模拟电子技术实验指导.docx

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模拟电子技术实验指导

实验二　常用电子仪器的使用

一、实验目的

（1）了解双踪示波器、低频信号发生器及晶体管毫伏表的原理框图和主要技术指标；

（2）掌握用双踪示波器测量信号的幅度、频率；

（3）掌握低频信号发生器、晶体管毫伏表的正确使用方法。

二、实验器材

双踪示波器DF4321型（或HH4310A型）低频信号发生器DF1641B型（或SG1631C型）晶体管毫伏表DF2175型

三、实验原理与参考电路

在电子技术实验里，测试和定量分析电路的静态和动态的工作状况时，最常用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、晶体管毫伏表、万用表等，如图14-1所示。

图14-1电子技术实验中测量仪器、仪表连接图

示波器：

用来观察电路中各点的波形，以监视电路是否正常工作，同时还用于测量波形的周期、幅度、相位差及观察电路的特性曲线等。

低频信号发生器：

为电路提供各种频率和幅度的输入信号。

直流稳压电源：

为电路提供电源。

晶体管毫伏表：

用于测量电路的输入、输出信号的有效值。

万用表：

用于测量电路的静态工作点和直流信号的值。

四、实验内容及步骤

1．低频信号发生器与晶体管毫伏表的使用

（1）信号发生器输出频率的调节方法

按下“频率范围”波段开关，配合面板上的“频率调节”旋钮可使信号发生器输出频率在0.3Hz~3MHz的范围改变。

（2）信号发生器输出幅度的调节方法

仪器面板右下方的Q9是信号的输出端，调节“输出衰减”开关和“输出调节”电位器，便可在输出端得到所需的电压，其输出为0-20VP-P的范围。

（3）低频信号发生器与毫伏表的使用

将信号发生器频率调至lkHz，调节“输出调节”旋钮，使仪器输出电压为5VP-P左右的正弦波，分别置分贝衰减开关于0dB、—20dB、—40dB、—60dB挡，用毫伏表分别测出相应的电压值。

注意测量时不要超过毫伏表的量程，并且尽可能地把档位调到与被测量值相接近，以减小测量误差。

2．示波器的使用

（1）使用前的检查与校准

先将示波器面板上各键置于如下位置：

“工作方式”位于“交替”（如果只观察一个波形可置于CHl通道或CH2通道）；“极性”选择位于“+”；“触发方式”位于“内触发”；“DC，GND，AC"开关位于“AC”；“高频，常态，自动”开关位于“自动”位置；“灵敏度V／div"开关于“0．2V／div"档，“扫速t／div"开关于“0．2ms／div"档，亮度、辉度、位移、电平开关置中间位置，开启电源后，屏幕上应出现两条扫描线。

然后用同轴电缆将校准信号输出端与CHl通道或CH2通道的输入端（红夹子）相连接，扫速和灵敏度开关的微调旋钮置校正位置（顺时针旋转到底），示波器屏幕上应显示电压为0.5VP-P、周期为lms的方波。

调节各旋钮使屏幕上观察到的波形细而清晰。

（2）交流信号电压幅值的测量

调低频信号发生器信号频率为lkHz、输出电压为5VP-P，适当选择示波器灵敏度选择开关“V／div"和扫速开关“t／div"的位置，使示波器屏幕上能观察到完整、稳定的正弦波，同时将灵敏度选择开关“微调”旋钮置于校准位置，则此时屏幕上纵向坐标表示每格的电压伏特数，根据被测波形在纵向高度所占格数便可读出电压的数值，将信号发生器的分贝衰减器置于表14-1中要求的位置并测出其结果记入表中。

表14-1

输出衰减（dB）

-20dB

-40dB

灵敏度开关（v／div）位置

峰峰波形高度（格）

峰峰电压（伏）

电压有效值（伏）

注意：

若使用10：

1探头电缆时，应将探头本身的衰减量考虑进去。

（3）交流信号频率的测量

将示波器扫速开关的“微调”旋钮置于校准位置，在预先校正好的条件下，此时扫描速率开关“t／div"的刻度值表示屏幕横向坐标每格所表示的时间值。

根据被测信号波形在横向所占的格数直接读出信号的周期，若要测量频率只需将被测的周期求倒数即为频率值。

按表14-2所示频率，由信号发生器输出信号，用示波器测出其周期，并计算频率，将所测结果与已知频率比较。

表14-2

信号频率（kHz）

0.5

100

扫速开关（t／div）位置

一个周期占有水平格数

信号周期

信号频率

除上述方法外，还可用李沙育图形来测定信号的频率，其仪器的连线如图14-2（a）所示。

（a）连线图（b）显示图形

图14-2李沙育图形测量频率原理图及显示图形

如图所示14-2（a），信号发生器（Ⅱ）作为未知频率fY的信号，从示波器"CH2（Y）"插座输入，信号发生器（I）作为已知频率fx的信号，从"CH1（X）"插座输入，这时扫描速率开关应置于X-Y档。

