内容介绍

百度网盘题目和仿真链接（提取码gqh0）

一、实验介绍

很荣幸参加这次ADI模电实验挑战赛，这此的比赛对于身为电子信息专业的学生来说是一个很好的将课本上的知识，转化为自己可以亲手去调试、实验的过程，下面对于这次参加的ADI模电实验挑战赛的“基础题、中等题、进阶题”进行一个简单的总结。

二、基础题

1_双电源反相比例电路和加法电路

1．反相比例运算电路

电路如图1所示，当电路的驱动源为电压源时，它的输出电压与输入电压为反相比例运算关系，即

Vo = - Rf / R1*Vi

式中Rf/R1为比例系数，“－”表明输出电压与输入电压反相。发射极电阻称为平衡电阻，其阻值，用于减小输入级偏置电流引起的误差。

表1：直流信号源作用于反向比例运算电路

将输入电压改为1KHz正弦交流信号，按照表2中输入电压的要求，调整交流信号源，分别作用于电路输入端，用示波器测量并记录输出电压。

表2交流（1KHz）电压作用于反向比例运算电路

2．反相加法运算电路

反相加法运算电路如图2所示，当电路的两个驱动源均为电压源时，它的输出电压与两个输入电压为反相加法运算关系，即

Vo = -（Rf / R1*Vi1+Rf / R1*Vi2）

将电路接成反向加法运算电路（Rf=20KΩ，R1=10KΩ，R2=10KΩ，R‘=3.9KΩ），按照输入电压的要求，调整简易直流信号源，分别作用于电路输入端，用电压表测量并记录输出电压。

VI1= 0.2V ， VI2=-1V ， Vo= 1.62V

输入电压：

输出电压：

2_双电源积分电路和微分电路

1. 积分运算电路

将反相比例运算电路中的电阻R_F用电容C取代，可得到反相积分运算电路，如图1所示。如果电容器两端的初始电压为零，输出电压与输入电压的关系为

图1中电容C上并联了一个阻值较大的电阻R_F，是为了使电路保持直流负反馈通路，以确保运放工作在线性状态。

图1 积分电路

表1 方波作用于积分运算电路

2. 微分电路

将积分运算电路中的电阻R和电容C的位置互换，可得到微分运算电路，如图2所示。

输出电压与输入电压的关系为：

图2 积分电路

3_单电源集成运放交流耦合放大器

以反相放大电路为例，使用双电源供电时，集成运放的同相端、反相端为“地” 端，即双电源的“中点”．信号对“中点” 输入，经放大后信号对“中点” 输出．同理，在使用单电源时，需要人为地建立一个电源的“中点”．最简单的方法是通过两个等值电阻分压，分压点即电源的“中点”．我们也可以认为在单电源供电时，通过电阻分压，给集成运放提供一个偏压．于是，单电源反相交流放大电路如图1所示．电路的电压增益为

最大输入340mv波形不失真，输出为3.68V，电路放大倍数约11。

4_单电源直接耦合放大电路

设计一个直接耦合反相放大器，要求：将峰值为0.1V、频率为1kHz、偏置电压为－0.2V的正弦波转换为最小值为1V、最大值为5V，频率仍为1kHz的正弦波，电路采用5V单电源供电，电阻选用标称值。其中V_REF=V_CC，R₁=1kΩ，R₂=20kΩ，R₃=100kΩ。运放：选用AD8542 CMOS 轨对轨运放，R₃：选用68kΩ电阻+ 50kΩ可调电阻。

5_单管共射放大电路

欲使单管共射放大器不失真地放大输入信号，首先需要设置合适的静态工作点，才能避免失真现象，其次是放大器的动态指标测量，这就是“先静态后动态”。

电路的静态工作点可用以下公式估算：

在I_R1>>I_B的条件下，有

电路的动态参数可用以下公式估算：

电压增益

公式中。当，且β>>1时，有

此时，Av几乎与β无关，且适当增大静态值Ieq，可提高Av的值。

输入电阻

一般情况下，有Rb1//Rb2>>rbe，则

输出电阻

考虑到rce>>Rc，则有

通频带

在无信号输入的情况下，按照表1的要求，调节上偏置电阻吗，测量相关参数并记录。

表1 静态工作点的测量（先将微调调整为最大）

输入幅度：20mV 输出幅度：2.83V 放大倍数Au：Au = 2.83V / 20mV = 141.5

7_RC桥式正弦波振荡器、

桥式RC正弦波振荡器电原理图如图1所示，图中的R、C组成串并联正反馈选频网络，电阻R₁、R_w、R₂和二极管D₁、D₂组成负反馈网络，电路的振荡频率为

电路中的D₁、D₂和R₁为自动增益控制电路，当振幅不断增大时，导致D₁、D₂导通，使D₁、D₂和R₁三者并联的等效电阻减小，使得放大器的闭环增益降低，从而保持振幅的稳定和改善波形的失真。

