模電實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書電工電子實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心實(shí)驗(yàn)一口袋實(shí)驗(yàn)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)二Multisim軟件應(yīng)用實(shí)驗(yàn)三儀器儀表和元器件介紹實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、掌握臺(tái)式萬用表、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，示波器的基本使用方法。2、理解電平的概念。3、掌握用示波器測(cè)量信號(hào)的幅度、周期、頻率的基本方法。4*、學(xué)會(huì)用雙跡法測(cè)量?jī)蓚€(gè)周期信 號(hào)相位差的方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器2、示波器3、臺(tái)式萬用表4、面包板（正確使用面包板）實(shí)驗(yàn)任務(wù)：1、用直流穩(wěn)壓源輸出5V電壓，用示波器觀測(cè)該直流信號(hào)。測(cè)量電路如圖3.1所示。用自 動(dòng)測(cè)量方法測(cè)量該直流信號(hào)的幅值。畫出該信號(hào)的波形。2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為1000Hz,峰峰值為0. 5V的方波信號(hào)，用示波器

2、觀測(cè)該信 號(hào)，測(cè)量電路如圖3.2所示。調(diào)節(jié)示波器Volts/Div旋鈕，使波形高度大于3格，調(diào)節(jié)示波器 Sec/Div旋鈕，使示波器屏幕上只顯示1-2個(gè)信號(hào)周期，記錄此時(shí)Volts/Div和Sec/Div的 值。用 光標(biāo)手動(dòng)測(cè)量該信號(hào)的周期T= ms,脈寬t = mso峰峰值=,占 空比=,畫出該 信號(hào)的波形圖。3、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出頻率為10 KHz ,峰峰值為IV,的三角波信號(hào)，用示波器觀測(cè)該信 號(hào)，測(cè)量電路如圖3.2所示。調(diào)節(jié)示波器Volts/Div旋鈕，使波形高度大于3格，調(diào)節(jié)示波 器Sec/dDiv旋鈕，使示波器屏幕上只顯示1-2個(gè)信號(hào)周期，記錄此時(shí)Volts/Div和 Sec/Di

3、v的值。用自動(dòng)測(cè)量方法測(cè)量該信號(hào)的頻率f=Hz ,周期T= ms, 峰峰值=V. o畫出該信號(hào)的波形圖。ah?小 I.；4、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出脈沖信號(hào)，頻率為1MHz ,高電平為5V ,低電平為0V,占空比為 50%,用示波器觀測(cè)該信號(hào)，測(cè)量電路如圖3. 2所示。調(diào)節(jié)示波器Volts/Div旋鈕，使波形 高度大I-一一-甲W圖3.1示波器觀測(cè)直流信號(hào)圖3. 2示波器觀測(cè)交流信號(hào)圖3.3示波器測(cè)量脈沖上升時(shí)間于3格，調(diào)節(jié)示波器Sec/Div旋鈕，使示波器屏幕上只顯示0.5個(gè)信號(hào)周期，如圖3. 3所示。脈沖波形上升時(shí)間是指從脈沖幅值的10%上升到幅值的90%所經(jīng)歷的時(shí)間。根據(jù)脈沖波形上 升時(shí)間的定

4、義，用光標(biāo)手動(dòng)或光標(biāo)追蹤測(cè)量該脈沖信號(hào)的上升時(shí)間。5、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出頻率f為0.5KHz、峰峰值為20V的正弦波，用臺(tái)式萬用表測(cè)量該 信號(hào)的電壓有效值和電平值；用示波器測(cè)量該信號(hào)的電壓峰峰值、有效值（均方根值）；用 萬用 表測(cè)量該信號(hào)得電壓有效值。按表3.1中要求，調(diào)整函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出電壓的頻率和峰峰 值，重復(fù)上述步驟，將數(shù)據(jù)記入表3. 1中。（表格中的頻率可以自行增加。）表3.1數(shù)據(jù)表函數(shù)信號(hào)發(fā)生器頻率（KHz ）0. 511020函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出幅度指示值（V ）202020.2臺(tái)式萬用表測(cè)量電壓值 V）臺(tái)式萬用表測(cè)量電平值 db）示波器測(cè)量電壓峰峰值（V）示波器測(cè)量電壓有效值（m

