版模拟电路实验讲义.docx
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版模拟电路实验讲义
模拟电路实验讲义
曲阜师范大学物理工程学院
电子技术教研室编写
2013.2.10
前言
《模拟电子电路实验》是电子技术专业的一门应用技术基础课，是学习和掌握电子电路实验技术的入门课程，是工艺技能训练和其它实践环节的基础。
本实验通过对模拟电路的性能测试和调整，使学生巩固和加深理解所学的理论知识，熟悉电子电路中常用元器件的性能和常用电子仪器的使用，掌握电子电路测量的基本原理和方法，为制作和调试复杂电路打下基础。
本实验目的是通过对模拟电路的性能测试和调整，使学生熟悉电子电路中常用元器件的性能和常用电子仪器的使用和基本的电子测量及调试技术，掌握电子电路中基本单元电路的构成原理，了解基本的元器件：
如二极管、三极管、集成运放等部件的性能及应用，掌握基本放大电路、负反馈电路、低频功放、RC正弦振荡、差动放大器、集成运放应用电路、稳压电路等常用基本电路的调整及主要性能的测量，使学生巩固和加深理解所学的理论知识，为后续课打下坚实基础。
本实验指导书包括多个实验，与《模拟电子线路》课程相配套。
实验类型包括：
①常用电子仪器的使用；②验证单元电路原理的实验；③设计和综合性的实验。
验证型实验的重点放在常用电子元器件的使用上，如：
二极管、三极管、集成运放的性能测试，使学生在熟悉元器件性能的基础上能正确使用器件组成各种单元电路。
单元电路的实验重点放在电路的调整和性能测试上，如：
调整放大器工作点，使其工作在放大区，会测量其放大倍数、输入及输出电阻等。
设计和综合性的实验的重点在于培养学生对所学到的知识的运用能力，使他们能够设计一些简单的电路，会调试、测试一些较为复杂的电路。
我们自知水平有限，故指导书中若有不妥之处，敬请指正。
目录
实验一常用电子仪器的使用……………………………………………………3
实验二单级交流放大器……………………………………………………5
实验三两级阻容耦合放大器……………………………………………………9
实验四负反馈放大电路………………………………………………………12
实验五OCL功率放大电路…………………………………………………15
实验六*集成功率放大电器…………………………………………………18
实验七运算放大器的基本运算电路………………………………………20
实验八信号发生和处理电路…………………………………………………25
实验九整流、滤波、稳压电路………………………………………………30
附录一：
电路元器件的特性和规格和焊接……………………………………34
附录二：
示波器的使用…………………………………………………………43
实验一常用电子仪器的使用
一、实验目的
1.学会万用表、信号发生器、示波器、实验箱和交流毫伏表的使用方法。
2.学会用示波器观察信号并会测量信号的电压幅度和频率。
二、实验设备（注意记录型号）
1.实验箱2.示波器3.交流毫伏表4.500型万用表5.数字万用表6.函数信号发生器
三、实验任务
1.用毫伏表（或者数字万用表）和示波器测量正弦信号
调节信号发生器，使其输出频率为1KHZ，峰峰值为1V，不含直流成分的正弦信号，用示波器观测此信号，记录其实际周期值，并用记录示波器荧光屏上显示的被测信号波形；用毫伏表（或者万用表）测量其有效值，并作记录。
2.用示波器测量矩形波信号
调节信号发生器，使其输出周期为0.1mS，峰峰值为2V，占空比为50%，不含直流成分的矩形波信号，用示波器观测此信号，记录其实际频率值，并记录示波器荧光屏上显示的被测信号波形。
3.用示波器测量两个信号的相位差
用1kΩ的电阻和0.01μF的电容组成一个RC移相网络，输入1KHz的正弦信号，用示波器测量从电阻上输出的信号与输入信号的相位差。
用双踪显示法测量，记录示波器荧光屏上显示的波形，并算出相位差。
电路连接如图2.1所示。
说明：
示波器的使用方法见附录二。
附：
MS3电源板使用说明
本电源板是根据MS3和DMS2模拟数字实验箱所作实验需用的电压和信号而设计的，仅适用于本实验箱使用。
