模拟电路实验指导书.docx

资源描述

模拟电路实验指导书.docx

《模拟电路实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《模拟电路实验指导书.docx（41页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

模拟电路实验指导书.docx

模拟电路实验指导书

一实验室常用电子仪器的使用1

二单级、三极管共射极单管放大器3

三场效应管放大器6

四负反馈放大器9

五三极管射极跟随器11

六差动放大器13

七集成运算放大器指标测试15

八集成运算放大器的基本应用─—模拟运算实验18

九用集成运算放大器来构成波形发生器21

十集成运放器的基本应用──信息处理：

有源滤波器23

十一电压比较器实验25

十二低频功率放大器28

十三RC正弦波振荡器实验31

十四整流滤波电路实验33

十五串联型直流稳压电源实验34

一实验室常用电子仪器的使用

一、实验目的

1.了解实验室常用的电子仪器：

示波器、信号源、交流毫伏表、频率计的主要技术指标、性能，并学会正确的使用方法。

2.通过实际操作初步掌握用双踪示波器观测正弦信号并读取波形参数的方法。

二、实验设备与器件

1.TX053129多功能信号发生器

2.双踪示波器SR8

3.交流毫伏表

4.TX053326频率计

5.TX083302电子学综合实验板Ⅱ

三、实验内容

1.测量示波器本身的自校准信号（波形：

方波；频率：

f=1KHz±2%；电压幅度：

Vm=1V±30%；占空比：

50%；此信号用于示波器进行自检）。

（1）调出“校准信号”波形

（A）用示波器探头将“校准信号”输出端与YA（或YB）输入插口接通，调节示波器各相关旋钮，将触发方式开关置“自动”位置，触发源选择开关置“常态”，根据“校准信号”的频率和幅值正确选择扫速度开关（t/div）及Y轴灵敏度开关（v/div）的位置，则此时应在荧光屏上显示一个或数个周期的方波。

（B）分别将触发方式开关置“高频”位置，并同时调节触发器电平旋钮，调节稳定波形。

体会一下不同触发方式的操作特点。

（2）调校“校准信号”幅度

将Y轴灵敏度微调旋钮置“校准”位置，Y轴灵敏度开关置适当位置，读取校准信号的幅值，将其记入表1-1。

表1-1

标称值

实测值

校准信号

幅度

1V（P-P）

频率

1KHz

上升沿时间

≤2μs

下降沿时间

≤2μs

（3）调校“标准信号”频率

将扫描速度微调旋钮置“校准”位置，扫描速度开关置适当位置，读取“标准信号”的周期，并用频率计进行校核，将得到的结果记入表1-1。

（4）测量“校准信号”的上升时间和下降时间。

调节“Y轴灵敏度”开关位置及微调旋钮，并移动波形，使方波波形在垂直方向上正好占据中心轴上，且上、下对称，以便读取波形的参数。

通过旋钮扫描速度开关逐级提高扫描速度，使波形在X轴方向扩展（必要时可以利用“扫描速度扩展”开关将波形再扩展10倍），并同时调节触发电平旋钮，从便从荧光屏上能清楚地读取方波的上升时间和下降时间，并将其值记入表1-1。

2.观测信号源输出的音频信号的电压波形及频率

使多功能信号发生器输出音频信号的频率分别为100Hz，1KHz，10KHz，100KHz（频率计测量值），电压的有效值均为1V（交流毫伏表测量值）。

改变示波器扫描速度开关位置及Y轴灵敏度开关位置，观测信号源输出音频信号的频率及电压峰值，将其记入表1-2。

表1-2

信号电压频率（频率计读数）

实测值

信号电压幅值（毫伏表读数）V

实测值

周期（ms）

频率（Hz）

峰值（V）

有效值（V）

100Hz

1KHz

10KHz

100KHz

3.测量两个信号之间的相位差。

（1）观察双踪波器显示波形“交替”与“断续”两种显示方式的特点YA，YB均先不加输入信号，扫描速度开关置较低档位（如0.5s/div档）和较高档位（如5μs/div档），把显示方式开关分别置于“交替”和“断续”位置，观察两条扫描线的显示特点，记忆之。

（2）用双踪示波器显示测量两波形间的相位关系

①按图1-1连接实验电路。

将多功能信号发生器的音频信号输出调节为：

频率f=1KHz，电压幅值VA=2V，经R、C（接自TX083302）移相网络，将此音频信号移相变成频率，电压幅值相同，相位不同的两路信号VA和VB分别接至示波器的YA和YB输入端。

