模拟电子技术实验指导.docx

1、模拟电子技术实验指导模拟电子技术实验讲义 (V1.0版)湘潭大学信息工程学院2015年10月模拟电路实验板简介模拟实验台每套包含电源模块板、基础实验模块版、扩展实验模块板等三块实验板。1、电源模块板面板如图0.1，设置有：4位半0-20V数字直流电压测量表1块、4位半0-20mA数字直流电流测量表1块；12V直流电压源各1路、+5V直流电源1路、-5V+5V连续可调直流电压源2路、0-20V连续可调直流电压源1路；12V交流电源输出1路；0-5V幅值可调的1KHz正弦信号输出1路。2、基础实验模块板面板如图0.2所示，设置了三极管放大电路、场效应管放大电路、差分放大电路、比例运算电路、RC正弦

2、波产生电路、比较器和波形变换电路、有源滤波电路、直流电源电路等8个实验模块单元，另外设置了1个电源转接模块单元，方便供电连线。3、扩展实验模块板面板如图0.3所示，设置了方波、三角波、正弦波产生及变换电路，功率放大电路，可控增益放大电路，恒流充电电路，窗口电压检测电路、稳压稳流直流电源电路等六大功能模块电路，同时设立了分立元件单元，包含常用电阻、电容、三极管、运放和多圈电位器，方便设计电路选用。实验一 晶体管单级放大电路实验一、实验目的1、熟悉分压式偏置共射极单管放大电路和射极输出器的组成。2、掌握放大电路静态工作点的调试方法，加深静态工作点对放大电路性能的影响。3、进一步熟悉常用电子仪器的使

3、用方法。二、预习要求1、熟悉分压式偏置共射极单管放大电路和射极输出器的构成。2、熟悉共射放大电路和和射极输出器静态工作点及调试方法。3、 什么是信号源电压us？什么是放大器的输入信号ui？什么是放大器的输出信号uo？如何用示波器和交流毫伏表测量这些信号？4、 如何通过动态指标的测量求出放大器的电压放大倍数AV、输入电阻Ri和输出电阻Ro？5、 了解负载变化对放大器的放大倍数的影响。6、 观察静态工作点选择得不合适或输入信号ui过大所造成的失真现象，从而掌握放大器不失真的条件。三、实验设备及仪器模拟电子技术实验台、数字存储示波器、数字万用表、函数信号发生器、数字交流毫伏表。四、实验内容及步骤1、

4、连线如图1.1所示的分压式偏置共射放大电路。2、 共射放大电路静态工作点的测量接通电源VCC，调节电位器RP1，使发射极电位UE2.6V，用直流电压表测量UB、UC以及电阻RC1上的电压URc的值，填入表1.1中。表1.1 静态直流工作点参数测量测 量 值 （V）计 算 值UEUBUCURcIE（mA）IC（mA）UCE（V）3、 共射放大电路交流参数测量维持已调好的静态工作点不变，在输入端加入f1kHz、us100mVrms的正弦波信号，分别用交流毫伏表和双踪示波器测量us、ui、uo的值，并观察输入、输出波形及其相位，将结果填入表1.2中。表1.2 动态交流参数测量条件测量值（mV）计 算

5、 值波 形RLusuiuoAVAVSRiRo输入（ui）输出（uo）2k输入电阻和输出电阻的计算方法如下： 式中：uoo为RL时的输出开路电压，uo2k时的输出负载电压。 4、观察负载电阻对放大倍数的影响在上步实验的基础上，把负载电阻RL换成5.1k，重新测定放大倍数，将结果填入表1.3中。表1.3 负载变化对交流动态参数的影响RLusuiuoAVAVS5.1k5、最大不失真输出电压UOPP的测量逐渐增大信号源电压us，并同时调节RP1，用示波器观察uo。当输出波形同时出现削底和缩顶时，说明静态工作点已调到交流负载线的中点。此时，反复调节us，使输出波形为临界不失真状态。此时，测量放大器的静态

