模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)講義—ge

1、東莞理工學(xué)院城市學(xué)院模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書編 寫 人： 審 核 人： 教研室主任： 系 主 任： 城市學(xué)院計(jì)算機(jī)與信息科學(xué)系二一一年九月 目 錄實(shí)驗(yàn)二 晶體管共射極單管放大器4實(shí)驗(yàn)四 負(fù)反饋放大器13實(shí)驗(yàn)五 射極跟隨器17實(shí)驗(yàn)八 集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用（I） 模擬運(yùn)算電路22實(shí)驗(yàn)九 集成運(yùn)算放大器的基本使用（III） 電壓比較器28第一部分 緒論本指導(dǎo)書是根據(jù)模擬電子技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱編寫的，適用于電子信息專業(yè)和其他相關(guān)專業(yè)。一、本課程實(shí)驗(yàn)的作用與任務(wù)模擬電子技術(shù)是電子信息學(xué)科體系中的重要組成部分，是電子信息、通信、電氣工程、計(jì)算機(jī)等專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課，因此要求學(xué)生必須熟練掌握模

2、擬電子技術(shù)的基本原理，并且通過動(dòng)手操作，達(dá)到深刻理解和掌握其原理和方法。為結(jié)合理論課程教學(xué)的需要，設(shè)置16課時(shí)左右的實(shí)驗(yàn)課時(shí)。二、本課程實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)知識(shí)該課程需要電路的基本知識(shí)，還要緊密結(jié)合理論教學(xué)，例如上完一個(gè)章節(jié)的相關(guān)內(nèi)容，就可以做相關(guān)的實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)理解。要求學(xué)生理解電子與電路分析的區(qū)別。所列實(shí)驗(yàn)是循序漸進(jìn)的，先是簡(jiǎn)單的分立元件放大電路，接下來(lái)是復(fù)雜的分立元件放大電路，又有反饋電路，最后是集成運(yùn)放電路。通過實(shí)驗(yàn)，了解電子電路與其他電路的區(qū)別，掌握電子電路信號(hào)的測(cè)量方法，學(xué)會(huì)工程應(yīng)用技術(shù)上的一些測(cè)量方法和技術(shù)。三、本課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)項(xiàng)目及其教學(xué)要求 序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)時(shí)數(shù)教學(xué)目標(biāo)與要求1常用電工儀器

3、的使用31、學(xué)習(xí)電子電路實(shí)驗(yàn)中常用的電子儀器示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表、頻率計(jì)等的主要技術(shù)指標(biāo)、性能及正確使用方法。 2、初步掌握用雙蹤示波器觀察正弦信號(hào)波形和讀取波形參數(shù)的方法。2晶體管共射極單管放大器31、 學(xué)會(huì)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器性能的影響。2、 掌握放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測(cè)試方法。3、 熟悉常用電子儀器及模擬電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用。3場(chǎng)效應(yīng)管放大器31、了解結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的性能和特點(diǎn)。2、進(jìn)一步熟悉放大器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)試方法。4負(fù)反饋放大器31、加深理解放大電路中引入負(fù)反饋的方法和負(fù)反饋對(duì)放大器各項(xiàng)性能指

4、標(biāo)的影響。5射極跟隨器31、 掌握射極跟隨器的特性及測(cè)試方法。2、 進(jìn)一步學(xué)習(xí)放大器各項(xiàng)參數(shù)測(cè)試方法。6差動(dòng)放大器31、加深對(duì)差動(dòng)放大器性能及特點(diǎn)的理解。2、學(xué)習(xí)差動(dòng)放大器主要性能指標(biāo)的測(cè)試方法。7集成運(yùn)算放大器指標(biāo)測(cè)試31、 掌握運(yùn)算放大器主要指標(biāo)的測(cè)試方法。2、 通過對(duì)運(yùn)算放大器A741指標(biāo)的測(cè)試，了解集成運(yùn)算放大器組件的主要參數(shù)的定義和表示方法。8集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用(I) 模擬運(yùn)算電路31、研究由集成運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運(yùn)算電路的功能。2、了解運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮的一些問題。9集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用（） 電壓比較器31、 掌握電壓比較器的電路構(gòu)成及

5、特點(diǎn)。2、 學(xué)會(huì)測(cè)試比較器的方法。10低頻功率放大器 OTL 功率放大器31、 進(jìn)一步理解OTL功率放大器的工作原理。2、 學(xué)會(huì)OTL電路的調(diào)試及主要性能指標(biāo)的測(cè)試方法。第二部分 基本實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)二晶體管共射極單管放大器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 學(xué)會(huì)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器性能的影響。2、 掌握放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測(cè)試方法。 3、 熟悉常用電子儀器及模擬電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用。二、實(shí)驗(yàn)原理圖21為電阻分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定單管放大器實(shí)驗(yàn)電路圖。它的偏置電路采用RB1和RB2組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻RE，以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)在放

