电路实验指导书

实验一基于ICL8038芯片的信号发生器

一、实验目的

本系统以ICL8038集成芯片为核心器件，制作一种函数信号发生器，适合学生学习电子技术测量使

用.ICL8038是一-种具有多种波形输出的精密振荡集成电路，只需要个别的外部元件就能产生从

0.001Hz〜30KHz的低失真正弦波、三角波、矩形波等脉冲信号，输出波形的频率和占空比还可以由目

流或电阻控制。

二、实验器材

虚拟电子实验箱、数字示波器一台、实验箱插线假设干。

三、实验原理

I.ICL8O38的介绍及管脚图

ICL8038是精密波形产生与压控振荡器，其根本特性为：

(I)可同时产生和输出正弦波、三角波、锯齿波、方波与脉冲波等波形：

(2)改变外接电阻、电容值可改变，输出信号的频率范围可为0.001Hz〜300KHz；

(3)正弦信号输出失真度为1%;

(4)三角波输出的线性度小于0.1%：

(5)占空比变化范围为2%〜98%；

(6)外接电压可以调制或控制输出信号的频率和占空比〔不对称度)；

(7)对于电源，单电源(V+)：+10〜+30V,双电源(+V)(V-)：±5V〜±15V。

ICL8038管脚图

脚1、12(SineWaveAdjust)：正弦波失真度调节；

脚2(SineWaveOut)：正弦波输出：

脚3(TriangleOut)：三角波输出;

脚4、5(DutyCycleFrequency)：方波的占空比调节、正弦波和三角波的对称调节：

脚6(V+)：正电源士10V〜±18V：

脚7(FMBias)：内部频率调节偏置电压输入；

脚8(FMSweep)：外部扫描频率电压输入：

脚9(SquareWaveOut)：方波输出,为开路结构;

脚10(TimingCapacitor)：外接振荡电容；

脚11W-orGND)：负电原或地：

脚13、14(NC)：空脚。

2.实验电路

此信号发生器可以产生三角波(3脚)、矩形波(9脚)和正弦波(2脚)，另外的1脚和12脚所接

电路局部用来辅助调节止弦信号波形，从而保证正弦波的幅度和频率可调。

电位器RV8与R45和R46组成分压电路，调节RV8来控制8038芯片4、5脚电压的变化，从而实

现对输出方波占空比的调节。

UA741与电位器RV7和R48组成可调的电压跟随电路，调节RV7来控制UA741芯片3脚电压的

变化，从而实现对输出正弦波幅度的调节。

电位器RV9和R39、R40组成分压电路，调节RV9改变8038芯片控制8脚外部扫描频率电压的变

化，，从而实现对输出信号(三角波、正弦波、方波)频率的调节，本电路输山波形的频率为f=3(10-Vr)

Z(2.O4*IOA5*C16),式中的Vr表示输入8管脚的电压值，C16是图中电容值的大小。假设想提高频率上

限，我们可以适当的减小电容C16。具体的做法就是和C16串联一个电容，减小10脚与负电压之间的

整体电容值。

此信号发生器产生的波形在虚拟示波器上显示，我们可以观察它的波形以及电压幅度和频率参数.

