2025年電子電路實(shí)驗(yàn)考試題及答案一、基礎(chǔ)操作與儀器使用（20分）1.（10分）現(xiàn)有一臺(tái)數(shù)字示波器（型號(hào)DS1074Z）和一臺(tái)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（型號(hào)AFG3021B），需完成以下操作：（1）使用10:1探頭對(duì)示波器進(jìn)行校準(zhǔn)，寫出校準(zhǔn)步驟及判斷校準(zhǔn)是否成功的依據(jù)；（2）通過信號(hào)發(fā)生器輸出一路頻率為1.5kHz、峰峰值為3V、直流偏置為+1V的正弦波信號(hào)，連接至示波器通道1，要求在示波器屏幕上穩(wěn)定顯示3個(gè)完整周期的波形，寫出信號(hào)發(fā)生器的參數(shù)設(shè)置步驟及示波器的時(shí)基、垂直刻度調(diào)整方法。答案：（1）校準(zhǔn)步驟：①將10:1探頭連接至示波器CH1通道，探頭末端接校準(zhǔn)信號(hào)輸出端（通常為2Vp-p、1kHz方波）；②調(diào)節(jié)探頭上的補(bǔ)償調(diào)節(jié)旋鈕（小螺絲刀），觀察示波器顯示的方波波形：若頂部上翹為過補(bǔ)償，底部下凹為欠補(bǔ)償，波形邊沿垂直且頂部/底部水平則為正確補(bǔ)償；③重復(fù)調(diào)節(jié)直至波形穩(wěn)定，完成校準(zhǔn)。判斷依據(jù)：方波上升沿/下降沿?zé)o明顯失真，頂部與底部平坦，無(wú)過沖或傾斜。（2）信號(hào)發(fā)生器設(shè)置：①開機(jī)后選擇“正弦波”輸出；②按“頻率”鍵，輸入“1.5kHz”并確認(rèn)；③按“幅度”鍵，輸入“3Vpp”（峰峰值）并確認(rèn)；④按“偏移”鍵，輸入“+1V”并確認(rèn)；⑤打開輸出開關(guān)。示波器調(diào)整：①時(shí)基（水平刻度）計(jì)算：周期T=1/1.5kHz≈0.667ms，3個(gè)周期總時(shí)長(zhǎng)≈2ms，故時(shí)基應(yīng)設(shè)為“500μs/div”（500μs×4div=2ms，覆蓋3個(gè)周期）；②垂直刻度：信號(hào)峰峰值3V，直流偏置+1V，波形最低點(diǎn)為1V-1.5V=-0.5V，最高點(diǎn)為1V+1.5V=2.5V，垂直范圍需覆蓋-0.5V~2.5V（約3V），故垂直刻度設(shè)為“1V/div”（1V×4div=4V，滿足顯示需求）；③觸發(fā)設(shè)置：選擇CH1為觸發(fā)源，觸發(fā)類型為“邊沿觸發(fā)”，觸發(fā)電平調(diào)至1V（信號(hào)中點(diǎn)附近），確保波形穩(wěn)定。二、電路分析與設(shè)計(jì)（30分）2.（15分）圖1所示為雙電源供電的差分放大電路（VCC=VEE=12V，T1、T2為硅管，β=100，rbe=2kΩ，Rb=1kΩ，Re=10kΩ，Rc=5.1kΩ，RL=10kΩ）。要求：（1）計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)（ICQ1、UCEQ1）；（2）求差模電壓增益Ad（雙端輸出）；（3）說(shuō)明該電路抑制溫度漂移的原理。答案：（1）靜態(tài)分析：差分電路對(duì)稱，T1、T2參數(shù)相同?；鶚O電流IBQ≈0（因Re引入強(qiáng)負(fù)反饋），故UE≈-UBE≈-0.7V（硅管UBE=0.7V）。發(fā)射極電流IEQ=(VEE-|UE|)/Re=(12V-0.7V)/10kΩ≈1.13mA，ICQ1≈IEQ≈1.13mA。集電極電壓UCQ=VCC-ICQ×Rc=12V-1.13mA×5.1kΩ≈12V-5.76V=6.24V，UCEQ1=UCQ-UE=6.24V-(-0.7V)=6.94V。（2）差模增益計(jì)算：雙端輸出時(shí)，Ad=-β×(Rc∥RL/2)/(Rb+rbe)。RL=10kΩ，Rc∥RL/2=5.1kΩ∥5kΩ≈2.53kΩ（因雙端輸出時(shí)RL被兩管集電極平分，每管等效負(fù)載為RL/2）。代入數(shù)據(jù)得Ad=-100×2.53kΩ/(1kΩ+2kΩ)≈-84.3。（3）抑制溫度漂移原理：當(dāng)溫度升高時(shí)，T1、T2的IC均增大，UE升高（因IE增大導(dǎo)致Re上壓降增大），UBE=UB-UE減?。║B由Rb分壓固定），從而抑制IC的增大。由于電路對(duì)稱，T1、T2的溫漂量相等，雙端輸出時(shí)兩管集電極電壓的漂移量相互抵消，故共模增益Ac≈0，有效抑制溫度漂移。