模电实验文档格式.docx
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3.交流毫伏表
测量正弦交流电压;
工作频率范围:
1HZ—2MHZ
工作电压范围:
1mV—200V
测量前应先把量程开关置较大量程挡位，然后调零，并逐渐减小量程挡位。
三、实验仪器及器件
1.信号发生器2.双踪示波器
3.交流毫伏表4.数字频率计
四、实验内容
1.测量示波器内的校准信号
用机内校准信号（方波f=1KHz2%），电压幅度（1V30%）对示波器进行自检。
（1）调出波形
a.将示波器校准信号输出端通过专用电缆与YA（或YB）输入插口接通，调节示波器各有关旋钮，将触发方式开关置“自动”位置，触发源选择开关置“内”，内触发选择开关置常态，对校准信号的频率和幅值正确选择扫速开关（t/div）及Y轴灵敏度开关（V/div）位置，则在荧光屏上可显示出一个或数个周期的方波。
b.分别将触发方式开关置“高频”和“常态”位置，并同时调节触发电平旋钮，调出稳定波形。
体会三种触发方式的操作特点。
2.校准“校准信号”幅度
将Y轴灵敏度微调旋钮置“校准”位置，Y轴灵敏度开关置适当位置，读取校准信号幅度，记入表2-1-1中。
表2-1-1
标准值*
实测值
幅度
1V（P-P）
频率
1KHZ
上升沿时间
2S
下降沿时间
注：
不同的型号示波器标准值可以有所不同，以上只是给初学者一个格式。
请视不同的示波器填入不同的标称值。
（3）校准“校准信号”频率
将扫速微调旋钮置“校准”位置，扫速开关置适当位置，读取校准信号周期，并用数字频率计进行校核，记入表2-1-1中。
4）测量校准信号的上升时间和下降时间
调节“Y轴灵敏度”开关位置及微调旋钮，并移动波形，使方波波形在垂直方向上正好占据中心轴上，且上、下对称，便于阅读。
通过扫速开关逐级提高扫描速度，使波形在X轴方向扩展（必要时可以利用“扫速扩展”开关将波形再扩展10倍），并同时调节触发电平旋钮，从荧光屏上清楚的读出上升时间和下降时间，记入表2-1-1中。
2.测量信号源输出电压波形及频率
令信号源输出的频率分别为100Hz、1KHz、10KHz、100HKz（数字频率计测量值），有效值均为1V（交流毫伏表测量值）。
改变示波器扫速开关及Y轴灵敏度开关位置，测量信号源输出电压频率及峰峰值，记入表2-1-2中。
表2-1-2
信号电压
实测值
频率计读数
周期（ms）
频率（Hz）
毫伏表读数（V）
峰峰值（V）
有效值（V）
100Hz
1KHz
10KHz
100KHz
用示波器测量两波形间相位关系。
（1）观察双踪显示波形“交替”与“断续”两种显示方式的特点。
YA、YB均不加输入信号，扫速开关置扫速较低挡位（如0.5s/div挡）和扫速较高挡位（如5s/div档）,把“显示方式”开关分别置于“交替”和“断续”位置，观察两条扫描线的显示特点，记录之。
（2）用双踪显示测量两波形间相位关系
图2-1-2
按图2-1-2连接实验电路，将信号源的输出电压调至频率为1KHz，幅值为2V，经RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号ui和uR，分别加到示波器的YA和YB输入端。
把显示方式开关置“交替”档位，将YA和YB输入耦合方式开关置“”档位，调节YA、YB的移位旋钮，使两条扫描基线重合，再将YA、YB输入耦合方式开关置“AC”挡位，调节扫速开关及YA、YB灵敏度开关位置，同时将内触发源选择（拉YB）开关拉出，此时在荧屏上将显示出ui和ur两个相位不同的正弦波形，如图2-1-3所示。
根据两波形在水平方向差距X，则两波形相位差为
式中:
XT一周期所占刻度片格数
x两波形在x轴方向差距格数
图2-1-3
记录两波形相位差于表2-1-3中。
表2-1-3
相位差
计算值
XT=
X=
Q=
为数读和计算方便，可适当调节扫速开关及微调旋钮，使波形一周期占整数格。
五、实验报告
1.整理实验数据，并进行分析。
2.问题讨论
（1）双踪示波器采用“常态”、“自动”二种触发方式有什么区别?