6、工作点，并用示波器和毫伏表测量电路各处数值，并填入表1.4中。表1.4 最大不失真输出测量测量仪器UEUCUCEus（mV）ui（mV）uo（V）输入波形输出波形数字直流电压表（V）数字交流毫伏表示波器（UOPP）6、观察静态工作点的变化对波形失真的影响在最大不失真输入信号us不变的情况下，改变P1，用示波器分别观察到上部或下部削顶现象，将示波器观察波形填入表1.5中，然后撤除输入信号us，用数字直流电压表测量UC填入表1.5中。表1.5 饱和失真与截止失真失真类型波 形UC（V）uiuo截止失真饱和失真7、 电路故障状况观察图1.1电路中Ce1开路时的故障现象观察、Re12短路时的故障现象观

7、察，记录观察结果。8、连线如图1.2所示的为共集放大电路。 （说明：集电极电阻采用导线短路连接）9、共集放大电路静态工作点的调试调节RP1，使UB约为5V，用直流电压表测量的UC、UE的数据，将结果填入表1.6中。表1.6 静态直流工作点参数测量UB（V）UE（V）UC（V）测量值10、共集放大电路交流参数测量us输入幅值预置依次为100、200、300、400、500mVrms的1kHz正弦波，但应使电路输出在整个测量过程中不失真，在负载电阻RL和RL2k的情况下，测量us、ui、uo数据，将测量数据填入表1.7中，并分别计算有关参数，输入电阻及输出电阻的计算方法参见共射放大电路。表1.7

8、动态交流参数测量次数RL测量值（mV）计算参数usuiuoRiRo12k22k32k42k52k五、要求与思考1、整理实验数据，并对实验数据进行比较和分析。2、假设放大电路的参数为180、Rb160 k、Rb220 k、RCRL2.4 k、Re1100、Re21k、VCC12V，估算图2.1放大器的静态工作点Q、AV、Ri、Ro。3、当调节偏置电阻Rb1，使放大器输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降UCE怎样变化？4、改变静态工作点对放大器的输入电阻Ri有无影响？改变外接负载电阻RL对输出电阻Ro有无影响？5、实验中为什么一定要将示波器、交流毫伏表、函数信号发生器的接地端连接在一起？如

9、果不连接在一起，或者将其中一种仪器的信号端和接地端换位，将会出现什么问题？6、设Rb160k、180，理论计算图1.2的静态工作点并与实测值相比较。7、根据实验数据和波形，分析射极输出器的性能和特点。实验二 多级放大电路实验一、实验目的1、 学习两级阻容耦合放大电路静态工作点的调试方法。2、 学习两级放大电路电压放大倍数的测量。3、 掌握两级放大电路输入、输出的相位关系。4、 了解放大电路中引入负反馈的方法及反馈组态，以及负反馈对放大电路性能的影响。二、预习要求1、 熟悉单管放大电路不失真的调整方法。2、 预习多级放大电路的耦合方式，掌握阻容耦合放大电路各级静态工作点的调试方法。3、 预习多级

10、放大电路电压放大倍数的测量方法、步骤及计算。4、 分析多级放大电路各级输入、输出电压的相位关系。5、 预习负反馈电路的类型，学会分析反馈组态以及负反馈对放大电路各项技术性能的影响。三、实验设备及仪器模拟电子技术实验台、数字存储示波器、数字万用表、函数信号发生器、数字交流毫伏表。四、实验内容及步骤（一）两级放大电路1、晶体管两级放大电路原理图如图2.1所示。2、静态工作点的调试 分别调试各级的静态工作点，将每级的静态工作点设在交流负载线的中间（即VCE6V）。两级的调试方法相同。以第一级为例，在输入端输入频率为1kHz正弦波信号ui，用示波器观察本级输出波形，在逐渐增大ui的同时调节RP1，直至

11、使输出信号波形幅度为最大且不失真。 第二级输入端与信号源之间必须加接耦合电容。 将信号源拆除，用直流电压表测量两级的三极管各脚的直流工作电压，将数据填入表2.1中。表2.1 两级放大电路的静态工作点参数测量第 一 级 T1（V）第 二 级 T2 （V）UB1UE1UC1UCE1UB2UE2UC2UCE23、测量两级放大电路的电压放大倍数连接好级间连线，在第一级输入端输入1kHz正弦波信号us，调节信号发生器，使us逐渐减小，用示波器观察输出信号uo的波形不失真，此时用交流毫伏表和示波器测量各级的输入、输出交流电压值和波形，记录于表2.2和表2.3中。表2.2 两级放大电路的动态交流参数测量条

