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实验一 单级阻容耦合放大器设计目的：1：晶体管放大电路的设计方法；2：晶体管放大电路的测试；重点：电路指标测试；难点：电路设计与测试；课时：6学时 一、设计任务书1已知条件电源电压Vcc=+12V,信号源Us=10mV,内阻Rs=600,负载RL=2k。2主要技术指标输入电阻Ri2k,频率响应20Hz500kHz,输出电压Uo0.3V,输出电阻ROVCC=12V,ICM2ICQ=4mA,PCMICQVCC=24mW,fT1.5fH=75MHz选择9014:UCEO20V,ICM100mA,PCM300mW,fT80MHz,Cbc2Uom+2=8V取9VBGBWfAVf=fHAvmax=20K30=6105HzSR2fHUom=220k3=0.38V/sIom2Uom/RL=1.28mAUomaxVom=3V选用A741,参数为:VCC30VVRmax=13VIom=20mAAv(dB)=100dB(105倍）BW=10HzBG=AVBW=106HzSR=0.5V/sri=2Mro=752、混音电路的设计采用反相放大方式可减少串扰，电路如图由于有强直流负反馈，取R21=R22=10k，分得中点电位，取47kR23=R25/AV21=1.57k取1.5kR24=R23/AV22-RS2=0.97k取910，取22F，取10F，取22F3、前置级的设计由于输入信号较小，需高输入电阻，采用同相放大方式，电路如图。由于有强直流负反馈，取R11=R12=10k，分得中点电位，取39kR14=R13/(AV11-1)=2.05k取2k，取1F,Uom1=AV1US1=3.2V,Uom2=AV2US2=3.11V,四、安装调试1、安装电路，检查无误后接通电源。2、调试运放，使其工作于放大状态，（测量静态输出VO0.5VCC）。3、测量性能指标，并调试使之满足要求。五、性能指标项目Uom1Uom2fL1fH1fH11fL2fH2设计值3.2V3.11V32.1Hz50kHz27.7kHz10.66Hz33.3kHz实测值实验三 直流稳压电路设计目的：1：整流滤波电路的设计方法；2：稳压电路的设计方法；重点：电路指标和电路器件的选择；难点：电路器件的选择；课时：6学时 设计要求：设计一集成直流稳压电源。指标要求：UO=+3V9V,IOmax=800mA，UO3mV，Sr=310-3。一、理论设计：(1) 选定集成稳压器，确定电路型式图5.5.17 设计举例题的实验电路选可调式三端稳压器CW317(LM317)，其特性参数为：UO=1.237V，IOmax=1.5A，最小输入输出压差(UI-UO)min=3V，最大输出压差(UI-UO)min= 40V，均满足性能指标要求。所组成的稳压电源的电路如图5.5.17所示。取R1=240，则UO=1.25(1+RWR1)，则RWmin=(UOmin/1.25-1)R1=(3/1.25-1)240336RWmax=(UOmax/1.25-1)R1=(9/1.25-1)2401.49K故取RW为4.7K的精密线绕可调电位器。(2)选电源变压器一般根据变压器的副边输出功率P2来选定变压器。CW317的输入电压UI的范围为UOmax+(UI-UO)minUIUOmin+(UI-UO)max9V+3VUI3V十40V故 12VUI43V变压器副边电压U2UImin/(1.11.2)=12/1.1=12VI2= (1.13)IOIOmax=0.8A取I2=lA，变压器副边输出功率P2I2U2=llW取得变压器的效率可0.7，则原边输入功率P1P2/=15.7W。故选副边输出电压为12V，电流为1A的变压器，为留有余地，选功率为20W的变压器。(3)选桥式整流二极管及滤波电容 整流二极管承受的最大反向电压为根据上述的条件，选整流二极管1N4001，其参数为URM50V，IF1A。由稳压系数计算式式中，代入UO=9V，UI=12V，UOPP=5mV，Sr=310-3则得滤波电容C1的容量为电容C1的耐压大于故选两个2200uF/25V的电容相并联。二、电路安装于调试1、按安装布线图进行安装。安装完毕后应认真检查电路中各器件有无接错、漏接和接触不良。特别是下列检查事项必须认真进行。 (1)对电源变压器的绝缘电阻进行检测，以防止变压器漏电，危及人身和设备的安全。