3.（15分）設(shè)計(jì)一個(gè)RC橋式正弦波振蕩電路，要求振蕩頻率f0=10kHz，輸出電壓峰峰值約為6V（正弦波無(wú)明顯失真），運(yùn)放選用LM358（電源電壓±12V）。要求：（1）畫出電路原理圖（標(biāo)注關(guān)鍵元件符號(hào)）；（2）計(jì)算RC選頻網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)（取C=0.01μF）；（3）說(shuō)明穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的作用及實(shí)現(xiàn)方法。答案：（1）原理圖：運(yùn)放同相端接RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)（R1、C1串聯(lián)后與R2、C2并聯(lián)，R1=R2=R，C1=C2=C），反相端接負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)（包括電阻Rf和二極管穩(wěn)幅電路），運(yùn)放電源±12V，輸出端接負(fù)載。（2）RC參數(shù)計(jì)算：RC橋式振蕩頻率f0=1/(2πRC)，已知f0=10kHz，C=0.01μF=10??F，解得R=1/(2πf0C)=1/(2×3.14×10?×10??)≈1592Ω，取標(biāo)稱值R=1.6kΩ（允許±5%誤差）。（3）穩(wěn)幅環(huán)節(jié)作用：防止輸出信號(hào)因運(yùn)放開環(huán)增益過大而飽和失真，通過自動(dòng)調(diào)節(jié)負(fù)反饋深度使電路起振后穩(wěn)定在小信號(hào)線性區(qū)。實(shí)現(xiàn)方法：在負(fù)反饋支路中串聯(lián)兩個(gè)反向并聯(lián)的二極管（如1N4148），當(dāng)輸出幅度較小時(shí)，二極管截止，負(fù)反饋電阻Rf較大（增益A=1+Rf/R3>3，滿足起振條件）；當(dāng)幅度增大到一定值時(shí)，二極管導(dǎo)通，動(dòng)態(tài)電阻減小，負(fù)反饋增強(qiáng)，增益降至3，維持穩(wěn)定振蕩。R3為限流電阻（取值約1kΩ），Rf與R3的比值需滿足起振時(shí)A>3（如Rf=2.2kΩ，R3=1kΩ，則A=1+2.2/1=3.2>3）。三、故障排查與調(diào)試（25分）4.（15分）某同學(xué)搭建了圖2所示的共射極放大電路（VCC=12V，T為9013，β=80，Rb=200kΩ，Rc=3kΩ，Re=1kΩ，Ce=100μF，Cb1=Cb2=10μF，輸入正弦波信號(hào)Vi=10mVp-p，f=1kHz），調(diào)試時(shí)出現(xiàn)以下異?，F(xiàn)象：（1）示波器測(cè)得輸出電壓Vo≈12V（直流），且無(wú)交流成分；（2）輸入信號(hào)正常時(shí)，輸出波形頂部被削平，底部正常；（3）增大輸入信號(hào)幅度后，輸出波形同時(shí)出現(xiàn)頂部和底部削平。分別分析三種現(xiàn)象的可能原因及排查方法。答案：（1）現(xiàn)象（1）原因：放大管可能截止或飽和，或交流通路斷開?？赡芄收宵c(diǎn)：①Cb2開路（輸出電容失效），導(dǎo)致輸出端無(wú)交流耦合；②Ce開路（發(fā)射極旁路電容失效），Re引入強(qiáng)負(fù)反饋，放大倍數(shù)接近1，輸出交流成分被衰減；③Rb開路（基極偏置電阻斷開），IB=0，管子截止，UC=VCC=12V；④管子損壞（如集電極-發(fā)射極開路），UC=VCC。排查方法：測(cè)量基極電壓UB：若UB≈0，檢查Rb是否開路或電源連接；若UB≈0.7V（正常偏置），測(cè)量發(fā)射極電壓UE=UB-UBE≈0V（Ce開路時(shí)UE=IE×Re，IE=IC≈(VCC-UC)/Rc，若UC=12V則IE≈0，UE≈0），此時(shí)斷開Ce兩端，若輸出出現(xiàn)交流成分則Ce失效；若UB、UE正常，檢查Cb2是否短路或開路（用萬(wàn)用表電容檔測(cè)量）。（2）現(xiàn)象（2）原因：頂部削平為截止失真，說(shuō)明靜態(tài)工作點(diǎn)過低（IBQ過?。瑢?dǎo)致輸入負(fù)半周時(shí)管子進(jìn)入截止區(qū)。