2024年ADI模电实验挑战赛，包含有1道基础题、12道中等题与14道进阶题。注：受限于平台单个文件大小限制，压缩包将以分卷形式提供，请下载全部压缩包后右键解压001结尾的文件。

基础题_24_运放检测仪

实验介绍

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。

调试结果

按照下图搭建实验电路进行测试，运放使用ADALM 2000进行供电，方波发生器的输出连接到示波器的通道1，输出同时连接到到两颗LED灯。

在输出端示波器中可以观察到24.6Hz的方波信号，与仿真测试相符。

中等题_1_传感器放大电路

实验介绍

AD8226传感器放大电路如下图所示，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，调节电阻使放大器产生2V的输出电压。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见2_1.asc

调试结果

按照下图连接测试电路与ADALM 2000，其中AD8266的输出连接到示波器1通道。

Vref设置为0V，电桥电阻使用六位半挑选10K阻值，Rg选取5K电位器。调节电桥上的可调电阻电阻到底，输出归零。

调节电桥电阻使电桥不平衡，产生电压输出为3.424V。

调节增益电阻，使输出为2V。

中等题_3_双电源T形网络反相放大器

实验介绍

设计一个放大倍数为-100的反向比例放大器，输入电阻为50KΩ，直接使用5MΩ的电阻将带来较大的误差，因此在此使用T型网络反向比例放大器。R2=R4=100KΩ、R3=2.08KΩ时，增益恰为-100倍。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见2_3.asc。

调试结果

按照下图连接测试电路与ADALM 2000，示波器通道1测试输出波形。

选用带调零的0P27G运放，调整Trim端的调零电阻使输出偏差3mV。

输入1KHz 50mVpp的正弦波信号，调整R3使输出恰为5Vpp。

中等题_4_积分电路设计

实验介绍

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。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见2_4.asc。

调试结果

按照下图连接实验电路与ADALM 2000，其中积分器输入连接到W1，积分器输出连接到1+。

输入500Hz 500mVpp的方波，调节两个电位器在输出得到500Hz 5Vpp的三角波，顶端电平3V，底端电平-2V，与仿真相符。

中等题_5_单电源集成运放交流耦合两级放大电路

实验介绍

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，供电电路与放大电路如下图所示。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见2_5.asc。

调试结果

按照下图连接实验电路，使用示波器通道1测试输出直流电压，示波器通道2测量输入电阻分压。

连接偏置电路与后级放大电路（级间交流耦合），级间直流耦合时失调电压、电流会引起输出直流从2.5V变为2.2V会第二级的截止失真。

级间交流耦合，第一级偏置电压为2.458V。

级间交流耦合且第二级单独偏置，输入电压40mVpp，输出电压为4.154Vpp，与仿真相符。

当提高输入电压到47mVpp时，输出开始出现明显失真。

中等题_6_电压增益可调的共射放大电路

实验介绍

设计一个共射放大电路，其电压增益 Avf 为 10～30。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。本电路使用Tina进行电路仿真，仿真文件见2_6.TSC。

调试结果

由于缺失电位器，因此使用200+820Ω和100+910Ω的电阻等效替代，分别如下图左、右图所示。

R1=200Ω，R2=820Ω，输入1KHz 100mVpp，输出1KHz 1.15Vpp，与仿真相符。

R1=100Ω，R2=910Ω，输入1KHz 100mVpp，输出1KHz 2.212Vpp，与仿真相符。

中等题_9_简易电子琴

实验介绍

利用RC桥式正弦波振荡器，设计一个简易电子琴。适当选择R、C的值，使振荡频率符合电子琴频率要求。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见2_9.asc。

