模電實驗課件

實驗一常用電子儀器的使用一、實驗目的

學習模擬電子技術(shù)實驗中常用的電子儀器——雙蹤示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表、頻率計等的主要技術(shù)指標、性能及正確使用方法。

二、實驗原理

在模擬電子技術(shù)實驗中常用儀器設備有：示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、交流毫伏表、萬用表、（可調(diào)、固定）直流穩(wěn)壓電源、直流數(shù)字電壓表、直流數(shù)字電流表等。在實驗中，要求能夠?qū)Ω鲀x器設備進行正確、熟練的綜合使用與操作，這是保證實驗正確順利進行的基本前提。在進行實驗測試時，可按信號的流向，遵循：“連線簡捷、調(diào)節(jié)順手、觀察與讀數(shù)方便”的原則，進行合理布局，將多個測試儀器同時接入電路。各常用電子測試儀器在電路中的連接布局一般示意圖如圖1所示。圖1模擬電子電路中常用電子儀器布局圖三、實驗儀器1、雙蹤示波器2、函數(shù)信號發(fā)生器3、交流毫伏表4、0～30V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源5、萬用表四、實驗內(nèi)容1、兩個0～30V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源與直流數(shù)字電壓表的配合使用(1)用數(shù)字電壓表調(diào)試出“＋12V”直流穩(wěn)壓電源；(2)將兩個0～30V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源連接成為一個“0～±15V”可調(diào)直流穩(wěn)壓電源；

提示：兩電源串聯(lián)，公共端接地.(3)將兩個0～18V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源連接成為一個“0～24V”可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。提示：兩電源串聯(lián)，令第二個0～30V可調(diào)直流穩(wěn)壓電源的負極端接地.2、函數(shù)信號發(fā)生器、交流毫伏表的配合使用要求通過調(diào)整函數(shù)信號發(fā)生器的幅度調(diào)節(jié)旋鈕、頻率調(diào)節(jié)旋鈕以及通過交流毫伏表的測試，得到一個有效值U=500mV，頻率?=1KHZ的正弦波信號。3、示波器、信號發(fā)生器、交流毫伏表配合使用示波器接通電源預熱一段時間后，將函數(shù)信號發(fā)生器的輸出端接到示波器輸入端，觀察示波器波形，同時用示波器測量顯示波形的有效值和頻率，與信號發(fā)生器的設定值進行比較，看二者是否相同。

分別改變信號發(fā)生器的輸出幅值和頻率，重新用示波器顯示并測量，記錄測量數(shù)據(jù)并與信號發(fā)生器設定值進行比較。五、實驗報告要求1、實驗目的；2、實驗原理；3、實驗儀器；4、實驗電路；5、實驗內(nèi)容及實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)；6、列表整理測量結(jié)果，并把實測數(shù)據(jù)與理論計算值比較分析產(chǎn)生誤差原因；7、總結(jié)本次實驗中函數(shù)信號發(fā)生器、頻率計、交流毫伏表、示波器在使用中的注意事項；8、總結(jié)交流毫伏表讀數(shù)技巧以及示波器峰峰值與周期的讀取方法。實驗二單管交流放大電路1、掌握單管放大器靜態(tài)工作點的調(diào)整及電壓放大倍數(shù)的測量方法。2、研究靜態(tài)工作點和負載電阻對電壓放大倍數(shù)的影響，進一步理解靜態(tài)工作點對放大器工作的意義。3、觀察放大器輸出波形的非線性失真。

一、實驗目的4、熟悉常用電子儀器及模擬電路實驗設備的使用。

二、實驗原理圖2固定偏置基本放大電路+VCCRC1RW1RB1C1C2RLViVoT1本次實驗所用電路為固定偏置基本放大電路，其中RB1=100KΩ，RC1=RL=2KΩ，RW1=470KΩ，C1=C2=10μF，VCC=12V，T1為9013。三、實驗儀器與器件1、＋12V直流電源2、函數(shù)信號發(fā)生器3、雙蹤示波器4、交流毫伏表5、萬用表6、晶體三極管90137、電解電容10μF×2；電阻器若干。四、實驗內(nèi)容1、調(diào)試靜態(tài)工作點

