模電實驗指導(dǎo)書

試驗一 常用電子儀器使用練習(xí)一、試驗?zāi)康纳枋静ㄆ餍o的位置及作用；把握用雙蹤示波器觀看正弦信號波形和讀取波形幅度和周期的方法；了解函數(shù)信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源的主要技術(shù)指標(biāo)、性能及正確的使用方法。二、試驗原理1、示波器在模擬電子電路試驗中，常常使用到示波器，示波器是一種用途很廣的電子測量儀器，它既能直接顯示電信號的波形，又能對電信號進(jìn)展各種參數(shù)的測量。下面表達(dá)一下它的使用方法：查找掃描光跡將示波器YCHCH機(jī)預(yù)熱后，假設(shè)在顯示屏上不消滅光點(diǎn)和掃描基線，可按以下操作去找到掃描基線：abc(↑↓)、水平(←→)“位移”旋鈕，使光跡位于屏幕中心。CHCH2CH1+CH2時使用。為了顯示穩(wěn)定的被測信號波形使掃描觸發(fā)信號取自示波器內(nèi)部的Y通道。式開關(guān)于“觸發(fā)”狀態(tài)，通過調(diào)整“觸發(fā)電平”旋鈕找到適宜的觸發(fā)電壓，使X的現(xiàn)象仍屬于穩(wěn)定顯示。〔TIME/DIYVOLTS/DI”旋鈕使屏幕上顯示一～Y1軸靈敏度微調(diào)”旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，即順時針旋到底。在測量周期時，應(yīng)留意將“X軸掃速微調(diào)”旋鈕〔靠近外輸入〕置于“校準(zhǔn)”位置，即順時針旋到底，還要留意“擴(kuò)展”旋鈕的位置。信號幅度：依據(jù)被測波形在屏幕坐標(biāo)刻度上垂直方向所占的格數(shù)(div)Y軸靈敏度”開關(guān)指示值(v／div)的乘積，即可算得信號幅值的實測值。信號幅值=〔波形垂直方向所占的格數(shù)〕×〔Y軸靈敏度開關(guān)指示值〕信號周期：依據(jù)被測信號波形一個周期在屏幕坐標(biāo)刻度水平方向所占的格數(shù)(div)與“掃速”開關(guān)指示值(t／div)的乘積，即可算得信號頻率的實測值。信號周期=〔波形水平方向所占的格數(shù)〕×〔掃速開關(guān)指示值〕2、KHM-2B型模擬電路試驗裝置該試驗裝置由電路板與試驗臺兩局部組成，試驗電路板又由兩塊獨(dú)立的模電功能板組成，一套裝置可以同時進(jìn)展兩組獨(dú)立試驗。下面把模電功能板著重給大家介紹一下。1〕電源區(qū)由直流穩(wěn)壓電源、短路報警指示、直流信號源、函數(shù)信號發(fā)生器、頻率計和溝通電源組成。(1)直流穩(wěn)壓電源每塊模電功能板上各裝有四路直流穩(wěn)壓電源(±5V、1A及兩路0～18V、0.75A可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源)。開啟直流電源各分開關(guān)，其對應(yīng)指示燈亮，表示電源工作正常。與0～18V相對應(yīng)指示燈的亮度則隨輸出電壓的上升而由暗漸漸變亮，假設(shè)電壓太低指示燈可能不亮，這是正?，F(xiàn)象。兩路0～18V直流穩(wěn)壓電源為連續(xù)可調(diào)的電源，假設(shè)將兩路0～18V電源串聯(lián)，并令公共點(diǎn)接地，可獲得0～±18V0～36V可調(diào)的電源。函數(shù)信號發(fā)生器使用時，開啟信號發(fā)生器的開關(guān)，信號源開頭工作信號源幅值的大小調(diào)整信號源頻率的大小，波形按需要輸出正〔上〕〔下123、4兩腳處，信號輸出為三角波，4、5兩腳處，信號輸出為方波。下面短路帽插在12兩腳處f1，輸出信號頻率范圍為15H500H，置于、3兩腳處f，輸出信號頻率范圍為300H～7kH，將其置于5兩腳處f，5kHz～90kHz。2頻率計身的信號輸出頻率，開關(guān)置于外測，可測量由“輸入”插口輸入的信號頻率。留意：在使用過程中，遇到瞬時強(qiáng)干擾，頻率計可能消滅死鎖，此時只要按一下復(fù)位鍵，即可自動恢復(fù)正常工作。插件區(qū)連接。固定電路區(qū)該區(qū)供給了五個固定試驗電路：單管/負(fù)反響兩級放大器、射極跟隨器、RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩器、差動放大器、低頻OTL功率放大器。同學(xué)們可以依據(jù)試驗內(nèi)容選取對應(yīng)的試驗電路，進(jìn)展試驗。直流數(shù)字電壓表由三位半A／DLIC7107LED共陽極紅色數(shù)碼管等組成，0～2V、0～20V、0～200V三檔，由琴鍵開關(guān)切換量程。被測電壓信號應(yīng)插接在“十”和“一”兩個插口處，使用時要留意選擇適宜的量程，本儀器1亮。假設(shè)顯示為負(fù)值，說明輸入信號極性接反了，改換接線或不改接線均可。按下“關(guān)”鍵，即關(guān)閉儀表的電源，停頓工作。直流數(shù)字毫安表0～2mA0～20mA、0～200mA三檔，其余同上。三、試驗設(shè)備與器件1、雙蹤示波器 １臺2、模擬電路試驗裝置四、試驗內(nèi)容及步驟生疏示波器各掌握旋鈕開關(guān)的作用；翻開示波器開關(guān)，預(yù)熱３分鐘；掃描基線調(diào)整(CH1CH2)，輸入耦合方式開關(guān)置“地等旋鈕，使熒光屏上顯示一條細(xì)而且亮度適中的掃描基線。然后調(diào)整“X軸位移”和“Y軸位移”旋鈕，使掃描線位屏幕中心，并且能上下左右移動自如。3測試“校正信號”波形的幅度和頻率將示波器的“校正信號”通過示波器探頭線引入選定的Y通道(CH1或CH2，將Y/DCHCHX(／div)和Y軸“輸入靈敏度”旋鈕(V／div)，使示波器顯示屏上顯示出一個或數(shù)個周期穩(wěn)定的方波波形。測量“校準(zhǔn)信號”幅度y軸靈敏度微調(diào)”旋鈕置“校準(zhǔn)”位置y當(dāng)位置，讀取校準(zhǔn)信號幅度，記入表1-1。1-1示波器校準(zhǔn)信號標(biāo)準(zhǔn)值(V)幅度 0.5