调试结果

按照下图搭建实验电路进行测试，其中示波器通道1用于测量输出信号波形，V+ V-用于给电路供电。

当插入电阻为10K时，调节电位器使波形不失真测得输出频率为1.68KHz，与仿真相符。

当插入电阻为20K时，调节电位器使波形不失真测得输出频率为1.16KHz，与仿真相符。

将OP484的一个通道搭建为电压跟随器，其输出直接连接到扬声器，即可实现一个简易的功放。

中等题_11_MC1496调幅电路

实验介绍

由MC1496 构成调幅电路，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提供偏置。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见2_11.asc。

调试结果

按照下图连接电路与ADALM 2000，其中载波由W1输入，基带信号由W2输入，调制后的信号输出到示波器的通道1。

上电后可以在输出端观察到AM波形，其包络为1KHz正弦波，调制度为0.3913。

观察其频谱图，包含29KHz 30KHz 31KHz三个频率分量。

调节电位器，其调幅度改变为0.3118。

中等题_12_MC1496同步检波电路

实验介绍

MC1496构成的同步检波器仿真电路下图所示，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。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见2_12.asc。

调试结果

按照下图连接测试电路，其中载波信号由W1产生，AM调制信号由W2产生。示波器通道1观察原始的AM调制信号，示波器通道2观察解调后的基带信号。

信号发生器输出AM调制波形为0.1*((2+cos(2*pi*1000*t))*cos(2*pi*50000*t))输出在W2上，载波信号50KHz 100mVpp输出在W1上。

解调前的信号如通道1所示，解调后的信号为通道2，恰为AM调制波形的包络低频正弦波。通道2的频率与1KHz，与在信号源中设置的基带信号频率相同。

中等题_13_MC1496 DSB调制电路

实验介绍

由MC1496 构成的抑制载波的双边带调幅电路仿真图如下图所示。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见2_13.asc。

调试结果

按照下图搭建实验电路并连接ADALM 2000，其中W1产生载波信号，W2产生基带信号，调制后的波形输出到示波器的通道1。

观察调制后的时域波形，无直流且存在相位突变，判断为DSB调制波形。

测量频谱图如下图所示，载波处没有分量，只在29KHz与31KHz处有频谱分量。

中等题_14_MC1496 DSB解调器

实验介绍

按下图对DSB调制波形进行相干解调，本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见2_14.asc。

调试结果

按照下图搭建实验电路并连接ADALM 2000，其中载波信号由W1提供，DSB调制信号由W2提供。原始信号输出到示波器的通道2，解调后的信号输出到示波器的通道1。

信号源输出0.033*((2+cos(2*pi*1000*t))*cos(2*pi*30000*t))到W2，载波为30KHz 60mVpp的正弦波输出到W1。

通道2为解调前信号，通道1为解调后信号，解调后的信号频率为1KHz，与信号发生器所产生的基带信号相符。

中等题_15_59MC1496 倍频器

实验介绍

使用MC1496构建倍频器，使其输出信号的频率是输入的两倍。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见2_15.asc。

调试结果

按照下图连接实验电路与ADALM 2000，其中原始信号由信号源的W1产生，原始信号同时被输出到示波器的通道2，倍频后的信号被输出到示波器的通道1。

信号源通道1 2输出同频、同相、同幅度的正弦波到1，10脚，在输出测得二倍频正弦波。但当按原理图直接连接两脚时，输出只有原始频率的正弦波，猜测可能是由信号源存在内阻而导致。

中等题_16_MC1496 混频器

实验介绍

使用MC1496构建混频器，其中本振信号为30kHz正弦波，调幅信号的载波为28kHz、调制信号为100Hz正弦波。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见2_16.asc。

调试结果

按照下图搭建实验电路并连接ADALM 2000，其中信号源W1用于产生28KHz的正弦波信号，W2用于产生载波30KHz的AM调制信号。混频前的信号被输出到示波器的通道2，混频后的信号被输出到示波器的通道1。