5、V）萬用表測(cè)量電壓有效值 V） /6、用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出一個(gè)信號(hào)，該信號(hào)是：電壓最大值為2V、最小值為0V、頻率為 10kHz、占空比t/T =20%的矩形脈沖信號(hào)，在示波器上顯示該信號(hào)。寫出各儀器的調(diào)試步 驟，畫出波形圖，圖上標(biāo)出幅度、周期、占空比。7、認(rèn)識(shí)電阻、電容、電感等。任意取5個(gè)色環(huán)電阻，將色環(huán)和電阻值、誤差記錄下來。任意 取 3個(gè)電容，將電容值及耐壓記錄下來。7*、設(shè)計(jì)一個(gè)一階RC電路，輸入正弦信號(hào)，輸出為相位超前但不失真的正弦信號(hào)，用雙跡法測(cè) 量輸入和輸出信號(hào)的相位差。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1、按照實(shí)驗(yàn)任務(wù)，完成數(shù)據(jù)記錄和波形圖等。2、寫出雙跡法測(cè)量相位差的實(shí)驗(yàn)電路以及測(cè)試步驟和測(cè)試結(jié)

6、果。課后思考題：1、根據(jù)表3. 1分析用臺(tái)式萬用表、示波器和萬用表交流檔測(cè)量交流信號(hào)的適用范圍。2、示波器熒光屏上的波形不斷移動(dòng)不能穩(wěn)定，試分析其原因。調(diào)節(jié)哪些旋鈕才能使波形穩(wěn) 定不 變。實(shí)驗(yàn)四串聯(lián)諧振電路實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、學(xué)習(xí)測(cè)量RLC串聯(lián)諧振電路的幅頻特性。2、通過幅頻特性曲線，加深理解電路的“選頻”特性。3、加深理解品質(zhì)因數(shù)Q的意義。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器2、示波器3、臺(tái)式萬用表實(shí)驗(yàn)任務(wù)：1、電路如圖4-1所示，請(qǐng)計(jì)算該電路的諧振頻率點(diǎn)和半功率點(diǎn)頻率，并用multisim軟件仿 真該電路，畫出電路的幅頻和相頻特性曲線，注意標(biāo)出諧振點(diǎn)和半功率點(diǎn)。2、用虛擬儀表中的掃頻儀，測(cè)出該電路的幅頻

7、特性曲線，注意標(biāo)注關(guān)鍵點(diǎn)。3、用實(shí)際儀表采用點(diǎn)測(cè)法繪出該電路的幅頻（I-f ）和相頻（-f）特性曲線。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)，分別畫出圖4-1電路的幅頻和相頻特性曲線。2、自行設(shè)計(jì)表格，記錄任務(wù)3中的相關(guān)數(shù)據(jù)。/Er5. 6/hH luFo心I03 4-1 RLC串聯(lián)電睛3、用兩種方法計(jì)算該電路的品質(zhì)因數(shù)Q,并比較。4*、改變電路相關(guān)參數(shù)，畫出3種不同Q值的幅頻特性曲線，研究不同品質(zhì)因數(shù)Q對(duì)電路的 影響。5*、舉例說明該電路的實(shí)際應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)五晶體管放大電路實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握晶體管放大電路直流、交流參數(shù)的調(diào)測(cè)方法；2、研究靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形的影響及靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整方法；3、掌握運(yùn)用Mu

8、ltisim軟件對(duì)晶體管放大電路進(jìn)行仿真和分析的方法；4、通過對(duì)理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值的對(duì)比分析，初步了解模擬電路理論的工程性;5、掌握晶體管放大電路的設(shè)計(jì)方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器2、數(shù)字示波器3、臺(tái)式數(shù)字萬用表4、直流穩(wěn)壓電源 實(shí)驗(yàn)任務(wù)：A、晶體管放大電路如圖5. 1所示。R1 3»Qn圖5. 1晶體管放大電路A1、按照?qǐng)D5. 1所示，搭建一級(jí)放大電路。調(diào)整并測(cè)量各級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)。I （集電極電流CQ=12mA）2、測(cè)量晶體管放大器各級(jí)放大倍數(shù)Aui ,輸入阻抗Rn,輸出阻抗Roi；3*、按照?qǐng)D5. 1搭建完整電路，測(cè)量各級(jí)放大倍數(shù)Au2、Au3和總的放大倍數(shù)Au ；4*、測(cè)量

