模擬電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書(學(xué)生)

1、模擬電子技術(shù)實驗講稿實驗二 晶體管單管放大器一、實驗?zāi)康?、掌握放大電路靜態(tài)工作點的測量和調(diào)整方法及其對放大電路性能的影響。2、學(xué)習(xí)放大器放大倍數(shù)的測量方法，了解負載電阻對放大器的影響。3、進一步學(xué)習(xí)示波器、信號發(fā)生器、晶體管毫伏表的使用方法。二、實驗原理對電壓放大器的基本要求是：有足夠的放大倍數(shù)，波形失真要小。放大器工作時，晶體管必須工作在放大區(qū)范圍內(nèi)。如果靜態(tài)工作點選擇不當，或輸入信號過大，都會引起輸出信號非線性失真，甚至?xí)a(chǎn)生明顯的飽和失真或截止失真。初步選擇靜態(tài)工作點時，可以選取直流負載線的中點，即 或，這樣可獲得最大輸出動態(tài)范圍。最大電壓動態(tài)范圍用輸出電壓幅值Vom表示，如圖21所示

2、。當放大器輸出端接負載電阻RL 時，其交流負載線比直流負載線陡。這時，放大器的電壓動態(tài)范圍就要減小。當有射極電阻時，也使動態(tài)范圍減小。 圖21從最優(yōu)動態(tài)范圍選擇靜態(tài)工作 為了獲得適當?shù)撵o態(tài)工作點，需要通過調(diào)試來確定。一般采用改變偏置電阻Rb的方法來調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點。當輸入信號較小時，在保證輸出信號波形不失真的情況下，常選取較低的靜態(tài)工作點，以降低放大器的噪聲。本實驗采用具有較高穩(wěn)定性能的分壓式電流負反饋偏置電路如圖22所示。 圖22 晶體管單管放大器 圖中基極電壓由Rb （由RP1 和1R5 組成）和1R6分壓供給。為防止RP1在調(diào)節(jié)時造成IB 過大，在Rb中包含一個33K 的固定電阻。反饋電阻

3、1R9、1R10 串聯(lián)在發(fā)射極電路中起穩(wěn)定靜態(tài)工作點的作用。1C4 為交流旁路電容，放大后的交流信號通過耦合（隔直）電容1C2輸出。靜態(tài)工作點： VCEQVCC-ICQ(RC+1R9+1R10)電壓放大倍數(shù)： 其中： 三、實驗儀器1、DF1641信號發(fā)生器 一臺2、XJ4328 雙蹤示波器 一臺3、DF2172B 毫伏表 一臺4、TPEA3實驗箱 一臺5、DT9205數(shù)字萬用表 一塊四、實驗內(nèi)容及步驟1、靜態(tài)測量與調(diào)整（1）、按圖2.2接線，其中R（1R7）=5K1（S2 閉合），輸出開路（S3斷開）。（2）、將輸入對地短路（Vi=0），調(diào)節(jié)RP1 使VCE =6.00V，測量I1 、I2、

4、IC、VBE，計算IB= I1I2 和電流放大系數(shù)。將結(jié)果記錄于表2.1中。2、動態(tài)研究（1）、測量小信號時的電壓放大倍數(shù)斷開輸入短路點，在輸入端接入Vi=50mV、f=1KHz 的正弦信號，用示波器觀察輸入、輸出波形，比較其相位，在輸出不失真的情況下，用毫伏表測量輸出電壓Vo，并記錄在表22中。(2)、觀察負載電阻對放大倍數(shù)的影響維持上述靜態(tài)工作點和輸入信號電壓不變，在負載電阻分別為RL=5K1（1R11） 及RL=2K2(1R12) 的情況下分別測量輸出電壓Vo，將結(jié)果記錄于表22中。3、觀察靜態(tài)工作點對放大器的影響(1)、偏置電阻的影響輸入信號仍為Vi=50 mV、f=1KHz ,在RL

5、= 的情況下且RP1適中時，測量IC、VCE、Vo并記錄其波形。調(diào)節(jié)Rp1 改變靜態(tài)工作點。增大Rp1使VCE10和減少Rp使VCE2V可觀察到截止失真和飽和失真，分別測量IC 、VCE、Vo，并記錄輸出電壓波形，與Rp1 適中時的情況比較，將結(jié)果記錄于表23中。*(2)、集電極電阻的影響 保持輸入信號的幅值、頻率，斷開負載電阻RL ，在RC5K1時保持VCE6.00 V,測量IC、VCE、Vo的數(shù)值，記錄輸出波形。改變RC，在RC分別為22 k、2 k測量VCE 、IC 及Vo 的數(shù)值，并觀察輸出波形的變化，將結(jié)果記錄天表24中。4、調(diào)節(jié)動態(tài)范圍在RC=5K1、RL=時增加輸入信號Vi的幅度