6、大器的輸入端加入輸入信號(hào)ui后，在放大器的輸出端便可得到一個(gè)與ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號(hào)u0，從而實(shí)現(xiàn)了電壓放大。圖21 共射極單管放大器實(shí)驗(yàn)電路在圖21電路中，當(dāng)流過偏置電阻RB1和RB2 的電流遠(yuǎn)大于晶體管T 的 基極電流IB時(shí)（一般510倍），則它的靜態(tài)工作點(diǎn)可用下式估算 UCEUCCIC（RCRE）電壓放大倍數(shù) 輸入電阻RiRB1 / RB2 / rbe輸出電阻 RORC由于電子器件性能的分散性比較大，因此在設(shè)計(jì)和制作晶體管放大電路時(shí)，離不開測(cè)量和調(diào)試技術(shù)。在設(shè)計(jì)前應(yīng)測(cè)量所用元器件的參數(shù)，為電路設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù)，在完成設(shè)計(jì)和裝配以后，還必須測(cè)量和調(diào)試放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)和各項(xiàng)

7、性能指標(biāo)。一個(gè)優(yōu)質(zhì)放大器，必定是理論設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)調(diào)整相結(jié)合的產(chǎn)物。因此，除了學(xué)習(xí)放大器的理論知識(shí)和設(shè)計(jì)方法外，還必須掌握必要的測(cè)量和調(diào)試技術(shù)。放大器的測(cè)量和調(diào)試一般包括：放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量與調(diào)試，消除干擾與自激振蕩及放大器各項(xiàng)動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)量與調(diào)試等。1、 放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量與調(diào)試1)靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量測(cè)量放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)在輸入信號(hào)ui0的情況下進(jìn)行， 即將放大器輸入端與地端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測(cè)量晶體管的集電極電流IC以及各電極對(duì)地的電位UB、UC和UE。一般實(shí)驗(yàn)中，為了避免斷開集電極，所以采用測(cè)量電壓UE或UC，然后算出IC的方法，例如，只要測(cè)出UE

8、，即可用算出IC（也可根據(jù)，由UC確定IC），同時(shí)也能算出UBEUBUE，UCEUCUE。為了減小誤差，提高測(cè)量精度，應(yīng)選用內(nèi)阻較高的直流電壓表。2)靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試 放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試是指對(duì)管子集電極電流IC（或UCE）的調(diào)整與測(cè)試。靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，對(duì)放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點(diǎn)偏高，放大器在加入交流信號(hào)以后易產(chǎn)生飽和失真，此時(shí)uO的負(fù)半周將被削底，如圖22(a)所示；如工作點(diǎn)偏低則易產(chǎn)生截止失真，即uO的正半周被縮頂（一般截止失真不如飽和失真明顯），如圖22(b)所示。這些情況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作點(diǎn)以后還必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試，即在放大器的輸入端加入一

9、定的輸入電壓ui，檢查輸出電壓uO的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應(yīng)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的位置。 (a) (b)圖22 靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)uO波形失真的影響改變電路參數(shù)UCC、RC、RB（RB1、RB2）都會(huì)引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變化，如圖23所示。但通常多采用調(diào)節(jié)偏置電阻RB2的方法來(lái)改變靜態(tài)工作點(diǎn)，如減小RB2，則可使靜態(tài)工作點(diǎn)提高等。圖23 電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響最后還要說明的是，上面所說的工作點(diǎn)“偏高”或“偏低”不是絕對(duì)的，應(yīng)該是相對(duì)信號(hào)的幅度而言，如輸入信號(hào)幅度很小，即使工作點(diǎn)較高或較低也不一定會(huì)出現(xiàn)失真。所以確切地說，產(chǎn)生波形失真是信號(hào)幅度與靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置配合不當(dāng)所致。如需滿足較大信號(hào)幅度

10、的要求，靜態(tài)工作點(diǎn)最好盡量靠近交流負(fù)載線的中點(diǎn)。2、放大器動(dòng)態(tài)指標(biāo)測(cè)試放大器動(dòng)態(tài)指標(biāo)包括電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓（動(dòng)態(tài)范圍）和通頻帶等。1)電壓放大倍數(shù)AV的測(cè)量調(diào)整放大器到合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，然后加入輸入電壓ui，在輸出電壓uO不失真的情況下，用交流毫伏表測(cè)出ui和uo的有效值Ui和UO，則 2)輸入電阻Ri的測(cè)量為了測(cè)量放大器的輸入電阻，按圖24 電路在被測(cè)放大器的輸入端與信號(hào)源之間串入一已知電阻R，在放大器正常工作的情況下， 用交流毫伏表測(cè)出US和Ui，則根據(jù)輸入電阻的定義可得 圖24 輸入、輸出電阻測(cè)量電路測(cè)量時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn): 由于電阻R兩端沒有電路公共接地

11、點(diǎn)，所以測(cè)量R兩端電壓 UR時(shí)必須分別測(cè)出US和Ui，然后按URUSUi求出UR值。 電阻R的值不宜取得過大或過小，以免產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差，通常取R與Ri為同一數(shù)量級(jí)為好，本實(shí)驗(yàn)可取R12K。3)輸出電阻R0的測(cè)量按圖2-4電路，在放大器正常工作條件下，測(cè)出輸出端不接負(fù)載 RL的輸出電壓UO和接入負(fù)載后的輸出電壓UL，根據(jù) 即可求出 在測(cè)試中應(yīng)注意，必須保持RL接入前后輸入信號(hào)的大小不變。4)最大不失真輸出電壓UOPP的測(cè)量（最大動(dòng)態(tài)范圍）如上所述，為了得到最大動(dòng)態(tài)范圍，應(yīng)將靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。為此在放大器正常工作情況下，逐步增大輸入信號(hào)的幅度，并同時(shí)調(diào)節(jié)RW（改變靜態(tài)工作點(diǎn)），用

