TPE-A實習(xí)指導(dǎo)書(修改版)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上TPE-A型系列模擬電路實驗箱實 驗 指 導(dǎo) 書清華大學(xué)科教儀器廠專心-專注-專業(yè)前 言 實驗是學(xué)習(xí)電子技術(shù)的一個重要環(huán)節(jié)。對鞏固和加深課堂教學(xué)內(nèi)容，高學(xué)生實際工作技能，培養(yǎng)科學(xué)作風(fēng)，為學(xué)習(xí)后續(xù)課程和從事實踐技術(shù)工作奠定基礎(chǔ)具有重要作用。為適應(yīng)電子科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展和教學(xué)改革不斷深入的需要，我們在教學(xué)實踐的基礎(chǔ)上，運用多年從事教學(xué)儀器產(chǎn)品研制生產(chǎn)的經(jīng)驗，研制生產(chǎn)了TPEA系列模擬電路實驗箱，并編寫了這本相應(yīng)的實驗指導(dǎo)書。 本書以高等工業(yè)學(xué)校電子技術(shù)基礎(chǔ)課程教學(xué)基本要求(1993年6月修訂，報國家教委審批稿)中確定的教學(xué)實驗要求為基礎(chǔ)，包括了，模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程全部實

2、驗內(nèi)容。不同層次不同需要的學(xué)?？筛鶕?jù)本專業(yè)教學(xué)要求選擇 實驗內(nèi)容的安排遵循由淺到深，由易到難的規(guī)律?？紤]不同層次需要，既有測試，驗證的內(nèi)容，也有設(shè)計、研究的內(nèi)容。有些選做實驗只提供設(shè)計要求及原理簡圖，由學(xué)生自己完成方案選擇，實驗步驟及紀(jì)錄表格等，充分發(fā)揮學(xué)生的創(chuàng)造性和主動性。 本指導(dǎo)書中所有實驗均可在TPEA3型模擬電路實驗箱上完成。對于TPEA型系列其它型號的實驗箱(學(xué)習(xí)機)，除基本實驗(實驗實驗十一)之外，有部分實驗須在面包板上完成，并需另備元器件。 一般學(xué)習(xí)模擬電子技術(shù)課程實驗數(shù)目在10個以內(nèi)，本書提供的21個實驗可供不同專業(yè)不同層次不同需要的課程實驗選擇。 由于編者水平所限，時間倉促，

3、錯誤及欠缺之處懇請批評指正。 編者 2004年6月于清華大學(xué)實驗要求1實驗前必須充分預(yù)習(xí)，完成指定的預(yù)習(xí)任務(wù)。預(yù)習(xí)要求如下： 1)認真閱讀實驗指導(dǎo)書，分析、掌握實驗電路的工作原理，并進行必要的估算。 2)完成各實驗“預(yù)習(xí)要求”中指定的內(nèi)容。 3)熟悉實驗任務(wù)。 4)復(fù)習(xí)實驗中所用各儀器的使用方法及注意事項。2使用儀器和實驗箱前必須了解其性能、操作方法及注意事項，在使用時應(yīng)嚴(yán)格遵守。3實驗時接線要認真，相互仔細檢查，確定無誤才能接通電源，初學(xué)或沒有把握應(yīng)經(jīng)指導(dǎo)教師審查同意后再接通電源。4模擬電路實驗注意： 1)在進行小信號放大實驗時，由于所用信號發(fā)生器及連接電纜的緣故，往往在進入放大器前就出現(xiàn)噪

4、聲或不穩(wěn)定，有些信號源調(diào)不到毫伏以下，實驗時可采用在放大器輸入端加衰減的方法。一般可用實驗箱中電阻組成衰減器，這樣連接電纜上信號電平較高，不易受干擾。 2)做放大器實驗時如發(fā)現(xiàn)波形削頂失真甚至變成方波，應(yīng)檢查工作點設(shè)置是否正確，或輸入信號是否過大，由于實驗箱所用三極管hfe較大，特別是兩級放大電路容易飽和失真。5實驗時應(yīng)注意觀察，若發(fā)現(xiàn)有破壞性異常現(xiàn)象(例如有元件冒煙、發(fā)燙或有異味)應(yīng)立即關(guān)斷電源，保持現(xiàn)場，報告指導(dǎo)教師。找出原因、排除故障，經(jīng)指導(dǎo)教師同意再繼續(xù)實驗。6實驗過程中需要改接線時，應(yīng)關(guān)斷電源后才能拆、接線。7實驗過程中應(yīng)仔細觀察實驗現(xiàn)象，認真記錄實驗結(jié)果(數(shù)據(jù)波形、現(xiàn)象)。所記錄的

5、實驗結(jié)果經(jīng)指導(dǎo)教師審閱簽字后再拆除實驗線路。8實驗結(jié)束后，必須關(guān)斷電源、拔出電源插頭，并將儀器、設(shè)備、工具、導(dǎo)線等按規(guī)定整理。9實驗后每個同學(xué)必須按要求獨立完成實驗報告。目 錄實驗一 單管交流放大電路 1實驗二 兩級交流放大電路 6實驗三 負反饋放大電路 8實驗四 射級跟隨電路 10實驗五 直流差動放大電路 13實驗六 比例求和運算電路 16實驗七 積分與微分電路 20實驗八 波形發(fā)生電路 22實驗九 有源濾波器 25實驗十 電壓比較器 27實驗十一 集成電路RC正弦波振蕩電路 29實驗十二 集成功率放大電路 31實驗十三 整流濾波與并聯(lián)穩(wěn)壓電路 33實驗十四 串聯(lián)穩(wěn)壓電路 35實驗十五 集成