實測值注：不同型號示波器標(biāo)準(zhǔn)值有所不同，請按所使用示波器將標(biāo)準(zhǔn)值填入表格中。測量“校準(zhǔn)信號”頻率將“掃速微調(diào)”旋鈕置“校準(zhǔn)”位置1-2表1-2 示波器校準(zhǔn)信號周期測量標(biāo)準(zhǔn)值周期 1ms

實測值用函數(shù)信號發(fā)生器任意產(chǎn)生三組信號，用示波器觀看其波形，并測量其幅度與周期，記入自擬表格中。留意：試驗完畢后，請不要把示波器的輸入線取下。直流穩(wěn)壓電源與直流數(shù)字電壓表的使用用導(dǎo)線將直流電壓表的“十“－”極分別與0~18V的直流穩(wěn)壓電源連接+6V,+12V,+9V，觀看旋鈕旋轉(zhuǎn)方向與輸出電壓變化趨勢。函數(shù)信號發(fā)生器的使用練習(xí)調(diào)整函數(shù)信號發(fā)生器有關(guān)旋鈕，使輸出頻率分別為500Hz、1kHz的正弦波信號。轉(zhuǎn)變示波器“掃速”開關(guān)及“Y軸靈敏度”開關(guān)，使信號穩(wěn)定，測量1-3。4表1-3 信號周期的測量信號頻率

示波器測量值周期(ms)

計算值周期(ms)500Hz1kHz五、試驗報告要求總結(jié)示波器各旋鈕作用；整理試驗數(shù)據(jù)，將測量值與標(biāo)準(zhǔn)值比較，分析誤差緣由。六、思考題想一想如何調(diào)整示波器各旋鈕，才能得到穩(wěn)定、清楚的波形？函數(shù)信號發(fā)生器能輸出哪幾種波形？七、試驗預(yù)習(xí)要求查閱有關(guān)資料，弄清楚示波器工作原理。生疏示波器各旋鈕的作用。生疏函數(shù)信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源的使用方法。5試驗二 晶體管共射極單管放大器一、試驗?zāi)康膶W(xué)會放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試與測量方法，分析靜態(tài)工作點(diǎn)對放大器性能的影響；把握放大器電壓放大倍數(shù)的測試方法；了解靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形的影響。二、試驗原理圖2-1為電阻分壓式單管放大器試驗電路圖它的偏置電路承受R 和RBl B2R

