新型模拟电子技术实验装置的研制

严世胜，钟承尧，王列峰

（海南师范大学 物 理与电子工程学院，海南 海 口 571158）

新型模拟电子技术实验装置的研制

严世胜，钟承尧，王列峰

（海南师范大学 物 理与电子工程学院，海南 海 口 571158）

为了满足模拟电子技术实验教学的需要，对现有的模拟电路实验箱在设计中存在的缺陷和一些知名厂家产品进行分析，从耐用性、产品成本和使用效果角度上考虑，研制出模拟电子技术实验装置.该装置将示波器、信号发生器、毫伏表、直流稳压电源和各实验电路模块集于一体，只需配备万用表即可完成所有的实验项目.实践表明，该装置符合教学大纲的要求，性能稳定、检修方便，大大减轻了实验设备管理人员的工作量，达到了设计要求.

模拟；实验装置；方案；研制

模拟电子技术课程是电子类、信息类等专业重要的专业基础课，是培养高级技术应用型人才硬件能力的一门重要技术基础课程，其工程性和实践性都很强.原有的实验箱在设计上存在缺陷，如晶体管共射放大电路、多级放大与负反馈放大电路等，造成有些实验项目无法开出或实验效果差.而且常常出现学生做实验过程中接错线，容易烧坏实验箱的现象，增加了维修的工作量.现市场上出售的模拟电子技术实验装置或实验台,虽是运用了先进技术，但是价格昂贵，且改装、升级不方便.随着实验教学内容的不断改进、变化，实验箱的整体使用效率明显降低[1-2].现存的实验设备已不能满足实验教学的需要.

为了强化学生对模拟电子技术实验的实际操作能力，提高学生发现问题、分析问题和解决实际问题的水平[3].本课题组充分利用实验室现有条件和多年从事模拟电子技术实验教学的经验，经过两年的钻研，研制出了一种新型模拟电子技术实验装置.该实验装置既能满足模拟电子技术基础实验的需要，又可以作为综合设计型实验教学的实验平台.

1 实验装置总体方案设计

1.1 实验装置系统组成

实验装置主要由数字存储示波器（泰克公司，TDS1002B型）、交流电压毫伏表（深圳美创仪器仪表公司，MT-172D型）、函数信号发生器、直流稳压电源、直流信号源和实验模块电路等结构框图[4]见图1.

图1 系统总体结构框图Fig.1General structure diagram of the system

1）电源部分.在实验装置中，电源是必不可少的部分，电源电路质量的优劣和性能的可靠性直接决定着整个实验装置的质量.该部分电路包括直流稳压电源和直流信号源，直流稳压电源有2路输出，一路输出0～±15V连续可调电压，另一路输出固定±12V的电压，输出电流约1.5A左右，并具有2路数显电压功能.数显电压表测量范围为0～±20V，可以内测量直流电压输出和外测直流电压.直流信号源输出－6V～＋6V连续可调的直流信号[5].

2）正弦波信号发生器.信号发生器是模拟电子技术实验的基本设备之一，目前广泛使用的是一些标准产品，虽然功能齐全、性能指标较高，但是价格较贵，而且许多功能在实验过程中却用不上.为了降低成本，信号发生器的核心元件是选用Maxim公司的MAX038单片集成电路函数发生器进行研制.正弦波信号发生器主要由信号产生级、电压放大级和电源三部分组成[6].具有结构简单、成本低、体积小，可以满足模拟电子技术实验的要求.输出频率范围为10Hz～500kHz，电压范围为0～12Vp-p.

3）仪器仪表测量部分.示波器是模拟电子技术实验必备的仪器，它可以将被测信号随时间变化的规律，直观形象的用图形表示出来.该示波器的带宽为60MHz，具有高级触发功能，触发频率读出，USB接口，具有不同波形选择的自动设置功能等.

4）实验电路模块部分.实验电路模块方案设计图见图2.正面印有各实验电路原理图，所有元器件全部安装在实验电路模块的正面，便于增强学生的感性认识.反面为PCB电路，元器件与电路在反面通过焊接连接.实验操作采用导线在实验板正面插接连线即可完成所有的实验项目[7-9].

1.2 设计特点

1）配套性强.实验装置配备了数字存储示波器、数字交流毫伏表、直流稳压电源、直流信号源、正弦波信号发生器和3位半直流数显电压表等.只要另外配置1～2个万用表即可完成所有实验项目.

2）可靠性高.实验插孔座的固定由螺丝拧紧式改为焊接式，克服了实验插孔座松动的现象.同时，实验区插针座采用镀金中型孔，不氧化，美观漂亮，实用性强.