可能故障點(diǎn)：①Rb阻值偏大（如實(shí)際使用300kΩ而非200kΩ），IBQ=(VCC-UBE)/Rb≈(12V-0.7V)/300kΩ≈37.7μA（正常應(yīng)為(12-0.7)/200k≈56.5μA），ICQ=β×IBQ=80×37.7μA≈3.02mA，UC=VCC-IC×Rc=12-3.02×3≈2.94V（正常UC≈12-56.5μA×80×3≈12-13.56=負(fù)值？需重新計(jì)算：正確靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)為IBQ=(VCC-UBE)/Rb=(12-0.7)/200k≈56.5μA，ICQ=80×56.5μA=4.52mA，UC=12-4.52×3≈12-13.56=-1.56V（顯然不合理，說(shuō)明原電路可能采用分壓偏置，此處假設(shè)為固定偏置）。實(shí)際中固定偏置易受溫度影響，若Rb過大，IBQ過小，UC=VCC-IC×Rc接近VCC（如IC=0時(shí)UC=12V），輸入負(fù)半周時(shí)UBE降低，管子截止，輸出正半周（對(duì)應(yīng)輸入負(fù)半周）被削平（頂部削平）。排查方法：測(cè)量UB=IB×Rb+UBE，若UB>0.7V且UC接近VCC，說(shuō)明IB過小，需減小Rb阻值（如更換為150kΩ）。（3）現(xiàn)象（3）原因：雙向削平為飽和失真與截止失真同時(shí)發(fā)生，可能靜態(tài)工作點(diǎn)正常但輸入信號(hào)幅度過大，超出動(dòng)態(tài)范圍；或電源電壓不足（如VCC實(shí)際為9V），導(dǎo)致動(dòng)態(tài)范圍減小；或Rc過大（如實(shí)際使用4.7kΩ），使UC靜態(tài)值過低（如UC=12-4.52×4.7≈12-21.2=-9.2V，管子飽和）。排查方法：首先測(cè)量靜態(tài)UC，正常應(yīng)約為VCC/2（6V），若UC過低（如<3V），說(shuō)明管子飽和（可能Rc過大或β過高）；若UC過高（如>9V），說(shuō)明管子截止（Rb過大）；若UC正常（6V），則減小輸入信號(hào)幅度或增大電源電壓（如改用±15V）。四、綜合應(yīng)用實(shí)驗(yàn)（25分）5.（25分）設(shè)計(jì)一個(gè)“溫度-電壓”轉(zhuǎn)換電路，要求將0~100℃的溫度信號(hào)轉(zhuǎn)換為0~5V的電壓信號(hào)輸出（線性度誤差≤2%）?？捎闷骷篈D590（電流型溫度傳感器，1μA/℃）、運(yùn)放LM324（單電源供電，VCC=+12V）、電阻（1kΩ、10kΩ、100kΩ、電位器）、電容（10μF）。要求：（1）畫出完整電路原理圖（標(biāo)注各元件參數(shù)）；（2）推導(dǎo)輸出電壓與溫度的關(guān)系式；（3）說(shuō)明電路中調(diào)零和滿度校準(zhǔn)的步驟。答案：（1）電路原理圖：AD590正極接+12V，負(fù)極接運(yùn)放A1反相端（電流-電壓轉(zhuǎn)換），A1同相端接地，反饋電阻Rf1=10kΩ（將電流轉(zhuǎn)換為電壓：Vo1=-I×Rf1）；A1輸出接運(yùn)放A2同相端，A2構(gòu)成同相加法器，反相端通過R2=10kΩ接地，反饋電阻Rf2=100kΩ，同相端通過R1=10kΩ接Vo1，同時(shí)通過電位器Rp（10kΩ）接可調(diào)參考電壓（由R3=100kΩ和R4=100kΩ分壓+12V得到6V，經(jīng)Rp調(diào)節(jié)）；A2輸出為最終Vo，接10μF濾波電容。（2）關(guān)系式推導(dǎo)：AD590電流I=Tc（μA），Tc為攝氏溫度（0~100℃）。A1輸出Vo1=-I×Rf1=-Tc×10kΩ×1μA=-Tc×10mV（因1μA×10kΩ=10mV）。A2同相端電壓V+=(Vo1×R3+Vref×R1)/(R1+R3)（假設(shè)Rp調(diào)節(jié)后Vref為某值），但更簡(jiǎn)單的方式是采用反相放大調(diào)整極性并放大。正確轉(zhuǎn)換需將Vo1（-0~-1V，對(duì)應(yīng)0~100℃）轉(zhuǎn)換為0~5V。改進(jìn)電路：A1輸出Vo1=-Tc×10mV（0℃時(shí)0V，100℃時(shí)-1V）；A2構(gòu)成反相放大器，Rf2=50kΩ，R1=10kΩ，則Vo=-Vo1×(Rf2/R1)=Tc×10mV×5=Tc×50mV，即0℃時(shí)0V，100℃時(shí)5V（符合要求）。此時(shí)需A2反相端接地，Vo=-Vo1×(Rf2/R1)=(Tc×10mV)×(50k/10k)=Tc×50mV，即Vo=0.05Tc（V），0≤Tc≤100時(shí)，Vo=0~