電子科技大學(xué)模擬電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告02

1、模擬電路實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)一 常用電子測(cè)量?jī)x器的使用1. 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 了解雙蹤示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、晶體管毫伏表、直流穩(wěn)壓電源的工作原 理和主要技術(shù)指標(biāo)。（2） 掌握雙蹤示波器、晶體管毫伏表、直流穩(wěn)壓電源的正確使用方法。2. 實(shí)驗(yàn)原理示波器是電子測(cè)量中最常用的一種電子儀器 , 可以用它來測(cè)試和分析時(shí)域信號(hào)。 示波器通常由信號(hào)波形顯示部分、垂直信道（Y通道）、水平信道（X通道）三部 分組成。YB4320G!具有雙路的通用示波器，其頻率響應(yīng)為 020MHz。為了保證示波器測(cè)量的準(zhǔn)確性，示波器內(nèi)部均帶有校準(zhǔn)信號(hào)，其頻率一般為 1KHz即周期為1ms,其幅度是恒定的或可以步級(jí)調(diào)整，其波形一般為矩形波。

2、 在使用示波器測(cè)量波形參數(shù)之前，應(yīng)把校準(zhǔn)信號(hào)接入Y軸，以校正示波器的Y軸 偏轉(zhuǎn)靈敏度刻度以及掃描速度刻度是否正確，然后再來測(cè)量被測(cè)信號(hào)。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器能產(chǎn)生正弦波、三角波、方波、斜波、脈沖波以及掃描波等信 號(hào)。由于用數(shù)字LED顯示輸出頻率，讀數(shù)方便且精確。晶體管毫伏表是測(cè)量正弦信號(hào)有效值比較理想的儀器， 其表盤用正弦有效值刻 度，因此只有當(dāng)測(cè)量正弦電壓有效值時(shí)讀數(shù)才是正確的。 晶體管毫伏表在小量程 檔位（小于1V）時(shí)，打開電源開關(guān)后，輸入端不允許開路，以免外界干擾電壓 從輸入端進(jìn)入造成打表針的現(xiàn)象， 且易損壞儀表。 在使用完畢將儀表復(fù)位時(shí)， 應(yīng) 將量程開關(guān)放在300V擋，當(dāng)電纜的兩個(gè)測(cè)試端接地

3、，將表垂直放置。直流穩(wěn)壓電源是給電路提供能源的設(shè)備，通常直流電源是把市電220V的交流電轉(zhuǎn)換成各種電路所需要的直流電壓或直流電流。 一般一個(gè)直流穩(wěn)壓電源可輸出 兩組直流電壓，電壓是可調(diào)的，通常為 030V,最大輸出直流電流通常為 2A。 輸出電壓或電流值的大小， 可通過電源表面旋鈕進(jìn)行調(diào)整， 并由表面上的表頭或 LED顯示。每組電源有3個(gè)端子，即正極、負(fù)極和機(jī)殼接地。正極和負(fù)極就像我 們平時(shí)使用的干電池一樣，機(jī)殼接地是為了防止外部干擾而設(shè)置的。如果某一電路使用的是正、 負(fù)電源， 即雙電源， 此時(shí)要注意的是雙電源共地的 接法，以免造成短路現(xiàn)象。數(shù)字萬用表可用于交、直流電壓測(cè)量、交、直流電流測(cè)量，