12、示波器觀察uO，當(dāng)輸出波形同時(shí)出現(xiàn)削底和縮頂現(xiàn)象（如圖25）時(shí)，說明靜態(tài)工作點(diǎn)已調(diào)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。然后反復(fù)調(diào)整輸入信號(hào)，使波形輸出幅度最大，且無(wú)明顯失真時(shí)，用交流毫伏表測(cè)出UO（有效值），則動(dòng)態(tài)范圍等于?；蛴檬静ㄆ髦苯幼x出UOPP來(lái)。圖 25 靜態(tài)工作點(diǎn)正常，輸入信號(hào)太大引起的失真5)放大器幅頻特性的測(cè)量放大器的幅頻特性是指放大器的電壓放大倍數(shù)AU與輸入信號(hào)頻率f 之間的關(guān)系曲線。單管阻容耦合放大電路的幅頻特性曲線如圖26所示，Aum為中頻電壓放大倍數(shù)，通常規(guī)定電壓放大倍數(shù)隨頻率變化下降到中頻放大倍數(shù)的倍，即0.707Aum所對(duì)應(yīng)的頻率分別稱為下限頻率fL和上限頻率fH，則通頻帶fBWfH

13、fL放大器的幅率特性就是測(cè)量不同頻率信號(hào)時(shí)的電壓放大倍數(shù)AU。為此，可采用前述測(cè)AU的方法，每改變一個(gè)信號(hào)頻率，測(cè)量其相應(yīng)的電壓放大倍數(shù)，測(cè)量時(shí)應(yīng)注意取點(diǎn)要恰當(dāng)，在低頻段與高頻段應(yīng)多測(cè)幾點(diǎn)，在中頻段可以少測(cè)幾點(diǎn)。此外，在改變頻率時(shí)，要保持輸入信號(hào)的幅度不變，且輸出波形不得失真。6)干擾和自激振蕩的消除參考實(shí)驗(yàn)附錄 3DG 9011(NPN) 3CG 9012(PNP) 9013(NPN) 圖 26 幅頻特性曲線 圖27晶體三極管管腳排列三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1、12V直流電源 2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器3、雙蹤示波器 4、交流毫伏表 5、直流電壓表 6、直流毫安表7、頻率計(jì) 8、萬(wàn)用電表9、晶體三極管3D

14、G6×1(50100)或9011×1 （管腳排列如圖27所示）電阻器、電容器若干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)電路如圖21所示。各電子儀器可按實(shí)驗(yàn)一中圖11所示方式連接，為防止干擾，各儀器的公共端必須連在一起，同時(shí)信號(hào)源、交流毫伏表和示波器的引線應(yīng)采用專用電纜線或屏蔽線，如使用屏蔽線，則屏蔽線的外包金屬網(wǎng)應(yīng)接在公共接地端上。1、調(diào)試靜態(tài)工作點(diǎn)接通直流電源前，先將RW調(diào)至最大， 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出旋鈕旋至零。接通12V電源、調(diào)節(jié)RW，使IC2.0mA（即UE2.0V）， 用直流電壓表測(cè)量UB、UE、UC及用萬(wàn)用電表測(cè)量RB2值。記入表21。表2-1 IC2mA測(cè) 量 值計(jì) 算 值UB（V）

15、UE（V）UC（V）RB2（K）UBE（V）UCE（V）IC（mA） 2、測(cè)量電壓放大倍數(shù)在放大器輸入端加入頻率為1KHz的正弦信號(hào)uS，調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓Ui10mV，同時(shí)用示波器觀察放大器輸出電壓uO波形，在波形不失真的條件下用交流毫伏表測(cè)量下述三種情況下的UO值，并用雙蹤示波器觀察uO和ui的相位關(guān)系，記入表22。表22 Ic2.0mA Ui mVRC（K）RL(K)Uo(V)AV觀察記錄一組uO和u1波形2.41.22.42.43、觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響置RC2.4K，RL，Ui適量，調(diào)節(jié)RW，用示波器監(jiān)視輸出電壓波形，在uO不失真的條件下，測(cè)量數(shù)

16、組IC和UO值，記入表23。表23RC2.4K RL UimVIC(mA)2.0UO(V)AV測(cè)量IC時(shí)，要先將信號(hào)源輸出旋鈕旋至零（即使Ui0）。4、觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形失真的影響置RC2.4K，RL2.4K， ui0，調(diào)節(jié)RW使IC2.0mA，測(cè)出UCE值，再逐步加大輸入信號(hào)，使輸出電壓u0 足夠大但不失真。 然后保持輸入信號(hào)不變，分別增大和減小RW，使波形出現(xiàn)失真，繪出u0的波形，并測(cè)出失真情況下的IC和UCE值，記入表24中。每次測(cè)IC和UCE 值時(shí)都要將信號(hào)源的輸出旋鈕旋至零。表24 RC2.4K RL UimVIC(mA)UCE(V)u0波形失真情況管子工作狀態(tài)2.0 5、測(cè)量

