模拟电路实验.docx

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模拟电路实验

第2章模拟电子技术实验

实验2.1电压放大电路

1.实验目的

（1）掌握共发射极放大电路的参数对放大电路性能的影响。

（2）学习调整交流电压放大电路的静态工作点、测量电压放大倍数。

（3）熟悉数字存储示波器、交流毫伏表的使用方法。

2.实验预习要求

（1）如何调整放大电路的静态工作点？

放大电路电压放大倍数与哪些因素有关？

（2）放大电路输出信号波形在哪些情况下可能产生失真？

应如何消除失真？

3.实验仪器与设备

（1）仪器设备

序号

名称

型号

数量

1

多级放大电路实验板

——

1块

2

电子技术实验箱

TPEES1BIT

1台

3

双通道函数发生器

DG1022

1台

4

数字式万用表

VC9802A+

1块

5

双通道交流毫伏表

DF2172C

1台

6

数字示波器

DS1052E

1台

（2）实验板介绍

图2.1.1是放大电路实验板的印制电路，它由三个单级放大电路组成：

T1管与其周围元件可以组成一级固定偏置或分压式偏置共发射极放大电路，T2管构成一级分压式偏置、并带有电流负反馈的共发射极放大电路，T3管构成一级射极输出器。

第一级放大电路有两个独立的集电极电阻RC1=3k、=1.5k，发射极电阻由和RE1串联构成，旁路电容CE1用来控制是否引入交流电流负反馈及控制反馈深度。

三级放大电路的上偏置电阻RB11、RB21、RB31，都是由一个固定的10k电阻串联一个电位器构成。

调节各电位器，可为各级放大电路设定合适的静态工作点。

每一级放大电路相互独立，可根据需要灵活组成单级或多级阻容耦合放大电路。

射极输出器既可接在末级，也可接在第一级，或作为中间级，只要改变实验板上的接线即可。

实验板上“＋12V”用来接直流电源，“输入ui”用来外接输入信号，“输出uo”是放大电路的输出端。

每级放大电路还有各自独立的输出端uo1、uo2、uo3。

实验板的印制电路已将几个“地”端固定连接在一起（电子实验要求整个实验系统共地）。

另外实验板还设有几个专用电阻供实验时使用。

RL=3k可作为放大电路的外接负载。

RF=39k为反馈电阻，当需要引入级间电压负反馈时，可将M点与uo2、M点与T1的发射极e1分别相连。

RS=3k可视为信号源的内阻，利用RS可测量放大电路的输入阻抗。

（3）LM386集成功率放大电路

本实验所用LM386的管脚功能如下表所示，实验中电源电压为+UCC=+9V。

电源端

输入端

输出端

增益设定

旁路

+UCC

地

同相

反相

uo

接R、C或开路

接电容

6

4

3

2

5

1

8

7

4.实验内容及要求

（1）把各仪器调整到待用状态

将放大电路小实验板的四个脚对应插在数字电子实验箱的插孔中，则+12V电源线已接到放大电路实验板上。

注：

只有开启实验箱的电源开关，+12V电源才能接到放大电路上。

调节放大电路的输入信号：

由DF1631功率函数发生器“电压输出”端提供。

功率函数发生器各旋钮状态如下：

波形选择—正弦波；频率—1kHz；衰减—60dB；调节“幅度”旋钮，同时用DF2172A交流毫伏表10mV档监测，使正弦输入信号的有效值为Ui1=5mV。

注：

DF1631功率函数发生器面板显示的幅度为峰-峰值，即Ui1pp=2Ui1。

（2）关闭各仪器电源，按图2.1.2连接放大电路。

集电极电阻RC=RC1=3k，放大电路空载，P点接到发射极e1。

（3）调整和测试静态工作点

开启实验箱后部电源开关。

调节电位器RW1，使三极管T1的集电极电位VC1=6~7V，用示波器观察放大电路输出电压uo1的波形是否失真。

若有失真，可稍稍调节RW1消除失真后，再测量静态工作点。

用万用表直流电压档测量T1管集电极、基极、发射极对“地”电位VC1、VB1、VE1和各极之间的电压，填入表2.1.1中。

表2.1.1

测量电量

VC1/V

VB1/V

VE1/V

UBE1/V

UBC1/V

UCE1/V

测量值

（4）测量放大电路电压放大倍数

按表2.1.2的要求测量放大电路输入和输出电压的有效值，并记录数据。

注意：

测量时，输入信号用晶体管电压表的10mV档进行测量；测量输出信号时，注意选择合适的量程。

表2.1.2

测试条件

Ui1/mV

Uo1/mV

计算Au1=Uo1/Ui1

不加交流电流负反馈（P点与T1管的

发射极e1相连）

RC=3k

放大电路空载

RC=1.5k

放大电路空载

RC=3k

RL=3k

加入交流电流负反馈（P点与Q点相连）

RC=3k

放大电路空载

RC=3k

RL=3k

RC=1.5k

RL=3k

（5）观察输出信号与输入信号之间的相位关系

选择放大电路RC==1.5k，引入交流电流负反馈，并带负载RL=3k。

然后用示波器的两个通道同时观察输入、输出电压波形，并将波形记录于表2.1.3中（要求标出横轴和纵轴的单位）。

表2.1.3

ui1的波形

uo1的波形

（6）观察静态工作点对输出波形失真的影响

选择RC=RC1=3k，放大电路空载。

按表2.1.4中的要求观察uo1的波形并记录。

注：