4、電阻測(cè)量，一般晶 體管的測(cè)量等。一般的數(shù)字萬用表交流電壓擋的頻率相應(yīng)范圍為45Hz500Hz， 用其對(duì)正弦交流信號(hào)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，應(yīng)先了解被測(cè)信號(hào)的頻率，再正確選擇使用。3. 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1） 示波器CAL（校準(zhǔn)）信號(hào)的測(cè)試示波器器在使用前應(yīng)進(jìn)行檢查和校準(zhǔn)。正確設(shè)置示波器各開關(guān)及旋鈕，用測(cè)試 電纜將CAL（校準(zhǔn)）信號(hào)輸出端與雙蹤示波器垂直通道的一個(gè)輸入端相連接， 適當(dāng)選擇偏轉(zhuǎn)靈敏度和掃描速度，使波形清晰、穩(wěn)定的顯示。記錄相關(guān)參數(shù)， 繪出波形圖，填于表1中。表1示波器校準(zhǔn)信號(hào)測(cè)試信號(hào)相關(guān)參數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)波形圖標(biāo) 準(zhǔn) 信 號(hào)偏轉(zhuǎn)靈敏度（V/div）位置500mV/div波形的峰峰高度（Hy格）3峰峰值電壓（U

5、pp）3V, 11 -掃描速度（t/div ）0.5ms/div魯一個(gè)周期的寬度（Hx格）2信號(hào)周期T1ms信號(hào)頻率f1KHz2）電子測(cè)量?jī)x器的頻率響應(yīng)特性了解儀器的頻率響應(yīng)指標(biāo)，用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)各儀器的工作頻率范圍進(jìn)行測(cè)試。用函數(shù)發(fā)生器輸出正弦信號(hào)，以示波器為標(biāo)準(zhǔn)，使信號(hào)峰峰值Upp=10V同時(shí)接 入其他儀器，改變頻率，并測(cè)量相應(yīng)電壓值，填入表 2中。表2儀器頻率響應(yīng)測(cè)試測(cè)試電壓示波器晶體管毫伏表數(shù)字萬用表頻率Up-pUsUs400Hz10.03.4781KHz10.03.45510KHz10.03.06340KHz10.01.591400KHz10.00.002由上表可知，數(shù)字萬用表對(duì)低頻信

6、號(hào)響應(yīng)較好，對(duì)高頻信號(hào)響應(yīng)較差 注：因?yàn)閷?shí)驗(yàn)時(shí)缺少晶體管毫伏表儀器，故未進(jìn)行測(cè)量。4、實(shí)驗(yàn)器材（設(shè)備及元器件）雙蹤示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源5、實(shí)驗(yàn)方案與步驟 利用雙波示蹤器，我們得出示波器校準(zhǔn)信號(hào)測(cè)試的結(jié)果，用實(shí)驗(yàn)的方法對(duì) 各儀器的工作頻率范圍進(jìn)行測(cè)試。6、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析（包括處理的數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)如上表所示，說明在電壓的輸出過程中，出現(xiàn)了一定的偏差，對(duì)低頻號(hào)響應(yīng)較好，對(duì)高頻信號(hào)響應(yīng)較差。7、實(shí)驗(yàn)結(jié)論我們明白了雙蹤示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源的基本原理，并且學(xué)會(huì)了它們的使用方法。8、總結(jié)及心得體會(huì)通過示波器校準(zhǔn)信號(hào)的測(cè)試和電子測(cè)量?jī)x器頻率響應(yīng)特性的實(shí)驗(yàn)， 我們了解 了一些儀器

7、的使用方法及其使用條件。 同時(shí)， 在測(cè)試的過程中， 正確地調(diào)節(jié)儀器 的各調(diào)節(jié)按鍵， 才能得到我們需要的結(jié)果。 這在儀器的學(xué)習(xí)中尤為重要， 只有掌 握了儀器的使用規(guī)則才能在以后跟深入的實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用。雖然本次實(shí)驗(yàn)難度不大， 但是對(duì)于這些基本的元器件的使用方法是一定要掌握， 我們首先使用模擬示波器 進(jìn)行試驗(yàn)， 雖然之前知道使用方法， 但實(shí)驗(yàn)開始的時(shí)候并不是很成功， 但最后在 我們的努力下順利完成實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。 做這個(gè)實(shí)驗(yàn)最大的體會(huì)就是再簡(jiǎn)單的事， 都要 認(rèn)真對(duì)待實(shí)驗(yàn)二 單管放大器的研究與測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 進(jìn)一步熟悉常用電子儀器的使用。2. 掌握直流電壓、電流及正弦信號(hào)的測(cè)試方法。3. 學(xué)習(xí)放大器靜態(tài)工

