模拟电子技术实验与课程设计.docx
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模拟电子技术实验与课程设计
东华理工学院自编教材
模拟电子技术
实验指导书与课程设计
前言
《模拟电子技术》是电类专业重要的基础课，也是非电类工科专业的重要学习内容。
模拟电子技术是一门实践性很强的课程，实验是学习电子技术的一个重要环节，它对巩固和加深课堂教学内容、提高学生的实际动手能力和工作技能，培养科学的工作作风具有重要的作用，为今后学好后续课和从事实际技术工作奠定坚实的基础。
本门课程实验内容的安排遵循由浅到深、由易到难的规则，考虑不同层次的需要，既有基本测试验证性的内容，又有设计研究性的内容。
为提高实验的思想性、科学性和启发性，有些实验只提出设计要求及电路原理简图，由学生自己完成方案的选择、实验步骤的安排和实验结果的表格记录等，充分发挥学生的创造性和主观能动性。
本书还编写了基本实验、设计性实验共二十个，还编写了三个模拟电子技术课程设计。
每个实验均可以在模拟电路实验系统中完成，学生可根据情况从中选做，实验前由任课老师根据各专业的具体情况和教学内容确定实验项目，选择实验内容。
本课程是实践性、技能性和理论性很强的学科，必须理论联系实际，在理论知识的指导下，通过实践逐步加深对电子技术理论的理解，勤思考、多动手，不断地发现问题、分析问题和解决问题，注重自己能力的培养，才能有所收益、有所发展、有所创新。
电子技术日新月异，教学改革任重道远，由于水平有限，对书中的错误和缺点恳请读者批评指正，以便今后不断改进。
2006年10月17日
第一部分模拟电子技术实验
实验一单级放大电路
（一）
一、实验目的
1．熟悉电子元器件和模拟电路实验箱，学习基本放大电路的组成。
2．掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。
3．学习测量放大器Q点和Av方法，了解共射极电路特性。
二、实验仪器
1．示波器
2．信号发生器
3．万用表
4．模拟电路实验箱
三、预习要求
1．三极管及单管放大器工作原理。
2．放大器动态和静态的测量方法。
四、实验内容及步骤
（一）装接电路与简单测量
图1－1工作点稳定的放大电路
1．判断实验箱上三极管的极性及好坏，测量+12V电源是否正常以及电解电容的极性和好坏。
2．按图1-1所示连接电路（注意要关断电源之后再接线），Rp调到电阻最大位置。
3．接完后仔细检查，经认真检查后方可通电。
（二）静态测量与调整
1.改变Rp，记录Ic分别为2mA、3mA、4mA、5mA时三极管V的β值。
提示：
Ib和Ic的测量和计算方法
1测Ib和Ic一般可用间接测量法，即通过测Vc和Vb，Rc和Rb计算出Ib和Ic（注意：
图1－1中Ib为支路电流）。
此法虽不直观，但操作比较简单，建议初学者采用。
2直接测量法，即将微安表和毫安表直接串联在基极（集电极）中测量。
此法直观，但操作不当容易损坏仪器和仪表。
不建议初学者采用。
3 测量Rb时应关断电源，并断开Rp的下端。
2.调整静态工作点，调RP使Ve=1.8V（或使Uce=5~6V），计算并填表1.1.