另外，虚拟示波器是数字的，可以动态显示信号波形的参数变化，调行也十分方便。将此信号发生器电

路用于虚拟示波器的实验电路，可以得到很好的效果。当然，由于其频率是可调的，我们也可以把它作

为频率计数器的实验电路。

四、实验内容与步骤

1.占空比调节实验

首先，将8038芯片9脚输出的方波信号端与示波器探头相连，检查电路电源与接地是否正确。检

查无误后，翻开直流稔压电源开关。观察示波器显示的方波，取一个周期内的方波进行实验，记录其高

电平出现的时间（横轴小格数），计算出对应的占空比，逐渐调节电位器RV8,增加高电平出现的时间,

直至高电平时间不再增加为止。并将对应的数据记录在表1-1中。

表1-1

高电平持续时间

周期总时间

占空比（％）

2.频率调节实验

首先，将8038芯片9脚输出他方波信号端与示波器探头相连，检查电路电源与接地是否正确。检

查无误后，翻开直流稳压电源开关。观察示波器显示的方波，记录方波一个周期的时间（横轴小格数），

并计算出对应的频率，逐渐调节电位器RV9,观察输出方波的周期（频率）变化，耍保证输出信号的最

小周期与最大周期均到达。并将对应的数据记录在表1-2中。（假设使用的是数字示波器，可以直接读

出显示的频率）

表1-2

最大频率最小频率

信号周期（ms）

信号频率（Hz）

将8038芯片3脚输出的三角波信号端与示波器探头相连，检查电路电源与接地是否正确。检查元

误后，翻开直流稳压电源开关。操作同上，将对应的数据记录在表13中。（假设使用的是数字示波器,

可以直接读出显示的频率）

表1-3

最大频率最小频率

信号周期（ms）

信号频率（Hz）

3.幅度调节实验

首先，将UA741芯片6脚输出H勺正弦波信号端与示波器探头相连，检查电路电源与接地是否正确。

检查无误后，翻开直流稳压电源开关。观察示波器显示的正弦波，调节RV5、RV6保证输出2KHz不矢

真的正弦波。读出正弦波的幅度（纵轴小格数），并计算出对应的幅值，逐渐调节电位器RV9,观察输

出正弦波的幅度变化，要保证输出信号不失真。并将对应的数据记录在表1-4中。（假设使用的是数学

示波器，可以直接读出显示的频率）

表1-4

信号格数

信号幅值（mV）

实验二基于NE555逻辑检测笔电路

一、实验目的

本系统以NE555集成芯片为核心器件，制作一种逻辑检测笔电路，此电路可作为逻辑分析仪对应

的实验电路使用，用于测量逻辑电路中常用的数字上下电平和”0”，

二、实验器材

虚拟电子实验箱、信号发生器一台、实验箱插线假设干。

三、实验原理

1.555电路的结构组成和工作原理

（1）555电路的引脚图

Pin1（接地）-地线（或共同接地），通常被连接到电路共同接地。

Pin2（触发点）-这个脚位是触发NE555使其启动它的时间周期。触发信号上缘电压须大于2/3VCC,下缘

须低于1/3VCCo

Pin3（输出）-当时间周期开始555的输出输出脚位，移至比电源电压少1.7伏的高电位。周期的结束输巴

回到O伏左右的低电位。于高电位时的最大输出电流大约200mA。

Pin4（重置）.一个低逻辑电位送至这个脚位时会重置定时器和使输出可到一个低电位。它通常被接到正

电源或忽略不用。

Pin5（控制）•这个接脚准许由外部电压改变触发和闸限电压。当计时器经营在稳定或振扬的运作方式下,

这输入能用来改变或调整输出频率。

Pin6（重置锁定）-Pin6重置锁定并使输出呈低态。当这个接脚的电压从1/3VCC电压以下移至2/3VCC

以上时启动这个动作。

Pin7（放电）-这个接脚和主要的输出接脚有相同的电流输出能力，当输出为ON时为LOW,对地为低阻

抗，当输出为OFF时为HIGH,对地为高阻抗。

Pin8（V+）-这是555个计时器IC的正电源电压端。供给电压的范围是+4.5伏特（最小值）至+16伏特（最大

值）。

NE555引脚图

（2）555电路的工作原理

它含有两个电压比拟器，一个根本RS触发器，一个放电开关T,比拟器的参考电压由三只5K

Q的电阻器构成分压，它们分别使高电平比拟器C1同相比拟端和低电平比拟器C2的反相输入端的

参考电平为和士Vcc。Cl和C2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号

33

2

输入并超过时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电，开关管导通；当输

3

入信号自2脚输入并低于Ivcc时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电，开关管截止。

3

无。是复位端，当其为0时，555输出低电平。平时该端开路或接V/。

2

Vco是控制电压端（5脚），平时输出作为比拟器A1的参考电平，当5脚外接一个输入电

3

压，即改变了比拟器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一人

0.01的电容器到地，起流波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。