8_方波-三角波发生器

对称的方波和三角波振荡器，选用不同的E_Z值，可调节输出方波的幅值，同时也影响三角波的幅值；改变比值R_t/R_F，可调节三角波的幅值，不影响方波的幅值，但影响振荡频率；改变R_w分压系数a_w和积分时间常数RC，可调节振荡频率，但不影响输出波形的幅值。一般用R 或C作频率量程切换，R_w作量程内频率细调。电路最高振荡频率受积分运算放大器的上升速率和最大输出电流限制，最低振荡频率取决于积分漂移。

（1）方波参数的测量

C=0.047yF，R=100kΩ，调整电位器Rw中心轴头位于上端，用示波器观测方波、三角波的参数。

1）方波的最大峰峰值 Vpp = 3.96 V

2）方波的脉冲宽度 T1 = 7.7 ms

3）方波的周期 Tz = 15.51 ms

（2）三角波参数的测量

1）三角波的最大峰峰值 Vpp = 3 V

2）三角波的周期 Tz = 15.88 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 = 2 V Ed = -1.96 V Ems = 1.48 V Emx = -1.52 V

T1 = 7.7 ms T2 = 7.9 ms

（4）改变Rw，注意记录波形频率的变化范围Fh和Fl。

Fl = 1.98 Hz Fh = 62.97 Hz

9_全波精密整流电路

精密整流电路由集成运放和二极管等元器件组成，利用运放的放大作用，可将微弱的交流电转换为直流电。全波精密整流电路是在上述半波精密整流电路的基础上，利用一个二输入反相加法器，使交流信号的正半周和负半周在负载上均有相同的输出电压，从而降低了输出波形的脉动成分。

频率：1.9Khz 幅度：258mV

在电路输入端接入峰值100mV，频率1KHz的正弦信号，观测输出波形，并记录。

频率：2KHz 幅度：107mV

电路输入电压的最小值：输入幅度为100mV

10_V-F变换器

电压-频率转换电路如图1所示。图中，A₁、R₁、C 等组成积分电路，A₂、R₅、R₆ 等组成滞回比较器。滞回比较器的输出电压v_O只有两个状态，即高电平V_om 和低电平-V_om，并经反馈电路控制晶体管T的导通和截止，从而控制电容C的充放电时间；输入电压E的大小决定了A₁同相输入端的电位V_P1，由此控制了积分电路的积分时间，以达到通过输入电压变化控制输出电压频率的目的。

振荡频率为

表明振荡频率f 随输入控制电压E线性变化，且振荡输出为方波。

12_数控稳压电源

三端可调输出集成稳压器（LM117）的主要应用是实现输出电压可调的稳压电路，其采样电路需要外接，V_REF是输出端和调整端之间的电压，其典型值为1.25V；I_ADJ是调整端的电流，约为50mA，可忽略不计。利用LM117设计一个三位二进制数的数控稳压器。要求：输出电压从2～9V，步进1V。

14_单电源矩形波发生器

利用集成电压比较器（或者集成运放），构成单电源滞回比较器电路，结合RC充放电电路，即可得到单电源矩形波发生器，其电路及输出波形如图1所示。图中，集成电压比较器（或者运放）、电阻R1、R2、R3和上拉电阻RL组成单电源反向输入滞回比较器，R、C组成充放电电路。

输出高电平为+5V，低电平为0，振荡周期可近似表示为

16_正弦波-余弦波发生器

设计一个输出正弦余弦信号的电路，要求 f = 1000Hz，二者的幅度相等。

设计方案：RC桥式正弦波振荡器 + 有源全通滤波器，其中，RC桥式正弦波振荡器——输出正弦波，有源全通滤波器——产生±90°相移。

失真的状态：

调整可调电阻：

频率为969Hz左右，接近理论值的1KHz

相位差为90

17_键控增益放大器

键控增益放大器电原理图如1所示，其中，集成运放A₁构成电压跟随器，保证电路具有固定的高输入电阻，集成运放A₂构成键控增益反相放大器，其键控由三个开关A、B和C实现，比如，开关闭合为“0”，开关断开为“1”，这样，就有“000”~“111”8个状态，若设R₁=R，R₂=3R，R₃=4R，R₄=2R，R₅=R，即可实现3~10倍，步进为1的8个放大倍数。

