模拟电子系统设计实验第2次实验报告

1          实验原理：

一：单级共射放大电路

电路原理图如下：

当I₁>>I_BQ 时，有：

 

调节Rp大小可以改变电路的静态工作点。

接入100mV，1kHz正弦波后，在实验要求的30~50倍增益条件下，调节Rp使输入电压幅值增大时，输出波形波峰和波谷同时开始失真，则静态工作点设置合适，可以作为后续电路电压比较器的输入之一

二：三角波产生电路、电压比较器及功率放大器

（一）        三角波产生电路

1.施密特触发器 ：

      电路符号如下：

 

输入输出特性图线如下：

2.积分电路

3.三角波发生器

积分后反馈至施密特触发器。

（二）比较器：

功能： 比较同相输入端和反相输入端的电压，前者高则输出高，反之输出低。

电路包含一个正反馈。

（三）功率放大器：

对输入音频做PWM，然后驱动半桥做功率放大，最后滤波

2          实验元器件

仪器：EE1643C型信号发生器/计算器

      TDS2001C型示波器

      稳压电源

      万用表

      电烙铁

主要器件：电阻,电容,电位器,面包板,BJT，各类运放（如TL082，TL3116等）

3          实验结果和分析

D类功率放大器

在焊板上走锡线，注意信号线与地线的布线。得到焊板如下：

因实验中电路前一部分的三角波产生电路波形出了问题，所以未得到功放的测试波形。

实验中最常见的问题就是元件焊接时短路或者虚焊。

4          实验总结与反思

本次试验中，我主要承担了第一级BJT放大电路的搭建工作和最后一级功率放大器的焊接工作。

搭建放大电路主要是计算元件参数，在找到与理论值最接近的电阻之后，搭建电路并寻找静态工作点使得输出波形不失真。在这个过程中，遇到了面包板接触不良，布线不合理导致干扰过大或者没有输出波形，以及直流电源的使用错误（如未按下output键）等很多问题。接触不良主要是通过在示波器上显示的波形会有那么一瞬间跳变为期望的形状，但瞬间又消失而发现的，这主要通过更改元件引脚的插孔以及压深引脚使其牢固接触解决的；至于布线不合理，因为在之前未系统训练过布线的方法，再加上个人习惯不太好，喜欢把元件挤在一起搭建电路，这样很容易发生走飞线或者元件露在外面的引脚短路的情况，而且信号线，电源线和地线也很容易发生电磁干扰，这就需要同学来帮忙指正与纠错，自己也在逐渐增多的搭电路过程中慢慢体会，领悟；直流电源一直是模电实验中比较头痛的一个问题，电源内外连接方法因为多种所以很容易弄混，双电源的地线也是常出错的一个点。不过这些问题在逐渐的学习过程中已经学会了很多，但还有一个问题，不同型号的直流电源的输出方式不同，有时会忘记开电源，这个的解决方式就是用万用表的直流电压档在电源输出侧测试。在不断发现，改正错误的过程中，训练了我不同的解决问题的方法，如信号循迹法，分部检查法，对今后在面包板上搭电路的实验或者研究有很大作用。

最后一级功率放大器主要是按照已经给定的电路原理图把相关的元件焊在板子上。相关贴片元件或者需要焊引脚的元件准备问题不大，基地提供给了我们这样一个平台，但是我们面临着布局与布线的问题。电源供应和去耦电容已经在提供的电路图中有所体现了，我们要自己设计板子上元件的相邻相关关系。布局时，应尽量让相关模块靠近，以便使得所有重要信号的走线尽量短；一个电路单元，其信号输入走线应尽量远离信号输出走线，不能让它们靠得太近或并行；一个电路单元，输入信号和输出信号的走线应尽量远离电源线；相邻的电感器，应该相互远离或者相互垂直，以免产生互感；电路中的射频部分应使用屏蔽，并尽量远离其它部分；高速数字电路应远离处理小信号的模拟部；开关电源、DC-DC变换器会产生较大的电磁干扰，应远离模拟部分，或加屏蔽，它们使用的电感应尽量采用封闭式的电感；包含电机驱动、大继电器驱动的电路，应远离小信号模拟部分，最好能将大电流驱动部分与电路其它部分隔离，可采用光耦等器件 ；

此外，在板子上还要走锡线，这对焊工不是那么娴熟的我们也是一个比较大的挑战；这就又引出下一个问题，我们的元件很多在焊的过程中可能已有所损害：焊的时间过长导致芯片烫坏，或者贴片电阻电容有虚焊，或者走线时不小心沾到代表地的圆点。 这些问题都会导致电路在最后调试时出问题。

总之，模拟实验的特点就是，可能出错的地方很多，但也不是没有规律可循。虽然这次的实验没有出结果，但是我们在相互协作，相互讨论的过程中学到了很多知识，已在上面提及，不再赘述，还收获了小组同学深厚的友谊。相信在今后的学习实践过程中会更多地掌握有关知识和方法，更好地完成实验！

