电子科大模电实验报告

《电子科大模电实验报告》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子科大模电实验报告（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、20152015 年模拟电路基础综合训练题年模拟电路基础综合训练题 成绩：成绩： 组号：组号： 组长：组长： 组员组员: : 组员组员: : 组员组员: : 提交报告时间：提交报告时间： 选作题号：选作题号： 1 1、2 2、3 3 项目一：电源项目一：电源 目的：目的：该项目将显示电源使用全波整流器，稳压二极管，固定电压稳压电路的一些基 本原则。 组件：组件：桥式整流器（50 PIV，1A），齐纳二极管（500 毫瓦 10 V），7805 稳压器 设计：设计：1：构建近似直流电压与交流峰值到峰值波动电压的整流桥和滤波电路如图 1-1。 简介：简介：大多数的直流电流（DC）电子设备中使用的电源

2、是由 60Hz，115V 交流（AC）电 源转换而得。这种交流到直流转换通常涉及一个降压变压器，整流器，滤波器，和调节 器。降压变压器是用来减少 AC 线路电压从 115 VRMS的附近有需要的直流电压的 RMS 值。降 压变压器的输出随后被送入一个二极管整流电路，整流后只输出输入正弦信号的正半。过 滤器是用于平滑整流输出，以实现几乎恒定的直流电压水平。可在过滤器后加稳压管，以 恒定输出电压。在这个项目将使用两种不同类型的稳压器：一个齐纳二极管电路和一个稳 压电路。为了保持稳压，二极管必须工作在击穿区。对于电流在 I Izmin 到 I Izmax 间，二极 管的特性曲线几乎是垂直的，具有很好

3、的稳压作用。齐纳二极管有多种击穿电压。另一种 类型的稳压器则是 7800 系列稳压器。这一系列的固定电压调节器的编号是 78XX，其中 xx 对应的输出电压值。有从 5 到 24 伏的输出电压可供选择。这些稳压器易于使用，并且工作 得很好。 2。齐纳二极管稳压电路如图 1-2，假设齐纳二极管将工作在 10V 并调节 5 毫安到 25 毫安电流。假设通过 R 的电流始终是 5 mA 到 25 mA 之间，齐纳二极管控制在 10 V，找到 所需的最低值 R 和 RL。你可以假设两个二极管的正向二极管压降约为 1 V 实验过程：实验过程：1。构建没有电容的图 1-1 桥式整流电路。使用自耦变压器和降

4、压变压器调节桥 式整流电路的输入电压。调节插入变压器的自耦变压器，直到次级电压等于 12 VRMSRMS。注意 不要使变压器次级短路！在示波器上观察二次波形，将示波器调节到 DC 耦合，观察负载电 压 V VL的波形。请记住，输入信号源和负载不能接共同的接地端。 桥式整流实现了将交流电压变为单一极性的直流脉动电压。 变压器并非处于理想状态，理想状态下，把有效值为 115V 电压变为 12V 电压的匝数比约为 9.58：1。仿真时电路处于理想状态，由于使用匝数比 10:1 更方便，仿真采用此比值。 2。切断电路的电源。将电容器按图 1-1 所示接入电路，注意确保电容器极性正确。给 电路加上激励，

5、在 DC 耦合的示波器观察 VL L。使用数字电压表测量直流电压电平。在 AC 耦 合示波器上观察纹波电压 VR。将这些测量值与计算值进行比较。 从仿真的示波器中可以看到，波纹电压大约在-250mv250mv 之间。 3。 观察通过改变负载电阻从1 k为500对电路的影响。 用数字电压表测量直流电压电平。 AC 耦合示波器观察纹波电压。把这些值与先前记录的值进行比较。 从仿真结果来看，当负载由 1k变为 500时，波纹电压在-450mv450mv 之间，电压波 动更加明显。因此，说明了负载电阻大小对示波器波形有影响，阻值越小电压波动越明 显。当负载很大时，输出波形近似为一条直线 4、用数字曲线

