模拟电子技术实验16.docx
《模拟电子技术实验16.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电子技术实验16.docx（32页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
模拟电子技术实验16
实验一常用电子仪器的使用练习
一、实验目的
通过实验，学习双踪示波器（GOS-620型），函数信号发生器（DF-1461A型）和交流毫伏表（SX2172型）的正确使用方法。
二、实验原理
在模拟电路实验中，实验电路板安装完毕后，必须进行调试与测试，图1.1为实验示意图。
进行静态测试时，常用数字万用表直流档测静态工作点。
数字万用表红、黑表笔分别插入“V-Ώ”和“COM”孔，黑笔与电路中的地线相连，红笔可接入电路中各点测试有关数据。
进行动态测试时，常需加入输入信号。
信号发生器用来产生输入信号（例如正弦交流电压）；示波器用于显示输出波形（用单踪显示），有时示波器同时显示输入输出（用双踪显示）；毫伏表用来显示信号的交流有效值（不是幅值，也不是峰峰值）。
在实验中，所有测试仪器的接地端应与实验电路的接地端连接在一起，如图1.1所示，否则引入的干扰不仅会使实验电路的工作状态发生变化，而且将使测量结果出现误差。
注意：
测试仪器的信号端绝不能与接地端相连，否则发生短路。
图1.1实验电路的测量示意图
为了做好一个实验，电子仪器的使用方法是必须掌握的。
本实验通过图1.2与1.3的实验图，学习三种电子仪器的使用。
GOS-620型双踪示波器机内会产生一个校准信号（此端子在左下方），输出电压为方波，频率为1KHz±2%，电压幅度为2V峰峰值）。
如图1.2所示，用示波器显示并测试此标准方波的频率、幅度、上升下降沿时间，可对示波器进行自检与校核。
图1.2本实验示意图之一：
示波器进行自检与校核
用图1.3所示的实验图，可从示波器中显示并读出信号发生器输出的有关参数（幅度，频率等），毫伏表可用来显示信号的交流有效值。
图1.3本实验示意图之二：
示波器与毫伏表检查信号发生器的输出
三、实验准备
1．阅读电子仪器的使用方法（在本实验第六部分和本教材附录2中）；
2．根据实验内容，画出实验电路（画在预习报告中），并制订好实验数据记录表格（写入预习报告中，不要在本教材表格中记数据）。
四、实验内容
1、示波器“校准信号”的显示与测试
（1）调出波形
按图1.2接线，调节示波器各有关旋钮，使荧光屏上显示一至数个周期的稳定波形。
（2）校核校准信号的幅度
A）把Y轴微调灵敏度钮（VARIABLE）顺时针方向旋足接通开关,置于“CAL”位置（即右旋到底）；该钮不要拉出，否则读数被放大5倍。
B）把Y轴灵敏度开关（VOLT/DIV）置于适当位置，使在荧光屏上显示4div左右。
C）测量校准信号的幅度，将数据记入表1.1中。
（3）校核校准信号的频率
A）把“SWP.VAR”旋钮顺时针方向旋足,置于“校准”位置。
B）将扫速开关（TIME/DIV）置于适当位置，使在荧光屏上显示1—2个周期波形，
C）测得校准信号的频率，并将数据记入表2.1.1中。
（4）测量校准信号的上升时间和下降时间
由于上升下降时间较短，应尽量让波形沿X轴扩展：
A）利用“扫速扩展（×10MAG）”开关将波形扩展10倍（读出的数据单位也差10倍）
B）把“扫速”开关（TIME/DIV）置于适当位置，以使波形尽量沿X轴扩展
C）将数据记入表2.1.1中
表1.2“标淮信号”的幅度、頻率和边沿时间
*原始数据系指从仪器刻度上直接读取的数据
2．用示波器检查信号发生器的输出波形
（1）按图1.3接线
（2）让信号发生器输出1KHz，1伏有效值的正弦电压（用交流毫伏表测出）