T为放电管，当T导通时，将绐接于脚7的电容器提供低阻放电电路。

2.555定时器组成施密特触发器原理

如图下列图所示，当Vi下时,由于V产％2=%=0,电压比拟器G输出高电平，G输出低电平;根本RS触

发器被置“1”态：那么Vi=l,当一继续上升,但在未到达2/3Vcc以前，V0=l不会变。当%升高到2/3Vcc

时，电压比拟器G输出低电平，G输出高电平：根本RS触发器被置“0”态：那么V0=0,此后，明继

续上升到Vcc,然后再降低，但在降低未到达l/3Vcc以前，Vo=O的状态同样也不会改变。当明下降到

1/3VCC时，电压比拟器G输出高电平,a输出低电平；根本RS触发器被置“1”态;那么Vo=l,此后,

明继续下降到()，然后再上升，但在未到达2/3Vcc以前，的状态不会改变。

3.实验电路

电路将NE555接成双稳态工作状况，即可构成测量数字逻辑电路工作状况是否正常的简单逻辑测试

笔，利用555电路的触发端(2脚)和阀值端的置位和复位特性，可组成对数字逻辑的状态是否正常进行

检测的测试笔。具体的电路图如下列图所示

逻辑测试

笔电路

四、实验内容与步骤

1.将NE555芯片2脚和6脚与信号发生渊的探头相连，4脚和6脚接上+5V直流稳压电源，检查电

路电源与接地是否正确。检查无误后，翻开直流稳压电源开关。

2.将信号发生器的正弦输出信号作为此电路的输入信号，其频率固定，以0.5V.电压为起始电压进

行实验，以步进0.IV逐渐调节信号发生器，记录红灯和绿灯的亮灭情况，并根据亮灭情况判断输入电

压的数字特性(高或低电平)情况，将对应的数据记录在表27中。

表2-1

输入电压(V)

红灯(1)

绿灯(0)

数字特性

实验三电压峰值-谷值检测电路

一、实验目的

此系统是测量输入信号的准确电压幅值的检测电路，可作为信号发生器、示波器时应的实验电路进

行使用。本实验主要针对三角波和正弦波的峰值-谷值检测。

二、实验器材

虚拟电子实验箱、数字示波器■台、信号发生器-台、实验箱插线假设干。

三、实验原理

此电路中仅用两个运算放大器就能完成对非正弦波形的峰值和谷值电压的检测。在峰值期间，D1导通使

C1充电到达峰值，峰值过后由于R1的限流作用，C1放电微乎其微，到下•次峰值再度充电，维持峰值目

压输出。

谷值检测与上面相反，谷值期间C2经过D2迅速地放电到谷值电压，而其它时间仅通过D4、R2微量放

电，C2上始终保持谷值电压。Q、C2上串接的1Q电阻用于防止过冲。具体电路如下列图所示：

四、实验内容与步骤

1.将信号发生器探头与电路的输入端相连，示波器一通道的探头与电路峰值输出端相连，二通道与电路

谷值输出端相连，连接好电源与地，调节信号发生器使其为输入频率为2KHz,幅值为IV的正弦波信号,

检查无误后，翻开直流稳压电源开关，观察示波器上显示的波峰波谷电压值，以IV为单位逐渐调节信

号发生器的旋钮，把示波器上对应的峰值、谷值电压值记录在3T表中。

表3T

愉入电压（V）12345

峰值电压（V）

谷值电压（V）

2.调节信号发生器使其为输入频率为2KHz,幅值为IV的三角波信号，操作同上，将对应的数据记录在

表3-2中.

表3-2

愉入电压（V）12345

峰值电压（V）

谷值电压（V）

实验四二级放大实验电路

一、实验目的

本系统以uA741放大器芯片为核心器件，制作种二级可调放大电路，通过此次试验验证放大电路

的放大倍数。此系统可用于虚拟频谙分析仪、虚拟信号发生器，虚拟示波器的实验。

二、实验器材

虚拟电子实验箱、数字示波器一台、信号发生器一台、实验箱插线假设干。

三、实验原理

1.UA741放大器芯片的管脚图

1和5为偏置（调零端），2为正向输入端,3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源8空脚

温

2.电路原理介绍

此电路为典型的三级反相放大电路，利用741的放大器功能，对输入信号的幅值进行逐级放大。将三人

单级放大电路级联，即可实现三级放大的成效。通过调整放大倍数，使得三级级联的放大效果能到达约

10*20*10=2000倍。

单元电路如下列图所示：

输出特性：因为：”=巩二0,

所以

Rf

q

从上式我们可以看出：输出电压“与输入电压

GND

Ui是比例关系，在输入电压Ui不变的情况下，改变比

例系数&】，即可改变Uo的电压值，负号表示输出电压与输入电压极性相反。

3.具体电路如下列图所示：

两级放大电路图

四、实验内容与步骤

1.一级放大倍数固定电路测试实验

首先，将信号发生器的探头与一级放大电路的输入端相连，示波器的探头与输出端相连，正确连接电源

与地，调节信号发生器，使其为初始值为2KHZ,幅值为0.IV的正弦波信号，检查无误后，翻开直流稳

压电源开关。观察并记录下示波器显示的输出电压大小，以0.IV电压大小为步进逐渐调节信号发生器,

将对应示波器显示的电压幅值记录下来，并将数据写在表47中。

表4T

输入

0.10.20.30.40.50.60.70.80.91

电压

Vi(V)

输出

电压

Vo>V)

