模拟电子技术实验指导书综述.docx

模拟电子技术实验指导书综述.docx

《模拟电子技术实验指导书综述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电子技术实验指导书综述.docx（23页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

模拟电子技术实验指导书综述

《模拟电子技术》

实验教学指导书

前言

一、任务总体目标

通过任务驱动教学，使学生巩固和加深所学的理论知识，培养学生运用理论解决实际问题的能力。

学生应掌握常用电子仪器的原理和使用方法，熟悉各种测量技术和测量方法，掌握典型的电子线路的装配、调试和基本参数的测试，逐渐学习排除实验故障，学会正确处理测量数据，分析测量结果，并在任务中培养严肃认真、一丝不苟、实事求是的工作之风。

二、适用专业年级

电子信息工程、通信工程、自动化、建筑设施智能技术等专业二年级本科学生。

三、先修课程

《高等数学》、《大学物理》、《电路分析基础》或《电路》。

四、实验项目及课时分配

实验项目

任实验要求

实验类型

每组

人数

实验

学时

任务一

常用电子仪器的操作与使用

必须

验证性

1

2

任务二

单管放大电路的设计

必须

设计性

1

4

任务三

多级放大电路的综合实验

必须

综合性

1

4

任务四

差动式放大电路的设计与实现

必须

设计性

1

4

任务五

集成运算放大器应用电路综合实验

必须

综合性

1

4

任务六

RC正弦波振荡器的设计与实现

必须

设计性

1

2

五、实验环境

网络化模拟电路实验台：

36套（72组）

主要配置：

数字存储示波器、DDS信号发生器、数字交流毫伏、模块化单元电路板等。

六、实验总体要求

本课程要求学生自己设计、组装各种典型的应用电路，并用常用电子仪器测试其性能指标，掌握电路调试方法，研究电路参数的作用与影响，解决实验中可能出现各种问题。

1、掌握基本实验仪器的使用，对一些主要的基本仪器如示波器、、信号发生器等应能较熟练地使用。

2、基本实验方法、实验技能的训练和培养，牢固掌握基本电路的调整和主要技术指标的测试方法，其中还要掌握电路的设计、组装等技术。

3、综合实验能力的训练和培养。

4、实验结果的处理方法和实验工作作风的培养。

七、本课程实验的重点、难点及教学方法建议

本课程实验的重点是电路的正确连接、仪表的正确使用、数据测试和分析；

本课程实验的难点是电路的设计方法和综合测试与分析。

在教学方法上，本课程实验应提前预习，使学生能够利用原理指导任务，利用实验加深对电路原理的理解，掌握分析电路、测试电路的基本方法。

任务一常用电子仪器的操作与使用…………………………………………1

任务二单管放大电路的设计…………………………………………………4

任务三多级放大电路的综合实验……………………………………………6

任务四差动式放大电路的设计与实现………………………………………10

任务五集成运算放大器应用电路综合实验…………………………………12

任务六RC正弦波振荡器的设计与实现………………………………………18

任务一常用电子仪器的操作与使用

一、实验目的

1、了解常用电子仪器、仪表的功能与性能指标。

2、掌握常用电子仪器的操作和使用方法。

二、实验仪器和设备

GDS—2062数字存储示波器、EE1411合成函数信号发生器、SM1030数字交流毫伏表、UT52数字万用表、SZ-AMA智能网络化模拟电路实验台。

三、实验内容及步骤

在电子电路实验中，常用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、直流稳压电源、万用表、频率计等，用它们可以完成对电子电路的静态和动态工作情况的测试和测量。

实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷、调节顺手、观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的连接如图1.1所示。

