模擬電子技術(shù)實驗(4個新的).docx

模擬電子技術(shù)實驗一、 模擬電子技術(shù)實驗簡介1. 實驗任務(wù)2. 實驗設(shè)備3. 實驗要求二、模擬電子技術(shù)實驗?zāi)夸泴嶒炓?常用電子儀器的使用實驗二 晶體管共射極單管放大電路的研究實驗三 電壓串聯(lián)負(fù)反饋阻容耦合放大電路實驗四 模擬集成運算放大器的基本運用模擬電子技術(shù)實驗簡介（一） 實驗任務(wù)1. 鞏固、加深理解所學(xué)的基礎(chǔ)知識。2. 訓(xùn)練實驗技能，學(xué)會獨立進(jìn)行實驗，提高動手操作能力。3. 通過實驗樹立工程實際觀點和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)作風(fēng)。（二） 實驗設(shè)備1. 模擬電子技術(shù)實驗箱、直流穩(wěn)壓電源、信號源、雙蹤示波器、萬用表、交流數(shù)字毫伏表。2. 各個單獨實驗所需的電阻、電容、集成芯片。3. 專用電纜線和一些普通導(dǎo)線。（三）實驗要求1. 參加實驗的同學(xué)要自覺遵守實驗室規(guī)則。2. 認(rèn)真聽取實驗教師在實驗前講授的具體實驗要求和實驗注意事項。3. 實驗操作順序清點：按清單清點設(shè)備。注意儀器設(shè)備的類型、規(guī)格和數(shù)量是否齊全。 分工：要求同學(xué)們輪流擔(dān)任接線、查線、操作、記錄等工作。 接線：按照實驗線路圖文明接線。設(shè)備安放注意安全、整齊、便于操作；選用長短、粗細(xì)適中的導(dǎo)線，勿在中間打結(jié)；接線柱要擰緊。 * （1）接線中注意儀表的種類和量程；各儀器的公共接地端應(yīng)接在一起 （2）嚴(yán)禁帶電接線、拆線和改接線路。 查線：先由同學(xué)查線，再請指導(dǎo)教師查線，經(jīng)指導(dǎo)教師同意后方可接通電源進(jìn)行實驗。 實驗：根據(jù)實驗指導(dǎo)書的要求，認(rèn)真操作：仔細(xì)觀察實驗現(xiàn)象，精確讀數(shù)、認(rèn)真記錄數(shù)據(jù)，詳細(xì)分析實驗結(jié)果。 * 在實驗過程中，若有不正?，F(xiàn)象，應(yīng)立刻切斷電源，查明原因后繼續(xù)實驗。4. 完成全部規(guī)定的實驗項目后，一切儀器設(shè)備恢復(fù)原狀，經(jīng)檢查無誤后方可離開。5認(rèn)真完成實驗報告。實驗一 常用電子儀器的使用一、實驗?zāi)康?. 了解電子電路實驗中常用的電子儀器：雙蹤示波器、信號源、交流數(shù)字毫伏表的主要技術(shù)指標(biāo)、性能和正確的使用方法。2. 初步掌握用UTD2050雙蹤示波器觀察信號波形，讀取波形參數(shù)的方法。二、實驗原理模擬電子技術(shù)實驗中，雙蹤示波器、信號源、交流數(shù)字毫伏表等常用的電子儀器和萬用表配合使用，可以完成對模擬電子電路靜態(tài)和動態(tài)工作情況的測試。實驗中要對各種電子儀器進(jìn)行綜合使用，可按照信號流向。以連線簡捷調(diào)節(jié)順手，觀察與讀數(shù)方便等原則進(jìn)行合理布局，各儀器與被測實驗裝置之間的布局與連接如圖11所示。接線時應(yīng)注意，為防止外界干擾，各儀器的公共接地端應(yīng)連接在一起，稱共地。信號源和交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或?qū)Ｓ秒娎|線，示波器接線使用專用電纜線，直流電源的接線用普通導(dǎo)線。圖1-11. UTD2050雙蹤示波器面板上的按鈕可以根據(jù)需要進(jìn)行選擇和設(shè)置。具體操作參考“應(yīng)用實例”。2. 信號源（1） 前面板（2） 鍵盤功能鍵選項軟鍵數(shù)據(jù)輸入鍵單位軟鍵方向鍵3. 交流數(shù)字毫伏表 用萬用表替代。三、實驗儀器及設(shè)備 信號源、雙蹤示波器、交流毫伏表、專用電纜等。