【正文】 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與課程設(shè)計(jì)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(shí)際編寫而成的一本設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)課教材。在編寫過程中，摒棄了傳統(tǒng)的單純驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?，代之以設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)新模式，并結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的運(yùn)用，旨在加強(qiáng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)基本技能的綜合訓(xùn)練，新實(shí)驗(yàn)手段的掌握，培養(yǎng)和提高學(xué)生的工程設(shè)計(jì)能力與實(shí)際動(dòng)手能力。 本書以模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)的工程設(shè)計(jì)方法、測(cè)試方法及仿真技術(shù)為主線，突出工科特色，強(qiáng)調(diào)與工程實(shí)際接軌；以電路的功能為出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)選題，選題努力反映新技術(shù)，采用新器件，并均有設(shè)計(jì)舉例和設(shè)計(jì)任務(wù)。本書具有體系結(jié)構(gòu)新穎、注重工程應(yīng)用、實(shí)驗(yàn)手段先進(jìn)、能啟發(fā)思考、易于自學(xué)、理論緊密聯(lián)系實(shí)際等特點(diǎn)。 全書共分三編。第一編為基本設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。第二編為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。從功能電路的作用出發(fā)，編入4種功能電路、12個(gè)設(shè)計(jì)選題。每個(gè)功能電路中均詳細(xì)介紹了電路原理、設(shè)計(jì)步驟、計(jì)算方法、典型電路及調(diào)試過程等內(nèi)容。針對(duì)每種功能電路均給出A,B、C三個(gè)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(dá)到因材施教的目的。第三編為課程設(shè)計(jì)(綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn))。在基本設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行，共有38個(gè)選題。既有中小型應(yīng)用系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì)，又有新器件的應(yīng)用實(shí)例。在組織本教材的教學(xué)進(jìn)度時(shí)，選題要由淺入深，由易到難，循序漸進(jìn)，仿真手段的運(yùn)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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)外，還參閱借鑒了國(guó)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(huì)有錯(cuò)誤和不妥之處，懇切希望廣大讀者和同行給予批評(píng)指正。編者2005年3月 目 錄第一編 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)第一章 概述第二章 實(shí)驗(yàn)程序第三章 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)常用儀器使用練習(xí)第四章 萬(wàn)用表對(duì)常用電子元器件的檢測(cè) 第五章 集成運(yùn)算放大器的主要參數(shù)測(cè)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(jì)性實(shí)驗(yàn)第一章 單管放大電路的設(shè)計(jì)與調(diào)試 第二章 集成運(yùn)算放大電路設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)第三章 反饋放大器實(shí)驗(yàn)第四章 波形產(chǎn)生電路的實(shí)驗(yàn)第五章 直流穩(wěn)壓電源的研究與設(shè)計(jì) 第三編 課程設(shè)計(jì)（綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)）第一章 課程設(shè)計(jì)的一般設(shè)計(jì)方法第二章 設(shè)計(jì)舉例——音響放大器的設(shè)計(jì)第三章 電子課程設(shè)計(jì)題目及要求第一節(jié) 音放大電路的輸入級(jí)與音調(diào)控制電路的設(shè)計(jì)第二節(jié) 多頻率點(diǎn)音調(diào)控制電路設(shè)計(jì)第三節(jié) 擴(kuò)音器中電子分頻電路的設(shè)計(jì)第四節(jié) 音頻功率放大電路的設(shè)計(jì)第五節(jié) 擴(kuò)音器的設(shè)計(jì)第六節(jié) 設(shè)計(jì)一個(gè)擴(kuò)音器第七節(jié) 設(shè)計(jì)一個(gè)音響放大器第八節(jié) 設(shè)計(jì)一個(gè)音響放大器第九節(jié) 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)第十節(jié) 直流穩(wěn)壓電源的設(shè)計(jì)第十一節(jié) 設(shè)計(jì)一個(gè)方波、三角波、正弦波函數(shù)發(fā)生器第十二節(jié) 設(shè)計(jì)一個(gè)方波、三角波、正弦波函數(shù)發(fā)生器第十三節(jié) 多用信號(hào)發(fā)生器的設(shè)計(jì)第十四節(jié) 設(shè)計(jì)音響系統(tǒng)的輸出電平指示電第十五節(jié) 設(shè)計(jì)一個(gè)聲控閃光器。