通过实验对它们的操作特点及适用场合加以总结。
（2）分析内触发源选择开关置于常态和拉YB时，稳定不同输入通道（YA和YB）波形的影响。
（3）用双踪显示波形，并要求比较相位时，为在荧光屏上得到稳定波形，应怎样选择下列开关的位置?
（a）显示方式选择（YA；
YB；
YA+YB；
交替;
断续）
（b）触发方式（常态;
自动）
（c）触发源选择（内;
外）
（d）内触发源选择（YA；
YB;
交替）
六、预习要求
1.阅读有关示波器部分内容。
2.阅读电子学实验装置的功能及使用方法说明
实验二单管放大电路
1.学会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.掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法;
3.熟悉常用电子仪器及电子技术实验台的使用。
图2-3-1为电阻分压工作点稳定单管放大器实验电路图。
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uo，从而实现了电压放大。
图2-3-1
在图2-3-1电路中,当流过偏置电阻RB1和RB2的电流远大于晶体管的基极电流IB时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算
UCE=Ucc－IC（RC+RE）
电压放大倍数
输入电阻ri=RB1‖RB2‖rbo
输出电阻roRc
由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。
在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。
一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。
因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。
放大器的测量和调试一般包括：
放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。
1.放大器静态工作点的测量与调试
1）静态工作点的测量
测量放大器的静态工作点，应在输入信号ui=0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流IC以及各电极对地的电位UB、UC和UE。
一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压，然后算出IC的方法，例如，只要测出UE，即可用ICIE=
算出IC（也可根据IC=
，由UC确定IC），同时也能算出UBE=UB-UE，UCE=UC-UE。
为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。
2）静态工作点的调试
静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。
如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时uo的负半周将被削底，如图2-3-2（a）所示;
如工作点偏低则易产生截止失真，即uo的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图2-3-2（b）所示。
这些情况都不符合不失真放大的要求。
所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的ui，检查输出电压uo的大小和波形是否满足要求。
如不满足，则应调节静态工作点的位置。
（a）（b）（c）
图2-3-2
改变电路参数UCC、RC、RB、（RB1、RB2）都会引起静态工作点的变化，如图2-3-3所示。
但通常多采用调节偏电阻RB2的方法来改变静态工作点，如减小RB2，则可使静态工作点提高等。
最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。
所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。
如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。
2.放大器动态指标测试
放大器动态指标测试有电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压（动态范围）和通频带等。
1）电压放大倍数AV的测量
调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压ui，在输出电压uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出ui和uo的有效值ui和uo，则
2）输入电阻的测量
为了测量放大器的输入电阻，按图2-3-4电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R，在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出Us和ui，则根据输入电阻的定义可得
图2-3-3
测量时应注意
由于电阻R两端没有电路公共接地点，所以测量R两端电压UR时必须分别测出Us和Ui，然后接UR=Us—Ui求出UR值。
电阻R的值不易取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取R与ri为同一数量级为好，本实验可取R=1～2K。
3）输出电阻的测量
按图2-3-4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载RL的输出电压Uo和接入负载后的输出电压UL，根据
即可求出ro
在测试中应注意，必须保持RL接入前后输入信号的大小不变。
图2-3-4
4）最大不失真输出电压Ropp的测试（最大动态范围）
如上所述，为了得到最大动态范围，应将静态工作点调在交流负载线的中点。
为此在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节RP（改变静态工作点）,用示波器观察uo，当输出波形同时出现削底和缩顶现象时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。
