模電實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、模擬電路課程設(shè)計(jì)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?1) 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(lái)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是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。在使用示

2、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(lái)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(kāi)電源開(kāi)關(guān)后，輸入端不允許開(kāi)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(kāi)關(guān)放在300V擋，當(dāng)電纜的兩個(gè)測(cè)試端接地，將表垂直放置。 直流穩(wěn)壓電

3、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(guò)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(wàn)用表可用于交、直流電壓測(cè)量、交、直流電流測(cè)量，電阻測(cè)量，一般晶體管的測(cè)量等。一般的數(shù)字萬(wàn)用表交

4、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(kāi)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1 V/div波形的峰峰高度（Hy格）2峰峰值電壓（Upp）2 V掃描速度（t/div）0.2 ms/div一個(gè)周期的寬

5、度（HX格）5信號(hào)周期T1 ms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)試電壓頻率示波器晶體管毫伏表數(shù)字萬(wàn)用表UppUsUs400Hz10.0 V3.951KHz10.0 V4.0310KHz10.0 V3.2940KHz10.0 V1.48400KHz10.0 V0.015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

6、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，通過(guò)圖示我們看出，并不是平整的波形，說(shuō)明在電壓的輸出過(guò)程中，出現(xiàn)了一定的偏差。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(guò)對(duì)雙蹤示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源的基本原理的了解的器材的使用，使我更加清晰的認(rèn)識(shí)了這些器材 ，并用這些器材做了一些可以實(shí)現(xiàn)的實(shí)驗(yàn)。9. 對(duì)本實(shí)驗(yàn)過(guò)程及方法，手段的改進(jìn)意見(jiàn)我們可以取兩臺(tái)儀器

7、，各做一次試驗(yàn)，這樣可以進(jìn)行對(duì)比，更加明顯的看出儀器的特征與不同。. 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(méi)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(guò)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

8、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(guò)對(duì)已知電阻兩端的電壓的測(cè)量來(lái)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。圖1 放大器輸入、輸出電阻測(cè)試原理輸入電阻輸出電阻三、 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。圖2 阻容耦合共射放大器圖3 共射單管放大器實(shí)驗(yàn)電路其中選擇、，旁路電容取，下偏置電阻取，上偏置電阻適當(dāng)選擇，負(fù)載電阻。1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量令Vcc12V，調(diào)節(jié)電位器

9、RW，使UE1.5V。用萬(wàn)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UEUBUcUBEIEQUCE1.20V1.92V8.74V0.72V1.26mA7.54V2. 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，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）輸出波形Ui5mV正常0.21V42如下圖3. 輸入電阻、輸出電阻的測(cè)量使放大器處于正常工作狀態(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

10、，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2.9mV2.2mV3.1k276mV68mV3.1k4. 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/Hz帶寬5010050010002000400k4M0.30.71110.70.4400k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

11、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(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)一些功能。九對(duì)本實(shí)驗(yàn)過(guò)程及方法，手段的改進(jìn)意見(jiàn)希望提供場(chǎng)效應(yīng)管或其他特殊三極管，和其配套的使用說(shuō)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

12、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。二、 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(kāi)環(huán)電壓增益無(wú)窮大，；2. 差模和共模輸入電阻均為無(wú)限大，；3. 輸出電阻為零，；4. 開(kāi)環(huán)帶寬無(wú)限大，放大器本身不引入額外相移，信號(hào)傳遞無(wú)延時(shí)；5. 共模抑制比無(wú)限大，;6. 放大器無(wú)失調(diào)誤差，。共模電壓增益無(wú)限大的含義是要求差模信號(hào)要無(wú)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，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

13、就是運(yùn)放的兩條重要規(guī)律即： I入0，VV因?yàn)榭偸怯邢薜?，故必然有，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)楹芨撸挥性诩迂?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。圖1 反相放大器此組態(tài)電路中：輸出輸入關(guān)系： 增益： 輸入電阻： 輸出電阻：2.同相放大器 同相放大器組態(tài)電路如圖2所示：圖2 同相放大器此組態(tài)電路中： ，輸出輸入關(guān)系：增益：輸入電阻：輸出電阻：2.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