接通直流電源前，先將RW調(diào)至最大，接通＋12V電源，調(diào)節(jié)RW1，使UCE＝5V左右，用萬用表測量UB，UC及RB的阻值。+VCCRC1RW1RB1C1C2RLViVoT1BCERB測量值計算值UB（V）UE（V）UC（V）RB(KΩ)UBE(V)UCE(V)Ic(mA)

表12、測量電壓放大倍數(shù)

在放大器輸入端加入頻率為1KHz的正弦信號uS，調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓Vi為10mV，同時用示波器觀察放大器輸出電壓Vo波形，在波形不失真的條件下用交流毫伏表測量下述三種情況下的Vo值，并用雙蹤示波器觀察Vo和Vi的相位關(guān)系，記入表2。+VCCRC1RW1RB1C1C2RLViVoT1信號發(fā)生器示波器Rc(KΩ)RL(KΩ)Vo(V)AV觀察記錄一組Vo和Vi波形222∞12表2（?=1KHZ，Vi=10mV）

注意：Vo與Vi反相，AV為負值。五、實驗報告要求1、實驗目的;2、實驗原理;3、實驗儀器與器件;4、實驗電路;5、實驗內(nèi)容及實驗步驟、實驗數(shù)據(jù);6、列表整理測量結(jié)果，并把實測的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)與理論計算值比較（取一組數(shù)據(jù)進行比較），分析產(chǎn)生誤差原因；7、總結(jié)RC，RL及靜態(tài)工作點對放大器電壓放大倍數(shù)的影響;8、分析討論在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。實驗三反饋放大電路1、加深理解反饋放大電路的工作原理及負反饋對放大電路性能的影響。

2、學會反饋放大電路性能的測量與測試方法。

一、實驗目的二、實驗原理實驗電路為阻容耦合兩級放大電路，在電路中引入由電阻RF2和電位器RF1組成的電壓負反饋電路以改善其性能。三、實驗儀器與器件1、＋12V直流電源2、函數(shù)信號發(fā)生器3、雙蹤示波器4、交流毫伏表5、萬用表6、ST2002四、實驗內(nèi)容1、按圖接線。2、測定靜態(tài)工作點

將電路D端接地，AB不連接，RW調(diào)到中間合適位置。輸入端接信號源，令Vi=5V，f=1kHz，調(diào)RW使輸出電壓Vo為最大不失真正弦波后，撤出信號源，輸入端I接地，用萬用表測量下表中各直流電位。測量項目Ve1Vc1Vb2Ve2Vc2測量數(shù)據(jù)表3-13、測量基本放大電路的性能將D端接地，AB不連接(無反饋)，RW調(diào)至中間位置。(1)測量基本放大電路的放大倍數(shù)Av

令Vi=5V，f=1kHz，不接RL，用示波器測量Vo值記入表3-2中，并求放大倍數(shù)Av。(2)測量基本放大電路的輸出電阻ro

令Vi=5V，f=1kHz，接入RL=2k，測量Vo’值記入表3-2中，則ro=(Vo/Vo’-1)RL,同時計算放大倍數(shù)Av’。(3)觀察負反饋對波形失真的改善斷開RL，當AB不連接時，令Vi增大，從示波器上觀察輸出電壓的波形至失真；連接AB，觀察Vo波形。4、測定反饋放大電路的性能(2)測量基本放大電路的輸入電阻ri

信號發(fā)生器接Vs端，加大信號源電壓，使輸入信號Vi仍為20mV，測量此時的Vs并記入表3-2，則將D端接地，連接AB，重復上述步驟，測量Vof和Vof’并求放大倍數(shù)及輸入輸出電阻，完成表3-2。測量電路測量項目計算項目基本放大電路Vi5VVo無RLVo’有RLVs有RsAv無RLAv’有RLrirof1kHz反饋放大電路Vi5VVof無RLVof’有RLVsf有Rsf1kHz表3-2五、實驗報告要求1、實驗目的；

2、實驗原理；

3、實驗儀器；

4、實驗電路；

5、實驗內(nèi)容及實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)；6、整理實驗數(shù)據(jù)，將測試數(shù)據(jù)與公式估算的數(shù)據(jù)相比較，分析誤差原因；7、根據(jù)實驗測試結(jié)果總結(jié)負反饋對放大電路性能的影響。實驗四集成運放的應用1、了解集成運放在實際應用時應考慮的問題。