9、第三級(jí)電路的輸出電阻Ro ；B*、1、設(shè)計(jì)一個(gè)晶體管放大電路,輸入電阻R輸出電阻Ro輸出電壓峰峰值U幅頻特性電路指標(biāo)如下:1KQ100 Q22V電壓增益Au =2002.設(shè)計(jì)條件電源電壓:ft -300Hz ；+12V 。負(fù)載阻抗:fH 2 200KHz5. IK Q實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1、整理各項(xiàng)測(cè)試內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與波形。2、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并與理論值進(jìn)行比較，分析誤差原因。3、在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題及解決方法。課后思考題：1、當(dāng)電路出現(xiàn)飽和或截止失真時(shí)，應(yīng)如何調(diào)整電路參數(shù)？2、晶體管三種組態(tài)基本放大電路的輸入、輸出電阻、放大倍數(shù)等有何特點(diǎn)？分別適用哪些場(chǎng) 合？3、單級(jí)放大電路和多級(jí)放大電路有何區(qū)別

10、？4、能否用一級(jí)放大電路設(shè)計(jì)一個(gè)電壓增益放大幾百倍的放大電路？實(shí)驗(yàn)六晶體管放大電路頻率響應(yīng)研究實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、學(xué)習(xí)測(cè)量晶體管放大電路的頻率響應(yīng)。2、研究單級(jí)和多級(jí)放大電路頻率響應(yīng)的區(qū)別，掌握放大電路頻率特性的設(shè)計(jì)需求。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器2、示波器3、臺(tái)式萬用表4、直流穩(wěn)壓電源實(shí)驗(yàn)任務(wù)：1、電路如圖5-1所示，搭建第一級(jí)放大電路，測(cè)量該電路的上、下截止頻率，并用不少于2種方法，畫出其幅頻特性曲線。2*、測(cè)量圖5-1所示完整電路的幅頻特性曲線，請(qǐng)與上述電路進(jìn)行比較，得出結(jié)論。3*、測(cè)量 實(shí)驗(yàn)五中自行設(shè)計(jì)放大電路的幅頻特性曲線。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1、畫出實(shí)驗(yàn)任務(wù)中電路的幅頻特性曲線，并標(biāo)注上、下

11、截止頻率。2、分析單級(jí)放大電路和多級(jí)放大電路的頻率響應(yīng)的不同，以及在實(shí)際中的應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)七運(yùn)放特性研究、恒流源的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握運(yùn)算放大器主要特性指標(biāo)及相關(guān)測(cè)試方法。2、通過對(duì)運(yùn)算放大器A741指標(biāo)的測(cè)試，了解集成運(yùn)算放大器組件的主要參數(shù)的定義和表示 方法。3、了解鏡像恒流源的工作原理及特點(diǎn)。4、了解比例恒流源的工作原理及減少測(cè)量誤差的原因。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器2、數(shù)字示波器3、臺(tái)式數(shù)字萬用表4、直流穩(wěn)壓電源（雙電源的接法）三、運(yùn)放特性研究（-）實(shí)驗(yàn)原理 集成運(yùn)算放大器是一種線性集成電路，可是用一些性能指標(biāo)來衡量其質(zhì)量的優(yōu) 劣。為了正確 使用集成運(yùn)放，就必須了解它的主要參數(shù)指標(biāo)

12、。本實(shí)驗(yàn)采用的集成運(yùn)放型號(hào)為A741 （或F007）,引腳排列如圖7. 1所示，為八腳雙列直 插式組件，腳和腳為反相和同相輸入端，腳為輸出端，腳和腳為正、負(fù)甩源端，腳 和腳為失調(diào)調(diào)零端，腳之間可接入一只幾十K的電位器并將滑動(dòng)觸頭接到負(fù)電源端。 腳為空腳。1、A741主要指標(biāo)測(cè)試（1）輸入失調(diào)電壓Uos： Uos Uoi ,如圖7.2所示。Ri R f（2）輸入失調(diào)電流I OS： I OS I Bl Ib2 Uoi Uo2R1 1 ,如圖7.2所示。Ri Rf Rb0 u。,如圖7.3所示。R 2 Ui（3）開環(huán)差模放大倍數(shù)Aud : Aud" （1Uid（4）共模抑制比CMRR: C