当接通220V、50Hz交流电压后，本电源可输出：
1．+5V（0.6A）固定稳定电压；
2．±12（0.6A）固定稳定电压；
3．±2V－±15V（0.4A）可调稳定电压。
在使用过程中，如有短路或过载时，本电源有自动保护，同时相应的指示灯熄灭，还有声音报警，故障排除后自动恢复工作。
在电源板接通电源后，同时还可以为实验提供所需的两种信号。
1．两组-5V－+5V直流电压信号连续可调，可作电平使用，不能作电源使用。
2．函数信号发生器（简易型）的频率变化范围为1Hz---100KHz，分五档粗调和细调。
可提供方波、三角波和正弦波:
1）方波：
幅度大于8V，占空比近似50%，当频率大于50KHz时，方波前后沿随频率增加而响应变差。
2）三角波：
幅度大于6V。
3）正弦波：
幅度为4V，失真度小于10%。
如需用小信号（1~几毫伏）时，若信号源无衰减，为减小干扰和容易调试，可用680Ω电位器分压获得，如图：
模拟电路实验板使用说明
1.本实验板地线除整流、滤波、稳压部分外，其它各部分地线都是连通的。
2.并联稳压实验采用8.2V稳压管，最大输出电流为15mA。
3.交流放大电路中采用的三极管为9011，β=70±5。
4.运放Ⅰ、Ⅱ采用集成运741，正负电源有二极管保护。
5.作集成功率放大实验时，必须将8Ω扬声器与20Ω电阻
串联（20Ω电阻在OCL功放电路的输出端），作2030放大器
的负载，如图示。
或者只用20Ω电阻作负载。
6.实验的连线尽量短，否则会出现自激现象。
7.实验板扩展区（在下边）的最下边一排元件插孔为Ф1孔。
可插较大的元件，其它元件插孔为Ф0.6，可插一般常用元件。
实验二单级交流放大器
一、实验目的
1.学习晶体管放大电路静态工作点的测试方法，进一步理解电路元件参数对静态工作点的影响，以及调整静态工作点的方法。
2.学习测量输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压幅值的方法。
3.观察电路参数对失真的影响。
4.进一步熟悉常用电子仪器的使用方法。
二、实验设备（注意记录型号）
1.实验箱2.示波器3.毫伏表4.数字万用表5.函数信号发生器
三、预习要求
1.熟悉单管放大电路，掌握不失真放大的条件。
2.了解负载变化对放大倍数的影响。
3.理解放大电路输入电阻和输出电阻的测试原理。
4.了解饱和失真、截止失真和固有失真的形成及波形。
5.掌握消除失真方法。
四、实验内容及步骤
1.测量并计算静态工作点
a.按图2-1接线。
图2-1
b.将输入端对地短路，调节电位器RP2，使VC=Ec/2（取6～7伏），测静态工作点VC、VE、VB及Vb1的数值，记入表2-1中。
C.按下式计算IB、IC，并记入表2-1中。
表2-1
调整Rb2
测量
计算
VC（V）
VE（V）
VB（V）
Vb1（V）
IC（mA）
IB（A）
2．测量电压放大倍数及观察输入、输出电压相位关系。
在实验步骤1的基础上，把输入与地断开，接入f=1KHz、Vi=10mV左右的正弦信号,负载电阻分别为RL=2KΩ和RL=∞，用毫伏表测量输出电压的值，用示波器观察输入电压和输出电压波形，并比较输入电压和输出电压的相位，画于表2-3中，在不失真的情况下计算电压放大倍数：
Av=Vo/V1，把数据填入表2-2中：
表2-2
RL（）
Vi（mV）
VO（V）
Av
2K
∞
表2-3
波形
3．观察RC=3K，RL=2K时对放大倍数的影响。
在实验步骤2的基础上，把RC换成3K，重新测定放大倍数，将数据填入表2-4中。
表2-4
RC（）
Vi（mV）
VO（V）
Av
2K
3K
4．观察负载电阻对放大倍数的影响。
在实验步骤2基础上，把负载电阻2K换成5.1K，重新测定放大倍数。
并将数据填入表2-5中。
表2-5
RL（Ω）
Vi（mV）
VO（V）
Av
5.1K
5*．测量电压参数，计算输入电阻和输出电阻。
图2—2
a.调整RP2，使VC=Ec/2（取6～7伏），测试VB、VE、Vb1的值，填入表2-6中。
b.输入端接入f=1KHz、Vi=20mV的正弦信号。