2、掌握由集成運放構(gòu)成的比例、加減、積分、微分等基本模擬運算電路的結(jié)構(gòu)特點及其特性。一、實驗目的1、反相比例運算電路

基本電路結(jié)構(gòu)如圖4-1所示，它的輸出電壓與輸入電壓之間成比例關(guān)系，相位相反。輸入與輸出電壓之間對應公式為：

圖4-1反相比例運算電路二、實驗原理741+15V-15V+-uiuoR1RFR1//RF2、同相比例運算電路基本電路結(jié)構(gòu)如圖4-2所示，它的輸出電壓與輸入電壓之間成比例關(guān)系，相位相同。輸入與輸出電壓之間對應公式為：

圖4-2同相比例運算電路741+15V-15V+-uoR1RFR1//RFui3、加法運算電路基本電路結(jié)構(gòu)如圖4-3所示，它的輸出電壓與輸入電壓之間滿足加法運算。輸入與輸出電壓之間對應公式為：

圖4-3加法運算電路741+15V-15V+-ui3uoR3RF1/3R//RFui2ui1R1R2當R1=R2=R3=R時4、積分電路基本電路結(jié)構(gòu)如圖4-4所示，它的輸出電壓與輸入電壓之間成積分關(guān)系。圖4-4積分電路RF741+15V-15V+-uoR1R1uiC5、微分電路基本電路結(jié)構(gòu)如圖4-5所示，它的輸出電壓與輸入電壓之間成微分關(guān)系。圖4-5積分電路RF10k741+15V-15V+-uoR110kuiC1、＋15V直流電源2、函數(shù)信號發(fā)生器3、雙蹤示波器4、交流毫伏表5、集成運放741

6、萬用電表7、電阻器若干三、實驗儀器與器件表4-1：四、實驗內(nèi)容1、反相比例運算電路

(1)按照圖4-1所示電路連線，接通±15V直流電源，分析反相比例放大器的主要特點，求出表4-1中的理論估算值。

(2)在輸入端分別輸入表4-1中各ui值，用萬用表測量輸出端uo的值，并與理論值進行比較，求其誤差。直流輸入電壓ui（V）0.30.512輸出電壓uo(V)理論值（V）實測值（V）誤差表4-2：2、同相比例運算電路

(1)按照圖4-2所示電路連線，接通±15V直流電源，分析同相比例放大器的主要特點，求出表4-2中的理論估算值。

(2)在輸入端分別輸入表4-2中各ui值，用萬用表測量輸出端uo的值，并與理論值進行比較，求其誤差。直流輸入電壓ui（V）0.30.512輸出電壓uo(V)理論值（V）實測值（V）誤差表4-3：3、加法運算電路

(1)按照圖4-3所示電路連線，接通±15V直流電源，分析同相比例放大器的主要特點，求出表4-2中的理論估算值。

(2)在輸入端分別輸入表4-3中各ui值，用萬用表測量輸出端uo的值，并與理論值進行比較，求其誤差。ui1ui2ui3uo(理論值)uo(測量值)誤差0.511.5-0.51-11-21.50.30.81.24、積分運算電路