表1.１
实测
计算
Ube（v）
Uce（v）
Rb（kΩ）
Ib（μA）
Ic（mA）
（三）动态研究
1．按图1－2所示电路接线，调整Q点（方法同前）。
图1－2小信号放大电路
2．将信号发生器的输出信号调到f＝1KHz，UP-P为500mV，接至放大电路的A点，经过R1、R2衰减（100倍），Ui点得到5mV的小信号，观察Ui和Uo端波形，并比较相位,填表1.2。
3．信号频率不变，逐渐加大信号幅度，观察Vo不失真时的最大值并填入表1.2
表1.2
实测
实测计算
估算
Ui（mv）
Uo（v）
Au
Au
五、实验报告
1．记录全部的实验测量结果及波形。
2．结合电路理论知识，计算单级放大电路的电压放大倍数,并与实际测量值进行比较，分析误差结果、产生误差的原因及改进办法或方案。
3．按实验内容和测量要求详细写出实验报告。
实验二单级放大电路
（二）
一、实验目的
1．学习测量放大器ri、r0的方法、观察放大器的非线性失真，了解共射极电路特性。
2．学习放大电路的动态性能。
二、实验仪器
1．示波器
2．信号发生器
3．万用表
4．模拟电路实验箱
三、预习要求
1．三极管及单管放大器工作原理。
2．放大器动态和静态的测量方法。
四、实验内容及步骤
1．输入电阻测量
按图1-1接线。
如图2-1，在输入端串接一个5.1k电阻Rs，测量Us与Ui即可计算ri
ri＝Ui/IbIb＝（US－Ui）/RS
则ri＝[Ui/（US-Ui）].RS
2．输出电阻测量
按图1-1接线。
如图2-2，测量有负载和空载时的U0，即可计算出r0，将上述测量及计算结果填入表2.1中。
r0＝[（U0-UL）/UL]RL＝（U0/UL-1）RL
表2.1
测输入电阻（Rs=5.1kΩ）
测输出电阻（RL=5.1kΩ）
实测
计算
估算
实测
计算
估算
US（mv）
Ui（mv）
ri
ri
U0
RL=∞
U0
RL=
ro（kΩ）
ro（kΩ）
3．按图1-2接线，保持Ui＝5mv不变，放大器接入负载RL，按表2.2中给定不同参数的情况下测量Ui和Uo，并将计算结果填表中。
表2.2
给定参数
实测
实测计算
估算
RC
RL
Ui（mv）
Uo（v）
Au
Au
5K1
5K1
5K1
2K2
2K
5K1
2K
2K2
4．保持Ui＝5mv不变，转动电位器以增大或减小Rp，观察输出端Uo波形的变化，并用万用表测量三极管Vb、Vc、Ve的值，并填入表2.3中。
表2.3（注意:
如果截止失真不明显可适当增加输入信号的幅度.）
Rp5
Vb
Vc
Ve
输出波形现象
小
合适
大
五、实验报告
1.记录全部的实验测量结果及波形。
2.结合电路理论知识，计算单级放大电路的输入电阻、输出电阻，并与实际测量值进行比较，分析误差结果、产生误差的原因及改进办法或方案。
3.按实验内容和测量要求详细写出的实验报告。
实验三射极跟随器
一、实验目的
1．掌握射极跟随器的特性和测量方法。
2．进一步学习放大器中各项参数的测量方法。
二、实验仪器
1．示波器
2．函数发生器
3．万用表
4．模拟电路实验箱
三、预习要求
1．参照教材有关章节内容，熟悉射极跟随器原理及特点。
2．根据图3-1元器件参数，估算静态工作点，画出交、直流负载线。
图3-1 射极跟随器
四、实验内容
1．按图3-1电路接线。
2．直流工作点的调整。
接上电源，将电源开关合上，在B点输入频率f＝1KHz正弦波信号，电路的输出端用示波器观测，反复调节电位器Rp4及信号源的输出幅度，使电路的输出幅度在示波器屏幕上得到一个最大不失真波形，然后断开输入信号，用万用表测量晶体管各极对地的电位，测量的结果即为该放大器静态工作点，将所测数据填入表3-1中。
（也可按照前面所学的方法调整Q点.）
表3-1
Ve（V）
Ube（V）
Ic（mA）（计算值）
测量值
3．测量电压放大倍数AV
接入负载RL=1KΩ，在B点输入频率为f＝1KHz正弦波信号，调节输入信号幅度（此时电位器Rp4不能再旋动），用示波器观察，在输出最大不失真情况下，测量Ui,UL的值，将所测数据填入表3-2中。
表3-2
Ui（V）
UL（V）
Au
测量值
4．测量输出电阻ro
在B点输入频率为f＝1KHz的正弦波信号，幅度Ui＝100mv左右，当断开和接上负载RL＝2.2KΩ时，用示波器观测输出波形，分别测出空载时输出电压Uo（RL＝∞）和有负载输出电压UL（RL＝2.2KΩ）值，则
ro=（Uo/UL-1）RL
将所测数据填写入表3-3中。
表3-3
Uo（mV）
UL（mV）
ro
测量值
5．测量放大器输入电阻ri（采用换算法）
在电路输入端串入一个5.1Ｋ电阻（如图3-1），从Ａ点加入频率为f＝1KHz的正弦信号，用示波器观察输出波形，再分别用示波器测量Ａ点、Ｂ点波形的幅值Us、Ui.