6、，同時用示波器觀察輸出波形Vo，如出現(xiàn)失真，可適當調(diào)節(jié)RP1調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點，直到輸出端得到最大的不失真波形，測出此時Vo的值，并填入表25中。表21測試項目單位測試條件I1I2IBICVCEVBEAAAmAVVVi=06.00表22測試項目單位測試條件VoAvVi和Vo的相位關(guān)系VVi=50 mVf=1kHzRL=(S3斷)RL=5k1（1R11）RL=2k2（1R12）表23 測試項目 單位測試條件ICVCEVo輸出波形失真情況mAVVVi=50 mVf=1kHzRp1適中6.00Rp1增大10.00Rp1減小2.00表24 測試項目 單位測試條件ICVCEVo輸出波形失真情況mAVVVi=

7、50 mVf=1kHzRC=5K1（1R7）6.00RC=22 K（RP1）RC=2K（1R8） 六、數(shù)據(jù)處理（1、電流放大倍數(shù)：2、電壓放大倍數(shù)：3、偏置電阻對放大器的影響：4、集電極電阻RC對放大器的影響：七、思考題1、負載電阻RL對放大器輸出的動態(tài)范圍有何影響？2、為什么靜態(tài)工作點不能用毫伏表測量？3、如何使放大器的電壓放大倍數(shù)為最大？4、放大電路中若將1C4去掉，放大倍數(shù)如何變化？5、若放大器輸入為正弦波，輸出波形如圖a,b所示，分別為那種失真？是什么原因造成的？如何消除？ a b 實驗四 差動式放大器一、實驗?zāi)康?、了解差動式放大器的電路特點和靜態(tài)工作點的測試方法。2、學(xué)習(xí)差動放大電

8、路的動態(tài)指標（差模放大倍數(shù)、共模放大倍數(shù)及共模抑制比）的測試方法。3、學(xué)習(xí)差動式放大器在不同輸入、輸出方式下的放大倍數(shù)及工作情況。二、實驗原理在自動調(diào)節(jié)和測量系統(tǒng)中，需要放大一些變化緩慢的的非周期電信號，這就不能采用阻容耦合的方式，而只能采用直接耦合放大電路。直接耦合的放大電路主要用于放大變化緩慢的直流信號及頻率較低的交流信號，因此克服零點漂移是直接耦合放大器的關(guān)鍵問題。為了減小零點漂移，廣泛采用差動式放大電路。實驗電路如圖41所示。 圖41 差動式放大器電路特點這是一個帶恒流源的差動放大電路，它具有靜態(tài)工作點穩(wěn)定，對差模信號有放大能力，而對共模信號有較高的抑制能力的特點。其中2RP1為調(diào)零電

9、位器，2V3為恒流源。信號從Vi1、Vi2兩端輸入，在2V1、2V2兩管的集電極輸出。由于差動放大電路的實際電路不可能完全對稱，加入調(diào)零電位器2RP1，使靜態(tài)輸出為零。在圖41中，由于2V3的基極電位VB3由VCC、VEE經(jīng)2R6、2R7分壓而得，所以IC3基本上恒定，因此2V3等效的電阻非常大，相當于恒流源,可有效減小零點漂移，提高共模抑制比。2、差模放大倍數(shù)(1)、單端輸入、單端輸出在圖41中，若Vi加在Vi1 、Vi2兩端，Vi2接地，其差模放大倍數(shù)為：(2)、單端輸入、雙端輸出在圖41中，若Vi加在Vi1 、Vi2兩端，Vi2接地，其差模放大倍數(shù)為： (3)、雙端輸入、單端輸出在圖41

