模拟电子技术实验报告.docx
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模拟电子技术实验报告
专业：
电气工程及其自动化
班级：
学号：
姓名：
指导教师：
开课时间：
2011至2012学年第一学期
成绩：
开课学院：
电气信息学院实验室：
实验楼415室
姓名：
专业：
电气工程及其自动化学号：
实验三单级低频放大器
实验时间：
2011年11月1日
一、实验目的：
1.进一步熟悉几种常用低频电子仪器的使用方法。
2.掌握单级放大器静态工作点的调测方法。
3.观察静态工作点的变化对输出波形的影响。
4.学习电压放大倍数及最大不失真输出电压幅度的测试方法。
二、实验原理:
放大器的的基本任务是不失真大的放大信号，即实现输入变化量的控制作用。
要使放大器正常工作，除了必须有保证晶体管正常工作的偏置电压外，还须有合理的电路结构形式和配置恰当的元器件参数，使得放大器工作在放大区内，即必须设置合适的静态工作点Q。
静态工作点设置过高，会引起饱和失真。
对于小信号单级放大器而言，由于输出交流信号幅度很小，非线性失真不是主要问题，可根据具体要求设置静态工作点。
例如希望交流信号幅度很小，噪声低工作点Q可适当选得低一些：
如希望放大器增益高，工作点可适当选得高些。
如果输入信号幅度较大，则要保证输出波形不失真,此时的工作点应先在交流负载线的中点，以获得最大不失真的输出电压幅度。
图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，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。
图共射极单管放大器实验电路
在图电路中，当流过偏置电阻RB1和RB2的电流远大于晶体管T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
数字合成函数信号发生器∕计数器（F05A型）南京盛普仪器科技有限公司1台
2.毫伏表（DF2175A型）宁波中策电子有限公司1台
3.电子技术实验箱（SAC-DMS2型）重庆大学1台
4.双踪示波器（ADS7022S型）1台
5.数字万用表1台
6.导线若干
四、实验步骤及内容：
1.参照课本的实验原理图，将电路连接好。
2.在电路中接入5个万能表分别测量工作点VEQ，VCQ，VCEQ和Vi，VO的电压值。
3.在电路中连入一示波器测量输入端和输出端的波形。
4.调节RPI的阻值，使RP1
5.调节RPI的阻值，使输出的波形基本上不失真，在用交流电压表分别测出RL=与RL=Ω时的VO，算出电压增益AV
6.在RL=输出为Vi=10mV，f=1kHz的正弦信号时，调节RP1，使输出波形不产生失真且幅值最大，此时的电压放大倍数最大，测量出此时的静态工作点及输出电压Vom，再计算出AVm。
7.输入Vi=10Mv,f=1kHz正弦信号，用示波器观察不到失真输出波形后，逐渐增大Vi，继续观察输出波形有无失真，则调节RP1，使其正，负峰同时出现削顶失真，此时，则需减小输入信号Vi并反复调节RP1，直至输出电压的波形的正负峰刚好同时推出削顶失真为止，此时的工作点已位于交流负载线中点，测出的Vi即为放大器的最大允许输入电压幅值，同时Vo即为最大不失真输出电压幅值。
表
测试项目
RL阻值
VEQ（v）
VCQ（v）
VCEQ（v）
ICQ（v）
记录输出波形
判别工作状态
阻值较小
模拟值
见后图
工作在饱和区
实验值
3
阻值适中
模拟值
见后图
工作在放大区
实验值
阻值较大
模拟值
见后图
工作在截至区
实验值
0
12
阻值较大阻值适中
阻值较小
测试项目
RL阻值
Vi
Vo
电压增益Av
输出波形
RL=∞
模拟值
10mv
见后图
实验值
mv
mv
RL=k?
Ω
模拟值
10mv
见后图
实验值
19.9mv
mv
表RL=∞时的输出波形RL=k?
