模擬電子電路實驗的調(diào)試與故障檢測第四章

1、第4章 綜合設計性實驗4.1 波形發(fā)生器設計一、實驗目的1掌握正弦波、方波、三角波發(fā)生器的設計方法。2學會安裝、調(diào)試分立器件與集成電路組成的電子電路小系統(tǒng)。二、實驗儀器1示波器2數(shù)字萬用表3計算機4直流穩(wěn)壓電源三、電路設計（由于條件限制，提供如下參考電路）1RC正弦振蕩器圖4.1 RC正弦波振蕩器圖4.1是RC橋式振蕩器的原理電路，AV為由集成運放所組成的電壓串聯(lián)負反饋放大器，F(xiàn)V為由R2、C2與R1、C1組成的正反饋網(wǎng)絡，當R1=R2=R，C1=C2=C，則振蕩頻率： （4.1）為了滿足起振條件，取。2. 方波-三角波發(fā)生器圖4.2 方波三角波發(fā)生器圖4.2的第一級為雙向限幅的方波發(fā)生器，第

2、二級為反相積分器-把輸入方波信號轉(zhuǎn)換成三角波。第一級中R1 R2組成正反饋支路電阻Rf（由R3和Rp1組成）電容C1組成負反饋支路。當電容C1端電壓UC（等于運放的反相端電壓U-）大于V+時，輸出電壓U0= -Uz（雙向穩(wěn)壓管Dz的限幅電壓），則電容C1經(jīng)電阻R放電，UC下降，當UC下降到比U+小時，比較器的輸出電壓U0= +Uz，電容C1又經(jīng)過電阻R充電，電容的端電壓UC又開始上升，如此重復，則輸出電壓U0為周期性方波，如圖4.3所示。方波頻率： （4.2）圖4.3四、設計內(nèi)容1設計RC正弦波振蕩器性能指標要求：頻率范圍100Hz1KHz輸出電壓：2設計方波三角波發(fā)生器性能指標要求：頻率范圍

3、100Hz1KHz輸出電壓：方波，三角波3要求所設計的電路用Multisim做仿真分析4電路要進行裝配、調(diào)試、驗收五、實驗報告、內(nèi)容1設計過程及用Multisim進行仿真分析。2整理所測數(shù)據(jù)。3將理論值與實際值比較，分析誤差。六、思考題1三角波輸出幅度是否可以超過方波幅度？如果正、負電源電壓不等，輸出波形如何？2RC正弦波振蕩器如果不起振，將如何調(diào)節(jié)？4.2 集成電路、分立元件混合放大器的設計一、實驗目的1掌握集成電路、分立元件混合放大器的設計方法。2學會安裝、調(diào)試電子電路小系統(tǒng)。二、任務設計與制作使用集成電路、分立元件組成的混合放大器。三、要求1基本要求設計集成電路、分離元件單聲道混合放大器

4、，使用+12V、-12V穩(wěn)壓電源。性能指標要求達到如下：（1）頻率范圍：40Hz20KHz±3dB；（2）額定輸出功率：（） （8、1KHZ）；（3）效率：40%；（4）在輸入端交流短路接地，輸出端交流信號50mVpp。針對以上，設計完善電路。最后要求調(diào)試好，測試其靜態(tài)工作點及性能指標：（電壓放大倍數(shù)、輸入靈敏度、額定輸出功率、效率、頻響、噪聲電壓、輸入阻抗、輸出阻抗）。2發(fā)揮部分設計集成電路、分離元件單聲道混合放大器，使用+12V、-12V穩(wěn)壓電源。性能指標要求達到如下：（1）頻率范圍：20Hz100kHz±3dB；（2）輸出功率：（8、1KHZ）；（3）效率：50%；（

