2024模电实验 - 基础21题+中等11题+进阶13题汇总
该项目使用了Kicad软件,M2k器件,实现了模数电测量的设计,它的主要功能为:展现各种电子器件特性,以及各种电路的应用场合。
标签
数字逻辑
模电实验
ADI挑战赛
zhang_jing_yuan
更新2024-07-29
128

(设计报告及仿真文件见百度网盘链接:链接:https://pan.baidu.com/s/1wE2rpdzO85jjZJiS4UAmmg?pwd=ales

提取码:ales )

基础题(共计24题,完成21题,第6题为模板)

1_双电源反相比例电路和加法电路

电路介绍:双电源反相比例电路用于信号放大和逆变,而加法电路用于信号混合和合成。它们都是基本的模拟电路,广泛应用于各种电子设备和系统中。

仿真图照片

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±0.2V仿真测量结果

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+0.2V实物测量结果

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±0.4V仿真测量结果

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+0.4V实物测量结果

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±0.6V仿真测量结果

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±0.6V实物·测量结果

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±0.8V仿真测量结果

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±0.8V实物测量结果

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交流信号测量仿真图

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0.2Vrms仿真测量结果

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0.2Vrms实物测量结果

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0.4Vrms仿真测量结果

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0.4Vrms实物测量结果

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0.6Vrms仿真测量结果

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0.6Vrms实物测量结果

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0.8Vrms仿真测量结果

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0.8Vrms实物测量结果

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反向加法运算电路仿真图

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反向加法运算电路仿真测量结果

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反向加法运算电路实物测量结果

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实物搭建图

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2_双电源积分电路和微分电路

电路介绍:双电源积分电路用于对信号进行积分运算,而微分电路用于对信号进行微分运算,它们在信号处理和控制系统中具有重要的作用,常用于滤波、调节、检测和控制等应用中。

实验电路仿真

积分电路

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微分电路

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实验电路仿真图

左为积分电路,右为微分电路

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积分电路仿真测量结果

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积分电路实物测量结果

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微分电路仿真测量结果

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微分电路实物测量结果

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积分电路实物搭建图

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微分电路实物搭建图

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3_单电源集成运放交流耦合放大器

电路介绍:单电源集成运放交流耦合放大器在电子电路中的作用包括对交流信号进行放大、滤波和直流偏置消除,广泛应用于各种便携式和低功耗设备中。

       仿真图照片

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仿真测试结果

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实物测试结果

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实物搭建图

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4_单电源直接耦合放大电路

电路介绍:单电源直接耦合放大电路的主要作用是放大交流信号并保持直流偏置,同时简化设计并增加系统带宽,适用于需要处理包含直流成分的信号的各种应用场景。

       仿真图照片

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仿真测试结果

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实物测试结果

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实物搭建

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5_单管共射放大电路

电路介绍:单管共射放大电路是一种常见的放大电路配置,其主要作用是放大输入信号。单管共射放大电路还可以提供电压增益,并具有一定的电流放大作用。它在各种电子设备中都有广泛的应用,例如放大音频信号、作为信号处理器件等。

       仿真图照片

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仿真测试结果

电压表从左到右依次为Ub,Ube,Uc,Ue

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实物测试结果

Ub

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Ue

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Ube=Ub-Ue=1.94-1.3=0.64

Uc

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实物搭建照片

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7_RC桥式正弦波振荡器

电路介绍:RC桥式正弦波振荡器的作用是产生稳定的正弦波输出信号,可用于信号发生器、频率标准、波形生成和参考信号等各种应用中。

       仿真电路照片

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仿真测试数据

R=10KΩ,C=1000pF

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R=10KΩ,C=0.01uF

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R=1KΩ,C=0.01uF

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实物搭建图

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8_方波-三角波发生器

主要参数测试

   (1)方波参数的测量

C=0.047μF,R=100kW,调整电位器Rw中心抽头位于上端,用示波器观测方波、三角波的参数。

   方波的最大峰-峰值Vp-p=___3.6________ (V)

