实验.docx

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实验

实验五单管放大电路常用电子仪器使用

一、实验目的

1、学习数字万用表、函数信号放生器、双踪示波器、交流数字毫伏表的使用方法及注意事项。

2、学习使用万用表辨别二极管、三极管管脚的方法，以及判断它们的好坏。

3、识别几种实验常用的电子元器件。

4、掌握单级共射放大电路静态工作点的测量和调整方法。

5、了解电路参数变化对静态工作点的影响。

6、掌握单级共射放大电路动态指标（Au、Ri、Ro）的测量方法。

7、学习通频带的测量方法。

二、实验用设备及器料

1、模拟电子技术实验箱　　　　　　　　一个

2、双踪示波器　一台

3、信号发生器　　　一台

4、交流数字毫伏表一个

5、数字万用表　　　　一个

6、导线若干

三、实验原理

1、直流稳压电源：

为电路提供能量。

2、信号发生器：

为电路提供各种频率和幅度的正弦（或非正弦）的输入信号。

3、示波器：

用来观察电路各点的波形，以监视电路是否正常工作，同时还用于测量波形的周期、幅度、相位及观察电路的特性曲线等。

4、交流数字毫伏表：

用于测量电路的输入、输出（及其他部分）的交流信号有效值。

5、数字式万用表：

用于测量电路的静态工作点和直流信号的幅值，也可测量工作频率较低时的电路的交流电压、交流电流的有效值及测量电路R的阻值。

6、实验电路如图5-1，这是一个分压式偏置的单管放大电路，具有静态工作点稳定的特点。

当在放大起的输入端加入输入信号Ui后，在放大器的输出端可得到一个与Ui相位相反的输出信号Uo，从而实现了电压放大。

图5-1共射极单管放大电路

7、静态工作点的选择

当放大电路仅提供直流电源，不提供输入信号时，称为静态工作情况，这时三极管的各电极的直流电压和电流的数值，将在三极管的特性曲线上确定一点，这点称为Q点。

静态工作点的选取很重要，它直接影响放大器的放大倍数、波形失真及工作稳定性等。

静态工作点如果选择太高，会引起饱和失真，如果选择太低，又会引起截止失真。

实验中，若测得UCEQ﹤0.5V，说明三极管已饱和；若测得UCEQ≈UCC，则说明三极管已截止。

对于线性放大电路，这两种工作点都是不合适的，必须对其进行调整。

静态工作点的位置与电路的参数UCC、Rc、Re、Rb11、Rb12都有关。

当电路的参数都确定之后，电路工作点的调整是通过调整电位器Rp来实现的。

8、静态工作点测量

输入信号Ui=0时，用量程合适的直流毫安表、直流电压表测量三极管集电极电流ICQ和管压降UCEQ。

实验中，为了避免断开集电极，采用测量UB、UE、UC，然后利用公式ICQ≈IEQ=UE/Re算出电流ICQ的方法。

9、电压放大倍数的测量

在输出电压不失真的情况下，用交流电压表测量输入电压Ui和输出电压Uo的有效值，则Av=Uo/Ui。

10、输入电阻Ri的测量

在放大器的输入端串一个已知的R，在放大器正常工作情况下，用交流电压表测量Us和Ui，则Ri=UiR/（Us-Ui）。

11、输出电阻Ro的测量

在放大器正常工作情况下，用交流电压表测量电路带负载和不带负载的电压和，则Ro=（Uo∞/UoL-1）RL。

12、通频带的测量

实际电路中，通常要求放大器能够放大一定频率范围的信号。

我们把放大器的放大倍数和工作信号频率有关的特性称为频率特性，其曲线则称为频率特性曲线。

当放大倍数下降到中频的0.707倍时，低频区所对应的低频点称为下限频率，用fL表示，在高频区所对应的高频点称为上限频率，用fH表示。

则频带宽度fBW=fH–fL。

四、实验内容及数据处理

1、用数字万用表的直流电压档，交流电压档测量模拟实验箱上的直流电源和交流电源，测量时万用表的量程应适当选择，注意万用表读数。

2、打开示波器电源，调节有关旋钮，使荧光屏上出现：

扫描基线，熟悉“辉度”、“聚焦”、“横向位移”、“纵向位移”、“扫描”等旋钮的作用。

3、信号放生器的使用：

调节函数信号放生器的频率档，使其输出信号频率为1KHZ，调节“输出衰减”（由0dB、20dB、40dB、60dB等构成衰减等级）和“幅度调节”旋钮（电位器），便可在输出端得到所需要的电压。