②将显示方式开关置“交替”档位，将YA和YB输入耦合方式开关置“⊥”档位，调节YA和YB的↑↓移位旋钮，使两条扫描基线重合，再将YA和YB输入耦合方式开关置“AC”档位，调节扫描速度开关及YA和YB灵敏度开关的位置，同时将内触发源选择开关拉出，此时在荧光屏上将显示出VA和VR两个相位不同的正弦波，其相位依如下关系式：

式中：

φ＝相位角差

XT＝信号波形一周期在X轴方向所占刻度的总格数

X＝两波形在X轴方向差距格数

按上式计算并实际观测两波形的相位差，将结果填入表1-3。

表1-3

信号波形一周期所占总格数

两波形在X轴方向差距格数

相位差

实测值

计算值

XT=

φ=

二单级、三极管共射极单管放大器

一、实验目的

1.学会调整晶体三极管放大器的直流静态工作点。

2.掌握放大器电压放大倍数、输入电阻及最大不失真输出电压的测试方法。

3.分析静态工作点对放大器性能的影响。

4.熟悉常用电子仪器及模拟实验设备的使用。

二、实验设备与器件

1.TX053325双路直流稳压电源

2.TX083319电源板

3.TX053329多功能信号发生器

4.双踪示波器（）

5.交流毫伏表

6.TX053118直流电压表

7.TX053119直流电流表

8.TX053326频率计

9.TX083302电子学综合实验Ⅱ

三、实验内容

1.按图2-1接好电路[RW=1M，RB2=82k]，这里需要注意的是：

为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起，同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆或屏蔽线。

（注意：

屏蔽线的外包金属网应牢牢接在公共接地端上）。

[先检查元器件导线，在连线，先直流后交流]

2.测量静态工作点

接通电源前，先将RW调到最大，将直流电流表按所示极性串接好，接通+5V电源，调节RW，使IC≈1mA（电流值可从所串接的直流电流表读出）；用直流电压表测量VB，VE，VC，用万用表测量RB的值，记入表2-1。

表2-1

测量值

计算值

VB（V）

VE（V）

VC（V）

RB（K）

IC（mA）

VBE（V）

VCE（V）

IC（mA）

3.测量电压放大倍数

在放大器输入端A送入f=1KHz的正弦信号VS，调节音频信号源输出旋钮，使VS=10mV，用示波器观察输出电压V0的波形，在波形不失真的前提下，用交流毫伏表测量下述三种情况的VO值，并用示波器同时观察VO和Vi的相位关系，记入表2-2

表2-2IE=1.0mAVS=10mV，Vi=mV

RC（KΩ）

RL（K）

VO（V）

记录Vi和VO的波形

2.7

∞

2.7

4.用示波器观察直流静态工作点对放大倍数和波形失真度的影响。

使RC=2.7KΩ，RL=∞，Vi适当，调节RW，用示波器监视输出电压V0波形，在VO波形不失真的条件下，测量几组IC和VO值，记入表2-3。

表2-3RC=2.7KΩRL=∞Vi=mV

IC（mA）

2.0

VO（V）

注：

（1）测量IC时，应调整音频信号源输出旋钮，使其输出为零（即Vi=0）

（2）AV为三极管共射放大器的电压放大倍数。

下一步用示波器重点观测变动直流静态工作点对输出波形失真度的影响。

使RC=2.7K，RL=2.7K，Vi=0，调节RW使IC=1.0mA测出VCE的值；再加入并逐步加大输入音频信号电压Vi，使此时输出电压VO足够大，且不失真；而后保持输入信号Vi不变，分别增大和减小RW（即减小或增大IC），使波形出现失真，绘出此时VO的波形，并测出失真情况下的IC和VCE值，记入表2-4。

请注意，每次测IC和VCE值时都要将信号源的输出旋钮复零。

表2-4RC=2.7KΩRL=2.7KΩVi=mV

IC（mA）

VCE（V）

VO波形

失真情况

三极管工作状态

2.0

5.测量最大不失真输出电压

使RC=RL=2.7KΩ

为了获得三极管共射放大器的最大动态范围，应将直流静态工作点调至交流负载线的中点。

为此，应同时调节RW及输入音频信号的幅度，用示波器观察VO的波形，当输出波形同时出现削底和缩顶现象，且削底及缩顶基本对称时，说明直流静态工作点已调至交流负载线的中点。