10、中，若Vi加在Vi1 Vi2兩端，其差模放大倍數(shù)為： (4)、雙端輸入、雙端輸出在圖41中，輸入信號Vi加在Vi1 、Vi2兩端，其差模放大倍數(shù)為：3、共模放大倍數(shù)與共模抑制比在圖41中，若將Vi1、Vi2兩點相連，共模信號加在Vi1與地之間， 在雙端輸出時，其理想共模放大倍數(shù) AC=0理想差動放大器的共模抑制比CMRR=CMRR越大，表示電路對稱性越好，對漂移的抑制能力越強。而實際電路中，若要CMRR則要求Ad大AC小，在圖41中，由于2V3的恒流作用，等效的電阻非常大，則CMRR很大。三、實驗儀器1、DF1641信號發(fā)生器 一臺2、XJ4328 雙蹤示波器 一臺3、DF2172B 毫伏表

11、一臺4、TPE A3實驗箱 一臺5、DT9205 數(shù)字萬用表 一塊四、實驗內(nèi)容及步驟1、測試靜態(tài)工作點（1）調(diào)零按圖4、1連線，將Vi1、Vi2分別接地，調(diào)節(jié)2RP1電位器，使雙端輸出電壓VO=0。（2）測量靜態(tài)工作點分別測量2V1、2V2、2V3各級對地電壓， 將測試結(jié)果記錄于表41中。2、測量差模放大倍數(shù)調(diào)整信號發(fā)生器使其輸出100mV、500HZ的正弦信號加到RP3的兩個固定端，調(diào)整RP3使Vi=50mV、500HZ。(1)、單端輸入、單端輸出將Vi=50mV、 f=500Hz電壓信號接在Vi1、Vi2兩點間，且把Vi2接地，在輸出無明顯失真的情況下，分別測量Vo1、Vo2，將結(jié)果記錄于

12、表42中(2)、單端輸入、雙端輸出輸入信號連接方式不變，在輸出無明顯失真的情況下，分別測量Vo1 、Vo2，計算VoVo1Vo2，并計算放大倍數(shù)，將結(jié)果記錄于表42中。(3)、雙端輸入、單端輸出將上述電壓信號接在Vi1、Vi2兩點間，在輸出無明顯失真的情況下，分別測量Vo1 、Vo2，將結(jié)果記錄于表42中，并計算放大倍數(shù)。(4)、雙端輸入、雙端輸出將上述電壓信號接在Vi1、Vi2兩點間，重復(fù)實驗內(nèi)容及步驟2(2)。3、測量共模放大倍數(shù)與共模抑制比將Vi1、Vi2兩點相連，在Vi1(Vi2)與地之間加入500Hz、100mV的正弦電壓信號，測量Vo1、 Vo2，計算VoVo1-Vo2，將結(jié)果記錄

13、于表43中，并計算AC1 、AC2、AC、CMRR1、 CMRR2、 CMRR。*4、觀察比較相位(1)、將放大器接成差模雙端輸入用示波器同時觀察Vo1、 Vo2波形。 (2)、將放大器接成差模單端輸入重復(fù)實驗內(nèi)容及步驟4(1)。五、實驗原始數(shù)據(jù)表41測試項目 單位測試條件 Vc1Vc2Vc3Vb1Vb2Vb3Ve1Ve2Ve3VVVVVVVVVVi=0Vo=0表42 測試項目 單位測試條件單端輸出雙端輸出Vo1Vo2Ad1Ad2Vo1Vo2VoAdVVVVVVi=50mVf=500Hz單端輸入雙端輸入0表43測試項目單位測試條件單端輸出雙端輸出VO1VO2AC1AC2CMRR1CMRR2VO

14、ACCMRRmVmVmVVi=100mV f=500HZ-31六、實驗數(shù)據(jù)處理1、差模放大倍數(shù)：(1) 單端輸入、單端輸出：(2) 單端輸入、雙端輸出：(3) 雙端輸入、單端輸出：(4) 雙端輸入、雙端輸出：2、共模放大倍數(shù)和共模抑制比：（1）單端輸出：（2）雙端輸出：七、思考題1、 差動放大器調(diào)零時為什么要把兩個輸入端接地？2、 使用不平衡儀器應(yīng)注意什么問題？3、 恒流源有何作用？簡要說明之。4、 差模放大倍數(shù)與什么有關(guān)？實驗五 負反饋放大器一、實驗?zāi)康?、進一步掌握多級放大器電壓放大倍數(shù)的測量和計算方法。2、了解阻容耦合放大器級間的相互關(guān)系和相互影響。3、掌握引入電壓串聯(lián)負反饋后對放大器性