18_限幅放大器

利用普通二极管的正向特性，实现低电压稳压电路，比如两只普通硅二极管正向串联，可得到约为1.4V的稳定电压；还可以利用LED的正向特性（正向导通电压约为2V），实现约为2V的稳定电压。在这里我们选用LED来制作一个限幅放大器，如图1所示。图中，两个LED正反并联于反馈电阻R2两端，当输出电压达到LED的正向导通电压时，LED导通，使输出电压限幅于LED的导通电压。

19_多谐振荡器

多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡电路．它在工作过程中，电路没有稳态，而是通过两个暂稳态的交替转换，输出一定频率和幅值的矩形波。

基本的晶体管多谐振荡器如图1所示。电路的特点是晶体管T1、T2通过电容C1、C2 以正反馈的关系互相耦合，由于正反馈和C1、C2充放电的作用而形成振荡，作为开关器件的T1、T2管在振荡时交替地截止和导通。

晶体管多谐振荡器实用电路如图2所示。图中在晶体管的基极上接入保护二极管D3、D4，以防止截止管发射结的瞬时击穿，而导致晶体管性能下降以及振荡频率的不稳定。其中Rb选用220kΩ，电容选用4.7μF，Rc的选取根据LED来决定。

20_电阻-电压变换器

电阻－电压变换电路是一种常用的信号预处理电路．广泛应用在如热敏电阻温度计等依靠电阻变化的传感器中，电路如图1所示。其功能是将电阻R_x的值(以kΩ为单位) 转换为同值电压(以V为单位)。电路由三个集成运放、一个精密基准源和若干电阻组成。A₂的输出电压V_O2通过转换电阻R_x与电阻R₁串联分压，再经电压跟随器A₁输出电压V_O1，一路送给差分比例电路A₂的同相输入端，A₂的反相输入端接有精密基准源2.5V；另一路送给反相比例电路A₃，电路的输出电压V_O3，最后以数字电压表显示V_O3的值。

记录6个Rx值与对应的输出电压值，画出V-R曲线。

24_运放检测仪

设计一个运算放大器检测仪。

利用运放构成一个单电源方波发生器，在其输出端接入LED，一个对地，一个对电源。当电路输出方波时，LED交替发光，说明运放是可用的，否则，运放是不可用的。

三、中等题

1_传感器放大电路

AD8226传感器放大电路如图1所示，其中可变电阻R代表传感器。要求当R相对于其他三个电阻的偏差为1％时，放大器产生2V的输出电压。

用电压表测量电路的输出电压，调节可变电阻，使输出电压接近零。

2_三角波-正弦波变换器

三角波–正弦波转换电路是一种在波形变换中经常用到的电路，具有广泛的实用意义。下面介绍一种利用严格匹配的差分对管的大信号特性来产生正弦波的电路．此电路结构简单，调试容易，非线性失真可以达到1% 以下。

输入电压：+-15V

信号源设为频率1KHz，幅值2.5V（视调整决定）的三角波，通过可调电阻R10，保证输出给Q1基极一个合适的交流电流；双电源电压通过可调电阻R9，保证输入给Q1基极一个合适的直流电流。

调整后的输入信号：频率：1KHz 幅度：8V（幅值：4V）

在输出端，通过示波器观察输出波形。适当调整R9和R10，使输出波形失真最小。

输出波形失真最小：幅度：184mV 频率：1Khz

3_双电源T形网络反相放大器

设计一个反相比例运算电路，要求比例系数为－100，输入电阻为50kΩ。

因输入电阻为50kΩ，故电阻R₁取50kΩ。

根据反相比例运算电路公式，可得

即

R_F＝5MΩ

如此大阻值的电阻，将带来不可忽略的运算误差。所以，采用T形网络反相比例运算电路，它可以使用阻值较小的电阻，而达到数值较大的比例系数，并且还可具有较高的输入电阻。

按照集成运放使用手册中给的调零电路。比如uA741需要外接调零电阻Rw（10KΩ）。将电路的输入端接地，检查面包板连线，检查无误，接通电源。调节调零电位器Rw，用电压表测量Vo=0V，一般<5mV即完成电路调零。