则ri=[Ui/（Us-Ui）].Ｒs.
将测量数据填写入表3-4中。
表3-4
US（mV）
Ui（mV）
ri
测量值
6．测量射极跟随器的跟随特性
在电路的输出端接入负载ＲL＝2.2KΩ,在Ｂ点加入频率为f＝1KHz正弦信号，逐渐增大输入信号幅度Ui，用示波器观测电路的输出端，在保证输出波形不失真的情况下，测出对应的UL值，根据测量结果计算Ａv电压放大倍数。
将所测数据填写入表3-5中。
表3-5
1
2
3
4
5
Ui（mV）
UL（mV）
Ａu
五、实验报告要求
1．给出实验原理图，标明实验的元件数值。
2．整理实验数据，说明实验中出现的各种现象，得出有关的结论，画出必要的波形曲线。
3．将实验结果与理论计算比较，分析产生误差的原因。
实验四差动放大电路
一、实验目的
1．熟悉差动放大器工作原理
2．掌握差动放大器的基本测试方法
二、实验仪器
1．示波器
2．函数发生器
3．万用表
4．模拟电路实验箱
三、预习要求
1．计算图4-1的静态工作点（设rbe=3K,β=100）及电压放大倍数
在图4-1基础上画出单端输入和共模输入的电路
四、实验内容及步骤
差动放大原理实验电路如图4-1所示。
图4-1差动放大电路原理图
（一）测量静态工作点
①调零
将输入端短路并接地（即b1-b2短路并接地），接通直流电源，调节电位器Ｒp1使差动放大电路的双端输出电压Uo＝０。
②测量静态工作点
用万用表测量三个三极管（Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3）各极对地的电压，并填入表4-1中。
表4-1
Vc1
Vc2
Vc3
Vb1
Vb2
Vb3
Ve1
Ve2
Ve3
实测值
（二）测量差模电压放大倍数
在输入端加入直流电压信号Vid＝±0.1Ｖ（即Vb1＝0.1V，Vb2＝－0.1V）按表4-2要求，用万用表测量差动放大器单端和双端输出电压并记录，由测量数据计算出单端和双端输出的电压放大倍数。
（注意：
差动放大器输入的直流电压信号从实验箱OUT1和OUT２上接入，调节电位器可改变直流信号的大小和极性，使OUT1和OUT２分别调为＋0.1V和－0.1V再接入到差动放大器的Ｖb1和Ｖb2输入端。
）
表4-2（注意:
电压放大倍数=输出变化量/输入变化量）
测量计算项
差 模 输 入
测 量 值
计 算 值
Vc1
Vc2
Vo
Ad1
Ad2
Ad
Vb1＝0.1V
Vb2＝－0.1V
（三）测量共模电压放大倍数
调节好的OUT1和OUT２值不变，将输入端b1、b2短接，先后分别接到信号源OUT1和OUT２上，再分别用万用表测量出差放电路共模输入时的单端和双端输出的电压信号，并填入表4-3中，由测量数据计算出单端和双端输出的电压放大倍数，进一步再计算出共模抑制比CMRR=|Ad/Ac|。
表4-3
测量计算项
共 模 输 入
测 量 值
计 算 值
Vc1
Vc2
Vo
Ac1
Ac2
Ac
Vb1＝Vb2＝0.1V
Vb1＝Vb2＝－0.1V
（四）测量单端输入差放电路放大倍数
1．在图4-1中将b2接地，组成单端输入差动放大器，从b1端输入直流信号Ｖi=±0.1V,用万用表测量差放电路的单端输出和双端输出电压信号，记录并填于表4-4中。
根据测量值计算单端输入时单端输出和双端输出的电压放大倍数，并与在双端输入时的单端输出和双端输出的差模电压放大倍数进行比较。