用示波器观察信号发生器的输出波形。

4、数字豪伏表：

打开毫伏表电源，选好状态及量程，调节信号放生器的输出电压档，用毫伏表测量其对应的输出电压值。

5、用万用表辨别二极管的正、负极性，辨别三极管的集电极、基极、发射极及管子的类型。

6、选择一些不同类型的电子元件加以识别。

7、静态工作点的调整与测量（计算：

IEQ=URe/Re,ICQ=URc/Rc,UCEQ=VCC-URe-URc）

在实验箱上按电路图5-1接好线路，在输入信号为0时，慢慢调整RP，用万用表的直流电压档测量发射极对地电位VE，当VE=2V时，分别测量Vc、VB、VE，则UCE=VC-VE，UBE=VB-VE。

断开与上偏置电阻相连的线，用万用表的电阻档测量上偏置电阻，将所测数据记录在表格5-1中。

表格5-1

VE（V）

ICQ（mA）

VCEQ（V）

VBE（V）

Rb（Ω）

8、电压放大倍数的测量

将函数信号发生器输出电压调到Vpp=20mV，频率调到1KHz，接入放大电路的输入端，用示波器观测输出电压波形是否失真，在不失真的情况下，用交流毫伏表测量输出电压（带负载和不带负载两种情况）和输入电压，用公式计算出两种情况下电压放大倍数。

9、输入输出电阻的测量

在输入回路串一个与输入电阻相近的电阻R，本实验采用的串联的电阻为1KΩ。

用毫伏表测量Us、Ui，即可求得Ri（Ri=（Ui/Us-Ui）*R。

将放大器输出端与负载端断开，用毫伏表测量Uo’值，然后接上负载电阻RL，测得输出电压Uo值，即可求得Ro=（Uo’/Uo-1）*RL。

10、测量放大器的通频带

在示波器上测出中频区的输出电压Uopp，在保持输入信号的大小不变，增大输入信号的频率，当输出电压下降到中频区输出电压的0.707（-3dB）倍时，信号发生器所指示的频率就是放大器的上限截止频率fH；减小输入信号的频率，当输出电压下降到中频区输出电压的0.707（-3dB）倍时，信号发生器所指示的频率就是放大器的下限截止频率fL，则通频带BW=fH-fL。

五、思考题

1、使用示波器时若要达到如下要求，应调节哪些旋纽和开关？

波形清晰，亮度适中；波形稳定；移动波形位置；改变波形个数；改变波形的高度；同时观察两路波形。

2、怎样用直流电压表检查三极管工作在放大区、截止区、饱和区？

3、当静态电流Ic偏大或偏小时，输出电压波形会出现哪种类型的失真？

请结合三极管的输出特性曲线进行说明。

实验六负反馈放大电路

一、实验目的

1.研究负反馈对放大电路性能的影响。

2.掌握负反馈放大电路性能的测试方法。

二、实验原理

　　负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用,虽然它使放大器的放大倍数降低，但能在多方面改善放大器的动态指标，如稳定放大倍数，改变输入、输出电阻，减小非线性失真和展宽通频带等。