12、件交流毫伏表测量数据（mV）示波器测量数据UOPP（mV）usuiuo1uo2usuiuo1uo2RL5.1k表2.3 两级放大电路的波形观察各点波形usuiuo1uo24、根据测量的数据，将电压放大倍数的计算结果填入表2.4中。表2.4 两级放大电路的放大倍数（二）负反馈放大电路实验1、电压串联负反馈放大电路原理图如图2.2所示。2、静态工作点的调试 在实验板上按照实验电路原理图连线后，接通电源，分别调节电位器RP1、RP2，使UC1、UC2约为7.2V。 在第一级的输入端加入频率为1kHz正弦波信号us，用示波器分别观察第一级和第二级放大器的输出uo1和uo2的波形，若出现上、下均失真，则

13、减小us，若仅出现上半波或下半波失真，则可少许调节RP1或RP2，直到两级放大器的输出信号波形都不失真为止（在后面的实验过程中，不要再变动RP1、RP2）。 断开输入信号us，分别测量晶体管T1、T2各电极的直流电位，将数据记入表2.5中。表2.5 电压串联负反馈放大电路静态直流参数测量第 一 级 T1 （V）第 二 级 T2 （V）UB1UE1UC1UCE1UB2UE2UC2UCE23、观察负反馈深度对放大倍数的影响 断开负反馈支路，在第一级的输入端加入频率为1kHz、幅度适中的正弦波信号us，用示波器观察输出波形uo2，保证uo2波形不失真。 保持us不变，RL5.1k，接通负反馈支路，当

14、Rf分别为10k、5.1k、时，用交流毫伏表测量ui、uo1、uo2的值，将数据记入表2.6（RL5.1k） 表2.6 电压串联负反馈放大电路动态交流参数测量Rfus（mV）ui（mV）uo1（mV）uo2（mV）AVuo2/ ui10k5.1 k4、观察负反馈对输出电压（电流）、放大倍数稳定性的影响 保持us不变，接通负反馈支路，且Rf5.1k不变，当RL分别为2k、5.1k、时，用交流毫伏表测量ui、uo1、uo2的值，将数据记入表2.7中。5、观察负反馈对输出波形性能的影响 断开负反馈支路，用示波器观察uo2的波形，逐渐加大us，使uo2波形出现微失真； 在us不变的情况下，接通负反馈支

15、路，且Rf5.1k不变，用示波器观察uo2的波形。将上述两种波形画于表2.8中。表2.7 负反馈输出特性稳定性测量RLus（mV）ui（mV）uo1（mV）uo2（mV）AVuo2/ ui2 k5.1k表2.8 负反馈对输出波形性能的影响Rfus（ui）波形Uo波形5.1 k五、要求与思考1、整理实验数据，并对实验数据进行比较和分析。2、按实验电路2.1所示，设每级的Rb1为60k，12160，其余参数如图所示，估算每级放大器的静态工作点。3、估算实验电路2.1所示的多级放大器的AV、Ri、Ro。4、总结负反馈对放大器性能的影响。5、按深度负反馈的估算方法，试估算图2.3闭环电压放大倍数AVF

16、，并与测量值进行比较，其值是否一致？为什么？六、注意事项：实验中如发现寄生振荡，可采用以下措施消除：1、 重新布线，尽可能走短线。2、 避免将输出信号的地引回到放大器的输入级。3、 分别使用测量仪器，避免互相干扰。实验三 运算放大器应用综合实验一、实验目的1、 了解运算放大器的基本使用方法，学会使用通用型线性运放A741。2、 应用集成运放构成基本运算电路比例运算电路，测定它们的运算关系。3、 掌握加法、减法运算电路的构成、基本工作原理和测试方法。4、 学会用运算放大器组成单门限电压比较器和滞回比较器。5、 掌握单门限电压比较器和滞回比较器的传输特性。二、预习要求1、 集成电路运算放大器的主要