3）直观性强.面板示意图线分明，布置合理，插接方便，有利于学生独立操作实验，提高实际动手能力.

1.3 技术指标

1）输入电源：单相三线220V±10%；

2）电压输出：直流0～±15V连续可调；直流固定±12V；交流为12、13、14、15V；

3）函数信号源：频率范围为10Hz～500kHz；幅值为0～12Vp-p；

4）直流信号源：双路-6V～+6V；

在“互联网+教育”教学模式中，课前需要给学生提供课程视频等学习资源，这对于自学能力强的学生来说，确实是有帮助的。但由于视频等学习资料与学生互动性较差，很多自学能力差的学生几乎是为了完成任务去播放视频，而并非去学习视频里的内容。因此本文所开发的游戏自学软件，通过游戏中丰富的互动操作，可以解决那部分不喜欢传统学习资料的学生在学习上的自学问题。同时在课中，本文以任务驱动和过关模式相结合的理念所开发的游戏助学软件，也可以运用到课堂上。教师可以开放给学生完成任务和过关操作，可以检验学生的学习情况。

5）工作环境：温度-10℃～+40℃，相对湿度≤85%（25℃）；

6）装置容量：＜200VA.

2 本装置所能完成的主要实验项目

实验装置将实验电路模块集中到实验台上，方便实验教学和管理.实验电路模块扩展和升级十分方便，只要增加相应的实验电路模块即可.目前可以开设的实验项目有：

1）电子仪器使用及晶体管测试；

2）晶体管共射放大电路；

3）射极输出器的研究；

4）多级放大与负反馈的研究；

5）场效应晶体管放大电路；

6）差动放大电路；

7）集成运算放大器的基本应用电路（反相比例运算电路、反相加法运算电路、同相比例运算电路、电压跟随器、减法运算电路）；

8）基本运算电路—积分和微分电路；

9）有源滤波电路（二价压控电压源低通滤波器、二价压控电压源高通滤波器）；

10）RC正弦波振荡电路；

图2 实验装置部分模块图Fig.2Diagram of part modules of experimental device

11）方波三角波发生电路；

12）直流稳压电源-串联型晶体管稳压电源；

13）直流集成压电源——集成稳压器；

14）OTL功率放大器电路.

3 结语

该模拟电子技术实验装置的研制成功，既增添了实验设备，节省了资金的投入，又解决了模拟电子技术实验分组多分组难的问题.还可以很好地为硬件的维护和实验内容的扩展提供良好的条件，提高了研制人员的综合业务水平.

[1]张远岐,任茂林,刘国昌.电路模拟数字综合实验箱的研制[J].实验室研究与探索,2000(5):79-83.

[2]苏磊.分立式电工实验装置的开发与应用[J].电子设计工程,2011,19(9):138-140.

[3]张清,朱雷平,崔厚梅.多功能电路实验箱的研制[J].徐州工程学院学报,2006,21(12):70-72.

[4]许雪莹.模拟电子技术教学实验装置的研制[J].实验技术与管理,2000,17(3):50-51.

[5]周凯汀,郑力新.一种简单优质的双端可调功率直流稳压电源的设计与分析[J].电子与自动化,1999(1):22-24.

[6]张权,姚骏,李斌.一种基于MAX038的宽频程控波形发生器的设计[J].测控技术,2004,23(7):13-15.

[7]曾建唐.电工电子基础实践教程(上册)实验课程设计[M].北京:机械工业出版社,2007:47-71.

[8]王友仁,李东新,姚睿.模拟电子技术基础教程[M].北京:科学出版社,2011:80-285.

[9]陈相,吕念玲.模拟电子技术实验[M].广州:华南理工大学出版社,2000:1-63.

责任编辑：黄 澜

Research and Development of New Analog Electronics Technology Experimental Device

YAN Shisheng，ZHONG Chengyao，WANG Liefeng
（College of Physical and Electrical Engineering，Hainan Normal University，Hhaikou 571158，China）

In order to meet the demand of analog electronics technolgy experimental teaching in our school,analysis of the flaws in the design of current analog electronics technolgy experimental box and the products from some famous man⁃ufacturers is made.A set of analog electronics technolgy experimental device has been researched and developed by con⁃sidering from the perspectives of durability,product cost and performance of device.This device integrates oscilloscope,signal generator,millivolt meter,DC stabilized power supply and module of each experiment circuit.All experiments can be accomplished as long as a multimeter is provided.The practice has indicated that this device meets the requirements of teaching program,has stable performance and is convenient for maintenance which has greatly reduce the work load of the experimental management personnel.This device meets the design requirements.

analog；experimental device；program；research and develop

TN 70

A

1674-4942（2012）03-0283-03

2012-07-03