6、穩(wěn)壓電路 38實驗十六 RC正弦波振蕩電路 41實驗十七 LC振蕩電路及選頻放大電路 43實驗十八 電流電壓轉(zhuǎn)換電路 45實驗十九 電壓頻率轉(zhuǎn)換電路 46實驗二十 互補對稱功率放大電路 47實驗二十一 波形變換電路 48實驗一 單級交流放大電路一、實驗?zāi)康臑榱朔奖闶静ㄆ饔^察，本書內(nèi)所寫參考值均用峰值，此電路為共射放大電路 1.熟悉電子元器件和模擬電路實驗箱， 2.掌握放大電路靜態(tài)工作點的調(diào)試方法及其對放大電路性能的影響。 3.學(xué)習(xí)測量放大電路Q點，AV，ri，ro的方法，了解共射極電路特性。 4.學(xué)習(xí)放大電路的動態(tài)性能。二、實驗儀器 1.示波器 2.信號發(fā)生器3.數(shù)字萬用表三、預(yù)習(xí)要求 1.三

7、極管及單管放大電路工作原理。2.放大電路靜態(tài)和動態(tài)測量方法。四、實驗內(nèi)容及步驟1.裝接電路與簡單測量 圖1.l 基本放大電路 如三極管為3DG6，放大倍數(shù)一般是2545；如為9013，一般在150以上(1)用萬用表判斷實驗箱上三極管V的極性和好壞，電解電容C的極性和好壞。 測三極管B、C和B、E極間正反向?qū)妷海梢耘袛嗪脡?；測電解電容的好壞必須使用指針萬用表，通過測正反向電阻。三極管導(dǎo)通電壓UBE=0.7V、UBC=0.7V，反向?qū)妷簾o窮大。 (2)按圖1.1所示，連接電路(注意：接線前先測量+12V電源，關(guān)斷電源后再連線)，將RP的阻值調(diào)到最大位置。 2.靜態(tài)測量與調(diào)整(1) 接線完

8、畢仔細檢查，確定無誤后接通電源。改變RP，記錄IC分別為0.5mA、1mA、1.5mA時三極管V的值（其值較低）。參考值：IC=0.5mA時，IB=25µA，=20; IC=1mA時，IB=40.2µA，=24.9;IC=1.5mA時，IB=54.5µA，=27.5;注意：Ib和Ic的測量和計算方法測Ib和Ic一般可用間接測量法，即通過測Vc和Vb，Rc和Rb計算出Ib和Ic(注意：圖1.2中Ib為支路電流)。此法雖不直觀，但操作較簡單，建議初學(xué)者采用。直接測量法，即將微安表和毫安表直接串聯(lián)在基極和集電極中測量。此法直觀，但操作不當(dāng)容易損壞器件和儀表。不建議初學(xué)者

9、采用。(2)按圖1.2接線，調(diào)整RP使VE=2.2V，計算并填表1.1。圖1.2 工作點穩(wěn)定的放大電路為穩(wěn)定工作點，在電路中引入負反饋電阻Re，用于穩(wěn)定靜態(tài)工作點，即當(dāng)環(huán)境溫度變化時，保持靜態(tài)集電極電流ICQ和管壓降UCEQ基本不變。依靠于下列反饋關(guān)系：TICQUEUBEIBQICQ，反過程也一樣,其中Rb2的引入是為了穩(wěn)定Ub。但此類工作電路的放大倍數(shù)由于引入負反饋而減小了，而輸入電阻ri變大了，輸出電阻ro不變。，由以上公式可知，當(dāng)很大時，放大倍數(shù)約等于，不受值變化的影響。表1.1實測實測計算VBE(V)VCE(V)Rb(K)IB(A)IC(mA)0.73.75544.641.233.動態(tài)

10、研究(1)按圖1.3所示電路接線。(2) 將信號發(fā)生器的輸出信號調(diào)到f=1KHz，幅值為500mV，接至放大電路的A點，經(jīng)過R1、R2衰減（100倍），Vi點得到5mV的小信號，觀察Vi和VO端波形，并比較相位。圖1.3所示電路中，R1、R2為分壓衰減電路，除R1、R2以外的電路為放大電路。之所以采取這種結(jié)構(gòu)，是由于一般信號源在輸出信號小到幾毫伏時，會不可避免的受到電源紋波影響出現(xiàn)失真，而大信號時電源紋波幾乎無影響，所以采取大信號加R1、R2衰減形式。此外，觀察輸出波形時要調(diào)節(jié)Rb1，使輸出波形最大且不失真時開始測量。輸入輸出波形兩者反相，相差180度。(3) 信號源頻率不變，逐漸加大信號源幅

11、度，觀察VO不失真時的最大值并填表1.2。分析圖1.3的交流等效電路模型，由下述幾個公式進行計算：，合適狀態(tài)時：UB=0.7， UE=0， UC=3.36， Rb=135.4k IB=56µA， IC=1.72mA， =30.7，rbe=674 表1.2 RL=實測實測計算估算Vi(mV)VO(V)AVAV51.28256231.5102.6260231.5123250231.5圖1.3 小信號放大電路(4) 保持Vi=5mV不變，放大器接入負載RL，在改變RC數(shù)值情況下測量，并將計算結(jié)果填表1.3。當(dāng)RC=2K時，IB=56.7µA， IC=1.90mA， =33.5，r