第二篇：模拟电路波形产生实验报告

1.方波发生电路

实验电路如图8.1所示，双向稳压管稳压值一般为5—6V。

图8.1  方波发生电路

(1)按电路图接线，观察V_C、V_O波形及频率，与预习比较。

(2)分别测出R=10K，110K时的频率，输出幅值，与预习比较。要想获得更低的频率应如何选择电路参数？试利用实验箱上给出的元器件进行条件实验并观测之。

图8.1所示的方波发生电路由反向输入的滞回比较器（即施密特触发器）和RC回路组成，滞回比较器引入正反馈，RC回路既作为延迟环节，又作为负反馈网络，电路通过RC充放电来实现输出状态的自动转换。分析电路，可知道滞回比较器的门限电压。当输出为时，通过R对C充电，直到C上的电压上升到门限电压，此时输出反转为，电容C通过R放电，当C上的电压下降到门限电压，输出再次反转为，此过程周而复始，因而输出方波。根据分析充放电过程可得公如下：

，

有、、，代入公式计算得：当R=10K时，输出方波频率f=455.12Hz;当R=110K时，输出方波频率f=41.4Hz。

观察实际输出波形：当R=10K时，输出幅值正负5.6伏，频率430Hz的方波；当R=110K时，输出幅值正负5.6伏，频率39.75Hz的方波。从公式可见，想要获得更低的频率，可以加大电阻R和电容C，或者加大R1、减小R2。

2.占空比可调的矩形波发生电路

    实验电路如图8.2所示。

图8.2  占空比可调的矩形波发生电路

图8.2原理与图8.1相同，但由于两个单向导通二级管的存在，其充电回路和放电回路的电阻不同，设电位器Rp1中属于充电回路部分（即Rp1上半）的电阻为R^`，电位器Rp1中属于放电回路部分（即Rp1下半）的电阻为R^``，如不考虑二极管单向导通电压可得公式：，占空比，调节Rp2=10KΩ，由各条件可计算出f≈87.54HZ。

    (1)按图接线，观察并测量电路的振荡频率、幅值及占空比。

(2)若要使占空比更大，应如何选择电路参数并用实验验证。

实际实验时，当Rp2=10KΩ时，调节观察输出波形。观察到当占空比在三分之一到三分之二之间时，输出方波的幅值为正负5.6伏，频率大致不变在71.6赫兹附近，超过此范围后频率会升高。之所以与理论计算值有相当大的差异，是因为理论计算时忽略了二极管正向导通电压0.7伏的关系，实际充放电电流比理论小，所以频率要比理论低。

3.三角波发生电路

实验电路如图8.3所示。

图8.3  三角波发生电路

三角波发生电路是用正相输入滞回比较器与积分电路组成，与前面电路相比较，积分电路代替了一阶RC电路用作恒流充放电电路，从而形成线性三角波，同时易于带负载。分析滞回比较器，可得，分析积分电路有，所以有，所以，。选，计算得。

(1)按图接线，分别观测V₀₁及V₀₂的波形并记录。

(2)如何改变输出波形的频率？按预习方案分别实验并记录。

实际实验时选，得到、峰峰值约11伏的方波，得到、峰峰值约9伏的三角波。改变可以改变频率和幅值，上升，上升，下降。，得到、峰峰值约11伏的方波，得到、峰峰值约18伏的三角波。，得到、峰峰值约11伏的方波，得到、峰峰值约4伏的三角波。

4.锯齿波发生电路

实验电路如图8.4所示。

图8.4  锯齿波发生电路

电路分析与前面一样，，设当时，积分回路电阻（电位器上半部分）为，当时，积分回路电阻（电位器下半部分）为。考虑到二极管的导通压降可得：，，，，占空比。为100KΩ电位器时频率太低，改为22KΩ时，理论频率为91.25赫兹。

    (1)按图接线，观测电路输出波形和频率。

    (2)按预习时的方案改变锯齿波频率并测量变化范围。

Rp为100KΩ电位器时频率太低，改为22KΩ时：改变Rp使占空比在三分之一到三分之二之间时，输出锯齿波频率约为83.86赫兹，峰峰值9.2伏，超过此范围则频率上升。要改变频率可改变Rp、R1、R2、C。

五、实验报告

   1.画出各实验的波形图。

   2.总结波形发生电路的特点，并回答。

    (1)波形产生电路需调零吗？

答：要按电路的技术要求来确定。如一个标准正弦波发生器，有相位要求，它能从任意点起振，（如：0、10、90度.....点起振）不调零就不行。而一般的信号发生器没有相位要求，就不必调零。

    (2)波形产生电路有没有输入端。

答：有外同步、外触发要求的就要输入端，没有的就不要。