模拟电子技术实验指导书.docx

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模拟电子技术实验指导书

绪论

一、电路和模拟电子技术实验的性质与任务

模拟电子技术课程通过实验的方法和手段，分析基本器件和电路的工作原理，完成模拟电子技术课程基本原理的验证，加深对书本知识的理解，最终能够设计基本电路，为以后的学习打下良好的基础，并最终设计并组装各种实用电路。

通过实验手段，使学生获得电子技术方面的基本知识和基本技能，并运用所学理论来分析和解决实际问题，提高实际工作的能力。

熟练地掌握电子实验技术，无论是对从事电子技术领域工作的工程技术人员，还是对正在进行本课程学习的学生来说，都是极其重要的。

电子技术实验可以分为以下三个层次：

第一个层次是验证性实验，它主要是以电子元器件特性、参数和基本单元电路为主，根据实验目的、实验电路、仪器设备和较详细的实验步骤，来验证电子技术的有关理论，从而进一步巩固所学基本知识和基本理论。

第二个层次是提高性实验，它主要是根据给定的实验电路，由学生自行选择测试仪器，拟定实验步骤，完成规定的电路性能指标测试任务。

第三个层次是综合性和设计性实验，学生根据给定的实验题目、内容和要求，自行设计实验电路，选择合适的元器件并组装实验电路，拟定出调整、测试方案，最后使电路达到设计要求，这个层次的实验，可以培养学生综合运用所学知识和解决实际问题的能力。

实验的基本任务是使学生在“基本实践知识、基本实验理论和基本实验技能”三个方面受到较为系统的教学与训练，以逐步培养他们“爱实验、敢实验、会实验”，成为善于把理论与实践相结合的专门人材。

电子技术实验内容极其丰富，涉及的知识面也很广，并且正在不断充实、更新。

在整个实验过程中，对于示波器、信号源等常用电子仪器的使用方法；频率、相位、时间、脉冲波形参数和电压、电流的平均值、有效值、峰值以及各种电子电路主要技术指标的测试技术；常用元、器件的规格与型号，手册的查阅和参数的测量；小系统的设计、组装与调试技术；以及实验数据的分析、处理能力；EDA软件的使用等都是需要着重掌握的。