Ω时的输出波形
五实验得出结果及分析：
结论：
①调节上偏置电阻ω1，从而可以改变静态工作点的状态
当ω1较大时，三极管工作在截止区；
当ω1较小时，三极管工作在饱和区；
当ω1适当时，三极管工作在放大区。
②对于硅晶体而言：
放大区：
＜VBE＜1＜VCE＜VCC单位V
截至区：
VBE＜VCE=VCC单位V
饱和区：
VBE≧VCE＜单位V
实验五两级阻容耦合放大器实验
实验时间：
2011年11月8日
一、实验目的：
1.了解阻容耦合放大器级间的互相影响；
2.学会两级放大器的调整方法及其性能指标的测试方法；
3.了解放大器静态工作点对输出动态范围的影响。
二﹑实验原理：
多级放大电路，其放大倍数一般只有几十倍。
然而，实际工作中，常常需要对微弱的信号放大几百、几千倍，甚至几万倍，这就需要将若干单级放大电路串连起来，将前级的输出端加到后级的输入端，组成多级放大器，使信号经过多次放大，达到所需的值。
多级放大器的连接称为耦合，它必须满足以下要求：
（1）各三极管静态工作点互不影响。
（2）各级输出的信号传送到下一级时，尽可能减小衰减和失真。
多级放大器有三种耦合方式，即阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。
本实验采用阻容耦合两级放大器来研究多级放大器的有关性能指标。
图中电路每一级都是共发射极放大电路，两级之间通过电容C2和Rb2耦合起来。
由于电容具有“隔直流、通交流”
利用级间插件改变放大器为单级或级连状态，以满足实验任务的要求。
两级阻容耦合放大器逐级对信号放大，前级的输出作为后级的输入电压，因而两级放大器的总电压放大倍数为Av=Av2Av1，即两级放大器总电压放大倍数等于各级放大倍数的成绩。
这里所指的各级放大器倍数已经考虑了级间的相互影响。
在处理级间影响时，可将前级的输出电阻作为后级的信号源电阻；而后级的输入电阻则作为前级的负载电阻。
应此，在具体实验的调试中，第一级的放大倍数在单级与级连两种不同工作状态时必然存在着差异。
另外，在两级阻容耦合放大器中，由于存在耦合电容、旁路电容、晶体管级间等效电容、导线在分布电容，放大器的放大倍数将随着信号源频率的变化而变化，当信号源升高或降低时，放大倍数均有较大幅度的下降，当信号源频率升高，使放大倍数下降为中频时放大倍数ＡＶＭ的倍时，这个频率成为上限截止频率?
H；同样，当信号源频率降低使放大倍数下降为ＡＶＭ的倍的频率成为下限截止频率?
L。
放大器的同频带记作?
bw，且
?
bw=?
H—?
L
它表明放大电路对不同信号的适应能力。
放大器的通频带越宽，表明对信号频率的适应能力越强。
一个放大电路，当晶体管和电路参数选定以后，放大电路的放大倍数与通频带的乘积一般就确定了，称为“增益宽带积”。
也就是说，放大器的放大倍数增大多少倍，带宽也就几乎变窄同样的倍数。
在多级耦合放大器中，放大器也会随信号源频率变化而变化，放大器的级数越多，放大倍数越大，放大器的同频带越窄。
高放大倍数的多级放大器易受外界干扰因素的影响，也容易产生自激振荡。
这些干扰主要是外界杂散电磁场、布线不合理和电源的交流皱纹所造成的，严重时会影响放大器的正常工作。
三﹑实验仪器及材料：
1.数字合成函数信号发生器∕计数器（F05A型）南京盛普仪器科技有限公司1台
2.毫伏表（DF2175A型）宁波中策电子有限公司1台
3.电子技术实验箱（SAC-DMS2型）重庆大学1台
4.双踪示波器（ADS7022S型）1台
5.数字万用表1台
6.导线若干
四、实验内容及步骤：
⑴对照实验电路图，熟悉各个元件位置，然后按实验电路原理要求进行连接，经检查无误，接入Vcc=12v，用函数信号发生器产生一个信号电压，
使其输出幅度有效值Vi=2~5mV，频率f=1kHz.
⑵调整各级静态工作点。
分别调节Rp1,Rp2用数字万能表测出VEQ1,VCQ1,VEQ2,VCQ2并填入表.静态工作点的参考值为ICQ1≈~1mA,ICQ2≈1mA.