c.分别测出电阻R1两端对地信号电压Vi及Vi′按下式计算出输入电阻Ri：
d.测出负载电阻RL开路时的输出电压V∞，和接入RL（2K）时的输出电压V0,然后按下式计算出输出电阻R0；
将测量数据及实验结果填入表2-6中。
表2-6
Vi（mV）
Vi′（mV）
Ri（）
V∞（V）
V0（V）
R0（）
6*．观察静态工作点对放大器输出波形的影响,将观察结果分别填入表2-7，2-8中。
a.输入信号不变，用示波器观察正常工作时输出电压Vo的波形并描画下来。
b.逐渐减小RP2的阻值，观察输出电压的变化，在输出电压波形出现明显失真时，把失真的波形描画下来，并说明是哪种失真。
（如果RP2=0Ω后，仍不出现失真，可以加大输入信号Vi，或将Rb1由100KΩ改为10KΩ，直到出现明显失真波形。
）
c.逐渐增大RP2的阻值，观察输出电压的变化，在输出电压波形出现明显失真时，把失真波形描画下来，并说明是哪种失真。
如果RP2=1M后，仍不出现失真，可以加大输入信号Vi，直到出现明显失真波形。
表2-7
阻值
波形
何种失真
正常
RP2减小
RP2增大
●调节RP2使输出电压波形不失真且幅值为最大（这时的电压放大倍数最大），测量此
Vb1（V）
VC（V）
VB（V）
VO（V）
时的静态工作点Vc、VB、Vb1和VO。
表2-8
五、实验报告
1.整理实验数据，填入表中，并按要求进行计算。
2.总结电路参数变化对静态工作点和电压放大倍数的影响。
3*.分析输入电阻和输出电阻的测试方法。
4*.讨论静态工作点对放大器输出波形的影响。
实验三两级阻容耦合放大电路
一、实验目的
1.学习两级阻容耦合放大电路静态工作点的调整方法。
2.学习两级阻容耦合放大电路电压放大倍数的测量。
3.学习放大电路频率特性的测定方法。
二、实验设备（注意记录型号）
1.实验箱2.示波器3.数字万用表4.毫伏表5.函数信号发生器
三、预习要求
1.熟悉单管放大电路，掌握不失真放大电路的调整方法。
2.了解两级阻容耦合放大电路静态工作点的调整方法。
3.复习两级阻容耦合放大电路电压放大倍数的计算。
4.了解放大电路频率特性的基本概念。
四、实验电路原理图
两级阻容耦合放大电路的实验电路,如图3-1所示。
图3-1
实验注意事项：
1.实验连线时应注意交流信号尽量走短线，布线时尽量避免线交叉。
2.要避免输入回路和输出回路交叉。
实验中如发现寄生振荡，可采用以下措施消除：
1.重新布线，尽可能走短线。
2.避免将输出信号的地引回到放大器的输入级。
3.T1管cb间接30pF的电容。
4.分别使用测量仪器，避免互相干扰。
五、实验内容及步骤
1.调整静态工作点：
a.调节电位器RP1，使Vc1=（6～7）V；调节电位器RP2，使Vc2约为（6～7）V。
b.从信号源输出Vi频率为1KHz幅度小于2mV（保证输出波形不失真）的正弦波。
c.用示波器分别观察第一级和第二级放大器的输出波形，若波形有失真，则可少许调节RP1和RP2，直到使两级放大器输出信号波形都不失真为止。
d.断开输入信号，用数字表测量晶体管VT1与VT2的各极电位，将数据记入表3-1中。
表3-1
VT1
VT2
VC1（V）
VB1（V）
VE1（V）
VC2（V）
VB2（V）
VE2（V）
2.测量电压放大倍数
输入信号不变（f=1KHZ；Vi＜2mV正弦信号＝，在不失真的情况下，按表3-2中给定的条件，分别测量放大器的第一级和第二级的输出电压V01、V02，把数据记入表3-2中。
表3-2
测试输入与输出电压
计算电压放大倍数
Vi（mV）
V01（mV）
V02（V）
AV1=V01/Vi
AV2=V02/V01
AV=V02/Vi
RL=∞
RL=5.1K
3*.测试放大器幅频特性
测量放大器的幅频特性一般采用逐点法。
（RL=∞，RL=5.1K）
a.保持输入信号在各频率时Vi=1mV不变，在RL=∞和RL=5.1K两种情况下，改变频率测出相应的输出电压Vo，将数据记入表4-3和表3-4内。
b.找出上下限截止频率fH、fL（增益下降到中频增益的0.707倍时所对应的频率点），在fH、fL两点左右应多测几点，并求出放大器的带宽:
Δf=fH-fL
表3-3
f（KHz）
RL=∞
V0（V）
0.707Vomax
Vomax
0.707Vomax
AV
表3-4
f（KHz）
RL=5.1K
V0（V）
0.707Vomax
Vomax
0.707Vomax
AV
六、实验报告
1.根据实验数据计算两极放大器的电压放大倍数，说明总的电压放大倍数与各级放大倍数的关系以及负载电阻对放大倍数的影响。
2*.画出实验电路的幅频特性简图，标出fH和fL。
实验四负反馈放大电路
一、实验目的
1.熟悉负反馈放大电路性能指标的测试方法。
2.通过实验加深理解负反馈对放大电路性能的影响。
二、实验设备（注意记录型号）
1.实验箱（记录实验用的型号）2.示波器3.毫伏表4.数字万用表
5.函数信号发生器
三、预习要求
1.熟悉单管放大电路，掌握不失真放大电路的调整方法。
2.熟悉两级阻容耦合放大电路静态工作点的调整方法。
3.了解负反馈对放大电路性能的影响。
四、实验电路
实验电路如图4-1所示：
图4-1
实验注意事项：
实验中如发现寄生振荡，可采用以下措施消除：
1.重新布线，尽可能走短线。
2.避免将输出信号的地引回到放大器的输入级。
3.T1管cb间接30pF的电容。
4.分别使用测量仪器，避免互相干扰。
五、实验内容及步骤
1.调整静态工作点
连接α、α’点，使放大器处于反馈工作状态。
经检查无误后接通电源。
调整RP1、RP2（记录当前有效值）,使VC1=（6～7V）、VC2=（6～7V），测量各级静态工作点，填入表4-1中。
断开电路测量并记录偏置电阻。
表4-1
待测参数
VC1
VB1
VE1
VC2
VB2
VE2
RA
RB
计算值
测量值
相对误差
注意：
测量RA和RB时，应该将被测电阻从电路中断开后，再用欧姆表测量！
！
！
2.观察负反馈对放大倍数的影响。
a.从信号源输出Vi频率为1KHz幅度小于2mV（保证输出波形不失真）的正弦波。
b.输出端不接负载，分别测量电路在无反馈（α，α’断开）与有反馈工作时（α与α’连接）空载下的输出电压Vo，同时用示波器观察输出波形，注意波形是否失真。
若失真，减少Vi并计算电路在无反馈与有反馈工作时的电压放大倍数AV，记入表4-2中。
表4-2
待测参数
工作方式
Vi（mV）
V0（V）
Av（测量）
Av（理论）
无反馈
RL=∞
RL=5.1K
有反馈
RL=∞
RL=5.1K
3.观察负反馈对放大倍数稳定性的影响。
RL=5.1K，改变电源电压将Ec从12V变到10V。
分别测量电路在无反馈与有反馈工作状态时的输出电压，注意波形是否失真，并计算电压放大倍数，稳定度。
记入表4-3中。
4.观察负反馈对波形失真的影响
a.电路无反馈，Ec=12V,RL=5.1K，逐渐加大信号源的幅度，用示波器观察输出波形出现临界失真，用毫伏表测量Vi、Vo和V0P-P值，记入表4-4中。
b电路接入反馈（a与a′连接）,其它参数不变，用毫伏表测量Vi、Vo和V0P-P值，记入表4-4中。
c.逐渐加大信号源的幅度，用示波器观察输出波形出现临界失真，用毫伏表测量Vi、Vo和V0P-P值，记入表4-4中。
表4-3
待测参数
工作方式
EC=12V
EC=10V
V0（v）
AV
V0（v）
AV
无反馈
有反馈
表4-4
待测参数
工作方式
Vi（mV）
V0（V）
V0P-P（V）
无反馈
临界
临界
有反馈
Vi同无反馈
临界
临界
5.*幅频特性测量（对带宽的影响）
在上述实验基础上，不接负载、EC=12V，分别在有、无反馈的情况下调信号源使f改变（保持Vi不变）测量Vo，且在0.707VO处多测几点，找出上、下限频率。
数据记入表4-5和表4-6中。
表4-5
频率
方式
f（KHz）
无反馈
Vo（V）
0.707Vomax
Vomax
0.707Vomax
AV
表4-6
频率
方式
f（KHz）
有反馈
Vo（V）
0.707Vomax
Vomax
0.707Vomax
AV
六、实验报告
1.整理实验数据，填入表中并按要求进行计算。
2.总结负反馈对放大器性能的影响。
