第2章模擬電路實驗

1、第2章模擬電子技術(shù)實驗實驗2。1電壓放大電路1. 實驗?zāi)康模?）掌握共發(fā)射極放大電路的參數(shù)對放大電路性能的影響。（2）學(xué)習(xí)調(diào)整交流電壓放大電路的靜態(tài)工作點、測量電壓放大倍數(shù)（3）熟悉數(shù)字存儲示波器、交流毫伏表的使用方法。2. 實驗預(yù)習(xí)要求（1）如何調(diào)整放大電路的靜態(tài)工作點？放大電路電壓放大倍數(shù)與哪些因素有關(guān)?（2）放大電路輸出信號波形在哪些情況下可能產(chǎn)生失真？應(yīng)如何消除失真？3。實驗儀器與設(shè)備（1 ）儀器設(shè)備序號名 稱型號數(shù)量1多級放大電路實驗板1塊2電子技術(shù)實驗箱TPE ES1BIT1臺3雙通道函數(shù)發(fā)生器DG 10221臺4數(shù)字式萬用表VC9802A+1塊5雙通道交流毫伏表DF2172C1臺

2、6數(shù)字示波器DS1052E1臺（2）實驗板介紹圖是放大電路實驗板的印制電路，它由三個單級放大電路組成 ：T1管與其周圍元件可以組成一級固定偏置或分壓式偏置共發(fā)射極放大電路，T2管構(gòu)成一級分壓式偏置、并帶有電流負(fù)反饋的共發(fā)射極放大電路，T3管構(gòu)成一級射極輸出器.第一級放大電路有兩個獨立的集電極電阻RC1 = 3k、Rc1 = 1.5k，發(fā)射極電阻由Re1和Re1串聯(lián)構(gòu)成,旁路電容Ce1用來控制是否引入交流電流負(fù)反饋及控制反饋深度三級放大電路的上偏置電阻RB11、RB21、RB31,都是由一個固定的10 k電阻串聯(lián)一個電位器構(gòu)成。調(diào)節(jié)各電位器，可為各級放大電路設(shè)定合適的靜態(tài)工作點。每一級放大電路相

3、互獨立，可根據(jù)需要靈活組成單級或多級阻容耦合放大電路射極輸出器既可接在末級，也可接在第一級，或作為中間級，只要改變實驗板上的接線即可。實驗板上“+ 12V”用來接直流電源，“輸入Ui"用來外接輸入信號，“輸出u。”是放大電路的輸出端。 每級放大電路還有各自獨立的輸出端u°1、Uo2、Uo3。實驗板的印制電路已將幾個“地”端固定連接在一起（電子實驗要求整個實驗系統(tǒng)共地）。另外實驗板還設(shè)有幾個專用電阻供實驗時使用。RL=3k可作為放大電路的外接負(fù)載。 Rf = 39k為反饋電阻，當(dāng)需要引入級間電壓負(fù)反饋時，可將M點與Uo2、M點與T1的發(fā)射極e1分別相連.Rs =3k可視為信號

4、源的內(nèi)阻，利用 Rs可測量放大電路的輸入阻抗。(3) LM386集成功率放大電路本實驗所用LM386的管腳功能如下表所示，實驗中電源電壓為+Ucc = +9V.電源端輸入端輸出端增益設(shè)定旁路+U cc地同相反相Uo接R、C或開路接電容643251874. 實驗內(nèi)容及要求(1) 把各儀器調(diào)整到待用狀態(tài)將放大電路小實驗板的四個腳對應(yīng)插在數(shù)字電子實驗箱的插孔中，則+12V電源線已接到放大電路實驗板上。注：只有開啟實驗箱的電源開關(guān),+12V電源才能接到放大電路上 。調(diào)節(jié)放大電路的輸入信號：由DF1631功率函數(shù)發(fā)生器“電壓輸出”端提供 功率函數(shù)發(fā)生器各旋鈕狀態(tài)如下：波形選擇一正弦波；頻率 一1kHz

5、;衰減一60dB ;調(diào)節(jié)“幅度”旋鈕，同時用DF2172A交流毫伏表10mV檔監(jiān)測，使正弦輸入信號的有效值為5 = 5mV。注：DF1631功率函數(shù)發(fā)生器面板顯示的幅度為峰-峰值，即Ui1pp = 2 .2 Ui1oP點接(2) 關(guān)閉各儀器電源，按圖2o 1.2連接放大電路。集電極電阻 Rc =RC1 =3k，放大電路空載,到發(fā)射極e1oRW1C1b1ui1 rc1Rc1-+U CCRb1 1*C1亠e1 -gQ上1RE1C2RB2P+ IUo1(3 )調(diào)整和測試靜態(tài)工作點圖 開啟實驗箱后部電源開關(guān)。調(diào)節(jié)電位器 Rwi，使三極管T1的集電極電位 Vci = 67V，用示波器觀察放大電路輸出電壓

