电子系统设计实验课程设计指导书

实验教学部分课内实验实验一测量放大电路（前端）一、实验目的1、自行设计与制作一个测量放大器，实现对弱信号的放大。

2、掌握微弱信号放大电路的原理与制作方法；3、在老师的指导下，学会自主完成设计与制作。

二、实验性能要求1、差模电压放大倍数A ud=1～500可调；2、差模输入电阻≥10MΩ；3、最大输出电压为±10V；4、共模抑制比K CMR≥105三、预习内容1、如何来测量放大器输入电阻？2、推导出输出U O和U1、U2的关系表达式？3、电路图图1-1可做那些改进？图1-1四、实验内容1、测量放大器的输入电阻：直接测量法和分压测量法。

2、共模放大倍数的测量改变电位器RW的数值，观看对共模输出的影响。

3、差模放大倍数的测量①调节RW的值，使得电压放大倍数A ud为10，记下此时RW的阻值并完成下列表格。

ud表格。

五、实验报告要求1、根据实验结果，整理实验数据，计算出共模抑制比K CMR；2、将实验过程中测得的电位器RW阻值代入U O和U1、U2的关系表达式，验证一下差模放大倍数理论值。

3、如果在测量差模放大倍数的操作中，输入为正弦波信号，该怎样测量？应注意哪些问题？实验二电压/频率转换电路一、实验目的理解压控振荡器（VCO）的原理和含义。

按照图2-1连接电路，该图实际上就是锯齿波发生电路，只不过这里是通过改变输入电压Vi的大小来改变波形频率，从而将电压量转换成频率参量。

二、预习内容1、指出图2-1中电容C的充电和放电回路。

2、定性分析用可调电压Vi改变Vo频率的工作原理，并推导出输出频率的表达式。

3、电阻R2、R4、R5和C的数值如图2-1中所示，求输出信号幅值为多少？当输入电压值为3V，输出频率为多少？4、改变稳压管的稳压值对电路会有何影响？图2-1 电压/频率转换电路三、实验内容按图2-1接线，用示波器监视V o波形。