输入电压设为1KHz正弦交流信号，调整合适的输出电压大小，调节微调电阻，用示波器测量并记录输出电压，使之满足设计要求。

输入幅度：10mV 频率1KHz、

输出幅度：1V 频率1Khz

4_积分电路设计

设计一个积分器，输入信号频率为500Hz，幅值为0.5V的方波，输出信号为－2～+3V的三角波。

输出幅度：5V 输出最大值：3V 输出最小值：-2V

5_单电源集成运放交流耦合两级放大电路

设计一个单电源供电的两级同相交流放大器，总电压增益为40dB。

电源分压：6V

输出直流电压：6V

在放大器的输入端加入频率为1kHz，有效值合适的正弦电压信号，用示波器观察输出波形。

首先输入的信号：幅度：3mV（后续调整为6mV） 1kHz

调节输入信号幅度，在放大器的输出波形基本不失真情况下(用示波器观察)，用示波器分别测量放大器的输入电压v_i和输出电压v_o，求出A_v，使之满足设计要求。

输出波形：幅度：613mV 频率：1kHz

6_电压增益可调的共射放大电路

设计一个共射放大电路，其电压增益 Avf 为 10～30。

要求：在保持静态工作点不变的条件下，使电压增益可以在一定范围内调整。将Re分成两个电阻Re1和Re2的串联，其中C3只并联在Re2两端，这样，只要Re的总阻值不变，静态工作点就不会受到影响。而改变Re1的值（Re2也作相应变动），即可改变电压增益Avf 的值。

用电压表测量射极电压，约为1.7V左右，否则，适当调节电阻Rb1。

射极电压：

将信号源（100mV，1kHz正弦波）接入电路输入端，用示波器观察输出端电压波形。适当调节Re（1kΩ），使输出波形电压可以在1V～3V之间变化。

输入信号：频率：1kHz 幅度：100mV

输出信号：幅度1V~3V 频率：1kHz

11_MC1496调幅电路

由MC1496 构成的调幅电路如图2所示。图中电位器R15 称为平衡电位器，通过调节它可以为调制信号V2 提供偏置。

调幅系数m 可由调幅波幅度的最大值V_max 和最小值V_min 求得

12_MC1496同步检波电路

MC1496构成的同步检波器仿真电路如图2所示，其中加入了50kHz本地振荡和1kHz调制在50kHz上的调幅信号源，输出端处加入了RC构成的滤波电路。

13_MC1496 DSB调制电路

由MC1496 构成的抑制载波的双边带调幅电路仿真图如图所示，其输出的DSB 波波形所示。

接入两个信号源，调整平衡电位器，使电路输出DSB 波波形，如图3所示，记录你所观察到的波形图。

对输出信号进行频谱分析，记录信号的频谱图。

四、进阶题

2_ADP3300典型应用

ADP3300是一款高精度anyCAP^®50mA低压差线性稳压器，所选电路：

4_AD654典型应用

AD654是一款电压-频率转换器，所选电路：

6_LTM8067典型应用

LTM8067是一款输入电压3～40V隔离式μModule DC-DC转换器，所选电路：

7_TMP01典型应用

TMP01是一款低功耗可编程温度控制器，选取电路：

8_LT1054典型应用

LT1054是一款单片的、双极型的、开关电容电压转换器和稳压器，它的应用包括：电压逆变器、电压稳压器、负电压倍增器和正电压倍增器，这里所选的是LT1054的一种典型应用——双电源倍增器。

用电压表测量输入电压和输出电压，并记录。

输入电压：5V

输出正电压：9V 输出负电压：-8.9V

纹波：51mV

9_AD592应用电路

AD592是一款精密集成温度传感器，所选电路：

室温：25摄氏度

用热风枪加热：电流逐渐增大

11_麦克风放大器

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 Ω至2.2 kΩ的漏极电阻R_D，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。电路如图1所示。

由于放大器采用了5 V单电源供电，所以，运算放大器直流电平偏置到2.5 V的中间电压，并且输入、输出和反馈信号均进行交流耦合。

接通5V电压，信号源设置为正弦波，峰峰值为50mV、频率为200Hz。用示波器观察输入电压和输出电压，并记录。

输入幅度：50mV 输出幅度：487mV

适当调整正弦波的幅度，直到观察到波形双向限幅。

输入幅度：610mV

不同声音反馈波形不一样：

12_三角波发生器

这里所介绍的三角波发生器是以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。我们可以使用AD8226仪表放大器来缓冲该差分信号并将其转换为单端信号。

接入电源：

LED灯常亮