5、4）在輸入端交流短路接地，輸出端交流信號20mVpp。3制作要求（1）給出設計方案及驗證方案的可行性；對所設計的電路用Multisim仿真。（2）選擇合適的元器件。（3）制作PCB板時要求在電路板上腐蝕出學號、姓名；自己焊接、安裝、調(diào)測。（4）電路穩(wěn)定、測完數(shù)據(jù)后予老師驗收電路板并上交與指導教師。四、由于條件限制、提供如下主要元器件，見表4.2.1：五、實驗設備1計算機 一臺2示波器 一臺3低頻信號源 一臺4直流穩(wěn)定電源 一臺5交流毫伏表 一臺6數(shù)字萬用表 一塊六、實驗報告要求1按設計性實驗報告要求書寫實驗報告，所設計電路用EWB或Multisim仿真分析。2整理所測數(shù)據(jù)。3將理論值與實際值比

6、較，分析誤差。七、思考題1集成電路、分立元件混合放大器的理論輸出幅度如何計算？2如果正、負電源電壓不等，輸出波形如何？表4.2.1 主要參考元器件元件名稱（型號）數(shù)量1/2W電阻20K歐2100K歐210K歐230歐2220歐22W電阻1歐28.2歐2電容電解電容100mF/25V40.1mF/63V40.033mF/63V110pf/63V1二極管1N41484三極管2N555112N54011B6491D6691ICNE55321印制板100*.60mm1IC插座2*4DOP1八、由于條件限制、提供如下參考電路：圖4.2.1圖4.2.2圖4.2.3圖4.2.4九、主要元器件管腳：圖4.2.

7、5圖4.2.6十、印制板排版參考印制版按如下排列較合理：信號地與電源地分別走，最后在一點會合，利于提高信噪比。圖4.2.7十一、調(diào)試要點不管采用哪個電路，電路未穩(wěn)定之前，為了保護易損壞的功率輸出管D669、B649，先不要加功率輸出管D669、B649，此時電路能正常工作，只是輸出功率小、帶負載能力差；待電路正常工作后，再加功率輸出管D669、B649，穩(wěn)定后測其參數(shù)。4.3 低頻功率放大器的設計一、實驗目的1掌握低頻功率放大器的設計。2學會安裝、調(diào)試電子電路小系統(tǒng)。二、任務設計并制作一個低頻功率放大器，該放大器包括前置放大和低頻功率放大電路。要求末級功放管采用分立的大功率MOS晶體管（不得使

8、用MOS集成功率模塊）。三、要求1前置放大電路要求：（1）小信號電壓放大倍數(shù)不小于400倍（輸入正弦信號電壓有效值小于10mV）。（2）-1dB通頻帶為20Hz20kHz。（3）輸出阻抗為600W。2功率放大電路要求：制作功率放大電路，對前置放大電路的輸出信號進行功率放大，要求末級功放管采用分立的大功率MOS晶體管（不得使用MOS集成功率模塊）。（1）當前置放大電路輸入正弦信號vi電壓有效值為5mV、功率放大器接8W電阻負載（一端接地）時，要求輸出功率5W，輸出電壓波形無明顯失真。（2）功率放大電路的-3dB通頻帶為20Hz20kHz。（3）功率放大電路的效率60%。（4）其他。3制作要求（1

9、）給出設計方案及驗證方案的可行性；對所設計的電路用Multisim仿真。（2）選擇合適的元器件。（3）制作PCB板時要求在電路板上腐蝕出學號、姓名。自己焊接、安裝、調(diào)測。（4）電路穩(wěn)定測完數(shù)據(jù)后予老師驗收電路板并上交與指導教師。四、實驗設備1計算機 一臺2示波器 一臺3低頻信號源 一臺4直流穩(wěn)定電源 一臺5交流毫伏表 一臺6數(shù)字萬用表 一塊五、實驗報告要求1按設計性實驗報告要求書寫實驗報告，給出設計方案及驗證方案的可行性，對所設計的電路用EWB或Multisim仿真。2整理所測數(shù)據(jù)。3將理論值與實際值比較，分析誤差。六、思考題1低頻功率放大器的理論輸出幅度如何計算？2如果正、負電源電壓不等，輸

