模擬電子技術實驗指導書(09-10-2學期使用版)

1、常用電子儀器的使用一、 實驗目的1 熟悉示波器，低頻信號發(fā)生器和晶體管毫伏表等常用電子儀器面板，控制旋鈕的名稱，功能及使用方法。2 學習使用低頻信號發(fā)生器和晶體管毫伏表。3 初步掌握用示波器觀察波形和測量波形參數的方法。二、 實驗原理 在模擬電子電路實驗中，經常使用的電子儀器有示波器、低頻信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表及頻率計等。它們和萬用電表一起，可以完成對模擬電子電路的靜態(tài)和動態(tài)工作情況的測試。實驗中要對各種電子儀器進行綜合使用，可按照信號流向，以連線簡捷，調節(jié)順手，觀察與讀數方便等原則進行合理布局，各儀器與被測實驗裝置之間的布局與連接如圖11所示。接線時應注意，為防止外界干擾，各儀

2、器的共公接地端應連接在一起，稱共地。信號源和交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或專用電纜線，示波器接線使用專用電纜線，直流電源的接線用普通導線。圖11 模擬電子電路中常用電子儀器布局圖1 低頻信號發(fā)生器低頻信號發(fā)生器按需要輸出正弦波、方波、三角波三種信號波形。輸出電壓最大可達20V（峰-峰值）。通過輸出衰減開關和輸出幅度調節(jié)旋鈕，可使輸出電壓在毫伏級到伏級范圍內連續(xù)調節(jié)。低頻信號發(fā)生器的輸出信號頻率可以通過頻率分檔開關進行調節(jié)。低頻信號發(fā)生器作為信號源，它的輸出端不允許短路。2交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作頻率范圍之內，用來測量正弦交流電壓的有效值。為了防止過載而損壞，測量前一般先把量程開關置于量

3、程較大位置上，然后在測量中逐檔減小量程。3示波器示波器是一種用途極為廣泛的電子測量儀器，它能把電信號轉換成可在熒光屏幕上直接觀察的圖象。示波器的種類很多，通?？煞滞ㄓ谩⒍噗櫠嗑€、記憶存貯、邏輯專用等類。本實驗選用的6502/20MHz型示波器通用雙蹤類，適合教學使用。雙蹤示波器可同時觀測兩個電信號，需要對兩個信號的波形同時進行觀察或比較時，選用雙蹤示波器比較合適。本實驗要測量正弦波和方波脈沖電壓的波形參數，正弦信號的波形參數是幅值Um、周期T（或頻率f）和初相；脈沖信號的波形參數是幅值Um、周期T和脈寬TP。幅值Um、峰峰值UP-P和有效值都可表示正弦量的大小，但用示波器測UP-P較方便(用萬

4、用表交流電壓檔測得的是正弦量的有效值U=)。由于頻率f=,所以測出周期T，即可算得頻率。矩形脈沖電壓，可用周期T，脈寬TP和幅值Um三個參數來描述。TP與T之比稱為占空比。三、 實驗儀器和設備名 稱型 號 或 規(guī) 格數 量備 注 雙蹤示波器6502/20MHz1 低頻信號發(fā)生器XD-221交流毫伏表MF-301 實驗箱DZX-21四、 實驗內容和步驟1 檢查示波器1） 掃描基線調節(jié)接通交流電源（220V），開啟示波器電源，輸入耦合方式開關撥到接地端（GND端），進行光跡調節(jié)，協(xié)調地調節(jié)示波器面板上的“輝度”、“聚焦”、“X軸位移”、“Y軸位移”等旋鈕，使屏幕的中心部分顯示一條亮度適中、清晰的掃

5、描線。2）校準“校正信號”波形的幅度、頻率將示波器上的方波“標準信號”（UP-P=0.5V, f=1000Hz）分別接到CH1和CH2端，調節(jié)垂直軸方向微調旋鈕（V/div的中心旋鈕），使波形幅度與V/div旋鈕量程（0.5V或0.2V）相符（一般情況V/div的中心旋鈕右旋到頭即為校準狀態(tài)）。然后調節(jié)掃描微調旋鈕（在掃描開關旋鈕的右側），使掃描時間T與t/div旋鈕量程相符（一般情況掃描微調旋鈕右旋到頭即為校準狀態(tài)，根據f=1000Hz,得T=1ms）。調節(jié)后，微調旋鈕位置為標準“校準”位置，實驗過程中不能再調節(jié)，否則波形讀數不準。2 正弦波信號的觀察1）頻率的測定通過電纜線，將信號發(fā)生器的