6、uoi的波形是否失真若有失真，可稍稍調(diào)節(jié)Rwi消除失真后，再測量靜態(tài)工作點.用萬用表直流電壓檔測量Ti管集電極、基極、發(fā)射極對“地”電位Vci、Vbi、VE1和各極之間的電壓，填入表2.1。1中。表 2。1.1測量電量VC1 / VVb1 /VVe1 /VUbe1 /VUbc1 /VUCE1 /V測量值（4）測量放大電路電壓放大倍數(shù)按表2。1。2的要求測量放大電路輸入和輸出電壓的有效值，并記錄數(shù)據(jù)。注意：測量時,輸入信號用晶體管電壓表的10 mV檔進行測量；測量輸出信號時，注意選擇合適的量程。表 2。 1。 2測試條件Ui1 /mVU01 /mV計算 Au1 =U°1/Ui1不加交流

7、電流負(fù)反饋（P點與T1管的發(fā)射極e1相連）Rc = 3k放大電路空載Rc=1.5k放大電路空載Rc = 3kRl = 3k加入交流電流負(fù)反饋（P點與Q點相連）Rc = 3k放大電路空載Rc = 3kRl = 3kRc=1。 5kRl = 3k（5）觀察輸出信號與輸入信號之間的相位關(guān)系選擇放大電路 Rc =Rc1=1。5k，引入交流電流負(fù)反饋，并帶負(fù)載Rl = 3k。然后用示波器的兩個通道同時觀察輸入、輸出電壓波形，并將波形記錄于表中（要求標(biāo)出橫軸和縱軸的單位）。表 2。 1。 3Ui1tUi1的波形0* tUo1 1Uo1的波形0 * t（6）觀察靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響選擇Rc =Rc

8、i = 3k ，放大電路空載。按表 2.1。4中的要求觀察uoi的波形并記錄。 注：加大輸入信號，可將函數(shù)發(fā)生器的“衰減”減小，或右旋“幅度”旋鈕。表 給定條件Uo1的波形不加交流負(fù)反饋加入交流負(fù)反饋uo1 不失真（Rc = 3k ）適當(dāng)加大Ui1，使Uo1波形的上、下部同時產(chǎn)生失真減小Rw1 (逆時針旋轉(zhuǎn)Rw1)使Uo1產(chǎn)生飽和失真增大Rw1 (順時針旋轉(zhuǎn)Rw1 )使Uo1產(chǎn)生截止失真5. 實驗總結(jié)要求(1) 根據(jù)表2。1。2中的實驗數(shù)據(jù)，計算不同條件下的 Au,分析它與哪些因素有關(guān)？(2) 由實驗結(jié)果，說明靜態(tài)工作點對共發(fā)射極放大電路輸出波形失真的影響及負(fù)反饋的作用。(3) 放大電路的靜態(tài)

9、與動態(tài)測試有何區(qū)別？實驗2。2集成運算放大器的應(yīng)用1。實驗?zāi)康模?）學(xué)習(xí)正確使用集成運算放大器的方法。（2）掌握集成運算放大器在模擬信號運算方面的應(yīng)用。（3）掌握電壓比較器的特性。2。實驗預(yù)習(xí)要求（1） 按照本實驗的“實驗內(nèi)容及要求"（1 ）、（ 2），畫出各實驗電路圖，并標(biāo)出圖中電阻的阻值和運放的 引腳號碼。（2） 畫出圖2。2.3所示電壓比較器的電壓傳輸特性，說明參考電壓對電壓傳輸特性的影響，并分析輸 出波形與輸入波形的關(guān)系。（3 ）如何通過測量手段判斷集成運放是否工作在線性區(qū)？3。實驗儀器和設(shè)備序號名 稱型號數(shù)量1電子技術(shù)實驗箱TPE ES1BIT1臺2數(shù)字式萬用表VC9802

10、A+1塊3雙通道函數(shù)發(fā)生器DG 10221臺4數(shù)字示波器DS1052E1臺5集成運算放大器A7411片6硅穩(wěn)壓管2CW11 /14各2只4. 實驗器件介紹（1）本實驗采用通用型集成運算放大器A741,它具有較高的開環(huán)電壓放大倍數(shù)Auo（ 105 108），高輸入阻抗rid（約為2M ），高共模抑制比等特點。集成運放 A741為8腳、雙列直插式扁平封裝，各引腳功能如下表所示。電源端輸入端輸出端接調(diào)零電位器空腳+UccUEEu+uUoOA1OA2NC74326158（2）集成運算放大器A741電源電壓的允許范圍為土 9V ± 18V。本實驗中取正電源為 +Ucc = +15V,負(fù)電源為-