因此，几乎所有的实用放大器都带有负反馈。

负反馈放大器有四种组态，即电压串联，电压并联，电流串联，电流并联。

本实验以电压串联负反馈为例，分析负反馈对放大器各项性能指标的影响。

三、实验设备与器件

1、模拟电子技术实验箱一个

2、双踪示波器　一台

3、信号发生器　　　一台

4、数字万用表　　　　一个

5、导线若干

四、实验内容及数据处理

1.负反馈放大器开环和闭环放大倍数的测试

图6－1反馈放大电路

①按图接线，RF先不接入。

②输入端接入Vi=1mVf=1kHz的正弦波（注意输入1mV信号采用输入端衰减法见实验二）。

调整接线和参数使输出不失真且无振荡（参考实验二的方法）。

③按表6.1要求进行测量并填表。

④根据实测值计算开环放大倍数和输出电阻ro。

（2）闭环电路

①接通RF按

（1）的要求调整电路。

②按表6.1要求测量并填表，计算Avf。

③根据实测结果，验证Avf≈1/F。

表6－1

RL（KΩ）

Vi（mV）

Vo（mV）

Av（Avf）

开环

∞

1

1K5

1

闭环

∞

1

1K5

1

2.负反馈对失真的改善作用

（1）将图6－1电路开环，逐步加大Vi的幅度，使输出信号达到1V左右时，出现失真（注意不要过分失真）记录失真波形的幅度。

（2）将电路闭环，观察输出情况，并适当增加Vi幅度，使输出幅度接近开环时失真波形幅度（1V左右）。

（3）若RF=3K不变，但RF接入1V1的基极，会出现什么情况？

实验验证之。

（4）将结果填入下表。

表6－2

Vi

Vo

结果描述

输出波形情况

（1）

（2）

（3）

3.测放大电路频率特性

（1）将图6－1电路先开环，选择Vi适当幅度（频率为1KHz）使输出信号在示波器上有满幅正弦波显示。

（2）保持输入信号幅度不变逐步增加频率，直到波形减小为原来的70%，此时信号频率即为放大电路fH。

（3）条件同上，但逐渐减小频率，测得fL。

（4）将电路闭环，重复1～3步骤，并将结果填入表6.2。

表6－3

fH（Hz）

fL（Hz）

开环

闭环

五、思考题

1.将实验值与理论值比较，分析误差原因。

2.根据实验内容总结负反馈对放大电路的影响。

实验七基本运算电路

一、实验目的

1、了解集成运算放大器741的外形和管脚。

2、学习运算放大器调零的方法。

3、用集成运算放大器构成反相比例、同相比例、加法、减法等基本运算电路并测定它们的运算关系。

二、实验设备及器料

1、模拟电子技术实验箱一个

2、数字万用表一个

3、导线若干

三、实验原理

1、由于运算放大器内部的晶体管和电阻值不可能完全对称，当输入信号为零时，输出信号不为零，所以在使用时要外加调零电路。

2、此外，集成运算放大器为高放大倍数的多级放大器，在接成运算电路时引入了深度负反馈，由于内部晶体管的结电容和其他寄生参数的影响，很容易产生寄生振荡，即在输入无信号输入时，在输出端有正弦波或其他波形出现。

