模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)（沈任元）日期:目錄CATALOGUE02.基礎(chǔ)電路實(shí)驗(yàn)04.測量分析技術(shù)05.故障調(diào)試實(shí)訓(xùn)01.實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)認(rèn)知03.核心實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目06.報(bào)告與拓展實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)認(rèn)知01實(shí)驗(yàn)設(shè)備功能介紹用于觀測電路信號的波形、幅度、頻率等參數(shù)，具備通道隔離、觸發(fā)模式調(diào)節(jié)及自動測量功能，是分析模擬電路動態(tài)特性的核心設(shè)備。示波器功能解析可輸出正弦波、方波、三角波等多種波形，支持頻率、幅值及占空比精確調(diào)節(jié)，為電路測試提供可控激勵源。信號發(fā)生器應(yīng)用提供穩(wěn)定可調(diào)的電壓與電流輸出，具備過載保護(hù)功能，確保實(shí)驗(yàn)過程中電路供電安全可靠。直流穩(wěn)壓電源操作涵蓋電壓、電流、電阻、電容等測量模式，需掌握量程選擇、精度校準(zhǔn)及數(shù)據(jù)讀取方法以提高測量準(zhǔn)確性。萬用表使用技巧元器件特性識別通過色環(huán)編碼或直接標(biāo)注識別阻值、公差及功率等級，需注意溫度系數(shù)對高頻電路的影響。電阻器參數(shù)辨識電解電容、陶瓷電容、薄膜電容的容值、耐壓及頻率特性差異顯著，需根據(jù)電路需求合理選型。電容器類型區(qū)分利用萬用表判別PN結(jié)極性、放大倍數(shù)及飽和壓降，分析其單向?qū)щ娦曰蚍糯筇匦允欠穹显O(shè)計(jì)預(yù)期。二極管與三極管檢測查閱數(shù)據(jù)手冊確認(rèn)電源、輸入/輸出及控制引腳定義，避免錯誤接線導(dǎo)致器件損壞。集成電路引腳功能安全操作規(guī)范防靜電措施實(shí)驗(yàn)前佩戴防靜電手環(huán)，工作臺鋪設(shè)防靜電墊，敏感元器件需存儲在屏蔽袋中以防靜電擊穿。高壓警示處理接觸交流電源或高壓電路時，需斷開電源并放電，設(shè)置隔離屏障并懸掛警示標(biāo)識。短路防護(hù)機(jī)制電源接入前檢查線路連接，避免正負(fù)極直接短路；使用保險絲或限流電路作為保護(hù)冗余。故障應(yīng)急流程設(shè)備異常發(fā)熱或冒煙時立即切斷電源，報(bào)告指導(dǎo)教師并記錄現(xiàn)象，嚴(yán)禁擅自拆卸維修?；A(chǔ)電路實(shí)驗(yàn)02靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)整通過調(diào)節(jié)基極偏置電阻使晶體管工作在放大區(qū)，需測量集電極電流和電壓確保線性放大范圍，避免截止或飽和失真。使用萬用表監(jiān)測VCEQ和ICQ值，結(jié)合示波器觀察輸出波形對稱性。交流參數(shù)測試輸入低頻小信號后，用示波器測量電壓放大倍數(shù)、輸入/輸出阻抗，分析頻率響應(yīng)特性。需注意耦合電容對低頻截止頻率的影響，以及分布電容對高頻特性的限制。失真現(xiàn)象診斷當(dāng)輸出波形出現(xiàn)削頂或交越失真時，需檢查電源電壓是否充足、負(fù)載阻抗匹配情況，以及晶體管β值是否適配電路設(shè)計(jì)需求。單管放大器調(diào)試基本運(yùn)算放大器應(yīng)用通過精確匹配反饋電阻與輸入電阻比值實(shí)現(xiàn)設(shè)定增益，重點(diǎn)分析虛短虛斷特性對電路性能的影響。需使用高精度電阻（誤差<1%）以減少增益誤差，并考慮運(yùn)放輸入偏置電流導(dǎo)致的直流偏移。反相比例放大器搭建采用低漏電電容配合高輸入阻抗運(yùn)放實(shí)現(xiàn)時域積分功能，觀測方波轉(zhuǎn)三角波效果。