通道2输出0.033*((2+cos(2*pi*100*t))*cos(2*pi*28000*t))的AM调制信号，通道1输出28KHz的正弦波信号。

信号被输入到MC1496混频，混频前后时域波形如下图。混频后的信号为2KHz载波，基带100Hz的AM调制波形。

混频前后的频谱如图所示，混频操作将频谱从28KHz搬移到了2KHz。

进阶题_1_LT3080典型应用

实验介绍

本实验选取并联电阻降低LDO功耗电路（数据手册Figure 9），通过创建额外的电流通路来减小通过LDO的电流大小。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见3_1.asc。

调试结果

实验电路如下文所示，示波器通道1（1+）用于测量R4两端压降以得到LDO电流，示波器通道2（2+）用于测量输出电压VOUT，LDO输入由稳压电源提供。

供电电压12V，R3移除时，R4两端测量到的电压为76mV，对应LT3080消耗电流为7.6mA，LDO输出为5.028V。对比仿真结果9mA，由于LDO为线性器件，因此这部分差异的来自于ADALM 2000对小电压测量精度不足。

供电电压12V，R3=1KΩ时，R4两端测量到的电压为13mV，对应LT3080消耗电流为1.3mA，LDO输出为5.045V。对比仿真结果2.7mA，这部分差异的来自于ADALM 2000对小电压测量精度不够（后与六位半万用表对比，测量5V信号的差异约在50mV左右）。

进阶题_2_ADP3300典型应用

实验介绍

本设计中选取的应用电路如下图所示（数据手册Figure 1），只需要在VIN OUT端各添加一个电容即可实现固定电压的稳压输出。其中SD#用于控制LDO启动，当SD为低时LDO关断，SD为高时LDO正常工作；ERR#开漏输出并通过330KΩ电阻上拉，当输入电压不足以使得LDO输出指定电压时，ERR#拉低表示错误。

调试结果

按下图连接电路，其中LDO输出OUT连接到1+，ERR#连接到2+，SD#连接到W1，IN连接到V+。

输入电压5V，拉低SD#，此时LDO关断无输出，同时ERR#输出为低电平，与手册相符。

输入电压5V，拉高SD#，此时LDO输出3.3V，ERR#输出为高电平，与手册相符。

降低输入电压到3.3V以下，此时ERR#输出为低电平，LDO不再稳压，与手册相符。

进阶题_3_OP484典型应用

实验介绍

本设计选取的应用电路为数据手册中的基准缓冲电路（数据手册Figure 53），将电压基准AD589换为套件中的AD584。在5.5V的供电电压下，使用OP484将基准输出的2.5V放大为5V。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见3_3.asc。

调试结果

按照下图连接电路与ADALM 2000，其中2.5V电压基准输出连接到2+，同向放大后的电压输出连接到1+。

调节电位器，使得输出电压为5V，需要注意的是ADALM 2000对电压的测量误差较大。对比六位半万用表，当真实电压为5.00016V时，Scopy测得电压4.961V。

进阶题_4_AD654典型应用

实验介绍

标准同相输入电压-频率转换应用电路如下图所示，输入级放大器拥有非常大的阻抗使得输入电压精准加在PIN 3上并通过R1 R2转换为电流信号，该电流被配置为满量程1mA时拥有最佳的动态范围。PIN 6 7之间的电容用于调整振荡频率，当配置电流1mA与电容0.001uF时，输出满刻度频率为100KHz。

调试结果

按照下图连接实验电路与ADALM 2000，信号源通道1（W1）用产生控制电压VIN，示波器通道1（1+）用于测量输出信号Fout。R1=5KΩ（VIN最大为5V，以实现1mA的满量程电流），CT=0.001uF。同时有VS=10V、-VS=-10V、+VLOGIC=+10V，控制电压使用ADALM2000输出并通过示波器通道测量。