第十六節(jié) 設(shè)計(jì)一種由三極管和集成電路組成的光動(dòng)電路。第十七節(jié) 設(shè)計(jì)一種由比較器構(gòu)成的光動(dòng)報(bào)警電路。第十八節(jié) 設(shè)計(jì)一個(gè)溫控裝置第十九節(jié) 設(shè)計(jì)一個(gè)光電越限報(bào)警器第二十節(jié) 設(shè)計(jì)一個(gè)將脈搏跳動(dòng)轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)第一編 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)基本知識(shí)第一章 概 述 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，實(shí)質(zhì)上就是根據(jù)教學(xué)或工程實(shí)際的具體要求，進(jìn)行實(shí)際電路設(shè)計(jì)、安裝和調(diào)試的實(shí)驗(yàn)過程。通過模擬電路實(shí)驗(yàn)，我們既要驗(yàn)證模擬電路理論的正確性和實(shí)用性，又要從中發(fā)現(xiàn)理論的近似性和局限性。同時(shí)，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(jìn)一步促進(jìn)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(shí)踐，更要培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)風(fēng)，嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度和基本工程素質(zhì)(其中應(yīng)特別注意動(dòng)手能力的培養(yǎng))，以適應(yīng)將來實(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)?？梢姡莆漳M電路實(shí)驗(yàn)，對(duì)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(shí)驗(yàn)的分類 按實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)可分為二大類： 1．基本設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn) 能夠根據(jù)技術(shù)指標(biāo)的要求，設(shè)計(jì)構(gòu)成具有各種功能的單元電路，并用實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行分析、修正，使之達(dá)到所規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)。通過基本設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，既要驗(yàn)證電路基本原理，又要檢測(cè)器件或電路的性能(即功能)指標(biāo)，學(xué)會(huì)基本電量的測(cè)量方法。 2．綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)(課程設(shè)計(jì)) 在完成模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)理論知識(shí)和基本設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，綜合運(yùn)用有關(guān)知識(shí)，設(shè)計(jì)、安裝與調(diào)試自成系統(tǒng)的，與工程實(shí)際接軌的，具有一定實(shí)用價(jià)值的電子線路裝置。 二、模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的方法 1．直接電路實(shí)驗(yàn)法 設(shè)計(jì)者根據(jù)課題技術(shù)指標(biāo)要求設(shè)計(jì)出各種功能的電路后，在實(shí)驗(yàn)中用元器件裝接設(shè)計(jì)電路，并對(duì)裝接電路進(jìn)行觀察、測(cè)試、分析，反復(fù)更換元器件進(jìn)行測(cè)試，最終達(dá)到課題技術(shù)指標(biāo)的要求。直接電路實(shí)驗(yàn)法優(yōu)點(diǎn)是：直觀、簡(jiǎn)捷，技術(shù)方法簡(jiǎn)單，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可靠；在工程實(shí)踐中是一種普遍采用的實(shí)驗(yàn)研究方法。它存在的缺點(diǎn)是：元器件和材料消耗大；實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)；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(jì)性實(shí)驗(yàn)任務(wù)。 2．計(jì)算機(jī)軟件仿真法 計(jì)算機(jī)軟件仿真法是利用計(jì)算機(jī)速度快、存儲(chǔ)容量大的特點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)這一現(xiàn)代化“實(shí)驗(yàn)裝置”上采用數(shù)學(xué)模擬的方法，運(yùn)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(cè)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(shí)實(shí)驗(yàn)環(huán)境較為接近，所以在模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)中主要用它來進(jìn)行電路仿真分析與測(cè)試。第二章 實(shí)驗(yàn)程序 實(shí)驗(yàn)一般可分為三個(gè)階段，即實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備、實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)總結(jié)。 