《电路与模拟电子技术》课程实验教学大纲文档格式.docx
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图中的E、I是直流稳压电源的电动势、电流源电流。
②按图1-3接线,测R3中电流I。
验证I是否等于I1和I2的叠加。
图1-3图1-4图1-5
（3验证戴维南定理
①图1-6电路来验证戴维南定理。
把电路中的a、b处左边作为有源二端网络。
按图1-6接好线路（其中E是直流稳压电源。
量测电流IL的值。
首先,测开路电压。
把RL从a、b处与有源二端网络断开,用万用表测开路电压Vabk的值。
然后,测有源二端网络的等效内阻。
为此,将E去掉（即把稳压电源输出端断开,用导线代替E的位置（即用导线把R1、R2的另一端用导线直接接起来。
用万用表测a、b间电阻（这时RL仍从a、b间断
开。
Rab的值。
②构成等效电路
根据已测得的有源二端网络的开路电压Vabk即E0,以及等效内阻Rab即R0,来构成等效电路图1-7。
按图1-7接线,测该电路的电流IL’的值,试比较IL与IL’。
图1-6图1-7
5.选做实验
用图1-6电路来验证诺顿定理。
6.思考题
（1如何从电源的外特性说明电源内阻的大小?
（2电压源不容许短路,电流源是否可以短路?
（3图1-6电路中a、b点不断开的电压是多少?
（4若用图1-3电路来验证戴维南定理,如果把该电路中的R3当作RL,那么开路电压及等效内阻应如何测?
图示说明之。
7.实验报告要求
（1画出电压源及电流源的外特性实验曲线。
（2总结电压源与电流源的特点。
（3对叠加原理实验及戴维南定理实验进行总结。
（4回答思考题。
实验二简单正弦电路的研究
（1研究单一元件的阻抗频率特性。
（2研究RC、RL串联电路中电压、电流的基本关系。
（3掌握测量仪器仪表的使用方法。
2.实验原理
（1阅读第3章中有关信号发生器,双踪示波器的使用说明。
（2阅读各项实验内容,看懂有关原理,明确实验目的。
（3设图2-2中C=0.1μF,R=1kΩ,U=7V,f=1kHz,试计算UC、UR、I以及电路阻抗角的
数值,并画出各电量的相量图。
（4拟出实验内容3中,测无源二端网络等效参数的实验步骤。
3.仪器设备
（1双踪示波器1台
（2信号发生器1台
（3晶体管毫伏表1台
（4交流毫安表1块
（1研究单一元件的阻抗频率特性
元件的阻抗频率特性是指阻抗随电源频率变化的规律。
为了减少接线和调节次数,本实验一次将三个元件串联起来;
针对某一频率,同时完成三个元件上电压、电流、阻抗的测量和计算。
按图2-1接线,其中各元件标称值:
C=0.1μF,L=1mH,R=5kΩ
图2-1
正弦信号源的主要使用要求如下:
开机前,将输出电压调至零;
用功率输出端;
阻抗匹配选600Ω并使显示的频率数以KHz为单位。
②完成表2-1的测量和计算,方法如下:
a.先根据表格数据调好一个频率;
b.从零慢慢加大信号源输出电压,使I=1mA;
c.用毫伏表分别测量UC、UL、UR,并记录于表2-1中。
d.计算相应的XC、XL、R;
e.将信号源输出电压复零,更换频率,重复上述过程。
说明:
实验用电感线圈有10Ω左右导线电阻,但在实险所用频率范围内,XL>
>
10Ω,故可按纯电感处理。
③观察表格中XC、XL、R随频率变化的规律,判定趋势是否合理,如有出入,应重新测量。
（2RC串联电路的研究
①按图2-2接线,其中C=0.1μF,R=1kΩ,示波器Y1显示u的波形
②调信号源,f=1kHz,U=7V,分别测量和记录UC、UR、I、（用示波器测量,
并与预习要求中（3相比较。
④改变电容数值,定性观察u、i相位差的变化情况。
（3RL串联电路的研究
将图2-2中的电容C换成L=1mH的电感线圈,调信号源,使f=100kHz,U=7V,重复（2中研究过程。