17、最大不失真輸出電壓置RC2.4K，RL2.4K，按照實(shí)驗(yàn)原理2.4)中所述方法，同時(shí)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的幅度和電位器RW，用示波器和交流毫伏表測(cè)量UOPP及UO值，記入表25。用示波器觀察輸出波形，使輸出達(dá)到最大，不失真。 表25 RC2.4K RL2.4KIC(mA)Uim(mV)Uom(V)UOPP(V)*6、測(cè)量輸入電阻和輸出電阻 置RC2.4K，RL2.4K，IC2.0mA。輸入f1KHz的正弦信號(hào)，在輸出電壓uo不失真的情況下，用交流毫伏表測(cè)出US，Ui和UL記入表2-6。保持US不變，斷開RL，測(cè)量輸出電壓Uo，記入表2-6。表2-6 Ic2mA Rc2.4K RL2.4KUS(mv)U

18、i(mv)Ri（K）UL（V）UO（V）R0（K）測(cè)量值計(jì)算值測(cè)量值計(jì)算值*7、測(cè)量幅頻特性曲線取IC2.0mA，RC2.4K，RL2.4K。 保持輸入信號(hào)ui的幅度不變，改變信號(hào)源頻率f，逐點(diǎn)測(cè)出相應(yīng)的輸出電壓UO，記入表27。 表27 Ui mV fl fo fn f（KHz）UO（V）AVUO/Ui 為了信號(hào)源頻率f取值合適，可先粗測(cè)一下，找出中頻范圍， 然后再仔細(xì)讀數(shù)。 說明：本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多，其中6、7可作為選作內(nèi)容。 五、實(shí)驗(yàn)總結(jié) 1、 列表整理測(cè)量結(jié)果，并把實(shí)測(cè)的靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻之值與理論計(jì)算值比較（取一組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較），分析產(chǎn)生誤差原因。 2、總結(jié)RC

19、，RL及靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的影響。3、討論靜態(tài)工作點(diǎn)變化對(duì)放大器輸出波形的影響。4、分析討論在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。六、預(yù)習(xí)要求1、閱讀教材中有關(guān)單管放大電路的內(nèi)容并估算實(shí)驗(yàn)電路的性能指標(biāo)。假設(shè)：3DG6 的100，RB120K，RB260K，RC2.4K，RL2.4K。估算放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，電壓放大倍數(shù)AV，輸入電阻Ri和輸出電阻RO 2、閱讀實(shí)驗(yàn)附錄中有關(guān)放大器干擾和自激振蕩消除內(nèi)容。3、 能否用直流電壓表直接測(cè)量晶體管的UBE？ 為什么實(shí)驗(yàn)中要采用測(cè)UB、UE，再間接算出UBE的方法？ 4、怎樣測(cè)量RB2阻值？5、當(dāng)調(diào)節(jié)偏置電阻RB2，使放大器輸出波形出

20、現(xiàn)飽和或截止失真時(shí)，晶體管的管壓降UCE怎樣變化？ 6、改變靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器的輸入電阻Ri有否影響？改變外接電阻RL對(duì)輸出電阻RO有否影響？ 7、在測(cè)試AV，Ri和RO時(shí)怎樣選擇輸入信號(hào)的大小和頻率？為什么信號(hào)頻率一般選1KHz，而不選100KHz或更高？ 8、測(cè)試中，如果將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表、示波器中任一儀器的二個(gè)測(cè)試端子接線換位（即各儀器的接地端不再連在一起），將會(huì)出現(xiàn)什么問題？注：附圖21所示為共射極單管放大器與帶有負(fù)反饋的兩級(jí)放大器共用實(shí)驗(yàn)?zāi)K。如將K1、K2斷開，則前級(jí)（）為典型電阻分壓式單管放大器；如將K1、K2接通，則前級(jí)（）與后級(jí)（）接通，組成帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋兩級(jí)放

21、大器。附圖21實(shí)驗(yàn)四負(fù)反饋放大器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由罾斫夥糯箅娐分幸胴?fù)反饋的方法和負(fù)反饋對(duì)放大器各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理負(fù)反饋在電子電路中有著非常廣泛的應(yīng)用,雖然它使放大器的放大倍數(shù)降低，但能在多方面改善放大器的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，如穩(wěn)定放大倍數(shù)，改變輸入、輸出電阻，減小非線性失真和展寬通頻帶等。因此，幾乎所有的實(shí)用放大器都帶有負(fù)反饋。負(fù)反饋放大器有四種組態(tài)，即電壓串聯(lián)，電壓并聯(lián)，電流串聯(lián)，電流并聯(lián)。本實(shí)驗(yàn)以電壓串聯(lián)負(fù)反饋為例，分析負(fù)反饋對(duì)放大器各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響。1、圖41為帶有負(fù)反饋的兩級(jí)阻容耦合放大電路，在電路中通過Rf把輸出電壓uo引回到輸入端，加在晶體管T1的發(fā)射極上，在發(fā)射極電阻RF1

