模拟电子技术实验指导书11Word文档下载推荐.docx
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图1-3
如图1-1所示,如果用万用表红表棒N1端,黑表棒N2端,则策的的电阻小（电流大,即Ic大）
如果红,黑表棒互换,则测得的电阻大（Ic小）,可见,N1端是集电极C,N2端是发射极E。
用两只手分别捏B,C两极（但不要使B,C两脚相碰上）,人体亦可代替图1-3中Rb（100欧）的作用。
同一型号的晶体管由于分散性其参数差异很大,因此,在使用晶体管前需要测试它的特性,晶体管的特性曲线有输入特性曲线和输出特性曲线,输入特性曲线是指参量变量Uce=常数时,Ib=f（Ube）的关系曲线;
输出特性曲线是指参变量Ib=常数时,Ic=f（Uce）关系曲线.对应不同的参变量,可的一族曲线,图1-4就是某个晶体管的特性曲线,从特性曲线上可以求的管子的β,Iceo的参数,上述特性曲线可以用逐点测试法测得。
图1-4
本实验以9013晶体管为例。
逐点测试法的测试电路如图1-5,图中Rw1用于调节基极电流Ib,Rw2用于调节集电极电压Uc2,测试输入特性时,Rw2用做调节参变量Uce,并在测试过程中保持Uce=正常数.测试输出特性时,Rw1用做调节参变量Ib,逐点测试,每给定一个参变量可测的一条特性曲线,为了获的一族特性曲线,需调节一系列参变量进行多次测量。
图1-5图1-6
在放大电路中,必须设置静态工作点,图1-6为固定偏置电路,调节偏置电阻Rb,可以调节静态工作点。
晶体管的直流（静态）工作状态可以用万用表检测.当管子处于截止区时,Uce=Ucc；
管子处于饱和区时,集电极正偏;
在实际工作中,常用上述方法来判别放大电路是否正常工作。
实验原理图如图1-7所示。
图1-7
三．实验设备
名称数量型号
1．直流稳压电源1台GPS3303C
2．万用表 1个500型/DMM4020
3．直流微安表（指针式）1个0～100μA
4．开关2只单刀双投*1双刀双投*1
5．电阻4只2kΩ*125kΩ*1
330kΩ*2
6.电位器3只1kΩ*12.2kΩ*1
220kΩ*1
7.二极管1只1N4007*1
8.三极管2只9013*19012*1
9.短接桥和连接导线若干P8-1和50148
10.实验用9孔插件方板297mm×
300mm
四.实验内容与步骤
1．用万用表判别二极管和三极管
（1）二极管的判别：
用万用表判别二极管的阳极和阴极，用一个二极管分别用R*100和R*1k挡测量其正、反向电阻，分别记录数据。
（2）三极管管脚的判别：
用万用表判别NPN型和PNP型三极管E、B、C3个管脚，将所测数据填入表1-1中，其中ICEO用等值电阻来表示。
B、ICEO一般情况下不测。
表1-1
测量
项目
管型
用R表示
ICEO值
β
判别基极
判别发射极
RCE（B、C极间接入电阻RB）
R’CE（B、C极间不接RB）
RBE
RBC
（正常放大接法电阻）RCE
（与正常放大接法相反）RRCE
9012
黑表笔所
接管脚
9014
红表笔所
2.测量晶体管输入特性
按图1-7接线，K1置于“1”；
K2置于“3”，使参变量UcE=0；
调节
Rw1改变UBE，使IB如表1-2所列之值。
读出相应的UBE值，测取IB=f（UBE）|UCE=0特性。
表1-2
IB（μA）
UBE（V）
测试条件
1
2
3
5
10
20
40
60
80
UCE=0
UCE=2V
K2置于“1”，调节Rw2，使参变量UCE=2V,并保持UCE值不变；
调节Rw1重复上述步骤，测取IB=f（UBE）|UCE=2V特性。