10、出波形如何？4.4 直流穩(wěn)定電源的設計一、實驗目的1掌握直流穩(wěn)定電源的設計。2學會安裝、調(diào)試電子電路小系統(tǒng)。二、任務設計并制作交流變?yōu)橹绷鞯姆€(wěn)定電源。三、要求1基本要求：（1）穩(wěn)壓電源 220V、50Hz電壓變化范圍內(nèi)+15-20條件下： 輸出電壓可調(diào)范圍：+9V+12V；（不能采用0.5A以上的集成穩(wěn)壓芯片）； 最大輸出電流：1.5A； 電壓調(diào)整率0.2（輸入電壓220V變化范圍+15-20條件下，滿載）； 負載調(diào)整率1（最低輸入電壓下，空載到滿載）； 紋波電壓（峰-峰值）5mVpp（最低輸入電壓下，滿載）； 效率40（輸出電壓9V，輸入電壓220V下，滿載）； 具有過流及短路保護功能； 不

11、能采用0.5A以上的集成穩(wěn)壓芯片。（2）穩(wěn)流電源 在輸入電壓為直流+12V的條件下； 輸出電流：420mA可調(diào)； 負載調(diào)整率1（輸入電壓+12V下、負載電阻由200300變化時，輸出電流為20mA時的相對變化率）；（3）DC-DC變換器 在輸入電壓為+9V+12V 條件下； 輸出電壓為+100V，輸出電流為10mA； 電壓調(diào)整率1（輸入電壓變化范圍+9V+12V）； 負載調(diào)整率1（輸入電壓+12V下、空載到滿載）； 紋波電壓（峰-峰值）100mV（輸入電壓+9V下，滿載）。2制作要求（1）給出設計方案及驗證方案的可行性；對所設計的電路用Multisim仿真。（2）選擇合適的器件。（3）制作PC

12、B板時要求在電路板上腐蝕出學號、姓名。自己焊接、安裝、調(diào)測。（4）電路穩(wěn)定測完數(shù)據(jù)后予老師驗收電路板并上交與指導教師。四、實驗設備1計算機 一臺2示波器 一臺3低頻信號源 一臺4直流穩(wěn)定電源 一臺5交流毫伏表 一臺6數(shù)字萬用表 一塊五、實驗報告要求1按設計性實驗報告要求書寫實驗報告，給出設計方案及驗證方案的可行性，對所設計的電路用EWB或Multisim仿真。2整理所測數(shù)據(jù)。3將理論值與實際值比較，分析誤差。六、思考題1如何提高穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標？2如何提高穩(wěn)流電源的技術(shù)指標？3如何提高DC-DC變換器的技術(shù)指標？4.5 基于數(shù)字電位器增益可調(diào)放大器一、實驗目的1理解運算放大器的線性應用。2了

13、解數(shù)字電位器工作特點，掌握其使用方法。3理解運算放大器電壓增益步進可調(diào)的原理。二、實驗設備1雙蹤示波器 一臺 2直流穩(wěn)壓電源 一臺 3函數(shù)發(fā)生器 一臺 4X9313數(shù)字電位器板 一塊 4電阻箱 一臺 5萬用表 一塊三、理論準備1集成運算放大器集成運算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級放大電路。當外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負反饋電路時，可以靈活地實現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數(shù)等模擬運算電路。在大多數(shù)情況下，將運放視為理想運放，就是將運放的各項技術(shù)指標理想化，滿足下列條件的運算放大器稱為理想運放。開環(huán)電壓增益：AUd=，輸