關(guān)鍵要解決積分漂移問題，可通過并聯(lián)反饋電阻或定期復(fù)位電路來抑制運(yùn)放失調(diào)電壓累積。積分電路實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)過零檢測電路時，需配置合適滯回電壓以防止噪聲引起的誤觸發(fā)，同時注意運(yùn)放壓擺率對響應(yīng)速度的限制，高速場合應(yīng)選用專用比較器芯片。電壓比較器應(yīng)用010203反饋電路特性驗(yàn)證負(fù)反饋穩(wěn)定性分析在多級放大電路中引入頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，通過波特圖儀觀測相位裕度，調(diào)整補(bǔ)償電容值使系統(tǒng)在單位增益處具有45°以上相位裕量，避免自激振蕩。輸入/輸出阻抗測試對比開環(huán)與閉環(huán)狀態(tài)下阻抗變化，驗(yàn)證電壓串聯(lián)負(fù)反饋降低輸出阻抗、電流并聯(lián)負(fù)反饋提升輸入阻抗的特性。需使用阻抗分析儀或信號源-電壓表法進(jìn)行精確測量。非線性失真改善實(shí)驗(yàn)在功率放大電路中加入適量負(fù)反饋后，用頻譜分析儀對比THD（總諧波失真）指標(biāo)變化，量化反饋深度與失真抑制效果的對應(yīng)關(guān)系，注意反饋過深可能導(dǎo)致增益過度下降。核心實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目0303選頻放大器設(shè)計(jì)02元器件選型與PCB布局根據(jù)設(shè)計(jì)需求選擇低噪聲運(yùn)放、高精度電阻電容等元件，優(yōu)化PCB布局以減小分布參數(shù)影響，提高電路的穩(wěn)定性和抗干擾能力。實(shí)際調(diào)試與性能測試采用信號發(fā)生器輸入掃頻信號，通過示波器觀察輸出幅頻特性曲線，調(diào)整反饋網(wǎng)絡(luò)參數(shù)使通帶平坦度、阻帶衰減等指標(biāo)達(dá)到技術(shù)規(guī)范。01電路參數(shù)計(jì)算與仿真驗(yàn)證通過理論計(jì)算確定放大器的中心頻率、帶寬及增益等關(guān)鍵參數(shù)，并利用Multisim等仿真軟件驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的合理性，確保選頻特性符合預(yù)期指標(biāo)要求。波形產(chǎn)生與變換電路正弦波振蕩器穩(wěn)定性分析采用文氏橋振蕩電路，研究穩(wěn)幅環(huán)節(jié)中熱敏電阻的非線性特性對輸出失真度的影響，通過頻譜分析儀量化諧波分量并優(yōu)化穩(wěn)幅網(wǎng)絡(luò)參數(shù)。03波形合成與濾波處理設(shè)計(jì)多諧波疊加電路生成復(fù)合波形，結(jié)合巴特沃斯有源濾波器提取目標(biāo)頻段信號，驗(yàn)證頻域變換理論的工程適用性。0201方波-三角波轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)基于積分運(yùn)算原理設(shè)計(jì)施密特觸發(fā)器與積分器級聯(lián)電路，通過調(diào)節(jié)RC時間常數(shù)控制輸出波形頻率，利用二極管限幅改善波形線性度。直流穩(wěn)壓電源制作對比橋式整流與全波整流方案的紋波系數(shù)差異，計(jì)算濾波電容容量與負(fù)載電流的關(guān)系，通過實(shí)測數(shù)據(jù)驗(yàn)證理論計(jì)算模型的準(zhǔn)確性。整流濾波電路效率優(yōu)化分析三端穩(wěn)壓器在不同輸入輸出電壓差下的功耗分布，設(shè)計(jì)散熱片尺寸并測試長時間滿載工作的溫升曲線，確保電源可靠性。線性穩(wěn)壓器熱設(shè)計(jì)在輸出端加入電流采樣電阻與比較器電路，當(dāng)負(fù)載短路時快速切斷調(diào)整管基極驅(qū)動，通過示波器捕獲保護(hù)動作響應(yīng)時間并優(yōu)化閾值設(shè)定。