一般采用兆欧表测量一、二次绕组之间、各绕组与接地屏蔽层之间，以及绕组与铁心之间的绝缘电阻，其值不应小于1000Mrl，如果用万用表高电阻档检测，则其指示电阻均应为无穷大。 (2)二极管的引脚(或整流硅桥的引脚)和滤波电容器的极性不能接反，否则将会损坏元器件。 (3)检查负载端不应该有短路现象。 (4)集成稳压器的各引脚要识别清楚，不能接错。特别是公共端不能开路，一旦开路，输出电压UO很可能接近UI，导致负载损坏。 (5)电源变压器的原、副边不能搞错，否则将会造成变压器损坏或电源故障。 2、直流稳压电源的调整测试 (1)首先应在变压器的副边接人保险丝，其额定电流要略大于IOmax，以防电源输出端短路损坏变压器或其它器件。 (2)空载检查测试a、直流稳压电源安装后的组成框图如图5.5.18所示。将图5.5.18中的A点断开，接通220V交流电压，测量变压器副边交流电压值U2，应满足设计要求。若偏高或偏低，则可通过改变电源变压器副边的抽头进行调整。然后检查变压器的温升，若变压器短期通电后温度明显升高，甚至发烫，则说明变压器质量比较差，不能使用。这是由于一次侧绕组过少(或铁心叠厚不够)，致使变压器一次侧空载电流过大而引起的。若变压器性能正常，则可以进行下一步测试。 b、将图5.5.18中A点接通，B点断开，并接通220V交流电压，观察电路有无异常现象(如整流二极管是否发烫等)，然后用万用表直流电压档测整流滤波电路输出的直流电压UI，其值应接近于1.4U2(U2为电源变压器二次侧交流电压的有效值)。否则应断开220V交流电压，检查电路，消除故障后再进行通电测试。 c、B点电压测量正常后，应断开负载RL，接通B点后再接通220V交流电压，测量集成稳压器的电压UO，其值应为设计值。若集成稳压电路采用三端固定输出集成稳压器，则UO应为集成稳压器的额定输出电压；若采用三端可调输出集成稳压器，则调节取样电路可变电阻时，UO应跟随变化，且其变化范围应符合设计值。否则应切断电源进行检查，消除故障后再进行测试。最后检查稳压器输入、输出端之间的电压差，其值应大于最小电压差。图5.5.18 直流稳压电源测试框图 (3)加载检查测试 上述检查符合要求后，则稳压电路工作基本正常，此时可接上额定负载RL。并调节输出电压，使其为额定值(固定输出稳压器不需调节)，测量U2、UI、UO的大小，观察其是否符合设计值(此时U2、UI的测量值要比空载测量值略小，且UI1.2U2，而U0基本不变)，并根据UI、UO及负载电流IO核算集成稳压电路的功耗是否小于规定值。然后用示波器观察B点和C点的纹波电压，若纹波电压过大，则应检查滤波电容是否接好，容量是否偏小或电解电容是否已失效。此外，还可检查桥式整流电路四个二极管特性是否一致，如有干扰或自激振荡(其频率与50Hz、100Hz不同)，则应设法消除。 (4)质量指标测量按前面讨论过的质量指标测量方法，测试所安装电路的各项质量指标。三、报告实验四 流水灯控制电路目的：1：数字逻辑电路的设计方法；2：电路调试；重点：电路调试；难点：电路构成；课时：9学时 设计要求：功能：（1）单向向前移动。 （2）单向向后移动。 （3）向前向后交替移动。 （4）能调节点亮灯的盏数（1-3盏）。条件：74LS194（四位双向移位寄存器）一片 74LS00（四2输入与非门）两片LM555定时器一片 适当的电阻、电容和发光二极管一、电路设计 1、脉冲发生器用一片LM555定时器U4形成多谐振荡器产生1Hz的矩形脉冲信号。电路如图。CP10uF10uF47K47K由于 T=1/f=1S。负脉冲维持时间：T=0.7C1(R1+2R2)=1S取C1=10F，则R1+2R2=142.86k取 R1=47k，得 R2=47.93k。取 R2=47k。 取 C2=0.01F作滤波。核算频率：f=1/0.7C1(R1+2R2)=1.013Hz2、用74LS194双向移位寄存器U3的双向移位功能实现前后移动，U3启动时自动清零。 电阻R5和C在接通电源时，产生负脉冲对U3清零。3、用一片74LS00与非门电路U1实现移动方向的控制。 a、U1构成RS触发器控制U3左移或右移。 b、当开关K1断开时，双向交替移位。 c、当开关K1闭合时，单向移位。 K1在左移时闭合，就置左移。 K1在右移时闭合，就置右移。4、用一片74LS00与非门电路U2实现调节点亮灯的盏数功能。 