北邮_模电实验(下)选题讲义

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1、电子测量与电子电路实验,综合实验部分,电子工程学院电路中心,2013年(春季),张 晓 磊,一、 课程安排：第三周综合实验讲课；第四、五周开放模式；六周实验验收 二、 成绩评定：综合实验操作(包括纪律、仪器仪表使用实验熟练程度等) 20分综合实验验收及答辩 40分综合实验报告 40分总计 100分,综合实验要求：,三、实验要求：,第3周综合实验讲课a.电子系统设计方法的介绍。b.使用Protel 软件绘制原理图和PCB的讲解。c.综合实验题目的介绍(包括实验题目、目的、设计思路、实现功能等)。d.学生综合实验题目的选定(上交选题名单并领取材料)，每个题目最多可选5人。 第4周5周开放实验授课(

2、20分)a.依据学生预约实验情况，指导学生进行开放实验；b.检测实验完成情况，并记录到实验预约系统中；,出勤考核 参加开放实验两次以上，缺席一次操作成绩扣5分； 第6周实验验收及答辩a、检查电路搭建是否规范(10分)b. 测试结果是否准确(20分)c. 测试过程是否规范，包括调测步骤是否正确、测试数据记录表格。(5分)d.每个题目有一个同学参加答辩(5分),有关开放实验和领取实验材料的说明1、实验材料本学期实验材料每位同学一套，具体发放、使用和归还方式请详细阅读模拟综合实验材料发放、使用及归还说明，文档见电路中心网站。 2、开放实验要求本学期实验采取按班级授课、验收和实验室全开放相结合的方式，

3、实验室在第4 周和第5 周全部开放。开放时间分为课内开放和课外开放，课内开放有老师指导，并根据实验情况给出操作成绩；课外开放由助教值班，主要为学生自主进行实验，没有操作成绩。要求每位同学至少完成2 次课内实验，具体实验安排请见课表或电路中心网站的开放实验安排。,3、实验预约系统实验室全开放期间，学生进入实验室需提前预约，预约方法和预约、签到要求以及系统的其他操作说明参见实验教学及实验室综合管理系统使用说明（学生版）（电路中心网站）。请认真阅读，按规定预约，以保证实验的顺利进行！4、实验室相关规定实验室实行1 人/实验台，实验室满员后，其他同学请选择其它实验室或其它时间进行实验。每个实验室前面的

4、桌上提供2 套焊接用工具，此工具为大家公用，只能在实验室前面的桌上使用，严禁将其带到个人的实验台上使用。为了实验室的安全和同学们顺利进行实验，请认真遵守实验室各项规章制度！,模拟综合实验课题报告要求1、课题名称2、摘要(150左右)和关键词（5个以内）3、设计任务要求；4、设计思路、总体结构框图；5、分块电路和总体电路的设计（含电路图）；6、所实现功能说明（已完成的基本功能和扩展功能，主要测试数据，必要的测试方法等）；,7、故障及问题分析；8、总结和结论；9、PROTEL绘制的原理图；10、所用元器件及测试仪表清单；11、参考文献。 注意：要求提交电子版和文字版报告各一份；PROTEL原理图的

5、源文件；如有完成PCB同样交打印和源文件！从上最后一次课那天算起，一周内交报告！,四、预备知识：,外观,内部五组孔之间互相连通,小窄条中间不连通,外观,纵向5个插孔是互相连通,用于隔离上下两部分的凹槽,1、面包板的使用,2、接地的概念,模拟“地”,数字“地”,机壳“地”,大地,电路的参考点,安全地,3、电路正负电压的连接,1,4,7,3,+12V,-12V,gnd,4、电路元器件,电阻,电阻色环含义示意图,+50% -20%,普通电阻大多用四个色环表示其阻值和允许偏差。第一、第二环表示有效数字，第三环表示倍率（乘数），与前三环距离较大的第四环表示允许偏差。,精密电阻采用五环标志，前三环表示有效

