模电实验内容.docx

资源描述

模电实验内容.docx

《模电实验内容.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模电实验内容.docx（61页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

模电实验内容.docx

模电实验内容

第一部分验证性实验

实验一单管共射放大器

一.实验目的:

1.掌握放大电路的静态工作点的测量。

2.掌握放大电路电压放大倍数的测量。

3.掌握放大器输入、输出电阻的测量。

4.掌握基极偏置电阻的改变对Q点的影响。

二.实验仪器、仪表：

1、SS—7802A双踪示波器一台。

2、数字万用表一块。

3、DF2173B晶体管毫伏表一台。

三、实验器材：

多功能实验电路板及DABS—1型实验箱各一台。

四、预备知识：

1、实验电路如图1.1.1所示：

该电路属于分压式电流负反馈偏置电路。

图1.1.1单管共射放大电路

电路各元器件作用：

BG（S9011）—NPN硅三极管，β≈100,其作用是放大交流信号；

Rb1、Rb2—放大器基极偏置电阻，改变Rb1可改变基极电流，即可调节Q点的位置；

Rc—放大器集电极直流负载；

Re—射极负反馈电阻，其中Re为交、直流负反馈电阻；

Ce、Re*—旁路电容；

C1、C2—隔直流，通交流的耦合电容；

RL—负载电阻，5.1K与51Ω构成分压电阻以衰减输入信号，以防信号过大而失真。

2、工作原理：

（1）放大器静态工作点即Q点的求法：

先画出放大器的直流通路，画法是将电路中所有电容视为开路，即可画出直流通路，如图1.1.3所示。

求Q点步骤：

求出IBQ、IEQ、UCEQ以后，可以从三极管输出特性曲线的直流负载线上找到Q点的位置,如图1.1.4所示，由图可见，Q点的位置基本上位于直流负载线的中点是比较合适的。

如果改变基极偏置电阻中680k的电阻器，就会改变Q点位置。

例：

若调小电位器680K则Rb1↓→UBQ↑→IBQ↑→ICQ↑,Q点的位置升至Q*,易使信号饱和失真。

若调大680K则Rb1↑→UBQ↓→IBQ↓→ICQ↓，Q点的位置下降至Q**，易使信号截止失真。

所以调节基极上偏置电位器（680K），可以调节Q点至合适的位置。

当然改变Vcc或Rc也能改变Q点位置，通常是Vcc、Rc相对固定，改变Rb1最为方便。

（2）画出放大器的交流通路，可求出放大器的电压放大倍数（Av）、输入电阻（Ri）、输出电阻（Ro）。

求出Av有利于我们了解该放大器对交流信号到底放大多少倍；求出Ri有利于我们了解该放大器输入阻抗大小，便于跟上一级放大器的输出阻抗（或信号源的内阻）相匹配；求出Ro有利于我们了解放大器输出阻抗大小；便于我们跟下一级放大器的输入阻抗（或负载）相匹配。

画交流通路的方法：

1将放大器中所有的耦合电容、旁路电容视为短路。

2将Vcc视为接地。

图1.1.1的交流通路如图1.1.5所示，放大器的微等效电路如图1.1.6所示。

由图1.1.6可知放大器输入电阻Ri=Rb1//Rb2//[rbe+（1+β）Re]≈rbe+（1+β）Re

五、实验内容与步骤:

1、阅读电路原理图。

（1）直流通路：

A、输入回路：

+12V—→Rb1—→VBE—→Re—→Re*—→GND

B、输出回路：

+12V—→Rc1—→VCE—→Re—→Re*—→GND

（2）交流通路（信号传输路径）：

Vi—→C1—→BG1的基极—→BG1的集电极—→C2—→负载

2、放大器静态工作点（Q）的测量与调整。

实验步骤:

（1）先判断接插线是否良好。

方法：

用数字万用表二极管及蜂鸣器挡位，两表笔分别搭在插线两端，听到万用表蜂鸣声，表明线是通的，听不到蜂鸣声，表明插线已开路。

（2）按图1.1.1连接。

在多功能电路板上：

插线顺序：

将一根插线一端插入J3口；另一端插入J4口；同理，接好J6、J7、J8口；J12、J10口；J13、J17口；J16、J19口。

J34接+12V，J32接地。

（3）检查接线准确无误后，接通电源开关（绿色指示灯亮）。

图1.1.2三极管放大电路实验板

（4）静态工作点的测试：

①.将数字万用表置于直流20V挡上，红表笔插入多功能板上BG集电极上，即J10上，黑表笔插在J13插口上即射极上，调节基极上偏置电阻VR1，使VCE读数为11V。

