模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 信息工程系實(shí)驗(yàn)前準(zhǔn)備:常用電子儀器使用1、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模簩W(xué)習(xí)電子電路實(shí)驗(yàn)中常用電子儀器示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表、等的主要技術(shù)指標(biāo)、性能及正確使用方法。了解模擬電路實(shí)驗(yàn)箱的各模塊。2、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：熟悉常用電子儀器的使用方法，及各實(shí)驗(yàn)儀器的配合使用情況。為接下來實(shí)驗(yàn)做準(zhǔn)備。例如：為了掌握用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的使用及雙蹤示波器觀察正弦信號(hào)波形和讀取波形參數(shù)的方法，練習(xí)用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生【頻率】 【1KHZ】 【幅值】【5V】的正弦波，三角波，方波，并用示波器顯示讀數(shù)。3、實(shí)驗(yàn)要求：熟練掌握常用電子儀器的使用方法，及各實(shí)驗(yàn)儀器的配合使用情況。4、主要儀器：示波器

2、、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表、模擬電路實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)一 單管共射放大電路（一）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)晶體管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)試方法，進(jìn)一步理解電路元件參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響，以及調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)的方法。2、掌握電阻參數(shù)的變化對(duì)放大倍數(shù)的影響。3、進(jìn)一步熟悉常用儀器的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、實(shí)驗(yàn)箱(臺(tái)) 2、示波器 3、毫伏表 4、數(shù)字萬用表 5、信號(hào)發(fā)生器三、預(yù)習(xí)要求1、熟悉單管放大電路，及其靜態(tài)工作點(diǎn)。2、了解負(fù)載變化及集電極電阻的變化對(duì)放大倍數(shù)的影響。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、測(cè)量并計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)按圖1-1接線。 將輸入端對(duì)地短路，調(diào)節(jié)電位器RP2，使VC =3V，測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)V

3、C、VE、VB及Vb1的數(shù)值，記入表3-1中。按下式計(jì)算IB 、IC ，并記入表1-1中。 表1-1調(diào)整 Rb2測(cè) 量計(jì) 算VC(V)VE(V)VB(V)Vb1(V)IC(mA)IB(mA)     2、改變RL，觀察對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響在實(shí)驗(yàn)步驟1的基礎(chǔ)上，把輸入端與地?cái)嚅_，接入f=1KHz、Vi=5mv的正弦波信號(hào), 負(fù)載電阻分別取RL=2K、RL= 5.1K和RL=，用示波器觀察輸出電壓波形， 在保證輸出波形不失真的前提下，測(cè)量Vi 和V0，計(jì)算電壓放大倍數(shù)：Av=Vo/V1，填入表1-2中。表1-2RL(W)Vi(mV)VO(V)Av2

4、K   5.1K      3、改變RC，觀察對(duì)放大倍數(shù)的影響取RL=5.1K，在實(shí)驗(yàn)步驟2的基礎(chǔ)上，把RC換成3K，重新測(cè)量Vi 和V0，計(jì)算電壓放大倍數(shù)：Av=Vo/V1，填入表1-3 中。 表1-3RC (W)Vi (mV)VO (V)AV 3K   2K    4、觀察輸入、輸出電壓相位關(guān)系用示波器觀察輸入電壓和輸出電壓波形，注意相位關(guān)系，畫于表1-4中。注：為了防止噪聲對(duì)小信號(hào)的干擾，而影響示波器的觀測(cè)，信號(hào)發(fā)生器輸出使用三通

5、，用專用連接線（兩頭帶高頻插頭）將小信號(hào)接示波器輸入端。 表1-4波 形五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入表中，并按要求進(jìn)行計(jì)算。2、總結(jié)電路參數(shù)變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)和電壓放大倍數(shù)的影響。3、討論靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器輸出波形的影響。實(shí)驗(yàn)二 單管共射放大電路（二）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 深入理解放大器的工作原理； 2、學(xué)習(xí)測(cè)量輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓幅值的方法。3、觀察電路參數(shù)對(duì)失真的影響。4、學(xué)習(xí)毫伏表、示波器及信號(hào)發(fā)生器的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、實(shí)驗(yàn)箱(臺(tái)) 2、示波器 3、毫伏表 4、數(shù)字萬用表 5、信號(hào)發(fā)生器三、預(yù)習(xí)要求1、熟悉單管放大電路，掌握不失真放大的條件。2、了解飽和失真、截