3.测量晶体管输出特性
调节Rw1使参变量IB分别为10μA、20μA、30μA，调节Rw2使UCE如表1-3所列之值，做Ic=f（UCE）|Ib=常数的特性曲线。
表1-3
UCE（V）
IC（mA）
IB=10μA
IB=20μA
IB=30μA
4.观察晶体管三种工作状态的特性
按图1-7接线，K1置于“2”，K2置与“2”，调节Rb，观察Ib与Ic的关系，读出临界饱和时的集电极电流Ics（Ics<
Ucc/Rc=4mA）和相应的基极电流Ibs。
调节Rb，分别在Ib>
=Ibs,Ib=Ibs/2,Ib=0（参考数据为Ib=80uA,30uA及将微安表断开）时，测量晶体管在放大、截止、饱和3中状态下的静态工作点。
判断晶体管两个结的偏置状态及工作区域。
五．分析与讨论
1.说明实验内容1
（1）所测得的数据为何不同？
2.根据表1-2、表1-3的数据在方格纸上画出特性曲线，求晶体管的β值。
3.由实验步骤4和所得结果，总结晶体管3个工作区域的特征，如何根据UCE值判断晶体管的工作状态？
实验二单管交流放大电路
1．掌握单管放大器静态工作点的调整及电压放大倍数的测量方法。
2．研究静态工作点和负载电阻对电压放大倍数的影响，进一步理解静态工作点对放大器工作的意义。
3．观察放大器输出波形的非线性失真。
4．熟悉低频信号发生器、示波器及晶体管毫伏表的使用方法。
单管放大器是放大器中最基本的一类，本实验采用固定偏置式放大电路，如图2-1所示。
其中RB1=100KΩ，RC1=2KΩ，RL1=100Ω，RW1=1MΩ，RW3=2.2kΩ,C1=C2=10μF/15V,T1为9013（β=160-200）。
图2-1
为保证放大器正常工作，即不失真地放大信号，首先必须适当取代静态工作点。
工作点太高将使输出信号产生饱和失真；
太低则产生截止失真，因而工作点的选取，直接影响在不失真前提下的输出电压的大小，也就影响电压放大倍数（Av=V0/Vi）的大小。
当晶体管和电源电压Vcc=12V选定之后，电压放大倍数还与集电极总负载电阻RL’（RL’=Rc//RL）有关，改变Rc或RL，则电压放大倍数将改变。
在晶体管、电源电压Vcc及电路其他参数（如Rc等）确定之后，静态工作点主要取决于IB的选择。
因此，调整工作点主要是调节偏置电阻的数值（本实验通过调节Rw1电位器来实现），进而可以观察工作点对输出电压波形的影响。
名称数量型号
1.直流稳压电源1台GPS3303C
2.函数信号发生器 1台SFG1003
3.示波器1台TDS1001C
4.晶体管毫伏表1只学校自备
5.万用表1只DMM4020
6.电阻3只100Ω*12kΩ*1
100kΩ*1
7.电位器2只2.2kΩ*11MΩ*1
8．电容2只10μF/15V*2
9.三极管1只9013*1
10．短接桥和连接导线若干P8-1和50148
11．实验用9孔插件方板297mm×
1．调整静态工作点
实验电路见9孔插件方板上的“单管交流放大电路”单元，如下图2-2所示。
方板上的直流稳压电源的输入电压为+12V，用导线将电源输出分别接入方板上的“单管交流放大电路”的+12V和地端，将图2-2中J1、J2用一短线相连，J3、J4相连（即Rc1=5kΩ），J5、J6相连，并将RW3放在最大位置（即负载电阻RL=RL1+RW3=2.7kΩ左右），检查无误后接通电源。
图2-2
使用万用表测量晶体管电压VCE，同时调节电位器RW1，使VCE=5V左右，从而使静态工作点位于负载线的中点。
为了校验放大器的工作点是否合适，把信号发生器输出的f=1kHz的信号加到放大器的输入端，从零逐渐增加信号υi的幅值，用示波器观察放大器的输出电压υ0的波形。