2．用信号发生器产生一个幅度Ｖi＝50mV,频率f＝1KHz的正弦波信号加入差动放大器的b1端，b2接地。
这时用示波器分别测量记录单端输出和双端输出的电压波形和幅度、频率，填入表4-4中，根据测量值计算单端和双端输出的差模电压放大倍数。
表4-4
电压值
放大倍数AV
VC1
VC2
V0
Ad1
Ad2
Ad
直流0.1V
直流-0.1V
正弦信号50mv/1kHZ
（注意：
输入交流信号时，用示波器监视Ｖc1,Ｖc2波形，若有失真现象，可适当减小输入电压幅值，使Ｖc1,Ｖc2都不失真。
）
五、实验报告
1．根据实测数据计算图4-1差动放大器的静态工作点，并与预习计算结果相比较。
2．整理实验数据，计算各个信号输入时的Ａd，并与计算值相比较。
3．计算实验步骤３中Ａc和CMRR值。
4．总结差放电路的性能和特点。
实验五 积分与微分电路
一、实验目的
1．学会用运算放大器组成积分微分电路.
2．学会积分微分电路的特点及性能。
二、实验仪器
1．示波器
2．函数发生器。
3．万用表
4．模拟电路实验箱。
三、预习要求
1．分析图5-1电路，若输入正弦波，其相位差是多少？
当输入信号100Hz有效值为2V时，Vo=？
2．分析图5-2电路，若输入正弦波，其相位差是多少？
当输入信号为160Hz有效值为1V时，输出Vo=？
3．拟定实验步骤，做好记录表格。
四、实验内容
（一）积分电路
图5-1积分电路
1．实验电路如图5-1所示。
先从OUT1调出+1v的直流电压接入电路的输入端，即使Vi＝+1v，合上开关Ｋ，用示波器观察积分电路的输出波形Vo，然后断开开关Ｋ（开关Ｋ用一根导线代替，断开时拔出导线的一端）在示波器上观察输出波形的变化。
2．测量饱和输出电压及有效积分时间。
3．将图5-1中的积分电容C1改为0.1u，开关Ｋ断开，在积分电路的输入端用信号发生器分别输入一个幅度为2V、频率为100Hz的方波和正弦波，用示波器观察输出信号的幅度大小和输入与输出波形的相位关系，并记录波形。
（注意:
若因为输入信号含有直流电平而使得输出波形失真,可通过调节信号发生器的直流电平旋钮消除失真.）
4．信号发生器的输出幅度不变，改变信号发生器的输出频率，再用示波器观察输出信号的幅度大小和输入与输出波形的相位关系，并记录波形。
（二）微分电路
实验电路如5-2所示。
图5-2微分电路
1．用信号发生器输入一个频率为f＝160Hz，有效值为1V的正弦波信号到积分电路的输入端Vi，用示波器观察电路的Vi与Vo波形，并测量输出电压幅度。
2．电路连接不变，改变电路输入信号的频率（在20Hz~400Hz之间），用示波器观察Vi和Vo的幅值和波形变化情况并记录。
3．用信号发生器输入一个频率为f＝200Hz，峰－峰值为1V的方波信号到积分电路的输入端Vi，按正弦波步骤重复实验，用示波器观察电路的输出波形Vo。
（可在Vi端串连一个200Ω左右的电阻消除振荡）
（三）积分－微分电路
电路如图5-3所示。
图5-3积分——微分电路
1．用信号发生器输入一个频率为f＝200Hz，峰－峰值为1V的方波信号到积分－微分电路的输入端Vi，用示波器观察Vi和Vo的波形并记录（消除振荡方法同上）
2．电路连接不变，将积分－微分电路的输入端的输入的信号Vi频率改为500Hz，再重复上一步的实验。
（五）实验报告