22、上形成反饋電壓uf。根據(jù)反饋的判斷法可知，它屬于電壓串聯(lián)負(fù)反饋。主要性能指標(biāo)如下1) 閉環(huán)電壓放大倍數(shù) 其中AVUOUi 基本放大器（無(wú)反饋）的電壓放大倍數(shù)，即開環(huán)電壓放大倍數(shù)。 1AVFV 反饋深度，它的大小決定了負(fù)反饋對(duì)放大器性能改善的程度。圖41 帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的兩級(jí)阻容耦合放大器2) 反饋系數(shù)3)輸入電阻Rif(1AVFV )Ri Ri 基本放大器的輸入電阻4) 輸出電阻 RO 基本放大器的輸出電阻 AVO 基本放大器RL時(shí)的電壓放大倍數(shù)2、本實(shí)驗(yàn)還需要測(cè)量基本放大器的動(dòng)態(tài)參數(shù)，怎樣實(shí)現(xiàn)無(wú)反饋而得到基本放大器呢？不能簡(jiǎn)單地?cái)嚅_反饋支路，而是要去掉反饋?zhàn)饔?，但又要把反饋網(wǎng)絡(luò)的影響（負(fù)

23、載效應(yīng)）考慮到基本放大器中去。為此: 1) 在畫基本放大器的輸入回路時(shí)，因?yàn)槭请妷贺?fù)反饋，所以可將負(fù)反饋放大器的輸出端交流短路，即令uO0，此時(shí) Rf相當(dāng)于并聯(lián)在RF1上。2)在畫基本放大器的輸出回路時(shí)，由于輸入端是串聯(lián)負(fù)反饋，因此需將反饋放大器的輸入端（T1 管的射極）開路，此時(shí)（RfRF1）相當(dāng)于并接在輸出端。可近似認(rèn)為Rf并接在輸出端。根據(jù)上述規(guī)律，就可得到所要求的如圖42所示的基本放大器。圖42 基本放大器三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1、12V直流電源2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器3、雙蹤示波器 4、 頻率計(jì)5、 交流毫伏表 6、 直流電壓表7、 晶體三極管3DG6×2(50100)或9011&#

24、215;2 電阻器、電容器若干。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)按圖41連接實(shí)驗(yàn)電路，取UCC12V，Ui0，用直流電壓表分別測(cè)量第一級(jí)、第二級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)，記入表4-1。表41UB（V）UE（V）UC（V）IC（mA）第一級(jí)第二級(jí)2、測(cè)試基本放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)將實(shí)驗(yàn)電路按圖42改接，即把Rf斷開后分別并在RF1和RL上，其它連線不動(dòng)。1)測(cè)量中頻電壓放大倍數(shù)AV，輸入電阻Ri和輸出電阻RO。 以f1KHZ，US約5mV正弦信號(hào)輸入放大器， 用示波器監(jiān)視輸出波形uO，在uO不失真的情況下，用交流毫伏表測(cè)量US、Ui、UL，記入表42。表4-2 基本放大器US(mv)Ui(mv)UL(V)UO(

25、V)AVRi(K)RO(K)負(fù)反饋放大器US(mv)Ui(mv)UL(V)UO(V)AVfRif(K)ROf(K)保持US不變，斷開負(fù)載電阻RL（注意，Rf不要斷開），測(cè)量空載時(shí)的輸出電壓UO，記入表42。2)測(cè)量通頻帶接上RL，保持1)中的US不變，然后增加和減小輸入信號(hào)的頻率，找出上、下限頻率fh和fl，記入表43。3、測(cè)試負(fù)反饋放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)將實(shí)驗(yàn)電路恢復(fù)為圖41的負(fù)反饋放大電路。 適當(dāng)加大US（約10mV），在輸出波形不失真的條件下，測(cè)量負(fù)反饋放大器的AVf、Rif和ROf， 記入表42；測(cè)量fhf和fLf，記入表43。表43基本放大器fL(KHz)fH(KHz)f(KHz)負(fù)反

26、饋放大器fLf(KHz)fHf(KHz)ff(KHz) *4、觀察負(fù)反饋對(duì)非線性失真的改善1)實(shí)驗(yàn)電路改接成基本放大器形式，在輸入端加入f1KHz 的正弦信號(hào)，輸出端接示波器，逐漸增大輸入信號(hào)的幅度，使輸出波形開始出現(xiàn)失真，記下此時(shí)的波形和輸出電壓的幅度。2)再將實(shí)驗(yàn)電路改接成負(fù)反饋放大器形式，增大輸入信號(hào)幅度，使輸出電壓幅度的大小與1)相同，比較有負(fù)反饋時(shí)，輸出波形的變化。五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、將基本放大器和負(fù)反饋放大器動(dòng)態(tài)參數(shù)的實(shí)測(cè)值和理論估算值列表進(jìn)行比較。2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)電壓串聯(lián)負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響。六、預(yù)習(xí)要求1、復(fù)習(xí)教材中有關(guān)負(fù)反饋放大器的內(nèi)容。2、按實(shí)驗(yàn)電路41估算放大器的靜

