模擬電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書(09-10-2學(xué)期使用版)

1、常用電子儀器的使用一、 實驗?zāi)康? 熟悉示波器，低頻信號發(fā)生器和晶體管毫伏表等常用電子儀器面板，控制旋鈕的名稱，功能及使用方法。2 學(xué)習(xí)使用低頻信號發(fā)生器和晶體管毫伏表。3 初步掌握用示波器觀察波形和測量波形參數(shù)的方法。二、 實驗原理 在模擬電子電路實驗中，經(jīng)常使用的電子儀器有示波器、低頻信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表及頻率計等。它們和萬用電表一起，可以完成對模擬電子電路的靜態(tài)和動態(tài)工作情況的測試。實驗中要對各種電子儀器進行綜合使用，可按照信號流向，以連線簡捷，調(diào)節(jié)順手，觀察與讀數(shù)方便等原則進行合理布局，各儀器與被測實驗裝置之間的布局與連接如圖11所示。接線時應(yīng)注意，為防止外界干擾，各儀

2、器的共公接地端應(yīng)連接在一起，稱共地。信號源和交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或?qū)Ｓ秒娎|線，示波器接線使用專用電纜線，直流電源的接線用普通導(dǎo)線。圖11 模擬電子電路中常用電子儀器布局圖1 低頻信號發(fā)生器低頻信號發(fā)生器按需要輸出正弦波、方波、三角波三種信號波形。輸出電壓最大可達20V（峰-峰值）。通過輸出衰減開關(guān)和輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕，可使輸出電壓在毫伏級到伏級范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。低頻信號發(fā)生器的輸出信號頻率可以通過頻率分檔開關(guān)進行調(diào)節(jié)。低頻信號發(fā)生器作為信號源，它的輸出端不允許短路。2交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作頻率范圍之內(nèi)，用來測量正弦交流電壓的有效值。為了防止過載而損壞，測量前一般先把量程開關(guān)置于量

3、程較大位置上，然后在測量中逐檔減小量程。3示波器示波器是一種用途極為廣泛的電子測量儀器，它能把電信號轉(zhuǎn)換成可在熒光屏幕上直接觀察的圖象。示波器的種類很多，通?？煞滞ㄓ?、多蹤多線、記憶存貯、邏輯專用等類。本實驗選用的6502/20MHz型示波器通用雙蹤類，適合教學(xué)使用。雙蹤示波器可同時觀測兩個電信號，需要對兩個信號的波形同時進行觀察或比較時，選用雙蹤示波器比較合適。本實驗要測量正弦波和方波脈沖電壓的波形參數(shù)，正弦信號的波形參數(shù)是幅值Um、周期T（或頻率f）和初相；脈沖信號的波形參數(shù)是幅值Um、周期T和脈寬TP。幅值Um、峰峰值UP-P和有效值都可表示正弦量的大小，但用示波器測UP-P較方便(用萬

4、用表交流電壓檔測得的是正弦量的有效值U=)。由于頻率f=,所以測出周期T，即可算得頻率。矩形脈沖電壓，可用周期T，脈寬TP和幅值Um三個參數(shù)來描述。TP與T之比稱為占空比。三、 實驗儀器和設(shè)備名 稱型 號 或 規(guī) 格數(shù) 量備 注 雙蹤示波器6502/20MHz1 低頻信號發(fā)生器XD-221交流毫伏表MF-301 實驗箱DZX-21四、 實驗內(nèi)容和步驟1 檢查示波器1） 掃描基線調(diào)節(jié)接通交流電源（220V），開啟示波器電源，輸入耦合方式開關(guān)撥到接地端（GND端），進行光跡調(diào)節(jié)，協(xié)調(diào)地調(diào)節(jié)示波器面板上的“輝度”、“聚焦”、“X軸位移”、“Y軸位移”等旋鈕，使屏幕的中心部分顯示一條亮度適中、清晰的掃