这就破坏了运算电路的正常工作，因此在使用时要接入消振电路。

通常采用外接电路来改变电路的频率特性，从而破坏它产生自激振荡的条件，以达到消振的目的。

3、本实验用741运算放大器，其外型、管脚和符号如图所示，不需要外加消振元件。

4、集成运算放大器加不同形式、不同电路元件和参数的深度负反馈电路，可构成模拟各种数学运算的运算电路。

四、实验内容及数据处理

1、查读实验电路板，观察集成运算放大器741的外形、管脚，了解各元件的作用，弄清和正负电源的接线端与输入输出电压的测试点。

2、调节直流稳压电源，使输出电压为±10V备用。

3、运算放大器的调零

图7—1

用运算放大器构成要运算的运算电路，首先要将运算放大器的输入电压短接（Vi=0），用万用表直流电压档测量输出电压，如有电压，调整RW使输出电压为零。

4、反相比例运算电路

图7—2

把实验电路板按图接成反相比例运算电路。

其中R1=R2=10K、RF=20K，调节直流电源使依次如按表给定的Vi值，用万用表直流电压档测量并记录对应的输出电压V0值，记录于表7—1中。

表7—1

输入电压Vi（V）

-1.5V

-0.5V

-0.1V

0.1V

0.5V

1.5V

理论计算值V0

实际测量值V0

放大倍数A

5、同相比例运算放大电路

图7—3

把实验电路板按图接成同相比例运算电路。

其中R1=R2=10K、RF=20K，调节直流电源使依次如按表给定的Vi值，用万用表直流电压档测量并记录对应的输出电压V0值，记录于表7—2中。

表7—2

输入电压

Vi（V）

-1.5V

-0.5V

-0.1V

0.1V

0.5V

1.5V

理论计算值V0

实际测量值V0

放大倍数A

6、加法运算电路

图7—4

把实验电路板按图接成加法运算电路。

其中R1=R2=10K、RF=20K，调节两个直流电源使依次如按表给定的Vi1、Vi2值，用万用表直流电压档测量并记录对应的输出电压V0值，记录于表7—3中。

表7—3

输入信号Vi1

0V

0.3V

0.5V

0.7V

0.6V

0.4V

输入信号Vi2

0.3V

0.2V

0.2V

0.3V

0.5V

0.5V

计算值V0

实际测量值V0

7、减法运算电路

图7—5

把实验电路板按图接成减法运算电路。

其中R1=R2=10K、RF=20K，调节两个直流电源使依次如按表给定的Vi1、Vi2值，用万用表直流电压档测量并记录对应的输出电压V0值。

记录于表7—4中。

表7—4

输入信号Vi1

1.0V

0.7V

0.6V

0.5V

0.8V

0.6V

输入信号Vi2

1.2V

1.0V

0.8V

0.6V

0.5V

0.4V

计算值V0

实际测量值V0

五、思考题

1、理想运算放大器有哪些特点？

2、比例运算电路的运算精度与电路中哪些参数有关？

如果运算放大器已选出，如何减小运算误差？

3、求和运算电路的运算精度与电路中哪些参数有关？

如果运算放大器已选出，如何减小运算误差？

实验八正弦波振荡电路

一、实验目的

1、学习振荡电路的工作原理和电路结构

2、观察振荡器的振荡频率

3、观测改变选频电路的电阻、电容对振荡频率的影响。

二、实验用设备仪器

1、模拟电子技术实验箱一个

2、双踪示波器　一台

3、信号发生器　　　一台

4、交流数字毫伏表一个

5、数字万用表　　　一个6、导线若干

三、实验原理

振荡器要起振必须满足幅度条件（AVF≥1）和相位条件（正反馈）。

当选频电路中，R1=R2=R,C1=C2=C时振荡器的振荡频率

图8—1

四、实验内容及数据处理

1、有稳幅环节的文氏电桥振荡器

按图8—1接线（1、2两点接通），接通电源，用示波器观测有无正弦波电压Vo输出，若无输出，可调节RW（在面板上标为W，下同）使Vo为无明显失真的正弦波，测量Vo的频率并与计算结果比较。

（见表8—1）

用毫伏表测量Vo和Vf的有效值，并观察Vo值是否稳定。

观察在R=10KΩ，C=0.01µf，R=100KC=0.01µf两种情况下，输出波形的变化情况。

2、无稳幅环节的文氏电桥振荡器

断开1、2两点的接线，接通电源，调节RW，使VO输出为无明显失真的正弦波，测量VO的频率，并与计算结果比较，见表8—2。

表8-1有稳幅环节的文氏电桥振荡器

R=10KC=0.01µf

R=100KC=0.01µf

计值值

Vo（V）

F0（HZ）

计算值

Vo（V）

F0（HZ）

测量值

Vo（V）

F0（HZ）

测量值

Vo（V）

F0（HZ）

表8—2无稳幅环节的文氏电桥振荡器

R=10KC=0.01µf

R=100KC=0.01µ

计值值

Vo（V）

F0（HZ）

计算值

Vo（V）

F0（HZ）

测量值

Vo（V）

F0（HZ）

测量值

Vo（V）

F0（HZ）

五、思考题

1、分析振荡器起振条件，观察其输出波形。

2、由给定电路参数计算振荡频率与实测值进行比较分析误差产生的原因。

3、二极管VD1、VD2在电路中起什么作用？

说明它们的工作原理。