15、能（放大倍數(shù)、放大器穩(wěn)定性、非線性失真、輸入電阻、輸出電阻）的影響。二、實驗原理本實驗在兩級共射放大電路中引入電壓串聯(lián)負反饋，如圖51所示。引入負反饋后，雖然使放大倍數(shù)降低，但卻使放大器的許多性能得到改善。 圖51負反饋放大器1、 負反饋對放大倍數(shù)的影響 負反饋放大器的一般表示式為： 其中A為開環(huán)放大倍數(shù)，Af為閉環(huán)放大倍數(shù)，F(xiàn)為反饋系數(shù)，1+AF為反饋深度?？梢姡迂摲答伜?，放大器的放大倍數(shù)比沒加負反饋時降低了（1+AF）倍。2、 負反饋對放大器穩(wěn)定性的影響 由于晶體管的非線性會使放大器產(chǎn)生波形失真，利用負反饋可在一定程度上減少輸出波形的失真。當AF1時，Af 。可見，加負反饋后的放大倍數(shù)A

16、f基本上與放大器無關(guān)，而僅取決于反饋系數(shù)F。當反饋深度一定時有 這說明：引入負反饋后，放大器的穩(wěn)定性提高了（1+AF）倍。 3、反饋對輸入電阻和輸出電阻的影響 負反饋對放大器輸入電阻和輸出電阻的影響比較復(fù)雜，不同的反饋形式對電阻的影響不同。凡是串聯(lián)負反饋，其輸入電阻將增加；凡是并聯(lián)負反饋，其輸入電阻將減小。凡是電壓負反饋，其輸出電阻將減??；凡是電流負反饋，其輸出電阻將增加。本實驗采用的是電壓串聯(lián)負反饋，所以，對整個放大器而言，輸入電阻增加，而輸出電阻降低。其增加和降低的幅度與反饋深度（1+AF）有關(guān)： 其中Ri 、Ro為未加反饋前的放大器的輸入電阻和輸出電阻，Rif 、Rof為加反饋后的輸入電

17、阻和輸出電阻。三、 實驗儀器1、DF1641信號發(fā)生器 一臺2、XJ4328 雙蹤示波器 一臺3、DF2172B 毫伏表 一臺4、TPE A3 實驗箱 一臺 5、DT9205 數(shù)字萬用表 一塊四、實驗內(nèi)容及步驟1、測試靜態(tài)工作點按圖51接線，S1、S2閉合，輸入端對地短路，輸出端開路（S3斷開），不接負反饋（S4斷開）。調(diào)節(jié)RP1 和RP2 使VCE1 =9.00V、VCE2 =6.00V，將測量結(jié)果記錄于表51中。2、觀察負反饋對放大器性能的影響（1）對放大倍數(shù)的影響兩級放大器不接負反饋，在放大器輸入端輸入Vi=1mV、 f=1KHz的正弦電壓信號，測量放大器不帶負載和帶負載時，第二級的輸出

18、電壓Vo，計算開環(huán)放大倍數(shù)，記錄結(jié)果于表52中。兩級放大器接負反饋，重復(fù)實驗內(nèi)容及步驟2（1）計算閉環(huán)放大倍數(shù)，將結(jié)果記錄于表52中。（2）對輸入電阻和輸出電阻的影響在圖51中，斷開S1、S3，在輸入端與信號源之間串入電阻Rs。調(diào)節(jié)Vs，在輸出為臨界失真的情況下，測量Vs和Vi，計算開環(huán)輸入電阻Ri，將結(jié)果記錄于表53中。在圖51中，閉合S4 ，重復(fù)實驗內(nèi)容及步驟2（2）計算閉環(huán)輸入電阻Rif，將結(jié)果記錄于表5.3中。在圖51中輸入信號Vi=1mV，f =1KHz，斷開S4、閉合S1，在開關(guān)S3斷開和閉合兩種情況下，測得Vo 和VoL ，計算開環(huán)輸出電阻Ro，記錄于表54中。在圖51中，閉合S

19、4，重復(fù)實驗內(nèi)容及步驟2（2）計算閉環(huán)輸出電阻Rof ，將結(jié)果記錄于表54中。（3）對非線性失真的影響放大器不接負反饋，帶負載時， 逐漸增大輸入信號Vi的幅度，使輸出電壓Vo處于臨界失真狀態(tài)，測量此時的輸入電壓Vi 記錄于表55中。繼續(xù)增加Vi，直至輸出波形較明顯的失真。接入負反饋，觀察在上述輸入幅度下失真波形是否改善，繼續(xù)增大輸入信號幅度，也使輸出電壓Vo處于臨界失真狀態(tài)，測量此時的輸入電壓Vi填入表55中，與實驗內(nèi)容及步驟2（3）比較。五、 實驗原始數(shù)據(jù)表51 測試項目 單位測試條件VCEVRC計算IcVVmAVi=0第一級9.00第二級6.00表52測試項目單位測試條件Vo計算AVVi=