27、態(tài)工作點(diǎn)（取12100）。3、怎樣把負(fù)反饋放大器改接成基本放大器？為什么要把Rf并接在輸入和輸出端？4、估算基本放大器的AV，Ri和RO；估算負(fù)反饋放大器的AVf、Rif和ROf，并驗(yàn)算它們之間的關(guān)系。5、如按深負(fù)反饋估算，則閉環(huán)電壓放大倍數(shù)AVf？ 和測(cè)量值是否一致？為什么？6、如輸入信號(hào)存在失真，能否用負(fù)反饋來(lái)改善？7、怎樣判斷放大器是否存在自激振蕩？如何進(jìn)行消振？注：如果實(shí)驗(yàn)裝置上有放大器的固定實(shí)驗(yàn)?zāi)K，則可參考實(shí)驗(yàn)二附圖21進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)五射極跟隨器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握射極跟隨器的特性及測(cè)試方法2、 進(jìn)一步學(xué)習(xí)放大器各項(xiàng)參數(shù)測(cè)試方法二、實(shí)驗(yàn)原理射極跟隨器的原理圖如圖51所示。 它是一

28、個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路，它具有輸入電阻高，輸出電阻低，電壓放大倍數(shù)接近于1，輸出電壓能夠在較大范圍內(nèi)跟隨輸入電壓作線性變化以及輸入、輸出信號(hào)同相等特點(diǎn)。圖51 射極跟隨器射極跟隨器的輸出取自發(fā)射極，故稱其為射極輸出器。1、輸入電阻Ri 圖51電路 Rirbe(1)RE 如考慮偏置電阻RB和負(fù)載RL的影響，則 RiRBrbe(1)(RERL) 由上式可知射極跟隨器的輸入電阻Ri比共射極單管放大器的輸入電阻RiRBrbe要高得多，但由于偏置電阻RB的分流作用，輸入電阻難以進(jìn)一步提高。輸入電阻的測(cè)試方法同單管放大器，實(shí)驗(yàn)線路如圖52所示。圖52 射極跟隨器實(shí)驗(yàn)電路即只要測(cè)得A、B兩點(diǎn)的對(duì)地電位即可

29、計(jì)算出Ri。2、輸出電阻RO 圖51電路如考慮信號(hào)源內(nèi)阻RS，則 由上式可知射極跟隨器的輸出電阻R0比共射極單管放大器的輸出電阻RORC低得多。三極管的愈高，輸出電阻愈小。輸出電阻RO的測(cè)試方法亦同單管放大器，即先測(cè)出空載輸出電壓UO，再測(cè)接入負(fù)載RL后的輸出電壓UL，根據(jù) 即可求出 RO 3、電壓放大倍數(shù)圖51電路 1上式說明射極跟隨器的電壓放大倍數(shù)小于近于1，且為正值。 這是深度電壓負(fù)反饋的結(jié)果。但它的射極電流仍比基流大(1)倍， 所以它具有一定的電流和功率放大作用。4、電壓跟隨范圍電壓跟隨范圍是指射極跟隨器輸出電壓uO跟隨輸入電壓ui作線性變化的區(qū)域。當(dāng)ui超過一定范圍時(shí)，uO便不能跟隨

30、ui作線性變化，即uO波形產(chǎn)生了失真。為了使輸出電壓uO正、負(fù)半周對(duì)稱，并充分利用電壓跟隨范圍，靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)選在交流負(fù)載線中點(diǎn)，測(cè)量時(shí)可直接用示波器讀取uO的峰峰值，即電壓跟隨范圍；或用交流毫伏表讀取uO的有效值，則電壓跟隨范圍U0PP2UO三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1、12V直流電源2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器3、雙蹤示波器 4、交流毫伏表5、直流電壓表 6、頻率計(jì)7、3DG12×1 (50100)或9013 電阻器、電容器若干。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容按圖52組接電路 1、靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整接通12V直流電源，在B點(diǎn)加入f1KHz正弦信號(hào)ui，輸出端用示波器監(jiān)視輸出波形，反復(fù)調(diào)整RW及信號(hào)源的輸出幅度，使在示波

31、器的屏幕上得到一個(gè)最大不失真輸出波形，然后置ui0，用直流電壓表測(cè)量晶體管各電極對(duì)地電位，將測(cè)得數(shù)據(jù)記入表51。 表51UE(V)UB(V)UC(V)IE（mA） 在下面整個(gè)測(cè)試過程中應(yīng)保持RW值不變（即保持靜工作點(diǎn)IE不變）。 2、測(cè)量電壓放大倍數(shù)Av 接入負(fù)載RL1K，在B點(diǎn)加f1KHz正弦信號(hào)ui，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)幅度，用示波器觀察輸出波形uo，在輸出最大不失真情況下，用交流毫伏表測(cè)Ui、UL值。記入表52。表52Ui（V）UL（V）AV3、測(cè)量輸出電阻R0接上負(fù)載RL1K，在B點(diǎn)加f1KHz正弦信號(hào)ui，用示波器監(jiān)視輸出波形，測(cè)空載輸出電壓UO，有負(fù)載時(shí)輸出電壓UL，記入表53。表53U0