12、be=667當(dāng)RC=5K1時，IB=56.6µA， IC=1.76mA， =31.1，rbe=671.5表1.3給定參數(shù)實測實測計算估算RCRLVi(mV)VO(V)AVAV2K5K150.448872.152K2K250.336652.65K15K150.7140118.15K12K250.438671.2(5) Vi=5mV，RC=5K1，不加RL時，如電位器RP調(diào)節(jié)范圍不夠，可改變Rb1(51K或150K)，增大和減小RP，觀察VO波形變化，若失真觀察不明顯可增大Vi幅值（10 mV），并重測，將測量結(jié)果填入表1.4。加Vi=10mV以上，調(diào)整RP到適合位置，可觀察到截止失真（

13、波形上半周平頂失真）表1.4RPVbVcVe輸出波形情況最大0.2812.110完全截止，無輸出合適0.713.3602.6V無失真波形最小0.7260.2210飽和失真（波形下半周切割失真） 4.測放大電路輸入，輸出電阻。(1) 輸入電阻測量所謂輸入電阻，指的是放大電路的輸入電阻，不包括R1、R2部分。在輸入端串接一個5K1電阻如圖1.4，測量VS與Vi，即可計算ri。圖1.4 輸入電阻測量(2)輸出電阻測量(見圖1.5）圖1.5 輸出電阻測量在輸出端接入可調(diào)電阻作為負載，選擇合適的RL值使放大電路輸出不失真(接示波器監(jiān)視)，測量帶負載時VL和空載時的VO，即可計算出rO。將上述測量及計算結(jié)

14、果填入表1.5中。用公式進行估算表1.5測算輸入電阻（設(shè)：RS=5K1）測算輸出電阻實測測算估算實測測算估算VS(mV)Vi(mV)ririVORL=VORL=5K1RO(K)RO(K)100115662.7650.21.310.674.875.1附加實驗：分壓式偏置共射放大電路前文提到引入負反饋的放大電路有穩(wěn)定靜態(tài)工作點、放大倍數(shù)穩(wěn)定的優(yōu)點，但由于負反饋使得放大倍數(shù)變小，因而實際使用時在圖1.2中Re兩端并聯(lián)一個大電容Ce，其對交流信號近似短路，從而形成直流負反饋、交流無反饋的共射放大電路。其保留了穩(wěn)定靜態(tài)工作點、放大倍數(shù)穩(wěn)定的優(yōu)點，而放大倍數(shù)近似于一般共射放大電路，唯一的缺點是大電容的出現(xiàn)

15、將引入相位差，這是由于電容在交流信號下的電抗引起的。工作電路與圖1.3基本相同，只是在三極管E極與地之間串聯(lián)了一個由Re=1K8、Ce=10µF組成的并聯(lián)電路。1、 靜態(tài)工作點：調(diào)整電位器Rp使VE=2.2V，測量并計算數(shù)值填入下表。VEVBVCRBIBICrbe2.2V2.9V6.0V55.5K45.3A1.20mA26.57812、 動態(tài)研究：(1)將信號發(fā)生器的輸出信號調(diào)到f=1KHz，幅值為500mV，接至放大電路的A點，經(jīng)過R1、R2衰減（100倍），Vi點得到5mV的小信號，觀察Vi和VO端波形，調(diào)整電位器使輸出波形幅值最大，并比較相位。分析交流等效電路模型，由下述幾個公

16、式進行計算：，將相關(guān)數(shù)值代入計算可得：為一個復(fù)向量，同樣放大倍數(shù)AV也為復(fù)向量因而在示波器上可以觀察到輸入輸出波形之間的明顯相位差，輸出波形超前輸入波形大約150度左右。VS(V)Vi(mV)VO(V)AV0.550.7051411101.381382.5253.4136（2）保持Vi=5mV不變，放大器接入負載RL，在改變RC數(shù)值情況下測量。當(dāng)RC=2K時，IB=43.6µA， IC=1.21mA， =27.75，rbe=777當(dāng)RC=5K1時，IB=45.1µA， IC=1.19mA， =26.39，rbe=779給定參數(shù)實測實測計算估算RCRLVi(mV)VO(V)A

17、VAV2K5K150.20841.644.82K2K250.15130.232.665K15K150.367275.615K12K250.21843.645.57(3) Vi=5mV，RC=5K1，不加RL時，調(diào)節(jié)電位器RP，觀察VO波形變化，若失真觀察不明顯可增大Vi幅值，并重測，將測量結(jié)果填入表。加Vi=10mV時，調(diào)整RP難以看到失真現(xiàn)象，最后加Vi=24mVRPVbVcVe輸出波形情況過大1.2410.50.58截止失真（波形上半周平頂）合適2.76.5423.4V無失真波形最小3.075.52.38飽和失真（波形下半周切割）3、 測放大電路輸入、輸出電阻，測量方法與前面所述相同，用以

18、下公式進行估算。測算輸入電阻（設(shè)：RS=5K1）測算輸出電阻實測測算估算實測測算估算VS(mV)Vi(mV)ririVORL=VORL=5K1RO(K)RO(K)1001697184710.514.95.1五、實驗報告： 1.注明你所完成的實驗內(nèi)容和思考題，簡述相應(yīng)的基本結(jié)論。 2.選擇你在實驗中感受最深的一個實驗內(nèi)容，寫出較詳細的報告。要求你能夠使一個懂得電子電路原理但沒有看過本實驗指導(dǎo)書的人可以看懂你的實驗報告，并相信你實驗中得出的基本結(jié)論。實驗二 兩級交流放大電路兩級阻容耦合共射極方大電路，用大電容作極間耦合。優(yōu)點在于靜態(tài)工作點互不影響，便于設(shè)計、分析、調(diào)試，當(dāng)?shù)皖l特性差，且大電容不利于

