模拟电子技术实训.docx

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模拟电子技术实训

项目一　晶体管共射极单管放大器

一、教学目标

1、学会单管放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。

2、具备单管放大电路的组装（设计、布线、制板、安装、焊接、调试）能力。

3、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。

二、工作任务

掌握单管放大电路的安装与调试。

三、实践操作

基础知识

（一）工作原理

图5-1-1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实训电路图。

它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE，以稳定放大器的静态工作点。

当在放大器的输入端加入输入信号ui后，在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反，幅值被放大了的输出信号u0，从而实现了电压放大。

（二）电路元器件明细表

电路元器件明细表见表5-1-1。

技能训练

（一）训练内容：

单管放大电路的安装与调试。

（二）训练器材：

工具、材料、设备、仪器见表5-1-2

（三）训练步骤

1.按图5-1-1所示正确安装各元器件。

2.检查各元件装配无误后,接通12V电源。

3.测量与调试放大电路的静态工作点，测量电压放大倍数。

（1）放大器静态工作点的测量与调试

调试：

接通直流电源前，先将RW调至最大，函数信号发生器输出旋钮旋至零。

接通＋12V电源、调节RW，使IC＝2.0mA（即UE＝2.0V），用直流电压表测量UB、UE、UC及用万用电表测量RB2值。

记入表5-1-3。

（2）测量电压放大倍数

在放大器输入端加入频率为1kHz的正弦信号uS，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压Ui10mV，同时用示波器观察放大器输出电压uO波形，在波形不失真的条下用晶体管毫伏表测量下述三种情况下的UO值，并用双踪示波器观察uO和ui的相位关系，记入表5-1-4。

（3）观察静态工作点对电压放大倍数的影响

置RC＝2.4kΩ，RL＝∞，Ui适量，调节RW，用示波器监视输出电压波形，在uO不失真的条件下，测量数组IC和UO值，记入表5-1-5。

（4）观察静态工作点对输出波形失真的影响

置RC＝2.4KΩ，RL＝2.4kΩ，ui＝0，调节RW使IC＝2.0mA，测出UCE值，再逐步加大输入信号，使输出电压u0足够大但不失真。

然后保持输入信号不变，分别增大和减小RW，使波形出现失真，绘出u0的波形，并测出失真情况下的IC和UCE值，记入表5-1-6中。

每次测IC和UCE值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。

项目二负反馈放大器

一、教学目标

1.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；

2.具备负反馈放大器的组装（设计、布线、制板、安装、焊接、调试）能力；

3.熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。

二、工作任务

掌握负反馈放大器的安装与调试。

三、实践操作：

基础知识

工作原理

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

实训任务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。

图5-2-1为带有负反馈的两级

阻容耦合放大电路，在电路

中通过Rf、Cf把输出电压uo

引回到输入端，加在晶体管

VT1的发射极上，在发射极电

阻RF1上形成反馈电压uf。

根

据反馈的判断法可知，它属于

电压串联负反馈。

1.闭环电压放大倍数

其中AV＝UO／Ui—基本放大器（无反馈）的电压放大倍数，即开环电压放大倍数。

1＋AVFV—反馈深度，它的大小决定了负反馈对放大器性能改善的程度。

2.反馈系数

（二）电路元器件明细表

电路元器件明细表见表5-2-1。

技能训练

（一）训练内容：

负反馈放大器的安装与调试。

（二）训练器材：

工具、材料、设备、仪器见表5-2-2。

（三）训练步骤：

1.按图5-2-1所示正确安装各元器件。

2.测量与调试放大电路的静态工作点，测量电压放大倍数。

3.测试基本放大器和负反馈放大器的各项性能指标。

（1）测量静态工作点

按图5-2-1连接电路，取UCC＝＋12V，Ui＝0，用直流电压表分别测量第一级、第二级的静态工作点，记入表5-2-3。

（2）测试基本放大器的中频电压放大倍数AV

Rf断开后将电路按图5-2-2改接，其它连线不动。

①以f＝1kHZ，Ui约5mV正弦信号输入放大器，用示波器监视输出波形uO，在uO不失真的情况下，用晶体管毫伏表测量有载时的输出电压U0，记入表5-2-4。

②保持Ui不变，断开负载电阻RL（注意，Rf不要断开），测量空载时的输出电压UO，记入表5-2-4。

（3）测试负反馈放大器的各项性能指标

将电路恢复为图5-2-1的负反馈放大电路。

适当加大Ui（约10mV），在输出波形不失

真的条件下，测量负反馈放大器的AVf，记入表5-2-5。

（4）观察负反馈对非线性失真的改善

①电路改接成图5-2-2的基本放大器形式，在输入端加入f＝1kHz的正弦信号，输出端接示波器，逐渐增大输入信号的幅度，使输出波形开始出现失真，记下此时的输入波形和输出电压波形与幅度。