E在放大器的輸入端參加輸入信號U后，在放大器的輸出端便可得到一個與uii相位相反，幅值被放大了的輸出信號Uo，從而實現(xiàn)了電壓放大。RWR 500KB220k

RC2.4K+C+2

+12VA R B +T10K

C10Fμ1μ

R 100

RL UoC C S S 20K

E’R 10KE

1K+CE50μ圖2-1 共射極單管放大器試驗電路1、靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試：靜態(tài)工作點(diǎn)是否適宜，對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。假設(shè)工作點(diǎn)偏高，放大器在參加溝通信號以后易產(chǎn)生飽和失真，此時Uo的負(fù)半周將被削底，如圖2－2(a)所示；假設(shè)工作點(diǎn)偏低則易產(chǎn)生截止失真，即Uo的正半周被縮頂(一般截止失真不如飽和失真明顯)2—2(b)所示。這些狀況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作點(diǎn)以后還必需進(jìn)展動態(tài)調(diào)試，即在放大器的輸入端參加肯定的輸入電壓UiUo的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應(yīng)調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)的位置。62-2靜態(tài)工作點(diǎn)對uo波形失真的影響放大器靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)計的原則是：保證輸出波形不產(chǎn)生非線形失真，并使放大器有較大的增益，為了獲得最大不失真的輸出電壓，靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)選擇在輸出特性曲線上溝通負(fù)載線的中點(diǎn)。最終還要說明的是，上面所說的工作點(diǎn)“偏高”或“偏低”不是確定的，應(yīng)當(dāng)是相對信號的幅度而言，假設(shè)輸入信號幅度很小，即使工作點(diǎn)較高或較低也不肯定會消滅失真。所以精準(zhǔn)地說，產(chǎn)生波形失真是信號幅度與靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置協(xié)作不當(dāng)所致。如需滿足較大信號幅度的要求，靜態(tài)工作點(diǎn)最好盡量靠近溝通負(fù)載線的中點(diǎn)。2、輸入電阻、輸出電阻的測試方法：按圖2-3連線，圖中虛線框局部為試驗的溝通放大電路。圖2-3 輸入、輸出電阻測量電路輸入電阻Ri的測量為了測量放大器的輸入電阻，按圖2-3電路在被測放大器的輸入端與信號源之間串入一電阻R，在放大器正常工作的狀況下，用溝通毫伏表測出Us和Ui，則依據(jù)輸入電阻的定義可得：U i I

UU

UU i RUi RR S i7測量時應(yīng)留意以下幾點(diǎn)：①由于電阻RR兩端電壓Uo時必需分別測出U和U，然后利用U U U求出U 值。i R S i R②電阻RRRi為同一數(shù)量級為好，本試驗受條件所限，為固定10kΩ電阻。輸出電阻Ro的測量按圖2-1電路，在放大器正常工作條件下，測出輸出端不接負(fù)載的輸出電壓U和接入負(fù)載后的輸出電壓U ，依據(jù)o LR即可求出

U L UL R R OO LUROUO

1RL L 在測試中應(yīng)留意，必需保持RL接入前后輸入信號的大小不變，本試驗選用1k電位器作為負(fù)載。三、試驗設(shè)備與器件1、+12V直流電源 2、函數(shù)信號發(fā)生器3、雙蹤示波器 5、直流電壓表6、單管溝通放大固定電路四、試驗內(nèi)容及步驟放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試與測量B C 12V，然后關(guān)斷電源，用導(dǎo)線將工作電源接入電路的+12V”端分別接測三極管的E端，測出電壓UUU。填入2-1B C 2-1BC U〔V〕 U〔V〕 U〔VBC 8測量電壓放大倍數(shù)在放大器的輸入端參加頻率為500Hz~2kHz的正弦波信號Ui,調(diào)整函數(shù)信Ui=50~100mV左右，同時用示波器觀看Uo的波形，在波形不失真的條件下用溝通毫伏表測量下述兩種狀況下Ui,Uo的值，并用雙蹤示波器觀看Ui和Uo2-2中。2-2R Ui Uo AvL