19、集成化，因而多用于分立電路。一、實驗?zāi)康?1.掌握如何合理設(shè)置靜態(tài)工作點。 2.學(xué)會放大電路頻率特性測試方法。 3.了解放大電路的失真及消除方法。二、實驗儀器 1.雙蹤示波器。 2.數(shù)字萬用表。 3.信號發(fā)生器，三、預(yù)習(xí)要求 1.復(fù)習(xí)教材多級放大電路內(nèi)容及頻率響應(yīng)特性測量方法。 2.分析圖2.1兩級交流放大電路。初步估計測試內(nèi)容的變化范圍。四、實驗內(nèi)容 實驗電路見圖2.1圖2.1 兩級交流放大電路分析其等效電路，有公式如下： 1.設(shè)置靜態(tài)工作點 (1)按圖接線，注意接線盡可能短。 (2)靜態(tài)工作點設(shè)置：要求第二級在輸出波形不失真的前提下幅值盡量大，第一級為增加信噪比，工作點盡可能低。 (3)在

20、輸入A端接入頻率為1KHz幅度為100mV的交流信號(一般采用實驗箱上加衰減的辦法，即信號源用一個較大的信號。例如100mV，在實驗板上經(jīng)100:l衰減電阻衰減,降為lmV)，使Vi1為1mV，調(diào)整工作點使輸出信號不失真。 注意：如發(fā)現(xiàn)有寄生振蕩，可采用以下措施消除： 重新布線，盡可能走短線。 可在三極管b、e兩極間加幾p到幾百p的電容。 信號源與放大電路用屏蔽線連接，2.按表2.l要求測量并計算，注意測靜態(tài)工作點時應(yīng)斷開輸入信號。ICIBrbeV12.1mA66.1µA31.77602V21.67mA30.8µA54.221.05K，計算得：表2.1靜態(tài)工作點輸入/輸出電

21、壓（mA）電壓放大倍數(shù)第一級第二級第1級第2級整體VC1Vb1Ve1VC2Vb2Ve2ViV01V02AV1AV2AV空載1.410.71707.112.421.710.5444.28895.58400負載同上同上0.5442.188849.54360實際測出的放大倍數(shù)與估算的差距較大，但是實測相位差約為9.5度，與計算基本相符。與理論值相符。3.接入負載電阻RL=3K，按表2.1測量并計算，比較實驗內(nèi)容2，3的結(jié)果。4.測兩級放大電路的頻率特性3. 將放大器負載斷開，先將輸入信號頻率調(diào)到1KHz，幅度調(diào)到使輸出幅度最大而不失真。3. 保持輸入信號幅度不變，改變頻率，按表2.2測量并記錄，3.

22、 接上負載、重復(fù)上述實驗。表2.2 Vi=0.5mVf(Hz)501002505001000250050001000020000VORL=12.13.64.24.34.44.44.44.3RL=3K0.511.752.12.22.252.242.242.22 五、實驗報告：3. 整理實驗數(shù)據(jù)，分析實驗結(jié)果。2.畫出實驗電路的頻率特性簡圖，標(biāo)出fH和fL。(fH=148KHz,fL=196Hz)3.寫出增加頻率范圍的方法。(引入負反饋、加大所用的電容)附加實驗：在第一級發(fā)射極也加入電阻電容并聯(lián)電路，形成兩極分壓偏置電路。在圖2.1的V1對地間加入并聯(lián)電路，去掉電位器，其余調(diào)試方法與之前相同。分析

23、電路可得公式除了外，其余不變。VBVCVEIbIcrbeV13.072.375.5147.7µA1.33mA27.04748V22.521.816.8132.1µA1.79mA55.141015測量得計算得：由此代入公式得：ViVO1VO2AV1AV2AV相差0.5mV18.7mV2.19V37.4117.1438041.6度此次結(jié)果與計算基本相符。實驗三 負反饋放大電路一、實驗?zāi)康?1.研究負反饋對放大電路性能的影響。2.掌握負反饋放大電路性能的測試方法。二、實驗儀器 1.雙蹤示波器。 2.音頻信號發(fā)生器。3.數(shù)字萬用表。三、預(yù)習(xí)要求 1.認真閱讀實驗內(nèi)容要求，估計待測量

24、內(nèi)容的變化趨勢。2.設(shè)圖3.1電路晶體管值為40，計算該放大電路開環(huán)和閉環(huán)電壓放大倍數(shù)。此電路為電壓串聯(lián)負反饋，負反饋會減小放大倍數(shù)，會穩(wěn)定放大倍數(shù)，會改變輸入輸出電阻，展寬頻帶，減小非線性失真。而電壓串聯(lián)負反饋會增大輸入電阻，減小輸出電阻。公式如下：分析圖3.1，與兩級分壓偏置電路相比，增加了R6, R6引入電壓交直流負反饋，從而加大了輸入電阻，減小了放大倍數(shù)。此外R6與RF、 CF形成了負反饋回路，從電路上分析，。四、實驗內(nèi)容1.負反饋放大電路開環(huán)和閉環(huán)放大倍數(shù)的測試(1) 開環(huán)電路按圖接線，RF先不接入。輸入端接入Vi=lmV f=lKHz的正弦波(注意：輸入lmV信號采用輸入端衰減法見

