模拟电子技术模电.docx
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模拟电子技术模电
模拟电子技术基础
实
验
指
导
书
电子信息与自动化学院
实验一常用实验仪器使用
一、实验目的
学习示波器、万用表和信号发生器的使用方法。
二、实验仪器
（一）SXJ-3型数字电路学习机
（二）TFG2000系列DDS函数信号发生器
（三）SS-7802示波器
（四）万用表
三、实验原理
1．函数信号发生器的主要按键学习
信号发生器是产生各种时变信号电源的设备总称，常用的有正弦信号发生器、方波信号发生器、脉冲信号发生器等。
输出信号的频率（周期）和输出幅值一般可以通过开关和旋钮加以调节。
其主要按键说明如下：
[shift]:
上档键,当按下此键时，屏幕显示“S”标志,再按其他键时,分别执行该键的上档功能。
如顺序按下[shift]+
选择的是周期,而直接按下
时,选择的为频率。
[<][>]:
光标左右移动键。
:
上档为周期选择键,下档为频率选择键。
:
上档为幅度选择键,下档为衰减选择键。
[0][1][2][3][4][5][6][7][8][9]:
数字输入键。
2．示波器面板开关和旋钮的学习
示波器是一种综合性的电信号特性测试仪，用它可以直接显示电信号的波形，测量其幅值、频率以及同频率两信号的相位差等。
其面板开关和旋钮的作用如下：
（1）电源及屏幕
POWER（电源开关）：
按下后接通电源。
INTEN（亮度）：
旋转调节扫迹亮度。
READOUT（文字显示开关）：
按下为是否显示文字，旋转为调节屏幕上显示文字的亮度。
FOCUS（聚焦）：
旋转调节扫迹和显示文字的清晰程度。
（2）垂直部分
CH1/CH2（输入接口）：
连接电缆观测信号输入通道。
POSITION（垂直位移）旋转时调节垂直位移。
[CH1][CH2]（通道1、2）：
输入通道开关，开启式屏幕最下行显示相应通道标记，关闭时不显示。
VOLTS/DIVVARLABLE（Y轴灵敏度调节及微调）调节通道1、2的Y轴灵敏度，屏幕下方显示相应通道的电压/分度因子值，旋转时电压/分度因子值改变，按下再旋转时，为灵敏度微调。
[DC/AC]（支流/交流）：
交直流切换。
[GND]（输入接地）：
按下后相应通道输入端接地，输入信号与Y轴放大器断开，屏幕上显示接地符号。
[ADD]（相加）：
按下后屏幕显示出
波形，同时屏幕下方通道2前显示+号。
（3）水平部分
POSITION（水平位移）旋转时调节水平位移。
TIME/DIVAVARLABLE（时间分度的调节和微调）：
旋转时时间/分度因子值改变，按下再旋转时为灵敏度微调，扫描时间分度显示在屏幕左上角（s,ms,
），微调时时间前显示>号。
3．万用表的各电量的测量
万用表是一种实现多种电量测量的仪器，通过选择不同的功能和量程，可以测量交直流电压、交直流电流以及电阻等电量的测量。
四、实验内容
１．测量电阻的阻值。
２．测量数字学习机上直流电源的电压值。
３．调节信号发生器，在A路得到一频率为3.5KHZ、峰峰值为3.2V的正弦波。
A路波形选择：
在输出路径为A时,选择正弦波时顺序按下（[shift]+[0]）。
A路频率设定：
设定频率为3.5KHZ时,顺序按下（
+[3]+[.]+[5]+[KHZ]）。
A路幅值设定：
设定幅值为3.2V时,顺序按下（
+[3]+[.]+[2]+[V]）。
4．将万用表调至交流电压测量功能的相应量程，将红黑表棒分别与输出端的两端子连接，测量信号发生器产生信号的电压值，改变信号发生器的幅值格式为有效值格式，并与万用表测得的数值相比较。
改变幅值的大小，看信号发生器和万用表的读数变化。
A路幅值格式选择：
可设定为有效值或峰峰值,设定屏幕显示数值为峰峰值时顺序按下（[shfit]+
）,为有效值时顺序按下（[shfit]+
）。
A路频率、周期及幅值的调节调节:
按[<][>]键使光标指向需要调节的数字位,左右转动旋钮可使数字增大或减小。
５．接通示波器电源并经预热以后，在示波器的荧光屏上调出一条水平扫描亮线来。
分别旋动[聚焦]、[亮度]、[垂直位移]、[水平位移]等旋钮，体会这些旋钮的作用和对水平扫描线的影响。
６．将信号发生器与示波器A路连接，在示波器上调节出一稳定的正弦波形，记录此时的VOLTS/DIV指数、波峰到波谷所占的格数、TIME/DIV指数、一个周期所占的格子数。
并计算此时正弦波的峰峰值和周期。
将测量值和计算结果记入表1-1中。
峰峰值计算办法：
VOLTS/DIV指数*波峰到波谷所占的格子数。
周期计算办法：
TIME/DIV指数*一个周期所占的格子数。
7.调节VOLTS/DIVVARLABLE和TIME/DIVAVARLABLE，观察屏幕上波形的变化，并同时记录此时的VOLTS/DIV指数、波峰到波谷所占的格数、TIME/DIV指数、一个周期所占的格子数。
计算此时正弦波的峰峰值和周期。
比较两次测量的结果，看有无变化。