   方波的脉冲宽度     T1=______7.3_____ (ms)

③方波的周期         TZ=_____15______ (ms)

(2)三角波参数的测量

    ①三角波的最大峰-峰值Vp-p=____2.98_______ (V)

②三角波的周期TZ=_____16.01______ (ms)

(3)保持Rw位置不变,用示波器同时观察并记录对称的方波和三角波,并注意它们之间的时间相位关系

       Eq=_____1.93______ (V)                       Ed=____1.70_______   (V)

       Ems=____1.45_______(V)                 Emx=___-1.55________  (V)

       T1=_____7.23______ (ms)                        T2=______15.944_____ (ms)

   电路介绍:方波-三角波发生器的作用是产生方波和三角波两种不同形式的输出信号,可用于信号调制、频率标准、波形测试和波形合成等各种应用中。

仿真图

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仿真测试结果

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实物测试结果

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实物搭建图

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调节Rw,波形频率会下降大概在2-3赫兹左右

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9_全波精密整流电路

 

       电路介绍:全波精密整流电路的作用是将交流信号转换为直流信号,并确保输出的直流电信号具有高精度、稳定性和低噪音,适用于各种高要求的应用场景。

       电路仿真

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仿真测试结果

INPUT:500mv,1khz

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INPUT:100mv,1khz

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INPUT:10mv,1khz(波形明显毛刺)

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10_V-F变换器

电路介绍:V-F(Voltage-to-Frequency)变换器能够将输入电压信号转换为对应的频率输出信号。这种转换通常用于测量、控制和数据采集等应用中。V-F变换器可以帮助实现从模拟信号到数字信号的转换,扩展了模拟电路的应用领域,提高了系统的可靠性和灵活性。