当控制电压为5V时，输出方波频率为98.296KHz，峰峰值9.288V。与手册相符，约为最高频率输出。

当控制电压为3V时，输出方波频率为58.901KHz，峰峰值9.380V。与手册相符，为3/5最高频率输出。

进阶题_5_AD8210典型应用

实验介绍

设计电流检测应用电路下图所示（数据手册Figure 1），通过调节VIN、REF1、REF2来测量不同的输出。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见3_5.asc。

调试结果

按下图连接实验电路与ADALM 2000，其中VS VIN由稳压电源提供，VREF1 VREF2由ADALM2000的信号源通道1 2提供，VOUT连接到ADALM2000的示波器通道1。

VIN=6V、VREF1=VREF2=0V时，测量到VOUT=114mV，与理论相符。

VIN=12V、VREF1=VREF2=0V时，测量到VOUT=251mV，与理论相符。

VIN=12V、VREF1=5V、VREF2=0V时，测量到VOUT=2.706V，与理论相符。

进阶题_6_LTM8067典型应用

实验介绍

本实验构建一个隔离DC-DC变换器，下图中VIN GND RUN FB构成了主边电路，通过变压器耦合在副边通过VOUT VOUTN隔离输出电压，输出电压大小通过在FB引脚上通过反馈电阻设置。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见3_6.asc。

调试结果

由于ADALP2000套件中的LTM8067外围电路已经搭建完成且由于芯片为BGA封装无法自行搭建，因此直接进行测试即可。测试电路如下图所示，模块输出连接到示波器通道1（1+）。

顺时针拧电位器到极限，测量到输出电压最小为3.124V。

逆时针拧电位器到极限，测量到输出电压最大为15.852V。

进阶题_7_TMP01典型应用

实验介绍

本设计拟通过TMP01设计一个温度检测装置来通过LED灯实现温度警报。查阅TMP01数据手册，OVER# UNDER#引脚均为集电极输出，温度阈值通过R1 R2 R3设置并可通过配置电流源输出电流来实现滞回比较。

调试结果

按照下图搭建实验电路，无需使用到ADALM 2000进行测量。由于UNDER#端为集电极输出，因此在此通过10KΩ上拉电阻实现默认的高电平输出。UNDER#驱动LED灯来表示当前的温度与低温阈值之间的关系，当温度低时灯熄灭，温度高时灯点亮。

手指松开时，TMP01连接的LED灯熄灭。

手指放上时，TMP01连接的LED灯点亮。

进阶题_8_LT1054典型应用

实验介绍

本实验将设计一个正负双电源倍增器，电路原理图如图2所示（数据手册P11）。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见3_8.asc。

调试结果

按照下图搭建实验电路，示波器通道1 2分别用于测量正端与负端输出电压。

当供电电压为3.6V时，测量正向与反向的输出电压分别为5.83V与-5.76V。

提高供电电压到8.5V时，测量正向与反向的输出电压分别为15.919V与-15.802V。

由于ADALM2000示波器的AC耦合为软件耦合，无法精确去除直流，恕纹波测试无法进行。如下图所示，当开启交流耦合同时设置纵向刻度调整为1mV/DIV时，触发电平设置为0V时，两通道仍无法观察到纹波出现。

进阶题_9_AD592应用电路

实验介绍

AD592是一款精密集成温度传感器，其典型应用电路可参见附件。本设计选取数据手册中的基本温度-电压转换电路（数据手册Figure 4），AD592是一个电流输出的器件，负端连接的电阻可以将电流转换为电压进而实现1mV/K的电压输出。

调试结果

按照下图搭建实验电路，其中示波器1通道用于测量输出电压，V+ V-用于给器件供电。

给电路通电，此时测量到初始电压为295mV。

将烙铁放在AD592上使其温度上升，一段时间后测量到电压为371mV，同样可以在左侧的历史窗口中看到明显的上升轨迹。

进阶题_10_心跳监测电路

实验介绍

设计一个心跳监测电路，红外管发射红外光穿过手指，放大、滤波光电晶体管接收的信号后输出，即为心跳波形。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见3_10.asc。