接线时应注意：

为防止外界干扰，各仪器的公共接地线应连接在一起，称“共地”。

信号源和交流毫伏表的引线通常采用屏蔽线或专用电缆线，示波器必须采用专用电缆探头线，电源线用普通导线。

图1.1电子电路中电子仪器布局及连线图

1、示波器、交流毫伏表、函数信号发生器的使用

①用示波器、交流毫伏表测量正弦波信号参数

调节函数信号发生器，使输出频率分别为100Hz、1kHz、10kHz、100kHz的正弦波信号。

示波器的使用只需按下『AutoSet』键，即可扫描到波形，按下『Measure』键，即可在屏幕上读出波形的频率、电压峰－峰值和有效值等参数。

测量函数信号发生器输出信号源的频率、电压峰－峰值和有效值，记入表1.1中。

将信号源输出有效值调为Vrms=1V

表1.1

正弦波信号频率

毫伏表

读数（V）

示波器测量值

周期（mS）

频率（Hz）

峰－峰值VPP（V）

100Hz

1kHz

10kHz

②用示波器、交流毫伏表测量不同幅度的正弦电压。

EE1411函数信号发生器输出信号频率为1000赫兹的正弦波。

输入不同电压值的信号，测出相关电压值。

填入表1.2

表1.2

函数信号发生器峰峰值VPP

300mV

500mV

1000mV

2000mV

4000mV

交流毫伏表测量

示波器测量

2、几种周期性信号的幅值、有效值及频率的测量

调节函数信号发生器，使它的输出信号波形分别为正弦波、方波和三角波，信号的频率为2kHz，电压峰－峰为2V，用示波器测量其周期和峰－峰值，计算出频率和有效值，记入表1.3中。

表1.3

信号波形

信号发生器输出频率/幅值VPP

交流毫伏表（V）

示波器测量值

计算值

周期T（mS）

峰－峰值VPP（V）

有效值V（V）

正弦波

2KHz/2V

三角波

2KHz/2V

方波

2KHz/2V

注：

正弦波有效值V＝VPP/（2×1.41）

三角波有效值V＝VPP/（2×1.73）

方波有效值V＝VPP/2

四、实验报告与预习要求

1、整理实验数据，将实验结果与标称值或计算值进行分析、比较，若出现误差，则分析误差值和误差原因。

2、实验前要求下载并阅读GDS—2062数字存储示波器、EE1411合成函数信号发生器的使用说明书，了解基本原理和使用方法。

3、将实验数据和实验报告装订后交模拟电子技术实验室。

任务二单管放大电路的设计

一、实验目的

1、熟悉基本放大电路的典型结构与组成，学会选用典型电路，依据设计指标要求计算元件参数，以及工程上如何选用电路元器件的型号与参数。

2、掌握基本放大电路的调试过程与调试要领，掌握基本放大电路有关参数的实验测量方法。

3、了解电路元件参数改变对静态工作点、放大电路参数的影响。

4、了解放大电路的非线性失真，静态工作点对非线性失真的影响。

二、设计任务要求

1、设计一个单管共射极放大电路

主要设计参数：

电源电压12V，三极管选用9011（β值约为150）、射极电阻为2KΩ时的静态工作点参数约为IB=10uA、IC=1.6mA、UCE=4V；交流参数指标为AU≥100、Ri≥2KΩ、Ro≤3KΩ。

2、设计一个共集极放大电路（射极跟随器）

主要设计参数：

电源电压12V，三极管选用9011（β值约为150）、射极电阻为2KΩ时的静态工作点参数约为IB=26uA、IC=4mA、UCE=3.5V；交流参数指标为AU≥0.95、Ri≥50KΩ、Ro≤20Ω。

三、实验内容和要求

1、单管共射极放大电路

（1）依据原理设计电路，在实验台上确定选用的元器件。

（2）在实验台上搭建电路，进行静态调试并测量静态工作点参数。

（3）动态调试，没有非线性失真时（选用1KHz15mV左右正弦波），分别测量交流电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。

（4）改变静态工作点，分别观察饱和失真和截止失真现象。

（5）增大输入信号，观察同时产生饱和失真和截止失真现象。

2、单管共集极放大电路（射极跟随器）

（1）依据原理设计电路，在实验台上确定选用的元器件。

（2）在实验台上搭建电路，进行静态调试并测量静态工作点参数。

（3）动态调试，没有非线性失真时，分别测量交流电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。

（4）改变静态工作点，分别观察饱和失真和截止失真现象。

（5）增大输入信号，观察同时产生饱和失真和截止失真现象。

三、实验设备及仪器

GDS—2062数字存储示波器、EE1411合成函数信号发生器、SM1030数字交流毫伏表、UT52数字万用表、SZ-AMA智能网络化模拟电路实验台。

四、设计实验报告要求

1、依据设计要求拟定的设计方案、原理电路图、元器件参数计算、选用的器件清单。

2、整理实验数据，并与理论值进行比较。

3、综合分析比较两种不同类型的单管放大电路的特点。

4、实验收获与心得。

五、预习要求

1、熟悉分压式偏置共射极单管放大电路和射极跟随器的构成。

2、熟悉放大电路和静态工作点及调试方法。

3、什么是信号源电压us？

什么是放大电路的输入信号ui？

什么是放大电路的输出信号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电路的电压放大倍数AV、输入电阻Ri和输出电阻Ro？