图2-2
给定一个容性无源二端网络,试通过实验大致确定其串联等效电路参数。
实验方法步骤自拟。
6.注意事项
（1调节正弦波信号发生器,使输出电压U=1V（用晶体管毫伏表测量,频率f=1000kHz,将示波器的垂直放大和X轴扫描都调到校准位置,用示波器校核上述信号源的电压和频率是否准确。
（2接线时,应使正弦波信号源、晶体管毫伏表和示波器共地,否则易引入信号干扰。
（1利用实验数据,画出XC-f、XL-f、R-f的曲线图,说明各自的特点。
（2用实验数据证明RC及RL串联电路的电压三角形关系。
（3用实验数据验证电容C是否为0.1μF,电感L是否为1mH。
（4对RC串联电路,试分析及UR波形幅度随频率变化的原因。
实验四单级放大电路频响特性和输入输出电阻测试
一实验目的
1.学习掌握单级放大电路频响特性曲线描绘方法。
2.学习掌握单级放大电路输入输出电阻测试方法。
二实验仪器
SAC-MDⅡ网络智能模拟电路实验台、泰克示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、频率计。
三实验预习
1.预习单级放大电路工作原理。
2.预习单级放大电路频响特性测试方法。
3.预习单级放大电路输入输出电阻测试方法。
四实验原理
电路原理如图4-1所示。
图中,由于有耦合电容21CC、旁路电容eC的存在,有各元件导线和地的互相感应而形成的分布电容以及晶体管内部存在结电容等,均直接影响电路的电压放大倍数VA,使VA随信号频率变化而变化。
同时,也使相移随之变化而变化。
其变化特性叫做频响特性,变化曲线叫做频响特性曲线。
如图
4-2（a所示为幅频特性曲线。
如图4-2（b所示为相频特性曲线。
图4-2中,任意中
间频率of（简称中频范围内幅频特性曲线是平坦的,即电路的放大倍数VA在中频率段范围内保持不变,是理想的,也是最大的。
同时,相移0
A180=ϕ。
但在信号频率低于或高于中频率段时,放大倍数V
A随之逐渐减小,相移也随之变化而变化。
一般规定放大倍数VA随信号频率变化
下降到中频率段放大倍数VOA的0.707倍时,有对应的两个频率点,分别为低端下限频率点Lf和高端上限频率点Hf,则频带
宽度LHffB-=。
在低频率段中,放大倍数VA随信号频率降
低而下降,图4—1单级放大电路
图4—2频响特性曲线
主要原因是耦合电容21CC及发射极旁路电容eC的存在引起的。
串联在输入输出回路几到几十微法的电容21CC,它随着信号频率降低容抗慢慢增大,对信号的放大起到一定衰减作用,但影响并不大,一般给予
忽略。
而并联在2eR两端的发射极旁路电容eC,随着信号频率降低而容抗也慢慢增大,它产生的容抗却加强了负反馈作用,使放大倍数VA明显下降。
故电路在低频率段中,主要是分析eC对VA的影响。
其等效电路如图4-3所示。
则低频率段放大倍数为:
i
eVO
VLRCj1AAωβ+
=
4-1
eL1
-0
LRCtg
-180
ωβ+=ϕ4-2
当Lf=
eRC2πβ时
则VLA=
2
1VOA
0L135
-=ϕ
式中iR为电路输入电阻:
iR=ber
在高频率段中,放大倍数VA的下降只是受晶体管本身的截止频率βf限制。
此外,还受并联在负载两端约为几到几百微微法的分布电容和晶体管结电容的影响,其容抗随频率上升而减小,于是,输出信号的分流作用就增大,在频率足够高时,它将使放大倍数VA下降,其等效电路如图4-4所示。
则高频率段电压放大倍数为:
L
LVO
VHRCj1AA'
ω+=
'
ω--=ϕ-L
LH1
HRCtg180
当L
LHRC21f'
π=
时
则VO
VHA2
1A=
H225
图4—3低频段等效电路
图4—4高频段等效电路
Vi
VO
式中LC为晶体管结电容和导线分布电容之和。