调节信号发生器I的频率fx，当fx与fY之间成一定倍数关系时，屏幕上就能显示李沙育图形，如图14-2（b）所示，由该图形圆圈的个数及fx的读数即可确定出被测信号的频率fY。

（注意：

水平方向圆圈个数=fY/fx，垂直方向圆圈个数=fX/fY）

五、实验报告要求

（1）认真记录数据并填写相应表格；

（2）分析测量结果与理论值的误差，讨论其产生原因；

实验一　用万用表检测二、三极管

一、实验目的

（1）熟悉用万用表判别晶体二、三极管的正确方法；

（2）熟悉三极管的主要参数；

（3）学习用晶体管特性图示仪观察二、三极管的特性曲线。

二、预习要求

复习晶体二、三极管的结构和特性。

三、实验原理与参考电路

1．万用表的使用原理

正确使用万用表的电阻档，能够判断出二、

三极管的极性、类型及好坏，首先要清楚万用表

的电阻档等效电路图15-1,否则将得出与事实相

反的结论。

其中Eo为表内电源、Ro为万用表的等效内阻，

不同电阻档等效内阻各不相同。

由图可知：

万用表的正端表笔（红表笔）——表内电源负极。

图1-2-1万用表及其等效电路

万用表的负端表笔（黑表笔）——表内电源正极。

图15-1万用表等效电路

万用表置R×1、R×10、R×100、R×1k档时，一般Eo=1.5V。

置R×10k档时，该档

电源电压较高，一般Eo=9V，采用该档测晶体管时易损坏晶体管。

测试小功率晶体管时，一般选用R×100Ω、R×1k档。

2．晶体二极管的测试

如图15-1所示，用黑表笔（电源正级）接二极管阳极，红表笔（电源负级）接二极管阴极时，二极管正向导通；反之，二极管反向截止。

正向导通电阻约几百欧或几千欧，反向电阻约几百千欧以上。

阻值在这个范围内，说明管子是好的；如果正、反向电阻均为无穷大，则表明二极管内部断开；如果正、反向电阻均为零，说明二极管内部短路；如果正、反向电阻接近，则二极管性能严重恶化。

3．用万用表判别三极管的管脚和类型

（1）先判别基极b三极管可等效为两个背靠背连接的二极管。

如图15-2所示。

根据PN结单向导电原理：

基－集、基－射结正向导通电阻均较小，反向电阻均较大，所以很容易把基级判别出来。

现以NPN管为例：

测量时先假设某一管脚为“基极b”，用黑表笔接假设的“基极b”，红表笔分别接其余两个管脚，测量阻值，若阻值均较小，再将黑红笔对调（既红笔接假设的基级b），重复测量一次，若阻值均较大，则原先假设的基极是正确的。