25、實驗一)。調(diào)整接線和參數(shù)使輸出不失真且無振蕩(參考實驗二方法)。按表3.1要求進行測量并填表。 根據(jù)實測值計算開環(huán)放大倍數(shù)和輸出電阻r0。圖 3.1反饋放大電路 (2).閉環(huán)電路 接通RF和CF ，按(一)的要求調(diào)整電路。 按表3.1要求測量并填表，計算Avf。根據(jù)實測結(jié)果，驗證Avf。分析開環(huán)時的交流等效電路，有公式如下：，測量開環(huán)各項參數(shù)： （不加RL）IB(µA)IC(mA)rbe()1V146.01.24277861V240.42.3057849,計算得：表3.1RL(K)Vi(mV)V0(mV)AV(Avf)Vi2(mV)AV1AV2開環(huán)1104010408.88.8118

26、1K513603608.88.840.9閉環(huán)128.528.50.50.5571K5127270.90.930注：閉環(huán)時為方便觀察，可適當(dāng)加大輸入幅值。由公式計算：RO=2.83K, ROf=83.3。將A與Af比較：不加RL時，A=1040, Af=28.5,代入，得F=0.034；加RL時，A=360, Af=27,代入，得F=0.034，基本與理論值一致。理論值RO=3K, （取理論值A(chǔ)=1020,F=0.323）基本相符。 2.負反饋對失真的改善作用 (1)將圖3.1電路開環(huán)，逐步加大Vi的幅度，使輸出信號出現(xiàn)失真(注意不要過份失真)記錄失真波形幅度。(2)將電路閉環(huán)，觀察輸出情況，并

27、適當(dāng)增加Vi幅度，使輸出幅度接近開環(huán)時失真波形幅度。閉環(huán)后，引入負反饋，減小失真度，改善波形失真。(3)若RF=3K不變，但RF接入1V1的基極，會出現(xiàn)什么情況？實驗驗證之。引入正反饋，產(chǎn)生大約7赫茲的震蕩波形。 (4)畫出上述各步實驗的波形圖。 3.測放大電路頻率特性(1)將圖3.1電路先開環(huán)，選擇Vi適當(dāng)幅度，保持不變并調(diào)節(jié)頻率使輸出信號在示波器上有最大顯示。(2)保持輸入信號幅度不變逐步增加頻率，直到波形減小為原來的70，此時信號頻率即為放大電路fH。(3)條件同上，但逐漸減小頻率，測得fL。(4)將電路閉環(huán)，重復(fù)13步驟，并將結(jié)果填入表3.2。當(dāng)頻率f在4KHz-10KHz間,輸出信號

28、最大（無論開環(huán)、閉環(huán)），應(yīng)以此為最大值進行測量。測出的fHf和fH相比，基本符合公式，但fLf和fL相比相差較大，估計是必須考慮三極管的低頻特性和幾個大電容的影響。表3.2fH(Hz)fL(Hz)開環(huán)120K300閉環(huán)5M177五、實驗報告： 1.將實驗值與理論值比較，分析誤差原因。 2.根據(jù)實驗內(nèi)容總結(jié)負反饋對放大電路的影響。實驗四 射極跟隨電路一、實驗?zāi)康?1.掌握射極跟隨電路的特性及測量方法。2.進一步學(xué)習(xí)放大電路各項參數(shù)測量方法。二、實驗儀器 1.示波器 2.信號發(fā)生器3.數(shù)字萬用表三、預(yù)習(xí)要求 1.參照教材有關(guān)章節(jié)內(nèi)容，熟悉射極跟隨電路原理及特點，2.根據(jù)圖4.l元器件參數(shù)，估算靜態(tài)

29、工作點。畫交直流負載線。圖41 射極跟隨電路共集極放大電路，由輸出電壓從發(fā)射級獲得且放大倍數(shù)接近一，也被稱為射極跟隨器。圖4.1有錯誤，A點輸入應(yīng)為VS輸入點，用于測量輸入電阻，B點才是Vi輸入點。分析交流等效電路，有公式如下：，由以上公式可知，由于一般有，所以，由于因而仍有功率放大作用。輸入電阻比共射放大電路大得多，可達幾十K到幾百K；輸出電阻很小可達到幾十歐姆。因而此電路從信號源索取電流小且?guī)ж撦d能力強，所以常用于多級放大電路的輸入輸出極，也常作為聯(lián)接緩沖作用。四、實驗內(nèi)容與步驟 1.按圖4.1電路接線。 2.直流工作點的調(diào)整。 將電源+l2V接上，在B點加f=lKHz正弦波信號，輸出端用

30、示波器監(jiān)視，反復(fù)調(diào)整RP及信號源輸出幅度，使輸出幅度在示波器屏幕上得到一個最大不失真波形，然后斷開輸入信號，用萬用表測量晶體管各級對地的電位，即為該放大器靜態(tài)工作點，將所測數(shù)據(jù)填入表4.1。表4.1Ve(V)Vb(V)VC(V)RPIBrbe6.587.2612.113.463mA092.6µA374823.測量電壓放大倍數(shù)Av 接入負載RL=1K。在B點加入f=1KHz正弦波信號，調(diào)輸入信號幅度(此時偏置電位器RP不能再旋動)，用示波器觀察，在輸出最大不失真情況下測Vi和VL值，將所測數(shù)據(jù)填入表4.2中。表4.2Vi(V)VL(V)AV估（RL=1K）2.382.320.9750.