五实验内容及步骤:
1.静态调试
（1按图4-1所示连线,电路输入端不输入信号,设LC=2000PF,检查电路无误,接通直流电源CE=+12V,调节PR阻值,使mA1IC≈。
（2测试三极管各极电压值CE、EQV、BQV、CQV、BEQV、CEQV、CQI等,将值填入表4-1内。
表4-1
2.动态调试
（1电路输入端输入iV=20mV,if=1kHz信号,用示波器观察电路输出信号波形,应不失真。
（2调电路为最大不失真输出值,即可认为电路基本为最佳工作状态。
（3减小输入信号iV值,使恢复到20mV。
3.幅频特性曲线
继上面实验步骤,用逐点法描绘幅频特性曲线。
设LC=2000PF,测试时,保持iV不变,改变if,测出对应输出电压oV值,将值填入表4-2内,且在坐标纸上绘出曲线。
表4-2
测量条件
if（HZ
eC=100Fμ,LC=2000PFiV=mVoV（V
VOA
4.输入电阻
输入电阻是指从电路
输入端向右看进去的等效电阻。
测试原理如图4-5所示。
在输入回路
中串
联一个已知电阻R,适当输入iV值,以示波器显示不失真波形为度,用毫伏表测出R两端电压值1V和2V,则输入回路电流iI为:
R
VVR
VI2
1Ri-==
故电路的输入电阻iR为:
RVVVIVR2
12i
2i-=
5.输出电阻输出电阻是指从电路输出端向左看进去的等效电阻。
测试原理如图4-6所示。
撤去输入回路中的串联电阻R,且不接LR,适当输入iV值,以示波器显示不失真波形为度,用毫伏表测出输出端开路电压oV值,然后,连接负载电阻LR,再测出输出端负载电压OLV值,则输出回路负载电压为:
LL
OOOLRRRVV+=
故电路的输出电阻
OR为:
LOL
OOR1VV（
R-=
也可采取半电压法测试电路的输入输出电阻。
六实验思考题
1.描绘幅频特性曲线时,为了缩小坐标标度,应采取怎样标度措施?
2.测试放大电路输入输出电阻时,为什么选择信号频率为1KHZ,而不选择100KHZ或更高频率?
实验五差动放大电路性能测试一实验目的
1.学习掌握差动放大电路的调试检测方法。
2.学习掌握差动放大电路的电压放大倍数和共模抑制比的测试方法。
SAC-MDⅡ网络智能模拟电路实验台、泰克示波器、函数信号发生器、交流毫伏表。
1.预习差动放大电路的工作原理及性能特点。
图4—5输入电阻测试
图4—6输出电阻测试
2.预习差动放大电路的电压放大倍数和共模抑制比的测试方法。
差动放大电路是一种零点漂移十分微小的直流放大电路。
常作为多级直流放大电路的前置级,用以放大微小的直流信号或变化缓慢的交流信号。
电路原理如图5-1所示。
图中,电路由两个完全对称的单管放大电路连接而
图5—1差动放大电路
成。
静态时,二管的集电极电流相等,管压降也相等,输出电压0Vo=∆。
动态时,电路放大两种信号,一种是差模信号,这是有用的需要放大的信号,这种信号在电路输入端呈现大小相等极性相反。
另一种是共模信号,这是无用的需要抑制的信号,这种信号在电路输入端呈现大小相等,极性相同。
电路的特点是放大差模信号（有用信号,抑制共模信号（无用信号,这是由电路本身对称结构原理决定的。
而实际电路本身不可能做到完全对称,为此常采用如图5-1所示将开关k拨在“2”位置上的典型差动放大电路为例进行分析。
图中,电位器PR用来调节静态输出电压为零（0Vo=∆,eR对共模信号起负反馈作用,以增强电路抑制零点漂移的能力,对放大差模信号却无影响。
电路负电源EE-的作用是:
为了加强电路抑制零点漂移能力,eR应取足够大的数值,若电路电源c
E仍取原来值,则工作点会下移,电压放大倍数也会减小。
为了既保证eR取值足够大,又保证电路有合适的工作点,引入负电源EE-用来补偿eR上的电压降。
适当配置EE-与eR,可以使eR上有合适的电流,进而使放大管有合适的工作电流。