（3）然后用示波器测量其峰－峰值，将结果记入表1.2中
表1.2校核信号发生器
3、双踪显示
用双踪显示方式同时观察信号发生器的二个输出波形：
信号发生器输出端（OUT）上的lKHz﹑6V方波与示波器X端子相连，TTL/CMOSOUT上的lKHz﹑6V方波与示波器Y端子相连。
观察二个波形，并用波形图定性画出。
五、实验器材
（1）GOS-620型双踪示波器一台；
（2）DF1641A型函数信号发生器一台；
（3）SX2172型交流毫伏表一台。
六、本实验简要说明
在本教材附录2中，已对GOS-620型示波器、DF1641A型函数发生器、和SX2172交流毫伏表作了说明，现着重指出下列几点。
1．GOS-620型双踪示波器
（1）寻找扫描光点
在开机半分钟后，如仍找不到光点，可调节亮度旋钮，并置“CH1”、“CH2”于“GND”位置，从中判断光点位置，然后适当调节y轴和x轴移位旋钮，将光点移至荧光屏的中心位置。
（2）显示稳定波形
需注意GOS-620示波器面板图中，下列几个控制开关（或旋钮）的位置。
A）“扫速”开关——它的位置应根据被观察信号的周期确定。
B）“触发信号选择”开关——通常选为“内”（CH1﹑CH2﹑LINE）触发。
C）“触发方式”开关——通常可先置于“自动”位置，以便于找到扫描线或波形。
如波形稳定情况不佳，再置于"常态"位置，但必须同时调节触发电平旋钮，使波形稳定。
（3）示波器有四种显示方式
属"单踪"显示有三种——CH1,CH2,ADD。
属“双踪”显示有—种——DUAL。
（4）脉冲信号的幅度、频率、脉冲宽度、上升时间和下降时间的测量方法
脉冲参数如图1.4所示.
图1.4脉冲参数的定义
用示波器测量脉冲参数的方法如下：
（A）调出波形
a.开机后，首先要把扫描光点或光线找到，并移到荧光屏中心位置。
然后调节“辉度”、“聚焦”旋钮，使光点或光线最清晰，且亮度适中。
b.用GOS-620的专用电缆线把“校准信号”与CH1（或CH2）输入插口接通。
c．按照“校准信号”的频率和幅值，正确选择Y轴灵敏度开关和扫速开关位置，使荧光屏上波形的幅度和周期数适当。
d.为使波形稳定，与触发扫描方式有关的几个开关位置应置于下列位置：
“触发信号”选择开关----置于（CH1﹑CH2﹑LINE）位置
“触发方式”开关——先置于“AUTO”位置（此时，若扫速开关位置正确，即可得到数个周期的波形），同时调节“触发”电平旋钮，调出稳定的波形，以上步骤如调不出稳定波形，则可把“触发方式”开关置于“常态”（NORM），并同时调节“触发电平”，即可调出稳定的波形，从中可体会出几种触发方式的操作特点。
（B）幅度测量
首先应把Y轴灵敏度“微调”旋钮置于“校正”位置（顺时针旋到底，即听到关的声音），然后把Y轴的灵敏度开关置于适当位置，使被测波形在荧光屏上的显示幅度适中，于是被测波形在荧光屏上垂直方向所占的格数与Y轴灵敏度开关指示值的乘积即为幅度值。
（C）频率的测量
首先把“SWP.VAR”旋钮置于“校正”位置（顺时针旋到底），然后改变扫速开关位置，使荧光屏上显示一个或数个波形（为保证测量精度，被显示的波形个数不宜选得太多），根据一个波形在水平方向所占格数及扫速开关的指示，即可测得波形的周期。
同时，还要注意扫速“扩展”旋钮（×10MAG）的位置。
（D）上升沿时间和下降沿时间的测量
脉冲波形的边沿时间应在触发扫描条件下进行测量。
为此，需将触发方式开关置于“常态”位置。
当测量上升沿时间时，要求扫描信号从上升沿开始，所以“触发极性”开关应置于“十”。
调节“Y轴灵敏度”开关位置及其微调旋钮，并移动波形，使波形在垂直方向上正好占据中心轴上、下各3格位置。
通过扫速开关，逐级提高扫描速度，使波形在x轴方向上扩展。
（必要时，可以利用“扫速扩展”开关将波形再扩展10倍），并同时调节触发电平旋钮，直至荧光屏上可以清楚地读出上升沿时间（约几微秒）。