14、此組態(tài)電路中： ，輸出輸入關(guān)系：增益：輸入電阻： 輸出電阻：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(lái)構(gòu)成電路時(shí)，則要考慮到非理想特性對(duì)電路性能的影響，通過(guò)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， 完成表1測(cè)試計(jì)算，并分析結(jié)果。表10.54.55-9.1109.00.2-1.85-9.25107.519.05-9.05109.52.交流反相比例運(yùn)算實(shí)現(xiàn)：， 觀測(cè)記錄輸入、輸出波形，分析結(jié)果。答：這

15、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：(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,.完成表2測(cè)試及計(jì)算,分析結(jié)果。表2和波形0.5-0.20.32.10.5-0.20.3+8.03用示波器Y軸DC和AC輸入方式分別觀察波形,并比較有何異同。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,

16、伏,完成表3測(cè)試,記錄波形,分析結(jié)果。表30.901.80274.869.721110.43.完成運(yùn)算取,計(jì)算的值,實(shí)測(cè)結(jié)果并分析.四實(shí)驗(yàn)器材（設(shè)備及元器件）集成運(yùn)放，示波器，信號(hào)發(fā)生器五實(shí)驗(yàn)方案與步驟按照已知的電路圖搭出電路，然后根據(jù)集成運(yùn)放的輸入和輸出供給電壓和信號(hào)，同時(shí)按照要求進(jìn)行測(cè)試。六實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果分析（包括處理的數(shù)據(jù)）通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的整理和處理，我們可以得出運(yùn)放的一些性質(zhì)，從而對(duì)運(yùn)放在數(shù)據(jù)方面有一個(gè)新的了解。七實(shí)驗(yàn)結(jié)論運(yùn)放可以在一定程度上實(shí)現(xiàn)我們需要的功能。八總結(jié)及心得體會(huì)我們了解更多的運(yùn)放知識(shí)，對(duì)運(yùn)放的原理和作用有了更多的認(rèn)識(shí)。并且可以用運(yùn)放做簡(jiǎn)單的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)其作用。九對(duì)本實(shí)驗(yàn)過(guò)程及

17、方法，手段的改進(jìn)意見(jiàn) 希望實(shí)驗(yàn)室提供僅含有一個(gè)運(yùn)放的集成，這樣可以從最基本的單個(gè)運(yùn)放開(kāi)始進(jìn)行試驗(yàn)，收獲更大。實(shí)驗(yàn)四 電路元件的伏安特性1 測(cè)量線性電阻的VCR特性 選擇一個(gè)線性電阻插入插座中，在電阻兩端逐漸增加電壓至5V，觀察波形。根據(jù)波形，繪出該電阻的特性曲線。(注：測(cè)試時(shí)功耗電阻置于1k)選用R=10歐姆的線性電阻,調(diào)節(jié)特性圖示儀的功率限制電阻為1k,電壓為5v,并且調(diào)節(jié)I:0.2mA/div,V:2V/div.得到如下圖所示圖像:2 測(cè)量穩(wěn)壓二極管的正向特性和反向特性在同一座標(biāo)上繪出二極管正反向特性曲線。并測(cè)試出以下參數(shù)：（a）正向?qū)ǎㄩT檻）電壓。（b）反向穩(wěn)定電壓Vz（IR=5mA時(shí)）。（c）反向電流IR（VR =5V時(shí)）。首先圖示儀的參數(shù)設(shè)置為I:1mA/div,V:1V/div.測(cè)得正向?qū)妷簽?.76V, IR=5mA時(shí)反向穩(wěn)定電壓為4.2V.圖像如下：3 測(cè)量晶體管的輸出特性（a）調(diào)節(jié)圖示儀有關(guān)控制件，測(cè)繪輸出特性曲線。（b）在曲線上標(biāo)出飽和區(qū)、截止區(qū)和放大區(qū)。（c）設(shè)VCE =5V，適當(dāng)選擇和記錄IBQ，測(cè)量參數(shù)設(shè)置:I:5mA/div,V:1V/div,測(cè)得 圖像如下：4實(shí)驗(yàn)器材（設(shè)備及元器件）線性電阻，二極管