四、實驗內(nèi)容1 測量示波器內(nèi)的校正信號，將數(shù)據(jù)填入表1-1中 （1）調(diào)出穩(wěn)定波形將示波器校正信號輸出端通過專用電纜與CH1或CH2輸入插口接通,調(diào)節(jié)示波器各有關(guān)旋鈕，使示波器的熒光屏上顯示出一個或數(shù)個周期的方波。（2）讀取“校正信號”幅度和頻率 表1-1測 量 內(nèi) 容標(biāo) 稱 值實 測 值幅 度3V（P-P）頻 率1KHZ2 測量信號源輸出電壓波形及頻率，將數(shù)據(jù)填入表1-2中。令信號源輸出的頻率分別為100HZ、1KHZ、10KHZ（信號源上數(shù)字頻率計的測量值），有效值均為7mV（交流毫伏表的測量值）。表1-2信號源上數(shù)字頻率計的測量值示 波 器 實 測 值交流毫伏表讀數(shù)示 波 器 實 測 值周 期頻 率峰 峰 值有 效 值（計算）100HZ1KHZ10KHZ五、實驗報告1. 整理實驗數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析。2. 通過實驗對不同觸發(fā)方式的操作特點及適用場合加以區(qū)別。實驗二 晶體管共射極單管放大電路的研究一、實驗?zāi)康?. 學(xué)會放大電路靜態(tài)工作點的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作點對放大電路性能的影響；2. 掌握放大電路電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測試方法；3. 熟悉常用電子儀器及模擬電子技術(shù)實驗箱的使用。二、實驗原理 圖2-1為單管共射極放大器的實驗電路圖。它的偏置電路采用和構(gòu)成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻，以穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點。在下圖中，當(dāng)流過偏置電阻和的電流遠(yuǎn)大于晶體管的基極電流時，其靜態(tài)工作點可以估算。 圖2-1三、實驗儀器及設(shè)備模擬電子技術(shù)實驗箱、信號源、交流數(shù)字毫伏表、萬用表、晶體管（），若干電阻和電容。四、實驗內(nèi)容1 計算圖2-1所示電路的靜態(tài)工作點和動態(tài)性能指標(biāo)，填入表2-1中。表2-1靜 態(tài) 工 作 點動 態(tài) 性 能 指 標(biāo)2 測量靜態(tài)工作點（1）按圖2-1將各元件聯(lián)接成圖，將可調(diào)電位器調(diào)至最大；斷開信號源，使放大電路的輸入端對地短接；然后接通實驗箱+12V電源，調(diào)節(jié)可調(diào)電位器使得，測量、，并計算、，填入表2-2中。 （2）將、的理論計算值與測量計算值進(jìn)行比較，并分析結(jié)果。 （3）斷開所有電源及與相聯(lián)接的電路，用萬用表測量其阻值，填入表2-2。表2-2測 量 值計 算 值(V)(V)（）(V)(V)3 測量電壓放大倍數(shù)（1）調(diào)節(jié)信號源，使其輸出頻率為1KHZ、有效值為7mV的正弦信號； （2）在放大電路源輸入端加入，用示波器觀察并記錄下述三種情況下輸出電壓幅值和頻率，以及二者的相位關(guān)系，記錄在表2-3中。表2-3實驗條件幅值頻率2.41.22.42.4觀察記錄一組和的波形4觀察靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響，將所出現(xiàn)的失真波形及產(chǎn)生原因紀(jì)錄在表2-4中。產(chǎn)生原因及影響靜態(tài)工作點偏高靜態(tài)工作點偏低原因：原因：影響：影響：5自行設(shè)計出測量最大不失真輸出電壓、輸入電阻及輸出電阻的方法，利用現(xiàn)有設(shè)備及元件進(jìn)行驗證。