按表2-1内容，测量电压——频率转换关系。

可先用示波器测量周期，然后再换算成频率。

（表2-1）四、实验报告要求1、根据实验结果，整理实验数据，画出频率——电压关系曲线2、分析电压/频率转换电路的工作原理和转换过程。

3、电阻R4和R5的阻值如何确定？当要求输出信号幅值为12Vp-p，输入电压值为3V，输出频率为300Hz，计算R4，R5的值。

实验三集成稳压器一、实验目的1、了解集成稳压器的特性和使用方法。

2、掌握直流稳压电源主要参数测试方法。

二、预习要求1、复习教材中直流稳压电源部分关于电源主要参数及测试方法。

2、查阅手册，了解实验使用稳压器的主要技术参数。

3、估算如图3-5电路中的输出电压范围。

4、拟订测试步骤及记录数据的表格。

三、实验内容（一）稳压器的测试：实验电路如图3-1所示。

图3-1 三端稳压器1、测试内容①稳压器的输出电压。

②电压调整率。

③电流调整率。

④纹波电压（峰峰值）。

（二）稳压器性能实验：如图3-1的电路，测试直流稳压电源性能。

1、保持稳定输出电压的最小输入电压。

2、输出电流最大值及过流保护性能。

（三）三端稳压器的灵活应用VVout图3-2 三端稳压电源按图3-2接线，测量上述电路输出电压及变化范围。

2、扩大输出电流：实验电路如图3-3所示。

按图3-3连接好电路，用万用表测量输出电流，并与实验内容（二）比较。

图3-3 扩展电流的方法3、组成恒流源：实验电路如图3-4所示。

图3-4 恒流源电路按图3-4连接好线路，用万用表测试电路恒流的作用。

图3-5 可调稳压器LM317最大可接入电压40V，输出1.25~37V可调，本实验输入电压只加15V。

按图接线，用万用表测试：1、电压输出范围。

2、V T电压是否随V0ut变化而变化？3、按实验内容（一）测试各项指标。

为了方便，可在可调电压的中间值固定电压测。

四、实验报告1、分析实验结果，计算实验内容（一）的电路各参数。

2、画出实验内容（二）的输出保护特性曲线。

3、总结本实验所用的三端稳压器的应用方法。

实验四儿童安全灯一、实验目的本设计介绍一种用发光二极管构成的照明电路，来解决晚间儿童学习时，一旦停电不见走路的不安全因素。

该灯可用电池供电，耗电量极少，遇到停电发光二极管自动闪烁发亮。

二、预习要求1、查阅资料，了解施密特触发器的应用。

2、掌握光敏电阻的参数的测量方法。

3、分析图4-1电路的工作原理。

三、实验内容按图4-1连接线路，当有光线照在光敏上，光敏电阻阻值较低，此时晶体管V1导通，从而晶体管V2截止，所以发光二极管不亮；一旦断电，周围环境变暗，光敏电阻阻值较大，此时晶体管V1截止，从而晶体管V2导通，所以发光二极管闪烁发亮。

图4-1 儿童安全灯集成芯片CD4093的管脚及功能介绍：CD4093为四个二输入端的施密特触发器，其管脚如图4-2所示。

在图4-2中下面一个施密特触发器构成一个多谐振荡器，上面一个构成整形电路。

图4-2 CD4093的管脚图四、实验报告1、查阅资料，计算出图4-1施密特触发器的振荡频率。

2、如何将晶体管V1设计在开关状态，如果光敏电阻的亮电阻为5K，暗电阻为500K，电位器RW取值如何？3、请思考用其它方法来实现电路功能。

实验五 生日电子礼品一、实验目的本实验设计一个生日电子礼品。

当你朋友用嘴吹生日蛋糕时，灯光一暗，该生日电子礼品就会奏出“祝您生日快乐”的音乐，同时两个灯交替发出红、绿光。

二、预习要求1、查阅资料，了解NE555定时器的应用。

2、掌握光电三极管参数的测量方法和元件的选用。

3、分析图5-1电路的工作原理。

三、实验内容电路原理如图所示：IC1是一片555定时器，构成一个具有启停功能的多谐振荡器。

RD 端为低电平时，振荡器停振，OUT 端输出为低电平。

LED 红灯亮。

IC2是存有“祝您生日快乐”乐曲的集成电路，其触发方式是每触发一次，就演奏乐曲一遍，演奏完毕即停止。

在生日晚会上，有照明灯光时，光电三极管V1受光照而呈低阻值，IC1就不工作，OUT 端输出为低电平，IC2不触发，扬声器B 不工作。

当四周灯光熄灭时，光电管V1呈高阻，其集电极电位升高，IC1起振，发光二极管“LED 红”和“LED 绿”交替发光。

图5-1 生日电子礼品IC1刚起振时，输出为高电平，IC2受触发工作，输出音乐信号，由晶体管V2推动扬声器发出“祝您生日快乐”的乐曲。

适当调整R2、R3阻值，可调节振荡器频率，即决定红、绿发光二极管亮、灭的交替时间。

电路如出现其他问题，大家可以结合所学知识进行排除。

四、实验报告1、指出图5-1电路的电容C2的作用。

2、如何根据光电三极管V1的参数来确定电阻R1取值？3、能否用其它方式来实现电路功能。

实验六 锁相环的测试及应用一、实验目的1、加深对基本锁相环工作原理的理解。

2、掌握VCO 压控振荡器的基本工作原理。

3、掌握CD4046的几个应用。

二、预习要求1、查阅资料，了解基本锁相环的分类。

2、查阅资料，写出CD4046中VCO 压控振荡器的计算公式。

3、预习实验内容，分析几个实验电路的工作原理。

三、实验原理1、锁相环的基本工作原理 锁相环按其功能可分为鉴相器、环路滤波器和压控振荡器三大模块组成。

①鉴相器（又称相位检波器或相敏检波器）分模拟和数字两种类型，作用是鉴别两个信号的频率和相位差；②环路滤波器的作用是虑除鉴相器输出的交流成分和噪声；③压控振荡器是振荡输出频率随输入控制信号的电压而变化的振荡器，作用是使其输出频率与输入信号的频率保持一致。