放大

倍数

Vo/Vi

2.两级放大倍数可调电路测试实验

将信号发生器的探头与二级放大电路的输入端相连，示波器的探头与输出端相连，正确连接电源与

地,先将电位器调节到一个小阻值适宜位置，调节信号发生器，使其输入电压Vi为2KHZ,峰峰值为700mv

的正弦波信号，检查无误后，翻开直流稳压电源开关。观察示波器电压大小，逐步增大电位器阻值，在

输出信号不失真的情况下，将示波器上的电压峰峰值记录下来，并将数据写在表4-2中。

表4-2

实验次12345678910

数(n)

输出

电压

Vo(V)

放大

倍数

Vo/Vi

3.级联放大电路实验

将信号发生器的探头与一级放大电路的输入端相连，示波器的探头与二级输出端相连，正确连接电源与

地，先将电位器调到一个适宜的位置，调节信号发生器，使其为初始值为2KHZ,幅值为ImV的正弦波信

号，检查无误后，翻开直流稳压电源开关。观察并记录下示波器显示的输出电压大小，以ImV.电压大小

为步进逐渐调节信号发生器，将对应示波器显示的电压幅值记录下来，并将数据写在表4-3中。

表4-3

输入电

12345678910

压

Vi(mV)

输出

电压

Vo（V）

放大

倍数

Vo/Vi

实验五带通滤波器电路

一、实验目的

本实验设计了一个由低通滤波器电路和高通滤波器电路串联而成的带通滤波器，同时为了保证其最

终的增益根本上等于1,在其输入端参加两个分压电阻。利用此电路，观察和分析其输出波形特点，分

析电路的频率特性。此电路可作为频谱分析仪对应的的实验电路进行使用。

二、实验器材

虚拟电子实验箱、信号发生器一台、数字示波器一台、实验箱插线假设干。

三、实验原理

I.OP07放大器

为了减少运放对滤波电路的负载影响，同时便于调整，选用OP07CP,OP07是一种高精度单片运算放大

器，具有很低的输入失调电压和零点漂移，OP07的优良性能使它特别适合做前级放大器，放大微弱信

号，使用OP07一般不用考虑调零和频率问题就能满足要求。

主要参数：

低输入失调电压：75uV（最大）

低失调电压温漂：L3uV/摄氏度（最大）

宽带输入电压范围：“4V--+14V

低失调电压时漂：1.5uV/月（最大）

宽电源电压范围：3V-18V

OP07芯片引脚图

OP07芯片引脚功能说明：

I和8：偏置平衡（调零端）

2：反向输入端

3：正向输入端

4：接地

5：空脚

6：输入

7：接电源

2.低通、高通滤波器原理

2.1低通滤波器

低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。

如图3）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成,

其中第一级电容C接至输出端，引入适量的正反应，以改善幅频特性。

图（b）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。

二阶低通消波器

而通滤波器用来通过高濒信号，衰减或抑制低频信号。

将低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二阶有源高通滤波器，如图二阶高通滤波器(a)所示。高

通泄波器性能与低通漉波器相反，其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系。

图(b)为二阶高通滤波器幅频特性曲线。

二阶高通滤波器

2.2单元电路性能参数

类型传输函数性能参数

低通4——电压增益

却）------------

♦里$♦彳

Qe

高通期­至一%——低、高通滤波器的截

八4+6止角频

Q

〔1〕低通滤波器

=14—!-

R＞二阶低通滤波器的通带增益

f=—1—

°2RRC截止频率，它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率。

3一A”品质因数.它的大小影响低通滤波器在被止频率处幅频特性的形状。

〔2〕高通滤波器

AL"?段二阶高通滤波器的通带增益

f-1

°2nRC截止频率，它是二阶高通滤波器通带与阻带的界限频率。

Q=^—

3-A”品质因数，它的大小影响高通滤波器在截止频率处幅频恃性的形状。

3.实验电路

带通滤波器电路

按照图中所给的元件参数，此带通源波器的通带范围是10()Hz~10KHz,增益大约为1倍。假设分解为

低通和高通滤波器，低通滤波器的截止频率是fH=IOKHz,高通滤波指的截止频率是fL=IOOHz。

四、实验内容与步骤

首先，将信号发生器的探头与带通流波器的输入端相连，示波器的探头与输出端相连，正确连接电源与

地，调节信号发生器，使其为初始值为10HZ,幅值为IV的正弦波信号，检查无误后，翻开直流稳压可

源开关。观察并记录下示波器显示的输出电压大小，根据下表所示增大调节信号发生器频率，将对应示

波器显示的电压幅值记录下来，并将数据写在表57中。

输入信号频率(Hz)输出电压Vo(V)放大倍数Vo/Vi

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000

7500

8000

8500

9000

9500

1000()