14、入阻抗：RI=，輸出阻抗：Ro=0，帶寬：FBW=，失調(diào)與漂移均為零等。理想運放在線性應用時的兩個重要特性：（1）輸出電壓UO與輸入電壓之間滿足關(guān)系式UOAUd（U+U），由于AUd=，而UO為有限值，因此，U+U0。即U+U，稱為“虛短”。（2）由于RI=，故流進運放兩個輸入端的電流可視為零，即IIB0，稱為“虛斷”。這說明運放對其前級吸取電流極小。上述兩個特性是分析理想運放應用電路的基本原則，可簡化運放電路的計算?；具\算電路： 反相比例運算電路電路如圖4.5.1所示。對于理想運放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為：，為了減小輸入級偏置電流引起的運算誤差，在同相輸入端應接入平衡電阻R

15、2R1 / RF。 圖4.5.1 反相比例運算電路 圖4.5.2 反相加法運算電路 反相加法電路電路如圖4.5.2所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為：，R3R1 / R2 / RF 。 同相比例運算電路圖4.5.3（a）是同相比例運算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為：，R2R1 / RF 。當R1時，UOUi，即得到如圖4.5.3（b）所示的電壓跟隨器。圖中R2RF，用以減小漂移和起保護作用。一般RF取10K，RF太小起不到保護作用，太大則影響跟隨性。 （a）同相比例運算電路 （b）電壓跟隨器圖4.5.3 同相比例運算電路2X9313數(shù)字電位器X9313為工業(yè)級的32抽頭數(shù)字電位器，

16、最大阻值為10 k，采用8引腳。X9313結(jié)構(gòu)框圖如圖4-5-4所示。它由輸入部分、非易失性存儲器和電阻陣列三部分組成。兩個頂腳引線分別接和，中間抽頭為。、和為三個控制端。為片選端，為低電平時，X9313選中。此時才能接收和的信號。在下降沿使計數(shù)器增或減1（視電平而定）。如果=1，滑動端向方向滑動，與之間的電阻減小一個階值。反之，如果=0，滑動端向方向滑動。圖4.5.4 X9313結(jié)構(gòu)框圖X9313數(shù)字電位器功能如表4.5.1所示。表4.5.1管腳功能描述片選端，使用時需接低電平片選端，使用時需接低電平數(shù)字脈沖輸入端3X9313數(shù)字電位器板X9313驅(qū)動電路包括NE555P單脈沖產(chǎn)生電路、高低

17、電平電路和X9313WP應用電路。X9313數(shù)字電位器板如圖4.5.5所示，電路走線在板的底層，屏蔽電路細節(jié)，板上標明各功能端名稱。為了適合學生用于模擬電子電路實驗需要，將該數(shù)字電位器板設計成通用電位器的形式，即常見的、三個端。使用時，加上電源+5V，通過單刀開關(guān)設定的Up或Down狀態(tài)。整個數(shù)字電位器在按鍵作用下，阻值呈步進遞增或遞減。與模擬電位器的區(qū)別是它是有源的，并且中間抽頭滑動方向可自行設定。圖4.5.5 X9313數(shù)字電位器板四、預習要求1預習集成運算放大器的工作原理。2了解數(shù)字電位器驅(qū)動方法。3運算放大器電壓增益范圍計算方法。五、實驗內(nèi)容1測量X9313數(shù)字電位器板阻值范圍，以及按

18、鍵步進大小。2基于X9313數(shù)字電位器增益可調(diào)運算放大器電路如圖4.5.6所示，測出其電壓增益范圍，并進行理論分析比較。圖4.5.6 X9313增益可調(diào)運算放大器六、報告要求1整理實驗數(shù)據(jù)，用表格形式列出電壓增益值，并計算增益步進大小。2用坐標紙畫出波形。七、設計實驗設計一個增益可調(diào)放大器，增益范圍為110。1畫出電路原理圖；2計算電路元件的參數(shù)；3擬定測試方案。4.6 電壓比較器的設計一、實驗目的1了解運算放大器在信號處理方面的非線性應用。2加深理解比較器的工作原理，掌握比較器的特點。3了解比較器的應用。二、實驗設備1雙蹤示波器 一臺 2直流穩(wěn)壓電源 一臺 3函數(shù)發(fā)生器 一臺 4電阻箱 一臺