实验五OCL功率放大电路
一、实验目的
1.了解OCL功率放大电路的性能和特点。
2.加深理解负反馈对放大电路性能的影响。
3.掌握电路的测试方法。
二、实验设备（注意记录型号）
1.实验箱2.示波器3.毫伏表4.函数信号发生器5.数字万用表
三、实验内容和步骤
1.首先将运算放大器调零（调零电位器的接法请参考实验七）。
2.按实验电路图5-1接线。
图5-1
注意:
如果电路存在干扰，可在±12V电源之间加0.33μF电容。
3.测量电源电压为±12V时的最大不失真输出功率和效率：
用数字表调整好信号源后加入电路.在放大电路输入端输入f=1KHz，Vi=100mV的低频信号，用示波器观察输出波形，在无自激振荡的情况下，逐渐加大输入信号电压，至输出波形处于临界失真时，记录这时的最大不失真输出电压VO，并计算最大输出功率Pom和效率η，数据记入表5-1。
表5-1
Vo（V）
I（mA）
Pom=V02/RL
PV=EI
η=POM/PV
注：
PV为直流电源提供的功率。
E为直流电源总电压，I为电路总电流。
4.测量放大电路在音频（20Hz～20KHz）范围内的频率特性。
在f=1KHz时，调输入信号Vi，使输出信号Vo=0.8V。
然后测量Vi值，保持Vi值不变的条件下改变信号频率f，记录所对应的Vo，并画出Vo～f曲线。
数据记入表5-2。
表5-2
保持Ui不变
f（Hz）
10
20
200
600
1K
10K
20K
60K
Vi=（V）
Vo（V）
5.观察负反馈深度对波形失真的影响
a.调输入信号频率f=1KHz，用示波器观察输出波形，逐渐加大输入信号电压，至输出波形失真。
波形记入表5-3。
b.然后加强负反馈（即用100KΩ电阻与原反馈电阻Rf并联），观察输出波形失真有无变化。
波形记入表5-3。
原输出失真波形
加强负反馈后输出波形
表5-3
6.用示波器观察负反馈放大电路的自激振荡现象及消除方法：
调整输入信号，使输出处于临界振荡状态，此时断开校正网络，电路将产生自激振荡。
7.观察末级工作状态对交越失真的影响：
a.将b1和b2点短路后与741的输出端相连接，在正电源端集电极串接mA表，测其静态电流ICQ3。
ICQ3=mA
b.在放大电路输入端输入f=1KHz、Vi=100mV的低频信号，用示波器观察并画出输出波形的交越失真情况。
波形记入表5-4。
表5-4
交越失真波形
c.用100KΩ电阻与反馈电阻Rf并联，加强负反馈，保持输出电压幅度与b相同，用示波器观察交越失真有无变化。
五、实验报告
1.根据实验值计算最大不失真输出功率及相应的效率。
2.根据实验数据画出放大器的幅频特性曲线。
3.根据实验结果分析负反馈对波形失真的影响。
4.根据实验结果分析交越失真产生的原因及消除方法。
5.分析当频率为20KHz后的波形为何失真。
实验六集成功率放大器
一、实验目的
1.熟悉集成功率放大器的特点和应用。
2.学习和掌握集成功率放大器的主要指标及测量方法。
二、实验设备（注意记录型号）
1.模拟实验箱2.数字万用表3.示波器4.交流毫伏表5.函数信号发生器
三、实验注意
电路产生寄生振荡可采取如下措施：
1.断开毫伏表与输出的连接。
2.尽量接短线。
特别是交流信号一定要尽量走短线，电源的滤波电容，接线更要短。
3.一定要避免连线交叉，输入输出远离，
4.输出接喇叭时，应与10Ω/5W的电阻串联。
5.在±12V电源之间加一个0.1μF的电容。
四、实验内容
1．按图6-1接线。
图6-1集成功率放大器
2．加信号时（Vi=0）用数字万用表测电路静态总电流I+12、I-12及2030芯片各脚的电位。
填入表6-1中。
表6-1
I+12（mA）
I-12（mA）
V1（V）
V2（V）
V3（V）
V4（V）
V5（V）
3.动态测量
●最大输出功率
输入端接1KHz，Vi≤10mV（用交流毫伏表测量）的正弦信号，用示波器观察输出电压波形,逐渐加大输入信号幅度,使输出电压信号为最大不失真输出。
用交流毫伏表测量此时的输
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