②再将电路改接成5-2-1的负反馈放大器形式，增大输入信号幅度，使输入电压幅度的大小与①相同，记录此时的输入、输出波形与幅度，填入表5-2-6中，比较有负反馈时，输出波形与幅度的变化。

项目三晶体管共集电极放大电路

一、教学目标

1.学会晶体管共集电极放大电路静态工作点的调试方法；

2.具备晶体管共集电极放大电路的组装（设计、布线、制板、安装、焊接、调试）能力；

3.熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。

二、工作任务

掌握晶体管共集电极放大器的安装与调试。

三、实践操作

基础知识

（一）工作原理

晶体管共集电极放大电路的原理图如图5-3-1所示。

它是一个电压串联负反馈放大电路，它具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近于1，输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、

输出信号同相等特点，由于从发射极输出和输

入、输出同相的特点有时又称为射极跟随器或射极输出器。

。

1.输入电阻Ri

图5-3-1电路：

Ri＝rbe＋（1＋β）RE

如考虑偏置电阻RB和负载RL的影响，则：

Ri＝RB∥[rbe＋（1＋β）（RE∥RL）]

由上式可知晶体管共集电极放大电路的输入电阻Ri比共射极单管放大器的输入电阻Ri＝RB∥rbe要高得多，但由于偏置电阻RB的分流作用，输入电阻难以进一步提高。

输入电阻的测试方法同单管放大器，实训电路如图5-3-2所示。

即只要测得A、B两点的对地电位即可计算出Ri。

2.输出电阻RO

图5-3-1电路：

如考虑信号源内阻RS，则：

由上式可知晶体管共集电极放大电路的输出电阻R0比共射极单管放大器的输出电阻RO≈RC低得多。

三极管的β愈高，输出电阻愈小。

输出电阻RO的测试方法亦同单管放大器，即先测出空载输出电压UO，再测接入负载RL后的输出电压UL，根据：

即可求出RO：

3.电压放大倍数

图5-3-1电路：

≤1

上式说明晶体管共集电极放大电路的电压放大倍数小于近于1，且为正值。

这是深度电压负反馈的结果。

但它的射极电流仍比基流大（1＋β）倍，所以它具有一定的电流和功率放大作用。

（二）电路元器件明细表

电路元器件明细表见表5-3-1。

技能训练

（一）训练内容：

晶体管共集电极放大电路的安装与调试。

（二）训练器材：

工具、材料、设备、仪器见表5-3-2。

（三）训练步骤：

1.按图5-3-2所示正确安装各元器件。

2.检查各元件装配无误后,接通12V电源。

3.测量与调试晶体管共集电极放大电路的静态工作点及电路各特性。

（1）静态工作点的调整

按图5-2-1连接电路，接通＋12V直流电源，在B点加入f＝1kHz正弦信号ui，输出端用示波器监视输出波形，反复调整RW及信号源的输出幅度，使在示波器的屏幕上得到一个最大不失真输出波形，然后置ui＝0，用直流电压表测量晶体管各电极对地电位，将测得数据记入表5-3-3。

（2）测量输入、输出电压波形与幅度

接入负载RL＝1kΩ，在B点加f＝1kHz正弦信号ui，调节输入信号幅度，用示波器观察输出波形uo，在输出最大不失真情况下，用晶体管毫伏表测Ui、UO值并记录输入、输出波形，填入表5-3-4。