       仿真电路图

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仿真测试数据

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实物测量数据

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12_数控稳压电源

电路介绍:使用LM1117搭建的数控稳压电源可以为电子设备提供稳定、可靠的电源供应,保护电路免受电压波动和过载的影响,确保设备的正常运行。

仿真图

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仿真测试

A=B=C=1 ,Uo=2V

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A=0,B=C=1 , Uo=6V

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A=C=1,B=0 , Uo=4V

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A=B=1,C=0 , Uo=3V

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8次测量电压

ABC

111

Uo=2V

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ABC

110

Uo=3V

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ABC

101

Uo=4V

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ABC

100

Uo=5V

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ABC

011

Uo=6V

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ABC

010

Uo=7V

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ABC

110

Uo=8V

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ABC

000

Uo=9V

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实物搭建

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13_负载不接地式稳流源

电路介绍:使用AD8226搭建的负载不接地式稳流源可以提供稳定的电流输出,并适用于特定的电路或设备需求,为实验、传感器驱动等特殊应用提供所需的电流供应。

仿真图

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减少LED保持电流为2.5mA

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实物测试

实测电压为3.18V,负载电阻为1.3KΩ

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计算得到3.18/1.3=2.446mA

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14_单电源矩形波发生器

电路介绍:使用LM393搭建的单电源矩形波发生器可以生成频率可调、占空比可调的矩形波信号,适用于各种应用,包括时序控制、测试测量、信号调制等领域。

       仿真图

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仿真测试

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T2-T1=6ms

实物测试结果

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实物搭建图

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16_正弦波-余弦波发生器

电路介绍:使用OP97搭建的正弦波-余弦波发生器可以提供稳定、精确的正弦波和余弦波信号,适用于各种频率和相位要求的应用,包括测试、校准、模拟信号处理等领域。

       仿真图照片

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仿真测试结果

开始起振

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稳定起振不失真

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出现失真

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实物测试数据

正弦为蓝色,余弦为黄色,相位移相+90°

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频率1khz

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实物搭建

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17_键控增益放大v器

电路介绍:使用OP97搭建的键控增益放大器具有调节增益、信号处理、自动增益控制、信号选择和系统集成等多种作用,可以在各种应用中发挥重要作用。

       仿真图

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输入信号1khz,200mvp-p

仿真测试结果

000放大倍数约为3倍

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001放大倍数约为4倍

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010放大倍数约为5倍

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011放大倍数约为6倍

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100放大倍数约为7倍

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101放大倍数约为8倍

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110放大倍数约为9倍

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111放大倍数约为10倍

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实物搭建图

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18_限幅放大器

电路介绍:使用OP97搭建的限幅放大器具有保护信号、修正波形、控制动态范围、信号处理和噪声抑制等多种作用,可以在各种电子系统中发挥重要作用。

       仿真图

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输入200mvp-p电压源仿真现象

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仿真测试

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根据电路结构两个LED灯将正负输出稳定在±2V

继续调节输入信号幅值到200mv时可以发现电路输出波形就已经严重失真了

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实物测量

200mvp-p正常放大

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400mvp-p开始失真

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实物搭建

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19_多谐振荡器

电路介绍:多谐振荡器在产生多种频率的信号输出、频率调节、频率锁定、音频合成和振荡器测试等方面具有重要作用,可以在各种电子系统和应用中发挥作用。

仿真图

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仿真测试

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面包板实物

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1.  静态测试结果

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2.动态测试

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20_电阻-电压变换器

电路介绍:LF353运算放大器搭建的电阻-电压变换器在电阻转换为电压、传感器接口、信号调理、电阻测量和信号增强等方面具有重要作用,可以在各种测量、控制和传感应用中发挥作用。

仿真图

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仿真测试

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综上的V-R曲线

横轴为Rx的阻值(kΩ),纵轴为电路的输出电压(V)

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21_线性锯齿波发生器

电路介绍:线性锯齿波发生器可以生成可控制的、连续变化的线性波形,用于测试和调试各种电子设备和电路,以产生可变频率和幅度的声音信号,用于音频系统的测试、音乐合成、声音效果的生成等应用线性锯齿波发生器具有多种实用的应用,可以在电子测试、音频处理、模拟信号处理等方面发挥作用。

  仿真实物图

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仿真结果:

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调试电阻后:

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面包板实物图照片:

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实物图波形:

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实物图调试后:

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22_跟踪直流稳压电源

电路介绍:跟踪功能意味着输出电压将跟随输入电压的变化而变化,但会在输出端保持稳定的相对差值。跟踪直流稳压电源可以在各种电子设计和实验中提供稳定的电源,并具有灵活的调节和控制功能,适用于多种应用场景。

仿真原理图

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测量数据结果

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image.pngimage.png

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实物图展示

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23_负载接地式稳流源

电路介绍:AD8226搭建的负载接地式稳流源在提供稳定电流输出、负载调节、稳定性和精度、电流限制以及电流驱动等方面具有重要作用,可以在各种需要稳定电流的应用中发挥作用。

       仿真图

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仿真测试数据

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实物测试数据

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实物搭建图

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24_运放检测仪

电路介绍:使用OP97搭建的运放检测仪在精确测量、信号放大、滤波和滤波、电压比较、传感器接口和控制反馈等方面具有重要作用,可以在各种电子测量和控制系统中发挥作用

    仿真图照片

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测量结果

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实物搭建图:

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实物s效果:

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 中等题(共计16题,完成11题)

1_传感器放大电路

电路介绍; 用AD8226搭建的传感器放大电路可以提供信号放大、信号质量增强、精确测量、信号适配以及滤波和滤波等功能,适用于各种传感器应用,包括温度、压力、位移、力量等测量和控制系统。

仿真图

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仿真测试数据

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实物测试数据

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实物搭建图

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2_三角波-正弦波变换器

 

电路介绍:三角波-正弦波变换器可以实现波形转换、信号生成、波形调制、音频合成以及测试与测量等功能,适用于各种需要正弦波信号的应用场景。

  仿真图照片

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仿真测试结果

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实物图展示:

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3_双电源T形网络反相放大器

电路介绍:双电源T形网络反相放大器的作用包括信号放大、相位反转、共模噪声抑制、宽带增益以及适用于双电源供电,适用于多种信号处理和控制应用中。

仿真图

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仿真测试结果

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实物测试结果

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实物搭建展示

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4_积分电路设计

电路介绍:积分电路可以应用于波形积分、信号处理、滤波、模拟计算和电源管理等多种领域,是电子工程中常见的一种电路设计。

仿真图

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仿真测试结果

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实物测试结果

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实物搭建

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5_单电源集成运放交流耦合两级放大电路

电路介绍:单电源集成运放交流耦合两级放大电路在放大交流信号、消除直流偏置、具有一定的滤波功能、适合单电源操作以及低成本设计等方面具有重要作用,特别适用于一些音频放大、传感器接口等应用场景。

仿真图

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仿真测试

前级:

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后级:

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前级加后级:后级输出为100mv/Div;前级输出为10mv/Div

放大倍数为100/10=10倍,增益为40dB

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实物·测量结果

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实物电路展示

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6_电压增益可调的共射放大电路

       电路介绍:可调电压增益的共射放大电路具有灵活性和多功能性,可以应用于各种电子设计中,以满足不同的信号处理和放大需求。

仿真图

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仿真测试结果

射极1.7V

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image.png

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image.png

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实物搭建图

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11_MC1496调幅电路

电路介绍:MC1496调幅电路的主要作用是实现调幅过程,将基带信号调制在高频载波信号上,以便在通信系统中传输信息。调幅电路的主要作用是将一个基带信号(通常是音频信号)和一个较高频率的载波信号进行调制,生成一个调幅信号。它在广播、通信和其他需要调幅功能的应用中发挥着重要作用。

仿真图

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仿真测试

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实物测量

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频谱图

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实物展示

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12_MC1496同步检波电路

电路介绍:MC1496同步检波电路的主要作用是解调调幅信号,将其转换为原始的基带信号,以便在接收端恢复原始的信息。这种电路在广播接收器、通信系统和其他需要解调调幅信号的应用中发挥着重要作用。

仿真图

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仿真测试

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单输出

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实物测试

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实物展示

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13_MC1496 DSB调制电路

电路介绍:MC1496是一种经典的双边带(DSB)调制电路芯片,常用于无线通信和调制解调应用中。是一种强大且多功能的DSB调制器,适用于各种通信和调制解调应用,具有良好的性能和灵活的控制功能。

       仿真图

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仿真测试

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实物测试结果

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实物搭建

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15_MC1496 倍频器

电路介绍:MC1496倍频器是一种多功能的集成电路芯片,用途广泛,可应用于频率倍乘、混频、调制解调和频率合成等各种电路中,是无线通信和射频电路设计中常用的关键元件。

仿真图

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仿真测试

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实物测试

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实物搭建

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16_MC1496 混频器

电路介绍:MC1496 混频器可以用于调幅调频调制、解调、频率变换等多种应用中,是无线通信和信号处理电路设计中常用的重要器件之一。

仿真图

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仿真测试

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实物测试

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频谱分析

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实物搭建

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进阶题(共计15题,完成13题)

1_LT3080典型应用

LT3080是一款可调节的低压差线性稳压器,通常用于需要稳定输出电压的电路中,在各种电子系统中都能发挥重要作用,提供稳定的电压输出,并具有一定的保护功能,可满足不同应用的需求。

 

所选电路:

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实物搭建:


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输入5v电压(调节可调电位器)


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最大值

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最小值

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2_ADP3300典型应用

电路介绍:

ADP3300是一款高精度、低压降、低压漂移的低压差线性稳压器,通常用于需要高稳定性和低噪声的电源应用中,具有广泛的应用前景,可以满足各种要求严格的电子系统的需求。

 选择电路:

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实物搭建:


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5v电压输入,输出3.3v

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10v输入,3.3v输出

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3_OP484典型应用

 

电路介绍:

OP484是一款四路高精度运算放大器,通常用于各种精密测量、信号处理和控制应用,在需要高精度、低噪声和高性能运算放大器的应用中非常有用,广泛应用于工业、医疗、通信和科学仪器等领域。

所选电路:

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实物搭建:


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实物测量结果

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4_AD654典型应用

电路介绍:

AD654是一种基于CMOS技术的集成电路,被广泛用于模拟信号处理和电压控制振荡器(VCO)的应用中,在模拟信号处理和频率控制方面具有广泛的应用,是许多电子系统中重要的功能模块之一。

所选电路:

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实物搭建:

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输入

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输出

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改变可调电阻(提升频率)

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6_LTM8067典型应用

 

电路介绍:

LTM8067是一款具有集成型双输出开关稳压器的高效率、高性能降压转换器模块。它通常用于各种电源管理和DC-DC转换应用,在各种电源管理和DC-DC转换应用中都具有广泛的用途,可以提供高效率、高性能的电源解决方案。

所选电路:

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实物搭建:

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实物展示:

输入5v

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输出可调节0-16V

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5V输出

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最大输出16V


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7_TMP01典型应用

电路介绍:

TMP01是一款精密的温度传感器,通常用于需要测量温度的应用中,在各种需要温度测量、控制和补偿的应用中具有重要作用,能够提供精确的温度信息并实现相应的功能。

 仿真图:

 无

实物搭建和展示:

低温报警

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高温报警

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8_LT1054典型应用

电路介绍:

LT1054是一款具有负载开关的DC-DC电压转换器,通常用于将一个电源电压转换为另一个较低的电源电压,在各种需要电压转换或反向的应用中都具有广泛的用途,特别是在需要负电源电压或电压转换的场景中。

 

实物搭建:

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 测试

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9_AD592应用电路

电路介绍:

AD592是一款精密温度传感器,通常用于测量温度并将其转换为相应的电压输出,在温度测量、温度补偿、温度控制和温度报警等方面都具有重要作用,广泛应用于各种工业、科学和消费电子设备中。

 所选电路:


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实物搭建:

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温度上升1℃,电流会增加1uA

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10_心跳监测电路

电路介绍:

心跳监测设备通过夹在指尖上的电路来实时监测心跳。该设备让光线穿过手指,然后测量被吸收光的多少,由此便能实现心跳监测功能。因为当心脏驱动血液经过手指时,测量值会发生上下波动。

仿真图:

实物搭建:


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手指放入后

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接入函数信号发生器

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幅频特性:

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11_麦克风放大器

 

电路介绍:

驻极体是一种电容式麦克风,它包括一个开漏FET前置放大器,需要在其输出端和5 V电源之间连接一个阻值为680 Ω2.2 kΩ的漏极电阻RD,这里我们选择2.2 kΩ。当采用5V电源电压时,漏极电压约为4.5V。之后构建一个交流耦合同相运算放大器,电压增益为10,其输出端有一个环内射极跟随器,并且与扬声器进行交流耦合。

 仿真图:

 

实物搭建:

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测试数据

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接入扬声器,咪头:

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12_三角波发生器

 

电路介绍:

三角波发生器是以AD654电压-频率转换器IC为基础的。AD654的常规输出是OC数字方波信号。而AD654的内部时序电路使用一个斜坡发生器,此内部斜坡波形是在AD654连接到引脚6和7的外部时序电容上以差分形式提供的。

 仿真图:

 

实物搭建:

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测试

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改变5kΩ电阻

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14_TDA2030典型应用电路

电路介绍:

TDA2030是一款常用的单路音频功率放大器芯片,通常用于构建低至中功率的音频放大电路,在各种需要音频信号放大的应用中都发挥着重要作用,能够提供稳定、高质量的音频放大功能。

 所选电路:


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实物搭建:            

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测试数据

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幅频特性:

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15_LM386集成功率放大器

 

 

电路介绍:

LM386是一款常用的低电压、低功耗的音频功率放大器芯片,广泛用于便携式音频设备和电子项目中。成功率放大器作为一款性能稳定、易用性强的音频放大器芯片,在各种音频应用中都有着广泛的应用。

 仿真图:

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实物搭建:(从左往右,静态测试,交流放大20倍,200倍)

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静态测试

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20倍

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200倍

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实物搭建


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幅频特性:

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