19、 5萬用表 一塊三、理論準備1概述運算放大器工作在開環(huán)狀態(tài)下便是比較器，如圖4.6.1所示。運算放大器的同相輸入端接輸入信號Vi，反向輸入端接參考電壓VR，當Vi>VR時，V0=+V0m，當Vi<VR，Vi=-V0m，因此由V0的正負可以判斷Vi相對VR的大小。當參考電壓VR=0時為過零比較器，輸入信號Vi每過零一次，比較器輸出端將產(chǎn)生一次電壓跳變。過零比較器電路簡單，但有缺點，一是當運放的開環(huán)放大倍數(shù)A0不是很大時，輸出電壓在高低電位間轉(zhuǎn)換的陡度不夠大，二是當輸入信號中夾有干擾時，輸出狀態(tài)可能隨干擾信號翻轉(zhuǎn)。為了克服上述缺點，常采用具有滯回特性的比較器。圖4.6.2（a）是典型電

20、路。當輸出電壓V0為正飽和值+V0m時，加在同相端上的電壓（定義為V+H）。 圖4.6.1 開環(huán)狀態(tài)圖當輸出電壓vo為負飽和值-VOM時，（定義為V+L）。圖4.6.2 過零比較器V+H稱為上門限電壓，U+L稱為下門限電壓，V+H-V+L稱為回差。因此vR作為比較電壓有兩個可能取值V+H和V+L，究竟取哪一個值，決定于輸入電壓vi的大小和變化方向。下面結(jié)合圖4.6.2（b）（c）加以說明：圖上兩條水平虛線是V+H和V+L。假定開始時vi較低，因此VO=V0m；這時vR=V+H，而且只要vi<V+H，v0便維持+V0M不變（圖上0t1時間段）。在t1時刻vi開始超過V+H，也就是加在反相端

21、上的電壓開始超過同相端電壓，因此v0將翻成-V0m，發(fā)生負向跳變，使vR也發(fā)生相應的負向突變（由V+H變成V+L）。這一變化加在同相端上因而引起正反饋，加速v0的負向翻轉(zhuǎn)速度，使其波形邊沿變陡。此后只要vi>V+L（圖上t1t2時間段）輸出便保持在-V0m。在t2時刻vi開始低于V+L（即加在反相端電壓低于同相端電壓），因此v0又將由-Vom變到+Vom，使vR也由V+L變到V+H。這一正反饋過程同樣能加速輸出的翻轉(zhuǎn)，形成正向跳變。此后只要vi<V+H（圖上t2t3時間段）。輸出便又維持在+Vom。如此周而復始，v0便隨著vi的變化而產(chǎn)生方波。2比較器工作特點（1）在vi增大過程中

22、，vR=U+H。此時的vovi關(guān)系是圖4.6.3（a）上的實線；在vi減小過程中，vR=V+L。此時的vovi關(guān)系是圖4.6.3（a）上的虛線。兩者結(jié)合便是圖4.6.3（b），它顯然具有遲滯特性。圖4.6.3 遲滯特性引入正反饋的作用是加速翻轉(zhuǎn)過程，改變輸出波形在跳變時的陡度?；夭畹拇嬖谔岣吡穗娐返目垢蓴_能力。電路一旦翻轉(zhuǎn)，進入某一狀態(tài)后，vR隨即自動變化，使vi必須發(fā)生較大的反向變化才能翻回原狀態(tài)。如果將圖4.6.2（a）中R2不接地而接某一基準電壓VR，則門限電壓為：，。相應的v0vi關(guān)系如圖4.6.4所示。由上式可知，通過改變VR的大小可控制門限電壓的高低。圖4.6.4 回差電壓比較器的