過流保護(hù)機(jī)制實(shí)現(xiàn)測量分析技術(shù)04在共射放大電路中，基極端等效電阻由基區(qū)體電阻(R_B)、射極電阻(R_e)折合到基極的((1+beta)R_e)及下偏置電阻(R_{b1})組成，總阻值可達(dá)幾十千歐。直接使用萬用表并聯(lián)測量會因內(nèi)阻分流導(dǎo)致誤差，需采用高輸入阻抗儀表或間接計(jì)算法（如通過發(fā)射極電壓(U_E)反推(U_B=U_E+0.7V)）?；鶚O電壓測量優(yōu)化通過測量集電極電阻(R_C)兩端壓降(U_{RC})，利用歐姆定律(I_C=U_{RC}/R_C)計(jì)算靜態(tài)電流，避免直接串聯(lián)電流表引入的電路擾動。需確保(R_C)精度達(dá)1%以上，并消除溫漂影響。集電極電流精確測定在不同環(huán)境溫度（如25℃/50℃）下重復(fù)測量(I_C)和(U_{CE})，分析β值變化對靜態(tài)點(diǎn)的偏移，驗(yàn)證電路設(shè)計(jì)的溫度補(bǔ)償效果（如采用分壓式偏置電路）。工作點(diǎn)穩(wěn)定性驗(yàn)證靜態(tài)工作點(diǎn)測量頻率響應(yīng)特性測試幅頻特性曲線繪制帶寬擴(kuò)展技術(shù)相頻特性測試方法使用信號發(fā)生器輸入10Hz~10MHz正弦信號，通過示波器或頻譜分析儀記錄輸出電壓幅值，計(jì)算增益(A_v=20log(V_o/V_i))，確定下限頻率(f_L)（增益下降3dB點(diǎn)）和上限頻率(f_H），分析耦合電容(C_C)及極間電容(C_{be})的影響。采用雙蹤示波器對比輸入/輸出信號相位差，在轉(zhuǎn)折頻率附近（如(0.1f_L)和(10f_H)）記錄相位偏移量，驗(yàn)證單級共射電路在通頻帶內(nèi)相位反轉(zhuǎn)180°的特性。通過減小密勒電容（如采用共射-共基組合）、優(yōu)化負(fù)載電阻(R_L)或引入負(fù)反饋（如射極旁路電容(C_E)部分接入）提升高頻響應(yīng)，實(shí)測對比改進(jìn)前后的(f_H)變化。123失真度分析方法諧波失真定量評估利用失真度分析儀測量總諧波失真（THD），輸入1kHz正弦信號，檢測輸出信號中二次/三次諧波分量占比，要求THD＜5%為合格。對于無專用設(shè)備的情況，可通過FFT頻譜分析分離基波與諧波能量。交越失真識別與抑制在乙類推挽放大電路中，輸入低幅值信號時示波器觀測輸出波形是否出現(xiàn)零點(diǎn)附近畸變。通過調(diào)整靜態(tài)偏置電流(I_{Q})至甲乙類狀態(tài)（如(I_{Q}=5mA)）或采用互補(bǔ)對稱電路消除交越失真。非線性失真源定位對比輸入/輸出波形失真形態(tài)，若出現(xiàn)削頂則為飽和失真（需降低(I_C)或增大(V_{CC})），若底部壓縮則為截止失真（需提高靜態(tài)點(diǎn)或減小輸入幅度）。結(jié)合晶體管特性曲線儀實(shí)測(I_C-U_{CE})族曲線，驗(yàn)證工作點(diǎn)是否位于線性區(qū)中心。故障調(diào)試實(shí)訓(xùn)05信號失真與波形畸變無輸出或輸出幅度異常高頻振蕩與噪聲干擾常見故障現(xiàn)象識別當(dāng)電路輸出信號出現(xiàn)削頂、底部壓縮或非對稱變形時，可能由晶體管偏置異常、反饋網(wǎng)絡(luò)失效或電源電壓不穩(wěn)定導(dǎo)致，需結(jié)合示波器頻譜分析定位故障點(diǎn)。若電路完全無信號輸出或幅度顯著低于理論值，需檢查各級放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)、耦合電容開路及負(fù)載阻抗匹配問題，重點(diǎn)排查三極管/運(yùn)放是否擊穿。電路出現(xiàn)自激振蕩或信噪比惡化時，通常源于接地不良、去耦電容失效或布線寄生參數(shù)，需采用屏蔽措施并優(yōu)化PCB布局。分級檢測流程演練信號通路分段隔離驗(yàn)證通過信號注入法將電路劃分為輸入級、中間級、輸出級模塊，配合頻譜儀對比理論增益-頻率特性曲線，鎖定衰減或相移異常環(huán)節(jié)。元器件參數(shù)離線測試對疑似故障的電阻、電容、電感等元件進(jìn)行脫板測量，重點(diǎn)驗(yàn)證電解電容ESR、晶體管β值及電感Q值是否偏離標(biāo)稱范圍。