6、止失真和固有失真的形成及波形；掌握消除失真方法。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟按圖2-1接線。1、測(cè)量輸入和輸出電阻，開關(guān)K1合上，調(diào)整滑動(dòng)變阻器，使Vc=3V，輸入端接入F=1KHZ，Vi=20mv的正弦信號(hào)，將開關(guān)K1打開，即串入R1（2K）電阻，分別測(cè)得R1兩端對(duì)地信號(hào)電壓Vi和Vi,按下式計(jì)算輸入電阻Ri。測(cè)出負(fù)載電阻RL開路時(shí)輸出電壓Voo，和接入RL（2K）時(shí)的輸出電壓Vo，然后按下式計(jì)算出輸出電阻Ro。將測(cè)量數(shù)據(jù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入表2-1中：表2-1Vi(v)Vi(v)Ri()Voo(v)Vo(v)Ro()2、觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器輸出波形的影響，將觀察結(jié)果填入表2-2,2-3中。（1）輸入信號(hào)

7、不變，用示波器觀察正常工作時(shí)輸出電壓Vo的波形并描畫下來。（2）逐漸減少滑動(dòng)變阻器的值，觀察輸出電壓的變化，在輸出電壓波形出現(xiàn)明顯削頂失真時(shí)，把失真波形畫下來，說明是哪種失真，如果滑動(dòng)變阻器到零后仍不出現(xiàn)失真，可以加大輸入信號(hào)Vi，直到出現(xiàn)明顯失真波形。（3）逐漸增大滑動(dòng)變阻器的值，觀察輸出電壓的變化，在輸出電壓波形出現(xiàn)明顯削頂失真時(shí)，把失真波形畫下來，說明是哪種失真，如果滑動(dòng)變阻器到最大后仍不出現(xiàn)失真，可以加大輸入信號(hào)Vi，直到出現(xiàn)明顯失真波形。（4）調(diào)解滑動(dòng)變阻器，使輸出電壓波形不失真且幅值最大（這時(shí)的電壓放大倍數(shù)最大），測(cè)量此時(shí)的靜態(tài)工作點(diǎn)和輸出電壓的數(shù)值。表2-2滑動(dòng)變阻器阻值波形何種

8、失真正常減少增大表2-3Vc(V)VB(V)Vo(V)五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、分析輸入和輸出電阻的測(cè)試方法。實(shí)驗(yàn)三 OCL功率放大電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解OCL功率放大電路的性能和特點(diǎn)。2、加深理解負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響。3、掌握電路的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、實(shí)驗(yàn)箱（臺(tái)） 2、示波器 3、毫伏表 4、信號(hào)源三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1、按實(shí)驗(yàn)電路圖3-1接線。圖3-1注意: 如果電路存在干擾,可在±12V電源之間接入0.033F校正電容2、調(diào)零：將輸入端對(duì)地短路，調(diào)節(jié)運(yùn)放電位計(jì)，使功率放大電路的輸出電壓為零。3、測(cè)量電源電壓為±12V時(shí)的最大不失真輸出功率和效率： 調(diào)整好信號(hào)源后在放

9、大電路輸入端輸入f=1KHz，Vi=100mV的低頻信號(hào)，用示波器觀察輸出波形，在無自激振蕩的情況下，逐漸加大輸入信號(hào)電壓，至輸出波形處于臨界失真時(shí)，記錄這時(shí)的最大不失真輸出電壓VO，并計(jì)算最大輸出功率Pom和效率，數(shù)據(jù)記入表3-1中：表3-1Vo(V)=Pom/PV注： PV為直流電源提供的功率。 4、測(cè)量放大電路在音頻（20Hz-20KHz）范圍內(nèi)的頻率特性。在f=1KHz時(shí)，調(diào)輸入信號(hào)Vi，使輸出信號(hào)Vo=1V。然后測(cè)量Vi值，保持Vi值不變的條件下改變信號(hào)頻率f，記錄所對(duì)應(yīng)的Vo，并畫出Vof曲線。數(shù)據(jù)記入表3-2。 表3-2保持Ui不變f(Hz)10202006001K10K20K6