表
（第一级）Q1
（第二级）Q2
VEQ1
VCQ1
VCEQ1
VEQ2
VCQ2
VCEQ2
模拟值
实验值
⑶测量放大器的电压放大倍数:
将放大器分为两个单级放大器。
分别从各输入端加入正弦信号Vi=2~5mV，f=1kHz,分别测出Vo1，Vo2算出Av1，Av2
将放大器级连为两级放大器，从输出端加入正弦信号Vi=2mV，f=1kHz,使输出波形不产生失真，测量Vo1'，Vo1'算出Av1'，Av2'，Av'v1（单级）与Av1'（级连）的差别。
级连状态单级状态
表
级连状态
Vi
Vo1’
Vo2’
Av1’
Av2’
Av’
模拟值
2mV
实验值
4mV
表
单级状态
Vil
Vi2
Vo1
Vo2
Av1
Av2
Av
模拟值
2mV
2mV
实验值
21mV
⑷测量两级放大器的频率特性
在放大器输入端输入Vi=2~5mV，f=1kHz的正弦信号，用示波器观察输出电压波形，同时调整电路，当输出波形不失真时，测出Vo，然后升高信号源的频率，当输出电压降至时，此时的信号源即对应放大器的上限截止频率fH;同理，降低信号源频率，当输出电压降至?
H时，此时的信号源即对应放大器的下限截止频率?
H（在改变信号源频率时，应保持Vi
表
/kHz
?
L/kHz
模拟值
2mV
实验值
2mV
626mV
614mV
621mV
⑸测量末级放大器最大动态范围
表
模拟值
实验值
在放大器输入端输入Vi=2mV，f=1kHz的正弦信号，观察输出电压Vo2的波形，在逐渐增大Vi，直至Vo2的波形在正、负峰值附近同时开始产生削波失真，若削波不对称，可调节Rp2，直至对称为止。
然后，逐渐减小Vi，使其Vo2的波形在正、负峰处同时且刚好退出削波失真，这表明末级放大器的静态工作点正好位于交流负载中点，此时的动态范围为最大。
请测出此时相对应的工作点VEQ2，VCQ2及Vo2p-p
Vo2开始出现削波失真Vo2刚好退出削波失真
测量Vo2p-p的图形
五﹑实验结果及分析：
1.两级放大器的总电压放大倍数等于各级放大倍数的乘积，放大器的级数越多，放大倍数就越大。
2.在级连状态下电压放大倍数比单级状态时的放大倍数大。
3.输入信号的频率上升或下降至截止频率时，输出电压的幅值都会降低即放大倍数都会下降。
4.在阻容耦合多级放大器中，输出级的静态工作一般都设在交流负载线的中点，这样才能获得最大动态范围或最大不失真输出电压的幅值。
实验九集成运算放大器的基本运算电路
时间2011年11月14日
一、实验目的：
1.进一步理解运算放大器的基本原理，熟悉由运算放大器组成的比例，加法减法，积分等基本运算。
2.掌握几种基本运算的调试和测试方法。
二、实验原理：
集成运放是高增益的直流放大器。
若在它的输出端和输入端之间加入反馈网络，则可以实现不同的电路功能。
例如，加入线性负反馈，可以实现放大功能以及加、减、微分、积分等模拟运算功能；加入非线性负反馈，可以实现对数、反对数、乘、除等模拟运算功能。
为了分析方便，通常把运算放大器视为理想器件，满足理想化条件的运放应具有无限大的开环电压增益、无限大的差模输入电阻、无限大的共模抑制比、无限大的开环带宽、零输出电阻以及零失调和漂移。
3、实验仪器及材料：
1.数字合成函数信号发生器∕计数器（F05A型）南京盛普仪器科技有限公司1台
2.毫伏表（DF2175A型）宁波中策电子有限公司1台
3.电子技术实验箱（SAC-DMS2型）重庆大学1台
4.双踪示波器（ADS7022S型）1台
5.数字万用表1台
6.导线若干
四、实验内容及步骤：
1.反相比例运算：
①对照实验电路图，参照要求连接线路，经检查无误后，打开电源进行实验。
图图②用数字式万用表分别测量输入和输出电压值，以上数值对应填入表。
③注意：
实验中必须使｜Vi｜＜1V，则该电路运算关系为
Vo/Vi=-Rf/R1=-10
即Vo=-10Vi
Vi/V
0
+
+
+
Vo/V
仿真值
测量值
理论值
8
4
2
0
-2
-4
-8
6.表积分运算：
图对照实验电路图，按参数要求连接线路，经检查无误后，打开电源进行实验。
用数字式万用表分别测量输入和输出电压值，填入表。
②实验中必须使｜Vi｜＜1V，则该电路运算关系为
Vo=-（t/RC）Vi（当Vi为直流电压时）