然后细微调整音频信号源输出旋钮，使输入信号幅度略减，而输出信号幅度最大，且无明显失真时，用交流毫伏表测量Vo（有效值）其动态范围等于2Vo，而用示波器可观测到Vop（峰值），及VOPP（峰—峰值）将结果记入表2-5。

表2-5RC=2.7KΩRL=2.7KΩ

IC（mA）

Vi（mV）

Vo（V）

Vopp（V）

有效值=

*6.测量输入电阻Ri和输出电阻RO

*7.测量三极管共射放大器的幅频特性曲线

注：

带有“*”号的6、7两项实验内容，可视实际情况由实验指导老师决定取舍。

三场效应管放大器

一、实验目的

1.了解结型场效应管的性能、特点及主要参数。

2.进一步熟悉放大器动态参数的测试方法

二、实验设备

1.TX053325双路直流稳压电源

2.TX083319电源板

3.TX053129多功能信号发生器

4.双踪示波器

5.交流毫伏表

6.TX053119直流电压表

7.TX083302电子学综合实验板Ⅱ

三、实验内容

1.静态工作点的测量和调整

（1）按下表所列出的结型场效应管3DJ6F的典型参数值及测试条件、用图示仪测量实验中所使用的结型场效应管的特性曲线及参数，记录下来备用。

表3-1

参数名称

IDSS（mA）

UP（V）

Gm（μA/V）

测试条件

VDS=10VVGS=0V

VDS=10V

IDS=50μA

VDS=10V

IDS=3mA

f=1KHz

参数值

1-3.5

＜｜-9｜

＞100

（2）按图3-1连接好此单结场效应管放大器。

（3）接通+5V直流电源，仔细调整RW，对照一下前面用图示仪所测并记录下来的3DJ6F特性曲线，检查一下静态工作点是否在特性曲线放大区的中间部分，通过细调RW来确定适当的静态工作点。

然后将此时的一系列静态直流参数记入表3-2。

表3-2

测量值

计算值

VG（V）

VS（V）

VD（V）

VO（V）

VGS（V）

ID（mA）

VDS（V）

VGS（V）

ID（mA）

2.场效应管放大器，输入电阻和输出电阻及电压放大倍数的测量。

（1）电压放大倍数AV和输出电阻RO的测量

用信号源在放大器A点输入f=1KHz，Vi=10—100mV的正弦信号，用示波器监测输出电压VO的波形。

在输出电压VO不失真的条件下，用交流毫伏表分别测量RL=∞（即输出端没有接负载）和RL=2.7K（即输出端加上R=2.7K负载）时的VO值，将其记入表3-3。

（注意：

在做这种测量时，应保证VO不失真，Vi值不变）

用示波器同时观察Vi和Vo的波形，特别注意一下它们的幅值大小及相位关系，将其描绘及记录在表3-3中。

表3-3

测量值

计算值

Vi、Vo的波形

Vi（V）

VO（V）

RO（KΩ）

RL=∞

RL=2.7K

注：

这里输出电阻R0及电压放大倍数AV都是通过测量Vi、VO、VL，将其代入公式计算出来的。

②

VO是RL=∞时的测量值，VL是RL=2.7K时的测量值。

（2）输入电阻Ri的测量

由于场效应管的输入电阻Ri很大，如直接用交流毫伏表测输入电压VS和Vi，限于我们的交流毫伏表的输入阻抗不是很高，它有可能小于场效应管放大器的输入电阻Ri，这样必然带来较大的误差。

故一般利用被测放大器的隔离作用，通过测量Vo来计算Ri。

测量电路如图3-2，这里R值选取不要与Ri相差太大，一般取R=（100～200）KΩ

②如图3－２所示，选择适当大小的输入电压VS（约50～100mV），先将开关K拨向“1”的位置，用交流毫伏表测得V01，然后再将开关K拨向“2”的位置，测得V02，将测得的数据计算的结果一并记入表3-4。

表3-4

测量值

计算值

V01（V）

V02（V）

Ri（KΩ）

注：

Ri测量的原理是这样的，首先应该说明它是一种间接的测量方法，最后通过计算来算出Ri值。

如图3-2所示，当K拨向1时，R未接入，Vi=Vs，V01=ArVs；保持VS值不变。

当K拨向2时，

∵①

②

∴将①式代入②式，解出

，式中VO1、VO2均是通过交流毫伏表测量得到的值，而R又是已知的电阻值，这样Ri就通过测量和计算间接求出。

四负反馈放大器

一、实验目的

加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的影响。

二、实验设备与器件

1.TX053325双路直流稳压电源

2.TX083319电源板（±15V）+5V

3.双踪示波器

4.TX053326频率计

5.交流毫伏表

6.TX053118直流电压表

7.TX053119直流电流表

8.TX083302电子学综合实验板Ⅱ

9.TX083303电子学综合实验板Ⅲ

三、实验内容

1.测量该两级阻容耦合放大器的直流静态工作点

按图4-1连接好实验电路，取VCC=+5V，Vi=0V，用直流电压表分别测量第一，二级的VB、VE、VC电压，并用直流电流表分别测量第一、二级的IC，将所测得的值，即该放大器的静态工作点记入表4-1