觀看記錄一組Ui、Uo的波形∞1kΩ測量輸入電阻R、輸出電阻R2—3中。i o2-3Us(V)Uo(V)

Ui(V)UL(V)

Ri(kΩ)Ro(kΩ)五、試驗報告要求整理試驗數(shù)據(jù)，列出表格；分析輸出波形失真的緣由，并提出解決方法。六、思考題負(fù)載大小對放大倍數(shù)的大小有何影響？爭論靜態(tài)工作點(diǎn)變化對放大器輸出波形的影響。七、試驗預(yù)習(xí)要求閱讀教材中有關(guān)單管放大電路的內(nèi)容。估算試驗電路的性能指標(biāo)。9試驗3 射極跟隨器一、試驗?zāi)康陌盐丈錁O跟隨器的特性及測試方法；進(jìn)一步學(xué)習(xí)放大器各項參數(shù)測試方法。二、試驗原理13-l所示。它是一個電壓串聯(lián)負(fù)反響放大電路，它具有輸入電阻高，輸出電阻低，電壓放大倍數(shù)接近于1，輸出電壓能夠在較大范圍內(nèi)跟隨輸入電壓作線性變化以及輸入、輸出信號同相等特點(diǎn)。射極跟隨器的輸出取自放射極，故稱其為射極輸出器。2、電壓跟隨范圍

圖3-l 射極跟隨器試驗電路電壓跟隨范圍是指射極跟隨器輸出電壓UU作線性變化o i的區(qū)域。當(dāng)U超過肯定范圍時，U便不能跟隨U作線性變化，即U波形產(chǎn)i o i o生了失真。為了使輸出電壓U正、負(fù)半周對稱，并充分利用電壓跟隨范圍，oU的峰峰值，o即電壓跟隨范圍；或用溝通毫伏表讀取U的有效值，則電壓跟隨范圍oU 2 2UOPP O三、試驗設(shè)備與器件101、+12V直流電源 2、函數(shù)信號發(fā)生器3、雙蹤示波器 4、溝通毫伏表5、直流電壓表 6、頻率計7、射極跟隨器的固定電路四、試驗內(nèi)容及步驟靜態(tài)工作點(diǎn)的測試接通+12V直流電源，置Ui=0，用直流電壓表測量晶體管各電極對地電3-1。3-1U〔V〕

U〔V〕

〔V〕B C E測量電壓放大倍數(shù)輸入端輸入約100~500m,f=500H～1kHz正弦信號U出信號，在輸出信號波形不失真的狀況下，用溝通毫伏表測出輸入、輸出電壓值，求出Av3-2中。3-2Ui Uo Av測量輸入電阻Ri、輸出電阻Ro3-3中。3-3Us(V)Uo(V)

Ui(V)UL(V)

Ri(kΩ)Ro(kΩ)觀看測試該試驗線路的跟隨特性11接入負(fù)載R 1k,在輸入端參加f=1kHz正弦信號U，漸漸增大輸入L i信號Ui

應(yīng)的輸出電壓值，即為其最大不失真電壓。五、試驗報告要求整理試驗數(shù)據(jù)分析試驗結(jié)果；分析射極跟隨器的性能和特點(diǎn)。六、試驗預(yù)習(xí)要求預(yù)習(xí)射極跟隨器的工作原理；計算放大倍數(shù)AvRi、輸出電阻Ro的值(設(shè)β=100)。12試驗四負(fù)反響放大器一、試驗?zāi)康陌盐战M成電壓串聯(lián)負(fù)反響的方法；理解放大電路中引入負(fù)反響的方法和負(fù)反響對放大器各項性能指標(biāo)的影響；把握負(fù)反響放大電路性能指標(biāo)的測量方法。二、試驗原理4-1帶有電壓串聯(lián)負(fù)反響的兩級阻容耦合放大器負(fù)反響在電子電路中．有著格外廣泛的應(yīng)用，雖然它使放大器的放大倍數(shù)降低，但能在多方面改善放大器的動態(tài)指標(biāo)，如穩(wěn)定放大倍數(shù)，轉(zhuǎn)變輸入、輸出電阻，減小非線性失真和展寬通頻帶等。因此，幾乎全部的有用放大器都帶有負(fù)反響。負(fù)反響放大器有四種組態(tài)，即電壓串聯(lián)、電壓并聯(lián)、電流串聯(lián)、電流并聯(lián)負(fù)反響放大器。本試驗以電壓串聯(lián)負(fù)反響為例，分析負(fù)反響對放大器各項性能指標(biāo)的影響。ffF14-1R把輸出電UoT1R上形成反響電壓U。依據(jù)反響的推斷法可知，它屬于電壓串聯(lián)負(fù)反響。ffF113三、試驗設(shè)備及器件1、+12V直流電源 2、函數(shù)信號發(fā)生器3、雙蹤示波器 5、直流電壓表6、負(fù)反響放大器的固定電路四、試驗內(nèi)容及步驟測量靜態(tài)工作點(diǎn)按圖4-1連接試驗電路，取Ucc=+12V，Ui=0, 用直流電壓表分別測量第一級、其次級的靜態(tài)工作點(diǎn)，記入表3-1。4-1U〔V〕 U〔V〕 U〔V〕B C E第一級其次級測量多級放大器的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻f4-1連接試驗電路，R與試驗電路斷開組成根本多級放大器，以f=1kHz，Us〔2~5mV〕的正弦信號輸入放大器，用示波器監(jiān)視輸出波形Uo，在UoUs、Ui、Uo〔空載時的輸出f