17、参数。2、 同相比例、反相比例电路的构成以及输出、输入之间的运算关系。3、 加法、减法电路的构成及运算关系。4、 用运算放大器组成单门限电压比较器和滞回比较器的电路结构。5、 门限电压的估算及输入、输出波形的测量。三、实验设备及仪器模拟电子技术实验台、数字存储示波器、数字万用表、函数信号发生器、数字交流毫伏表。四、实验内容及步骤（一）运放的线性应用比例及加减法电路实验1、反相比例运算反相比例运算电路如图3.1所示，按图接线。根据表3.1给定的ui值，测量对应的uo值并记入表3.1中。并用示波器观察输入Vi和输出Vo波形及相位。理论值： 注意：当Vi为直流信号时，ui直接从实验台上的-5+5V直

18、流电源上获取，用数字直流电压表分别测量ui、uo。当ui为交流信号时，ui由函数信号发生器提供频率为1kHz正弦波信号，用交流毫伏表分别测量ui、uo。（下同）图3.1 反相比例运算电路 表3.1测量结束后，将Rf改为电位器Rp，观察输入ui一定，调节Rp，输出的变化规律。表3.1 反相比例参数测量直流信号（mV）1KHz正弦信号（mVrms）ui200-200500-500100200300500实测值uo理论值uo实测|AV|2、同相比例运算同相比例运算电路如图3.2所示，根据表3.2给定的ui值，测量对应的uo值并记入表3.2中。并用示波器观察输入ui和输出uo波形及相位。理论值： uO

19、（1RfR3）ui=11ui。图3.2 同相比例运算电路 表3.2测量结束后，将Rf改为电位器Rp，观察输入ui一定，调节Rp，输出的变化规律。表3.2 同相比例参数测量直流信号（mV）1KHz正弦信号（mVrms）ui200-200500-500100200300500实测值uo理论值uo实测|AV|3、加法运算加法运算原理电路如图3.3。根据表3.3给定的ui1、ui2值，测量对应的uo值，并记入表3.3中。理论计算：uo=-Rf/R3（ui1+ui2）=-10（ui1+ui2），对于反相输入满足的条件是R3=R4。 ui1、ui2输入直流时，分别从两路-5+5V可调直流电源电压获取。ui

20、1、ui2输入交流正弦信号时，将电源板上的正弦输出信号分别加载到扩展板Rp3、Rp4电位器上下两端，两个电位器中间端分别输出ui1、ui2，用数字交流毫伏表测量输出符合要求即可。 图3.3 加法运算电路（反相输入）表3.3 加法电路测量信号源直流信号源（V）1KHz正弦信号（Vrms）ui100.20.2-0.6-0.200.10.10.20.3ui20.10.1-0.30.2-0.30.050.050.10.10.2实测值Vo计算值Vo 测试完成表3.3后，可以改为同相输入方式的加法电路，自拟测试表格比较。4、减法运算减法运算原理电路如图3.4所示。根据表3.4给定的ui1、ui2值，测量对

21、应的uo值，并记入表3.4中。理论计算：uo=（1+Rf/R3）ui1- Rf/R3ui2=11 ui1-10 ui2。图3.4 减法运算电路 ui1、ui2输入直流时，分别从两路-5+5V可调直流电源电压获取。ui1、ui2输入交流正弦信号时，将电源板上的正弦输出信号分别加载到扩展板Rp3、Rp4电位器上下两端，两个电位器中间端分别输出ui1、ui2，用数字交流毫伏表测量输出符合要求即可。表3.4 减法电路测量信号源直流信号源（V）1KHz正弦信号（Vrms）ui11.00.80.6-0.2-0.200.50.50.2ui21.20.6-0.50.4-0.50. 500.20.5实测值uo计

