项目一 示波器测试板实操示波器测试板是为了示波器的学习使用而设计电路板，它包括相对独立的八个功能模块；其中前七个功能模块是《模拟电子电路》的七个基本电路，第八个功能模块是《数字电子电路》的555定时器。

一、教学目标● 掌握中间抽头变压器全波整流电路的结构和特点。

● 掌握二极管并联稳压、三极管串联稳压电路的结构和工作原理。

● 熟悉运算放大器非线性应用特点，认识“滞回比较器”电路的结构和特点。

● 掌握三极管多谐振荡器的电路结构，认识它的工作原理和波形特点。

● 熟悉RC 串并联网络的频率特性，掌握RC 正弦波振荡器的结构和工作原理。

● 认识RC 网络超前、滞后的电路结构，理解相位差的形成机理。

● 熟悉基极偏置三极管放大电路结构和工作原理，熟悉有关参数的调整方法。

● 了解555定时器内部电路的结构特点，掌握它的工作原理。

● 熟悉555定时器组成的多谐振荡器的电路结构和特点。

二、功能模块（一）、电源模块1．工作原理电源模块电路如图1.1.1。

变压器的次级“双绕组”输出，中间抽头接地，经D1-D4大全波整流（注：不是桥式整流，双绕组公共端是地线）分正负“双电源”输出。

当插座JP1的电压③正①负时，D1、D3导通（D1输出正电压，D3输出负电压）；当①正③负时，D2、D4导通（D2输出负电压，D2输出正电压）。

C2、C6 和C3、C7分别对正负电源滤波——电解电容滤低频，瓷片电容滤高频。

R13和D6组成并联稳压电路，产生+12V 基准电压稳定Q1基极，Q1处于放大状态，发射极输出电压比基极低0.6V （发射结），该电压再由C1、C5和C27二次滤波，所以供给负载的电压相当稳定。

同理，R14和D7组成-12V 基准电压稳定2Q 基极，2Q 处于放大状态，发射极输出电压比基极高0.6V （发射结），该电压再由C1、C5和C26二次滤波，所以供给负载的电压也相当稳定。

由于二极管与负载并联，所以称并联稳压；同理，由于三极管与负载串联，所以称串联稳压。

图1.1.1 电源电路2．特征波形P1和P2（正弦波）P3和P4（有纹波的直流）图1.1.2 CH1是P1，CH2是P2 图1.1.3 CH1是P3，CH2是P4 由图1.1.2可清楚地观察到，当以变压器次级绕组的中间抽头为参考地时，P1和P2是相位反相的正弦波。

由图1.1.3可清楚地观察到，P3和P4分别是具有一定纹波电压的直流电，一个为正电压、另一个为负电压。

注意：信号通道CH1、CH2的参考地电位在屏幕中间！思考计算：①．用数字万用表测量P1（或P2）与GND之间电压用什么挡？测量P3（或P4）与GND之间电压又用什么挡？四个结果分别是多少？答：②．整流后无滤波时，全波整流电路交流电压有效值U o和直流电压平均值U av有何关系？③．整流后有滤波且负载较轻时，全波整流电路交流电压有效值U o和直流电压平均值U av有何关系？④．记录实际测量交流电压有效值U o和直流电压平均值U av，并计算它们的U av/U o？⑤．根据从示波器上读出的交流电压峰值估算交流电压有效值？和实际测量值是否有差别？⑥．用数字万用表测量Q1、Q2基极电压分别为多少？计算流过R13、R14的电流为多少？根据经验判断稳压二极管D6、D7是否工作于陡降区？⑦．用数字万用表测量P5、P6电压分别为多少？判断三极管Q1、Q2的工作状态？（二）、多谐振荡器模块1．工作原理所谓振荡器就是接通电源电路即可连续自由振荡，输出一定频率、一定幅度波形的自激振荡电路。

由于电路没有稳定状态，三极管在导通和截止两种状态之间来回翻转，所以称多谐振荡器。

如图1.2.1元器件几成对称分布。

虽然元器件标称值一样，但是实际的元器件肯定有差异。

一旦接通电源就会有一只三极管先导通、另一个暂时截止。

首先，假设Q3开始导通P7接地，由于C20两端电压不能突变，则P9瞬间被拉到某一负Q一直保持导通。

但是，这种状态不能持续长久！随着R27对电位①，Q4可靠截止！此时，3C20充电的持续进行，P9点电压逐渐上升（见图1.2.3之CH2由负峰值弧线上升段），一旦P9电压上升当到约0.6V，电路随即转入下一个“暂态”……图1.2.1 多谐振荡器2．特征波形①因为Q3刚导通前的瞬间C20正极等于电源电压（见图1.2.2之P7峰值），此时Q4导通C20负极等于0.6V（图1.2.3之见P9横线段右端），所以，电容C20正、负极之间电压差约为电源电压。

由于电容两端电压不能突变，一旦Q3导通电容C20正极从电源峰值跳变为地，负极就必然下跳到某一负电位。

图1.2.2 CH1是P7，CH2是P8 图1.2.3 CH1是P7，CH2是P9 （三）、方波和三角波模块1．方波电路工作原理由双门限电压比较器再加上RC 负反馈电路，便可组成方波（矩形波）发生器，如图1.3.1所示。

图中双向稳压二极管对输出电压起限幅作用——稳压二极管反向串联，无论何种电压，限幅幅度都为一个二极管正向与和反向稳定电压之和！观察U 2B ，假设开始时U +=U -=0，且U O =5.6V+0.6V=6.2V ，理论计算门限电压：V U R R R U O P 2.42833281=∙+= 于是，同相端（U +）由零跳变成U P1，而U -=0（电容C10电压不能突变），U -< U P1，确保输出电压U O =6.2V 不变。