测量下降沿时，只需将“触发极性”开关置于“一”。
（以上测量中，由于扫描扩展的结果，波形的上升沿或下降沿部份辉度将降低很多。
为便于观察，可适当增强辉度）。
注意用GOS-620型示波器测量波形幅值和时间参数时，各档误差均不大于土5％。
2．DF1641A型函数发生器
（1）输出波形：
按下FUNCTION下的开关，可以按需要输出正弦波、三角波和方波。
（2）输出电压控制：
在“输出衰减开关”和“输出幅度调节”电位器控制下，最大输出电压可达20Vp-p（峰峰值）。
可以在伏，毫伏，直至0．1毫伏级上均匀调节。
（2）输出频率控制：
函数发生器的频率可以在1Hz一2MHz之间通过“分档开关”和“频率调节”旋钮调节。
读数显示在数字屏上。
3．SX2172交流毫伏表
（1）交流毫伏表只能测量正弦交流电压在1mV一300V范围内的有效值。
如果输入信号中包含有直流成分，交流毫伏表则仅指示其中的正弦交流成分有效值。
（如果输入信号不是正弦波，其读数不能作为有效值读取。
）
（2）SX2172交流毫伏表的工作频率范围为5Hz一2MHz，输入阻抗为8MΩ//40PF，测量误差不超过各量程满度值的土2％。
（3）测量前，一般先把量程开关置于量程较大位置上,然后在测量中逐步减小量程，以免超过满刻度，将表针打坏。
一般仪表针指示在满刻度2/3附近测量精度较高。
实验二电子元件的测试技术
一、实验目的
学习用数字万用表测试常用电子器件（电阻、电容、半导体二极管和三极管）。
二、实验原理
1．电阻测量
电阻值测量如图2.1所示。
数字万用表红、黑表笔分别插入“V-”和“COM”孔，黑笔与地相连。
万用表“功能开关”需置于电阻档。
要注意读数的单位：
例如，读出的数值是5.6，如果电阻档处于10K或100K的，则均为5.6K；如果电阻档处于10M，则为5.6M。
图2.1电阻的测量示意图
2．电容器测量
电容器的精确测量，应借助于专门的测试仪器来进行，常用的有QS—18A型万用电桥,TH2811BLCR数字电桥等。
下面简单介绍利用数字万用表的电容挡来测试电容容量：
（1）数字万用表有专门测电容的二个插孔，如图2.2所示。
测电容时需把电容插入这二个插孔内，如果电容在电路板上不能拿下，还需要用引线帮助。
（2）测量时将“功能开关”置于F档的适当量程，此时数字屏显示的数字即为电容值，如显示数字为‘1’，则应提高量程，此表最大能测20uF的电容值。
图2.2电容的测量示意图
2．二极管极性的判别
数字万用表的“
”档专门用来测试PN结的导电特性：
如图2.3所示，若将它的红笔（它与内电池“十”极性的一端相连）接二极管的阳极，它的黑笔接二极管的阴极，则二极管处于正向偏置状态，显示为压降0.3V或0.7V左右（分别对应锗管与硅管）。
反之，如果红笔接二极管“—”极，黑笔接二极管“+”极，则二极管处于反向偏置状态，流过电流很小，万用表显示为“1”。
因此，根据两种连接方式下测得电压值的大小就可以判别二极管的极性与材料类型（硅管还是锗管）。
图2.3二极管的测量示意图
3．晶体三极管管脚的判别
（1）管型和基极的判别
晶体三极管从结构上看，可以看成是由两个背靠背的PN结组成的。
对NPN型管来说，基极是两个等效二极管的公共"阳极”；对PNP型管来说，基极则是它们的公共“阴极”，分别如图2.4（a）和（b）所示。
因此，判别出三极管的基极是公共“阳极”还是公共“阴极”，即能判别出三极管是NPN型还是PNP型。
而且根据PN结正向压降是0.3V还是0.7V就可以判别出管子是硅管还是锗管,判别方法与二极管极性判别方法一样,不再重复。
（a）NPN型三极管（b）PNP型三极管
图2.4晶体三极管的结构
（2）集电极与发射极的判别