5、描線。2）校準(zhǔn)“校正信號”波形的幅度、頻率將示波器上的方波“標(biāo)準(zhǔn)信號”（UP-P=0.5V, f=1000Hz）分別接到CH1和CH2端，調(diào)節(jié)垂直軸方向微調(diào)旋鈕（V/div的中心旋鈕），使波形幅度與V/div旋鈕量程（0.5V或0.2V）相符（一般情況V/div的中心旋鈕右旋到頭即為校準(zhǔn)狀態(tài)）。然后調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋鈕（在掃描開關(guān)旋鈕的右側(cè)），使掃描時間T與t/div旋鈕量程相符（一般情況掃描微調(diào)旋鈕右旋到頭即為校準(zhǔn)狀態(tài)，根據(jù)f=1000Hz,得T=1ms）。調(diào)節(jié)后，微調(diào)旋鈕位置為標(biāo)準(zhǔn)“校準(zhǔn)”位置，實驗過程中不能再調(diào)節(jié)，否則波形讀數(shù)不準(zhǔn)。2 正弦波信號的觀察1）頻率的測定通過電纜線，將信號發(fā)生器的

6、正弦波輸出口與示波器的CH1插口相連，調(diào)節(jié)信號源的頻率旋鈕，使輸出頻率分別為1KHz和20KHz，電壓幅值為1V，從熒光屏上讀得波形周期，記入表1-1中。 頻率讀數(shù) 項目測定正 弦 波 信 號 頻 率 的 測 定1000HZ20000Hz示波器“t/div”位置一個周期占有的格數(shù) 信號周期（S） 計算所得頻率（Hz）表1-1(2)幅值的測定調(diào)節(jié)信號輸出幅值分別為有效值1V、2V、2.5V（由交流毫伏表讀得），頻率周期為1KHz，從熒光屏上讀得波形幅值，記入表1-2中。表1-2 交流毫伏表讀數(shù) 項目測定正 弦 波 信 號 幅 值 的 測 定1V2V2.5V 示波器“V/div”位置 峰峰值波形格

7、數(shù)（格） 峰 值（V） 計算所得的有效值（V）五、 實驗注意事項1 示波器的輝度不要過亮。2 調(diào)節(jié)儀器旋鈕時，動作不要過猛。3 調(diào)節(jié)示波器時，要注意觸發(fā)開關(guān)和電平調(diào)節(jié)旋鈕的配合使用，以使顯示的波形穩(wěn)定。4 作定量測定時，“t/div”和“V/div”的微調(diào)旋鈕應(yīng)旋置“校準(zhǔn)”位置。六、 實驗報告1根據(jù)表1-1、表1-2的數(shù)據(jù)，計算所得頻率與有效值。2總結(jié)實驗中所用儀器的使用方法及觀測電信號的方法。3如用示波器觀察正弦信號時，熒光屏上出現(xiàn)下列情況時，說明測試系統(tǒng)中哪些旋鈕的位置不對？應(yīng)如何調(diào)節(jié)？4心得體會及其它。 實驗一 晶體管單管共射放大器一、實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)單管放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試和測量方法，

8、了解靜態(tài)工作點對輸出電壓波形的影響。2掌握放大器的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的測試方法，了解負(fù)載電阻對電壓放大倍數(shù)的影響。3熟悉常用電子儀器的使用。二、實驗設(shè)備與器件12V直流穩(wěn)壓電源，函數(shù)信號發(fā)生器，雙蹤示波器，交流毫伏表，數(shù)字萬用電表，晶體管單管共射放大器實驗板（或晶體三極管3DG6×1(50100)或9011×1、電阻器、電容器若干）。三、預(yù)習(xí)要求1熟悉實驗原理電路圖，了解各元件、測試點及開關(guān)的位置和作用。2放大器靜態(tài)、動態(tài)指標(biāo)的理論計算和測量方法。3根據(jù)電路參數(shù)估算有關(guān)待測的數(shù)據(jù)指標(biāo)。4常用電子儀器的使用方法。5放大器中其它參數(shù)不變，討論集電極電阻RC對靜態(tài)集