6、正弦波輸出口與示波器的CH1插口相連，調節(jié)信號源的頻率旋鈕，使輸出頻率分別為1KHz和20KHz，電壓幅值為1V，從熒光屏上讀得波形周期，記入表1-1中。 頻率讀數 項目測定正 弦 波 信 號 頻 率 的 測 定1000HZ20000Hz示波器“t/div”位置一個周期占有的格數 信號周期（S） 計算所得頻率（Hz）表1-1(2)幅值的測定調節(jié)信號輸出幅值分別為有效值1V、2V、2.5V（由交流毫伏表讀得），頻率周期為1KHz，從熒光屏上讀得波形幅值，記入表1-2中。表1-2 交流毫伏表讀數 項目測定正 弦 波 信 號 幅 值 的 測 定1V2V2.5V 示波器“V/div”位置 峰峰值波形格

7、數（格） 峰 值（V） 計算所得的有效值（V）五、 實驗注意事項1 示波器的輝度不要過亮。2 調節(jié)儀器旋鈕時，動作不要過猛。3 調節(jié)示波器時，要注意觸發(fā)開關和電平調節(jié)旋鈕的配合使用，以使顯示的波形穩(wěn)定。4 作定量測定時，“t/div”和“V/div”的微調旋鈕應旋置“校準”位置。六、 實驗報告1根據表1-1、表1-2的數據，計算所得頻率與有效值。2總結實驗中所用儀器的使用方法及觀測電信號的方法。3如用示波器觀察正弦信號時，熒光屏上出現下列情況時，說明測試系統(tǒng)中哪些旋鈕的位置不對？應如何調節(jié)？4心得體會及其它。 實驗一 晶體管單管共射放大器一、實驗目的1學習單管放大器靜態(tài)工作點的調試和測量方法，

8、了解靜態(tài)工作點對輸出電壓波形的影響。2掌握放大器的電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻的測試方法，了解負載電阻對電壓放大倍數的影響。3熟悉常用電子儀器的使用。二、實驗設備與器件12V直流穩(wěn)壓電源，函數信號發(fā)生器，雙蹤示波器，交流毫伏表，數字萬用電表，晶體管單管共射放大器實驗板（或晶體三極管3DG6×1(50100)或9011×1、電阻器、電容器若干）。三、預習要求1熟悉實驗原理電路圖，了解各元件、測試點及開關的位置和作用。2放大器靜態(tài)、動態(tài)指標的理論計算和測量方法。3根據電路參數估算有關待測的數據指標。4常用電子儀器的使用方法。5放大器中其它參數不變，討論集電極電阻RC對靜態(tài)集

9、電極電流有無影響和RC的大小對電壓放大倍數有無影響。四、實驗原理對放大器的基本要求是：有足夠的電壓放大倍數；輸出電壓波形失真要小。放大器工作時，晶體管應工作在放大區(qū)，如果靜態(tài)工作點選擇不當，或輸入信號過大，都會使輸出電壓波形產生非線性失真。實驗電路如圖2-1。圖21 共射極單管放大器實驗電路1、電壓放大倍數 Av= 2、輸入電阻 3、輸出電阻 五、實驗內容和步驟1調節(jié)并測量靜態(tài)工作點接通直流電源前，先將RW調至最大，輸入端接地。接通12V電源、調節(jié)RW，使IC2.0mA（即UE2.0V）， 用直流電壓表測量UB、UE、UC及用萬用表測量RB2值。記入表21。表2-1 IC2.0 mA測量值計算

10、值UB（V）UE（V）UC（V）RB2（K）UBE（V）UCE（V）IC（mA）2.測量電壓放大倍數、輸入電阻、輸出電阻在放大器輸入端加入頻率為1KHz的正弦信號uS，調節(jié)函數信號發(fā)生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓Ui10mV至15mV，同時用示波器觀察放大器輸出電壓uO波形，在波形不失真的條件下用交流毫伏表測量下述US 、Ui 、UO值，并用雙蹤示波器觀察uO和ui的相位關系，記入表22。表22 Ic2.0mA RL（K）USUiUO（V）AuRiR0ui波形uO波形243觀察靜態(tài)工作點對輸出電壓波形的影響置RC2.4K，RL， ui0，調節(jié)RW使IC2.0mA，測出UCE值，再逐步加大輸入信

11、號，使輸出電壓u0 足夠大但不失真。 然后保持適當輸入信號不變，分別增大和減小RW，改變靜態(tài)工作點，直到輸出電壓波形出現較明顯的飽和或截止失真，繪出所觀察到的u0波形，并測出失真情況下的IC和UCE值，記入表23中。每次測IC和UCE 值時都要將信號源的輸出旋鈕旋至零。表23 RC2.4K RL UimVIC（mA）UCE（V）uO波形失真情況晶體管工作狀態(tài)20六、實驗總結報告1由表2-1所測數據討論RB2對IC及UCE的影響，取=50，計算rbe1及Au1，并與實測Au1進行比較。2由表2-2所測數據討論負載電阻對電壓放大倍數的影響。3由步驟3觀測結果，討論靜態(tài)工作點對放大器輸出波形的影響。