用数字万用表的“hFE”档可以判别三极管的发射极与集电极，并测出β值。
测试电路如图2.5所示。
在判明一个晶体三级管是PNP还是NPN的管型和基极的条件下，选取数字万用表测量“hFE”档，将晶体管E、B、C三极分别插入对应管型的E、B、C三孔，其中必须将已判明的基极B插入对应的B孔。
这时，数字屏上将显示一个数据；然后，保持基极B仍插在B孔，对换另外二极所插孔。
此时，数字屏上将显示另一个数据。
比较两次数据的大小，其中数据大的那一次，插在“E”孔的那一极为发射极E；插在“C”孔的那一极为集电极C。
数据大的那一次的值为β值。
图2.5用数字万用表测hFE（β值）
三、实验准备
1．大概了解电子器件的常识（在本教材附录1中）；
2．仔细阅读本实验中的“实验原理”部分；
3．根据“实验内容”，画出实验电路（画在预习报告中），并制订好实验数据记录表格（写入预习报告中，不要在本教材中记数据）。
四、实验内容
1．测电阻
按图2.1用数字万用表测出二个电阻的阻值将数据记入表2.1；并与其色环所指示的电阻标称值进行比较。
同时检查所发电位器中心头的功能，电位器可选用实验箱中的一个电位器。
电阻可选用电路板中的任意二个元件；
2．测电容
按图2.2用数字万用表测出三个电容器的电容值，将数据记入表2.1；并与标称值进行比较，电容可选用电路板中的任意三个元件；
表2.1
3．测二极管
用数字万用表判别二极管的“+”极、“—”极和管子材料，并测量其正向电压值，将数据记入表2.2。
表2.2
二极管型号
二极管导通电压（V）
二极管材料（硅还是锗）
4．测三极管
用数字万用表判别双极型晶体三极管的管脚排列和管子类型，将结果填入表2.3。
表2.3
管子类型（NPN还是PNP）
管脚排列（画底视图,如图2.5所示）
管子材料（硅还是锗）
hFE（β）值
五．实验器材
1．数字万电表一只
2．电子元件
1）电阻电容若干（可选用电路板元件，见附录3）
2）电位器一个（可选用“模拟电路实验箱”中电位器）
3）硅二极管与锗二极管各一个
4）NPN三极管与PNP三极管各一个
实验三共射放大电路
一、实验目的：
1．学习放大器静态工作点的测量与调整；
2．学习放大器的放大倍数的测量方法；
3．加深示波器、函数信号发生器和交流毫伏表的使用方法。
二、实验原理
实验参考电路如图3.1所示。
该电路采用自动稳定静态工作点的分压式射极偏置电路，其温度稳定性好，电位器W用来调整静态工作点。
图3.1实验电路图
1．静态工作点的估算
计算静态工作点，首先要画出直流通路（电容开路）。
对图3.1，当Il>>IB时，可忽略IB,得到下列公式：
（3-1）
UE=UB-UBE（3-2）
（3-3）
（3-4）
2．交流放大倍数估算
为计算交流小信号性能指标，应首先画出交流通路（电容短路，直流电压源短路）。
对图3.1电路，由
（由输入回路得到），
（由输出回路得到），以及
，可得到电压放大倍数：
（3-5）
（3-6）
式（3-6）中，电流用IB，不是IE。
3．静态工作点的测量和调试
由于电子器件性能的分散性很大，在设计制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。
1）静态工作点的测量
放大器静态工作点的测量，是在不加输入信号情况下，用万用表直流电压档分别测量放大电路的直流电压UB、UC和UE，如图3.1所示。
此外，可用IC≈IE=UE/Re算出IC。
2）静态工作点的调整
在半导体三极管放大器的图解分析中已经介绍，为了获得最大不失真的输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。
若Q点选得太高,易引起饱和失真；选得太低,又易引起截止失真。