然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用交流毫伏表测出uo（有效值），则动态范围等于2
Uo。
或用示波器直接读出Uopp来。
5）放大器频率特性的测量
放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数AV与输入信号频率f之间的关系曲线。
单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图2-3-5所示，Avm为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的1/
倍，即0.707Aum所对应的频率分别称为下限频率fL和上限频率fH，则通频带
fBW=fH－fL
放大器的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数AV。
为此，可采用前述测AV的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时应注意取点要恰当，在低频段与高频段应多测几点，在中频段可以少测几点。
此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变。
图2-3-5图2-3-6
6）干扰和自激振荡的消除
参考实验附表
三、实验设备与器件
1.EEL—07组件2.信号源（下组件）
3.示波器4.交流毫伏表
5.直流电压表、直流毫安表6.万用电表
7.晶体三极管3DG6×
1（=50～100）或9011×
1（管脚排列如图2-2-6所示）以及若干电阻、电容
实验电路如图2-3-1所示。
各电子仪器可按实验一中图2-1-1所示方式连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起，同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线，如使用屏蔽线，则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。
1.测量静态工作点
接通电源前，先将RP调到最大，信号源输出旋钮旋至零。
接通+12V电源，调节RP使IC=2.0mA（即UE=2.0V），用数字电压表测量UB、UE、UC及用万用电表测量RB2值。
记入表2-3-1中。
表2-3-1Ic=2mA
测量值
UB（V）
UE（V）
UC（V）
RB2（K）
UBE（V）
UCE（V）
IC（mA）
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，调节信号源的输出旋钮使Ui=10mV，同时用示波器观察放大器输出电压uo的波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述三种情况下的Uo值，并用示波器同时观察uo和ui的相位关系，把结果记入表2-3-2中。
表2-3-2Ic=2.0mAUi=mV
Rc（K）
RL（K）
Uo（V）
Av
观察记录一组uo和ui波形
2.4
1.2
3.观察静态工作点对电压放大倍数的影响
置Ro=2.4K，RL=，ui适当，调节RP，用示波器监视输出的电压波形，在uo不失真的条件下，测量数组Io和Uo值，记入表2-3-3中。
表2-3-3Rc=2.4KRL=Ui=mV
Io（mA）
2.0
Uo（mV）
Au
测量Ic时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使Ui=0）
4.观察静态工作点对输出波形失真的影响
置RC=2.4K，RL=2.4K，ui=0，调节RP使IC=2.0mA，测出UCE值，再逐步加大输入信号，使输出电压uo足够大但不失真。
然后保持输入信号不变，分别增大和减小RP，使波形出现失真，绘出uo的波形，并测出失真情况下的IC和UCE值，把结果计入表2-3-4中。
每次测IC和UCE值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。
表2-3-4Rc=2.4KRL=Ui=mV
Ic（mA）
uo波形
失真情况
管子工作状态
5.测量最大不失真输出电压
置RC=2.4K，RL=2.4K，按照实验原理（4）中所述方法，同时调节输入信号的幅度和电位器RP，用示波器和交流毫伏表测量Uopp及Uo，记入表2-3-5中。
表2-3-5Ro=2.4KRL=2.4K
Uim（mV）
Ucm（V）
Uopp（V）
6.测量输入电阻和输出电阻
置RC=2.4，RL=2.4K，IC=2.0mA。
输入1KHZ正弦信号，在输出电压uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出Us，Ui和UL记入表2-3-6中。
保持Us不变，断开RL，测量输出电压Uo，记入表2-3-6中。
表2-3-6Ic=2mARc=2.4KRL=2.4K
Us
Ui
ri（K）
UL
Uo
ro（K）
（mV）
测量值
计算值
（V）
7.测量幅频特性曲线
取Ic=2.0mA，RC=2.4K，RL=2.4K。
保持输入信号ui或us的幅度不变，改变信号源频率f，逐点测出相应的输出电压Uo，记入表2-3-7中。
表2-3-7
fL
fo
fn
f（KHZ）
Au=Uo/Ui
为了频率f取值合适，可先粗测一下，找出中频范围，然后再仔细读数。
8.用晶体管特性测试仪对管子性能及参数进行测试
说明:
本实验内容较多，其中6、7和8可作为选作内容。
1.列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻之值与理论计算值相比较（取一组数据进行比较），分析产生误差原因;
2.总结Rc，RL及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响;
3.讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响;
4.分析讨论在调试过程中出现的问题。
1.阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标。
假设:
3DG6的=100，RB1=20K，RB2=60K，RC=2.4K，RL=2.4K。
估算放大器的静态工作点，电压放大倍数AV，输入电阻ri和输出电阻ro。
2.了解EEL—07组件的结构和使用方法
3.了解放大器干扰和自激振荡消除的方法
4.能否用数字电压表直接测量晶体管的UBE?