③合上K，其余连线不变，此时的Vc（o）=0,以消除积分起始时刻积分漂移所造成的影响。
④调节Rp1，使Vi=，准备好电路，然后断开K，用数字式万用表测出相应的Vo，填入表。
表
理论值
⑤使图中积分电容改变为，断开K，Vi分别输入频率为200Hz幅值为2V的方波和正弦波信号，观察Vi和Vo的大小及相位关系，并记录波形，填入表。
表
输入
输出波形
Vo
正弦波
Vi=（有效值）
F=200Hz
方波
Vi=（幅值）
F=200Hz
三、通过以上实验得出结论与心得
实验十负反馈放大器
实验时间：
2011年11月21日
一预习目的：
1.加深理解负反馈放大器的工作原理，以及负反馈对放大器性能的影响。
2.掌握负反馈放大器性能指标的调测方法。
二实验原理：
负反馈放大电路通常由多级放大电路加上负反馈网络组成。
虽然负反馈放大器的4种组态都会使放大器的放大倍数下降，但却能使放大器的性能得到改善。
负反馈对放大器性能的改善主要体现在改变放大器的输入电阻和输出电阻、扩展频带、提高电路稳定性、减小非线性失真。
输入电阻的变化与反馈网络在输入端的连接方式（串联或并联）密切相关。
串联负反馈使输入电阻比无负反馈时提高（1+AVMF）倍，儿并联负反馈使输入电阻比无负反馈的减少（1+AVMF）倍；电流负反馈输出输入电阻比无负反馈时增加（1+AVMF）倍，而电压负反馈则使输出电阻比无反馈是减小（1+AVMF）倍。
当放大器中的管子选定以后，该放大器的增益与宽带的乘积基本上为一常数，也就是说，引入负反馈后，虽然放大器的放大倍数降低了（1+AVMF）倍，但同频带却会宽展（1+AVMF）倍。
在引入负反馈放大器中，若只包含两级RC相移网络，A的最大附加相移为+1800,一般不容易产生自激，但在调试过程中仍要注意寄生反馈的影响，如耦合电容、旁路电容、三极管级间等效电容等得影响。
负反馈系数F应适当，不能过大。
调试中若出现自激振荡，消除的方法是找出寄生耦合点，重新合理布线；接地点要相对集中；选择R0较小的直流稳压电源，或在电源与放大器的连接处加去耦滤波电路等。
实验：
图三实验使用仪器及材料：
1.数字合成函数信号发生器∕计数器（F05A型）南京盛普仪器科技有限公司1台
2.毫伏表（DF2175A型）宁波中策电子有限公司1台
3.电子技术实验箱（SAC-DMS2型）重庆大学1台
4.双踪示波器（ADS7022S型）1台
5.数字万用表1台
6.导线若干
四实验步骤及内容：
⑴各级静态工作点Q得测量
①对照实验原理图，熟悉各元件位置，检查无误后，使用函数信号发生器产生一个正弦信号电压，使其输出幅度有效值为Ui=3mV,频率为f=kHz。
并使Ec=12V。
②测量电路的静态工作点。
在电路输入端加上已调节好的交流输入信号，用示波器监视输出端的输出电压Uo，反复调节Rp3,Rp4，使每一级的输出电压波形都不失真，再用数字万用表分别测出静态工作点：
UEQ1,UCQ1,UEQ2,UCQ2
表
测试项目
UBQ1
UBQ2
UCQ1
UEQ1
UCQ2
UEQ2
测试数据
模拟值
实验值
V
V
V
V
V
V
⑵基本放大电路与负反馈放大电路性能参数的测试
①测量基本放大电路的放大倍数Aum，输出电阻Ro和输入电阻Ri
置“1”位，S2置“2”位，输入正弦信号，在输出端分别测出Uo（不接RL）和UoL（接入R=Ω）,算出Aum（用Uo值）和Ro值
置“2”位,将Rs=680Ω串入输入回路，逐渐加大信号电压，使输出电压与①项中所测值相等，即保持Ui=3mV不变，然后，用交流电压表测量此时的输入信号电压Us的值从而计算出Ri的值。
②测量电压串联负反馈放大电路的放大倍数Aum，输出电阻Ro1置“1”位，S2置“1”位，则电路成为负反馈放大器。
保持Ui=3mV，按1中“①”的测试步骤再测一遍，计算出Auf,Rof。
③测量基本放大电路与负反馈放大电路的频率特性。
a.首先将电路接成基本放大器：
S2置“2”，S1置“1”，信号电压Ui=3mV，f=1kHz，并使负载开路。
当输出波形不失真时测出Uo（不接负载时的输出电压），然后，升高信号源频率，直到当输出电压降至时，此时的信号源频率即对应于放大器的上限截止频率fH；同理，降低信号源频率，直到使输出电压降至时，此时的信号源频率即对应于放大器的下限截止频率fL（改变信号源频率时，应保持不变）。