32、（V）UL（V）RO(K)4、測(cè)量輸入電阻Ri在A點(diǎn)加f1KHz的正弦信號(hào)uS，用示波器監(jiān)視輸出波形，用交流毫伏表分別測(cè)出A、B點(diǎn)對(duì)地的電位US、Ui，記入表54。表54US（V）Ui（V）Ri(K)5、測(cè)試跟隨特性 接入負(fù)載RL1K，在B點(diǎn)加入f1KHz正弦信號(hào)ui，逐漸增大信號(hào)ui幅度，用示波器監(jiān)視輸出波形直至輸出波形達(dá)最大不失真，測(cè)量對(duì)應(yīng)的UL值，記入表55。表55Ui(V)UL(V) 6、測(cè)試頻率響應(yīng)特性保持輸入信號(hào)ui幅度不變，改變信號(hào)源頻率，用示波器監(jiān)視輸出波形，用交流毫伏表測(cè)量不同頻率下的輸出電壓UL值，記入表56。表56f(KHz)UL(V)五、預(yù)習(xí)要求1、復(fù)習(xí)射極跟隨器的工作

33、原理。2、根據(jù)圖52的元件參數(shù)值估算靜態(tài)工作點(diǎn)，并畫出交、直流負(fù)載線。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并畫出曲線ULf(Ui)及ULf(f)曲線。2、 分析射極跟隨器的性能和特點(diǎn)。附：采用自舉電路的射極跟隨器在一些電子測(cè)量?jī)x器中，為了減輕儀器對(duì)信號(hào)源所取用的電流，以提高測(cè)量精度，通常采用附圖51所示帶有自舉電路的射極跟隨器，以提高偏置電路的等效電阻，從而保證射極跟隨器有足夠高的輸入電阻。附圖51有自舉電路的射極跟隨器 實(shí)驗(yàn)八集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用(I) 模擬運(yùn)算電路 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、研究由集成運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運(yùn)算電路的功能。2、了解運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮的一

34、些問題。二、實(shí)驗(yàn)原理集成運(yùn)算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級(jí)放大電路。當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反饋電路時(shí)，可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)等模擬運(yùn)算電路。理想運(yùn)算放大器特性在大多數(shù)情況下，將運(yùn)放視為理想運(yùn)放，就是將運(yùn)放的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想化，滿足下列條件的運(yùn)算放大器稱為理想運(yùn)放。開環(huán)電壓增益Aud=輸入阻抗ri=輸出阻抗ro=0帶寬 fBW=失調(diào)與漂移均為零等。理想運(yùn)放在線性應(yīng)用時(shí)的兩個(gè)重要特性：（1）輸出電壓UO與輸入電壓之間滿足關(guān)系式UOAud（U+U）由于Aud=，而UO為有限值，因此，U+U0。即

35、U+U，稱為“虛短”。（2）由于ri=，故流進(jìn)運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電流可視為零，即IIB0，稱為“虛斷”。這說明運(yùn)放對(duì)其前級(jí)吸取電流極小。上述兩個(gè)特性是分析理想運(yùn)放應(yīng)用電路的基本原則，可簡(jiǎn)化運(yùn)放電路的計(jì)算?；具\(yùn)算電路1) 反相比例運(yùn)算電路電路如圖81所示。對(duì)于理想運(yùn)放， 該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為 為了減小輸入級(jí)偏置電流引起的運(yùn)算誤差，在同相輸入端應(yīng)接入平衡電阻R2R1 / RF。圖81 反相比例運(yùn)算電路 圖82 反相加法運(yùn)算電路2)反相加法電路電路如圖82所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為 R3R1 / R2 / RF 3) 同相比例運(yùn)算電路圖83(a)是同相比例運(yùn)算電路，它的輸

36、出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為 R2R1 / RF當(dāng)R1時(shí)，UOUi，即得到如圖83(b)所示的電壓跟隨器。圖中R2RF，用以減小漂移和起保護(hù)作用。一般RF取10K， RF太小起不到保護(hù)作用，太大則影響跟隨性。(a) 同相比例運(yùn)算電路 (b) 電壓跟隨器圖8-3 同相比例運(yùn)算電路 4) 差動(dòng)放大電路（減法器）對(duì)于圖8-4所示的減法運(yùn)算電路，當(dāng)R1R2，R3RF時(shí)， 有如下關(guān)系式 圖84 減法運(yùn)算電路圖 8-5 積分運(yùn)算電路 5) 積分運(yùn)算電路反相積分電路如圖85所示。在理想化條件下，輸出電壓uO等于式中uC(o)是t0時(shí)刻電容C兩端的電壓值，即初始值。如果ui(t)是幅值為E的階躍電壓，并設(shè)uc

37、(o)0，則即輸出電壓 uO(t)隨時(shí)間增長(zhǎng)而線性下降。顯然RC的數(shù)值越大，達(dá)到給定的UO值所需的時(shí)間就越長(zhǎng)。積分輸出電壓所能達(dá)到的最大值受集成運(yùn)放最大輸出范圍的限值。在進(jìn)行積分運(yùn)算之前，首先應(yīng)對(duì)運(yùn)放調(diào)零。為了便于調(diào)節(jié)，將圖中K1閉合，即通過電阻R2的負(fù)反饋?zhàn)饔脦椭鷮?shí)現(xiàn)調(diào)零。但在完成調(diào)零后，應(yīng)將K1打開，以免因R2的接入造成積分誤差。K2的設(shè)置一方面為積分電容放電提供通路，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)積分電容初始電壓uC(o)0，另一方面，可控制積分起始點(diǎn)，即在加入信號(hào)ui后， 只要K2一打開， 電容就將被恒流充電，電路也就開始進(jìn)行積分運(yùn)算。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1、±12V直流電源2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器3、