若放大器工作点调整合适，则放大器的截止失真和饱和失真应该同时出现，若不是同时出现，只要稍微改变RW1的阻值便可得到合适的工作点。
此时把信号Vi移出，即使Vi=0,使用万用表，分别测量晶体管各点对地电压Vc、VB和VE，填入表2-1中，然后按下式计算静态工作点。
IC=
IB≈
β值为给定的
*或者量出RB（RB=RW1+RB1），再由IB=
得出IB，式中VB≈0.7V，VCE=VC。
注：
测量RB阻值时，务必断开电源。
同时应断开J4、J2间的连线。
表2-1
测量值
计算值
VC
VB
VE
IB
IC
VCE
2．测量放大器的电压放大倍数，观察RC1和RL对放大倍数的影响。
在步骤1的基础上，将信号发生器调至f=1kHz、输出为5mV。
随后接入单级放大电路的输入端，即Vi=5mV，观察输出端υ0的波形，并在不失真的情况下分两种情况用晶体管毫伏表测量输出电压V0΄值和V0值：
带负载RL，即J5、J6相连，测V0’值
不带负载RL，即J5、J6不连，测V0值。
再将RC1放在2kΩ位置，仍分以上两种情况测取输出电压V0’和V0值，并将所有测量结果填入表2-2中。
采用下式求取其电压放大倍数：
带负载RL时，AV’=
不带负载RL时，AV=
表2-2
RC1
Vi
V0
V0’
AV
AV’
5kΩ
RL=∞
RL=2.7kΩ
2kΩ
3．观察静态基极电流对放大器输出电压波形的影响
在实验步骤2的基础上，将RW1减小，同时增大信号发生器的输入电压Vi值，直到示波器上产生输出信号有明显饱和失真后，立即加大RW1值直到出现截止失真为止。
1．解释AV随RL变化的原因。
2.静态工作点对放大器输出波形的影响如何？
实验三集成运算放大器的参数测试
1.通过对集成运算放大器主要参数的测试,了解其参数的意义及测试方法,加深对其参数定义的了解。
2.掌握用示波器的X-Y显示观察传输特性的方法。
1．测试运算放大器的传输特性及输出电压的动态范围
运算放大器输出电压的动态范围是指在不失真条件下所能达到的最大幅值。
为了测试方便，在一般情况下就用其输出电压的最大摆幅VOPP当作运算放大器的最大动态范围。
其测试电路如图3-1。
图3-1运算放大器输出电压最大摆幅的测试电路
图中Vi为正弦信号。
当接入负载RL后，逐步加大输入信号Vi的幅值，直至示波器上输出电压的波形顶部或底部出现削波为止。
此时的输出电压幅度VOPP就是运算放大器的最大摆幅。
若将Vi送示波器的X轴，V0送Y轴，则可利用示波器的X-Y显示，观察到运算放大器的传输特性，并可测出VOPP的大小。
VOPP与负载电阻RL有关，不同的RL，VOPP亦不相同。
根据已知的RL和VOPP,可以求出运算放大器的输出电流的最大摆幅：
IOPP=VOPP/RL。
运算放大器的VOPP除与RL有关外，还与电源电压±
Vcc和输入信号的频率有关。
随着电源电压的降低和信号频率的升高，Vopp将降低。
如果示波器X-Y显示出运算放大器的传输特性，即表明该放大器是好的，可以进一步测试运算放大器的其他几项参数。
2．测开环电压放大倍数AVO
开环电压放大倍数是指：
运算放大器没有反馈时的差模电压放大倍数，即运算放大器输出电压V0与差模输入电压Vi之比，测试电路如图3-2。
Rf为反馈电阻，通过隔直电容和电阻R构成闭环工作状态，同时与R1、R2构成直流负反馈，减少了输出端的电压漂移
图3-2测开环电压放大倍数的电路
由图可知
注意：
此时信号源的频率应在运算放大器的带宽之内，μA741的带宽约为7Hz。
3．测输入失调电压VIO
输入失调电压的定义是：
放大器输出为零时，在输入端所必须引入的补偿电压。