10、0K80KVi= (V)Vo(V) 5、觀察負(fù)反饋深度對(duì)波形失真的影響調(diào)輸入信號(hào)頻率f=1KHz，用示波器觀察輸出波形，逐漸加大輸入信號(hào)電壓，至輸出波形失真。波形記入表3-3。然后加強(qiáng)負(fù)反饋（即用100K電阻與原反饋電阻Rf并聯(lián)），觀察輸出波形失真有無變化。波形記入表3-3。表3-3原輸出失真波形加強(qiáng)負(fù)反饋后的輸出波形6、用示波器觀察負(fù)反饋放大電路的自激振蕩現(xiàn)象及消除方法：調(diào)整輸入信號(hào)，使輸出處于臨界振蕩狀態(tài)，此時(shí)斷開校正網(wǎng)絡(luò)，電路將產(chǎn)生自激振蕩,再將C接入觀察變化。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)值計(jì)算最大不失真輸出功率及相應(yīng)的效率。2、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)畫出放大器的幅頻特性曲線。3、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果

11、分析負(fù)反饋對(duì)波形失真的影響。4、 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析交越失真產(chǎn)生的原因及消除方法。實(shí)驗(yàn)四集成運(yùn)算放大器的基本運(yùn)算電路（一）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、研究由集成運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運(yùn)算電路的功能。2、正確理解運(yùn)算電路中各元件參數(shù)之間的關(guān)系和“虛短”、“虛斷”、“虛地”的概念。二、設(shè)計(jì)要求1、設(shè)計(jì)反相比例運(yùn)算電路，要求|Auf|=10，Ri10K，確定外接電阻元件的值。2、設(shè)計(jì)同相比例運(yùn)算電路，要求|Auf|=11，確定外接電阻元件值。三、實(shí)驗(yàn)原理1、理想運(yùn)算放大器特性集成運(yùn)算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級(jí)放大電路。當(dāng)外部接入不同的元器件組成負(fù)反饋電路時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)比例、加

12、法、減法、積分、微分等模擬運(yùn)算電路。理想運(yùn)放，是將運(yùn)放的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想化，滿足下列條件的運(yùn)算放大器稱為理想運(yùn)放。開環(huán)電壓增益Aud=輸入阻抗ri=輸出阻抗ro=0帶寬 fBW=失調(diào)與漂移均為零等。理想運(yùn)放在線性應(yīng)用時(shí)的兩個(gè)重要特性：(1) 輸出電壓UO與輸入電壓之間滿足關(guān)系式UOAud（U+U）由于Aud=，而UO為有限值，因此，U+U0。即U+U，稱為“虛短”。(2) 由于ri=，故流進(jìn)運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電流可視為零，即IIB0，稱為“虛斷”。這說明運(yùn)放對(duì)其前級(jí)吸取電流極小。上述兩個(gè)特性是分析理想運(yùn)放應(yīng)用電路的基本原則，可簡(jiǎn)化運(yùn)放電路的計(jì)算。2、基本運(yùn)算電路(1) 反相比例運(yùn)算電路電路如圖4

13、-1所示。對(duì)于理想運(yùn)放， 該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為 為了減小輸入級(jí)偏置電流引起的運(yùn)算誤差，在同相輸入端應(yīng)接入平衡電阻R2/ 1 0 0 KR1 / RF。圖4-1 反相比例運(yùn)算電路 (3) 同相比例運(yùn)算電路圖4-2是同相比例運(yùn)算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為 R2/ 1 0 0 KR1 / RF 圖4-2 同相比例運(yùn)算電路四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1、±12V直流電源2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器3、交流毫伏表 4、直流電壓表5、集成運(yùn)算放大器A741, 電阻器、電容器若干。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟實(shí)驗(yàn)前按設(shè)計(jì)要求選擇運(yùn)算放大器、電阻等元件的參數(shù)，看清運(yùn)放組件各管腳的位置；切忌正、負(fù)電

14、源極性接反和輸出端短路，否則將會(huì)損壞集成塊。1、反相比例運(yùn)算電路(1)調(diào)零： 參照?qǐng)D4-3連接實(shí)驗(yàn)電路，輸入端對(duì)地短路，接通±12V電源，調(diào)節(jié)運(yùn)放電位器旋鈕，使輸出Uo=0V，運(yùn)放此刻調(diào)零后，在后面實(shí)驗(yàn)中均不用調(diào)零。圖4-3(2) 參照4-1電路連接反向比例運(yùn)算電路。適當(dāng)選取電路中反饋電阻RF的阻值，使得電路的電壓放大倍數(shù)為|AV |=10。按給定的Ui值計(jì)算和測(cè)量對(duì)應(yīng)的Uo值，結(jié)果記入表4-1中。表4-1Vi0.3V0.5V0.7V1.0V1.1V1.2V實(shí)際測(cè)量值Vo理論計(jì)算值Vo放大倍數(shù)A2、同相比例運(yùn)算電路(1) 參照?qǐng)D4-2連接實(shí)驗(yàn)電路。(2) 適當(dāng)選取電路中反饋電阻RF的