（3）测量输出电阻R0

接上负载RL＝1kΩ，在B点加f＝1kHz正弦信号ui，用示波器监视输出波形，测空载

输出电压UO，有负载时输出电压UL，记入表5-3-5并由公式计算输出电阻值。

（4）测量输入电阻Ri

在A点加f＝1kHz的正弦信号uS，用示波器监视输出波形，用晶体管毫伏表分别测出A、B点对地的电位US、Ui，记入表5-3-6并由公式计算输入电阻值。

项目四　　RC正弦波振荡器

一、教学目标

1.学习RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件；

2.学会测量、调试振荡器和具备RC正弦波振荡器的组装（设计、布线、制板、安装、焊接、调试）能力；

3.熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。

二、工作任务

掌握RC正弦波振荡器的安装与调试。

三、实践操作

基础知识

（一）工作原理

从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的带选频网络的正反馈放大器。

若用R、C元件组成选频网络，就称为RC振荡器，一般用来产生1Hz～1MHz的低频信号。

R、C元件组成的选频网络形式主要有以下三种：

1.RC移相振荡器

电路型式如图5-4-1所示,选择R＞＞Ri。

2.RC串并联网络（文氏桥）振荡器

电路型式如图5-4-2所示。

3.双T选频网络振荡器

电路型式如图5-4-3所示。

由于RC串并联网络（文氏桥）振荡器具有能方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形的优点，因此本实训任务采用两级共发射极的放大电路所组成RC正弦波振荡器。

（二）电路元器件明细表

电路元器件明细表见表5-4-1。

技能训练

（一）训练内容：

RC正弦波振荡器的安装与调试。

（二）训练器材：

工具、材料、设备、仪器见表5-4-2

（三）训练步骤：

1.按图5-4-4所示正确安装各元器件。

2.检查各元件装配无误后,接通12V电源，测试RC正弦波振荡器的各项性能指标。

（1）断开RC串并联网络，测量放大器静态工作点及电压放大倍数。

①放大电路的静态工作点

按图5-4-4连接实训电路，取UCC＝＋12V，Ui＝0，用直流电压表分别测量第一级、第二级的静态工作点，记入表5-4-3。

②测量电压放大倍数

以f＝1kHZ，Ui约5mV正弦信号输入放大器，用示波器监视输出波形uO，在uO不失真的情况下，用晶体管毫伏表测量Ui、Uo，记入表5-4-4。

（2）电路起振

接通RC串并联网络，并使电路起振，用示波器观测输出电压uO波形，调节Rf使获得满意的正弦信号，记录波形及其参数。

①将Rf居中，观察输出波形的变化。

测量有关数据，记入表5-4-5。

②将Rf调小，观察输出波形的变化。

测量有关数据，记入表5-4-5。

③将Rf调大，观察输出波形的变化。

测量有关数据，记入表5-4-5。

（3）测量振荡频率，并与计算值进行比较，记入表5-4-6

（4）改变R或C值（现改变C值），观察振荡频率变化情况，记入表5-4-7。

（5）RC串并联网络幅频特性的观察

将RC串并联网络与放大器断开，用函数信号发生器的正弦信号注入RC串并联网络，保持输入信号的幅度不变（约3V），频率由低到高变化，RC串并联网络输出幅值将随之变化，当信号源达某一频率时，RC串并联网络的输出将达最大值（约1V左右）。

且输入、输出同相位，此时信号源频率为

项目五　　OTL功率放大器

一、教学目标

1.会OTL功率放大器的调试方法，分析静态工作点对OTL功率放大器性能的影响;

2.备OTL功率放大器电路的组装（设计、布线、制板、安装、焊接、调试）能力。

二、工作任务

掌握OTL功率放大器电路的安装与调试。

三、实践操作

基础知识

（一）工作原理

图5-5-1所示为OTL低频功率放大器。

其中由晶体三极管VT1组成推动级（也称前置放大级），VT2、VT3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL功放电路。

由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。

VT1管工作于甲类状态，它的集电极电流IC1由电位器RW1进行调节。

IC1的一部分流经电位器RW2及二极管D，给VT2、VT3提供偏压。

调节RW2，可以使VT2、VT3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。

静态时要求输出端中点A的电位，可以通过调节RW1来实现，又由于RW1的一端接在A点，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。

当输入正弦交流信号ui时，经VT1放大、倒相后同时作用于VT2、VT3的基极，ui的负半周使VT2管导通（VT3管截止），有电流通过负载RL，同时向电容C0充电；在ui的正半周，VT3导通（VT2截止），则已充好电的电容器C0起着电源的作用，通过负载RL放电，这样在RL上就得到完整的正弦波。