实验中，如果测得UCEQ<0.5V,说明三极管已饱和；如测得UCEQ≈VCC，则说明三极管已截止。
静态工作点的位置与电路参数有关。
当电路参数确定之后,工作点的调整主要是通过调节电位器W来实现的。
W调小,工作点增高；W1调大，工作点降低。
一般使IE为mA数量级（例如2mA）；作为一个估算，UC大约可取电源电压的一半左右。
4、放大器的动态指标测试
放大器的动态指标有电压放大倍数AU、输入电阻Ri、输出电阻Ro和最大不失真电压UOMAX等。
本实验只介绍电压放大倍数AU的测试。
在进行动态测试时，各电子仪器与被测电路的接线方法如图3.2所示。
从信号发生器向放大电路输入一正弦交流信号（1KHz、约10mV）。
用示波器观察放大器输出电压的波形uo。
在没有明显失真的情况下，用毫伏表测出uo和ui的大小。
于是，可求得Au=uo/ui。
由于放大倍数的大小与晶体管的工作点有关。
因此，在动态测量前应首先按要求调整静态工作点。
图3.2放大倍数的测量图
三、实验准备
1．复习共射极放大电路的工作原理；
2.仔细阅读本实验中的“实验原理”部分；
3．根据“实验内容”，画出实验电路图（画在预习报告中），并标注出元件值（在本实验中第五部分有参考值）
4．根据“实验内容”，制订好实验数据记录表格（写入预习报告中）；并把静态工作点与电压放大倍数的理论计算值填入“实验数据记录表格”中。
β取实验二测的值。
四、实验内容
1．安装电路
按图3-1,在“模拟电路实验箱”上组装共射放大电路，使用电路模板---晶体管放大器1与2（见附录3），经检查无误后,接通+12V直流电源。
2．测量并调试静态工作点
调节电位器W使其满足要求（IE＝2mA）；并测量静态工作点填入表3.1中
3．测量电压放大倍数
按图3-2接线。
输入频率为1KHZ的信号，调节输入信号使输出电压基本不失真。
用“双踪显示模式”同时显示输入波形与输出波形，并测出输入与输出电压的交流幅度，填入表3.2中。
表3-1
UB/V
UC/V
UE/V
IE/mA
测量值
（由测量值计算）
理论值
表3-2
Ui
UO
AU
测量值
理论值
五、实验器材
（1）GOS-620型双踪示波器一台；
（2）DF1641A型函数信号发生器一台；
（3）SX2172型交流毫伏表一台。
（4）模拟电路实验箱一台。
（5）数字万用表一只
（6）电子元件（使用电路模板---晶体管放大器1与2，见附录3）：
Rc＝2.7KΩ；R1＝Rb2＝10KΩ；RE＝1KΩ；电位器=100KΩ；
Cl＝10μF，C2＝47μF,Ce＝47μF；NPN三极管一个
实验四共集放大电路
一、实验目的
1．学习共集放大电路的测量与调整；
2．学习放大器性能指标的测量方法（输入，输出电阻、最大不失真输出电压）；
3．进一步加深示波器、函数信号发生器和交流毫伏表的使用方法。
二、实验原理
实验参考电路如图4.1所示。
共集放大电路具有输入电阻高、输出电阻低，电压放大倍数接近于1、输出动态范围大的特点。
与共射极放大电路不同，共集放大电路从发射极输出（因而称射极跟随器）。
图中电位器W用来调整静态工作点。
图4.1实验电路图
1．静态工作点的估算
静态工作点的计算，类似于共射极放大电路，只要令RC=0即可。
2．交流放大倍数估算
对图4.1电路，由
（由输入回路得到），
（由输出回路得到），以及
，可得到电压放大倍数：
（4-1）
3．静态工作点的测量和调试：
参见实验三
4、放大器的动态指标测试
放大器的动态指标有电压放大倍数AU、输入电阻Ri、输出电阻Ro和最大不失真电压UOMAX等。
本实验将介绍输入电阻Ri、输出电阻Ro和最大不失真电压UOMAX的测试方法。
1）输入电阻的测量
输入电阻Ri的大小表示放大电路从信号源或前级放大电路获取电流的多少。
输入电阻越大，索取前级电流越小，对前级的影响就越小。
