【正文】 與性能參數(shù)測(cè)試技術(shù)，并具備設(shè)計(jì)高階濾波器的能力。四、研究與思考題1．低通濾波器的調(diào)試中，為什么要接調(diào)零電位器？用實(shí)驗(yàn)說(shuō)明接入調(diào)零電位器后可改善濾波器的哪些性能。2．高通濾波器的上限頻率受哪些因素影響？采取什么措施減小這些影響？3．用實(shí)驗(yàn)比較壓控電壓源電路（VCVS）與無(wú)限增益多路反饋電路（MFB）在電路的穩(wěn)定性，性能參數(shù)的互相牽制，電路調(diào)整等方面的優(yōu)缺點(diǎn)。 4．本課題所介紹的濾波器的快速設(shè)計(jì)方法與常規(guī)設(shè)計(jì)方法（即先設(shè)定幾個(gè)電阻、電容值再解方程求出其它元件值，然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)調(diào)整）相比較，有哪些優(yōu)越性？ 二階低通濾波器（巴特沃斯響應(yīng)）設(shè)計(jì)表 壓控電壓源（VCVS）電路 無(wú)限增益多路反饋（MFB）電路電路形式性能參數(shù)ωc2 = ωc2 = AV = 1+ AV = 設(shè)計(jì)表電路元件值 電路元件值 增益 1 2 4 6 8 10 增益 1 2 6 10 R1 R1 R2 R2 R3 開路 R3 R4 0 C1 C1 C 2C 2C 2C 2C 電阻為參數(shù)K=1時(shí)的值，單位為kΩ。 電阻為參數(shù)K=1時(shí)的值，單位為kΩ。應(yīng)用說(shuō)明增益容易調(diào)整，輸入阻抗高，輸出阻抗低。 有倒相作用，輸出阻抗低。運(yùn)放Ri 10(R1+R2),輸入端到地要有一直流通路。 運(yùn)放的Ri 10(R3+R1//R2)，輸入端到地的直流在ωC處，運(yùn)放的開環(huán)增益至少應(yīng)是濾波器增益的50倍。 通路已由R2和R3完成。 同相端可接電阻RP，減少失調(diào)。（VCVS）電路的性能參數(shù)表達(dá)式可見，減小電容C與C1可以升高截止頻率而不影響電壓增益。 二階高通濾波器（巴特沃斯響應(yīng)）設(shè)計(jì)表壓控電壓源（VCVS）電路 無(wú)限增益多路反饋（MFB）電路電路形式性能參數(shù)ωc2 = ωc2 = AV = 1+ AV = 設(shè)計(jì)表電路元件值 電路元件值 增益 1 2 4 6 8 10 增益 1 2 5 10 R1 R1 R2 R2 R3 開路 C1 C 0. 5C R4 0 電阻為參數(shù)K=1時(shí)的值，單位為kΩ。 電阻為參數(shù)K=1時(shí)的值，單位為kΩ。應(yīng)用說(shuō)明要求運(yùn)放Ri 10R2。 同相端接等于R2的電阻可減少失調(diào)，微調(diào)C或RR4的選取要考慮對(duì)失調(diào)的影響。 C1對(duì)AV實(shí)現(xiàn)調(diào)整。在ωC處，運(yùn)放的開環(huán)增益至少應(yīng)是濾波器增益的50倍。在測(cè)二階高通濾波器幅頻特性時(shí)，需要注意的是：隨著頻率升高，信號(hào)發(fā)生器的輸出幅度可能下降，出現(xiàn)濾波器的輸入信號(hào)Ui與輸出信號(hào)Uo同時(shí)下降的現(xiàn)象。產(chǎn)生的原因是，由于信號(hào)源的輸出幅度下降引起的，這時(shí)應(yīng)調(diào)整Ui使其維持Ui不變。測(cè)高頻端電壓增益時(shí)可能出現(xiàn)增益下降的現(xiàn)象，這主要是集成運(yùn)放的高頻響應(yīng)或截止頻率受到限制所引起的。課題三 函數(shù)發(fā)生器一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)課題：方波三角波正弦波函數(shù)發(fā)生器設(shè)計(jì)已知條件：雙運(yùn)放μA747一只。