〔帶負(fù)載時的輸出電壓，記入表4-將

接入試驗電路組成負(fù)反L f，適當(dāng)加大U〔50m，用示波器監(jiān)視輸出波形U，在Uo不失真的狀況下，用溝通毫伏表測量Us、Ui、Uo、U4-2。

Us Ui

Uo UL

LRiAv )

Ro(kΩ)根本放大器負(fù)反響放大器

〔mV〕〔mV〕Us Ui〔mV〕〔mV〕

〔V〕Uo〔V〕

〔V〕UL〔V〕

Av Rif(kΩ)

Rof(kΩ)14五、試驗報告要求認(rèn)真觀看試驗結(jié)果，并記錄之；依據(jù)試驗結(jié)果，比較根本放大器和負(fù)反響放大器的參數(shù)，總結(jié)電壓串聯(lián)負(fù)反響對放大器性能的影響。六、思考題電壓串聯(lián)負(fù)反響有什么特點(diǎn)，使放大器的哪些性能指標(biāo)得到了改善，應(yīng)當(dāng)在什么狀況下承受？負(fù)反響放大電路的反響深度是否越大越好，為什么？七、試驗預(yù)習(xí)報告復(fù)習(xí)負(fù)反響放大電路的工作原理及負(fù)反響對放大電路性能的影響;對靜態(tài)和動態(tài)有關(guān)參數(shù)進(jìn)展理論估算。15試驗5 RC正弦波振蕩器一、試驗?zāi)康牧私膺x頻網(wǎng)絡(luò)的組成及其選頻特性；把握RC正弦波振蕩器的組成及其振蕩條件；學(xué)會測量、調(diào)試選頻網(wǎng)絡(luò)和振蕩器。二、試驗原理1、RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)圖5-1 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)RC5-1所示，下面分析一下它的選頻特性2R2UUFF Z2 F

2 2ZUZU1

2 R

1 R2O 1 jC1 1

2 2R C RC 11 1R

2j 1 2CRC2 1 2 1為調(diào)整振蕩頻率便利，常設(shè)RR1 2

R ，C C0 1

C 。并令01 ，則F0 RC

1 3j 00當(dāng) 0

1時，幅頻特性的幅值最大，即RC161F max 3而相頻特性的相位角為零，即 0F1

2RC

時，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輸出電壓U

的幅值最0 FF O大，為輸入電壓值的1/3，且U和U 同相位。F O2、RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩器5-2所示，RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩器圖5-2 RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩器RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在振蕩電路中，既是選頻網(wǎng)絡(luò)，又是正反響電路，由前面1ff

時，U 和U2RC

同相位。也就是說，電路只能讓0 F Off 的信號滿足自激振蕩的相位平衡條件，對于f以外的信號，U 和U0 0 F O不同相，不滿足自激振蕩的相位平衡條件，所以，電路輸出單一頻率1f02RC

的正弦波。1振蕩頻率： f0

2RC起振條件： A3電路特點(diǎn)：可便利地連續(xù)轉(zhuǎn)變振蕩頻率，便于加負(fù)反響穩(wěn)幅，簡潔得到良好的振蕩波形。注：本試驗承受兩級共射極分立元件放大器組成RC正弦波振蕩器。三、試驗設(shè)備與器件1、+12V直流電源 2、函數(shù)信號發(fā)生器173、雙