②、红表笔不动，将黑表笔拔下，插入接地端J18（⊥）。

读出VC值。

③、黑表笔不动，将红表笔接入J6口，可测得VB值；再拔掉红表笔，插入J17口，可测得VE值。

Rb1

VCE

三极管工作状态

④、红黑表笔全拔下，万用表置电阻挡200K位置，关断电源，拔下J7口，测量Rb1值，分别填入表1.1.1中。

表1.1.1静态工作点的测量

⑤、调节基极上偏置电阻VR1，使VCE读数为0.4V，按照②、③、④的步骤测出Rb1、VB、VC、VE的值。

⑥、调节基极上偏置电阻VR1，使VCE读数为6V，再测Rb1、VB、VC、VE的值。

3．交流参数的测量：

（1）、电压放大倍数的测量。

①.将实验台上信号发生器调至1KHz，正弦波、调节信号发生器幅度调节旋钮，使VPP=1V，调节频率旋钮使f=1KHz。

②.将信号接入多功能板的Vin输入端。

③.用示波器CH1探头接集电极（J10）（注：

在使用示波器前先进行自校，即幅度置200mv，扫描时间500μs位置，探头钩在CAL端，应出现600mv的方波）将测试结果填入下表1.1.2中

表1.1.2

项目

实测数据

比较Ui、Uo波形相位及幅度

三极管基极电压Ui

三极管集电极电压Uo

电压放大倍数Av

④.观察示波器上Ui、Uo波形及幅度，并比较两波形相位。

（2）、测量放大器的输入、输出电阻。

①.输入电阻Ri的测量：

在输入端，拔掉J4插入J5，电路如图1.1.7所示。

其中R1＝5.1k,　R2＝51Ω用示波器测出Us及Ui大小利用公式即可算出Ri。

Ri=Ui/Ii=Ui/[（Us－Ui）/R1*]。

②.输出电阻Ro的测量：

去掉RL（5.1k），用一个可调电阻代替5.1k负载位置，调节RL至合适的位置，使放大器输出信号不失真。

（用示波器监视放大器集电极至地的波形）。

然后，读出此时Uo的值，继而，去掉可调电阻后又测一个空载电压Ut，则输出电阻Ro=（Ut/Uo－1）RL。

将上述①、②测量的结果填入表1.1.3中

表1.1.3

实测输入电压

估算Ri

实测输出电压

估算Ro

（3）、观察Rb1的改变对静态工作点（Q）及对输出波形的影响。

方法：

①.首先调节基极偏置电阻，使输出波形最大而不失真（此时为放大状态），用数字三用表测出UB、UE、UC、UCE值，填入下表1.1.4，并画出此时的波形图。

②.然后调节基极偏置电阻，使UE=0.3V,增大Ui，使输出波形顶部失真，同理测出UB、UE、UC、UCE直流各参数，并画出此时的波形，指出是什么失真。

③.再调节基极偏置电阻，使UE=3V，增大Ui,使输出波形底部失真，同理用万用表的直流电压挡20V挡位测出UB、UE、UC、UCE的值，也画出此时的波形，指出是什么失真。

将三组数据分别填入下表1.1.4中

表1.1.4基极上偏置电阻Rb1的改变对Q点及Uo波形的影响

表1.1.4

条件让RL开路

静态工作点Q点值

输出波形

放大器工作状态

UB（V）

UE（V）

UC（V）

UCE（V）

Rb1=

五.实验报告要求：

1、请用方格纸作图；

2、为什么调节VR1可改变Q点位置。

Q点太低、太高为何不行，为什么必须居中？

3、如果Rb1开路，电路还能正常工作吗？

为什么？

4、通过实验你最大的收获是什么？

图2.1.2三极管放大电路实验板

实验二两级阻容耦合放大电路

一.实验目的:

1、会阅读两级放大电路的原理图，

2、掌握两级阻容耦合放大电路静态工作点的测量与调整方法;

3、掌握两级阻容耦合放大电路电压放大倍数的测量方法;