将测得数据填入表。
波形不失真时测出的Uo
下限截止频率fL
置“1”，S2置“1”，电路成为负反馈放大器，加上信号电压Ui=3mV，f=1kHz，使负载R=∞H；同理，降低信号源频率，直到使输出电压降至时，此时的信号源频率即对应于放大器的下限截止频率fL（改变信号源频率时，应保持Ui不变）。
下限截止频率fL
表
基本放大电路
Ui
Uo
UoL
AU
Ro
fL
fH
Us
Ri
模拟值
3mV
KΩ
34Hz
mV
KΩ
实验值
3mV
Ω
电压串联负反馈放大电路
Ui
Uof
Uuf
Auf
Rof
fLf
fHf
Usf
Rif
模拟值
3mV
KΩ
24Hz
实验值
3mV
Ω
五实验结果及分析：
1.引入负反馈后放大器的放大性能减小。
2.引入负反馈后放大器的输出电阻变大，输入电阻变小。
3.引入负反馈后放大器的通频带变宽。
实验十一RC正弦波振荡器
实验时间2011年11月28日
一预习目的：
1.学习RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件。
2.学习如何设计，调试上述电路和测量电路输出波形的频率，幅度。
二实验原理：
电路中的二极管起限幅作用；RC选频网络的输入信号由放大器输出提供，RC选频网络的输出又反馈到放大器的输入端，使电路在振荡频率处满足振荡的相位条件，若调节Rwf使负反馈放大电路的增益大于3满足起振的条件，电路产生振荡，但输出波形可能为非正弦波，即产生了失真。
若失真较小，电路可利用二极管的限幅作用使输出波形为正弦波。
若不能人为调节负反馈支路电阻Rwf，使负反馈电路增益减小，使之略大于3，即可消除失真。
从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大器。
若用R、C元件组成选频网络，就称为RC振荡器，一般用来产生1Hz～1MHz的低频信号。
1、RC移相振荡器
电路型式如图12－1所示,选择R＞＞Ri。
图12－1RC移相振荡器原理图
振荡频率
起振条件放大器A的电压放大倍数｜
｜＞29
电路特点简便，但选频作用差，振幅不稳，频率调节不便，一般用于频率固定且稳定性要求不高的场合。
频率范围几赫～数十千赫。
2、RC串并联网络（文氏桥）振荡器
电路型式如图12－2所示。
振荡频率
起振条件|
|＞3
电路特点可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。
图12－2RC串并联网络振荡器原理图
三实验仪器及材料：
1.数字合成函数信号发生器∕计数器（F05A型）南京盛普仪器科技有限公司1台
2.毫伏表（DF2175A型）宁波中策电子有限公司1台
3.电子技术实验箱（SAC-DMS2型）重庆大学1台
4.双踪示波器（ADS7022S型）1台
5.数字万用表1台
6.导线若干
四实验步骤及内容：
①
图②有稳幅环节的文氏电桥振荡器。
接通电源，用示波器观测有无正弦波电压Vo输出。
若无输出，可调节Rp，使Vo为无明显失真的正弦波，并观察Vo值是否稳定。
用毫安表测量Vo和Vf
表
模拟值
实验值
6
b.观察在R3=R4=10KΩ，C1=C2=和R3=R4=10KΩ，C1=C2
测试条件
R=10kΩ,C=
R=10kΩ,C=
测试项目
Vo∕V
fo∕kHz
Vo∕V
fo∕Hz
最小
最大
最高
最低
最小
最大
最高
最低
测量值
模拟值
400
400
实验值
2
6
2
8
157
158
表有稳幅环节的文氏电桥振荡器
③无稳幅环节的文氏电桥振荡器
测试条件
R=10kΩ,C=
R=10kΩ,C=
测试项目
Vo∕V
fo∕kHz
Vo∕V
fo∕Hz
最小
最大
最高
最低
最小
最大
最高
最低
测量值
模拟值
793
793
实验值
68
72
66
72
表无稳幅环节的文氏电桥振荡器
五实验结果及分析：
1.有稳幅环节的文氏电桥振荡器与无稳幅环节的文氏电桥振荡器比较，有稳幅环节的文氏电桥振荡器Vo输出取值范围较大。
2.测量的Vo的频率和计算有误差。
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