与此同时，U O 经电阻R32对C10充电，U -由零逐渐上升，当U -> U P1时输出电压翻转，U O 由6.2V 跳变为-6.2V ，这时门限电压：V U R R R U O P 2.42832282-=∙+-= 此后电容放电，U -由4.2V 逐渐下降，直到下降到-4.2V 时，输出电压U O 又发生翻转，从-6.2V 跳变为+6.2V ……图1.3.1 方波发生器 2．特征波形图1.3.2 CH1是P11，CH2是P12 图1.3.3 CH1是P12，CH2是P13 思考算：①．观察图1.3.2 显示CH1锯齿波正负峰值约为多少？与理论计算值有差别吗？CH2方波正负峰值约为为多少？与理论计算值有差别吗？②．图1.3.3显示CH2方波正负方波峰值不对称，正峰值约为为多少？负峰值约为为多少？同学们想一想为什么会这样？（四）、RC 桥式振荡模块RC 桥式振荡器如图1.4.1所示。

电路采用集成运放接成同相放大器，并以RC 串并联电路作为选频网络。

由于RC 串并联网络在0f f =②附加相移为零，满足电路相位平衡条件，反馈信号与原输入信号相位相同，所引反馈为正反馈！同时，RC 串并联网络提供的反馈系数3/1/==o f u u F （f u 是运放③端的输入电压，o u 是运放①端的输出电压），只要同相放大器的电压放大倍数A u >3，即可满足起振条件。

图1.4.1 RC 桥式振荡电路 图1.4.2 CH1是P15，CH2是P16② RC f π2/10=。

电路中设置二极管用意当输出电压幅值增大后二极管电阻减小，即反馈电阻变小，电压放大倍数A u 随之下降，从而达到自动稳幅。

（五）、相位超前滞后模块所谓相位超前、滞后，就是利用阻容网络构成的RC 充放电电路。

超前网络特点：电容串联、电阻接GND ，滞后网络特点：电阻串联、电容接GND 。

由于电容的电流超前于电压，超前网络电容的电流超前作用于电阻上，所以电阻电压波形超前；滞后网络电容的充电电压滞后于电流作用于电阻上，所以电容电压波形滞后。

图1.5.1 CH1是P19，CH22是P20 图1.5.2 CH1是P21，CH12是P22 （六）、电压放大模块1．工作原理如图1.6.1，这是常见的分压式偏置式电压放电电路。

图中R17、R29分别为上、下偏置电阻，构成对电源+12V 的分压。

R10为发射极电阻，由于它没有交流旁路电容，所以R10对交、直流信号都有反馈作用，因而，电路的放大倍数只有几倍。

R18是集电极上拉电阻，放大的电压信号由集电极输出，再由C22耦合供给后级电路。

R11是负载，计算时可不作考虑。

2．静态工作点的估算估算静态工作点步骤如下：Vcc R R R U B ⨯+=291729 -=B E U U 0.6V 10/R U I E E = β/E B I I =C C I R R Vcc U ⨯+-=)(1018思考计算：1．假设三极管电流放大倍数200=β，理论计算B U 、E U 、E I 、B I 和C U ？图1.6.12．用数字万用表测量电源网络+12V和P23、P24和P25（Q5的B、C、E）直流电压分别为多少？3．计算电阻R17、R29、R10和R18实际电流分别为多少？根据计算之结果，估算三极管电流放大倍数 有多少？4. 用示波器测量输入、输出信号的幅度（峰-峰值），粗略计算本电路的电压放大倍数？5．把一只4.7uF的电容并联于R10两端，观察P26点电压波形如何变？6.短路R10，重新估算静态工作点，三极管能否正常工作？把R17改为470K又如何？3．特征波形观察图1.6.1，测试点P23、P24和P25都有稳定直流电压——静态工作点电压。

正常工作时，这些点的波形是叠加在直流电压之上的正弦波，如图1.6.2和图1.6.4。

交流测试时没有直流偏压，如图1.6.3和图1.6.5。

CH1、CH2：直流测试CH1、CH2：交流测试图1.6.2 CH1是P23，CH2是P24 图1.7.3 CH1是P24，CH2是P26CH1、CH2：直流测试 CH1、CH2：交流测试图1.7.4 CH1是P23，CH2是P25 图1.7.5 CH1是P23，CH2是P25 P26的直流电压为零，所以交、直流测试的电压波形完全一样，然而意义并不相同，如图1.6.6。

图1.6.6 CH1是P26（交流测试），CH22是P26（直流测试） （七）、脉冲调制模块1．555定时器用555定时器构成一个施密特触发器，再把这个施密特触发器改接成多谐振荡器，如图1.7.1。

不过，我们这个施密特触发器稍微复杂一些，除了“二六一搭”（555定时器的②和⑥脚相连之意）以外，又增加了一个电阻1R 。

1R 与555定时器内部的放电管Td 构成了一个反相器。

我们看到，电阻2R 和电容C构成了RC 积分电路，施密特触发器的一个输出端（⑦脚）接RC 积分电路的输入端，RC 积分电路的输出端接施密特触发器的输入端（555定时器的②和⑥脚）。

这样，一个多谐振荡器就成了。

也许有人会问：为什么要用两个输出端（555定时器的⑦脚③脚）的施密特触发器呢？一个输出端的施密特触发器也可以呀！因为施密特触发器的另外一个输出端（③脚）专门作为多谐振荡器的输出，所以我们可以最大限度地保证多谐振荡器的带负载能力（这个多谐振荡器可以驱动小型继电器）！图1.7.1 555定时器组成多谐振荡器（内部框图）2．工作原理当开关1S 断开时，555定时器组成一个标准的多谐振荡器电路结构：充电通路用虚线标记，放电通路用点划线标记，如图1.7.2。