1．整理实验中的数据及波形，总结积分，微分电路特点。
2．比较实验结果与理论计算值，分析误差原因。
实验六有源滤波器
一、实验目的
1．熟悉有源滤波器的电路构成及其特性。
2．学会测量有源滤波器的幅频特性。
二、实验仪器
1．示波器
2．函数发生器
3.万用表
4．模拟电路实验箱
三、预习要求
1．实验前预习教材有关滤波器的内容。
2．分析图6-1、图6-2、图6-3所示电路的工作原理，写出它们的电压增益特性的表达式。
3．计算图6-1、图6-2电路的截止频率和图6-3电路的中心频率。
四、实验内
（一）低通滤波器
实验电路如图6-1所示。
其中：
反馈电阻RF选用22K电位器，5K7为设定值。
图6-1低通滤波器
按表6.1内容测量并记录.
Vi（v）
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
频率（Hz）
5
10
15
30
60
100
150
200
300
400
Vo（v）
表6.1
（二）高通滤波器
实验电路如图6-2所示
图6-2高通滤波器
按表6.2内容测量并记录.
表6.2
Vi（v）
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
频率（HZ）
10
20
30
50
100
130
160
200
300
400
Vo（V）
（三）带阻滤波器
实验电路如图6-3所示。
1．实测电路的中心频率。
2．以实测出的中心频率为中心,逐步上下改变输入信号的频率，测出带阻滤波器电路的幅频特性,自拟表格。
图6-3带阻滤波器
五、实验报告
1．整理实验数据，画出各电路测量出的信号波形曲线，并与计算值对比，分析误差。
2．如何构成带通滤波器？
试设计一个中心频率为300Hz，带宽为200Hz的带通滤波器。
实验七RC正弦波振荡器
一、实验目的
1．掌握桥式RC正弦波振荡器的电路构成及工作原理。
2．熟悉正弦振荡器的调整、测试方法。
3．观察RC参数对振荡频率的影响，学习振荡频率的测定方法。
二、实验仪器
1．示波器
2．函数发生
3．万用表
4．模拟电路实验箱
三、预习要求
1．复习RC桥式振荡器的工作原理。
2．完成下列填充题：
①如图7-1中，正反馈支路是由组成，这个网络具有特性，要改变振荡频率只要改变或的数值即可。
②如图7-1中，RP3和R2组成反馈，其中用来调节放大器的放大倍数，使电路的放大倍数AV≥3。
图7-1RC正弦振荡器
四、实验内容
1．按图7-1接线，调节电位器电阻，使RP4＝R1，RP4的电阻值需预先调好再接入。
2．用示波器观察输出电压V0的波形。
3．思考：
①若电路元件完好，接线正确，电源电压也正常，但测量结果V0＝0，原因何在？
应怎么解决？
②若在输出端有信号V0，但出现明显失真，原因何在？
应如何解决？
4．测量输出信号V0的频率f0，并与计算值比较。
5．改变振荡频率
在模拟电路实验箱上设法使实验电路中的文氏桥电阻R1＝RP4=20k（或者使C1=C2=0.2u）。
注意：
改变参数前，必须先关断模拟电路实验箱电源开关，检查无误后再接通电源。
测f0之前，应适当调节RP3，使输出信号V0无明显失真后，再测频率,并读出V0的幅值。
6．测定运算放大器放大电路的闭环电压放大倍数AVf
在实验步骤5的基础上，关断实验箱电源，保持RP3值不变，使信号发生器输出的频率与步骤5相同。