38、交流毫伏表 4、直流電壓表5、集成運(yùn)算放大器A741×1 電阻器、電容器若干。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)前要看清運(yùn)放組件各管腳的位置；切忌正、負(fù)電源極性接反和輸出端短路，否則將會(huì)損壞集成塊。1、反相比例運(yùn)算電路1) 按圖81連接實(shí)驗(yàn)電路，接通±12V電源，輸入端對(duì)地短路，進(jìn)行調(diào)零和消振。2) 輸入f100Hz，Ui0.5V的正弦交流信號(hào)，測(cè)量相應(yīng)的UO，并用示波器觀察uO和ui的相位關(guān)系，記入表8-1。表8-1Ui0.5V，f100HzUi（V）U0（V）ui波形uO波形AV實(shí)測(cè)值計(jì)算值2、同相比例運(yùn)算電路1) 按圖83(a)連接實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)步驟同內(nèi)容1，將結(jié)果記入表82。 2)

39、將圖83(a)中的R1斷開，得圖83(b)電路重復(fù)內(nèi)容1)。表82Ui0.5Vf100HzUi（V）UO(V)ui波形uO波形AV實(shí)測(cè)值計(jì)算值3、 反相加法運(yùn)算電路1) 按圖82連接實(shí)驗(yàn)電路。調(diào)零和消振。2) 輸入信號(hào)采用直流信號(hào)，圖86所示電路為簡(jiǎn)易直流信號(hào)源，由實(shí)驗(yàn)者自行完成。實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意選擇合適的直流信號(hào)幅度以確保集成運(yùn)放工作在線性區(qū)。用直流電壓表測(cè)量輸入電壓Ui1、Ui2及輸出電壓UO，記入表83。圖86 簡(jiǎn)易可調(diào)直流信號(hào)源表8-3Ui1(V)Ui2(V)UO(V)4、減法運(yùn)算電路1) 按圖84連接實(shí)驗(yàn)電路。調(diào)零和消振。2) 采用直流輸入信號(hào)，實(shí)驗(yàn)步驟同內(nèi)容3，記入表84。 表84Ui

40、1(V)Ui2(V)UO(V)5、積分運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)電路如圖85所示。1)打開K2，閉合K1，對(duì)運(yùn)放輸出進(jìn)行調(diào)零。 2)調(diào)零完成后，再打開K1，閉合K2，使uC(o)0。3)預(yù)先調(diào)好直流輸入電壓Ui0.5V，接入實(shí)驗(yàn)電路，再打開K2，然后用直流電壓表測(cè)量輸出電壓UO，每隔5秒讀一次UO，記入表8-5，直到UO不繼續(xù)明顯增大為止。 表85 t(s)051015202530U0(V)五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出波形圖（注意波形間的相位關(guān)系）。2、 將理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。 3、 分析討論實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題。六、預(yù)習(xí)要求1、 復(fù)習(xí)集成運(yùn)放線性應(yīng)用部分內(nèi)容，并根據(jù)

41、實(shí)驗(yàn)電路參數(shù)計(jì)算各電路輸出電壓的理論值。2、 在反相加法器中，如Ui1 和Ui2 均采用直流信號(hào)，并選定Ui21V，當(dāng)考慮到運(yùn)算放大器的最大輸出幅度(±12V)時(shí)，Ui1的大小不應(yīng)超過多少伏？3、 在積分電路中，如R1100K， C4.7F，求時(shí)間常數(shù)。假設(shè)Ui0.5V，問要使輸出電壓UO達(dá)到5V，需多長(zhǎng)時(shí)間（設(shè)uC(o)0）？4、 為了不損壞集成塊，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意什么問題？實(shí)驗(yàn)九集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用（） 電壓比較器 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、 掌握電壓比較器的電路構(gòu)成及特點(diǎn) 2、 學(xué)會(huì)測(cè)試比較器的方法 二、實(shí)驗(yàn)原理電壓比較器是集成運(yùn)放非線性應(yīng)用電路，它將一個(gè)模擬量電壓信號(hào)和一個(gè)參考電壓相

42、比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變，相應(yīng)輸出高電平或低電平。比較器可以組成非正弦波形變換電路及應(yīng)用于模擬與數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。圖91所示為一最簡(jiǎn)單的電壓比較器，UR為參考電壓，加在運(yùn)放的同相輸入端，輸入電壓ui加在反相輸入端。 (a)電路圖 (b)傳輸特性圖91 電壓比較器 當(dāng)uiUR時(shí)，運(yùn)放輸出高電平，穩(wěn)壓管Dz反向穩(wěn)壓工作。輸出端電位被其箝位在穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ，即 uOUZ 當(dāng)uiUR時(shí)，運(yùn)放輸出低電平，DZ正向?qū)?，輸出電壓等于穩(wěn)壓管的正向壓降UD，即 uoUD 因此，以UR為界，當(dāng)輸入電壓ui變化時(shí)，輸出端反映出兩種狀態(tài)。高電位和低電位。 表示輸出電壓與輸入電壓之間關(guān)系的特性曲線，稱為傳輸特性。 圖101(b)為(