调试结果

按照下图搭建实验电路进行测试，其中示波器通道1连接到检测电路的输出。该电路使用稳压电源供电，电压为+-15V。

将手指放在红外二极管和接收探头之间，通过Voltmeter观察输出的波形，可以发现输出有明显的周期性，即为心跳的波形。

进阶题_11_麦克风放大器

实验介绍

本实验设计一个麦克风的放大电路，将麦克风采集的信号放大然后通过三极管驱动扬声器发声。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见3_11.asc。

调试结果

按照下图搭建实验电路，信号源通道1用于输入测试信号到电容C1左侧，示波器通道1用于测量放大后输出的信号VOUT。其中左图用于性能测试，右图连接了麦克风与扬声器为完整电路。

输入峰峰值50mVpp 200Hz的正弦波信号，在输出端观察到547.5mV 200Hz的信号。实际放大倍率为10.95，与仿真数值10.78相符。

输入峰峰值500mVpp 200Hz的正弦波信号，在输出端观察到3.875V 200Hz的信号，此时恰出现上下削顶的现象。

正常敲击麦克风或向其吹气，扬声器均有声响。将扬声器靠近麦克分后，观察到啸叫即反馈现象。

进阶题_12_三角波发生器

实验介绍

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，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。

调试结果

按下图连接测试电路与ADALM 2000，示波器通道1测量AD654的VOUT信号，示波器通道2用于测量AD8266的输出信号。注意由于物料限制，在实际电路中C3被更换为10nF电容，这会导致最高输出频率提高一倍。其余元件参数保持不变，搭建的实验电路如图2所示。

调整电位器R12，测量得到在C3=10nF时输出信号最高频率为12.4KHz，最低频率为520Hz，如下图所示。

调整电阻R16，上图均为R16=47KΩ时测量的数据，三角波峰峰值为3.415V；下图分别为R16=10KΩ、22KΩ的波形，恰不失真的输出峰峰值为5.379V。

进阶题_14_TDA2030典型应用电路

实验介绍

TDA2030是一款高保真音频功率放大器，其典型应用电路有OTL、OCL和BTL功率放大器，本实验选取下图的OTL电路。本电路使用Multisim进行电路仿真，仿真文件见3_14.ms14。

调试结果

按照下图连接实验电路与ADALM 2000，示波器通道1连接输入波形，示波器通道2测量输出波形。

输入信号为100mVpp 1KHz正弦波，放大后输出波形为3.34Vpp 1KHz正弦波。实测放大倍率为33.4倍，与仿真的32.7倍相符。

使用网络分析仪测得TDA2030的小信号增益为30dB，3dB截止频率为69.29KHz。小信号增益与仿真的32.8577倍一致，带宽宽于仿真的23.27KHz。

进阶题_15_LM386集成功率放大器

实验介绍

集成功率放大器LM386具有温度稳定性好，电源利用率高，功耗较低，非线性失真较小等突出优点。1脚和8脚是LM386的增益控制端，通过在1脚和8脚之间接入不同的电阻，或将其交流短路/开路即可获得不同的增益。本电路使用LTSpice进行电路仿真，仿真文件见3_15.asc。

调试结果

按照下图连接测试电路与ADALM 2000，输出端OUT连接到示波器通道1，输入端INP连接到W1。

输出端接51欧电阻，输出静态工作点为2.7V

输入正弦波幅值20mV对应峰峰值40mVpp，1，8脚开路放大器输出1.15Vpp。实测增益28.75，大于仿真放大倍率20。

输入正弦波幅值20mV对应峰峰值40mVpp，1，8脚短路放大器输出10.417Vpp。实测放大倍率260.425，大于仿真放大倍率200。

使用网络分析仪测得交流小信号增益为26.14dB，3dB带宽为1.4MHz。小信号增益与仿真的26.4dB相符，带宽大于仿真的260KHz。