31、981 4.測量輸出電阻R。 在B點加入f=1KHz正弦波信號，Vi=100mV左右，接上負載RL=2K2時，用示波器觀察輸出波形，測空載時輸出電壓VO(RL=)，加負載時輸出電壓VL(R=2K2)的值。 則將所測數(shù)據(jù)填入表4.3中。根據(jù)公式計算：AV估（不加RL）=0.9934，AV估（RL=2K2）=0.9877，實際AV（不加RL）=0.9934，AV（RL=2K2）=0.9884，表4.3Vi(mV)V0(mV)VL(mV)RO（估）97.5896.9496.4511.1812.575.測量放大電路輸入電阻Ri（采用換算法） 在輸入端串入RS=5K1電阻，A點加入f=1KHz的正弦波信

32、號，用示波器觀察輸出波形，用毫伏表分別測A、B點對地電位VS、Vi。則 將測量數(shù)據(jù)填入表4.4。表4.4VS(V)Vi(V)ri（估）11610031.875K30.0K6.測射極跟隨電路的跟隨特性并測量輸出電壓峰峰值VOP-P。 接入負載RL=2K2，在B點加入f=1KHz的正弦波信號，逐點增大輸入信號幅度Vi，用示波器監(jiān)視輸出端，在波形不失真時，測對應(yīng)的VL值，計算出AV，并用示波器測量輸出電壓的峰峰值VOP-P，與電壓表（讀）測的對應(yīng)輸出電壓有效值比較。將所測數(shù)據(jù)填入表4.5。表4.51234Vi(峰值)0.5123VL0.3640.6931.3862.09VOP-P0.981.963.

33、925.9AV0.980.980.980.9877五、實驗報告 1.繪出實驗原理電路圖，標(biāo)明實驗的元件參數(shù)值， 2.整理實驗數(shù)據(jù)及說明實驗中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象，得出有關(guān)的結(jié)論；畫出必要的波形及曲線。 3.將實驗結(jié)果與理論計算比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。實驗五 直流差動放大電路一、實驗?zāi)康?l.熟悉差動放大電路工作原理。 2.掌握差動放大電路的基本測試方法。二、實驗儀器 1.雙蹤示波器 2.數(shù)字萬用表 3.信號源三、預(yù)習(xí)要求 1.計算圖5.1的靜態(tài)工作點(設(shè)rbc=3K，=100)及電壓放大倍數(shù)。2.在圖5.1基礎(chǔ)上畫出單端輸入和共模輸入的電路。差分放大電路是構(gòu)成多級直接耦合放大電路的基本單元電路，由

34、典型的工作點穩(wěn)定電路演變而來。為進一步減小零點漂移問題而使用了對稱晶體管電路，以犧牲一個晶體管放大倍數(shù)為代價獲取了低溫飄的效果。它還具有良好的低頻特性，可以放大變化緩慢的信號，由于不存在電容，可以不失真的放大各類非正弦信號如方波、三角波等等。差分放大電路有四種接法：雙端輸入單端輸出、雙端輸入雙端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出。由于差分電路分析一般基于理想化（不考慮元件參數(shù)不對稱），因而很難作出完全分析。為了進一步抑制溫飄，提高共模抑制比，實驗所用電路使用V3組成的恒流源電路來代替一般電路中的Re,它的等效電阻極大，從而在低電壓下實現(xiàn)了很高的溫漂抑制和共模抑制比。為了達到參數(shù)對稱，因而

35、提供了RP1來進行調(diào)節(jié)，稱之為調(diào)零電位器。實際分析時，如認為恒流源內(nèi)阻無窮大，那么共模放大倍數(shù)AC=0。分析其雙端輸入雙端輸出差模交流等效電路，分析時認為參數(shù)完全對稱：設(shè)，因此有公式如下：差模放大倍數(shù)同理分析雙端輸入單端輸出有：單端輸入時：其、由輸出端是單端或是雙端決定，與輸入端無關(guān)。其輸出必須考慮共模放大倍數(shù)：無論何種輸入輸出方式，輸入電阻不變：四、實驗內(nèi)容及步驟實驗電路如圖5.1所示圖5.1 差動放大原理圖圖5.1有錯誤，兩個510歐的電阻R對實驗沒有意義，應(yīng)去掉。 1.測量靜態(tài)工作點， (1)調(diào)零 將輸入端短路并接地，接通直流電源，調(diào)節(jié)電位器RPl使雙端輸出電壓V0=0。 (2)測量靜態(tài)

36、工作點 測量V1、V2、V3各極對地電壓填入表5.1中表5.1對地電壓Vc1Vc2Vc3Vb1Vb2Vb3Ve1Ve2Ve3測量值（V）6.356.35-0.71100-7.96-0.603-0.601-8.592.測量差模電壓放大倍數(shù)。在輸入端加入直流電壓信號Vid=土0.1V按表5.2要求測量并記錄，由測量數(shù)據(jù)算出單端和雙端輸出的電壓放大倍數(shù)。注意：先將DC信號源OUTl和OUT2分別接入Vi1,和Vi2端，然后調(diào)節(jié)DC信號源，使其輸出為+0.1V和-0.1V。3.測量共模電壓放大倍數(shù)。將輸入端b1、b2短接，接到信號源的輸入端，信號源另一端接地。DC信號分先后接OUTl和OUT2，分別測