12、若放大器的輸出波形失真，應如何解決?實驗二 集成運算放大器的基本應用模擬運算電路一、 實驗目的1研究由集成運算放大器組成的比例、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用時應考慮的一些問題。二、實驗設備與器件±12V直流電源，函數信號發(fā)生器，雙蹤示波器，交流毫伏表，數字萬用表，集成運算放大器LM324、電阻、電容器若干。三、預習要求1復習集成運放線性應用部分內容，并根據實驗電路參數計算各電路輸出電壓的理論值。2在反相加法器中，如Ui1和Ui2均采用直流信號，并選定Ui2=1V，當考慮到運算放大器的最大輸出幅度（±12V）時，Ui1的大小不應超過多少伏？

13、3為了不損壞集成塊，實驗中應注意什么問題？四、實驗原理集成運算放大器是一種具有高電壓放大倍數的直接耦合多級放大電路。當外部進入不 圖4-1同的線性或非線性元器件組成輸入和負反饋電路時，可以靈活地實現各種特定的函數關系。在線性應用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數等模擬運算電路?；具\算電路1） 反相比例運算電路電路如圖4-1所示。對于理想運放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為Uo= -Ui為了減小輸入級偏置電流引起的運算誤差，接入平衡電阻R=R1Rf。2） 同相比例運算電路圖4-2是同相比例運算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關系為Uo=(1+)UiR=R1Rf 圖4-23

14、） 反相加法電路電路如圖4-3所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關系為Uo= -(Ua+Ub)R=R1R2Rf4） 差動放大電路（減法器）對于圖4-4所示的減法運算電路，當R1=R2，R3=Rf時，有如下關系式 Uo=(Ub-Ua) 圖4-3 圖4-4五、實驗內容實驗前要看清運放組件各管腳的位置；切忌正、負電源極性接反和輸出端短路，否則將會損壞集成塊。1反相比例運算電路按圖4-1連接實驗電路，接通±12V電源。在反相端加直流信號Ui，測出表4-1中所指定的各電壓，計算放大倍數。表 4-1Ui0.2V0.4V0.7V-0.3V-0.5VUo實測值AfUo計算值2同相比例運算電路按圖4-2連

15、接實驗電路。實驗步驟同上，將結果記入表4-2.表 4-2Ui0.2V0.4V0.7V-0.3V-0.5VUo實測值AfUo計算值3.反相加法運算電路按圖4-3連接實驗電路。實驗步驟同上，將結果記入表4-3表 4-3Ua0.2V0.4V0.7V-0.3V-0.5VUb0.3V-0.8V-0.1V0.8V-0.1VUo實測值AfUo計算值4.減法運算電路按圖4-4連接實驗電路。實驗步驟同上，將結果記入表4-4表 4-4Ua-0.2V0.4V0.7V0.3V-0.5VUb0.3V0.8V-0.1V0.8V-0.1VUo實測值AfUo計算值 六、實驗報告1將理論計算結果和實測數據相比較，分析產生誤差的

16、原因。2分析討論實驗中出現的現象和問題。實驗三 負反饋放大器一、 實驗目的加深理解放大電路中引入負反饋的方法和負反饋對放大器各項性能指標的影響。二、實驗設備與器件12V直流電源，函數信號發(fā)生器，雙蹤示波器，交流毫伏表，數字萬用表，帶有負反饋的兩級放大器實驗板。三、預習要求1.復習教材中有關負反饋放大器的內容。1 按實驗電路5-1估算放大器的靜態(tài)工作點（1=2=50）。3. 怎樣把負反饋放大器改接成基本放大器？為什么要把Rf并接在輸入和輸入端？4估算基本放大器的Au,Ri和Ro；估算負反饋放大器的Auf、Rif和Rof，并驗算它們之間的關系。5如按深度負反饋估算，則閉環(huán)電壓放大倍數Auf=？和測

17、量值是否一致？為什么？6. 如輸入信號存在失真，能否用負反饋來改善？7. 怎樣判斷放大器是否存在自激振蕩？如何進行消振？四、 實驗原理負反饋在電子電路中有著非常廣泛的應用。雖然它使放大器的放大倍數降低，但能在多方面改善放大器的動態(tài)指標，如穩(wěn)定放大倍數，改變輸入、輸出電阻，減小非線性失真和展寬通頻帶等。因此，幾乎所有的實用放大器都帶有負反饋。負反饋放大器有四種組態(tài)，即電壓串聯，電壓并聯，電流串聯，電流并聯。本實驗以電壓串聯負反饋為例，分析負反饋對放大器各項性能指標的影響。1圖5-1為帶有負反饋的兩級阻容耦合放大電路，在電路中通過Rf把輸出電壓Uo引回到輸入端，加在晶體管T1的發(fā)射極上。根據反饋的