5、了解负载变化对放大电路的放大倍数的影响。

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，从而掌握放大电路不失真的条件。

7、依据设计要求，确定原理电路，计算有关电路参数，选定元器件，设计制作实验测试的各种数据记录表格。

任务三多级放大电路的综合实验

一、实验目的

1、掌握多级放大电路静态工作点的调试方法。

2、掌握测试两级放大电路和负反馈放大电路性能指标的基本方法。

3、深入理解负反馈对放大电路性能的影响。

二、实验设备及仪器

GDS—2062数字存储示波器、EE1411合成函数信号发生器、SM1030数字交流毫伏表、UT52数字万用表、SZ-AMA智能网络化模拟电路实验台。

三、实验内容与步骤

1、调整和测试两级放大电路的静态工作点

按实验线路图3－1接线，其中三极管均采用9011（β=150），分别调试两级放大电路的静态工作点，用直流电压表测量两级三极管的其余工作电压，将数据填入表3－1中。

表3-1

第一级T1

第二级T2

电位

UB1（V）

UE1（V）

UC1（V）

UB2（V）

UE2（V）

UC2（V）

测量值

2.2

3.2

2、测量两级放大电路的电压倍数Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro和通频带BW

⑴测量Au、Ri、Ro

在输入端Us处加入1kHz、2mV的正弦信号（有效值），将G点接地，用示波器监视输出波形，在波形不失真的条件下，用交流毫伏表按表3-2进行测量，并计算Au1、Au2及总Au。

表3-2

交流毫伏表测量数据

电位

us（mV）

ui（mV）

uo1（mV）

uo（mV）

RL开路

uL（mV）

RL=5.1K

测量值

2

uo=

uL=

计算两级放大电路的开环输入电阻Ri、开环输出电阻Ro

⑵测量两级放大电路的通频带

RL=5.1kΩ、Ui=1mV，首先测出中频1kHz时的输出电压值，然后分别提高和降低正弦信号源Ui的频率（注意保持Ui=1mV不变）。

使输出电压下降为中频输出电压的0.707倍，则所对应的频率分别为上限截止频率fH和下限截止频率fL，通频带BW=fH-fL，测量数据填入表3-3。

表3-3

中频

高频

低频

fM（KHz）

uL（mV）

RL=5.1K

fH（KHz）

uL（mV）

RL=5.1K

fL（Hz）

uL（mV）

RL=5.1K

两级放大电路（开环）

1

3.测量负反馈放大电路的Auf、Rif、Rof和通频带BWf

将RF接成电压串联负反馈，（即F与G连接），正弦信号US=10mV、1kHz，按实验步骤2的方法进行，填入表3-4。

表3-4

交流毫伏表测量数据

电位

us（mV）

ui（mV）

uo（mV）

RL开路

uL（mV）

RL=5.1K

测量值

10

uo=

uL=

测量电压串联负反馈放大电路的通频带BWf：

测量方法按实验步骤2的（4）进行操作，测量数据填入表3-5。

表3-5

中频

高频

低频

fM（KHz）

uL（mV）

RL=5.1K

fH（KHz）

uL（mV）

RL=5.1K

fL（Hz）

uL（mV）

RL=5.1K

两级放大电路（开环）

1

4、观察负反馈深度对放大倍数的影响

保持Us不变，负载电阻RL=5.1K，用交流毫伏表分别测量ui、uo，将数据记入表3－6。

表3-6

Rf（KΩ）

10

7.5

5.1

uS（mV）

10

10

10

ui（mV）

uo（mV）

5、选做内容：

改接成电流并联负反馈（即将Rf、Cf反馈支路在BD间接入），正弦信号US=10mV、1kHz，重复实验步骤2的全部内容，填入下表3-7。

表3-7

交流毫伏表测量数据

电位

us（mV）

ui（mV）

uo（mV）

RL开路

uL（mV）

RL=5.1K

测量值

10

uo=

uL=

四、实验报告要求

1、计算两级放大电路的开环和闭环的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻，与实验所测得的数据进行比较，分析误差原因。