11、Uee = 15V.（3）硅穩(wěn)壓管2CW11和2CW14的電參數(shù)如下表所示。名稱型號穩(wěn)定電壓穩(wěn)定電流最大穩(wěn)定電流硅穩(wěn)壓管2CW113。2 4.5V10.5mA55mA2CW146 7。5V10mA33mA5. 電子電路實驗注意事項（1）接好線路經(jīng)檢查正確無誤后再通電，嚴(yán)禁帶電接線，以免造成設(shè)備損壞。（2）實驗所用到的芯片、電阻器、電容器、二極管、穩(wěn)壓管等元器件由實驗箱提供。（3） 在實驗中整個實驗系統(tǒng)應(yīng)共“地”：將函數(shù)發(fā)生器的“ ”、示波器的“地”、毫伏表的“地”、以及 電路中所有“地（）”均應(yīng)連接在一起，成為一個“公共端”（4）本實驗所使用的 TDS1002數(shù)字存儲示波器，其測試線選“X1

12、”位置，使用示波器時，應(yīng)設(shè)置示波器“探頭”選項為“ 1 X”（參考附錄2.1 o 1進行操作）；讀數(shù)時信號無衰減，幅度的實際值=測量值.6. 實驗內(nèi)容及要求（1）反相比例運算電路設(shè)計電路：要求 Auf = 10,Rf = 100k ，畫出電路圖，并計算電路中未知電阻阻值。按預(yù)先設(shè)計的電路圖連接反相比例運算電路。按表2.2 o 1要求，調(diào)整直流輸入電壓 ui （由實驗箱上的12V +12V電源提供），測量輸出電壓uo，并計算電路的電壓放大倍數(shù)Auf,將測量結(jié)果記錄在表 2.2o 1中。注意：a）設(shè)計電路時，若電阻阻值為非標(biāo)稱值時，選擇與實驗箱上阻值最接近的電阻。b）測量輸出電壓uo時，應(yīng)選用萬用

13、表直流電壓檔的合適量程.表 2o 2o 1輸入電壓ui0o 4V0.3V輸出電壓uo理論值理論值測量值測量值計算Auf巴ui理論值理論值測量值測量值（2）同相比例運算電路設(shè)計電路：要求 Auf = 4,Rf = 30 k ,畫出電路圖，并計算電路中未知電阻的阻值。按預(yù)先設(shè)計的電路圖連接電路。加入f=1kHz、Uipp = 0.6V的正弦輸入信號 ui,由DF1631函數(shù)發(fā)生器提供用TDS 1002型示波器觀察uo與ui之間的相位關(guān)系，測量輸出電壓的峰一峰值Uopp,計算電壓放大倍數(shù)Auf，并填入表2.2o 2中.逐漸增大輸入信號 ui,使輸出電壓uo達到雙向飽和而產(chǎn)生失真，用示波器測量運算放大

14、器的飽和電 壓峰一峰值U opp （即2Uom ）,將輸出電壓uo達到雙向失真所對應(yīng)的Uipp、Uopp （拐點處的坐標(biāo)）的測量結(jié)果填入表中。用示波器的CH1測量ui , CH2測量uo。將示波器的“ DISPLAY （顯示）”按鈕置于“ XY ”方式， 觀察電壓傳輸特性曲線，并繪在表2.2o 2中，注意標(biāo)出拐點的坐標(biāo)。表 2.2o 2運放工作狀態(tài)輸入電壓Uipp輸出電壓Uopp計算Auf上Ui電壓傳輸 特性曲線線性放大0.6V飽和失真（拐點處坐標(biāo)）/（3）反相積分運算電路按照圖2o 2.1連接反相積分運算電路。從M點加入f = 1 kHz、幅度為4V的方波輸入信號（由功率函數(shù)發(fā)生器提供） 用

15、示波器兩個通道同時觀察輸入信號ui和輸出信號uo的波形，并畫出波形圖注：a）接線時應(yīng)注意100 F電解電容的極性，不要接反；b）描繪積分電路的輸入、輸出波形時，應(yīng)注意時間上的對應(yīng)關(guān)系，由于積分電路輸出信號uo的初始值與電容的初始儲能有關(guān)，所以不必畫出坐標(biāo)系。M22010kui 10k0.047 F卄1MUoA741圖221（4）反相微分運算電路按圖2.2。2連接反相微分運算電路。圖中1 k電位器的作用是為了消除電路中可能產(chǎn)生的自激振蕩,使微分電路工作穩(wěn)定。若用示波器觀察波形時，有自激振蕩現(xiàn)象，可適當(dāng)調(diào)節(jié)該電位器。從M點加入一個f = 1 kHz、幅度為4V的方波輸入信號。用TDS 1002型示