22、算值uo（二）运放的非线性应用比较器实验1、 单门限电压比较器电路原理如图3.5所示。图3.5 单门限电压比较器按图3.5电路接线。ui为f500Hz，最大值为5V的正弦波（由函数信号发生器提供），uf分别为0V、2V、2V（uf从实验台电源板-5+5V可调直流电源上获取），用双踪示波器观察ui、uo的波形和读出门限电压uT、ui和uo峰峰值电压，将其波形、数据记入表3.5中，并画出其传输特性。表3.5 单门限电压比较器参数测试基准电压uf（V）022电压值门限电压uT（V）ui峰峰值（V）uo峰峰值（V）波形传输特性uT为uo与ui在垂直方向上的交点。3、滞回比较器电路原理如图3.6所示。图

23、3.6 滞回比较器 ui接入-5+5V可调直流电源，先调节比较器输出电压Vo为负值，缓慢调节ui使uo由负变正，此时的ui值为上门限电压uT+，测出上门限电压uT+和输出电压uo；继续调节ui，使|ui|增大，观察uT+和uo有无变化。ui接入-5+5V可调直流电源，先调节比较器输出电压uo为正值，缓慢调节ui使uo由正变负，此时的ui值为下门限电压uT，测出下门限电压uT和输出电压uo；继续调节ui，使|ui|增大，观察uT+和uo有无变化。将数据记入表3.6中。表3.6 滞回比较器的门限特性输入电压ui（V）门限电压uT（V）输出电压uo（V）正突变电压值负突变电压值uTuTuOHuOLu

24、i接f500Hz，最大值为6V的正弦波（由函数信号发生器提供），用双踪示波器观察ui、uo的波形，读出上、下门限电压、ui和uo峰值电压，将其波形和数据记入表3.7中，并画出其传输特性。表3.7 滞回比较器的电压转输特性电压值输入、输出波形传输特性最大值ui（V）6uT（V）uT（V）uOH（V）uOL（V）五、要求与思考1、如果将ui继续加大（如ui1V），uo是否符合比例运算，按比例系数增大？为什么？2、在加、减法电路中，如果ui1、ui2为交流信号，且频率不同，用交流毫伏表测出的数据是否符合加、减法运算关系，如果此时用示波器观察输出波形，将出现什么现象？实验中ui1、ui2分别从信号源和

25、电源板上获取不同频率的正弦信号，测试验证。3、如何用现有的元器件组成同相加法电路，画出电路图并写出输出函数式uof（ui1、ui2）。4、将图3.5中的ui、uf对调，其输入、输出波形、传输特性有什么变化？5、电压比较器中的运放通常工作在什么状态（负反馈、正反馈或开环）？一般它的输出电压是否只有高电平和低电平两个稳定状态？6、迟滞比较器的传输特性为什么具有迟滞特性？7、整理实验数据，并对实测数据和理论计算数据进行比较和分析，说明实测数据和理论计算数据之间出现的误差原因。实验四 信号产生及有源滤波实验一、实验目的1、 学习RC桥式正弦波振荡电路的组成及振荡条件。2、 学会设计、调试RC桥式正弦波

26、振荡电路和测量电路输出波形的频率、幅度。3、 学习由集成运放组成的有源滤波电路。4、 学习测量有源滤波器的幅频特性。5、 学习设计电路。二、预习要求1、 预习RC桥式正弦波振荡电路的构成，工作原理、了解各元器件的作用。2、 RC桥式正弦波振荡电路的起振条件、频率的计算。3、 有源滤波的分类及二阶有源滤波电路特性。三、实验设备及仪器模拟电子技术实验台、数字存储示波器、数字万用表、函数信号发生器、数字交流毫伏表。四、实验内容及步骤（一）正弦波发生器实验1、图4.1为RC桥式正弦波振荡电路。电路由放大器和反馈网络组成。图4.1 RC桥式正弦波振荡电路2、有稳幅环节的文氏电桥振荡器 如图，此时RR1R310k、CC1C30.01F。接通电源，用示波器观察有无正弦波电压uo输出。若无输出，可适当调节RP，使uo为无明显失真、稳定的正弦波。用示波器和毫伏表测量uo、uf的峰峰值、有效值和输出频率fo，并填入表4.1和表4.2中。表4.1 基本RC正弦波振荡电路uo（V）