“模拟电子技术实验”实验板的设计、改进与制作

秦冬成　姜玉亭　王土央

[摘要]模拟电子技术实验是电子信息类专业极其重要的基础实验课程。随着时代的发展，其理论教学、实验教学为适应时代也在不断地改革发展。那么，如何跟上时代步伐，在理论教学实施改革的基础上，开出适应新时期、完美无缺的实验是我们教师的头等大事。

[关键词]模拟电子技术实验板；模拟电子技术实验教学；模拟电子技术理论教学

1我校模拟电子技术实验概况

我校教学实践部电路中心是国家级实验教学示范中心，全面负责整个学校的电路分析基础实验、模拟电子技术实验、通信电子电路实验、数字电路技术实验、微机原理实验。同时。我校的《电子电路技术基础实验》也是是国家级精品课程，《电子电路技术基础实验》教学团队也是国家级教学团队。《模拟电子技术实验》是电子信息类学生必修的一门专业基础课程。对应全校各院系的不同要求，要求开出《模拟电子技术基础A实验》、《模拟电子技术基础实验》、《模拟电子技术基础B实验》，为做到资源共享，目前该课程的实验教学由教学实践部电路中心第一实验室承担。第一实验室面向全校各院系本科学生的不同要求，相应开出《模拟电子技术基础A实验》、《模拟电子技术基础实验》、《模拟电子技术基础B实验》及其相应的开放实验。为配合国家级实验教学示范中心、精品课程的建设要求，充分利用我部已有的优质教学资源，紧跟现代信息技术的发展要求，提高学生独立创新的实践能力，使学生在有限的学习时间获得最大的学习效率，促进教学质量的全面提升、增强学生的创新思维能力。对应《模拟电子技术基础A实验》、《模拟电子技术基础实验》、《模拟电子技术基础B实验》课程开出：单级放大电路（一），单级放大电路（二），差动放大电路，互补对称功率放大器，两级负反馈放大器，集成运算放大器的应用，整流滤波与稳压电源，集成电路、分离元件混合放大器的设计等项目的实验。对应不同的课程及要求，选择以上相应的实验项目。通过以上实验，使学生能理论联系实际，使学生的模拟电子技术基础的理论与实际水平得到提高，动手能力也得到提高。

2不断完善实验板、提高实验室的硬件、软件配置

随着时代的发展，实验室设备配置尤显重要。目前我校电路中心实验室提供每人一套的配置，每套配置如下：模拟示波器（做模拟电子技术实验使用模拟示波器较好，因模拟示波器捕捉小信号能力较强且稳定。当然目前数字示波器捕捉小信号能力已大大改善，我们实验室也将马上升级数字示波器）、DDS函数信号发生器、高精度数字万用表、交流毫伏表、直流稳定电源、晶体管特性曲线测试仪、频率特性测试仪、失真度测试仪、高精度L、C测试仪等仪器以及模拟电路实验箱、验证实验电路板、实验元器件等。其中晶体管特性曲线测试仪、频率特性测试仪、失真度测试仪、高精度L、C测试仪5人共用一套。现在开出的实验课大致有以下形式：验证性实验、设计性以及综合性实验。为了在有限的时间让学生学到更多的知识，三极管单管放大电路、集成运算放大电路、负反馈放大电路、互补对称功率放大电路、整流滤波与稳压电源等目前以验证性实验的形式来完成：三极管单管放大电路增加设计性实验的内容，集成电路、分离元件混合放大器的设计实验则以设计性及综合性实验的形式来完成：教师提供参考电路，学生也可按要求自己设计电路，要求学生用电路软件画SCH图、PCB板图目，然后制作电路板、焊接、调试好、稳定后予教师检查验收，充分锻炼学生的动手能力、知识应用能力，使学生电路方面的能力得到全面提高。尽管是验证性实验。我们也对其也不断完善，保证其时代的先进性、实用性及完美性。在长期的实践教学中。遇到过许多问题，通过大家商量、分析与改进，各项实验遇到的问题都陆续得到解决。以下则是一些必较严重的问题，其实这些问题在外校的参观学习中也同样遇到，我们加以了分析、改进，经实验验证再改进，最终问题得到圆满解决。