8、作點(diǎn)、放大倍數(shù)及其輸入電阻的測(cè)量。二、實(shí)驗(yàn)原理1. 單級(jí)放大電路是放大器的基本電路。靜態(tài)工作點(diǎn)（ Q 點(diǎn)）是放大器在沒有 輸入信號(hào)時(shí)，晶體管的Ibq、Icq、Uceq、Ubeq，也稱為Q值。為了保證放大電 路不失真的輸出電壓， Q 值選擇在交流負(fù)載線的中點(diǎn)附近。實(shí)際放大器的參數(shù) 一旦確定，通過調(diào)整偏置電阻對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)和測(cè)試。測(cè)量靜態(tài)工作電壓時(shí)，應(yīng)正確選擇電表量程，考慮電表內(nèi)阻對(duì)被測(cè)電壓的影響；測(cè)量靜態(tài)工作 電流時(shí)，往往采用間接測(cè)量法，即通過對(duì)已知電阻兩端的電壓的測(cè)量來計(jì)算電 流。2. 電壓放大倍數(shù)是放大電路交流輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓之比，運(yùn)用正 弦測(cè)試方法對(duì)其進(jìn)行測(cè)量。3. 對(duì)于放

9、大器輸入電阻、輸出電阻的測(cè)量，可運(yùn)用兩次電壓法間接測(cè)量，測(cè) 試原理如圖1所示。放大電路圖1放大器輸入、輸出電阻測(cè)試原理輸入電阻RUiUs U輸出電阻 Ro (J 1)%U o三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本實(shí)驗(yàn)測(cè)試電路由硅 NPN型晶體管組成的共射單管放大電路，電原理圖如圖2所示，實(shí)驗(yàn)電路如圖3所示。i- O Pl廣圖2阻容耦合共射放大器2VGloo匸工r©u.,VI'RlIXnuRI3k nuo4圖3共射單管放大器實(shí)驗(yàn)電路其中選擇Re1k 、Rc2.7k ，旁路電容取100 F，下偏置電阻取10k ，上偏置電阻適當(dāng)選擇，負(fù)載電阻 Rlo1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量令Vcc =+ 12V，調(diào)節(jié)電位器

10、Rw，使Ue = 1.5V°用萬用表測(cè)量Ue、Ub、Uc,計(jì)算Ube、Ieq、Uce，數(shù)據(jù)記入表1中。表1靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量UeUbUcUbeIeqUce1.20V1.93V8.74 V0.71V1.26mA7.51V2.放大倍數(shù)的測(cè)量在正常狀態(tài)下測(cè)量放大器的電壓放大倍數(shù)。設(shè)置信號(hào)頻率f 1kHz，Ui 5mV，測(cè)量Uo,計(jì)算放大器的電壓放大倍數(shù)（增益）Au。數(shù)據(jù)填入 表2中，用坐標(biāo)紙定量描繪輸入、輸出波形。表2放大倍數(shù)的測(cè)量測(cè)試條件工作狀態(tài)輸出電壓Uo放大倍數(shù)（Au）輸入及輸出波形f 1kHzUi = 5mV正常0.2040如下圖所示3.輸入電阻、輸出電阻的測(cè)量使放大器處于正常工作狀

11、態(tài)，分別用“兩次電壓法”測(cè)量該放大器的輸入電 阻Ri和輸出電阻Ro,數(shù)據(jù)填入表3中。表3輸入電阻、輸出電阻的測(cè)量輸入電阻輸出電阻UsUiRUoUoRo2.9mV2.2mV3.1 kQ276mV68mV3.1kQ4. 放大器帶寬的研究 使放大器處于正常工作狀態(tài)，用“逐點(diǎn)測(cè)試法”測(cè)量該放大器的通頻帶, 數(shù)據(jù)填入表4中。表4放大器通頻帶的測(cè)量頻率值/HzfL/2fLfo/2fo2fofH10f卜'帶寬f5010020050010002000100k400k4MUo/V0.30.70.71110.80.70.4400k四. 實(shí)驗(yàn)器材（設(shè)備及元器件）三極管，示波器，信號(hào)發(fā)生器五實(shí)驗(yàn)方案與步驟利用