6、数字，第四环表示倍数，与前四环距离较大的第五环表示允许偏差。,正确识别首环,1 离端部近的为首环,2 端头任一环与其它较远的一环为最后一环即误差,3 金银在端头的为最后一环(误差),4 黑在端头为倒数第二环, 并且末环为无色,5 紫灰白一般不会是倍率,即不大可能为倒数第二环,120K 5%,42 20%,1.8K 2%,1200M ,2.2K 5%,4.2M 5%,可变电阻（电位器）,特点：可变电阻的阻值是可以改变的； 可变电阻通常有3个或更多的引脚；1个可调的柄或螺丝；,形形色色的可变电阻,值：203表示为： 20103,电容,电感,二极管和三极管,由一个PN结构成，具有单向导电性。根据材料

7、，可以分为硅、锗、砷化镓二极管，按照制作工艺，可以分为面接触和点接触二极管；按照用途，可分为整流、检波、稳压、变容、光电、发光二极管。,三极管：根据所使用的材料不同，可以分为锗三极管和硅三极管；按照工作电流的大小分为小、中、大功率管；按照工作频率范围，分为低频、高频、超高频管；按照用途分为放大管、开关管等。,e,b,c,电路的安装,插接方式安装 集成块的安放 集成块与晶体管的布局 按主电路信号流向呈直线排列； 合理分布元器件及连接线，正确连接地线 尽可能用多种颜色导线 一般正电源用红色，负电源用蓝色，地线用黑色； 连接线应紧贴面包板，禁止在集成块上方跨过。,焊接方式安装 焊接顺序 焊接工具 焊

8、接工艺 焊接步骤,电子电路系统的调试,调试方法 分块调试 整体调试 常用调试仪器 万用表 交直流电压，电流，电阻，电容，二极管等； 示波器 信号幅度，频率，周期，相位等； 信号发生器（信号源） 产生方波，正弦波，三角波等；,调试步骤 不通电检查 查连线 根据原理图查元器件引脚的连线去向； 查电阻 根据原理图估算测试端等效电阻； 通电检查 查异味，过热，冒烟等； 静态测试 静态工作电压，静态工作电流等； 动态测试 输入/输出信号的波形，幅度，相位等； 指标测试 测量、记录和分析测试数据是否达到设计要求；,注意事项 分块有序地调试 注意仪器的选择 仪器内阻，仪器通频带等； 注意仪器的连接 地线的连

9、接； 调试过程中，禁止带电插拔元器件；,常见故障原因 设计电路本身存在缺陷 实际安装电路与原理图不符 器件使用不当，引脚接错或已损坏 连线发生短路或断路 接插件接触不良 焊点虚焊，焊点碰接 测试仪器使用不当,常用故障诊断方法 直接观察 元器件是否异常； 静态测试 静态电压、电流是否异常； 动态逐级跟踪 对比法 替换法、旁路法、短路法、断路法等,实验题目介绍,综合实验一、函数信号发生器的设计与调测,二、基本要求： 输出频率能在1-10KHz范围内可调；三角波 ；正弦波 。 方波输出电压 ，上升、下降沿小于10 us，占空比可调范围30%-70%； 设计该电路的电源电路（不要求实际搭建），用PRO

10、TEL软件绘制完整的电路原理图（SCH）及印制电路板图（PCB）。三、提高要求： 三种输出波形的峰峰值 均可在1V-10V范围内可调； 三种输出波形的输出阻抗小于100 。,综合实验一、函数信号发生器的设计与调测,1、总体电路,方波-三角波产生电路,参考元件值：R1 ：10K (20K)Rf： 16K (30K)R3: 6.2K (11K)R2: 2K (33K)R4: 2K (47K)R0: 430Rw： 10KC: 0.01uf（1000pf),差动放大器,综合实验二、示波器功能扩展电路的设计与实现,实验要求： 设计一个将普通双踪示波器改装成为多踪示波器的电路，包括多踪示波器的时钟电路、位

11、移电路、衰减和放大电路。 已知条件： 输入信号为0-10V，电源电压5V 主要设计指标： 用示波器一路输入显示四路波形。,综合实验二、示波器功能扩展电路的设计与实现,1、总体电路,2、电路工作原理,综合实验三、晶体管放大倍数检测电路的设计与实现,基本要求 要求电路能够检测出NPN、PNP三极管的类型； 要求电路能够将NPN型三极管放大倍数分为大于250、200250、150200、小于150共四个挡位进行判断； 要求电路能够手动调节四个挡位值的具体大小； 要求电路当放大倍数超出250时能够光闪烁报警。 3、扩展要求 要求电路能够将PNP型三极管放大倍数分为大于250、200250、150200