将测量值和计算结果记入表1-1中。
8．调节信号发生器，使正弦波的幅值和周期发生变化，重复步骤6。
将测量值记入表1-1。
与前两次测量的结果相比较，看有无变化。
五、注意事项
1．在大致了解示波器和信号发生器的使用方法和各旋钮、开关的作用之后，再动手操作。
使用这些仪器时，各旋钮和开关不要用力过猛。
2．用示波器观察信号发生器的波形时，两台仪器的公共地线要接在一起，以免引进干扰信号。
表1-1
步骤6
步骤7
步骤8
测量值
VOLTS/DIV指数
波峰到波谷
所占的格数
TIME/DIV指数
一个周期所
占的格子数
计算值
峰峰值
周期
六、实验报告要求
１．记录测量数据并计算峰峰值和周期。
2．分析实验中出现的问题。
实验二晶体管共射极单管放大电路
一、实验目的
1.学会放大器静态工作点的调试方法，观察并测定静态工作点对放大器工作状态的影响。
2.学会放大器电压放大倍数的测试方法。
3.进一步熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。
二、实验内容说明
图2—1为共发射极接法放大器实验电路。
当在放大器的输入端加入输入信号后，在放大器的输出端便可得到一个与输入信号相位相反、幅值被放大了的输出信号，从而实现了电压放大。
图2—1共发射极接法放大器实验电路
在图2—1电路中，它的静态工作点可用下式估算
也可以用如下方法估算：
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。
所以，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。
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，常采用测量电压，然后算出IC的方法。
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有很大影响。
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。
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交流信号，检查输出电压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（即RW）。
2—2静态工作点对输出波形失真的影响
需要说明，所谓工作点的“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。
3）放大器动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带等。
电压放大倍数的测量为：
调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压，在输出电压不失真的情况下，用交流毫伏表测出ui和uo的有效值Ui和Uo，则
估算法按下式计算：
三、预习要求及思考题
1．复习有关章节，了解单管共射接法放大电路的组成、工作原理及分析方法。
2．阅读实验指导书，了解实验内容，熟悉实验电路和实验步骤。
四、实验设备与器件
1.SXJ-3B型模拟电路学习机
2.函数发生器
3.双踪示波器
4.万用表
五、实验步骤
1．测量静态工作点
按图2—1连接线路。
在接通电源前，先将RW1调至最大（逆时针），接线后仔细检查，确认无误后接通+12V电源。
RL开路时，在放大电路输入端加入输入信号Ui（f=1KHz、Ui=7mV的正弦信号），输出端接入示波器。
调节RW1，用示波器观察输出波形使其最大且不失真。
断开输入信号Ui，用万用表直流电压档测量UB、UC值，用万用表欧姆档测量电阻Rb（RB+RW1）值。
记入表2-1中。
注意：
测电阻Rb时，务必断开电源，同时断开RB与三极管基极的连线。
表2-1
测量值
计算值
UB（V）
UC（V）
Rb（Ω）
IB（mA）
IC（mA）
UCE（V）
2．测量电压放大倍数
按照表2—2中数值改变线路中的Rc和RL。
并在放大电路输入端加入输入信号Ui（f=1KHz、Ui=7mV的正弦信号），输出端接入示波器。
在波形不失真的条件下用万用表交流电压档测量下述三种情况下的Ui、Uo的值，将结果记入表2—2中，计算Av，并与理论值相比较。
表2--2
Rc（kΩ）
RL（KΩ）
Ui（V）
Uo（V）
Av
2
∞
5
∞
2
2.7
3.观察静态点对输出波形失真的影响
置RC=2K，RL=∞，在放大器输入端加入频率为1KHz,Ui=7mV的正弦信号，分别将RW1调到最大（逆时针旋到头）和最小（顺时针旋到头），用示波器观察输出电压波形，使波形出现失真，绘出uo的波形,并用万用表直流电压档测出UCE，记入表2—3。
表2—3
RW
UCE（V）
uo波形
失真情况
最大
最小
测量静态值时，要先将信号源输出旋钮旋至零。