五、實驗報告1 整理測量結(jié)果，并將各參數(shù)的理論計算值與實測值進(jìn)行比較，分析產(chǎn)生誤差的原因；2 分析討論在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題及靜態(tài)工作點的變化對放大電路輸出波形的影響。實驗三 電壓串聯(lián)負(fù)反饋阻容耦合放大電路一、實驗?zāi)康?進(jìn)一步熟悉常用的電子儀器及靜態(tài)工作點和動態(tài)性能指標(biāo)的測試；2加深理解放大電路中引入負(fù)反饋的方法和負(fù)反饋對放大電路性能指標(biāo)的影響。二、實驗原理負(fù)反饋在電子電路中有著非常廣泛的應(yīng)用。雖然它使放大電路的放大倍數(shù)降低，但能在多方面改善放大電路的動態(tài)參數(shù)，如提高增益的恒定性、改變輸入輸出電阻、減小非線性失真、拓展通頻帶、抑制環(huán)內(nèi)噪聲和干擾等等。因此，幾乎所有的實用放大電路都帶有負(fù)反饋。負(fù)反饋放大電路有四種組態(tài)，即電壓串聯(lián)、電壓并聯(lián)、電流串聯(lián)、電流并聯(lián)。本實驗以電壓串聯(lián)負(fù)反饋為例，分析負(fù)反饋對放大電路各項性能指標(biāo)的影響。圖3-11圖3-1為帶有負(fù)反饋的兩級阻容耦合放大電路，在電路中通過把輸出電壓引回到輸入端，加在晶體管的發(fā)射極上，在發(fā)射極電阻上形成反饋電壓，根據(jù)反饋的判斷法可知此為電壓串聯(lián)負(fù)反饋。經(jīng)分析可知該電路的主要性能指標(biāo)如下：（1）閉環(huán)電壓放大倍數(shù)，其中為開環(huán)電壓增益；為反饋深度，它的大小決定了負(fù)反饋對放大器性能改善的程度。（2）反饋系數(shù)。（3）輸入電阻，其中是基本放大電路的輸入電阻（不包括偏置電阻）。（4）輸出電阻，其中為基本放大電路的輸出電阻；為基本放大電路時的電壓放大倍數(shù)。2本實驗還需要測量基本放大電路的動態(tài)參數(shù)，因而不能簡單的斷開反饋支路得到基本放大電路，而是要去掉反饋作用，但又要把反饋網(wǎng)絡(luò)的影響（即負(fù)載效應(yīng)）考慮到基本放大電路中去。為此圖3-2（1） 在畫基本放大電路的輸入回路時，因為是電壓負(fù)反饋，所以可將負(fù)反饋放大電路的輸出端交流短路，即令，此時相當(dāng)于并聯(lián)在上；（2） 在畫基本放大電路的輸出回路時，由于輸入端是串聯(lián)負(fù)反饋，因此需將反饋放大電路的輸入端（即管的發(fā)射極）開路，此時相當(dāng)于并聯(lián)在輸出端，由于，故可近似認(rèn)為并聯(lián)在輸出端。根據(jù)上述規(guī)律，可得到所要求的如圖3-2所示的基本放大電路。三、實驗器件及設(shè)備模擬電子技術(shù)實驗箱、信號源、交流數(shù)字毫伏表、萬用表、晶體管（P）、若干電阻和電容。四、實驗內(nèi)容1. 按圖3-1接線，令，用萬用表分別測量第一級、第二級的靜態(tài)工作點，填入表3-1中。 表3-1測 量 值計 算 值第 一 級第 二 級2. 測試基本放大器的各項性能指標(biāo) 按圖3-2接線，即把斷開后分別并在和上，其他連線不動，取。 以，有效值約為7mV的正弦信號輸入放大器，用示波器觀察輸出波形，并在輸出不失真的條件下，將、的有效值記入表3-2中； 保持不變，斷開負(fù)載電阻(注意：不要斷開)，測量空載時的輸出電壓、，記入表3-2中。3. 測試負(fù)反饋放大器的各項性能指標(biāo) 按圖3-1接線，在輸出波形不失真的條件下，用實驗內(nèi)容2的方法測量負(fù)反饋放大器的，記入表3-2中。表3-2或基本放大器 負(fù)反饋放大器4. 觀察負(fù)反饋對非線性失真的改善按圖3-1接線，在輸入端加入，有效值約為7mV的正弦信號，輸出端接示波器，逐漸增大輸入信號的幅度，使輸出波形失真，記下此時的輸出波形和輸入電壓的有效值；按圖3-1接線，將中幅度增大后的輸入信號加入到該電路中，比較有反饋和無反饋時輸出電壓的變化。