13、MRRAdAc，如圖7.4所示。Ri U ocX x -12V（-）實(shí)驗(yàn)任務(wù)實(shí)驗(yàn)前查閱A741典型指標(biāo)數(shù)據(jù)及管腳功能。看清運(yùn)放管腳排列及電源電壓極性及數(shù)值，切忌 正、負(fù)電源接反。1、測(cè)量輸入失調(diào)電壓Uos按圖7.2連接實(shí)驗(yàn)電路，閉合開關(guān)KI、K2,用直流電壓表測(cè)量輸出端電壓Uoi （由于失調(diào)電壓引起的），并計(jì)算Uos。記入表7. Io2、測(cè)量輸入失調(diào)電流los實(shí)驗(yàn)電路如圖7.2,打開開關(guān)KI、K2,用直流電壓表測(cè)量Uo （2由于失調(diào)電壓引起 的），并計(jì)算los。記入表7. 1。由于L和 卜很小，通常很小（nA級(jí)），它們的差值不直接測(cè)量，將Ki,開關(guān)閉合， 在低輸入阻抗下測(cè)試輸出電壓U山 這是由

14、于失調(diào)電壓引起的；斷開路、K 2,將輸入電阻區(qū)接 入，由于艮較大，流經(jīng)它們電流的差異將變成電壓的差異，影響輸出電壓，測(cè)量此時(shí)的輸出電壓 U o2,扣除失調(diào)電壓的影響Uo則失調(diào)電流為上述計(jì)算公式。表7. 1Uos (mV)los (nA)Aud(db)CMRR(db)實(shí)測(cè)值典型值實(shí)測(cè)值典型值實(shí)測(cè)值典型值實(shí)測(cè)值典型值2 -1050 - 100100 -10680-863、測(cè)量開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)A ud按圖7.3連接實(shí)驗(yàn)電路，運(yùn)放輸入端加頻率100Hz ，大小約30 50mV正弦信號(hào)，用示波器監(jiān)視輸出波形。用交流毫伏表測(cè)量Uo和Ui,并計(jì)算A ud=Uo/U-=Uo/Ui （R2/R1+R2）。

15、記入表7. E4、測(cè)量共模抑制比CMRR自擬實(shí)驗(yàn)步驟及方法，測(cè)試CMRR o寫出具體測(cè)試原理及測(cè)試步驟，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。閉環(huán)差模增益A尸-Rf/R,共模增益可以通過電路測(cè)試Ac=U oc/Uxc,所以CMRR=A d/A ,二上述計(jì) 算公式。5*、自擬實(shí)驗(yàn)步驟及方法，測(cè)量共模輸入電壓范圍Uicm及輸出電壓最大動(dòng)態(tài)范圍UoPPo寫出具體測(cè)試原理及測(cè)試步驟，記錄測(cè)試數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：1、測(cè)量輸入失調(diào)參數(shù)時(shí)，應(yīng)選運(yùn)放反相及同相輸入端的電阻，以保證嚴(yán)格對(duì)稱。2、測(cè)量輸入失調(diào)參數(shù)時(shí)，應(yīng)將運(yùn)放調(diào)零端開路，而在進(jìn)行其它測(cè)試時(shí)，則要求對(duì)輸出電壓 進(jìn)行調(diào)零。(三)預(yù)習(xí)與思考1、測(cè)試信號(hào)的頻率選取的原則是什么？四

16、、恒流源電路的研究在各類放大器中，為使放大器能正常工作，必須設(shè)置正常的靜態(tài)工作點(diǎn)，這就需要偏置電路向 放大電路提供合適的偏置電流，而且要求工作電流比較穩(wěn)定。在集成電路中，鏡像恒流源 電路 和比例恒流源電路是最基本、最典型的兩種恒流源電路。(-)實(shí)驗(yàn)任務(wù)1、鏡像電流源(2)調(diào)整%為某一數(shù)值時(shí)，用萬用表分別測(cè)量C及I。,再把心調(diào)為另一值,(1)按圖7.5連接電路，檢查線路，接通+9V直流電源。表7.2RiRwIr/idAI o/mA1K重復(fù)測(cè)量Ir及I o將數(shù)據(jù)填入表7.2IK510(3)固定Rw,改變?nèi)龢O管Ti集電極電阻R1的阻值，如令Ri由1K改為510 ,測(cè)量此 時(shí) 的Ir及I。，將數(shù)據(jù)記入

