模拟电路

by Enable Education

本实验手册重点介绍二极管和双极结型晶体管等硅基元件。在每项实验中，学生将回顾理论知识并进行电路仿真，以便了解每个元件的行为、特征和应用。然后，学生将搭建电子电路，进一步验证和分析元件的行为。完成各项实验时，学生需详细回答一些问题，以便评估他们对这些概念的总体理解情况。

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学习目标

对于给定的某种常见类型或配置的二极管、晶体管或晶闸管，学生能够解释其工作原理、特性和应用，并且通过仿真和仪器来分析和验证其行为。
在给定参数规格的情况下，学生能够设计出符合该规格的开环放大器、跟随器放大器、同相放大器、反相放大器或仪表放大器，并且通过仿真和仪器来测试其行为。
在给定模拟电路应用（例如，电源）的情况下，学生能够讨论如何应用常用的模拟元件。

课程信息

年级	大一或大二学生
主题	模拟电路
学习方式	实验室项目式学习
前提条件	基本上能熟练使用Multisim Live 基本上能熟练使用ELVIS III仪器面包板的基本知识元件及其行为的基本知识

Included Course Labs

二极管

在本实验中，学生将观察二极管的主要特性和功能，以及该元件在真实环境中的一些重要用途。学生首先通过Multisim Live对电路进行仿真，了解二极管的基本行为，然后通过搭建电路和测量流经二极管的电流来确认该行为。在此过程中，学生还需要简短地回答几个问题，以确认他们已经真正理解二极管相关的概念。然后，学生将在应用电路（包括限幅电路和半波整流器）中使用二极管，并检查其在电路中的行为。

二极管在整流器中的应用

在本实验中，学生将了解二极管在整流器中的应用，并观察全波整流器的元件和工作原理。学生首先将学习理论知识，了解二极管在整流器中的作用，并通过简短地回答几个问题来巩固概念的理解。然后，学生将使用Multisim Live对电路中的整流器进行仿真，并通过在面包板上搭建全波整流器电路来验证仿真结果。最后，学生将使用示波器探索如何整流器中滤波电路的使用，同时记录他们得到的结果。

稳压二极管

在本实验中，学生将重点学习稳压二极管，包括其工作原理、应用和用途。学生首先将通过电路仿真，观察用作为电压调节器时稳压二极管的功能。然后，他们将通过稳压二极管向负载施加电压，使用NI ELVIS III面包板和IV分析仪来搭建和测试电路。最后，学生需要简短地回答一些问题，解释稳压二极管的概念和应用。

双极结型晶体管

在本实验中，学生们将了解晶体管在真实环境中的一些重要应用，讨论其重要性、使用原因以及用途。晶体管就像一个水龙头，可以控制电流的流动。在本实验的第1部分，学生将了解晶体管的定义和重要性，并通过Multisim Live仿真来了解晶体管行为。在第2部分，学生将了解双极结型晶体管如何作为开关使用。他们将使用真实的面包板试验和电路搭建来证实这些理论和仿真。

晶体管放大器

在本实验中，学生将了解如何使用晶体管实现放大器，并认识晶体管放大器的重要特性和应用。本实验分为两个部分，在每个部分中，学生都将通过仿真和面包板上动手实验来观察不同晶体管放大器配置的行为，并简短地回答几个问题来巩固对概念的理解。

MOSFETS

在本实验中，学生将了解金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）及其工作原理，并通过真实示例和动手实验了解其应用。首先学生将了解MOSFET的定义、理论知识及其功能。然后，学生将通过仿真和面包板实验，观察MOSFET的行为并了解它在电路中的重要性。

晶闸管

在本实验中，学生将观察晶闸管的工作原理和特性。首先，学生将学习晶闸管的理论知识。然后，学生将通过仿真观察晶闸管的行为，然后在面包板上搭建晶闸管电路，并使用示波器测量数据。最后，学生将通过仿真了解一种特殊的晶闸管类型，即三端双向可控硅开关(TRIAC)，并简短地回答几个课后问题。

光耦合器和IGBT

在本实验中，学生将了解用作电子开关的两种器件：光耦合器和绝缘栅双极晶体管(IGBT)。首先，学生将了解光耦合器的原理和行为。学生将在真实电路中以数字方式使用光耦合器，通过低功率环路控制高功率环路。学生还将了解IGBT。首先，学生将了解光耦合器和IGBT的具体工作原理，然后了解这两种电子器件的重要性。最后，学生将通过真实示例了解光耦合器和IGBT的具体用途，并简短地回答几个问题。

运算放大器

在本实验中，学生将了解运算放大器(op-amp)的开环行为和理论知识。首先，学生们将观看一个教学短视频，从中了解有关运算放大器的知识。然后，通过电路仿真和在面包板上动手搭建电路进一步学习运算放大器的相关知识。最后，学生将了解运算放大器的重要性，以及实际使用方法。

运算放大器放大器

在上一项实验中，学生观察了运算放大器的闭环行为。在本实验中，学生将测量闭环配置中常用的运算放大器的响应。在这些配置中，运算放大器用于放大输入信号。首先，学生将了解运算放大器电路的具体定义和基于网络的电路仿真。然后，学生将通过动手搭建电路，了解运算放大器电路的作用及其重要性。最后，学生将观察使用运算放大器电路的方法和原因。

仪表放大器

在本实验中，学生将观察仪表放大器的配置。首先，学生将了解仪表放大器电路的具体定义和基于网络的电路仿真。然后，学生将通过动手搭建电路，了解仪表放大器电路的用途，以及其在实际电路搭建中的重要意义所在。最后，学生将观察如何使用仪表放大器电路。

供电电源项目

在本实验中，学生将自行搭建直流电源电路，该电路将包含三个重要环节：整流、滤波和调节。学生将使用电路元件，并运用从本课程中学到的重要概念。学生将在真实面包板上搭建电路，练习使用课程中涉及工具，并将所学知识直接运用到电路搭建中。

电压电平指示器项目

在本实验中，学生将设计并搭建电压电平指示器电路，将从之前实验中所学到的知识运用到实际应用中。这种电路非常实用，它通过分压器和运算放大器比较器网络来驱动多个LED发亮，发亮的LED数量取决于被测电源提供的电压。学生将在Multisim Live中设计和测试其电路，然后使用NI ELVIS III搭建电路。

心电图电路项目

在本实验中，学生将使用Multisim Live设计心电图（ECG）电路，然后搭建并验证该电路，以产生尽可能精确的心跳读数。学生将考虑使用普通导线测量时心跳信号会受到的噪声和偏差影响。学生将使用真实数据设计信号调理电路，对信号进行放大和滤波，以满足某个具体需求。

Requirements

NI ELVIS III

Engineering laboratory solution for project-based learning that combines instrumentation and embedded design with a web-driven experience, delivering a greater understanding of engineering fundamentals and system design. Learn more

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