(1)按照圖4-4所示電路連線，接通±15V直流電源，分析積分電路的主要特點，由于此處加了一個電阻RF，因此實際上它是一個近似積分電路。

(2)在輸入端輸入頻率為250Hz，幅度為±3V的方波，用示波器觀察uo和ui的波形，記錄它們的形狀，周期和幅度。

(3)將電阻R1換成1k，重復(2)中內(nèi)容并記錄。

(4)將R1改回10k，輸入端輸入頻率為160Hz，有效值為1V的正弦波，用示波器觀察uo與ui的波形與相位差，并分別測量uo和ui的有效值。

(5)改變正弦波頻率(50~300Hz)，觀察uo與ui的相位關(guān)系是否變化，幅值是否變化。5、微分運算電路

(1)按照圖4-5所示電路連線，接通±15V直流電源，分析微分電路的主要特點，圖中兩個二極管起保護作用。

(2)在輸入端輸入頻率為160Hz，有效值為1V的正弦波，用示波器觀察uo與ui的波形與相位差，并分別測量uo和ui的有效值。

(5)改變正弦波頻率(50~300Hz)，觀察uo與ui的相位關(guān)系是否變化，幅值是否變化。五、實驗報告要求1、實驗目的；

2、實驗原理；

3、實驗儀器；

4、實驗電路；

5、實驗內(nèi)容及實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)；6、整理實驗數(shù)據(jù)，將測試數(shù)據(jù)與公式估算的數(shù)據(jù)相比較，分析誤差原因。AVAV-G+-G++15V-15V-5V~+5V-5V~+5V-5V~+5V-5V~+5V741+15V-15V+-實驗五場效應管放大電路加深理解結(jié)型場效應管的工作特性，測定并繪制結(jié)型場效應管的轉(zhuǎn)移特性及漏極特性曲線。一、實驗目的二、實驗原理VpIDSS0iD/mAVGS/VVDS=10V圖5-1轉(zhuǎn)移特性曲線圖5-2輸出特性曲線iD/mA0VDS/VVGS=0VVGS=-0.5VVGS=-1V1、直流穩(wěn)壓電源2、萬用電表3、電阻器，電位器4、結(jié)型場效應管5、短接橋和連接導線若干三、實驗儀器與器件四、實驗內(nèi)容

(1)按圖5-3接線，令VDS=10V，根據(jù)表5-1給定的VGS值，測量對應的ID，填入表中。

(2)令VDS=5V，重復步驟(1)，并繪制轉(zhuǎn)移特性曲線。圖5-3測定轉(zhuǎn)移特性電路1、轉(zhuǎn)移特性mAVGSVDS50kGDSBF244VDS=10VVDS=5VVGS(V)ID(mA)VGS(V)ID(mA)00-0.2-0.2-0.4-0.4-0.6-0.6-0.8-0.8-1.0-1.0-1.2-1.2-1.4-1.4-1.6-1.6-1.8-1.800表5-1

(1)按圖5-4接線，令VGS=0V，根據(jù)表5-2給定的VDS值，測量對應的ID，填入表中。

(2)令VGS=-1V，重復步驟(1)，并繪制輸出特性曲線。2、輸出特性圖5-3測定輸出特性電路mAVGSVDS50kGDSBF244VGS(V)0-1VDS(V)ID(mA)ID(mA)00.20.40.60.81.01.52.03.04.05.0表5-2五、實驗報告要求1、實驗目的；

2、實驗原理；

3、實驗儀器；

4、實驗電路；

5、實驗內(nèi)容及實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)；6、整理實驗數(shù)據(jù)，繪制特性曲線，說明特性曲線各部分場效應管的工作情況。實驗六

RC正弦波振蕩電路1、進一步學習文氏橋振蕩電路的工作原理和電路結(jié)構(gòu)。

2、學習振蕩電路的調(diào)整與測量振蕩頻率的方法。一、實驗目的二、實驗原理C1ADC2C3BRWRB1RC1RC2RB21RB22RE21RE22RE11RE12CE1CE2RSVSViT1T2+12VRF1RF2Vo圖6-1ST2002CCRRF1、直流穩(wěn)壓電源2、函數(shù)信號發(fā)生器3、雙蹤示波器4、交流毫伏表5、反饋放大模塊ST2002

6、萬用電表7、電阻，電容若干三、實驗儀器與器件四、實驗內(nèi)容

(1)按照圖6-1所示原理圖，選用“ST2002”模塊進行連線，D和0V兩點不連接。

(2)斷開AB，調(diào)整靜態(tài)工作點，調(diào)好后斷開信號源并將AB短接，按照電路原理圖接上電阻和電容，連接F、I兩點，組成文氏振蕩器。

(3)用示波器觀察輸出波形，若無振蕩則可調(diào)節(jié)RF1，直至輸出穩(wěn)定的正弦波為止。

(4)用示波器測量振蕩頻率并與計算值f=1/2πRC相比較。

(5)在電路維持穩(wěn)定的情況下，記下幅值，斷開FI，輸入端加和振蕩頻率一致的信號電壓，并使輸出波形的幅值與原來振蕩時的幅值相同，測量此時Vi，Vo和VF，填入表6-1中。計算放大倍數(shù)Af，并與上述測量結(jié)果進行比較，檢查此時是否滿足Af≥3的條件。五、實驗報告要求1、實驗目的；