4、掌握两级阻容耦合放大电路输入电阻（Ri）、输出电阻（Ro）的测量方法。

二.实验仪器、仪表：

1.SS-7802A双综示波器一台；

2.数字三用表一块；

3.DF2173B晶体管毫伏表一台。

三、实验器材：

多功能实验电路板及DABS—1型实验箱各一台。

四、预备知识：

1、实验原理电路如图3.1.1所示。

各元器件的作用：

BG1、BG2—NPN型三极管，起放大信号的作用；

R1、R2—分压电阻，用作衰减输入信号，防止信号过强引起输出信号失真；

C1、C2、C3—耦合电容，隔直流、通交流；

Rb1、Rb3、Rb4—为三极管的基极偏置电阻，其中VR1、VR2调节Q点用；

RC1、RC2—三极管的集电极直流负载电阻；

Re2—交、直流负反馈电阻；

RL—交流负载电阻。

2、工作原理：

（1）放大器静态工作点的求法：

图3.1.1是两级阻容耦合放大器，由于电容的隔直流作用，两级放大器的Q点互不牵连，是相互独立的，这就相当于求单级放大器Q点。

为了使放大器工作在放大区，选UCE=6V。

①.第一级放大器Q点求法：

ICQ1=（VCC－VCE1）/RC1;rbe1=300+26mv·（1+β1）/IEQ1

②.第二级放大器Q点求法:

ICQ2=（VCC－VCE1）/（RC2+Re2）;

rbe2=300+26mv·（1+β2）/IEQ2

（2）、各交流参数的计算：

交流通路如图3.1.3所示。

①.电压放大倍数的求法：

我们只求放大器在中频段情况下各参数。

AV1=－β1·（RC1//Ri2）/Ri2

其中Ri2=Rb3//Rb4//[rbe2+（1+β2）Re2]≈rbe2+（1+β2）Re2;

AV2=－β2·R*L/[rbe2+（1+β2）Re2]，其中R*L=RC2//RL

AV总=AV1·AV2。

②.输入电阻的求法：

Ri总=Ri1≈rbe1=2.6k

③.输出电阻的求法：

Ro总=Ro末=Rc2=3k。

五、实验内容与步骤:

1、阅读电路原理图：

（1）直流通路

①、BG1输入回路+12V—→R3—→VR1—→UBE1—→GND

BG1输出回路+12V—→RC1—→UCE1—→GND

②、BG2输入回路+12V—→R4—→VR2中点—→UBE2—→RE2—→GND

BG2输出回路+12V—→RC2—→UCE2—→RE2—→GND

（2）交流通路

Ui—→R1—→C1—→BG1的基极—→BG1的集电极—→C2—→BG2的基极—→BG2的集电极—→C3—→RL

2、多功能实验板线路如图3.1.2所示：

3.检查所需插线良好与否。

按原理图3.1.1接线,在多功能板上,用插线插好J3、J4口；J6、J7口；J10、J12口；J13、J15口；J19、J20口；J22、J24口；J26、J27口。

J34接+12V，J32接地。

检查接线准确无误后接通电源开关。

、

4、测定两级放大器的静态工作点Q.

由于两级放大器是阻容耦合，电容隔直流，所以两级Q点相互独立，与单级放大器Q点的测量方法一样，应断开交流输入信号。

①.用数字三用表置在直流20V档位上，（黑表笔在三用表位置是COM上，红表笔置在

VΩHz上）。

②.用红表笔插入BG1的J10上（集电极上），黑表笔插入J18（地），调节VR1，使UCE1为6V，然后测定UB1、UC1、UE1、UCE1，填入表3.1.1中；同理，用红表笔插入BG2集电极J21，黑表笔插在入J25调节VR2，使UCE2也为6V，然后测量出UB2、UC2、UE2、UCE2也填入表3.1.1中。

图3.1.2三极管放大电路实验板

表3.1.1两级放大器Q点

静态工作点

第一级

第二级

UB1

UC1

UE1

UCE1

UB2

UC2

UE2

UCE2

5、交流参数的测量:

（1）两级电压放大倍数的测量.

①.将实验台上的信号发生器调至1KHz、正弦波，调节信号发生器的幅度调节旋钮，使信号发生器输出为100mVpp。

②.将信号接入多功能板的Vin端。

③.CH1监视Vin为100mVpp。

④.CH2探头接BG1的集电极上，测出Uo1峰峰值，并比较Ui、Uo1的相位，填入下表3.1.2中。

⑤.从BG1的C极取下CH2探头接入BG2的C极，测出Uo2峰峰值，也比较Ui与Uo的相位，也填入下表3.1.2中。

表3.1.2两级放大器的幅值与相位关系

项目

输入信号Ui

第一级输出信号Uo1

第二级输出信号Uo2

波形

电压放大倍数

AV1=

AV总=

（2）测量两级放大器输入电阻Ri总；输出电阻Ro总。

①.输入电阻Ri的测量，先将J3、J4断开，接J3、J5。

方法：

如图3.1.4所示，测得Us；在R1*的右端（即J4到地的电压）再测一个电压Ui，一并填入表3.1.3中，则Ri=Ui/（Us－Ui）/R*1,

将测量数据填入表3.1.3中。

②.输出电阻Ro的测量：

方法：

在输出端取掉3K的负载，接入一个可调电阻。

调节该负载电阻使输出最大而不失真（用示波器监视），测出此时的输出电压Uo值，并填入表3.1.3中，去掉该负载电阻，测出空载时的输出电压Ut,也填入表3.1.3中，则Ro=[（