为什么实验中要采用测UB、UE，再间接算出UBE的方法?
5.怎样测量RB2阻值?
6.当调节偏置电阻RB2，使放大器输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降UCE怎样变化?
7.改变静态工作点对放大器的输入电阻ri有否影响?
改变外接电阻RL对输出电阻ro有否影响?
8.在测试Av，ri和ro时怎样选择输入信号的大小和频率?
为什么信号频率一般选1KHZ，而不选100KHZ或更高?
9.测试中，如果将信号源，交流毫伏表、示波器中任一仪器的二个测试端子接线换位（即各仪器的接地端不再连在一起），将会出现什么问题?
实验三负反馈放大电路（多级放大电路）
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。
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参数，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。
本实验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。
1.图2-4-1为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路，在电路中通过Rr把输出电压Uo引回到输入端，加在晶体管V1的发射极上，在发射极电阻RF1上形成反馈电压Ufo根据反馈的判断法可知，它属于电压串联负反馈。
图2-4-1
主要性能指标如下
（1）闭环电压放大倍数Avf
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
（3）输入电阻r1f=（1+AvFv）ri
ri——基本放大器的输入电阻（不包括偏置电阻）
（4）输出电阻
ro——基本放大器的输出电阻;
Avo——基本放大器RL=时的电压放大倍数。
2.本实验还需要测量基本放大器的动态参数，怎样实现无反馈而得到基本放大器呢?
不能简单地断开反馈支路，而是要去掉反馈作用，但又要把反馈网络的影响（负载效应）考虑到基本放大器中去。
为此
1）在画基本放大器的输入回路时，因为是电压负反馈，所以可将负反馈放大器的输出端交流短路，即令Uo=0，此时Rf相当于并联在RF1上;
2）在画基本放大器的输出回路时，由于输入端是串联负反馈，因此需将反馈放大器的输入端（V1管的射极）开路，此时（Rf+RF1）相当于并接在输出端。
可近似认为Rf并接在输出端。
图2-4-2
根据上述规律，就可得到所要求的，如图2-4-2所示的基本放大电路。
5.数字直流电压表
6.晶体三极管3DG6×
2（=50～100）或9011×
2及电阻组等
按图2-4-1连接实验电路，取Vcc=+12V，Ui=0，用数字电压表分别测量第一级、第二级的静态工作点，记入表2-4-1中。
表2-4-1
第一级
第二级
2.测试基本放大器的各项性能指标
将实验电路按图2-4-2改接，即把R1断开后分别并在RF1和RL上，其它连线不动，取VCC=12V，各仪器连接方法同实验二。
（1）测量中频电压放大倍数Av，输入电阻ri和输出电阻ro。
以f=1KHZ，UB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，用交流毫伏表测量UB、Ui、UL，记入表2-4-2中。
表2-4-2
Us（mV）
Ui（mV）
UL（mV）
ri
ro
基本放大器
升级会员 