12、所給的元器件和電路圖，搭出所需要的電路，然后依次測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn) 放大倍數(shù)輸入輸出的電阻，放大通頻帶的示數(shù)。 六實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析（包括處理的數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)如上表所示，我們可以看出，數(shù)據(jù)基本符合三極管的特性，然而由于元 器件的誤差和其他一些原因，測(cè)量倍數(shù)和放大倍數(shù)有一定的差距。 七實(shí)驗(yàn)結(jié)論我們測(cè)出三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)以及其放大倍數(shù)， 我們得出三極管在放大區(qū)工作 時(shí)可以放大電路的某些參數(shù)。八總結(jié)及心得體會(huì)通過這次實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行， 我們了解了三極管的工作方式和使用方法， 并且得出 了放大區(qū)，能利用三極管做一些簡(jiǎn)單的電路來實(shí)現(xiàn)一些功能。 九對(duì)本實(shí)驗(yàn)過程及方法，手段的改進(jìn)意見希望提供場(chǎng)效應(yīng)管或其他特殊三極管， 和

13、其配套的使用說明， 讓我們對(duì)三極 管有更多的了解和認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)三 集成運(yùn)放的運(yùn)算應(yīng)用研究一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 加深對(duì)集成運(yùn)放基本特性的理解；2. 掌握集成運(yùn)放的正確使用方法；3. 學(xué)習(xí)集成運(yùn)放在基本運(yùn)算電路中的應(yīng)用方法；4. 掌握用正弦測(cè)試方法對(duì)運(yùn)放應(yīng)用電路進(jìn)行性能測(cè)試的方法。實(shí)驗(yàn)原理集成運(yùn)放是人們對(duì)“理想放大器”的一種實(shí)現(xiàn)。一般在分析集成運(yùn)放的實(shí)用 性能時(shí)，為了方便，通常認(rèn)為運(yùn)放是理想的，即具有如下特性：1. 開環(huán)電壓增益Avd無窮大，Ad；2. 差模和共模輸入電阻均為無限大，Rid，Ric；3. 輸出電阻為零，Ro 0 ；4. 開環(huán)帶寬無限大，放大器本身不引入額外相移，信號(hào)傳遞無延時(shí)；5. 共

14、模抑制比無限大，Kcmr；6. 放大器無失調(diào)誤差， 0，Iio 0。共模電壓增益Avd無限大的含義是要求差模信號(hào)要無限小，也就是認(rèn)為理想運(yùn) 放兩個(gè)輸入端（同相端和反相端）之間的電位差為零。差模輸入電阻Rid ， 則表明在有限的輸入信號(hào)時(shí)輸入電流等于零， 即兩個(gè)差分輸入端的電流為零。 這就是運(yùn)放的兩條重要規(guī)律即：I 入=0，V+ = V因?yàn)閂?？偸怯邢薜?，故必然有V V Vo / Avd 0，但要注意，這一重要規(guī) 律只有在線性應(yīng)用時(shí)才是正確的。 而在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，因?yàn)锳vd很高，只有在加 負(fù)反饋條件下才能使運(yùn)放工作在線性放大區(qū)。由于集成運(yùn)放有兩個(gè)輸入端，因此按輸入接入方式不同，可以有三種基本放 大