一、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備 實(shí)驗(yàn)?zāi)芊耥樌剡M(jìn)行并達(dá)到預(yù)期目的，在很大程度上取決于實(shí)驗(yàn)前的準(zhǔn)備工作。 1．根據(jù)教，i乒對(duì)實(shí)驗(yàn)范圍提出的要求，結(jié)合自己學(xué)習(xí)的實(shí)際情況，認(rèn)真選擇不同難度的設(shè)計(jì)選題。 2．根據(jù)選題要求，自行設(shè)計(jì)電路。設(shè)計(jì)電路時(shí)，計(jì)算要正確，步驟要清楚，畫出的電路要完整，元器件符號(hào)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(jì)報(bào)告。 3．再列出本次設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)所用元器件的清單，在實(shí)驗(yàn)前一周交實(shí)驗(yàn)室。 4．?dāng)M定詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟，包括實(shí)驗(yàn)電路的調(diào)試步驟、測(cè)試電路及測(cè)試方法，并設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格，寫在預(yù)習(xí)報(bào)告欄目中。 5．實(shí)驗(yàn)開始，應(yīng)認(rèn)真檢查所領(lǐng)到的元器件型號(hào)、規(guī)格和數(shù)量，并進(jìn)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(shí)提出。 二、實(shí)驗(yàn)操作 正確的操作方法和操作程序是提高實(shí)驗(yàn)效果的可靠保障。在進(jìn)行每一項(xiàng)操作前，都應(yīng)明白測(cè)什么?為什么測(cè)?做到目的明確。心中有數(shù)。 1．仿真實(shí)驗(yàn)操作 (1)利用Ek=nI咖c w詘b朗ch仿真軟件對(duì)所設(shè)計(jì)電路進(jìn)行性能分析，檢查能否達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。 (2)改變?cè)骷?shù)，討論其對(duì)電路性能的改變和影響。 (3)設(shè)置若干個(gè)不同的故障，總結(jié)其對(duì)電路的影響。 (4)將結(jié)果打印整理，寫出分析總結(jié)報(bào)告。 2．直接電路實(shí)驗(yàn)操作 (1)在無焊接實(shí)驗(yàn)電路板(俗稱面包板)上插接電路或在通用實(shí)驗(yàn)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(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)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(jìn)行。 (4)實(shí)驗(yàn)中要先觀察電路有無異?，F(xiàn)象，然后再進(jìn)行具體測(cè)試。 三、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 實(shí)驗(yàn)總結(jié)就是按一定的格式和要求，寫出一份實(shí)驗(yàn)報(bào)告。 寫報(bào)告的過程，就是對(duì)電路的設(shè)計(jì)方法和實(shí)驗(yàn)方法加以總結(jié)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，對(duì)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(gè)提高的過程。應(yīng)引起大家的重視。 因各學(xué)科的實(shí)驗(yàn)性質(zhì)和內(nèi)容有別，報(bào)告要求也不一樣，就模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)而言，實(shí)驗(yàn)報(bào)告一般應(yīng)由以下幾部分組成。 1．實(shí)驗(yàn)名稱反映該報(bào)告的性質(zhì)和內(nèi)容。2．實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮?jiǎn)明扼要地交代本次實(shí)驗(yàn)要掌握什么?熟悉什么?了解什么?3．實(shí)驗(yàn)儀器 列出實(shí)驗(yàn)儀器的名稱和型號(hào)，其目的是讓人了解實(shí)驗(yàn)儀器的精度等級(jí)和先進(jìn)程度，以便對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可信度做出恰當(dāng)?shù)脑u(píng)價(jià)。4．實(shí)驗(yàn)電路原理圖 按標(biāo)準(zhǔn)畫出最后完成設(shè)計(jì)任務(wù)所要求的實(shí)驗(yàn)電路原理圖，并標(biāo)出元器件的名稱及參數(shù)，特別是對(duì)實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)內(nèi)容及主要步驟 交待裝配時(shí)的注意事項(xiàng)，調(diào)試時(shí)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(jì)要求時(shí)，分析、修正設(shè)計(jì)方案。 6．實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理 認(rèn)真整理和處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，注意確定實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析反映所做實(shí)驗(yàn)的深度，是檢驗(yàn)理論和實(shí)踐結(jié)合情況的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。