12、、小于150共四个挡位进行判断，并且能够手动调节四个挡位值的具体大小； NPN、PNP三极管挡位的判断可以通过手动或自动切换。,综合实验三、晶体管放大倍数检测电路的设计与实现,1、总体电路,图3-5 简易晶体管放大倍数检测电路的总原理图,综合实验四、指数运算电路的设计与实现,设计任务 本实验要设计一个指数运算电路,实现指数运算: uo=uik 通过改变电路参数，k可设定不同的指数, 允许输入范围是015V 要求: K=2 或 K=3, Ri=100K , 供电电源为: +/-15V; 输入正弦或三角波信号,输入频率选用70HZ,输入幅度有效值为12V, 观测电路的传输特性曲线,列出输入输出表格

13、,并用坐标纸记录其曲线,综合实验四、指数运算电路的设计与实现,1、总体电路,综合实验五、自动增益控制电路的设计与实现,基本要求 系统电源：DC 9V ；输入信号：0.550mVrms；输出信号：0.51.5Vrms；信号带宽：1005KHz； 采用Protel 软件设计的AGC电路原理图及PCB。 提高要求 设计一种采用其它方式的AGC电路； 采用麦克风输入作为，8喇叭输出的完整音频系统。 探究要求 如何设计具有更宽输入电压范围的AGC电路； 测试AGC电路中的总谐波失真（THD）及如何有效降低THD；,综合实验五、自动增益控制电路的设计与实现,1、总体电路,综合实验六、阶梯波发生器的设计与实

14、现,基本要求： 利用所给元器件设计一个阶梯波发生器，f 500Hz，Uopp3V，阶数N=6; 提高要求： 利用基本要求里设计的阶梯波发生器设计一个三极管输出特性测试电路，在示波器上可以观测到基极电流为不同值时三极管的输出特性曲线束。 探究环节： 能否提供其他阶梯波发生器的设计方案？如果能提供，请通过仿真或实验 结果加以证明； 探索其他阶梯波发生器的应用实例，给出应用方案。,综合实验六、阶梯波发生器的设计与实现,1、总体电路,综合实验七、扩音机电路的设计与实现,设计任务和要求最大输出功率0.5w;负载阻抗为8;具有音调控制功能，即用两个电位器分别调节高音和低音。当输入信号为1kh时，输出为0d

15、b；当输入信号为100hz正弦时，调节低音电位器可以使输出功率变化12db；当输入信号为10khz正弦时，调节高音电位器也可以使输出功率变化12db。输出功率的大小连续可调，即用电位器可调节音量的大小。 频率响应：当高、低音调电位器处于不提升也不衰间的位置时，-3db的频率范围是80hz6khz,即BW=6KHZ。 输入端短路时，噪声输出电压的有效值不超过10mv，直流输出电压不超过50mv，静态电源电流不超过100ma。,综合实验七、扩音机电路的设计与实现,1、总体电路,综合实验八、红外通信收发系统的设计与实现,实验要求 制定合理的实现方案，要求至少有两套实现方法，理论计算出元件参数； 电路

16、设计。根据自己的实现方案，提出元器件清单，确定元器件型号、数量，从可选方案中选出一套； 电路仿真和优化。运用Protel等工具软件对电路进行优化和仿真； 用面包板来搭建电路并进行调试； 测试电路完成的功能，记录测试数据；,综合实验八、红外通信收发系统的设计与实现,1、总体电路,红外光发送电路,红外光接收电路,综合实验九、热电阻温度测量系统的设计与实现,基本要求(最多30人可选) 温度测量范围0100；用发光二极管显示ADC0804的输出状态，0时ADC0804的输出为“0000000”，100时ADC0804的输出为“1100000”，自拟检验方案；用体温检测系统的工作状况，显示结果基本吻合。 提高要求 输入端加入50Hz，10mV的正弦波干扰信号，系统能正常工作；用数码管显示测量结果。 探究要求 在本系统的基础上，经过简单改造，设计出其他用途的测量系统。请给出尽可能详细的设计方案；,