16、波器同時觀察 Ui及uo的波形，并對應(yīng)畫出波形圖。3.9kM100 F220.0.047 F1kUo3.9kA741圖 （5）電壓比較器按圖2.2。3接好電路，電路中Dz1、Dz2選用2CW14型的穩(wěn)壓管。輸入信號Ui為頻率f= 100 200 Hz、Uipp = 10 V的正弦波，由DF1631功率函數(shù)發(fā)生器提供。參考 電壓Ur由實驗箱上的12V +12V電源提供。按以下三種情況，用示波器同時觀察、并記錄電壓比較器的輸入、輸出電壓波形：a）參考電壓Ur = +2V;b）參考電壓Ur = 0V;c)參考電壓Ur = 1V。注意：觀察、記錄波形時，應(yīng)注意輸入波形和輸出波形的對應(yīng)關(guān)系。ui O47

17、k2AA47ko+6 2k 卜+氣小3_i+A741urOIc Uo丸DZ1DZ2圖 7. 實驗總結(jié)要求(1) 根據(jù)實驗測量數(shù)據(jù)，計算表2。2。1中的Auf,繪制表2.2。 2中的曲線。，并畫出相應(yīng)的電壓傳輸(2) 根據(jù)實驗結(jié)果，畫出Ur取三種不同數(shù)值時，比較器的輸入輸出電壓波形 特性曲線。附錄2。2 TPE ES1BIT電子技術(shù)實驗箱本實驗箱可完成電子技術(shù)課程實驗。由電源、信號源、電路實驗區(qū)等組成，配有1塊作為元件庫的小實驗板，提供電阻、電容、二極管等元器件 ，并方便地插接到實驗箱中。元件庫見附圖 2。2.1,實驗箱見附 圖 2。 2。2。1。技術(shù)性能及配置(1) 電源：輸入：AC220V.

18、輸出：(1)+15V,15V，最大輸出電流為 500mA。(2) +12V，最大輸出電流為 500mA。(3) +5V，最大輸出電流為 1A.(2) 信號源：固定連續(xù)脈沖：輸出波形為方波，幅值Vpp= 5V,頻率1Hz，1kH z.直流信號源：12V+12V連續(xù)可調(diào)。單次脈沖：TTL輸出，A、B兩路，按下A ( B)按鈕時，輸出從“ 0”“1”，是上升沿，抬起按鈕時從“ 1”“ 0"是下降沿對應(yīng)的指示燈顯示相應(yīng)的狀態(tài)，A (B)輸出的狀態(tài)與 A ( B )的狀態(tài)相反。(3) 電平指示：D0 D9共10路，用于顯示數(shù)字電路的輸出狀態(tài)。(4) 邏輯電平：S0S9共10路，用于提供數(shù)字電路

19、的邏輯輸入，向上撥動開關(guān)，燈亮，代表邏輯1;向下?lián)軇娱_關(guān)，燈暗，代表邏輯0。(5) 譯碼顯示及LED數(shù)碼顯示：實驗箱左上方有兩個共陽極LED數(shù)碼管，可用來顯示 0 9數(shù)字,左側(cè)數(shù)碼管帶有譯碼器，可直接輸入8421 BCD碼，D為高位,A為低位右側(cè)數(shù)碼管必須經(jīng)過譯碼器 (如74LS248 )才能顯示數(shù)字。,以防止誤操作損壞芯片等器件2。使用注意事項：連接線路時不要通電元件墀奧DEo o91 To O-HIo nIT6fiaOIIon占OIIod * £ .0OTP- T6* s dOIIoKO1TO olio QlTdfcss9±T6 OITd olTdZ貢o s O

20、4;Oso.-c' TJOTnHTdOTATO nrfeTd )0oglliM omTdOmu6 ) tlIB nrnHTd nroi?po olTO 016 Qferd ?po OTro o-S-o OAru OITOOfe8 plro Ofe8 QXTO fTO nLfo OTfeA OLfo olro OLTO Omro olua®olTO-碑華大學(xué)科教愷器L附圖2。2。1OCT“ 0 QASXTPE ES1BI T電/技術(shù)買驗箱oo© o© G> ©DJIHUBIMa?mtmOoo oo o oTHnl平指示廠L* « &