37、量并填入表5.2。由測量數(shù)據(jù)算出單端和雙端輸出的電壓放大倍數(shù)。進一步算出共模抑制比CMRR=。表5.2測量及計算值輸入信號Vi差模輸入共模輸入共模抑制比測量值(V)計算值測量值(V)計算值計算值Vc1Vc2V0雙Ad1Ad2Ad雙Vc1Vc2V0雙Ac1Ac2AC雙CMRR+0.1V1.5211.229.724.1524.3548.56.356.350000-0.1V6.356.3500004.在實驗板上組成單端輸入的差放電路進行下列實驗。(1)在圖1中將b2接地，組成單端輸入差動放大器，從b1端輸入直流信號V=±0.1V，測量單端及雙端輸出，填表5.3記錄電壓值。計算單端輸入時的單

38、端及雙端輸出的電壓放大倍數(shù)。并與雙端輸入時的單端及雙端差模電壓放大倍數(shù)進行比較。表5.3測量儀計算值輸入信號電壓值雙端放大倍數(shù)AV單端放大倍數(shù)Vc1Vc2VoAV1AV2直流0.1V3.758.995.2452.42626.4直流0.1V9.023.685.3453.426.72.67正弦信號(50mV、1KHz)1.34V(反相)1.34(同相)2.6853.626.826.8 (2)從b1端加入正弦交流信號Vi=0.05V，f=1000Hz分別測量、記錄單端及雙端輸出電壓，填入表5.3計算單端及雙端的差模放大倍數(shù)。 (注意：輸入交流信號時，用示波器監(jiān)視C1、C2波形，若有失真現(xiàn)象時，可減小

39、輸入電壓值，使C1、C2都不失真為止)五、實驗報告 1.根據(jù)實測數(shù)據(jù)計算圖5.1電路的靜態(tài)工作點，與預(yù)習(xí)計算結(jié)果相比較。 2.整理實驗數(shù)據(jù)，計算各種接法的Ad，并與理論計算值相比較。 3.計算實驗步驟3中AC和CMRR值。 4.總結(jié)差放電路的性能和特點。實驗電路所用三極管均為9013，放大倍數(shù)一般在150-200之間，所以基極電流很小，對電路影響可忽略不計。設(shè)=150，由此估算靜態(tài)工作點和放大倍數(shù)：，理論計算結(jié)果與實際比較基本相符實驗六 比例求和運算電路一、實驗?zāi)康?1.掌握用集成運算放大電路組成比例、求和電路的特點及性能。 2.學(xué)會上述電路的測試和分析方法。二、實驗儀器 1.數(shù)字萬用表 2.

40、示波器 3.信號發(fā)生器三、預(yù)習(xí)要求 1.計算表6.1中的VO和Af 2.估算表6.3的理論值 3.估算表6.4、表65中的理論值 4.計算表6.6中的VO值 5.計算表6.7中的VO值集成運放的輸出端與自身的反向輸入端通過電路聯(lián)接，組成負反饋電路。由于運放的電壓增益大約在以上，所以處于深度負反饋狀態(tài)，這種情況下運放主要工作于線性放大區(qū)，因而有“虛斷”、“虛短”。四、實驗內(nèi)容 1.電壓跟隨電路實驗電路如圖6.1所示。按表6.1內(nèi)容實驗并測量記錄。圖6.1 電壓跟隨電路電壓串聯(lián)負反饋，根據(jù)“虛短”有表6.1Vi(V)20.500.51VO(V)RL=-2-0.500.51.00RL=5K1-2-0

41、.500.51.002.反相比例放大器實驗電路如圖6.2所示。圖6.2 反相比例放大電路電壓并聯(lián)負反饋，由“虛短”有“虛斷”有(1)按表6.2內(nèi)容實驗并測量記錄。表6.2直流輸入電壓Vi(mV)3010030010003000輸出電壓VO理論估算(V)-0.3-1.0-3.0-10-30實際值(V)-0.295-0.99-2.99-9.95-10.23誤差(mV)5101050運放飽和 (2)按表6.3要求實驗并測量記錄。表6.3測試條件理論估算值實測值V0RL開路，直流輸入信號Vi由0變?yōu)?00mV-8V-7.95VVAB00VR200VR1800mV795mVV0LRL由開路變?yōu)?K1,

42、Vi=800mV00 (3)測量圖6.2電路的上限截止頻率。 3.同相比例放大電路 電路如圖6.3所示(1) 按表6.4和6.5實驗測量并記錄。電壓串聯(lián)負反饋：“虛斷”有，“虛短”有 圖6.3 同相比例放大電路表6.4直流輸入電壓Vi(mV)3010030010003000輸出電壓VO理論估算(V)0.331.13.31133實際值(V)0.3341.103.3111.05誤差(mV)401050表6.5測試條件理論估算值實測值V0RL開路，直流輸入信號Vi由0變?yōu)?00mV8.8V8.793VVAB00VR200VR10.8V0.7997VV0LRL由開路變?yōu)?K1, Vi=800mV00

43、(2)測出電路的上限截止頻率 4.反相求和放大電路。 實驗電路如圖6.4所示。按表6.6內(nèi)容進行實驗測量，并與預(yù)習(xí)計算比較。圖6.4 反相求和放大電路電壓并聯(lián)負反饋，分析方法與圖6.2一樣：表6.6Vi1(V)0.30.3Vi2(V)0.20.2VO(V)-5.021.022VO估(V)-51 5.雙端輸入求和放大電路實驗電路為圖6.5所示。圖6.5 雙端輸入求和電路以上電路有錯誤，應(yīng)為100K。減法電路，電壓串并聯(lián)反饋電路，表6.7Vi1(V)120.2Vi2(V)0.51.80.2VO(V)-5.15-2.10-4.01VO估(V)-5-2-4按表6.7要求實驗并測量記錄。五、實驗報告 1