C2和R构成自举电路，用于提高输出电压正半周的幅度，以得到大的动态范围。

OTL电路的主要性能指标：

1.失真输出功率P0m

2.效率η

（二）电路元器件明细表

电路元器件明细表见表5-5-1。

技能训练

（一）训练内容：

OTL功率放大器电路的安装与调试。

（二）训练器材：

工具、材料、设备、仪器见表5-5-2。

（三）训练步骤：

1.图5-5-1所示正确安装各元器件。

2.查各元件装配无误后,接通12V电源。

3.量与调试OTL功率放大器电路的静态工作点，测量最大输出功率P0m。

（1）静态工作点的测试

①调节输出端中点电位UA：

调节电位器RW1，用直流电压表测量A点电位，使

输出极电流调好以后，测量各级静态工作点，记入表。

用示波器观察上述两种情况下的输出电压波形，记入表5-5-4并将以上两项测量结果进行比较，分析研究自举电路的作用。

（3）测量η

（4）试听

项目六741构成的正弦波振荡器

一、教学目标

1.会用集成运放构成正弦波发生器；

2.备用集成运放构成正弦波发生器电路的组装（设计、布线、制板、安装、焊接、调试）能力。

二、工作任务

掌握用集成运放构成正弦波发生器的安装与调试。

三、实践操作

基础知识

（一）工作原理

本实训任务采用的集成运放型号为μA741（或F007），实物和引脚排列如图5-6-1所示。

它是八脚双列直插式组件，②脚和③脚为反相和同相输入端；⑥脚为输出端；⑦脚和④脚为正、负电源端；①脚和⑤脚为失调调零端，①⑤脚之间可接入一只几十kΩ的电位器并将滑动触头接到负电源端；⑧脚为空脚。

图5-6-2为μA741构成的正弦波振电路。

其中RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R1、R2、RW及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。

调节电位器RW，可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。

利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。

D1、D2采用硅管（温度稳定性好），且要求特性匹配，才能保证输出波形正、负半周对称。

R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。

电路的振荡频率：

起振的幅值条件：

（二）电路元器件明细表

电路元器件明细表见表5-6-1。

技能训练

（一）训练内容：

μA741构成的正弦波振电路的安装与调试

（二）训练器材：

工具、材料、设备、仪器见表5-6-2。

（三）、训练步骤：

1.图5-6-2所示正确安装各元器件。

2.查各元件装配无误后,接通±12V电源，测试正弦波振荡器的各项性能指标。

（1）观察输出波形

用示波器观测输出电压uO波形，调节RW使获得满意的正弦信号，记录波形及其参数。

①将RW居中，观察输出波形的变化。

测量有关数据，记入表5-6-3。

②将RW调小，观察输出波形的变化。

测量有关数据，记入表5-6-3。

③将RW调大，观察输出波形的变化。

测量有关数据，记入表5-6-3。

（2）测量输出电压UO和运放输入电压U+、U-

调节电位器RW，使输出电压uO幅值最大且不失真，用晶体管毫伏表分别测量输出电压UO、运放输入电压U+、U-，记入表5-6-4中分析振荡的幅值条件。

（3）测量振荡频率，并与计算值进行比较，记入表5-6-5。

（4）分析D1、D2的稳幅作用

断开二极管D1、D2，重复步骤

（2）的内容，将测试结果记入表5-6-6中与步骤

（2）记录的结果进行比较，分析D1、D2的稳幅作用。

项目七　串联型晶体管稳压电源

一、教学目标

1.串联型晶体管稳压电源的调试方法，分析稳压电源的主要性能指标；

2.备串联型晶体管稳压电源的组装（设计、布线、制板、安装、焊接、调试）能力；

3.悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。

二、工作任务

掌握串联型晶体管稳压电源电路的安装与调试。

三、实践操作

基础知识

（一）工作原理

电子设备一般都需要直流电源供电。

这些直流电除了少数直接利用干电池和直流发电机外，大多数是采用把交流电（市电）转变为直流电的直流稳压电源。

直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成，其原理框图如图5-7-1所示。

电网供给的交流电压ui（220V,50Hz）经电源变压器降压后，得到符合电路需要的交流电压u2，然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压u3，再用滤波器滤去其交流分量，就可得到比较平直的直流电压UI。

但这样的直流输出电压，还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化。

在对直流供电要求较高的场合，还需要使用稳压电路，以保证输出直流电压更加稳定。

图5-7-2是由分立元件组成的串联型稳压电源的电路图。

其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路。

稳压部分为串联型稳压电路，它由调整元件（晶体管VT1）；比较放大器VT2、R7；取样电路R1、R2、RW，基准电压DW、R3和过流保护电路VT3管及电阻R4、R5、R6等组成。

整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统，其稳压过程为：

当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时，取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器，并与基准电压进行比较，产生的误差信号经VT2放大后送至调整管VT1的基极，使调整管改变其管压降，以补偿输出电压的变化，从而达到稳定输出电压的目的。