20、1mVf =1kHz無反饋RL=RL=1K5 有反饋RL=RL=1K5 表53( 測試項目 單位測試條件VsVi計算RimVmVRs=5K1開環(huán)(S4斷開)閉環(huán)(S4閉合)表54( 測試項目 單位測試條件VoVoL計算RoVVVi=1mVf=1kHz開環(huán)(S4斷開)閉環(huán)(S4閉合)表55測試項目單位測試條件VimV無反饋有反饋六、數(shù)據(jù)處理1、靜態(tài)工作點：2、觀察負反饋對放大器性能的影響（1）對放大倍數(shù)的影響無反饋有反饋（2）對輸入電阻和輸出電阻的影響（3）對非線性失真的影響七、思考題1、阻容耦合多級放大器級與級之間的關(guān)系如何？2、本實驗為何種反饋方式，有何優(yōu)缺點？3、 放大器引入負反饋后對輸入

21、電阻、輸出電阻有何影響？實驗九 集成運算放大器的綜合實驗一、實驗?zāi)康?、掌握波形發(fā)生電路的結(jié)構(gòu)特點和分析方法。2、掌握波形轉(zhuǎn)換原理及其指標的測試方法。二、實驗原理波形發(fā)生電路包括正弦波振蕩電路和非正弦波振蕩電路。它們不需要輸入信號便能產(chǎn)生各種周期性波形，在自動控制、通信、自動測量等方面有著廣泛的應(yīng)用。1、方波發(fā)生電路由滯回比較器和積分器組成。如圖91所示。 圖91方波發(fā)生電路其中滯回比較器起開關(guān)作用；積分器起反饋和延遲作用。方波幅值由雙向穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓值決定，即限制在VZ 之間，方波的頻率由R(2Rp2 +3R10)、C(3C5) 決定。改變 2RP2可調(diào)節(jié)其頻率：2、占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生

22、電路矩形波為高電平的時間與周期時間之比稱為占空比。利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢允闺娙莩潆娕c放電回路不同，因而可使電容充電與放電的時間常數(shù)不同，圖92就是按上述意圖構(gòu)成的占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路，調(diào)節(jié)4Rp可使占空比的可調(diào)范圍約為10% 90%圖92占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路矩形波的占空比為： q=3、方波三角波發(fā)生電路由同向遲滯比較器和反向積分器組成。遲滯比較器起開關(guān)作用，反向積分器起延時作用。比較器輸出方波，積分器輸出三角波。方波發(fā)生器由三角波觸發(fā)，積分器對方波發(fā)生器的輸出電路積分。 圖93 三角波發(fā)生電路三角波輸出的幅值為： 三角波的振蕩周期為： 4、方波鋸齒波發(fā)生器鋸齒波和三角波的區(qū)別是

23、：三角波的上升和下降的斜率相等，而鋸齒波的上升和下降的斜率不相等（通常相差很多）。因此只要把三角波發(fā)生電路稍加改動，即利用二極管的單向?qū)щ娦裕狗e分電路中電容充電與放電的回路不同，便可得到鋸齒波發(fā)生電路。如圖94所示。 圖94 鋸齒波發(fā)生電路電容充電回路的等效電阻是： R/=rd1+R/P2電容放電回路的等效電阻是： R/=rd2+RP2-R/P2鋸齒波輸出的幅值為： VOM=VZ鋸齒波的振蕩周期為： T=2(rd1+rd2+RP2)C5、方波正弦波變換在帶通濾波器的輸入端接入方波，在其輸出端則可獲得一正弦波，正弦波的頻率和方波的頻率相同。三、實驗儀器1、DF1641信號發(fā)生器 一臺2、XJ4328 雙蹤示波器 一臺3、TPE A3 實驗箱 一臺4、DT9205 數(shù)字萬用表 一塊四、實驗內(nèi)容及步驟1、方波發(fā)生電路（1）、實驗參考電路如圖91所示，分別測出2Rp2=0、2Rp2 =10時 Vc 、Vo 波形幅值及頻率與預(yù)