为了测试电路对共模信号的抑制能力,引入共模抑制比CMRR技术参数。
其定义为电路对差模信号的放大倍数VdA与共模信号的放大倍数VCA之比值,即CMRR=
C
VdVAA。
1差模放大倍数
VdA（双端=
o1o2
i1i2o1oVVVVVVV∆∆-∆=
∆-∆∆-∆
p
bebL
R2
1
1（rRRβ+++'
β5-1
VdA（单端=p
R21
1（rRR2
1β+++'
β-
5-2
式中b2b1bRRR==,be2be1berrr==,β=β=β21,i2i1iV2
1VV∆=
∆-=∆
p2e1eR2
1RR=
=,L
cLcLcLRR2RR2
R||
RR+=
='
2共模放大倍数
VCA（双端=
o2
o1VVV∆∆-∆5-3
若电路完全对称,即=∆o1Vo2V∆则VCA（双端=0CMRR（双端=∞
VCA（单端=
R2R
21（
1（rRRep
beb
+β+++'
β-5-4
式中若（1+β（2R+R
1eP
（bR+ber,2eR>
PR2
则VCA（单端≈-
e
LR2R'
。
5-5
CMRR（单端=
pbeb
eR
21rR
R2β+
+β5-6
上式表明完全对称的双端输出差动放大电路能全部抑制掉共模信号。
而单端输出差动放大电路由于电阻eR对共模信号有较强的负反馈作用,故也能较好地抑制掉共模信号。
若电路不完全对称,由于o1V∆与o2V∆极性相同,则其相互间必然抵消一大部分输出值,以致使双端输出电路CMRR数值很大。
电路对称性越完全,对共模信号的抑制能力就越强。
为了增大CMRR的数值,除了提高电路对称性外,还要增大射极直流负反馈电阻eR,要增大eR,就必须提高EE,解决这个问题的
有效方法是利用晶体管作恒流源来代替eR,如图5-1所示,即将开关K拔在“3”位置上,此时,电路为具有恒流源的差动放大电路。
假设电路温度升高,电流1CI、2CI、3CI都增大。
3CI增大,引起1eR上压降增大,而3BV是不变的,于是3BEV下降,3BI随着下降抑制了3CI增大。
由于2C1C3CIII+=,故1CI和2CI也受到抑制,这样,达到了抑制零点漂移的目的。
五实验内容及步骤
1.按图5-1所示连线,检查电路无误,接通直流电源CE=+12V,EE-=-12V。
2.发射极连接eR时,测试电路对称平衡条件下VdA和VCA,计算CMRR值:
（1静态调试
将A、B二点与地短路,拨动开关K连接“1”、“2”二点,用数字万用表跨接在二管集电极之间,调PR阻值,使0Vo=∆,且测出二管各极电流、电压值,将值填入表5-1内。
表5-1
（2差模放大倍数AVd
拆去A、B、地三点短路连线。
在AB二点之间加入差模信号iV∆,用数字电压表测试输入不同的i
V∆时的输出电压oV∆值,且计算电压放大倍数,将值填入表5-2内。
表5-2
测量示数1cI
（mA
2cI（mA
1cV（V
2cV（V
1BV（V
2BV（V
1EV（V
2EV
（V
实测值理论值
（3共模放大倍数AVc
将A、B二点短路,在A（或B与地之间加入共模信号iV∆。
用数字电压表测出输入不同的iV∆时的输出电压oV∆值,且计算电压放大倍数,将值填入表5-3内。
3.发射极接恒流源时,测试电路对称平衡条件下的AVd和AVc,计算CMRR值:
表5-3
拨动开关K连接“1”、“3”二点,调pR阻值,使3cI等于电路连接到K10Re=时的（2C1CII+值,再调pR阻值,使oV∆=0。
下面步骤与2（1（2（3同,此略。
4.以Hz100fi=的正弦波作为输入信号,测试Avd和Avc,计算CMRR值:
将电路的双端输入改成单端输入,如图5-2所示。
具体步骤与2（1（2（3同,此略。
图5—2单端输入差动放大电路六实验思考题
1.如图5-1所示电路中,eR和恒流源起什么作用?