21、#171; « 4 Fo 嶋 P oo12-(jA7474LS160gw aho74LS139Qaoo«-SI4Q74LS11274LS161Q 0 4-EI-4 00074LS04qi tg耶q 斗 g q74LS32a C-3-9-D D 074LS20O-t2i42±dO -香卞寸I：74LS161嚴(yán)i L74LS248:1*U6 - 6 T d. Ji* O n O >s QH74LS194JT rjiho *i n l.1_ n74LS11HD-OOT 單-000'juto-o固運連蟻:詠沖、丿CIAYOH HL o-oQ 期n L- 0A

22、T0 込k-n L ?06hi_n L -J o CJElL 一tl -OATOHa * * L CTJCJr sH _n- L o-o-O 皐-H aJI LCATOs TI 丄SYOtfA L邏帽電平附圖實驗2.3整流、濾波、穩(wěn)壓電路1. 實驗?zāi)康?1) 研究整流、濾波電路輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系。(2 )研究穩(wěn)壓管和三端集成穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓性能。(3) 掌握數(shù)字示波器在本實驗中的使用方法與特點。2. 實驗預(yù)習(xí)要求復(fù)習(xí)教材中有關(guān)整流、濾波、穩(wěn)壓電路的原理和計算方法。(1) 分別計算表、表2.3。4中電壓Ui和U。的理論值。(2) 熟悉穩(wěn)壓管和三端集成穩(wěn)壓器基本穩(wěn)壓電路的連接方法。(3 )能

23、否用數(shù)字示波器的兩個通道，同時觀察變壓器副方電壓和負(fù)載兩端電壓的波形？為什么？3. 實驗儀器和設(shè)備2。(1)儀器設(shè)備序號名稱型號數(shù)量1整流、濾波、穩(wěn)壓實驗箱1臺2數(shù)字式萬用表VC9802A+1塊3數(shù)字示波器DS1052E1臺(2)整流、濾波、穩(wěn)壓實驗箱的結(jié)構(gòu)和功能本實驗所用到的整流、濾波、穩(wěn)壓實驗箱的面板圖如本實驗后附錄3所示。單相橋式整流器W02整流橋的電路符號如圖所示。整流橋共有四個端子，標(biāo)有“ AC”的兩端為 正弦波輸入端，標(biāo)有“ +”、“ ”的端子分別 為整流輸出正、負(fù)極性端。實驗箱中整流橋ACAC的型號為2W10，其電參數(shù)為：最咼反向工W02LM7805作電壓50V，最大整流電流1A

24、。輸入端公共端2輸出端三端集成穩(wěn)壓器LM7805圖 圖 LM7805為輸出固定正電壓的三端集成穩(wěn)壓器丄M7805管腳定義如圖所示。其輸出電壓(輸出端與公共端之間)為+5V,在額定散熱條件下，輸出電流為1A，最大輸出電流可達1.5A。Dz為穩(wěn)壓管，型號是BZX55C，其穩(wěn)定電壓 Uz為5。86。6V ,功率為500mW4. 實驗內(nèi)容及要求(1)橋式整流電路的測量按圖2.3。3連接線路(虛線所示的電容 Ci暫不接入),U2取變壓器副方12V的抽頭，負(fù)載電阻Rl用滑線變阻器，將其阻值調(diào)至最大。注意：線路連接完畢，必須經(jīng)指導(dǎo)教師檢查無誤后，再接通電源.13V220V12V11V U20VW02AC+A

25、CC1100Uo圖 用示波器分別觀察變壓器副方電壓和負(fù)載兩端電壓的波形，并記錄于表2。3.1中.注意：不能用示波器的兩個通道同時觀察變壓器副方電壓U2和負(fù)載兩端電壓Uo的波形，因為二者不共地，而兩個通道的“地”在示波器內(nèi)部是 接在一起的。用萬用表的交 流電壓檔測量變壓器副方電壓U2,并記錄于表2。3。1中。用萬用表的 直流電壓檔測量負(fù)載Rl兩端的電壓U。,并記錄于表2.3。 1中。表 2.3。1測電量 路變壓器副方電壓負(fù)載兩端電壓波 形有效值U2波 形平均值Uo /V橋式 整 流無濾波理論值實測值電容 濾波理論值實測值(2)橋式整流電容濾波電路的測量在圖2。3.3中接入濾波電容 C1 (實驗箱上100 F/50V的電容)，將負(fù)載電阻Rl的阻值調(diào)至最大。，否則注意：Ci為電解電容器，其正、負(fù)極性不能接反（上正下負(fù)）電容器易擊穿.