9、電極電流有無影響和RC的大小對電壓放大倍數(shù)有無影響。四、實驗原理對放大器的基本要求是：有足夠的電壓放大倍數(shù)；輸出電壓波形失真要小。放大器工作時，晶體管應(yīng)工作在放大區(qū)，如果靜態(tài)工作點選擇不當(dāng)，或輸入信號過大，都會使輸出電壓波形產(chǎn)生非線性失真。實驗電路如圖2-1。圖21 共射極單管放大器實驗電路1、電壓放大倍數(shù) Av= 2、輸入電阻 3、輸出電阻 五、實驗內(nèi)容和步驟1調(diào)節(jié)并測量靜態(tài)工作點接通直流電源前，先將RW調(diào)至最大，輸入端接地。接通12V電源、調(diào)節(jié)RW，使IC2.0mA（即UE2.0V）， 用直流電壓表測量UB、UE、UC及用萬用表測量RB2值。記入表21。表2-1 IC2.0 mA測量值計算

10、值UB（V）UE（V）UC（V）RB2（K）UBE（V）UCE（V）IC（mA）2.測量電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻在放大器輸入端加入頻率為1KHz的正弦信號uS，調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓Ui10mV至15mV，同時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量下述US 、Ui 、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 RL（K）USUiUO（V）AuRiR0ui波形uO波形243觀察靜態(tài)工作點對輸出電壓波形的影響置RC2.4K，RL， ui0，調(diào)節(jié)RW使IC2.0mA，測出UCE值，再逐步加大輸入信

11、號，使輸出電壓u0 足夠大但不失真。 然后保持適當(dāng)輸入信號不變，分別增大和減小RW，改變靜態(tài)工作點，直到輸出電壓波形出現(xiàn)較明顯的飽和或截止失真，繪出所觀察到的u0波形，并測出失真情況下的IC和UCE值，記入表23中。每次測IC和UCE 值時都要將信號源的輸出旋鈕旋至零。表23 RC2.4K RL UimVIC（mA）UCE（V）uO波形失真情況晶體管工作狀態(tài)20六、實驗總結(jié)報告1由表2-1所測數(shù)據(jù)討論RB2對IC及UCE的影響，取=50，計算rbe1及Au1，并與實測Au1進行比較。2由表2-2所測數(shù)據(jù)討論負(fù)載電阻對電壓放大倍數(shù)的影響。3由步驟3觀測結(jié)果，討論靜態(tài)工作點對放大器輸出波形的影響。

12、若放大器的輸出波形失真，應(yīng)如何解決?實驗二 集成運算放大器的基本應(yīng)用模擬運算電路一、 實驗?zāi)康?研究由集成運算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運算電路的功能。2了解運算放大器在實際應(yīng)用時應(yīng)考慮的一些問題。二、實驗設(shè)備與器件±12V直流電源，函數(shù)信號發(fā)生器，雙蹤示波器，交流毫伏表，數(shù)字萬用表，集成運算放大器LM324、電阻、電容器若干。三、預(yù)習(xí)要求1復(fù)習(xí)集成運放線性應(yīng)用部分內(nèi)容，并根據(jù)實驗電路參數(shù)計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，并選定Ui2=1V，當(dāng)考慮到運算放大器的最大輸出幅度（±12V）時，Ui1的大小不應(yīng)超過多少伏？

13、3為了不損壞集成塊，實驗中應(yīng)注意什么問題？四、實驗原理集成運算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級放大電路。當(dāng)外部進入不 圖4-1同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反饋電路時，可以靈活地實現(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、對數(shù)等模擬運算電路?；具\算電路1） 反相比例運算電路電路如圖4-1所示。對于理想運放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為Uo= -Ui為了減小輸入級偏置電流引起的運算誤差，接入平衡電阻R=R1Rf。2） 同相比例運算電路圖4-2是同相比例運算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為Uo=(1+)UiR=R1Rf 圖4-23