2、用实验所测得的数据说明电压串联负反馈对放大电路性能（fBW、Ri、Ro、fH、fL）的影响。

3、实验中的收获体会。

4、回答思考题。

五、预习思考题与要求

1、放大电路产生失真的原因有哪些？

如何调整才会不失真？

2、多级放大电路的耦合方式有哪几种？

哪种耦合方式对静态工作点影响最大？

3、多级放大电路电压放大倍数如何计算？

实验如何测量？

4、负反馈放大电路有几种类型？

分别对放大电路性能产生什么影响？

5、完成实验原理电路的有关参数计算。

任务四差动式放大电路的设计与实现

一、实验目的

1、熟悉典型差动式放大电路的结构与组成，学会选用典型电路，依据设计指标要求计算元件参数，以及工程上如何选用电路元器件的型号与参数。

2、掌握差动放大电路零点调整和静态测试，理解差模放大倍数的意义及测试方法。

3、了解差动放大电路对共模信号的抑制能力，测试共模抑制比。

二、设计任务要求

1、设计一个不带恒流源的差动式放大电路

主要参数：

选用9011（β值约为150），采用±12V双电源，输入电阻≥20KΩ、双端输出电阻≥20KΩ，差模电压增益AUd≥10，共模抑制比KCMR≥20。

2、设计一个带恒流源的差动式放大电路

主要参数：

选用9011（β值约为150），采用±12V双电源，恒流源为1.2mA，输入电阻≥20KΩ、双端输出电阻≥20KΩ，差模电压增益AUd≥14，共模抑制比KCMR≥40。

三、实验内容

1、不带恒流源的差动式放大电路

（1）依据原理设计电路，在实验台上确定选用的元器件。

（2）在实验台上搭建电路，进行调零、静态工作点测量与调试。

（3）分别测量四种组态类型的差模增益、共模增益、输入电阻、输出电阻。

2、带三极管恒流源的差动式放大电路

（1）依据原理设计电路，在实验台上确定选用的元器件。

（2）在实验台上搭建电路，进行调零、静态工作点测量与调试。

（3）分别测量四种组态类型的差模增益、共模增益、输入电阻、输出电阻。

四、实验设备及仪器

GDS—2062数字存储示波器、EE1411合成函数信号发生器、SM1030数字交流毫伏表、UT52数字万用表、SZ-AMA智能网络化模拟电路实验台。

五、设计实验报告要求

1、依据设计要求拟定的设计方案、原理电路图、元器件参数计算、选用的器件清单。

2、整理实验数据，并与理论值进行比较。

3、综合分析比较两种不同类型的差动式放大电路的区别，工程上应如何选用？

4、实验收获与心得。

六、预习与思考要求

1、差动放大电路的电路结构及元器件的要求。

2、差模信号、共模信号、差模电压增益、共模电压增益、共模抑制比等的基本概念。

3、提高共模抑制比的方法。

4、实验中怎样获得双端和单端输入差模信号？

怎样获得共模信号？

为什么要在信号发生器与放大电路输入端之间加接一电容器？

5、怎样用交流毫伏表测双端输出电压Uo？

6、根据设计参数，估算典型差分放大电路和具有恒流源的差分放大电路的元器件参数，提出元器件清单。

7、设计并制作实验测量数据记录表格。

任务五集成运算放大器应用电路综合实验

一、实验目的

1、了解集成运算放大器（μA741）的使用方法。

2、掌握由集成运放构成比例、积分基本运算电路及工作原理。

3、了解电压比较器的特点及电压传输特性的测试方法。

二、实验仪器和器材

GDS—2062数字存储示波器、EE1411合成函数信号发生器、SM1030数字交流毫伏表、UT52数字万用表、SZ-AMA智能网络化模拟电路实验台。

器件：

集成运放μA741、电阻、电容等。

三、实验内容和步骤

1、调零

按图5-1接线，接通电源后，调节调零电位器RP，使输出电压Vo＝0（小于±10mA），运放调零后，在后面的实验中不要再改动电位器的位置。

图5-1运算电路调零

2、反相比例运算

反相比例运算电路如图5-2所示按图接线根据表5－1给定的值，测量对应的值，并填入表5-1中，并用示波器观察输入和输出波形，并将波形描绘于表5-1中。

图5-2反相比例运算电路

表5-1

Vi为直流信号

Vi为交流信号

Vi（mV）

100

200

300

500

100

200

300

500

实测值Vo（mV）

理论值Vo（mV）

实测|AV|

Vi波形

Vo波形

注意：

vi为直流信号时，vi直接从实验台上的0～30V直流电源上获取，用直流电压表分别测量vi合vo.