表4-1

VB（V）

VE（V）

VC（V）

IC（mA）

第一级

第二级

2.测试基本放大器和反馈放大器的各项性能指标

按图4-1所连接成的一个带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器继续做加反馈回路和不加反馈回路的实验。

这里特别要指出的是图4-1所示的两级阻容耦合放大器两级之间采用的是电压串联负反馈。

RF、CF为该负反馈回路。

而该放大器每级本身又加有电流串联负反馈。

第一级放大器不仅加有交流电流串联负反馈，且还加有直流电流串联负反馈；第二级放大器仅加有直流电流负反馈。

我们所做下面实验，比较加负反馈和不加负反馈对放大器各项性能指标的比较，是指两级音质电压串联负反馈，负反馈回路即指RF、CF，当需要断开反馈回路时，按图4-1所示的“X”点断开即可。

（1）测量该放大器的电压放大倍数Ar，输入电阻Ri和输出电阻R。

A.用信号源给该放大器输入f=1KHz，VS约为5mV的正弦信号。

（该放大器直流静态工作点的调整参考图4-1实验电路，这里从略）用示波器监视输出波形VO，在VO不失真的情况下，用交流毫伏表测量VS、Vi、VO、VL，并将其值记入表4-2（VO是空载时输出电压，VL是有载时输出电压），参考实验二、三，将输入电阻Ri与输出电阻RO测算出。

B.断开反馈回路，重新测量基本放大器的VS、Vi、VO、VL及Ri和RO值，将所测得的值记入表4-2。

表4-2

VS（mV）

Vi（mV）

VL（V）

VO（V）

RL（KΩ）

RO（KΩ）

基本放大器

负反馈放大器

（2）测量通频带

A.接上负载电阻RL，保持输入信号VS的幅值不变，增加和减小输入信号的频率，根据通频带的定义，找出该放大器的上限频fH及下限频fL，将其记入表4-3。

B.恢复反馈回路，再测负反馈放大器的上限频及下限频fH、fL，并将其记入表4-3。

3.进一步观测负反馈对非线性失真的改善。

将上面所连接的两级阻空耦合放大器，分别做一下接入反馈回路及断开反馈回路时，也即比较一下当输入放大器f=1KHz信号，逐渐增大输入信号VS的幅度，用示波器分别观测VO的波形，在VO幅值相同的情况下，特别注意观测VO波形的失真情况，指在提高“负反馈对改善一个放大器非线性失真”的认识和了解。

总之，通过如上的实验对负反馈能改善一个放大器的多项指标，应有一个深刻的认识和了解。

表4-3

fL（KHz）

fN（KHz）

△f（KHz）

基本放大器

负反馈放大器

五三极管射极跟随器

一、实验目的

1.掌握三极管射极跟随器的特性及测试方法。

2.进一步学习放大器各项参数的测试方法。

二、实验设备与器件

1.TX083319　电源板（±5V）

2.TX053325双路直流稳压电源

3.TX053129多功能信号发生器

4.双踪示波器

5.交流毫伏表

6.TX053326频率计

7.TX053118直流电压表

8.TX083302电子学综合实验板Ⅱ

三、实验内容

1.按图5-1连接好一个三极管射随器电路。

[先检查元器件导线，在连线，先直流后交流]

2.三极管射随器直流工作点的调整

接通＋5V[旧+15V]直流电源，用信号源在B点加入f=1KHz正弦波信号Vi，用示波器观测三极管发射极的电压波形，反复调整RＷ[1M]及信号源的输出幅度，在调整过程中，在示波器上获得一个最大而又不失真的波形，然后置Vi=0。