18、判斷法可知，它屬于電壓串聯負反饋。 主要性能指標如下1） 閉環(huán)電壓放大倍數AufAuf= 其中 Au=UoUi基本放大器（無反饋）的電壓放大倍數，即開環(huán)電壓放大倍數。1+AuFu反饋深度，它的大小決定了負反饋對放大器性能改善的程度。2） 反饋系數 Fu= 3）輸入電阻 Rif=(1+AuFu)Ri Ri基本放大器的輸入電阻（不包括偏置電阻）圖51帶有電壓串聯負反饋的兩級阻容耦合放大器3） 輸出電阻 Rof=Ro基本放大器的輸出電阻Auo基本放大器RL=時的電壓放大倍數2、本實驗還需要測量基本放大器的動態(tài)參數，怎樣實現無反饋而得到基本放大器呢？不能簡單地斷開反饋支路，而是要去掉反饋作用，但又要把

19、反饋網絡的影響（負載效應）考慮到基本放大器中去。為此:1)在畫基本放大器的輸入回路時，因為是電壓負反饋，所以可將負反饋放大器的輸出端交流短路，即令uo0，此時 Rf相當于并聯在RF1上。2)在畫基本放大器的輸出回路時，由于輸入端是串聯負反饋，因此需將反饋放大器的輸入端（T1 管的射極）開路，此時（RfRF1）相當于并接在輸出端?？山普J為Rf并接在輸出端。根據上述規(guī)律，就可得到所要求的基本放大器。五、 實驗內容1.測量狀態(tài)工作點按圖5-1連接實驗電路，取Vcc=+12V,Ui=0，調節(jié)Rw1,Rw2,使得UE1=UE2=2.3V。用直流電壓表分別測量第一級、第二級的靜態(tài)工作點，記入表5-1。表

20、5-1UB(V)UE(V)UC(V)第一級第二級2.測無級間負反饋放大器的各項性能指標將實驗電路改接成基本放大器，即把Rf斷開后分別并在RF1和RL上，其它連線不動。(1)測量中頻電壓放大倍數Au，輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。以f=200Hz,US約5mv正弦信號輸入放大器，用示波器監(jiān)視輸出波形Uo,在Uo不失真的情況下，用交流毫伏表測量US、Ui、UL,記入表5-2。表5-2US(mV)Ui(mV)UL(V)Uo(V)AuRi(K)Ro(K)無反饋放大器負反饋放大器保持US不變，斷開負載電阻RL（注意，Rf不要斷開），測量空載時的輸出電壓Uo，記入表5-2。(2)測量通頻帶接上RL,保持（1

21、）中的US不變，然后增加和減小輸入信號的頻率，找出上、下限頻率fH和fL,記入表5-3。表5-3fL(Hz)fH(Hz)f(Hz)無反饋放大器負反饋放大器3.測試負反饋放大器的各項性能指標將實驗電路恢復為圖51的負反饋放大電路。 適當加大US（約10mV），在輸出波形不失真的條件下，測量負反饋放大器的Auf、Rif和Rof,記入表5-2；測量fHf和fLf,記入表5-3。六、 實驗報告1將基本放大器和負反饋放大器動態(tài)參數的實測值和理論估算值列表進行比較。2 根據實驗結果，總結電壓串聯負反饋對放大器性能的影響。實驗四 線性集成穩(wěn)壓電源一、 實驗目的1熟悉和掌握線性集成穩(wěn)壓電路的工作原理。2學習線

22、性集成穩(wěn)壓電路技術指標的測量方法二、實驗設備與器件可調工頻電源，雙蹤示波器，交流毫伏表，數字萬用電表，三端穩(wěn)壓器W317，橋堆 2WO6或KBP306，電阻器、電容器若干。三、預習要求1復習集成穩(wěn)壓電路有關內容。2測量穩(wěn)壓電源的輸出電阻和電壓調整率SV時，對測量儀器有哪些要求？為什么？通常用哪些儀器來測量？1 如果穩(wěn)壓塊輸出有振蕩，應如何消振？2 如何判斷硅橋式整流器的引出腳？四、 實驗原理由線性集成穩(wěn)壓電路組成的穩(wěn)壓電源如圖所示，其工作原理與由分立元件組成的串聯型穩(wěn)壓電源基本相似，只是穩(wěn)壓電路部分由三端穩(wěn)壓塊代替，整流部分由硅橋式整流器代替，使電路的組裝與調試工作大為簡化。至于三端集成穩(wěn)壓電路的工作原理，在教材中已有闡述，此處不再重復。圖8-1穩(wěn)壓電源的主要性能指標:1輸出電壓Uo和輸出電壓調節(jié)范圍輸出電壓 Uo1.25（1RwR1）V1.25V為R1兩端的電壓，即三端穩(wěn)壓器W3