根据定义，测试电路如图7-3。
图3-3测VIO、IIO的实验电路
闭合开关S，令此时测出的输出电压为V01。
因为闭环电压放大倍数
所以，输入失调电压
4．测输入失调电流IIO
输入失调电流是指输出端为零电平时，两输入端基极电流的差值，用IIO表示。
显然，IIO的存在将使输出端零点偏离，且信号源阻抗越高，输入失调电流影响越严重。
测试电路同图3-3，只要断开开关S即可，用万用表测出该电路的输出电压，令它为V02，则
5．测共模抑制比KCMR
根据定义，运算放大器的KCMR等于放大器的差模电压放大倍数AVd和共模电压放大倍数AVC之比，即
测试电路见图3-4，运算放大器工作在闭环状态，对差模信号的电压放大倍数Avd=
对共模信号的电压放大倍数AVC=
，所以只要测出VO和Vi，即可求出：
图3-4测量KCMR的实验电路
为保证测量精度，必须使R1=R1’，Rf=Rf’，否则会造成较大的测量误差。
运算放大器的共模抑制比KCMR愈高，对电阻精度要求也就愈高。
经计算，如果运算放大器的KCMR=80dB，允许误差为5%，则电阻相对误差
。
本实验选用LM358或μA741集成运算放大器，其外引线排列如图3-5所示。
图3-5外引脚排列
三．实验设备
1.直流电源1台MC1095
2.低频信号发生器1台SFG1003
3.示波器 1台TDS1001C
4.万用表1台DMM4020
5.集成运算放大器1块LM741*1
6.电阻10只100Ω*21kΩ*1
10kΩ*4100kΩ*3
7.电容4只47μF*110μF*1
100μF*2
8.开关2只单刀双投*2
9.短接桥和连接导线若干P8-1和50148
四．实验内容与步骤
1.测试运算放大器的传输特性及输出电压的最大摆幅VOPP
1）按图3-1所示电路组装，接通±
12V电源。
2）从信号发生器输出f=100Hz的正弦波送至电路的输入端，并将其同时送至示波器的X轴输入端，输出接至Y轴。
利用X-Y显示方式，观察运算放大器的传输特性。
若示波器上未出现顶部或底部削波现象，可适当增加输入信号的幅值，直至出现削波为止。
在示波器上直接读出此时输出电压的最大摆幅VOPP。
3）改变电阻RL的数值，记录下不同RL时的VOPP，并根据RL的值，求出运算放大器输出电流的最大摆幅IOPP，填入表3-1中。
表3-1
RL
VOPP
IOPP=VOPP/RL
RL=3kΩ
RL=1kΩ
RL=100Ω
2.测运算放大器的开环电压放大倍数AVO
实验电路如图3-2。
在输入端加入组件说明书，允许频率的正弦波（μA741开环带宽为7Hz），用示波器测出VO、Vf，则
3.测运算放大器的输入失调电压VIO
测试电路如图3-3。
闭合开关S，此时电阻R被短路。
用万用表测运算放大器的输出电压，记为V01，则运算放大器的输入失调电压
4.测输入失调电流IIO
电路如图3-3。
断开开关S，此时电阻R被接入。
用万用表测输出电压，记为V02，则输入失调电流
式中：
V01为内容3中测出的输出电压。
5.测运算放大器的共模抑制比KCMR
实验电路如图3-4。
加入f=100Hz，Vi=0.1V的正弦信号，用万用表测出VO、V1，则
1.在测试IIO时，输入端的两个10kΩ电阻如有误差，对测量会有什么影响？
2.在测量AVO和KCMR时，输出端是否需要示波器监视？
3.在测量开环放大倍数AVO时，为什么选择的输入信号频率很低（一般在7Hz以下）？
实验四反馈放大/阻容耦合放大电路
1.加深理解反馈放大电路的工作原理及负反馈对放大电路性能的影响。
2.学习反馈放大电路性能的测量与测试方法。
实验电路为阻容耦合的两级放大电路,如图4-1所示。