15、阻值，使得電路的電壓放大倍數(shù)為AV =11。按給定的Ui值計(jì)算和測(cè)量對(duì)應(yīng)的Uo值，結(jié)果記入表4-2中。表4-2Vi0.3V0.5V0.7V1.0V1.1V1.2V實(shí)際測(cè)量值Vo理論計(jì)算值Vo放大倍數(shù)A六、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 2、 將理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。 3、 分析討論實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題。實(shí)驗(yàn)五 集成運(yùn)算放大器的基本運(yùn)算電路（二）一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆占臃ㄟ\(yùn)算、減法運(yùn)算電路的基本工作原理及測(cè)試方法。二、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：1、 加法運(yùn)算：電路如圖5-1所示。圖5-1測(cè)試幾組不同的Ui1和Ui2的值，及對(duì)應(yīng)的輸出Uo值，驗(yàn)證： 4.7K=R1R2Rf將計(jì)算結(jié)果及

16、測(cè)試值填入表5-1中。表5-1輸入信號(hào)Ui10V0.3V0.5V0.7V0.6V0.5V輸入信號(hào)Ui20.3V0.2V0.3V0.4V0.4V0.5V理論計(jì)算值Uo實(shí)際測(cè)量值Uo2、 減法運(yùn)算：電路如圖5-2所示。圖5-2按上圖連好電路，接通電源，在輸入端輸入幾組不同的Ui1和Ui2的值，及對(duì)應(yīng)的輸出Uo值，驗(yàn)證：將計(jì)算結(jié)果及測(cè)試值填入表5-2中。表5-2輸入信號(hào)Ui11.0V0.7V0.6V0.5V0.3V0.2V輸入信號(hào)Ui21.2V1.0V0.8V0.6V0.5V0.4V理論計(jì)算值Uo實(shí)際測(cè)量值Uo三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.實(shí)驗(yàn)箱 2、數(shù)字萬用表 四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填入表中。2、分析

17、運(yùn)算關(guān)系。實(shí)驗(yàn)六 RC正弦波振蕩器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、學(xué)習(xí)RC正弦波振蕩器的組成及其振蕩條件。 2、學(xué)習(xí)如何設(shè)計(jì)、調(diào)試上述電路和測(cè)量電路輸出波形的頻率、幅度。 二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 1、實(shí)驗(yàn)箱（臺(tái)）    2、示波器    3、頻率計(jì)    4、毫伏表 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 按圖6-1接線（1、2兩點(diǎn)接通）。本電路為文氏電橋RC正弦波振蕩器，可用來產(chǎn)生頻率范圍寬、波形較好的正弦波。電路由放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)組成。 圖6-1文氏電橋RC正弦波振蕩器1、 有穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的文氏電橋振蕩器。 （1）接通電源（1、2兩點(diǎn)接通），用示波

18、器觀測(cè)有無正弦波電壓Vo輸出。若無輸出，可調(diào)節(jié)RP，使Vo為無明顯失真的正弦波，并觀察Vo值是否穩(wěn)定。用毫伏表測(cè)量Vo和Vf的有效值，填入表6-1中。表6-1VO  （V）Vf  （V）（2）觀察在R3=R4=10K、C1=C2=0.01f和R3=R4=10k、C1=C2=0.02f兩種情況下的輸出波形（不失真），測(cè)量V0、Vf及f0，填入表6-2和表6-4中，并與計(jì)算結(jié)果比較。 表6-2測(cè)試條件R=10K  C=O.01fR=10K  C=O.02f測(cè)試項(xiàng)目V0（V）f0（KHz）V0（V）f0（KHz）最小最大最高最低最小最大最高最低測(cè) 量 值3無穩(wěn)幅環(huán)節(jié)的文氏電橋振蕩器 （1）斷開1、2兩點(diǎn)的接線，接通電源,調(diào)節(jié),使Vo輸出為無明顯失真的正弦波,測(cè)量 V0、Vf和f0，填入表6-3和表6-4中，并與計(jì)算結(jié)果比較。