2、CD4046的管脚图图6-21脚相位输出端，环路锁定时为高电平，环路失锁时为低电平。

2脚相位比较器Ⅰ的输出端。

3脚比较信号输入端。

4脚压控振荡器输出端。

5脚禁止端，高电平时禁止，低电平时允许压控振荡器工作。

6、7脚外接振荡电容。

8、16脚电源的负端和正端。

9脚压控振荡器的控制端。

10脚解调输出端，用于FM 解调。

11、12脚外接振荡电阻。

13脚相位比较器Ⅱ的输出端。

14脚信号输入端。

15脚内部独立的齐纳稳压管负极。

图6-1 锁相环工作原理的方框图四、实验内容1、构成电压—频率转换电路 当CD4046单电源+5V 供电时，按图6-4所示连接电路。

在9脚输入一个可变直流电压，输出的频率也做相应变化，测量对应的频率，并完成表6-1。

2、FM 解调电路的应用按图6-5所示电路连接，在14脚输入端调频（FM ）信号，10脚输出被调制信号。

3、设计为模拟音响电路R3C4和R4C4 组成积分的充电和放电，同时控制输出变频的变化； R1R2C1 决定重复频率； R5C3 控制输出频率。

四、实验报告1、总结锁相环CD4046的应用。

2、在图6-6中，如何根据声音间隔要求来确定电阻R1和R2及电容C1的参数？3、比较实验内容一与实验二的内容。

图6-4 VCO 电路 图6-5 FM 解调电路图6-6 模拟音响电路课外小制作实验七楼道自动关灯电路的设计与制作一、设计目的：1、掌握继电器的工作原理与应用；2、在老师的指导下，学会自主完成设计与制作。

二、设计内容：根据具体需要在楼道或上下楼梯之间设计一个自动延时关灯电路。

三、设计要求：1、性能参数要求：（1）设计一个延时20左右秒的自动关灯电路；（2）制作电路板，并焊接调试；2、进行简单的方案设计和论证，并简要说明所设计电路的工作原理；3、设计成果要求：根据设计要求来设计电路，计算参数，选择元器件；根据所设计的电路和所选择的元器件制版、安装电路，并按照调试步骤进行调试；最终达到设计要求，并提交下列成果：（1）设计报告一份。

要求内容完整，图表完备，字迹工整，条理清晰，分析有据，计算准确；（2）电路原理图一张。

要求布局合理，清晰完整，线条粗细均匀一致，图形大小合适，图形和符号要规范；（3）所用元器件详细清单；（4）电路实体一套。

要求该电路实体必须是经过自己安装调试通过并达到性能指标要求的电路实体，是否达到要求应以指导教师认定为准。

四、制作与调试1、先用万用表测量、选择符合设计要求的元器件；2、学会应用面包板调试电路，待电路符合设计要求之后，再设计制作电路板，最后组装、焊接成电子制作成品；3、设计好的电路板装配、完成制作。

五、参考电路原理图如图7-1所示。

图7-1 楼道自动关灯电路参考元器件如下：1、继电器2、电阻、电容3、电池、可弹回开关六、报告要求1、分析电路的工作原理和过程；2、实现设计电路的方法和手段；3、设计实验的调试步骤；4、记录实验数据和结果；5、对实验数据进行分析和处理。

七、思考题1、分析电路中电容的充放电回路？2、电路中二极管IN4148的作用？实验八简易信号发生器的设计与制作一、设计目的：1、掌握自激多谐振荡器的工作原理与应用；2、在老师的指导下，学会自主完成设计与制作。

二、设计内容：根据自激多谐振荡器的工作原理来设计一个简易信号发生器。