17、數(shù)據(jù)表7.2中。(4)在鏡像恒流源實(shí)驗(yàn)電路中，使Rw值固定，改變?nèi)龢O管Ti集電極電阻Ri的阻值，用萬 用表分別測(cè)量Ucei和lOo(5)將測(cè)量數(shù)據(jù)記入表7.3中，計(jì)算鏡像恒流源交流輸出電阻R。和直流輸出電阻R。，并 比較之。表7.3RwRiUCEIIo Ucei IoRoRo，4701K3K510外界因素變化對(duì)恒流源輸出電流I。的影響(6)在連接的鏡像恒流源電路中，電源電壓Ucc=+9V時(shí)，調(diào)節(jié)使Ir=+3hiA ,測(cè)量對(duì)應(yīng)的Io 和 Rwo(7)改變電源電壓，使Ucc=+7. 5V ,保持不變，分別測(cè)量I r和Io; (8)將以上結(jié)果天入表7.4中，觀察電源電壓Ucc的變化對(duì)輸出電流I。的影

18、響。表7.4UccRwIrIo+9V3mA+7. 5V2、比例恒流源(1)按圖7. 6接好比例恒流源電路。調(diào)解Rw,使Rw/Re為某一數(shù)值，測(cè)量此時(shí)的 Ir和I。圖7.62）調(diào)節(jié)Rw使Rw/Re為另一數(shù)值，重復(fù)上述測(cè)量。3）將測(cè)量結(jié)果填入表7.5,并分析比較測(cè)量結(jié)果與理論值的差異。表7.5RwReRw/ReIrIoIo/Ir（二）思考題1 .用分立元件模擬集成電路內(nèi)部電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)會(huì)存在哪些問題？2 .測(cè)Ir, I。時(shí)能否先測(cè)電壓，再求電流？3.鏡像恒流源電路中，改變Rw時(shí)，Ir, Io會(huì)有什么變化？改變Ri時(shí)，Ir, Io又會(huì)有什么 變化？4、比較鏡像恒流源與比例恒流源電路所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的誤差，

19、并分析其原因。實(shí)驗(yàn)八負(fù)反饋電路、功率放大器實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、掌握負(fù)反饋電路的特點(diǎn)，及其在實(shí)際中的應(yīng)用。2、掌握甲乙類功放的工作原理，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)調(diào)試功放。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器2、示波器3、臺(tái)式萬用表4、直流穩(wěn)壓電源實(shí)驗(yàn)任務(wù)：1、實(shí)驗(yàn)電路如圖8-1所示，測(cè)試Q1的直流工作點(diǎn)。2、輸入如圖交流小信號(hào)，適當(dāng)調(diào)節(jié)R1 ,使輸出不失真。用示波器觀測(cè)輸入、A、B、C、D的波形。計(jì)算電路放大倍數(shù)Au o圖8-1極管推挽放大電路3、加上反饋電阻R4,去掉R2,測(cè)量Au o4、改變負(fù)載R8為51歐姆，測(cè)量Auo5、將R3短路，輸出波形會(huì)發(fā)生什么變化。6*、自己制作一個(gè)音頻線轉(zhuǎn)杜邦線的轉(zhuǎn)接頭，將手機(jī)音樂通過音頻輸

20、出，負(fù)載接小喇叭，比較聲 音在上述 各種不同的設(shè)置下的區(qū)別。實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：1、整理各項(xiàng)測(cè)試內(nèi)容的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與波形。數(shù)據(jù)應(yīng)有計(jì)算值、仿真值、實(shí)測(cè)值， 誤差。2、分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，并與理論值進(jìn)行比較，分析誤差原因。3、在實(shí)驗(yàn)過程中遇到的問題及解決方法。課后思考題：1、D1和D2起什么作用，沒有會(huì)怎樣。通過仿真說明。2、計(jì)算輸出最大功率。實(shí)驗(yàn)九交流信號(hào)幅度判別電路實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?、掌握用集成運(yùn)算放大器構(gòu)成電壓放大電路的設(shè)計(jì)方法。2、掌握電壓比較器的原 理和應(yīng)用方法。3、熟悉集成運(yùn)放構(gòu)成精密整流電路的原理和方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：1、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器2、示波器3、臺(tái)式萬用表4、直流穩(wěn)壓電源 實(shí)驗(yàn)任務(wù)：1、全波精密整流電路如圖9. 1所示，請(qǐng)分析該電路，并畫出Ui、UoK Uo2、Uo的理論波 形。圖9.1全波精密整流電路2、自行設(shè)計(jì)電路中的電阻、電容，二極管用Uqi48 ,輸入1kHz的正弦信號(hào)， Ui、Uo2、Uo的信號(hào)波形。3、自行