)計好實驗數(shù)據(jù)記錄表格，寫在預(yù)習(xí)報告欄目中。 5．實驗開始，應(yīng)認(rèn)真檢查所領(lǐng)到的元器件型號、規(guī)格和數(shù)量，并進行質(zhì)量檢查；檢查所用儀器狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)故障應(yīng)及時提出。 二、實驗操作 正確的操作方法和操作程序是提高實驗效果的可靠保障。在進行每一項操作前，都應(yīng)明白測什么?為什么測?做到目的明確。心中有數(shù)。 1．仿真實驗操作 (1)利用Ek=nI咖c w詘b朗ch仿真軟件對所設(shè)計電路進行性能分析，檢查能否達到技術(shù)指標(biāo)要求。 (2)改變元器件參數(shù)，討論其對電路性能的改變和影響。 (3)設(shè)置若干個不同的故障，總結(jié)其對電路的影響。 (4)將結(jié)果打印整理，寫出分析總結(jié)報告。 2．直接電路實驗操作 (1)在無焊接實驗電路板(俗稱面包板)上插接電路或在通用實驗板上焊接電路。 (2)任何電路均應(yīng)首先調(diào)試靜態(tài)，然后進行動態(tài)測試。 (3)在通電的情況下，不得拔、插或焊接半導(dǎo)體器件，應(yīng)在關(guān)閉電源情況下進行。 (4)實驗中要先觀察電路有無異?，F(xiàn)象，然后再進行具體測試。 三、實驗總結(jié) 實驗總結(jié)就是按一定的格式和要求，寫出一份實驗報告。 寫報告的過程，就是對電路的設(shè)計方法和實驗方法加以總結(jié)，對實驗數(shù)據(jù)進行處理，對所觀察的現(xiàn)象加以分析，并從中找出客觀規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系的過程，它是一個提高的過程。應(yīng)引起大家的重視。 因各學(xué)科的實驗性質(zhì)和內(nèi)容有別，報告要求也不一樣，就模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗而言，實驗報告一般應(yīng)由以下幾部分組成。 1．實驗名稱反映該報告的性質(zhì)和內(nèi)容。2．實驗?zāi)康暮喢鞫笠亟淮敬螌嶒炓莆帐裁?熟悉什么?了解什么?3．實驗儀器 列出實驗儀器的名稱和型號，其目的是讓人了解實驗儀器的精度等級和先進程度，以便對實驗結(jié)果可信度做出恰當(dāng)?shù)脑u價。4．實驗電路原理圖 按標(biāo)準(zhǔn)畫出最后完成設(shè)計任務(wù)所要求的實驗電路原理圖，并標(biāo)出元器件的名稱及參數(shù)，特別是對實驗過程中修改過的元器件及參數(shù)，應(yīng)著重加以注明。若采用印刷電路板裝配，則畫出裝配示意圖。5．實驗內(nèi)容及主要步驟 交待裝配時的注意事項，調(diào)試時的方法、步驟及內(nèi)容等。特別是當(dāng)技術(shù)指標(biāo)不滿足或不符合設(shè)計要求時，分析、修正設(shè)計方案。 6．實驗數(shù)據(jù)處理 認(rèn)真整理和處理實驗數(shù)據(jù)，注意確定實驗數(shù)據(jù)的有效數(shù)字位數(shù)。并列出表格或西出曲線（在坐標(biāo)上）7．實驗結(jié)果及分析反映所做實驗的深度，是檢驗理論和實踐結(jié)合情況的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。（1）對實驗結(jié)果進行理論分析，找出產(chǎn)生誤差的原因，提出減少實驗誤差的措施。 (2)詳細記錄組裝、調(diào)試和測試過程中發(fā)生的故障和問題，進行故障分析和說明故障排除的過程及方法。 (3)認(rèn)真寫出對本次實驗的心得體會和意見，以及改進實驗的建議。 第三章　模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗常用儀器使用練習(xí)一、實驗?zāi)康? 