6、示踪记录的齐纳二极管的特性曲线。注意击穿区域的击穿电压值。还要注意 的“拐点”的 IZK(拐点电流)值。 5。验证您的设计值 R 和 RL 后，构造如图 1-2 的齐纳二极管稳压电路。用数字电压表测量 在 RL 的最小值及最小值上下的几个值处的直流电压电平。要注意不要使齐纳二极管过载。 评论这些不同的负载电阻电路的工作。 若负载为 1k 欧姆，稳压 10V，输入电压 15V，电流 5 毫安到 25 毫安，则计算得出限 流电阻应在 200 到 1k 欧姆之间，取 500 欧姆。 实验记录：万用表的电压值从 7.218v 开始逐渐变化为 7.242v，改变速率先快后慢； 示波器的两条曲线的不同体现

7、了稳压管的稳压作用。 6。构建 7805 稳压电路如图 1-3。仔细观察正确的稳压器的引脚配置。测量当 RL 等于 300 ，200 和 100 时的负载电压。计算这些情况下的电流。负载电阻的值影响输出电压 吗？ 实验开始后万用表的电压值就缓缓增大，刚开始实验时电压值为： RL=300 ，VL=5.011V,I=16.69mA RL=200 ，VL=5.009V,I=25.03mA RL=100 ，VL=5.009V,I=50.05mA 可见负载的电阻对输出电压基本没有影响。 7。令 RL 等于 200 ，记录 7805 稳压器输入电压和输出电压。改变自耦变压器的设置从 而降低稳压器的输入电压

8、。对于每一个电压幅度的下降，记录稳压器的输入和输出电压。 直到稳压器的输出下降到低于 5V。7805 稳压器产生 5 V 输出所需的最小输入电压是多 少？ 通过不断改变匝数比，发现 7805 稳压器产生 5 V 输出所需的最小输入电压是 6.497V。此时匝数比为 17.7:1 问题：问题： 1 1：为什么在桥式整流电路，输入信号源和负载不能共用一个接地点：为什么在桥式整流电路，输入信号源和负载不能共用一个接地点 ？ 因为这样会使二极管短路，最后相当于一个半波整流器。 2 2：齐纳二极管可以作为一个传统的二极管使用吗？解释你的答案，并与曲线追踪仪：齐纳二极管可以作为一个传统的二极管使用吗？解释

9、你的答案，并与曲线追踪仪 的曲线验证。的曲线验证。 输入电压输入电压 V V 输出电压输出电压 V V 14.37514.375 5.0135.013 9.5839.583 5.0075.007 7.6677.667 5.0055.005 6.4976.497 5.0005.000 6.3696.369 4.7814.781 6.0536.053 4.7824.782 根据实验结果来，齐纳二极管与传统二极管相比反向击穿电压低很多，因而不可以。 3 3：如果桥式整流器被改变为一个半波整流器，输出滤波器的电容的值是否应增加，：如果桥式整流器被改变为一个半波整流器，输出滤波器的电容的值是否应增加，

10、减少或保持不变，以保持相同的的纹波电压？解释你的答案。减少或保持不变，以保持相同的的纹波电压？解释你的答案。 让桥式整流电路的输入信号源和负载不共用一个接地点， 纹波电压：-6060mV 让桥式整流电路的输入信号源和负载共用一个接地点，相当于一个半波整流器。 纹波电压：-140140mV 减小电容到 110uF 纹波电压：-270270mV 增大电容到 440uF 纹波电压：-7070mV 可见如果桥式整流器被改变为一个半波整流器，输出滤波器的电容的值应增加，以保 持相同的的纹波电压。 4 4。将如何增加输入信号源的频率影响的纹波电压，假设所有的组件保持不变呢？。将如何增加输入信号源的频率影响

11、的纹波电压，假设所有的组件保持不变呢？ 如果增加频率到如果增加频率到 120Hz120Hz 纹波电压：-5050mV 如果减小频率到 30Hz 纹波电压：-120120mV 可见增加输入电压的频率可以减小波纹电压。 项目二：运算放大器模拟的运用 目的：目的：通过该项目将展示一些求和电路和带通滤波器电路的运算放大器的模拟应用。 组件：741 运算放大器 简介：简介：图 2-1 展示了一个反相加法电路。 该电路可用于对单个具有可变增益的输入信号求 和。 在运算放大器的反相输入端的虚地点保持相互独立的输入信号。 这种独立使每一个输入 与不同的增益相加成为可能。 如图 2-2 所示的带通滤波器是由一个