输入电阻的测量原理如图4-2所示。
在信号源与放大电路之间串入一个已知阻值的电阻R，用交流毫伏表分别测出Us’和Ui,则输入电阻为
（4-3）
电阻R的值不宜取得过大，过大易引入干扰；但也不宜取得太小，太小易引起较大的测量误差。
最好取R与Ri的阻值为同一数量级。
2）输出电阻的测量
输出电阻的大小表示电路带负载能力的大小。
输出电阻越小,带负载能力越强。
其测量原理如图4-3所示。
用交流毫伏表分别测量放大器输出电压：
Uo---RL=∞时的输出电压
UOL---有RL时的输出电压
则输出电阻可通过下式计算求得：
（4-3）
为了测量值尽可能精确，最好取RL与RO的阻值为同一数量级。
注意图4-3中，RS是信号发生器的内阻，在测输出电阻时不要在信号源与放大器之间串入电阻。
图4-2测试输入电阻原理图图4-3测试输出电阻原理图
3）最大不失真输出电压的测量
放大器的线性工作范围与晶体管的工作点位置有关。
下面介绍共集放大器的波形失真情况。
截止失真：
下端缩顶
当ICQ太小时，放大器产生截止失真，uo波形下端出现“缩顶”失真，如图4.4（a）所示。
uo波形的截止失真并不明显，不是出现明显的“削顶”，而是出现“缩顶”失真
饱和失真：
上端削顶
当ICQ太大时，容易产生饱和失真，波形上端开始“削顶”，如图4.4（b）所示。
uo波形的饱和失真比较明显。
最大不失真输出电压UOMAX测量方法
当放大器的静态工作点调整在晶体管线性工作范围的中心位置时，如果加大输入信号ui，则uo的波形两端同时出现“削顶”和“缩顶”失真，即饱和与截止失真同时出现如图4.4（c）所示。
由于现“缩顶”失真不明显，因此最大不失真电压常以uo波形刚出现“削顶”失真时为界，此时用毫伏表测出uo的大小，即为放大器的最大不失真输出电压UOMAX。
图4-4波形失真示意图
三、实验准备
1．复习共集放大电路的工作原理；
2.仔细阅读本实验中的“实验原理”部分；
3．根据“实验内容”，画出实验电路图（画在预习报告中），并标注出元件值（在本实验中第五部分有参考值）
4．根据“实验内容”，制订好实验数据记录表格（写入预习报告中）；并把静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的理论计算值填入“实验数据记录表格”中。
β取实验二测的值。
四、实验内容
1．安装电路
按图4-1,在综合实验箱上组装电路,经检查无误后,接通+12V直流电源。
2．调试静态工作点并测量最大不失真电压
1）从信号发生器输出f=1kHz的正弦电压接到放大电路的输入端，并接到双踪示波器X轴输入端。
将放大电路的输出电压接到双踪示波器Y轴输入端；
2）调整电位器W，并调整信号发生器输出的幅度，使示波器上显示的放大电路输出波形达到最大不失真（无明显失真），测出放大电路的输入与输出幅度；并将测量结果填入表4-1中。
3）关闭信号发生器,即Ui=0,测试此时的静态工作点,并将测量结果填入表4-1中。
3．输入电阻的测量
按图4-2接电路。
取R=10K,信号发生器输出f=1kHz，Ui=200mV的正弦电压接到放大电路的输入端，用示波器或毫伏表分别测出US’和Ui。
将测量结果填入表4-2中。
4.输出电阻的测量
按图4-3接电路。
取RL=51Ω或330Ω,信号发生器输出f=1kHz，Ui=200mV的正弦电压接到放大电路的输入端，用示波器或毫伏表分别测出RL=∞时的开路电压Uo及有RL时的输出电压UOL。
将测量结果填入表4-2中。
表4-1
Ui
UO
UB
UE
IE/mA
测量值
（由测量值计算）
理论值
表4-2
US’
Ui
Ri
Uo
UOL
Ro
测量值
理论值
五、实验器材
（1）GOS-620型双踪示波器一台；
（2）
升级会员 