了解DZX2型電子綜合實驗裝置、交流毫伏表和示波器的基本工作原理并初步掌握其使用方法。二、實驗原理在模擬電子技術(shù)實驗里，測試和定量分析電路的靜態(tài)和動態(tài)的工作狀況時，常用的電子儀器有示波器、低頻信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、晶體管毫伏表、數(shù)字式或指針式萬用表等，如圖31所示。直流穩(wěn)壓電源 實驗信號 輸出波形低頻信號發(fā)生器器實 驗 電 路示 波 器 靜態(tài)測試 動態(tài)測試 萬 用 表晶體管毫伏表圖31 模擬電子技術(shù)實驗中測量儀器連接框圖直流穩(wěn)壓電源： 為電路提供能源。低頻信號發(fā)生器： 為電路提供各種頻率和幅度的輸入信號。示波器： 用來觀察電路中各點的波形，以監(jiān)視電路是否正常工作，同時還用于測量波形的周期、副度、相位差及觀察電路的特性曲線等。晶體管毫伏表： 用于測量電路的輸入、輸出信號的有效值。數(shù)字萬用表： 用于測量電路的靜態(tài)工作點和直流信號的值。上述測量儀器簡介及使用說明見附錄一。使用儀器測量時應(yīng)注意：1． 選用電子測量儀器 各種電子儀器都具有不同的技術(shù)特性，只有在其技術(shù)性能允許的范圍內(nèi)使用，才能得到正確的結(jié)果，因此使用時必須選擇恰當(dāng)，如儀器所提供的信號頻率范圍或使用的頻帶寬度，最大輸出電壓或功率，允許的輸出信號最大幅度以及其輸入、輸出阻抗等。2． 正確選擇儀器的功能和量程當(dāng)使用儀器對電路進行測量前，必須將面板上各種控制旋鈕選擇到合適的功能和量程檔位，一般選擇量程時應(yīng)先置于高檔位，然后根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的角度逐步將檔位降至合適位置，并盡量使指針的偏轉(zhuǎn)在滿刻度的2/3以上為好。對于采用數(shù)碼顯示的儀器，其測量數(shù)據(jù)應(yīng)在測試儀器接入后5秒以上，數(shù)碼不再閃爍時再讀取數(shù)值。測試時應(yīng)避免在測試表筆與電路接通時改變功能選擇開關(guān)，因為這樣做的后果與錯用功能檔位是一樣的，都會損壞儀器、儀表。3． 嚴(yán)格遵守實驗規(guī)則使用儀器時，一定要了解儀器各控制旋鈕的改動對被測電路的影響，然后正確使用儀器才能測到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和避免損壞儀器和器件。使用晶體管直流穩(wěn)壓電源時，一般應(yīng)先調(diào)好所需的輸出電壓，而后關(guān)閉穩(wěn)壓電源，待檢查全部電路的元件及線路正確無誤后再將直流電源接上并啟動。在使用信號發(fā)生器時，要注意在將“峰值電壓范圍”增大或“輸出衰減”減小前，均應(yīng)將與其配合使用的幅度微調(diào)旋鈕先歸零位，避免因儀器的電壓劇增，損壞電路和器件。所有測量儀器及實驗電路均應(yīng)“共地”。在電子電路實驗中，應(yīng)特別注意各個電子儀器及實驗電路的“共地”（黑色接線柱、“—”極與“⊥”可視為一點），既它們的低端應(yīng)按輸入、輸出的順序可靠地連在一起，如圖32所示。在一般電工測量中，當(dāng)測量交流電壓時，可以任意互換電極而不影響測量讀數(shù)。但在電子電路中，由于工作頻率和電路阻抗較高，故功率較低。為避免干擾信號，大多數(shù)儀器是采用單端輸入、單端輸出的形式。儀器的兩個測量端總有一個與儀器外殼相連，并與電纜的外屏蔽線連接在一起，通常這個端點用符號“⊥”表示。將所有的“⊥”連接在一起，能防止可能引入的干擾，避免產(chǎn)生較大的測量誤差。三、實驗儀器及設(shè)備 DZX2型電子綜合實驗裝置　　　 雙蹤示波器（GOS620型） 數(shù)字萬用表　 　　 交流毫伏表 四、實驗內(nèi)容熟悉DZX2型電子綜合實驗臺各部分的功能。 直流穩(wěn)壓電源、直流信號源的使用