23、用途是很廣泛的，可以用來構(gòu)成非正弦信號產(chǎn)生器，如：方波產(chǎn)生器、三角波產(chǎn)生器、施密特觸發(fā)器等電路。圖4.6.9為方波產(chǎn)生器，它是以比較器為基礎的，輸出端經(jīng)R1和R2分壓引到比較器的同相端，與此同時，輸出電壓又經(jīng)Rf與電容C組成的積分電路，把另一個反饋電壓加到反相端。R1起限流作用，兩個背靠背的穩(wěn)壓管DZ1和DZ2起雙向限幅作用。方波產(chǎn)生器的方波周期設為T，由理論推導可得（此處略）：，。由上式可知，改變電路參數(shù)，即可改變方波周期。四、預習要求1復習比較器的工作原理； 2估算具有滯回特性比較器的上門限電壓和下門限電壓及回差值。3思考題對于具有滯回特性的比較器，欲提高電流的抗干擾能力，應改變哪些參數(shù)？

24、方波產(chǎn)生器輸出波形的對稱性取決于哪種元件？五、實驗內(nèi)容1過零比較器按圖4.6.5接線。 輸入直流信號Vi=+0.5V及Vi=-0.5V，測量反相端a，同相端b及輸出端c的電位值。圖4.6.5 過零比較器電路 輸入vi=10mv、f=100HZ正弦交流電壓信號，用示波器觀察并記錄vi（t）及v0（t）的波形，并用X-Y方式觀察記錄v0-vi傳輸特性曲線。 為了使比較器的輸出電壓穩(wěn)定，不隨電源電壓波動，輸出端可以利用穩(wěn)壓管穩(wěn)定輸出電壓。電路如圖4.6.6所示。重復、實驗內(nèi)容。圖4.6.6 過零比較器改進電路2具有滯回特性的比較器（1）反相滯回特性比較器按電路圖4.6.7接線。同相輸入端輸入VR=0

25、.5V的直流電壓信號，反相輸入端輸入f=100Hz的正弦交流信號，調(diào)節(jié)vi的大小，用示波器觀察輸出v0波形，測量當v0剛出現(xiàn)方波時的vi的幅值。增大vi到輸出電壓v0的波形為對稱方波時，測量vi的幅值，用示波器觀察并記錄vi及v0的波形。再用x-y方式觀察并記錄v0-vi傳輸特性曲線。測出上門限電壓V+H及下門限電壓V+L及回差值，并與理論計算值比較。圖4.6.7 反相滯回特性比較器當輸入VR=1V，重復上述實驗。（2）同相滯回特性比較器按電路圖4.6.8接線，重復（1）內(nèi)容。圖4.6.8 同相滯回特性比較器3比較器的應用方波發(fā)生器按電路圖4.6.9接線，用示波器觀察輸出電壓v0的波形，調(diào)節(jié)電

26、位器Rf1，用示波器測量在頻率最高和最低兩種情況下輸出電壓v0的周期和幅值。圖4.6.9 方波發(fā)生器六、報告要求1整理實驗數(shù)據(jù)，用表格形式列出。2用坐標紙畫出波形及傳輸特性曲線。七、設計實驗設計一個頻率為1000Hz，占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生器。1.畫出電路原理圖；2.計算電路元件的參數(shù)；3.擬定測試方案。4.7 有源濾波電路一、實驗目的1學習用運算放大器、電阻和電容組成有源濾波器。2通過測試熟悉有源濾波器的幅頻特性。二、實驗設備1雙蹤示波器 一臺2函數(shù)信號發(fā)生器 一臺3交流毫伏表 一臺4直流穩(wěn)壓電源 一臺三、理論準備1有源濾波器的基本性能濾波器是一種電子電路，它能使某一范圍內(nèi)的頻率信號順利通過