如果两次测得的阻值是一大一小，则原先假设的基极是错误的，这时应重新假设基极，重新测量。

图15-2三极管等效电路

（2）判别管子类型由上面判别基极的结果，同时可知管子类型。

如用黑表笔（电池正极）接管子基极，红表笔（电池负极）分别接其余两脚时，电阻值均较小，由PN结单向导电原理知道，基极是P区，集电极和发射极是N区，故为NPN管。

反之，红表笔接基极，（黑表笔分别接c、e极，电阻值

均较小，则是PNP管。

（3）判别集电极c在已知

基极b和管子类型的基础上，进

而可判别集电极c。

由共射极单

管放大原理可知：

对NPN管而言，

当集电极接电源正极，发射极接

电源负极，若给基极提供一个合

适的偏流时，三极管就处在放大

导通状态，Ic较大。

图15-3集电极c判别电路

测量时，先假设一个管脚为集电极“c”，用手指把基极和假设的集电级“c”捏紧，人体电阻相当于基极偏置电阻Rb，注意不要使两管脚直接接触。

用黑笔接“c”，红笔接“e”读出阻值；然后再与上述假设相反，重新测量一次，比较两次阻值大小，若第一次阻值小，则第一次假设的集电极是正确的，另一管脚就是发射极。

测量电路如图15-3所示。

对PNP管，测试时只需将表笔对调即可，请读者自己分析。

四、实验内容与步骤

用万用表判断二极管、三极管的管脚和类型。

五、实验报告与要求

（1）记录所测得的β值

（2）记录被测二、三极管的正、反向阻值。

（3）说明为什么用万用表不同的欧姆档测得同一二极管正向（或反向）的电阻值不同。

实验三　单级放大电路

一、实验目的

（1）熟悉模拟电路实验箱和电子元器件；

（2）掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响；

（3）学习测量放大器静态工作点Q、电压放大倍数AV、输入电阻ri、输出电阻r0的方

法，了解共射极电路特性；

（4）学习放大电路的动态性能。

二、实验器材

低频信号发生器（SG1631C型或DF1641B型）一台、交流毫伏表（DF2175型）一台、示波器（HH4310A型或DF4321A型）一台、直流稳压电源（SS1798型或DF1731SC3A型）一台、模拟实验箱一套。

三、预习要求

（1）三极管及单管放大电路工作原理。

（2）放大电路静态和动态测量方法。

四、实验原理与参考电路

1.静态测试与调整

（1）按图16-1接线，接线前先测量箱上+12V电源，关断电源后再连线，将电位器RP的阻值调到最大位置，按图连接电路，调整RP使VE=2.2V，测量并填表16-1。

（注意测Rb时要断开电源以及电位器和电路的连接线）

图16-1工作点稳定的放大电路

表16-1

实测

VBE（V）

VCE（V）

Rb（KΩ）

IC（mA）

2.动态研究

（1）按图16-2所示电路接线（RP位置不变）。

（2）将信号发生器调到f=1KHz,电压（有效值）为500mV的正弦信号，然后接至放大电路的最左端，经过R1、R2的衰减（100倍），Vi点得到5mV的小信号，观察输入、输出信号的波形，并比较相位，然后测V0值并填入表16-2中。

（注意：

输入端接由R1、R2组成的衰减器，目的是为了使晶体管毫伏表可在同一量程下测量输入、输出电压，以减少因仪表不同量程带来的附加误差）

（3）信号源频率不变，逐渐增大信号输出幅度，测量V0最大不失真时输入和输出的最大值，并填入表16-2中。

表16-2

实测

实测计算

Vi（mV）

V0（V）

图16-2小信号放大电路

（4）R1=5.1k，断开负载RL，减少Rp，使Vc＜4V，并测Vb、Ve的电位，然后保持Vi=5mV不变，可观察到（V0波形）饱和失真；断开信号源，增大Rp，使Vc＞9V，并测Vb、Ve的电位，将R1由5.1k改为510Ω（既：

使Vi=50mV）可观察到（V0波形）截止失真；将测量结果填入表16-3中。

（注意测量各极的电位Vb、Vc、Ve时要断开信号源，用万用表直流电压档测）

表16-3

输出波形情况

小

大

3.测量放大电路输入、输出电阻

（1）输入电阻测量

电路如图16-3所示，在图16-2的基础上，拆掉51Ω电阻，调RP使VC为6V，保证电路工作在放大状态，然后调信号源使Vs为1KHz、5mV（有效值）的正弦信号，测量Vi，即可计算ri。

图16-3输入电阻测量

（1）输出电阻测量

电路如图16-4所示，在图16-3的基础上，在输出端接入5.1k负载电阻，测量带负载时的输出电压VL和空载时的输出电压V0，即可计算出r0。

将上述测量结果及计算结果填入表16-4中。

图16-4输出电阻测量

表16-4

测输入电阻

测输出电阻

实测值

实测计算

实测值

实测计算

五、实验报告与要求

（1）.注明你所完成的实验内容，简述相应的基本结论。

（2）记录数据和波形写出较详细的报告。

实验四　负反馈放大电路

一、实验目的

（1）研究负反馈对放大器性能的影响；

（2）掌握反馈放大器性能的测试方法。

二、实验器材

三、预习要求

（1）认真阅读实验内容要求，复习负反馈电路有关内容。

（2）复习负反馈对放大器有哪些影响。

（3）图17-1电路中晶体管β值为200，计算该放大器开环和闭环电压放大倍数。

四、实验原理与参考电路

实验电路如图17-1所示

图17-1负反馈放大电路

放大电路中引入负反馈后的放大倍数称为闭环放大倍数Af，而不存在负反馈的放大电路（又称基本放大电路）的放大倍数称为开环放大倍数A，反馈网络的反馈系数为F，这三者之间的关系为