15、組態(tài)。它們是構(gòu)成集成運(yùn)放系統(tǒng)的基本單元。1.反相放大器反相放大器組態(tài)電路如圖1所示。RFVi圖1反相放大器輸出輸入關(guān)系：Vo3增益：AvfRfRi輸入電阻Rid ：RidR1V2)輸出電阻Rod : Rod02同相放大器同相放大器組態(tài)電路如圖2所示:RFr_IRi -Il-ViJ;此組態(tài)電路中：輸出輸入關(guān)系:件2同相放大器. R2 FRL，R3 Rf VoR3 (1Rf增益：Avf(1)R3R2 R3VoRiRfRiR3R2R3Vi輸入電阻Rd: RidR2R3輸出電阻Rod : fod02差分放大器差分放大器組態(tài)電路如圖3所示：圖3差分放大器此組態(tài)電路中：R2R1，R3Rf輸出輸入關(guān)系：Rf

16、Vi1R1RFR3V。R1R1R2R3增益：Avf_RlR1輸入電阻Rid :RidR1R22R1輸出電阻Rod:Rod0由上面三種運(yùn)放組態(tài)看出，理想運(yùn)放的閉環(huán)特性完全由外接元件決定。 實(shí)際運(yùn)放的主要參數(shù)比較接近理想運(yùn)放，但總不能達(dá)到理想特性，所以， 用實(shí)際運(yùn)放來構(gòu)成電路時(shí)，貝U要考慮到非理想特性對(duì)電路性能的影響，通過實(shí) 踐加深對(duì)實(shí)際運(yùn)放各種性能的認(rèn)識(shí)，真正掌握集成運(yùn)放的使用方法。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）反相比例放大器特性研究1.直流反相比例運(yùn)算按圖 1 連接電路，取 & 10k ，Rf 100k ，R2 R1 / Rf 完成表1測(cè)試計(jì)算，并分析結(jié)果。表1Vi(V)Vo(V)AvfAvfRF

17、 / R1Avf Avf %Avf0.55.23-10.46104.6%+0.22.0510.25102.5%-110.32-10.32103.3%2. 交流反相比例運(yùn)算實(shí)現(xiàn)：V°(t)10Vj(t) , Vi (tcos2000 t觀測(cè)記錄輸入、輸出波形，分析結(jié)果。答：這里輸入為一個(gè)有效值為1.5V,頻率為1000Hz的正弦信號(hào)。觀察輸出 信號(hào)的波形，發(fā)現(xiàn)其為一個(gè)不很規(guī)則，近似正弦的信號(hào)。測(cè)得其有效值為 11.35V。如下圖：WR1rik-R2Vi2 RFR二RF/R1/R2 Rn(二) 反相加法器特性研究 按照?qǐng)D4連接電路圖4反相加法器取 Ri R2 R310k, Rf 100k

18、,R 3.3k .完成表 2測(cè)試及計(jì)算，分析結(jié)果。表2Vi1V2V3ViVo和波形2-10.32.332-1cos 2000 t2420.3+cos 2000 t28.08用示波器丫軸DC和AC輸入方式分別觀察波形，并比較有何異同23'U/V0山Vs1 23 4*上下分別是交流分量和直流分量，相同點(diǎn)是在特定情況下兩個(gè)圖像在圖形上是一 致的。不同點(diǎn)是兩個(gè)圖像的坐標(biāo)位置是不同的，DC方式的圖像是AC方式的圖像 疊加上直流分量的結(jié)果。(三) 交流同相比例放大器特性研究1按圖2連接電路2.取 R 10k , R2 10k , R3 10k ,Vi (t) 子 cos 2000 t 伏, 完成表3測(cè)試，記錄波形，分析結(jié)果。表3RfVo(t)VAvfVoVAvf1雖R%10k1.5 cos 2000 t2.1226%100k7.44 cos 2000t10.52114.3%3.完成運(yùn)算 Vo(t) 3Vi(t )V取 R1 R2 10k , R3 10k ,Vi (t) 2 cos2000 t計(jì)算Rf的值，實(shí)測(cè)結(jié)果并分析四. 實(shí)驗(yàn)器材(