2、實驗原理；

3、實驗儀器；

4、實驗電路；

5、實驗內(nèi)容及實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)；6、由給定參數(shù)計算振蕩頻率并與實測值進行比較，分析誤差產(chǎn)生原因。7、由測得的數(shù)據(jù)計算負反饋放大電路的放大倍數(shù)和反饋系數(shù)，與理論值比較，分析誤差產(chǎn)生的原因。實驗七

直流穩(wěn)壓電路1、掌握整流、濾波、穩(wěn)壓電路工作原理及各元件在電路中的作用。2、熟悉和掌握線性集成穩(wěn)壓電路技術(shù)指標的測量方法。一、實驗目的二、實驗原理

直流穩(wěn)壓電源一般由整流、濾波、穩(wěn)壓三部分電路組成。變壓整流濾波穩(wěn)壓整流變壓器：將交流電源電壓變換為符合整流需要的電壓。整流電路：將交流電壓變換為單相脈沖電壓。濾波器：減小整流電壓的脈動程度，以適合負載的需要。穩(wěn)壓環(huán)節(jié)：使輸出的直流電壓穩(wěn)定。1、函數(shù)信號發(fā)生器2、雙蹤示波器3、交流毫伏表4、萬用電表5、穩(wěn)壓塊78126、二極管7、整流橋8、電容，電阻若干三、實驗儀器與器件四、實驗內(nèi)容

(1)按圖7-1接線，電路接好后在A點處斷開，測量并記錄UA的波形。圖7-1RL~220VmA7812~18VC1C3C2RL1uoA++IoB

(2)斷開負載RL，測量B點對地的電壓uB并記錄。

(2)改變負載電阻RL的阻值，測量輸出電壓uo，計算電流Io,觀察負載電阻不同時對輸出電壓的影響。RL1003001k2k10kUoIo

(計算)實驗八

溫度檢測及控制電路一、實驗目的1、學習由雙臂電橋和差動輸入集成運放組成的橋式放大電路。2、掌握滯回比較器的性能和調(diào)試方法。3、學會系統(tǒng)測量和調(diào)試。二、實驗原理圖8-1溫度檢測及控制電路45k9013三、實驗設備1、直流穩(wěn)壓電源2、雙蹤示波器3、函數(shù)信號發(fā)生器4、萬用電表5、熱敏電阻

6、運算放大器7417、晶體管8、穩(wěn)壓管2CW2319、發(fā)光二極管四、實驗內(nèi)容1、差動放大電路(1)調(diào)零。(2)令UA=0.2V，UB=0.25V，測量輸出電壓Uo。(3)將B點對地短路，A點輸入f=100Hz，VRMS=10mV的正弦信號。用示波器觀察輸出波形，測量Ui和Uo的電壓，求放大倍數(shù)。2、橋式測溫放大電路R14R1R2RW1R3Rt22020k100k1kDZA’B’+12V(1)室溫下調(diào)節(jié)RW1使差放輸出Uo1=0。(2)確定溫度系數(shù)K=0.25(假定)T(℃)Uo1(V)200282溫度2022242628電壓00.51.01.52.0U=0.25(T-20)3、滯回比較器電路4、溫度檢測控制電路運行調(diào)試(1)按圖接線(注意可調(diào)元件不能隨意變動)。(2)根據(jù)所需控制的溫度T確定對應的電壓Uo1。(3)調(diào)節(jié)RW4使比較器參考電壓UR=Uo1。(4)用加熱器升溫，直至報警電路報警(LED發(fā)光)，記下此時的電壓Uo11及對應溫度t1。(5)降低熱敏電阻的溫度，記下電路解除報警時對應的電壓Uo12和溫度t2。根據(jù)t1和t2值，可得檢測靈敏度t0=t2-t1。(6)改變控制溫度T，重復上述步驟，完成下表。設定溫度T22242628設定電壓Uo10511.52UR0.511.52動作溫度T1T2動作電壓Uo1