提高eR值受到什么限制?
2.差动放大电路的对称平衡程度对单端双端输出信号时的零点漂移分别有什么影响?
实验六集成运算放大电路应用一实验目的
学习理解集成运算放大电路的基本运算关系和应用。
SAC-MDⅡ网络智能模拟电路实验台、数字万用表。
1.预习运算放大电路工作原理及基本运算关系。
2.预习比例电路、加法电路、积分电路、微分电路特点。
电路采用并联电压负反馈,如图6—1所示。
图中“2”为输入端,“6”为输出端,“3”为公共地
端,fR为并联负反馈电阻,R为输入
端外接电阻。
电路开环时,放大倍数vA很大。
闭环时,放大倍数vA与
Rf有关,适当选取fR阻
值,可使
电路达到深度负反馈,此时,A点电位接近于地而不等于地。
即认为AV≈0。
故A点被称为“虚地”。
由此得出21II≈=fI
而R
VRVVIiA
i1≈
-=
f
of
o
AfRVRVVI-≈
故f
oiRVR
V-
=或ifoVR
RV-
上式得出:
1.输出电压oV与输入电压iV反相。
2.电路在深度负反馈情况下,oV与iV之间关系可以由fR与R比值来确定。
3.改变fR和R的运算形式,电路便能对iV进行各种数字运算。
五实验内容
实验内容主要是指电路的应用方面。
电路的输入连接方式有反相输入和同相输入二种。
一般在电路中多为反相输入连接方式。
1.调零
按图6-2所示连线,检查电路无误,接通直流电源cE=+12V、-cE=-12V,调节pR阻值,使0Vo≈。
图11—1741Aμ集成运算放大电
图6—2741Aμ集成调零电路
2.反相比例运算
（1按图6-3所示连线,即为反相比例电路。
反相比例运算公式:
i1
foVRRV-
=6-1
由式6-1计算求得oV理论值。
图6—3反相比例电路
（2检查电路无误,接通电源。
测出oV实验值,以示验证。
式中若f1RR=,则ioVV-=。
式6-1表示输出oV与输入iV等值反相,也称反相器。
另外,要求计算电压放大倍数VA。
将值填入表6-1内。
表6-1
3.同相比例运算
（1按图6—4所示连线,即为同相比例电路。
同相比例运算公式:
foVRR1（V+
=6—2
由式6-2计算求得oV理论值。
图6—4同相比例电路
式6-2表示输出oV与输入iV同相。
另外,要求计算电压放大倍数VA。
将值填入表6-2内。
4.加法运算
（1按图6-5所示连线,即为加法运算电路。
加法运算公式:
VRRVRR（
Vi22
fi11
fo+
-=6
—3
由式6—3计算求得oV理论值,式中f213R||R||RR=。
表6—2
图6—5加法电路
式6-3表示oV是iV按比例相加的结果,也称加法器。
将值填入表6-3内。
表6-3
输入信号1iV（V00.20.50.7-0.6-0.5输入信号2iV（V0.30.30.30.40.40.5理论值oV（V实测值oV（V
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