六、实验注意事项
1．实验接线前必须先断开总电源与各分电源开关，严禁带电接线。
2．为尽快调出静态工作点，需在实验前预先算出其相应数值。
3．在观察失真情况时，如现象不明显，可适当调整Rb中固定电阻阻值和电位器阻值。
七、实验报告
1．整理测量结果，计算出静态工作点。
2．总结RC、RL及静态工作点对放大器电压放大倍数的影响。
3．讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。
实验三集成运算放大器的基本应用
一、实验目的
1．加深理解集成运算放大器的性质和特点。
2．通过实验测试，验证由集成运放组成的比例、加法、减法和积分各基本运算电路输出电压和输入电压之间的函数关系，并掌握这些电路的基本功能和特点。
3．学习用集成运放组成比较器，掌握比较器的电路结构及特点。
4．了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。
二、实验内容说明
（一）集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线性或非线性元件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分等模拟运算电路。
1．反向比例运算电路
电路如图3—1所示。
对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压间的关系为
图3—1反向比例运算电路图3—2同向比例运算电路
为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1//RF。
2．同相比例运算电路
同相比例运算电路如图3—2所示，它的输出电压与输入电压之间的关系为
R2=R1//RF
当R1→∞时，Uo=Ui，可得到电压跟随器。
并选R2=RF，用以减小漂移和起保护作用。
一般RF取10KΩ，RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。
3．反向加法电路
电路如图3—3所示，输出电压与输入电压之间的关系为
R3=R1//R2//RF
4．减法运算电路
图3—4所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=RF时，有关系如下
图3—3加法运算电路图3—4减法运算电路
三、预习要求及思考题
1．复习教材中集成运放的基本知识，了解实验中各电路的工作原理。
2．预习实验教材，了解实验内容、步骤，熟悉接线图。
四、实验设备与器件
1.SXJ-3B型模拟电路学习机
2.函数发生器
3.双踪示波器
4.万用表
五、实验步骤
1.反向比例运算电路
1）按图4—1连接实验电路，按表3—1中数据调节输入电压Uｉ，用万用表直流电压档测输出电压UO，并将数据记入表3—1中。
表3—1
直流输入电压Uｉ（ｍＶ）
30
100
300
1000
输出电压UO
理论估算值（ｍＶ）
实测值（ｍＶ）
误差
2.同相比例运算电路
1）按图3—2连接实验电路。
实验步骤同上，将结果记入表3—2中。
表3—2
直流输入电压Uｉ（ｍＶ）
30
100
300
1000
输出电压UO
理论估算值（ｍＶ）
实测值（ｍＶ）
误差
2）将图3-2中R1断开，R2=RF=10KΩ，重复内容1），将结果记入表
3-3中。
表3--3
直流输入电压Uｉ（ｍＶ）
30
100
300
1000
输出电压UO
理论估算值（ｍＶ）
实测值（ｍＶ）
误差
3.加法运算电路
1）按图3—3连接实验电路。
2）按表3—4中数据调节输入电压Ui1、Ui2，用万用表直流电压档测输出电压UO，并将数据记入表3—4中。
表3--4
Ui1（mV）
100
200
-1000
-1500
-200
Ui2（mV）
200
200
200
1000
-100
Uo（V）
4．减法运算电路
1）按图3—4连接实验电路。
2）按表3—5中数据调节输入电压Ui1、Ui2，用万用表直流电压档测输出电压UO，并将数据记入表3—5中。
表4—5
Ui1（mV）
1000
2000
-150
-2000
Ui2（mV）
1000
2000
200
-150
Uo（V）
六、实验注意事项
1．实验前应看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。
2．实验接线前必须先断开总电源与各分电源开关，严禁带电接线。
3．接线完毕，检查无误后再插入相应的集成电路芯片才可通电，也只有在断电后方可插拔集成芯片。
严禁带电插拔集成芯片。
4．做比例运算电路实验时，输入信号幅度不能太大。
七、实验报告
1．整理实验数据。
2．将实测数据和理论计算结果相比较，分析产生误差原因。
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