（1）對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行理論分析，找出產(chǎn)生誤差的原因，提出減少實(shí)驗(yàn)誤差的措施。 (2)詳細(xì)記錄組裝、調(diào)試和測(cè)試過程中發(fā)生的故障和問題，進(jìn)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(duì)本次實(shí)驗(yàn)的心得體會(huì)和意見，以及改進(jìn)實(shí)驗(yàn)的建議。 第三章　模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)常用儀器使用練習(xí)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解DZX2型電子綜合實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)原理在模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)里，測(cè)試和定量分析電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)的工作狀況時(shí)，常用的電子儀器有示波器、低頻信號(hào)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(wàn)用表等，如圖31所示。直流穩(wěn)壓電源 實(shí)驗(yàn)信號(hào) 輸出波形低頻信號(hào)發(fā)生器器實(shí) 驗(yàn) 電 路示 波 器 靜態(tài)測(cè)試 動(dòng)態(tài)測(cè)試 萬(wàn) 用 表晶體管毫伏表圖31 模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)中測(cè)量?jī)x器連接框圖直流穩(wěn)壓電源： 為電路提供能源。低頻信號(hào)發(fā)生器： 為電路提供各種頻率和幅度的輸入信號(hào)。示波器： 用來觀察電路中各點(diǎn)的波形，以監(jiān)視電路是否正常工作，同時(shí)還用于測(cè)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(cè)量電路的輸入、輸出信號(hào)的有效值。數(shù)字萬(wàn)用表： 用于測(cè)量電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和直流信號(hào)的值。上述測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)介及使用說明見附錄一。使用儀器測(cè)量時(shí)應(yīng)注意：1． 選用電子測(cè)量?jī)x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(shí)必須選擇恰當(dāng)，如儀器所提供的信號(hào)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(hào)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(duì)電路進(jìn)行測(cè)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(shí)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(duì)于采用數(shù)碼顯示的儀器，其測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)在測(cè)試儀器接入后5秒以上，數(shù)碼不再閃爍時(shí)再讀取數(shù)值。測(cè)試時(shí)應(yīng)避免在測(cè)試表筆與電路接通時(shí)改變功能選擇開關(guān)，因?yàn)檫@樣做的后果與錯(cuò)用功能檔位是一樣的，都會(huì)損壞儀器、儀表。3． 嚴(yán)格遵守實(shí)驗(yàn)規(guī)則使用儀器時(shí)，一定要了解儀器各控制旋鈕的改動(dòng)對(duì)被測(cè)電路的影響，然后正確使用儀器才能測(cè)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(shí)，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(dòng)。在使用信號(hào)發(fā)生器時(shí)，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(cè)量?jī)x器及實(shí)驗(yàn)電路均應(yīng)“共地”。在電子電路實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)特別注意各個(gè)電子儀器及實(shí)驗(yàn)電路的“共地”（黑色接線柱、“—”極與“⊥”可視為一點(diǎn)），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(cè)量中，當(dāng)測(cè)量交流電壓時(shí)，可以任意互換電極而不影響測(cè)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(hào)，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(gè)測(cè)量端總有一個(gè)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(gè)端點(diǎn)用符號(hào)“⊥”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(cè)量誤差。三、實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備 DZX2型電子綜合實(shí)驗(yàn)裝置　　　 雙蹤示波器（GOS620型） 數(shù)字萬(wàn)用表　 　　 交流毫伏表 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容熟悉DZX2型電子綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái)各部分的功能。 直流穩(wěn)壓電源、直流信號(hào)源的使用