模拟电子技术实验指导文档格式.docx

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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、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UE＝2.6V，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

UE

UB

UC

URc

IE（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f＝1kHz、us＝100mVrms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）

波形

RL

us

ui

uo

AV

AVS

Ri

Ro

输入（ui）

输出（uo）

∞

2kΩ

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，uo＝2kΩ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5.1kΩ，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

5.1kΩ

5、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

UCE

us（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

UC（V）

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）

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RL＝2kΩ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动态交流参数测量

次数

计算参数

1

2

3

4

5

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β＝180、Rb1＝60kΩ、Rb2＝20kΩ、RC＝RL＝2.4kΩ、Re1＝100Ω、

Re2＝1kΩ、VCC＝12V，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Rb1＝60kΩ、β＝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

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。

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。

（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

①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VCE≈6V）。

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，直至使输出信号波形幅度为最大且不失真。

②第二级输入端与信号源之间必须加接耦合电容。

③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）

UB1

UE1

UC1

UCE1

UB2

UE2

UC2

UCE2

3、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

条件

交流毫伏表测量数据（mV）

示波器测量数据UOPP（mV）

uo1

uo2

RL＝5.1kΩ

表2.3两级放大电路的波形观察

各点波形

4、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。

①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。

②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）。

③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）

3、观察负反馈深度对放大倍数的影响

①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。

②保持us不变，RL＝5.1kΩ，接通负反馈支路，当Rf分别为10kΩ、5.1kΩ、∞时，用交流毫伏表测量ui、uo1、uo2的值，将数据记入表2.6（RL＝5.1kΩ）

表2.6电压串联负反馈放大电路动态交流参数测量

Rf

uo1（mV）

uo2（mV）

AV＝uo2/ui

10kΩ

5.1kΩ

4、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Rf＝5.1kΩ不变，当RL分别为2kΩ、5.1kΩ、∞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

①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；

②在us不变的情况下，接通负反馈支路，且Rf＝5.1kΩ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

2kΩ

表2.8负反馈对输出波形性能的影响

us（ui）波形

Uo波形

2、按实验电路2.1所示，设每级的Rb1为60kΩ，β1＝β2＝160，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，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

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μA741。

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。

1、集成电路运算放大器的主要参数。

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。

（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：

①当Vi为直流信号时，ui直接从实验台上的-5～+5V直流电源上获取，用数字直流电压表分别测量ui、uo。

②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）

200

-200

500

-500

100

300

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。

uO＝（1＋Rf／R3）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

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。

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。

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）

ui1

0.2

-0.6

-0.2

0.1

0.3

ui2

-0.3

0.05

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，测量对应的uo值，并记入表3.4中。

uo=（1+Rf/R3）ui1-Rf/R3ui2=11ui1-10ui2。

图3.4减法运算电路

表3.4减法电路测量

1.0

0.8

0.6

0.5

1.2

-0.5

0.4

0.5

计算值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f＝500Hz，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）

－2

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3.6滞回比较器

①ui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。

②ui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；

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）

输出电压uo（V）

正突变电压值

负突变电压值

uT＋

uT－

uOH

uOL

③ui接f＝500Hz，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

输入、输出波形

最大值ui（V）

6

uT＋（V）

uT－（V）

uOH（V）

uOL（V）

1、如果将ui继续加大（如ui≥1V），uo是否符合比例运算，按比例系数增大？

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uo＝f（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

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。

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。

（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4.1RC桥式正弦波振荡电路

2、有稳幅环节的文氏电桥振荡器

①如图，此时R＝R1＝R3＝10kΩ、C＝C1＝C3＝0.01μF。

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