14、） 反相加法電路電路如圖4-3所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為Uo= -(Ua+Ub)R=R1R2Rf4） 差動放大電路（減法器）對于圖4-4所示的減法運算電路，當(dāng)R1=R2，R3=Rf時，有如下關(guān)系式 Uo=(Ub-Ua) 圖4-3 圖4-4五、實驗內(nèi)容實驗前要看清運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，否則將會損壞集成塊。1反相比例運算電路按圖4-1連接實驗電路，接通±12V電源。在反相端加直流信號Ui，測出表4-1中所指定的各電壓，計算放大倍數(shù)。表 4-1Ui0.2V0.4V0.7V-0.3V-0.5VUo實測值A(chǔ)fUo計算值2同相比例運算電路按圖4-2連

15、接實驗電路。實驗步驟同上，將結(jié)果記入表4-2.表 4-2Ui0.2V0.4V0.7V-0.3V-0.5VUo實測值A(chǔ)fUo計算值3.反相加法運算電路按圖4-3連接實驗電路。實驗步驟同上，將結(jié)果記入表4-3表 4-3Ua0.2V0.4V0.7V-0.3V-0.5VUb0.3V-0.8V-0.1V0.8V-0.1VUo實測值A(chǔ)fUo計算值4.減法運算電路按圖4-4連接實驗電路。實驗步驟同上，將結(jié)果記入表4-4表 4-4Ua-0.2V0.4V0.7V0.3V-0.5VUb0.3V0.8V-0.1V0.8V-0.1VUo實測值A(chǔ)fUo計算值 六、實驗報告1將理論計算結(jié)果和實測數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的

16、原因。2分析討論實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題。實驗三 負(fù)反饋放大器一、 實驗?zāi)康募由罾斫夥糯箅娐分幸胴?fù)反饋的方法和負(fù)反饋對放大器各項性能指標(biāo)的影響。二、實驗設(shè)備與器件12V直流電源，函數(shù)信號發(fā)生器，雙蹤示波器，交流毫伏表，數(shù)字萬用表，帶有負(fù)反饋的兩級放大器實驗板。三、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。1 按實驗電路5-1估算放大器的靜態(tài)工作點（1=2=50）。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并接在輸入和輸入端？4估算基本放大器的Au,Ri和Ro；估算負(fù)反饋放大器的Auf、Rif和Rof，并驗算它們之間的關(guān)系。5如按深度負(fù)反饋估算，則閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf=？和測

17、量值是否一致？為什么？6. 如輸入信號存在失真，能否用負(fù)反饋來改善？7. 怎樣判斷放大器是否存在自激振蕩？如何進行消振？四、 實驗原理負(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)。本實驗以電壓串聯(lián)負(fù)反饋為例，分析負(fù)反饋對放大器各項性能指標(biāo)的影響。1圖5-1為帶有負(fù)反饋的兩級阻容耦合放大電路，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。根據(jù)反饋的

18、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)AufAuf= 其中 Au=UoUi基本放大器（無反饋）的電壓放大倍數(shù)，即開環(huán)電壓放大倍數(shù)。1+AuFu反饋深度，它的大小決定了負(fù)反饋對放大器性能改善的程度。2） 反饋系數(shù) Fu= 3）輸入電阻 Rif=(1+AuFu)Ri Ri基本放大器的輸入電阻（不包括偏置電阻）圖51帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的兩級阻容耦合放大器3） 輸出電阻 Rof=Ro基本放大器的輸出電阻Auo基本放大器RL=時的電壓放大倍數(shù)2、本實驗還需要測量基本放大器的動態(tài)參數(shù)，怎樣實現(xiàn)無反饋而得到基本放大器呢？不能簡單地斷開反饋支路，而是要去掉反饋作用，但又要把

