模拟电子技术实验 教案.docx

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模拟电子技术实验教案

·平顶山学院教案

2012~~2013学年第1学期

承担系部电气信息工程学院

课程名称模拟电子技术实验

授课对象11电气、电子、测控,10物理

授课教师张晓朋

职称讲师

教材版本电工电子实验与计算机仿真教程

参考书

2012年9月3日

模拟电子技术基础实验

实验一常用电子仪器的使用练习

[实验目的]

1、了解示波器、低频信号发生器、视频毫伏表及直流稳压电源的工作原理。

2、掌握常用电子仪器的使用方法。

[实验仪器]

1、函数信号发生器；

2、双踪示波器；

3、交流毫伏表；

[实验原理]

多种实验仪器之间按如图1-1所示。

图1-1

1、函数信号发生器

函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、脉冲波三种信号波形。

输出电压最大可达10VP-P。

函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。

函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。

2、示波器的使用

（1）用示波器测量正弦波的有效值

正弦波形在示波器屏幕上的显示方式如图1-2所示。

如果荧光屏上信号波形的峰-峰值为Ddiv，Y轴灵敏度为0.02V/div，则所测电压的峰-峰值为：

VP-P=0.02V/div×Ddiv

式中0.02V/div是示波器无衰减时Y轴的灵敏度，即每格20mV；D为被测信号在Y轴方向上峰-峰之间的距离，单位为格（div）。

（2）用示波器测量时间

时间测量时在X轴上读数，量程由X轴的扫描速度开关“t/div”决定。

测量前对示波器进行扫描速度校准，测量时间过程中使该“微调”始终处于“校准”位置上。

测量信号波形任意两点间的时间间隔。

图1-2图1-3

①将被测信号送入Y轴，调节有关旋钮使荧光屏上出现1~2个稳定波形，如图1-3所示，然后测量P、Q两点的时间间隔t。

②测出P、Q两点在X轴上的距离为Bdiv。

③记录“t/div”扫描档位上的指示值，如为“A（ms/div）”，然后利用公式，t=A（ms/div）×Bdiv=A×Bms，计算时间间隔。

（3）用示波器测量正弦波的频率

根据f=1/T，先按时间的测量方法，测出周期，便可求得频率。

[实验过程]

1、用示波器测量正弦波的有效值

将函数信号发生器的输出分别与交流毫伏表和示波器相连接。

信号发生器输出选择正弦波，调节信号发生器的幅度调节旋钮，使信号发生器输出的正弦波的有效值分别为表1-1中所示值（通过交流毫伏表观察），然后从示波器上读出正弦波的峰-峰值在垂直方向上所占的垂直格数D（按大格计算）及此时Y轴灵敏度V/div，记入表1-1。

则

正弦波的峰-峰值VP-P=V/div×D

VP-P对应的有效值=

2、用示波器测量正弦波的频率

保持信号发生器输出正弦波的幅度不变，调节信号发生器的频率调节旋钮，使信号发生器输出的正弦波的频率分别为表1-2中所示值（通过信号发生器本身的频率显示观察），然后从示波器上读出正弦波的一个周期在水平方向上所占的水平格数B（按大格计算）及此时X轴灵敏度t/div，记入表1-2。

则

正弦波的周期T=t/div×B

正弦波的频率f=1/T

[原始记录]

表1-1

被测信号有效值

0.2V

1.0V

2.0V

3.0V

4.0V

5.0V

V/div

垂直格数D

VP-P（V）

VP-P对应的有效值（V）

表1-2

待测信号

200Hz

500Hz

750Hz

1KHz

5KHz

10KHz

t/div

水平格数B

周期T

频率f=1/T

[数据处理]

1、整理测量结果，计算正弦波的有效值。

2、整理测量结果，计算正弦波的周期、频率值。

[结果分析]一组数据进行比较），分析误差产生的原因。

1、整理测量结果，并把实测的正弦波的有效值、周期、频率值与理论值比较（取

[问题讨论]

1、怎样选择毫伏表的量程？

1、怎样用示波器测量正弦波的有效值及周期、频率？

实验二晶体管共射极单管放大器

[实验目的]

1、学会放大器静态工作点的测量及调试方法。

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。

[实验仪器]

1、+12V直流电源；

2、函数信号发生器；

3、双踪示波器；

4、交流毫伏表；

5、直流电压表；

6、直流毫安表；

[实验原理]

图2-1为电阻分压式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，可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。

图2-1

1、放大器静态工作点的测量与调试

（1）静态工作点的测量

分别测量晶体管的各极对地的电位UB、UC和UE。

则：

IC＝，

UBE＝UB－UE，UCE＝UC－UE。

（2）静态工作点的调试

放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流IC（或UCE）的调整与测试。

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u0的负半周将被削底，如图2-2（a）所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即u0的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图2-2（b）所示。