3由分立元件组成的互补对称功率放大器实验板的改进、设计与制作

3.1“互补对称功率放大器实验”原实验电路

“互补对称功率放大器实验”原实验电路图如图1所示，从电路图看出，该电路为OTL电路，使用电容耦合输出，单电源+12V供电，VTl为单三级管共发射级电压放大电路，为该互补对称功率放大器电路提供足够的增益，互补对称输出管、VT₂、VT₃为9013、9012，为小功率三级管，带负载能力较差，接5.1K负载做实验，VT₂、VT₃还是经常损坏。其实验计算结果，输出功率、效率非常低，实测效率η≤7%，与理论书上的计算效率η约为78.5%，相差太大，叫学生莫衷一是，不知如何处理结果。所以，必须加以改进，改进之后，使电路能稳定工作。使电路的效率接近78.5%，与理论书上的计算结果较接近，让学生做正确的实验；实际上，该电路频响也不好测试，测出结果也是叫人费解。

3.2“互补对称功率放大器实验”改成的实验电路

经思考、反复实验试制，改成如图2所示稳定、成熟的电路，电路同样使用+12V单电源供电，将vT2、VT3改为TIP41C、TIP42C功率管，重新调整VT₁、VT₂、VT₃管的静态工作点，使其工作点更理想，按如图电路形式，9013能推动TIP41C、TIP42C功率管；且因TIP41C、TIP42C其P_cm可达65W、I_cm可达10A，不易损坏，且该功率管外形不大，可以焊接在原位置，当然，给TIP41C、TIP42C功率管装上一小散热片更好；TIP41C、TIP42C功率管可带动较重负载，其波形、各项实验测试结果良好。具体制作时，将R₉调整为33n左右，使输出波形有一点点交越失真，便于学生充分理解互补推挽输出的概念。实验时调整R_p，即调整M点的靜态工作点，使输出点有最大的输出电压幅度：经实验结果计算，输出功率、效率均得以提高，按以下公式计算：

4整流滤波与稳压电源实验板的设计、改进与制作

4.1“整流滤波与稳压电源实验”原实验电路

“整流滤波与稳压电源实验”原实验电路图如图3所示Ⅲ，经多年使用，该实验电路不太稳定，学生在做该实验一系列的实验内容时，电路经常自激，三端稳压LM317T也经常损坏，须迫切改进。图3“整流滤波与稳压电源实验”原实验电路图

4.2“整流滤波与稳压电源实验”改成的实验电路

5“集成运算放大器的应用”模电实验板改进

该实验电路板原设计有些小问题，实验时集成运放uA741、LM741损坏较多。首先对正、负电源加上二极管电源接错自动保护电路，如图5所示；因实验时学生正、负电源接错的情况比较多，利用二极管的单向导电性，若正、负电源接错，电源则自动接不上。电路不工作；同时在集成电路的正、负电源处就近对地接0.1uF/63V的独石电容并联10uF/16V的电解电容。滤去干扰噪声，消除电路自激；如果是多级级联工作，级与级加L、C电源退藕电路，使电路更稳定。当然排版时，电源地与信号地分别走线，电源由后往前供电，两地线在供电处汇集。按以上处理后，集成运放uA741、LM741的损坏大大减少，电路的稳定性也更好了。

6“负反馈放大器”模電实验板改进

经反复思考、实验试制，“负反馈放大器”模电实验板改成图6，1所示的实验电路，该电路为两级单管放大器的级联，为一电压串联负反馈，R₁₆、C₃为该电路的负反馈网络；按负反馈放大电路方块图的分析方法，其基本放大器电路等效为如图6.2所示，为了使学生正确理解基本放大器电路，其重复使用的元器件没有改动位号：在改制实验板时，要增加基本放大器电路所示的重复的元器件。做该实验时，特别是做基本放大器电路实验时，电路不稳定、自激，是我们经常遇到的问题。为使电路稳定，不自激，首先把每级放大器的增益适当降低，第一级加

R7负反馈电阻，第二级加上R₁₄负反馈电阻，级与级增加如图6.1所示的L₁、C₁₀、C₁₁电源去藕电路。消除两级放大器之间的共电耦合。按以上要求改好、制作好的电路板，学生在做“负反馈放大器实验”的一系列实验时，电路都很稳定，学生都能很顺利地做完实验内容。他们实验结果：基本放大器、负反馈放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻都得到正确验证。满足各自的验证公式，当然也验证了基本放大器的正确性。改制成功。

7结束语

以上是我们在上模拟电子技术实验课过程中遇到各种的问题，经理论分析，改进、然后反复实验给予了解决，这些改革与改进取得了较好的教学效果，同时也取得较好的效益。汇编成以上，与大家共飨，也欢迎大家提出宝贵意见。

[责任编辑：杨玉洁]