19、反饋網(wǎng)絡(luò)的影響（負(fù)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，因為是電壓負(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 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，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（RfRF1）相當(dāng)于并接在輸出端?？山普J(rèn)為Rf并接在輸出端。根據(jù)上述規(guī)律，就可得到所要求的基本放大器。五、 實驗內(nèi)容1.測量狀態(tài)工作點按圖5-1連接實驗電路，取Vcc=+12V,Ui=0，調(diào)節(jié)Rw1,Rw2,使得UE1=UE2=2.3V。用直流電壓表分別測量第一級、第二級的靜態(tài)工作點，記入表5-1。表

20、5-1UB(V)UE(V)UC(V)第一級第二級2.測無級間負(fù)反饋放大器的各項性能指標(biāo)將實驗電路改接成基本放大器，即把Rf斷開后分別并在RF1和RL上，其它連線不動。(1)測量中頻電壓放大倍數(shù)Au，輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。以f=200Hz,US約5mv正弦信號輸入放大器，用示波器監(jiān)視輸出波形Uo,在Uo不失真的情況下，用交流毫伏表測量US、Ui、UL,記入表5-2。表5-2US(mV)Ui(mV)UL(V)Uo(V)AuRi(K)Ro(K)無反饋放大器負(fù)反饋放大器保持US不變，斷開負(fù)載電阻RL（注意，Rf不要斷開），測量空載時的輸出電壓Uo，記入表5-2。(2)測量通頻帶接上RL,保持（1

21、）中的US不變，然后增加和減小輸入信號的頻率，找出上、下限頻率fH和fL,記入表5-3。表5-3fL(Hz)fH(Hz)f(Hz)無反饋放大器負(fù)反饋放大器3.測試負(fù)反饋放大器的各項性能指標(biāo)將實驗電路恢復(fù)為圖51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，測量負(fù)反饋放大器的Auf、Rif和Rof,記入表5-2；測量fHf和fLf,記入表5-3。六、 實驗報告1將基本放大器和負(fù)反饋放大器動態(tài)參數(shù)的實測值和理論估算值列表進行比較。2 根據(jù)實驗結(jié)果，總結(jié)電壓串聯(lián)負(fù)反饋對放大器性能的影響。實驗四 線性集成穩(wěn)壓電源一、 實驗?zāi)康?熟悉和掌握線性集成穩(wěn)壓電路的工作原理。2學(xué)習(xí)線

22、性集成穩(wěn)壓電路技術(shù)指標(biāo)的測量方法二、實驗設(shè)備與器件可調(diào)工頻電源，雙蹤示波器，交流毫伏表，數(shù)字萬用電表，三端穩(wěn)壓器W317，橋堆 2WO6或KBP306，電阻器、電容器若干。三、預(yù)習(xí)要求1復(fù)習(xí)集成穩(wěn)壓電路有關(guān)內(nèi)容。2測量穩(wěn)壓電源的輸出電阻和電壓調(diào)整率SV時，對測量儀器有哪些要求？為什么？通常用哪些儀器來測量？1 如果穩(wěn)壓塊輸出有振蕩，應(yīng)如何消振？2 如何判斷硅橋式整流器的引出腳？四、 實驗原理由線性集成穩(wěn)壓電路組成的穩(wěn)壓電源如圖所示，其工作原理與由分立元件組成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源基本相似，只是穩(wěn)壓電路部分由三端穩(wěn)壓塊代替，整流部分由硅橋式整流器代替，使電路的組裝與調(diào)試工作大為簡化。至于三端集成穩(wěn)壓電路的工作原理，在教材中已有闡述，此處不再重復(fù)。圖8-1穩(wěn)壓電源的主要性能指標(biāo):1輸出電壓Uo和輸出電壓調(diào)節(jié)范圍輸出電壓 Uo1.25（1RwR1）V1.25V為R1兩端的電壓，即三端穩(wěn)壓器W3