这些情况都不符合不失真放大的要求。

图2-2静态工作点对u0波形失真的影响

改变电路参数UCC、RC、RB（RB1、RB2）都会引起静态工作点的变化，但通常多采用调节偏置电阻RB2的方法来改变静态工作点。

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，如输入信号幅度很小，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

放大器动态指标包括电压放大倍数、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）电压放大倍数的测量

（负载）

（空载）

（2）输入电阻Ri的测量

为了测量放大器的输入电阻，按图2-3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输入、输出电阻测量电路

（3）输出电阻R0的测量

按图2-3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U0和接入负载后的输出电压UL，根据

即可求出

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。

（4）最大不失真输出电压UOm的测量（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RW（改变静态工作点），用示波器观察u0，当输出波形同时出现削底和缩顶现象（如图2-4）时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。

然后保持RW不变，反复调整输入信号幅度，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用交流毫伏表测出U0（有效值），即为最大不失真输出UOm。

图2-4静态工作点正常，输入信号太大引起的失真

[实验过程]

实验电路如图2-1所示。

1、测量静态工作点

接通+12V电源，调节RW，使IC=2.0mA（即UC=7.2V），用直流电压表测量晶体管的各极对地的电位UB、UC和UE。

记入表2-1。

2、测量电压放大倍数

①函数信号发生器（频率为1KHz的正弦信号）的输出接放大器输入端us，RL=2.4KΩ，调节函数信号发生器的幅度旋钮，同时用示波器观察放大器输出电压u0波形，在输出波形不失真的条件下，用交流毫伏表测量Ui和UL值，并用双踪示波器观察u0和ui的相位关系，记入表2-2。

②断开RL，即RL=∞，调节函数信号发生器的幅度旋钮，同时用示波器观察放大器输出电压u0波形，在输出波形不失真的条件下，用交流毫伏表测量Ui和UO值，记入表2-2。

3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响

置RL=2.4KΩ，调节RW，使UC分别为表2-3中所示值，然后调节输入us幅度，用示波器监视输出电压波形，在u0不失真的条件下，用交流毫伏表测量Ui和UL值，记入表2-3。

4、测量输入电阻和输出电阻

①置RL=2.4KΩ，函数信号发生器（频率为1KHz的正弦信号）的输出接放大器输入端us，调节函数信号发生器的幅度旋钮，同时用示波器观察放大器输出电压u0波形，在输出波形不失真的条件下，用交流毫伏表测出Us、Ui和UL，记入表2-4。

②断开RL，即RL=∞，用交流毫伏表测量UO值，记入表2-4。

5、测量最大不失真输出电压

置RL=2.4KΩ，按照实验原理中所述方法，同时调节输入信号Us的幅度和电位器RW，使输出达到最大不失真，用交流毫伏表测量此时的Uim和U0m值，记入表2-5。

6、测量幅频特性曲线

调节RW，使UC=7.2V，取RL=2.4KΩ。

保持输入信号ui的幅度不变，改变信号源频率f，逐点测出相应的输出电压U0，记入表2-6。

为了信号源频率f取值合适，可先粗测一下，找出中频范围，然后再仔细读数。

说明：

本实验内容较多，其中6可作为选作内容。

[原始记录]

表2-1IC=2mA

测量值

计算值

UB（V）

UE（V）

UC（V）

UBE（V）

UCE（V）

IC（mA）

表2-2

负载RL=2.4KΩ

负载RL=∞

u0和ui波形的相位关系

Ui（V）

U0（V）

AV

Ui（V）

U0（V）

AVO

表2-3

UC（V）

9.6

8.4

7.2

6.0

4.8

Ui（V）

UL（V）

AV

表2-4

Us（mV）

Ui（mV）

UL（V）

U0（V）

计算值

Ri（KΩ）

R0（KΩ）

表2-5RL=2.4KΩ

Uim（V）

Uom（V）

表2-6

fifofn

f（KHz）

U0（V）

AV=U0/Ui

[数据处理]

1、列表整理测量结果，计算静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻。

[结果分析]

1、根据实验结果，分析静态工作点变化对放大器输出波形的影响。

[问题讨论]

1、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R0有否影响？

2、测试中，如果将函数信号发生器、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？

实验三负反馈放大器

[实验目的]

1、学习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。

[实验仪器]

1、+12V直流电源；

2、函数信号发生器；

3、双踪示波器；

4、交流毫伏表；

5、直流电压表；

[实验原理]

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