-1）]RL

表3.1.3两级放大器输入、输出电阻

测输入电阻（R1*=5.1K）

测输出电阻Ro

注：

R1＝5.1kR2＝51Ω

（3）两级放大器的频率特性：

所谓频率特性是指信号的幅度随信号频率不同而不同，当信号处在中频段时增益高，处在低频或高频段时，由于耦合电容、旁路电容、引线电容及分布电容等因素的影响，放大器的增益会下降，描述出低频段、中频段及高频段的幅值情况即为频率特性

①.将放大器负载断开，（即空载情况下）将输入信号频率调到1KHz正弦波并将信号幅度调大，使输出幅度最大而不失真（示波器监视）。

此为中频段的幅频特性。

②.保持输入Ui不变，调节信号源频率使之远低于1kHz,此时让输出幅度等于中频段幅度的0.707倍，记录下此时的频率即为下限频率。

③.保持输入Ui不变，往高处改变频率，即调节信号源频率使之远高于1kHz,此时让输出幅度等于中频段幅度的0.707倍，记录下此时的频率即为上限频率。

④.接上负载3k，重复上述实验。

表3.1.4

F（Hz）

中频

RL=∞

RL=3K

六、实验报告要求：

1、通过两级阻容耦合放大器的实验，比较它与单级放大器有何不同？

2、根据表3.1.4画出实验电路的幅频特性图，标出下限截止频率fL和上限截止频率fH，并标出通频带BW，用坐标格纸画图。

3、在图3.1.1中VR1、VR2发生短路或开路，电路会怎么样，为什么？

请操作后回答。

4、如果C1、C2、C3其中之一开路，会怎么样？

（请分别断开J6、J19、J26试之）。

第一部分验证性实验

实验一单管共射放大器

一.实验目的:

1.掌握放大电路的静态工作点的测量。

2.掌握放大电路电压放大倍数的测量。

3.掌握放大器输入、输出电阻的测量。

4.掌握基极偏置电阻的改变对Q点的影响。

二.实验仪器、仪表：

1、SS—7802A双踪示波器一台。

2、数字万用表一块。

3、DF2173B晶体管毫伏表一台。

三、实验器材：

多功能实验电路板及DABS—1型实验箱各一台。

四、预备知识：

1、实验电路如图1.1.1所示：

该电路属于分压式电流负反馈偏置电路。

图1.1.1单管共射放大电路

电路各元器件作用：

BG（S9011）—NPN硅三极管，β≈100,其作用是放大交流信号；

Rb1、Rb2—放大器基极偏置电阻，改变Rb1可改变基极电流，即可调节Q点的位置；

Rc—放大器集电极直流负载；

Re—射极负反馈电阻，其中Re为交、直流负反馈电阻；

Ce、Re*—旁路电容；

C1、C2—隔直流，通交流的耦合电容；

RL—负载电阻，5.1K与51Ω构成分压电阻以衰减输入信号，以防信号过大而失真。

2、工作原理：

（1）放大器静态工作点即Q点的求法：

先画出放大器的直流通路，画法是将电路中所有电容视为开路，即可画出直流通路，如图1.1.3所示。

求Q点步骤：

如果改变基极偏置电阻中680k的电阻器，就会改变Q点位置。

例：

若调小电位器680K则Rb1↓→UBQ↑→IBQ↑→ICQ↑,Q点的位置升至Q*,易使信号饱和失真。

若调大680K则Rb1↑→UBQ↓→IBQ↓→ICQ↓，Q点的位置下降至Q**，易使信号截止失真。

所以调节基极上偏置电位器（680K），可以调节Q点至合适的位置。

当然改变Vcc或Rc也能改变Q点位置，通常是Vcc、Rc相对固定，改变Rb1最为方便。

（2）画出放大器的交流通路，可求出放大器的电压放大倍数（Av）、输入电阻（Ri）、输出电阻（Ro）。

画交流通路的方法：

3将放大器中所有的耦合电容、旁路电容视为短路。

4将Vcc视为接地。

图1.1.1的交流通路如图1.1.5所示，放大器的微等效电路如图1.1.6所示。

由图1.1.6可知放大器输入电阻Ri=Rb1//Rb2//[rbe+（1+β）Re]≈rbe+（1+β）Re

五、实验内容与步骤:

1、阅读电路原理图。

（1）直流通路：

A、输入回路：

+12V—→Rb1—→VBE—→Re—→Re*—→GND

B、输出回路：

+12V—→Rc1—→VCE—→Re—→Re*—→GND

（2）交流通路（信号传输路径）：

Vi—→C1—→BG1的基极—→BG1的集电极—→C2—→负载

2、放大器静态工作点（Q）的测量与调整。

实验步骤:

（1）先判断接插线是否良好。

方法：

用数字万用表二极管及蜂鸣器挡位，两表笔分别搭在插线两端，听到万用表蜂鸣声，表明线是通的，听不到蜂鸣声，表明插线已开路。

（2）按图1.1.1连接。

在多功能电路板上：

插线顺序：

将一根插线一端插入J3口；另一端插入J4口；同理，接好J6、J7、J8口；J12、J10口；J13、J17口；J16、J19口。

J34接+12V，J32接地。

（3）检查接线准确无误后，接通电源开关（绿色指示灯亮）。

图1.1.2三极管放大电路实验板

（4）静态工作点的测试：

②、红表笔不动，将黑表笔拔下，插入接地端J18（⊥）。

读出VC值。

③、黑表笔不动，将红表笔接入J6口，可测得VB值；再拔掉红表笔，插入J17口，可测得VE值。

Rb1

VCE

三极管工作状态

④、红黑表笔全拔下，万用表置电阻挡200K位置，关断电源，拔下J7口，测量Rb1值，分别填入表1.1.1中。

表1.1.1静态工作点的测量

⑤、调节基极上偏置电阻VR1，使VCE读数为0.4V，按照②、③、④的步骤测出Rb1、VB、VC、VE的值。

⑥、调节基极上偏置电阻VR1，使VCE读数为6V，再测Rb1、VB、VC、VE的值。

3．交流参数的测量：

（1）、电压放大倍数的测量。

①.将实验台上信号发生器调至1KHz，正弦波、调节信号发生器幅度调节旋钮，使VPP=1V，调节频率旋钮使f=1KHz。

②.将信号接入多功能板的Vin输入端。

③.用示波器CH1探头接集电极（J10）（注：

在使用示波器前先进行自校，即幅度置200mv，扫描时间500μs位置，探头钩在CAL端，应出现600mv的方波）将测试结果填入下表1.1.2中

表1.1.2

项目

实测数据

比较Ui、Uo波形相位及幅度

三极管基极电压Ui

三极管集电极电压Uo

电压放大倍数Av

④.观察示波器上Ui、Uo波形及幅度，并比较两波形相位。

（2）、测量放大器的输入、输出电阻。

①.输入电阻Ri的测量：

在输入端，拔掉J4插入J5，电路如图1.1.7所示。

其中R1＝5.1k,　R2＝51Ω用示波器测出Us及Ui大小利用公式即可算出Ri。

Ri=Ui/Ii=Ui/[（Us－Ui）/R1*]。

②.输出电阻Ro的测量：

去掉RL（5.1k），用一个可调电阻代替5.1k负载位置，调节RL至合适的位置，使放大器输出信号不失真。

（用示波器监视放大器集电极至地的波形）。

然后，读出此时Uo的值，继而，去掉可调电阻后又测一个空载电压Ut，则输出电阻Ro=（Ut/Uo－1）RL。

将上述①、②测量的结果填入表1.1.3中

表1.1.3

实测输入电压

估算Ri

实测输出电压

估算Ro

（3）、观察Rb1的改变对静态工作点（Q）及对输出波形的影响。

方法：

①.首先调节基极偏置电阻，使输出波形最大而不失真（此时为放大状态），用数字三用表测出UB、UE、UC、UCE值，填入下表1.1.4，并画出此时的波形图。

②.然后调节基极偏置电阻，使UE=0.3V,增大Ui，使输出波形顶部失真，同理测出UB、UE、UC、UCE直流各参数，并画出此时的波形，指出是什么失真。

将三组数据分别填入下表1.1.4中

表1.1.4基极上偏置电阻Rb1的改变对Q点及Uo波形的影响

表1.1.4

条件让RL开路

静态工作点Q点值

输出波形

放大器工作状态

UB（V）

UE（V）

UC（V）

UCE（V）

Rb1=

五.实验报告要求：

1、请用方格纸作图；

2、为什么调节VR1可改变Q点位置。

Q点太低、太高为何不行，为什么必须

展开阅读全文