用直流电压表测量三极管9013各电极对地电位（即Ve、Vb、Vc），将其数值记入表5-1。

注：

在后面的各项测试及实验过程中，应始终保持RＷ不变，即Ib不变，也即保证该三极管射随器的直流工作点不变。

表5-1

Ve（V）

Vb（V）

Vc（V）

Ic≈Ve/Re（mA）

3.测量电压放大倍数AV

　　将开关K合上，加上该放大器负载RL=2.7K，用信号源在B点加入f=1KHz的正弦波信号Vi，不断调节输入信号Vi的电压幅度，用示波器观测VO，在VO最大且不失真情况下，用交流毫伏表测Vi，VL值，并将其记入表5-2。

表5-2

Vi（V）

VL（V）

AV＝VL／Vi

4.测量输出电阻RO

将开关K合上或打开，使该放大器分别处于有载和空载两个状态。

（负载RL=1KΩ），用信号源在B点加入f=1KHz，Vi=（0.1～0.5）V的正弦波信号，用示波器监测输出波形，用交流毫伏表分别测出有载和空载两个状态下的VL与VO值。

并将其代入输出电阻计算公式，算出RO值，一并记入表5-3。

（空载为VO，有载为VL）

表5-3

VO（V）

VL（V）

RO＝（VO／VL－1）RL（K）

5.测量输入电阻Ri

使用信号源从A点送入f=1KHz的正弦波信号VS，用示波器监测输出波形，用交流毫伏表分别测出A，B点对地的电位VS、Vi，记入表5-4。

表5-4

VS（V）

Vi（V）

Ri＝[Vi/（VS－Vi）]·R1（KΩ）

6.测试跟随特性

将开关K合上，加上该放大器负载RL=1KΩ，用信号源在B点加入f=1KHz正弦波信号Vi，保持f不变，逐渐增大Vi幅度，用示波器监视输出波形，在输出最大且不失真的情况下，用交流毫伏表测量对应的Vi、VL值，将其记入表5-5。

表5-5　　　RL=1KΩ　　　　f=1KHz

Vi（V）

VL（V）

注：

表5-5中为逐渐增大Vi幅度而记下的六个Vi数值及所对应的六个VL数值

7.测试该三极管射随器的频率响应特性

用信号源输入信号Vi=（0.1～0.2）V，并保持Vi幅度不变，改变输入信号频率，用示波器监视输出波形，在输出波形不失真的情况下，用交流毫伏表测量不同频率下所对应的输出电压VL值，并将其记入表5-6。

表5-6

f（KHz）

VL（V）

六差动放大器

一、实验目的

1.熟知差动放大器的性能及特点

2.学习差动放大器主要性能指标的测试方法

三、实验设备与器件

1.TX053325双路直流稳压电源

2.TX083319电源板（±15V）

3.TX053129多功能信号发生器

4.双踪示波器

5.交流毫伏表

6.TX053118直流电压表

7.TX083302电子学综合实验板Ⅱ

8.TX083301电子学综合实验板Ⅰ（4.7K电位器）

三、实验内容

1.典型差动放大器性能测试

（1）测量静态工作点

①调节放大器零点

A.按图6-1联接好一个典型的差动放大器。

B.K拨向1端，将A、B端短接，而后接通±15V直流电源，用直流电压表监测输出电压VO，调节RW使VO=0V。

注意：

调节RW应仔细，力求准确。

（V0=VC1-VC2）

　　②测量静态工作点

用直流电压表测三极管T1、T2各极电位及Re两端电压VRe，将其记入表6-1

表6-1

测量值

VC1（V）

Vb1（V）

Ve1（V）

VC2（V）

Vb2（V）

Ve2（V）

计算值

ＩC（mA）

Ｉe（mA）

VRe（V）

（2）测量差模电压放大倍数

①先断开±15V直流电源，采用差动输入（即双端输入）方式，调节多功能信号源，使f=1KHz，信号源输出幅度为零，用示波器监视差动放大器输出端，即T1、T2的集电极C1、

C2与地之间。

（这里指的是单端输出）

　　②接通±15V直流电源，逐渐增大信号源输出幅度，使Vi约为100mV，在输出波形无失真的情况下，用交流毫伏表测Vi，VC1，VC2，并记入表6-2中，并注意观察Vi、VC1、VC2之间的相位关系及VRe随Vi改变而变化的情况。

（注：

当用毫伏表或示波器在观测Vi时，如出现一些干扰，那是由于输入浮地造成，可分别测A、B两点对地间的电压，两者之差即为Vi）。

表6-2

典型差动放大电路

具有恒流源差动放大电路

双端输入

共模输入

双端输入

共模输入

100mV

VC1（V）

VC2（V）

AD＝VC／Vi

／

AC＝VO／Vi

／

CMRR=Aα/Ac

展开阅读全文