44、.總結(jié)本實驗中5種運算電路的特點及性能。 2.分析理論計算與實驗結(jié)果誤差的原因。實驗七 積分與微分電路一、實驗?zāi)康?1.學(xué)會用運算放大器組成積分微分電路。 2.學(xué)會積分微分電路的特點及性能。二、實驗儀器 l.數(shù)字萬用表 2.信號發(fā)生器 3.雙蹤示波器三、預(yù)習(xí)要求1.分析圖7.1電路，若輸入正弦波，V0與Vi相位差是多少？當(dāng)輸入信號為100Hz有效值為2V時，VO=？2.分析圖7.2電路，若輸入方波，V。與Vi相位差多少？當(dāng)輸入信號為160Hz幅值為1V時，輸出VO=？ 3.擬定實驗步驟、做好記錄表格。四、實驗內(nèi)容 1.積分電路：實驗電路如圖7.1所示圖7.1 積分電路反相積分電路：。實用電路中

45、為防止低頻信號增益過大，往往在積分電容兩邊并聯(lián)一個電阻，它可以減少運放的直流偏移，但也會影響積分的線性關(guān)系，一般取。(1)取Vi=-1V，斷開開關(guān)K(開關(guān)K用一連線代替，拔出連線一端作為斷開)用示波器觀察VO變化。(2)測量飽和輸出電壓及有效積分時間。VO直線上升，大約在1.1秒時間內(nèi)輸出飽和電壓11.4伏。(3)使圖7.1中積分電容改為0.1，在積分電容兩端并接100K電阻，斷開K，Vi分別輸入頻率為100Hz幅值為±1V（VP-P2V）的正弦波和方波信號，觀察和比較Vi與V0的幅值大小及相位關(guān)系，并記錄波形。當(dāng)輸入100Hz、VP-P2V的方波時，根據(jù)反向積分法則產(chǎn)生三角波。當(dāng)方

46、波為- UZ時，三角波處于上升沿，反之處于下降沿。輸出三角波的峰峰值為。當(dāng)不加上時，示波器觀察輸出三角波往往出現(xiàn)失真，此時使用直流輸入觀察就會發(fā)現(xiàn)，三角波的中心橫軸大約在+10V或-10V的地方，因為直流偏移太大，所以輸出會產(chǎn)生失真。在電容兩端并上大電位器，調(diào)節(jié)它大約在500K到1M的范圍，可以觀察到不失真的三角波，峰峰值為5V，此時仍有一定的直流偏移。當(dāng)并上時，直流偏移在1V以下，但輸出三角波已經(jīng)變成近似積分波，幅值也有所下降。當(dāng)輸入100Hz、VP-P2V的正弦波時，有，根據(jù)積分公式有。因此輸出波形的相位比輸入波形的相位超前90度。當(dāng)不加上時，示波器觀察輸出正弦波往往出現(xiàn)切割失真，同樣是直

47、流偏移太大的原因。在電容兩端并上大電位器，調(diào)節(jié)它大約在500K到1M的范圍，可以觀察到不失真的波形，峰峰值為3.2V，此時仍有一定的直流偏移。當(dāng)并上時，直流偏移在1V以下，幅值也有所下降。(4)改變信號頻率(20Hz400Hz)，觀察Vi與VO的相位、幅值及波形的變化。當(dāng)改變信號頻率時，輸出信號的波形、相位不變，幅值隨著頻率的上升而下降。 2.微分電路實驗電路如圖7.2所示。圖7.2微分電路微分電路電路理想分析得到公式：。但對于圖7.2所示電路，對于階躍變化的信號或是脈沖式大幅值干擾，都會使運放內(nèi)部放大管進入飽和或截止?fàn)顟B(tài)，以至于即使信號消失也不能回到放大區(qū)，形成堵塞現(xiàn)象使電路無法工作。同時由

48、于反饋網(wǎng)絡(luò)為滯后環(huán)節(jié)，它與集成運放內(nèi)部滯后環(huán)節(jié)相疊加，易產(chǎn)生自激震蕩，從而使電路不穩(wěn)定。為解決以上問題，可在輸入端串聯(lián)一個小電阻R1，以限制輸入電流和高頻增益，消除自激。以上改進是針對階躍信號（方波、矩形波）或脈沖波形，對于連續(xù)變化的正弦波，除非頻率過高不必使用，當(dāng)加入電阻R1時，電路輸出為近似微分關(guān)系。(1)輸入正弦波信號，f=160Hz有效值為1V，用示波器觀察Vi與VO波形并測量輸出電壓。(2)改變正弦波頻率(20Hz400Hz)，觀察Vi與VO的相位、幅值變化情況并記錄。，根據(jù)公式：。實際觀察到輸出波形比輸入波形滯后90度，峰峰值大約為4.5伏，與理論基本一致。當(dāng)頻率變化時，輸出信號的波形、相位不變，幅值隨著頻率上升而增大。(3)輸入方波信號，f=200Hz，V=±200mV（VP-P400mV），在微分電容左端接入400左右的電阻（通過調(diào)節(jié)1K電位