性能指標(biāo)要求：頻率范圍 100Hz～1kHz，1kHz～10kHz；輸出電壓 方波UPP≤24V，三角波UPP=6V，正弦波UPP1V。波形特性 盡量好。設(shè)計(jì)步驟與要求參考課題一。儀器設(shè)備同課題一。二、函數(shù)發(fā)生器的組成 函數(shù)發(fā)生器一般是指能自動(dòng)產(chǎn)生正弦波、三角波、方波及鋸齒波、階梯波等電壓波形的電路或儀器。根據(jù)用途不同，有產(chǎn)生三種或多種波形的函數(shù)發(fā)生器，使用的器件可以是分立器件（如低頻信號(hào)函數(shù)發(fā)生器S101全部采用晶體管），也可以采用集成電路（如單片函數(shù)發(fā)生器模塊5G8038）。為進(jìn)一步掌握電路的基本理論及實(shí)驗(yàn)調(diào)試技術(shù)，本課題介紹由集成運(yùn)算放大器與晶體管差分放大器共同組成的方波三角波正弦波函數(shù)發(fā)生器的設(shè)計(jì)方法。產(chǎn)生正弦波、方波、三角波的方案有多種，如首先產(chǎn)生正弦波，然后通過(guò)整形電路將正弦波變成方波，再由積分電路將方波變成三角波；也可以首先產(chǎn)生三角波方波，再將三角波變成正弦波或?qū)⒎讲ㄗ兂烧也ǖ鹊?。本課題只介紹先產(chǎn)生方波三角波，再將三角波變換成正弦波的電路設(shè)計(jì)方法。 函數(shù)發(fā)生器組成框圖 ，三角波→正弦波的變換電路主要由差分放大器來(lái)完成。差分放大器具有工作點(diǎn)穩(wěn)定，輸入阻抗高，抗干擾能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。特別是作為直流放大器時(shí)，可以有效地抑制零點(diǎn)漂移，因此可將頻率很低的三角波變換成正弦波。波形變換的原理是利用差分放大器傳輸特性曲線的非線性。分析表明，傳輸特性曲線的表達(dá)式為（310）（311）式中，α=IC/IE≈1；I0——差分放大器的恒定電流；UT——溫度的電壓當(dāng)量，當(dāng)室溫為25℃時(shí)，UT≈26mV。如果Uid為三角波，設(shè)表達(dá)式為 （312）式中，Um ——三角波的幅度；T——三角波的周期。將式（312）代入式（310）或（311），則 （313） 利用計(jì)算機(jī)對(duì)式（313）進(jìn)行計(jì)算，打印輸出的IC1（t）或IC2（t）曲線近似于正弦波，則差分放大器的單端輸出電壓UC1（t）、UC2（t）亦近似于正弦波，從而實(shí)現(xiàn)了三角波→正弦波的變換。為使輸出波形更接近正弦波，：① 傳輸特性曲線越對(duì)稱，線性區(qū)越窄越好；② 三角波的幅度Um應(yīng)正好使晶體管接近飽和區(qū)或截止區(qū)。 三角波→正弦波變換三、函數(shù)發(fā)生器的性能指標(biāo)輸出波形正弦波、方波、三角波等等。頻率范圍函數(shù)發(fā)生器的輸出頻率范圍一般分為若干波段，如低頻信號(hào)發(fā)生器的頻率范圍為：1Hz～10Hz，10Hz～100Hz，100Hz～1kHz，1kHz～10kHz，10kHz～100kHz，100kHz～1MHz等6個(gè)波段。輸出電壓輸出電壓一般指輸出波形的峰峰值，即UPP=2Um。 波形特性表征正弦波特性的參數(shù)是非線性失真系數(shù)γ～，一般要求γ～3%。表征三角波特性的參數(shù)也是非線性失真系數(shù)γ⊿,一般要求γ⊿2%.表征方波特性的參數(shù)是上升時(shí)間tr，一般要求tr 100ns(1kHz,最大輸出時(shí))。四、電路安裝與調(diào)試技術(shù)在裝調(diào)多級(jí)電路時(shí)，通常按照單元電路的先后順序進(jìn)行分級(jí)裝調(diào)與級(jí)聯(lián)。五、實(shí)驗(yàn)研究與思考題1．三角波→正弦波變換電路中，差分對(duì)管射極并聯(lián)電阻RE2有何作用？增大RE2或用導(dǎo)線將RE2短接，輸出正弦波有何變化？