负反馈对放大电路的性能的影响主要体现在输入电阻，输出电阻，频带非线性失真，稳定性这几个方面，而对性能的改善程度是用反馈深度来决定的，本实验电路的反馈深度为（1+AF），它的数值取决于反馈网络的元件参数和基本放大电路的放大倍数。

在阻容耦合放大器中，因有电抗元件存在，电压放大倍数将随信号频率而变，在高低频段放大倍数均会随着频率的变化而有所下级，在低频段，下限截止频率由耦合电容和发射极旁路电容决定，在高频段，上限截止频率由极间电容效应决定，通频带BW=fH－fL，引入负反馈后，可使放大器的通频带得到扩展。

五、实验内容与步骤

1．负反馈放大器开环和闭环电压放大倍数的测试

⑴开环电路：

①按图接线，RF先不接入。

②输入端接入Vi=1mVf=1kHZ的正弦波信号，由于输入端采用了衰减法，故A点的输入电压应为100mV，调整Rp使输出不失真且无振荡（用示波器监视输出）。

③按表17-1要求进行测量将数据填入表中并计算。

④根据实测值计算开环放大倍数AV和输出电阻ro。

⑵闭环电路：

①接通RF按要求调整电路；

②按表17-1要求测量并填入表中，计算AVf；

表17-1开环和闭环电压放大倍数的测量

RL（KΩ）

Vi（mV）

V0（VL）

AV（AVf）

开环

∞

1.5K

闭环

∞

1.5K

2．负反馈对失真的改善作用

⑴图17-1电路开环，逐渐增大Vi幅度，使输出信号出现失真（注意不要过分失真），记录失真波形。

⑵将电路闭环，观察负反馈对失真的改善，并记录波形。

⑶如果将反馈电路接入T1的基极，会出现什么情况？

试验证之。

⑷画出上述各步实验的波形图。

3．测量放大器频率特性

⑴将图17-1电路先开环，选择Vi适当幅度（频率为1KHZ）使输出信号在示波器上有满幅正弦波显示。

⑵保持输入信号幅度不变逐步增加频率，直到波形减小为原来的70%，此时信号频率即为放大器上限频率fH。

⑶条件同上，但逐渐减小频率，测得放大器下限频率fL。

⑷将电路闭环，重复上述步骤并将结果填入表17-2中。

表17-2测量频率特性

fH（HZ）

fL（HZ）

开环

闭环

六、实验报告

（1）将实验测量值与理论计算值比较，分析误差原因。

（2）根据实验内容总结负反馈对放大电路的影响。

　　　　　实验五　比例求和运算电路

一、实验目的

（1）掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能；

（2）学会上述电路的测试和分析方法。

二、实验器材

低频信号发生器（SG1631C型或DF1641B型）一台、交流毫伏表（DF2175型）一台、

示波器（HH4310A型或DF4321A型）一台、直流稳压电源（SS1798型或DF1731SC3A型）

一台、模拟实验箱一套。

三、预习要求

计算表18-1、2、3、4、5中Vo的理论值。

四、实验内容与步骤

1．电压跟随器

实验电路如图18-1所示，其运算关系为：

Vo=Vi，按表18-1内容测量并记录。

图18-1电压跟随器

表18-1

Vi（V）

-2

-0.5

0.5

V0（V）

RL=∞

RL=5.1K

2．反相比例放大器

实验电路如图18-2所示，其运算关系为：

（若Rf=R1时，则为倒相器），按表18-2内容测量并与理论值比较。

图18-2反相比例放大器

表18-2

直流输入电压U1（mV）

100

300

1000

3000

输出电压U0

理论估算（mV）

实测值（mV）

3．同相比例放大器

电路如图18-3所示，其运算关系为：

。

按表18-3内容测量并与理论值比较。

图18-3同相比例放大器

表18-3

直流输入电压U1（mV）

100

300

1000

输出电压U0

理论估算（mV）

输出电压U0

实测值（mV）

4．反相求和放大电路

电路如图18-4所示，其运算关系为：

，按表18-4内容测量并与理论值比较。

图18-4反相求和放大电路

表18-4

Vil（V）

0.3

-0.4

Vi2（V）

0.2

0.1

Vo（V）

5．双端输入求和放大电路

电路如图18-5所示，其运算关系为：

，按表18-4内容测量并与理论值比较。

图18-5双端输入求和电路

表18-5

Vil（V）

0.2

Vi2（V）

0.5

1.8

-0.2

Vo（V）

五、实验报告与要求

（1）总结本实验中5种运算电路的特点及性能。

（2）分析理论计算与实验结果误差的原因。

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