在电路中引入由电阻RF2和电位器RF1组成的电压负反馈电路。
引入负反馈的放大电路,其性能可以得到改善。
图4-1
其中：
RF1=1kΩ，RW=150kΩ，C2=C3=0.47μF，C7=C8=0.01μF，C1=10μF/25V，CE1=CE2=47μF/25V，RE1’=RE2’=10Ω，RF2=51Ω，RC1’=RE1”=120Ω，RC2=RS=RE2”=470Ω，RB22=1kΩ，RB21=1.5kΩ，RB1=10kΩ，T1=T2=9013（β=160-200）,外接电阻RL=2kΩ
1.直流稳压电源1台GPS3303C
3.示波器 1台TDS1001C
4.晶体管毫伏表1只学校自备
5.万用表1只DMM4020
6．电阻1只2kΩ*1
7．反馈放大电路模块1块ST2002
8．短接桥和连接导线若干P8-1和50148
9．实验用9孔插件方板1块297mm×
1.按照电路原理图选用“ST2002反馈放大电路”模块,熟悉元件安装位置后,开始接线：
一根连接直流稳压电源的+12V和电路图中的+12V端；
一根连接稳压电源负端和电路图中的0V端；
线路经检查无误后,方可闭合电源开关。
2.测定静态工作点
将电路D端接地,AB不连线,RW调到中间合适位置。
输入端接入信号源，令Vi=20mV，f=1kH，调RW使输出电压V0为最大不失真（Vi尽量最大，也可增大输入信号）正弦波后,撤出信号源，输入端（I）接地，用万用表测量下表4-1中各直流电位（对地）：
表4-1
测量项目
Ve1
Vc1
Vb2
Ve2
Vc2
测量数据
3.测量基本放大电路的性能
将D端接地，AB不连接（即无负反馈的情况），RF1调到中间位置。
1）测量基本放大电路的放大倍数AV。
令Vi=20mv,f=1kHz不接RL,用毫伏表/示波器测量VO记入表4-2,并用
公式AV=VO/Vi求取电压放大倍数AV。
2）测量基本放大电路的输出电阻ro
仍令Vi=20mV,f=1kHz,接入负载电阻RL=2kΩ,测输出电压VO’并记入表4-2,则ro=
式中VO是未接负载电阻RL时的输出电压；
VO’是接负载电阻RL后的输出电压。
设接负载RL后的电压放大倍数为AV’，则AV’=VO’/Vi
3）观察负反馈对波形失真的改善
拆下负载电阻RL,当AB不连线时，令Vi值增大，从示波器上看输出电压
的波形失真；
而当AB连线时，在同样大的Vi值下，波形则不失真。
4）测量基本放大电路的输入电阻ri
在电路的输入端接入RS=470Ω,把信号发生器的两端接在VS两端，加大信号源电压，使放大电路的输入信号仍为20mv（即用毫伏表测I端和接地端的电压仍为20mv）,测量此时信号源电压VS，并记录表4-2，则
ri=
4.测定反馈放大电路的性能
将AB连线，即有反馈放大电路。
1）测量反馈放大电路的放大倍数Avf
与上同，令Vi=20mv,f=1kHz,不接RL，测量Vof,并记入表4-2中，并用
公式Avf=Vof/Vi可求取电压放大倍数Avf。
2）测量反馈放大电路输出电阻rof
仍令Vi=20mv,f=1kHz接入RL=2kΩ,用毫伏表测量输出电压Vof’记入表
4-2中,并用公式rof=（Vof/Vof’-1）RL,来计算rof,用Avf’=Vof’/Vi求取Avf’。
表4-2
测量电路
测量项目
计算项目
基本放大电路（无反馈）
Vo
（不接RL）
Vo’
（接RL）
Vs
（接Rs）
Av
Av’
ri
r0
20mV
f=1kHz
反馈放大电路（AB连接）
Vi
Vof
Vof’
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