為什么？2．三角波的輸出幅度是否可以超過(guò)方波的幅度？如果正負(fù)電源電壓不等，輸出波形如何？實(shí)驗(yàn)證明之。3．為什么在安裝RPRP2時(shí)，要先將其調(diào)整到設(shè)計(jì)值？4．你采取了哪些措施改善輸出正弦波的波形？5．如果使方波的幅度減小為低于電源電壓的某一固定電壓值，比較器的輸出電路應(yīng)如何變化？畫出設(shè)計(jì)的電路，并實(shí)驗(yàn)證明。6．用差分放大器實(shí)現(xiàn)三角波→正弦波的變換，有何優(yōu)缺點(diǎn)？為什么？7．三角波的非線性γ⊿與哪些因素有關(guān)？如何減小正弦波的非線性失真γ～？8．如何將方波三角波發(fā)生器電路改變成矩形波鋸齒波發(fā)生器？畫出設(shè)計(jì)的電路，實(shí)驗(yàn)證明，繪出波形。附錄一：《模擬電子技術(shù)》課程設(shè)計(jì)報(bào)告撰寫要求報(bào)告的內(nèi)容：一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求：設(shè)計(jì)一個(gè)函數(shù)發(fā)生器，產(chǎn)生方波、三角波、正弦波，注明它們的周期（頻率）、幅值等技術(shù)指標(biāo)。二、 設(shè)計(jì)方法：分析產(chǎn)生方波、三角波、正弦波的各種方法，比較各自優(yōu)缺點(diǎn)并選定最佳方法（電路）。三、 設(shè)計(jì)電路及參數(shù)選擇 電路工作原理 電路理論計(jì)算 電路參數(shù)選擇四、 實(shí)驗(yàn)測(cè)量主要技術(shù)指標(biāo) 按方波、三角波、正弦波電路的順序進(jìn)行測(cè)量。 寫明各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的測(cè)量方法、步驟，記錄相關(guān)的數(shù)據(jù)和波形。 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中故障的分析及排除；若有波形失真，要分析波形失真的原因。 調(diào)試后確定各元件參數(shù)，并標(biāo)在電路中。五、 誤差分析把各項(xiàng)主要技術(shù)指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算值進(jìn)行比較，分析產(chǎn)生誤差的原因；并提出改進(jìn)電路和方法。六、 心得體會(huì)每完成一步都有不少收獲體會(huì)，既有成功的經(jīng)驗(yàn)，也有失敗的教訓(xùn)，應(yīng)及時(shí)總結(jié)，不斷提高。注：格式要求 紙張：A4紙或者無(wú)格子的信紙（如：東華理工學(xué)院的無(wú)格子信紙），單面書寫。 字的大?。阂孕∷奶?hào)宋體字為準(zhǔn)。 要求上交課程設(shè)計(jì)仿真報(bào)告和課程設(shè)計(jì)報(bào)告。（應(yīng)分別裝訂成冊(cè)，要求有封面，有目錄和正文，封面必須打印，并說(shuō)明是計(jì)算機(jī)仿真報(bào)告還是設(shè)計(jì)報(bào)告）。 報(bào)告內(nèi)容可以手寫（必須工整）也可打?。▋?nèi)容雷同者以零分計(jì)）。仿真的電路圖和波形等要求打印，其他圖形可以手畫。 課程設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)嚴(yán)格按照課程設(shè)計(jì)報(bào)告六條要求來(lái)寫，每少寫一項(xiàng)內(nèi)容均要扣分。 每份報(bào)告除了上述內(nèi)容外，還應(yīng)做到文理通順，字跡端正，圖形美觀，頁(yè)面整潔。 課程設(shè)計(jì)仿真報(bào)告參照課程設(shè)計(jì)報(bào)告內(nèi)容的第三至第六寫。 報(bào)告的封面見樣板。