10010

10020

10030

10040

10050

10060

10070

10080

10090

10100

实验六心电放大器电路

一、实验目的

心电信号十分微弱，一般在0.05-100HZ之间，幅度小于5mvo在检测心电信号的同时存在着极大的干扰。

本实验通过应用运算放大器设计心电放大电路，口的是可以实现有效漉除与心电信号无关的高频信号，

通过系统，可以得到放大，无干扰的心电信号。本实验可用于虚拟示波器实验电路。

二、实验器材

虚拟电子实验箱、信号发生器-台、数字示波器一台、实验箱插线假设干。

三、实验原理

L仪用放大器原理

仪用放大器原理图

仪用放大器是由运放A、4按同向输入接法组成第•级差分放大电路，运放4组成第二级差分放大可

路,在第一级电路中，匕、匕分别加到4和4的同相端，飞和两个R?组成的反应网络，引入了负反

应，两运放A、4的两输入端形成虚短和虚断，因而有功二匕一2和％//?|=（匕一匕）/（24+4）,

故得

2R,+R]（2R-,V、

V

3V4-一1+p（匕%）（6.1）

R

根据式％■（匕，一%）的关系，可得

%=R"3匕）=R：（"R：卜为）

（6.2）

于是电路的电压增益为

1+如（6.3）

匕一岭叫1）

在仪用放大器中，通常R2、用和凡为给定值，留用可变电阻代替，调节R1的值，即可改变电压增益4。

由于输入信号片和叱都是A、4的同相输入，前已提及，电路出现虚短和虚断现象，因而流入电路的

电流等于o,所以输入电阻6f8。目前，这种仪用放大器已有多种型号的单片集成电路产品，在测

量系统中应用很广。

2.实验电路

将仪用放大器和一个带通滤波器组合成一个心电放大静，可以将心电级别的电压信号不失真的放大1000

倍左右。具体的电路如下列图所示

心电放大器电路

该电路的前半局部是一个增益为40倍的仪用放大器，后半局部是一个通带0.05Hz〜200Hz,增益Av3=25

的带通滤波器.调节RV1和RV2可以改变电路的增益0

根据心电信号特点，前置放大电路具有以下特点：

2.1高输入阻抗：被提取的心电信号是不稳定的高内阻源的微弱信号，为了减少信号源内阻的影响，应

提高放大电路的输入阻抗。

2.2高共模抑制比：人体所携带的工频F扰以及所测量的参数以外的生理作用的千扰，一般为共模干扰,

前置级须采用共模抑制比高的差动放大电路，以减少共模干扰。

2.3低噪声，低漂移：使其对信号源影响小，输出稳定。

此放大电路可实现增益・1000倍的调节

四、实验内容与步骤

1.首先调节电位器，使其电路的放大倍数为最大的1000倍，在实验时，输入端Vi2与地线连接，输入

端Vil与信号发生器的探头相连，示波器的探头与输出端VO2相连，正确连接电源与地，调节信号发仝

器，使其为初始值为100HZ,幅值为5mV的正弦波信号，检查无误后，翻开直流稳压电源开关。观察并

记录下示波器显示的输出电压大小，以lOmV电压大小为步进逐渐调节信号发生器，将对应示波器显示

的电压幅值记录下来，并将数据写在表6-1中。

表6-1

输入电压Vi(mV)输出电压Vo(V)放大倍数Vo/Vi

5

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

2.首先调节电位器RV2,使其为固定值，在实验时，输入端Vi2与地浅连接，输入端Vil与信号发生器

的探头相连，示波器的探头与输出端V02相连，正确连接电源与地，调节信号发生器，使其为初始值为

100HZ,幅值为5mV的正弦波信号，检查无误后，翻开直流稳压电源开关。观察并记录下示波器显示的

输出电压大小，逐步增大电位器RW阻值，在输出信号不失真的情况下，将示波器上的电压值记录下来,

并将数据写在表6-2中。

表6-2

实验次12345678910

数(n)

输出

电压

Vo(V)

放大

倍数

Vo/Vi

实验七双T网络

一、实验目的

双r网络是属于带阻滤波器。对双T网络的要求是时某一频率信号的输入，该电路发生谐振而不能通过,

而对其他频率信号的输入，那么根本上可以通过，但在幅值上有所衰减。通过实验，了解双T目

路的恃点。此电路可用于虚拟频率特性测试文