加大输入信号，可将函数发生器的“衰减”减小，或右旋“幅度”旋钮。

表2.1.4

给定条件

uo1的波形

不加交流负反馈

加入交流负反馈

uo1不失真（RC=3k）

适当加大ui1，使uo1波形

的上、下部同时产生失真

减小RW1（逆时针旋转RW1）

使uo1产生饱和失真

增大RW1（顺时针旋转RW1）

使uo1产生截止失真

5．实验总结要求

（1）根据表2.1.2中的实验数据，计算不同条件下的Au，分析它与哪些因素有关？

（2）由实验结果，说明静态工作点对共发射极放大电路输出波形失真的影响及负反馈的作用。

（3）放大电路的静态与动态测试有何区别？

实验2.2集成运算放大器的应用

1.实验目的

（1）学习正确使用集成运算放大器的方法。

（2）掌握集成运算放大器在模拟信号运算方面的应用。

（3）掌握电压比较器的特性。

2.实验预习要求

（1）按照本实验的“实验内容及要求”

（1）、

（2），画出各实验电路图，并标出图中电阻的阻值和运放的引脚号码。

（2）画出图2.2.3所示电压比较器的电压传输特性，说明参考电压对电压传输特性的影响，并分析输出波形与输入波形的关系。

（3）如何通过测量手段判断集成运放是否工作在线性区？

3.实验仪器和设备

序号

名称

型号

数量

1

电子技术实验箱

TPE-ES1BIT

1台

2

数字式万用表

VC9802A+

1块

3

双通道函数发生器

DG1022

1台

4

数字示波器

DS1052E

1台

5

集成运算放大器

A741

1片

6

硅稳压管

2CW11/14

各2只

4.实验器件介绍

（1）本实验采用通用型集成运算放大器A741，它具有较高的开环电压放大倍数Au0（105~108），高输入阻抗rid（约为2M），高共模抑制比等特点。

集成运放A741为8脚、双列直插式扁平封装，各引脚功能如下表所示。

电源端

输入端

输出端

接调零电位器

空脚

+UCC

UEE

u+

u

uo

OA1

OA2

NC

7

4

3

2

6

1

5

8

（2）集成运算放大器A741电源电压的允许范围为±9V~±18V。

本实验中取正电源为+UCC=+15V，负电源为-UEE=-15V。

（3）硅稳压管2CW11和2CW14的电参数如下表所示。

名称

型号

稳定电压

稳定电流

最大稳定电流

硅稳压管

2CW11

3.2~4.5V

10.5mA

55mA

2CW14

6~7.5V

10mA

33mA

5.电子电路实验注意事项

（1）接好线路经检查正确无误后再通电，严禁带电接线，以免造成设备损坏。

（2）实验所用到的芯片、电阻器、电容器、二极管、稳压管等元器件由实验箱提供。

（3）在实验中整个实验系统应共“地”：

将函数发生器的“”、示波器的“地”、毫伏表的“地”、以及电路中所有“地（）”均应连接在一起，成为一个“公共端”。

（4）本实验所使用的TDS1002数字存储示波器，其测试线选“×1”位置，使用示波器时，应设置示波器“探头”选项为“1×”（参考附录2.1.1进行操作）；读数时信号无衰减，幅度的实际值=测量值。

6.实验内容及要求

（1）反相比例运算电路

设计电路：

要求Auf=10，RF=100k，画出电路图，并计算电路中未知电阻阻值。

按预先设计的电路图连接反相比例运算电路。

按表2.2.1要求，调整直流输入电压ui（由实验箱上的12V~+12V电源提供），测量输出电压uo，并计算电路的电压放大倍数Auf，将测量结果记录在表2.2.1中。

注意：

a）设计电路时，若电阻阻值为非标称值时，选择与实验箱上阻值最接近的电阻。

b）测量输出电压uo时，应选用万用表直流电压档的合适量程。

表2.2.1

输入电压ui

0.4V

0.3V

输出电压uo

理论值

理论值

测量值

测量值

计算

理论值

理论值

测量值

测量值

（2）同相比例运算电路

设计电路：

要求Auf=4，RF=30k，画出电路图，并计算电路中未知电阻的阻值。

按预先设计的电路图连接电路。

加入f=1kHz、Uipp=0.6V的正弦输入信号ui，由DF1631函数发生器提供。

用TDS1002型示波器观察uo与ui之间的相位关系，测量输出电压的峰-峰值Uopp，计算电压放大倍数Auf，并填入表2.2.2中。

逐渐增大输入信号ui，使输出电压uo达到双向饱和而产生失真，用示波器测量运算放大器的饱和电压峰-峰值Uopp（即2UOM），将输出电压uo达到双向失真所对应的Uipp、Uopp（拐点处的坐标）的测量结果填入表2.2.2中。

用示波器的CH1测量ui,CH2测量uo。

将示波器的“DISPLAY（显示）”按钮置于“XY”方式，观察电压传输特性曲线，并绘在表2.2.2中，注意标出拐点的坐标。

表2.2.2

运放工作状态

输入电压Uipp

输出电压Uopp

计算

电压传输

特性曲线

线性放大

0.6V

饱和失真

（拐点处坐标）

∕

（3）反相积分运算电路

按照图2.2.1连接反相积分运算电路。

从M点加入f=1kHz、幅度为4V的方波输入信号（由功率函数发生器提供）。

用示波器两个通道同时观察输入信号ui和输出信号uo的波形，并画出波形图。

注：

a）接线时应注意100F电解电容的极性，不要接反；

b）描绘积分电路