12、运算放大器， 电阻器和电容器组成。 由于运算放大器可 以提高过滤器的增益，过滤器被列为有源滤波器。此带通滤波器电路是非常有用的，因为中 心频率可以通过不同的电阻，而不是改变电容值的改变而改变。中心频率为： ，中心频率是可以改变的，通过改变可变电阻器 R3。增加 R3 降 低中心频率，减少 R3 则中心频率增加。带宽为：请注意，带宽与可变电阻 R3 是独立的，所以可以在不改变带宽的条件下改变中心频率。在带通滤波器的中心频率处 的增益为 图 2-1 图 2-2：带通滤波器 设计设计： 1。找到如图 2-1 的反向加法电路的输出和输入之间的关系。 2。设计一个带通滤波器：中心频率 2.0 kHz，带

13、宽 200Hz。让中心频率处的电压增益为 20。 利用 PSPICE 检查你的设计。使用 15 V 电源供应运算放大器，使用 RL = 2.4 k。 实验过程实验过程 1.构造求和放大器，设计传递函数 Vin2-Vin12-0V =，使用15v 电源供电，使用 K4 . 2RL = . 电路如图 要实现 Vin2-Vin12-0V =使 R3/R4=1, R3/R5=2 即可， 取 R5=2M . R4=R3=4M . 故电路如图 2.让为峰值 1V，1KHz 的正弦波，Vin2 等于 5V 直流。通过示波器上的输出波形验证 放大器工作。 电路连接如上图，使用正确的信号源 输出波形图形如下 V

14、in1 峰峰值为 4V，直流分量是-5V，故符合设计要求 3.构造带通滤波器，使用电阻电容设计值，使用15v 电源供应运算放大器，使用 RL=2.4K . 根据中心频率是 2KHz，带宽是 200Hz，放大倍数是 20 的要求，以及=0f1/(2) (R1+R3)/( 2 CR1R2R3) 2/1 CRf = Av=R2/2R1 推出 R2/R3=9 为定值，故选取 R2=18K,R3=2K；在用公式解出 R1=720K，C=2.2nF 电路如图 其频率响应为 中心频率为 2KHz，带宽为 200Hz，放大倍数为 20，故符合要求。 4.更改 R3 以降低中心频率从 2KHz 到 1KHz。在

15、新的中心频率下试验，验证新带宽，以及中 心频率处放大倍数，与 4 比较 实验电路如上，调节 R3，发现当 R3=10K .时，中心频率为 1KHz，频率响应如下 验证发现带宽为 198Hz，并且电压增益为 20 不变。基本和中心频率为 2KHz 是一样的。 问题问题 1.加法电路能否有同相端输入，并产生没有倒置的响应，并解释。 能，如果从同相端输入，反馈加在反向端，则仍在负反馈的条件下，使输出产生加法的 效果，并且没产生倒置。 2.运放滤波器的优点 性能较好， 并且没有损耗， 还可以有一定的增益， 而用 RLC 搭建的电路具有这些缺点， 所用电阻会随温度变化而变化。 项目三：使用运算放大器的模拟计算机应用 目的：目的：该项目将重点使用运算放大器进行积分与微分的数学运算。 一个简单解决 微分方程的电路设计（模拟计算机）也将被列入。 组件组件：741 运算放大器 简介简介：图 3-1 和 3-2 说明了两个运算放大器的电路设计，分别进行分化和整合。 执行运算的“实时” ，可以帮助观察初始瞬态和稳态响应。电路的分析是基于假设“理想” 的运算放大器，并在时域进行的。两个电路中的电阻 R1 用来帮助稳定电路和一般的保护电 路。名义上 R1 值等于反馈电阻（图 3-1）或输入电阻（图 3-2） 。可选电阻的目的是留给学 生研究结合总结问题。 微分