断开图7-1中的“A”点接线，把低频信号发生器的输出电压接至运放的同相输入端（电路接成如图7-2），调节此输入信号Vi的幅值，使输出信号V0等于步骤5中读出的V0值，再测出此时的输入信号Vi的幅值，即可计算出电压放大倍数Avf＝V0/Vi=————倍。
7．自拟详细步骤，测定RC串并联网络的幅频特性曲线。
图7-2
五、实验报告
1．图7-1电路中，哪些参数与振荡频率有关？
将振荡频率的实测值与理论估算值比较，分析产生误差的原因。
2．总结改变负反馈深度对振荡起振的幅值条件及输出波形的影响。
3．完成预习要求第2项内容。
4．作出RC振荡器串-并联网络的幅频特性曲线。
实验八LC正弦波振荡电路
一、实验目的
1.研究LC正弦波振荡电路特性。
2.LC选频放大电路幅频特性。
二、实验仪器
1．示波器
2．函数发生器
3．模拟电路实验箱
三、预习要求
1．LC电路三点式振荡电路振荡条件及频率计算方法，计算图8所示电路中当电容C分别为0.047u和0.01u时的振荡频率。
2．LC选频放大电路幅频特性。
图8
四、实验内容
1．测选频放大电路的幅频特性曲线
（1）按图8接线，先选电容C为0.01u。
（2）调1RP使晶体管V的集电极电压为6V（此时2Rp=0）。
（3）调信号源幅度和频率，使f约等于16KHz，Vi=10Vp-p，用示波器监视输出波形，调2RP使失真最小，输出幅度最大，测量此时幅度，计算Au。
（4）微调信号源频率（幅度不变）使VOUT最大，并记录此时的f及输出信号幅值。
（5）改变信号源频率，使f分别为（f0-2），（f0-1），（f0-0.5），（f0+0.5）,（f0+1）,（f0+2）,（单位：
KHz），分别测出相对应频率的输出幅度。
（6）将电容C改接为0.047u，重复上述实验步骤。
2．LC振荡电路的研究
图8去掉信号源，先将C=0.01接入，断开R2。
在不接通B、C两点的情况下，令2RP=0，调1RP使V的集电极电压为6V。
（1）振荡频率
a）接通B、C两点，用示波器观察A点波形，调2RP使波形不失真，测量此时振荡频率，并与前面实验的选频放大电路谐振频率比较。
b）将C改为0.047u，重复上述步骤。
（2）振荡幅度条件
1在上述形成稳定振荡的基础上，测量Vb、Vc、Va。
求出Au·F值，验证Au·F是否等于1。
2调2RP，加大负反馈，观察振荡器是否会停振。
3在恢复的振荡的情况下，在A点分别接入20K、1K5负载电阻，观察输出波形的变化。
3．影响输出波形的因素
（1）在输出波形不失真的情况下，调2RP，使2RP为0，即减小负反馈，观察振荡波形的变化。
（2）先调1RP使波形不失真，然后调2RP观察振荡波形变化。
五、实验报告
1．由实验内容1作出选频的|AU|~f曲线。
2．记录实验内容2的各步实验现象并解释原因。
3．总结负反馈对振荡幅度和波形的影响。
4．分析静态工作点对振荡条件和波形的影响。
注：
本实验中若无频率计，可由示波器测量周期再进行换算。
实验九比较器
一、实验目的
1．掌握比较器的电路构成及特点。
2．学会测试仪器的方法。
二、实验仪器
1．示波器
2．函数发生器
3．万用表
4．模拟电路实验箱
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