当vi为交流信号时，vi由函数信号发生器提供频率为1000Hz的正弦信号，用交流毫伏表分别测量vi和vo。

3、同相比例运算

同相比例运算电路如图5－3所示，根据表5－2给定的vi值，测量对应vo值并填入表5-2中，同时用示波器观察输入信号vi和输出信号vo的波形，并将观察到的波形填入表5-2中。

理论值：

图5-3同相比例运算电路

表5-2

Vi为直流信号

Vi为交流信号

Vi（mV）

100

200

300

500

100

200

300

500

实测值Vo（mV）

理论值Vo（mV）

实测|AV|

Vi波形

Vo波形

4、积分运算电路

按图5-4接线，由函数信号发生器提供幅度为f＝500Hz、幅度为ViP-P＝12V的方波和

正弦输入信号vi，用示波器测量输入、输出信号幅度和波形，记于表5-3中。

图5-4积分运算电路

表5-3

5、电压比较器

（1）单门限电压比较器

单门限电压比较器电路原理如图5－5所示，按图接线，Vi为f＝500Hz，最大值为5V的正弦波（由函数信号发生器提供），VREF分别为0V、2V、－2V（VREF从实验台的直流信号源上获取），用双踪示波器观察Vi、Vo的波形和读出门限电压VT、Vi和Vo峰－峰值电压，

将其波形数据填入表5-4中。

图5-5单门限电压比较器电路

表5-4（其中：

VT为Vo与Vi在垂直方向上的交点）

基准电压VREF（V）

0

2

－2

电压值

门限电压VT（V）

Vi峰－峰值（V）

Vo峰－峰值（V）

波形

传输特性

（2）滞回比较器

滞回比较器电路原来如图5-6所示。

按图接线，将a.b短路，接通电源。

用万用表的直

流电压档测量输出电压；

图5-6滞回比较器电路

①若比较器输出电压Vo为负值，缓慢调节Rw使Vo由负变正，此时的Vi值为上门限电压VT+，测出上门限电压VT+和输出电压Vo；继续调节Rw，使|Vi|增大，观察VT+和Vo有无变化。

②若比较器输出电压Vo为正值，缓慢调节Rw使Vo由正变负，此时的Vi值为下门限电压VT—，测出下门限电压VT－和输出电压Vo；继续调节Rw，使|Vi|增大，观察VT+和Vo有无变化。

将数据记入表5-5中。

表5-5

输入电压Vi（V）

门限电压VT（V）

输出电压Vo（V）

正突变电压值

负突变电压值

VT＋

VT－

VOH

VOL

③断开a、b，Vi接f＝500Hz，最大值为12V的正弦波（由函数信号发生器提供），用双踪示波器观察Vi、Vo的波形，读出上、下门限电压、Vi和Vo峰值电压，将其波形和数据记入表5-6中，并画出其传输特性。

表5-6

电压值

输入、输出波形

传输特性

最大值Vi（V）

12

VT＋（V）

VT－（V）

VOH（V）

VOL（V）

四、实验报告要求

1、整理实验数据，并对实测数据和理论数据进行比较和分析，说明实测数据和理论数据之间出现误差的原因。

2、回答思考题5、7、8、9。

五、预习要求与思考题

1、集成运算放大器的主要参数，调零的作用和方法。

2、基本运算电路的输入输出关系。

3、运算放大器组成单门限比较器和滞回比较器的电路结构。

4、门限电压的估算和传输特性的测量。

5、什么叫“调零”？

运算放大器为什么要进行调零？

6、理想运放有哪些特性？

通过实验试将运放的理想特性与实际运放电路进行比较。

7、在积分中，改变R1、C1的参数，输出波形是否有变化？

如何变化？

8、在积分电路中，如R1＝100kΩ、C1＝4.7μF，求时间常数。

假设Vi＝0.5V，问要使输出电压Vo达到5V，需多长时间？

设uC（0）＝0。

9、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？

10、迟滞比较器的传输特性为什么具有迟滞特性？

任务六RC正弦波振荡器的设计与实现

一、实验目的

1、熟悉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。

二、设计要求

设计一个RC文式电桥正弦波振荡电路。

主要参数：

RC桥式网络中的电阻R选用10KΩ时，要求产生振荡频率分别为f1=1500Hz和f2=750Hz的正弦波，输出具有稳幅功能。

设计过程提示：

依据已知的设计指标，确定电路结构；计算和确定电路中的元件参数；选择集成运算放大器；搭建电路，调试并测量电路参数，直到满足设计要求。

三、实验内容

1、写出设计报告，提出元器件清单。

2、在实验台上搭建RC桥式振荡电路，调整电路产生振荡输出。