27、，而對在此范圍的頻率信號則產(chǎn)生很大衰減。它常用在信息的傳遞和處理，干擾的抑制等方面。濾波器分為由R、C、L等無源元件組成的“無源濾波器”和由運算放大器及RC網(wǎng)絡組成的“有源濾波器”兩種。后者具有重量輕、體積小、增益可以調(diào)節(jié)等優(yōu)點，因而被廣泛采用。濾波器以它工作的頻率范圍分為：低通濾波器（即低頻容易通過而高頻不易通過），高通濾波器（和低通相反），帶通濾波器（能順利通過某一頻率范圍的信號，而在此范圍之外的將受到很大抑制），帶阻濾波器（與帶通相反）。2有源濾波器的工作原理濾波器大多已定型，并根據(jù)其發(fā)明者的名字加以命名，其中應用最多的是伯特沃斯濾波器。這種濾波器的幅頻特性為：。這是低通特性。在=0時，

28、隨的增高而下降，當下降到=C時，。無論m取何值，情況都是如此。C是3dB截止頻率，m是濾波器的階數(shù)。m越大，在通帶內(nèi)頻率特性越近于矩形，而在阻帶內(nèi)特性衰減就越快（為-m20dB/+倍頻程）。濾波器是線性電路，其網(wǎng)絡函數(shù)可表示為：。根據(jù)網(wǎng)絡理論，上式可分解為二階多項式和一階多項式乘積的形式，在電路上可用級聯(lián)的方法加以實現(xiàn)。因此，二階濾波器的設計是設計濾波器的基礎。低通、高通，帶通和帶阻濾波器的二階網(wǎng)絡函數(shù)如下：低通型：高通型：帶通型：帶阻型：上式中，0為特征頻率。對于低通和高通濾波器，0即為截止頻率C，在帶通和帶阻濾波器中，0是中心頻率。Q為品質(zhì)因數(shù)。對低通和高通濾波器而言，Q直接決定其幅頻特性

29、的形狀，時，將出現(xiàn)諧振峰，Q值越大，諧振峰越高。對帶通和帶阻濾波器而言，Q值越大，通帶越窄。H0為通帶內(nèi)的增益。由于用運算放大器和RC網(wǎng)絡組成的有源濾波器都有定型電路，在設計濾波器時，只要根據(jù)要求選擇適當?shù)碾娐泛蜑V波器的階數(shù)，再由表查出伯特沃斯多項式，其中每一個多項式代表一個有源濾波器。二次多項式代表二階濾波器，Q值就是它的一次項系數(shù)的倒數(shù)。例如對m=4的情況，兩個二階濾波器的Q值分別為1/0.765=1.307和1/1.848=0.541等。有了C和Q值就可以利用公式計算出電路元件參數(shù)。伯特沃斯多項式如下m=1 m=2 m=3 m=4 m=5 m=6 m=7 m=8 1低通濾波器圖4.7.1

30、為通帶增益為1的低通有源濾波器的電路和幅頻特性，它的阻帶內(nèi)可提供-40dB/+倍頻程的衰減圖4.7.1 二階低通濾波器及其幅頻特性2高通濾波器用鏡象法，只要把低通濾波器電路中的R和C互換位置，就可得到二階高通濾波器，其電路和幅頻特性如圖4.7.2所示。圖4.7.2 二階高通濾波器及其幅頻特性3帶通濾波器圖4.7.3為二階有源帶通濾波器及其幅頻特性，這是一個具有兩路負反饋的反相運算放大器電路。二階帶通濾波器的性能主要取決于帶寬fb、中心頻率f0和品質(zhì)因數(shù)Q三個系數(shù)定義為， ， 圖4.7.3 二階帶通濾波器及其幅頻特性4帶阻濾波器把帶通濾波器的幅頻特性倒過來就是帶阻濾波器的幅頻特性，如圖4.7.4