附錄二:模擬電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)使用說(shuō)明本機(jī)可完成《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程要求的基本實(shí)驗(yàn)，也可用于數(shù)字/模擬綜合實(shí)驗(yàn)及實(shí)用電路的開發(fā)實(shí)驗(yàn)，元器件測(cè)試等多種功能。適用于大學(xué)本科、專科及中等專業(yè)學(xué)校及其它開設(shè)電子技術(shù)課程的學(xué)校。隨機(jī)附有詳細(xì)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，并可根據(jù)用戶需要選配不同元器件及選配件。一、性能１．電源輸入：AC220V輸出：①DC177。5V177。②DC527V,兩路電源均有過(guò)流保護(hù)，自動(dòng)恢復(fù)功能③AC18V2，2．直流信號(hào)源：雙路177。3．.電位器組：5只獨(dú)立位器100Ω，1KΩ，10KΩ，100KΩ，1MΩ4．測(cè)試表：可測(cè)ACV DCV DCA R5．接插件：電流1A接觸電阻≤200Ω使用壽命10000次二、電路原理本機(jī)由電源，信號(hào)源，電位器，線路區(qū)等幾部分組成，電源及信號(hào)源電路參見附圖1．線路區(qū)電路及元器件參見附圖２．其余信息均在面板上標(biāo)示。（面板圖的圖砂可參見附圖3）三、使用方法1．標(biāo)有220V的電源線插入市電源指示燈亮,表示儀器電源工作正常。2．連接線：儀器面板及面包板上的插孔應(yīng)使用單股塑料線，線經(jīng)，注意不要插入大于的線元器件引線。3．有些實(shí)驗(yàn)在線路區(qū)進(jìn)行時(shí)右能部分接點(diǎn)不夠用可采用（1）制做“一轉(zhuǎn)一”接線如下圖所示（2）用面包板上標(biāo)孔作孔作轉(zhuǎn)插孔4．,例集成穩(wěn)壓實(shí)驗(yàn)和使用7807可用下圖辦法,以便接入實(shí)驗(yàn)箱插孔。5．連接線兩端剝線長(zhǎng)度為4~6mm,。6．布線：一般應(yīng)先確定1C及分立元件位置，注意1C方向應(yīng)一致。走線盡可能不要復(fù)蓋1C，盡右能使線整齊，便于檢查。一般情況下連線貼近且包板一些為佳。在接通電源前應(yīng)仔細(xì)檢查連接是否正確，特別是電源線不可接錯(cuò)。三、維護(hù)及故障排除1．維護(hù)⑴防止撞擊跌落⑵用完后拔下電源插頭并關(guān)閉機(jī)箱，防止灰塵、雜物進(jìn)入機(jī)箱。⑶做完實(shí)驗(yàn)后要將面包板上插件及連線全部整理好。⑷高溫季節(jié)使用時(shí)連續(xù)通電不要超過(guò)4小時(shí)。⑸一般在塔線路時(shí)不要通電，以防誤操作損壞器件。⑹較長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)應(yīng)將萬(wàn)用表內(nèi)電池取出。2．故障排除⑴萬(wàn)用表歐姆檔不能調(diào)零：一般是電池不足，將面板四角螺釘擰下，即可將實(shí)驗(yàn)板取出。再擰下表底殼上的一個(gè)螺釘，即可更換電池。注意打開實(shí)驗(yàn)板時(shí)嚴(yán)禁帶電操作。⑵電源無(wú)輸出：（在板后）。當(dāng)輸出短路或過(guò)載時(shí)有可能燒斷，更換同規(guī)格熔斷管。⑶信號(hào)源、電平開關(guān)、電平指示部分異常（不符合是電平狀態(tài)或無(wú)輸出等），檢查實(shí)驗(yàn)板接線或更換相應(yīng)元器件。.四、注意事項(xiàng)為了測(cè)量是獲得良好效果及防止由于使用不慎而使儀表?yè)p壞，儀表在使用時(shí)，應(yīng)遵守下列注意事項(xiàng)：儀表在測(cè)試時(shí)，不能旋轉(zhuǎn)開關(guān)旋鈕，特別是高電