K2为轻触式常开开关。 正常工作时，K2断开； 在移位时闭合K2，点亮灯的盏数将逐步增加； 重新设置时，必须重新开机。三、控制电路图实验五 函数发生器设计目的：1：函数发生器设计方法；2：整机电路调试；重点：电路构成；难点：电路调试；课时：9学时 设计要求：1、可调频率范围为10Hz100Hz。2、可输出三角波、方波、正弦波。3、三角波、方波、正弦波信号输出的峰-峰值05V可调。4、三角波、方波、正弦波信号输出的直流电平-3V3V可调。5、输出阻抗约600。一、理论设计1、振荡器由于指标要求的振荡频率不高，对波形非线性无特殊要求。采用图1.7.1所示的电路。同时产生三角波和方波。图1.7.1 振荡电路根据输出口的信号幅度要求，可得最大的信号幅度输出为：VM=5/2+3=5.5V采用对称双电源工作（VCC），电源电压选择为：VCCVM+2V=7.5V 取VCC=9V选取3.3V的稳压二极管，工作电流取5mA，则： VZ=VDZ+VD=3.3+0.7=4V 为方波输出的峰值电压。 取680。 取8.2K。R1=R2/3=8.2/1.5=5.47（K） 取5.1K。三角波输出的电压峰值为：VOSM=VZR1/R2=45.1/8.2=2.489（V）R4=R1R2=3.14 K取3K。取10K。R6=RW/9=10/9=1.11（K） 取1K。积分时间常数：取C=0.1uF，则：R5=4.019/0.1=40.19K取39K。取R7=R5= 39K。转换速率一般的集成运算放大电路都能满足要求。兼顾波形转换电路集成电路的使用。集成电路选用四运放LM324。LM324内含四个相同的运算放大器，其中两个用于振荡器，两个用于波形变换。2、波形转换电路波形转换电路选用图1.7.2的电路，该电路将三角波转换成正弦波。正弦波输出幅度可调容易与输出电路连接。图1.6.2 三角波转换成正弦波电路考虑到该电路是通过输入三角波幅度的调节来调整正弦波的波形和减少对振荡器的影响，加入一级增益可调整的放大电路，如图1.7.3所示。要求输出三角波的峰峰电压从1V3V可调，以满足波形变换输入的幅度要求。图1.7.3 三角波幅度调节电路电路的放大倍数为：由于输入三角波的峰值为VOPM=2VOSM=4.978V，为减少对振荡电路的影响，R1的取值一般较大。取R1= 39K。 取R2= 7.5K平衡电阻：R3=R1（R2+RW/2）=12.89（K）取微调电位器RW= 50K取R3=12K3、输出电路输出电路采用图1.7.4所示的电路，由于输出幅度和输出电流要求不高，集成电路选用LM318。图1.7.4 输出电路电路中，选取R1=1K。电位器RW3取10 K。由于波形变换电路中正弦波峰值电压可调，RW1微调电位器可用1 K的电阻代替。方波的峰峰值电压为VMP=8V。设三角波峰峰值电压VMP约为2V，则：RW2= VMP（RW3+R1）/ VMP-RW3=8（10+1）/2-10=24（K）取50 K的微调电位器。取输入电阻R2=50 K。 输出电压最大峰峰值VMP=5V，反馈电阻R3：取反馈电阻R3=150 K。考虑运算放大器输出电阻一般几十欧姆，取R8=560取R6=R3=150K，直流调节电路的电流取1mA。则：取RW4=10K。取3.9K平衡电阻R7R2R3R6=30 K把各部分电路汇总成图，元件重新排序，的完整电路见后面总体的函数发生器电路图。二、电路的调试1、振荡电路的调试（1）连接好电路，检查电路和电源电压是否正确。然后通电。（2）观察波形是否对称，否则检查稳压二极管是否接对或更换特性比较一致的稳压二极管。（3）观察三角波的线性是否良好，可适当减少比较器的分压电阻R1，看波形是否有所改善，也可加大积分时间常数改善波形。（4）分别测量电路的最高和最低频率是否覆盖所要求的频率范围。否则调整积分时间常数和相关的电路。（5）反复调整直至频率范围和波形都满足要求为止。（6）三角波和方波的输出口分别接上后级的输入等效电阻，记录方波和三角波的输出幅度。2、 波形转换电路的调试（1）连接好波形转换电路，检查无误后通电调试。（2）调节频率至中间位置，将振荡器的三角波接入电路，一边观察正弦波的波形，调节三角波的幅度使正弦波的失真最小。（3）调节频率电位器使频率发生变化，观察正弦波波形的变化，出现失真，则调节三角波的幅度使正弦波的失真最小。（4）反复调节直至频率范围内正弦波的波形满足要求为止。（5）接