五、實驗報告 根據(jù)實驗結(jié)果，總結(jié)電壓串聯(lián)負(fù)反饋對放大電路性能的影響。實驗四 模擬集成運算放大器的基本運用一、實驗?zāi)康?研究由集成運放組成的比例、加法、減法和積分等基本運算電路的功能；2了解運算放大器在實際應(yīng)用中應(yīng)考慮的一些問題。二、實驗原理集成運算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級放大電路。當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元器件，組成輸入和負(fù)反饋電路時，可以靈活的實現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法等基本運算電路。集成運放使用時應(yīng)考慮的一些問題：（1）輸入信號選擇交、直流量均可，但在選取信號的頻率和幅度時，應(yīng)該考慮運放的頻率響應(yīng)特性和輸出幅度的限制；（2）調(diào)零。為提高運算精度，在運算前，應(yīng)首先對直流輸出電位進(jìn)行調(diào)零，即保證輸入為零時，輸出也為零。當(dāng)運放有外接調(diào)零端子時，可按組件要求接入調(diào)零電位器：調(diào)零時，將輸入端接地，調(diào)零端接入電位器，然后用直流電壓表測量輸出電壓，使其為零。具體方法如圖4-1所示。圖4-1（3）消振。集成運放自激時，表現(xiàn)為即使輸入信號為零，亦會有輸出，使各種運算功能無法實現(xiàn)，嚴(yán)重時還會損壞器件。在實驗中可用示波器監(jiān)視輸出波形。為消除運放的自激現(xiàn)象，常采用如下措施：利用產(chǎn)品手冊中提供的補償電路及元件參數(shù)，給運放外接RC補償電路；電路布線、元器件的布局應(yīng)盡量減少分布電容；在正負(fù)電源進(jìn)線與地之間接上幾十微法的電解電容和 0.01-0.1微法的陶瓷電容，使二者相并聯(lián)以減小電源引線的影響。（4）741集成運算放大器的引腳排列如圖4-2所示，其中各引腳功能如下：1平衡端子，即調(diào)零端； 2反向輸入端； 3同向輸入端； 4負(fù)電壓輸入端；5平衡端子，即調(diào)零端； 6輸出端； 7正電壓輸入端； 8空腳。圖4-2三、實驗設(shè)備和器材交流毫伏表、萬用表、雙蹤示波器、集成運算放大器，若干電阻和導(dǎo)線。四、實驗內(nèi)容實驗前一定要看清楚運算放大器各管腳的位置；切忌正負(fù)電源極性接反和輸出端短路，否則會損壞集成塊。1反相比例運算電路（1） 按圖4-3接線，接通電源，輸入端對地短路，進(jìn)行調(diào)零和消振。（2） 輸入，的正弦交流信號，測量相應(yīng)的輸出，并用示波器觀察輸入和輸出的相位關(guān)系，記入表4-1中；輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為，。圖4-3表4-1實驗條件（幅值） （幅值）和的波形實測值計算值 2. 同相比例運算電路（1） 按圖4-4接線，接通電源，輸入端對地短路，進(jìn)行調(diào)零和消振。（2） 輸入，的正弦交流信號，測量相應(yīng)的輸出，并用示波器觀察輸入和輸出的相位關(guān)系，記入表4-2中；輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為，。圖4-4表4-2實驗條件和的波形實測值計算值，3. 反相加法運算電路（1）按圖4-5接線，接通電源，輸入端對地短路，進(jìn)行調(diào)零和消振。（2）輸入信號采用直流信號，圖4-6所示電路為簡易直流信號源，由實驗者自行完成。實驗時要注意選擇合適的直流信號幅度，以確保集成運放工作在線性區(qū)。用萬用表測量輸入電壓和及輸出電壓，記入表4-3中；輸出電壓與輸入電壓之間