由于在稳压电路中，调整管与负载串联，因此流过它的电流与负载电流一样大。

当输出电流过大或发生短路时，调整管会因电流过大或电压过高而损坏，所以需要对调整管加以保护。

在图5-7-2电路中，晶体管VT3、R4、R5、R6组成减流型保护电路。

此电路设计在I0P＝1.2I0时开始起保护作用，此时输出电流减小，输出电压降低。

故障排除后电路应能自动恢复正常工作。

在调试时，若保护提前作用，应减小R6值；若保护作用迟后，则应增大R6值。

稳压电源的主要性能指标:

1.出电压U0和输出电压调节范围

调节RW可以改变输出电压U0

2.最大负载电流IOM

3.纹波电压

（二）电路元器件明细表

电路元器件明细表见表5-7-1。

技能训练

（一）训练内容：

串联型晶体管稳压电源的安装与调试。

（二）训练器材：

工具、材料、设备、仪器见表5-7-2。

（三）训练步骤：

1.图5-7-2所示正确安装各元器件。

2.查各元件装配无误后,测试整流滤波电路。

3.量与调试串联型晶体管稳压电源，测试串联型稳压电源性能

（1）整流滤波电路测试

按图5-7-3连接实训电路。

取可调工频电源电压为16V，作为整流电路输入电压u2。

①RL＝240Ω，不加滤波电容，测量直流输出电压UL及纹波电压L，并用示波器观察u2和uL波形，记入表5-7-3。

②取RL＝240Ω，C＝470μF，重复内容①的要求，记入表5-7-3。

③取RL＝120Ω，C＝470μF，重复内容①的要求，记入表5-7-3。

注意：

①每次改接电路时，必须切断工频电源。

②在观察输出电压uL波形的过程中，示波器的CH1或CH2“时间扫描”旋钮位置调好以后，不要再变动，否则将无法比较各波形的脉动情况。

（2）串联型稳压电源性能测试

切断工频电源，在图5-7-3基础上按图5-7-2连接实训电路。

①初测

②测量输出电压可调范围

③测量各级静态工作点

调节输出电压U0＝12V，输出电流I0＝100mA，测量各级静态工作点，记入表5-7-4。

项目八　集成稳压器

一、教学目标

1.会集成稳压器稳压电源的调试方法，了解集成稳压器主要性能指标；

2.备集成稳压器电源的组装（设计、布线、制板、安装、焊接、调试）；

3.悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。

二、工作任务

掌握集成稳压器稳压电源的安装与调试。

三、实践操作

基础知识

（一）工作原理

随着半导体工艺的发展，稳压电路也制成了集成器件。

由于集成稳压器具有体积小，外接线路简单、使用方便、工作可靠和通用性好等优点，因此在各种电子设备中应用十分普遍，基本上取代了由分立元件构成的稳压电路。

集成稳压器的种类很多，应根据设备对直流电源的要求来进行选择。

对于大多数电子仪器、设备和电子电路来说，通常是选用串联线性集成稳压器。

而在这种类型的器件中，又以三端式稳压器应用最为广泛。

W7800、W7900系列三端式集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。

W7800系列三端式稳压器输出正极性电压，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V七个档次，输出电流最大可达1.5A（加散热片）。

同类型78M系列稳压器的输出电流为0.5A，78L系列稳压器的输出电流为0.1A。

若要求负极性输出电压，则可选用W7900系列稳压器。

除固定输出三端稳压器外，尚有可调式三端稳压器，后者可通过外接元件对输出电压进行调整，以适应不同的需要。

1.7800和W7900系列三端式集成稳压器

W7800和W7900系列三端式集成稳压器的国内外生产的厂家众多需要注意的是各厂商的封装形式各不一样，所以使用时注意区分各个管脚的作用。

现以L7805CA和LM7905CT为例介绍其外形和基本接线图，W78系列和W79系列的各型集成稳压器使用与此类似。

（1）L7805CA的外形和基本接线图

如图5-8-1所示为L7805CA的实物、外形和接线图。

它有三个引出端：

输入端（不稳定电压输入端）、输出端（稳定电压输出端）、公共端。

（2）LM7905CT的外形和基本接线图

图5-8-2为LM7905CT（输出负电压）实物、外形及接线图

2.7800和W7900系列三端式集成稳压器扩展使用

当集成稳压器本身的输出电压或输出电流不能满足要求时，可通过外接电路来进行性能扩展。

图5-8-3为正、负双电压输出电路，例如需要U01＝＋15V，U02＝－15V，则可选用W7815和W7915三端稳压器，这时的UI应为单电压输出时的两倍。

图5-8-4是一种简单