31、（b）所示。圖4.7.4 二階帶阻波濾電路及其幅頻特性這樣的幅頻特性可由一個反相輸入帶通濾波器和一個比例加法器串聯(lián)而得到，如圖4.7.4（a）所示。V01與Vi是反相的，并且通過R4和R5在第二個運放的輸入端相疊加，則輸出VO2就會把通過第一級的那些頻率成分抑制掉，起到了阻帶濾波器的作用。要保證按同一比例相加，就應使R4=R5=R6。四、預習要求1復習有源濾波器的工作原理。2進一步熟悉集成運算放大器的性能和管腳排列。五、實驗內(nèi)容1低通有源濾波器按圖4.7.5接線，輸入端加入Vi=2V，頻率為100Hz的正弦信號。從小逐漸加大信號的頻率，測量該電源的幅頻特性和截止頻率f0，改變電路參數(shù)，使R1=

32、6.8K，R2=14K，重復測量并與估算的f0相比較；畫出特性曲線。圖4.7.5 低通有源濾波器2高通濾波器按圖4.7.6接線，輸入端加入Vi=2V，頻率為1000Hz的正弦信號。改變信號發(fā)生器的頻率，測量該電路的幅頻特性和截止頻率f0；改變電路參數(shù)，使R1=12k，R2=8.2K，重復測量，并與估算的f0相比較，畫出特性曲線。圖4.7.6 高通有源濾波器3帶通濾波器按圖4.7.7接線，輸入端輸入Vi=2V頻率為100Hz的正弦信號。改變領事源的頻率，測量端電路的幅頻特性及上限頻率fH、下限頻率fL和中心頻f0。圖4.7.7 帶通有源濾波器六、報告要求整理測試數(shù)據(jù)，用坐標紙繪制特性曲線圖（表示

33、頻率的橫坐標采用對數(shù)刻度）。七、設計實驗設計一個高通濾波器。指標：截止頻率f0=1000Hz，Q=1.5，衰減-40dB/+倍頻程，R1=R2=10K。1畫出電路原理圖；2設計計算有關(guān)參數(shù)值和選擇元器件；3擬定測試步驟和測試儀器設備。4.8 晶閘管可控整流電路一、實驗目的1觀察單結(jié)晶體管觸發(fā)電路產(chǎn)生輸出波形的特點。2了解晶閘管可控整流的控制原理。3學習對交流可控整流輸出電壓波形的觀察。二、實驗設備實驗臺，萬用電表，雙蹤示波器，交流毫伏表，直流電壓表，晶閘管 3CT3A，單結(jié)晶體管 BT33，二極管 IN4007×4，穩(wěn)壓管 IN4735，燈炮 12V0.1A，電容三、理論準備可控整流

34、電路的作用是把交流電變換為電壓值可以調(diào)節(jié)的直流電。圖4-8-1 所示為單相半控橋式整流實驗電路。主電路由負載RL（燈炮）和晶閘管T1組成，觸發(fā)電路為單結(jié)晶體管T2及一些阻容元件構(gòu)成的阻容移相橋觸發(fā)電路。改變晶閘管T1的導通角，便可調(diào)節(jié)主電路的可控輸出整流電壓（或電流）的數(shù)值，這點可由燈炮負載的亮度變化看出。晶閘管導通角的大小決定于觸發(fā)脈沖的頻率f，由公式：可知，當單結(jié)晶體管的分壓比（一般在0.50.8之間）及電容C 值固定時，則頻率f 大小由R 決定，因此，通過調(diào)節(jié)電位器Rw，使可以改變觸發(fā)脈沖頻率，主電路的輸出電壓也隨之改變，從而達到可控調(diào)壓的目的。圖4.8.1 單相半控橋式整流實驗電路用萬用電表的電阻檔（或用數(shù)字萬用表二極管檔）可以對單結(jié)晶體管和晶閘管進行簡易測試。圖4.