電源系統(tǒng)優(yōu)先級檢測首先測量各節(jié)點(diǎn)供電電壓是否達(dá)標(biāo)，使用萬用表逐級排查整流濾波電路、穩(wěn)壓芯片及退耦電容，確保電源內(nèi)阻符合設(shè)計(jì)指標(biāo)。仿真軟件輔助驗(yàn)證多物理場協(xié)同仿真利用Multisim或PSpice搭建故障電路模型，通過溫度漂移分析、蒙特卡洛容差模擬等手段復(fù)現(xiàn)實(shí)際故障場景，驗(yàn)證理論推斷的合理性。01虛擬儀器動態(tài)監(jiān)測在仿真環(huán)境中配置虛擬邏輯分析儀和網(wǎng)絡(luò)分析儀，實(shí)時觀測關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)阻抗特性與瞬態(tài)響應(yīng)，輔助定位寄生振蕩或時序沖突問題。02故障樹自動診斷基于Saber等平臺構(gòu)建故障知識庫，輸入實(shí)測數(shù)據(jù)后自動生成故障概率矩陣，快速定位最可能失效的元器件組合及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。03報(bào)告與拓展06實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理規(guī)范實(shí)驗(yàn)過程中需使用規(guī)范表格記錄原始數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)真實(shí)、完整，避免主觀修改或遺漏。測量值應(yīng)包含單位，關(guān)鍵參數(shù)需多次測量取平均值以減小誤差。數(shù)據(jù)記錄與整理數(shù)據(jù)圖表需采用專業(yè)工具（如Origin、MATLAB）繪制，坐標(biāo)軸標(biāo)注清晰，單位規(guī)范，曲線擬合需注明公式和相關(guān)系數(shù)。對比實(shí)驗(yàn)需用不同線型或顏色區(qū)分。圖表繪制標(biāo)準(zhǔn)明確標(biāo)注系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差來源，如儀器精度、環(huán)境干擾等，并通過校準(zhǔn)或算法修正提高數(shù)據(jù)可靠性。對異常數(shù)據(jù)需進(jìn)行合理性分析，必要時重復(fù)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。誤差分析與修正綜合設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)要求創(chuàng)新性與拓展性鼓勵在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)框架內(nèi)加入創(chuàng)新模塊（如噪聲抑制、自動增益控制），或結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場景（如音頻處理、傳感器接口）優(yōu)化設(shè)計(jì)，體現(xiàn)工程思維。方案設(shè)計(jì)與論證根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)自主設(shè)計(jì)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，明確元器件選型依據(jù)（如運(yùn)放帶寬、電阻功率等），并通過仿真軟件（如Multisim）預(yù)驗(yàn)證可行性，提交書面設(shè)計(jì)報(bào)告。硬件實(shí)現(xiàn)與調(diào)試焊接或搭建電路時需遵循安全規(guī)范，布局合理以減少寄生參數(shù)影響。調(diào)試階段需分模塊測試（如電源、放大、濾波環(huán)節(jié)），記錄關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)波形和電壓電流參數(shù)。典型工程應(yīng)