为确保实验教学质量，应该采取下列基本教学方法和措施：

1．强调以实验操作为主，实验理论教学为辅。

围绕和配合各阶段实验的教学内容和要点，进行必要的和基本的实验理论教学。

2．按照基本要求，分阶段进行实验。

前阶段进行基本实验，每个基本实验着重解决两至三个基本问题。

注意让某些重要的实验内容出现适当的重复，以加深印象和熟练操作。

后阶段着重安排一个大型实验，主要用于培养综合运用实验理论和加强实践技能的训练，特别应注意在理论指导下提高分析问题和解决问题的能力，例如：

对实验中出现的一些现象能做出正确的解释，并在此基础上有能力解决一些实际问题。

3．贯彻因材施教的原则，对不同程度的学生提出不同的要求。

在完成规定的基本实验内容后，允许程度较好的学生选做加做某些实验内容。

二、电子技术实验的基本程序

电子技术实验的内容广泛，每个实验的目的、步骤也有所不同，但基本过程却是类似的。

为了达到每个实验的预期效果，要求参加实验者做到：

1、实验前的预习

为了避免盲目性，使实验过程有条不紊地进行，每个实验前都要做好以下几个方面实验准备：

（1）阅读实验教材，明确实验目的、任务，了解实验内容及测试方法。

（2）复习有关理论知识并掌握所用仪器的使用方法，认真完成所要求的电路设计、实验安装等任务。

（3）根据实验内容拟好实验步骤，选择测试方案。

（4）对实验中应记录的原始数据和待观察的波形，应先列表待用。

三、实验成绩及相关因素

《电路和模拟电子技术》实验课程独立开课，实验成绩由以下诸项因素决定：

1．在实验过程中，遵守实验室的规定；

2．实验报告，保证报告与实验的绝对真实性，真实第一、准确第二，如发现抄袭现象，取消本次实验成绩；

3．完成规定的实验内容，在实验室花费足够的时间做实验；

4．在学期末，进行实际操作考核的成绩；

5．在期末理论课考试中，还要有与实验课有关的内容。

学生在期末考试以前，必须完成规定实验内容的80%以上，否则不准参加实验考核和理论课考试，即使考了，成绩也无效。

而某些方面的异常优秀，可以作为加分的因素。

比如，同学完成了规定内容以外的实验，且有一定的独创性，可以考虑在总成绩中加分；对在电子竞赛中表现突出的同学，也将考虑奖励适当的分数。

四、实验项目设置与内容

序号

实验名称

目的与要求

主要仪器

实验学时

每组人数

实验类型

开出要求

1

放大器静态工作点和放大倍数测量

观察工作点变动对非线性失真的影响；掌握放大倍数AU的测量方法；了解元件RC、RL、IC和变化时放大倍数AU的影响。

EEEC-010A模拟电路箱、示波器、万用表

3

1

验证

必做

2

放大器频响特性和输入、输出电阻的测量

观察幅频特性曲线和相频特性曲线；验证低端截止频率fl和高端截止频率fh与电路参数的关系；掌握放大器频响特性和Ri、Ro的测量方法

EEEC-010A模拟电路箱、示波器、万用表

3

1

验证

必做

3

差动放大电路

熟悉差动放大器工作原理；掌握差动放大器的基本测试方法。

EEEC-010A模拟电路箱、示波器、万用表

3

1

验证

必做

4

负反馈放大器

了解负馈对放大器的影响；掌握放大器放大倍数，输入阻抗、输出阻抗及频响的测量方法；验证深负反馈条件下闭环放大倍数Af与反馈系数F间关系。

EEEC-010A模拟电路箱、示波器、万用表

3

1

验证

必做

5

集成运算放大器的应用

综合运用运算放大器、晶体管放大电路、直流电源知识设计全自动镍镉、镍氢电池等二次电池充电器

EEEC-010A模拟电路箱、示波器、万用表

4

1

综合

选做

6

集成运算放大器的应用

综合运用运算放大器、晶体管放大电路、直流电源知识设计光控、声控设备或其它的应用集成运算放大器的电路

EEEC-010A模拟电路箱、示波器、万用表

4

1

综合

选做

实验一放大器静态工作点和放大倍数测量

一、实验目的

1、熟悉电子元器件和模拟电路实验箱的使用。

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Q点，AV的方法,了解共射极电路特性。

4、学习放大器的动态性能。

5、学习基本交直流仪器仪表的使用方法。

二、实验仪器

1、示波器

2、信号发生器

3、数字万用表

三、预习要求

1、阅读各项实验内容，看懂三极管及单级放大器工作原理，明确实验目的。

2、学习放大器动态及静态工作参数测量方法。

四、实验内容及步骤

图1-1单级放大电路

（一）基本单管放大电路的静态研究

（1）用万用表判断实验箱上三极管V的极性和好坏，电解电容C的极性和好坏。

（2）按图1-1所示，连接电路（注意:

接线前先测量+12V电源，关断电源后再

连线），将Rp1的阻值调到最大位置。

（3）接线完毕仔细检查，确定无误后接通电源。

调Rp1为某值，使Ve=1.2V（即Ie=1mA），然后按表1-1内容测量其它各值。

说明：

静态时测量的是直流量，应该用仪器仪表的直流档，并注意正确选择量程。

（4）左右少许转动Rp1，分别定性观察表1-1各量的变化趋势，并记录在表1-1中。

（5）改变Rp1，记录Ve分别为0.6V、1.2V、1.8V时三极管V的Vbe、Vce并计算Ic值。

表1-1

设定

实测

实测计算

Rp1

Ve（V）

Vbe（V）

Vce（V）

Ic（mA）

某值

0.6

1.2

1.8

（二）基本单管放大电路的动态研究动态研究

1、定性观察放大现象

（1）将信号发生器调到f=lKHz，幅值为500mv，接到放大器输入端Uin，观察Vi和V0端波形、并比较相位。

（2）信号源频率不变，逐渐加大幅度，观察V0不失真时的最大值并填表1-2。

表1-2

实测

实测计算

Vi（mV）

Vo（V）

Au

2、观察负载对放大倍数的影响

保持Vi=5mv不变，放大器接入负载RL，在改变Rc数值情况下测量，并将计算结果填表1-3。

表1-3

给定参数

实测

实测计算

Rc

RL

Vi（mv）

Vo（V）

Av

5K1

5K1

5K1

2K2

2K2

2K2

2K2

5K1

3、观察静态工作点对动态性能的影响

（1）保持VI=5mv不变，增大和减小Rp1，观察Vo的幅值随Rp1的变化情况，测量并填入表1-4。

表1-4

RP1值

Vb

Vc

Ve

输出波形情况

不变

变大

变小

注意，若失真观察不明显可增大或减小Vi幅值重测。

（2）断开RL，慢慢减小Rp1直至Vo刚刚出现饱和和失真。

然后去掉信号源，按表1-1的内容，重新测量并记录静态各量，确定Q点的位置，解释出现失真的原因。

（3）仍断开RL，调信号源电压，使Uin≈15mV，然后慢慢加大Rp1，使Vo的正半周出现明显失真为止，重复

（2）中的测量与讨论。

说明：

晶体管的截止并非突变过程，因此所谓截止失真并不象饱和失真那样有明显的分界可供判断。

五、实验报告

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。

实验二放大器频响特性和输入、输出电阻的测量

一、实验目的

1、掌握如何合理设置静态工作点。

2、学会放大器频率特性测试方法。

3、了解放大器的失真及消除方法。

4、学习测量放大器输入电阻ri和输出电阻ro的方法。

二、实验仪器

1、双踪示波器。

2、数字万用表。

3、信号发生器。

三、预习要求

1、复习教材频率响应特性测量方法。

2、分析图2-1交流放大电路。

初步估计测试内容的变化范围。

四、实验内容

实验电路见图2-1

图2-1单级交流放大电路

1、设置静态工作点

（1）按图接线，注意接线尽可能短。

（2）静态工作点设置，要求在输出波形不失真的前提下幅值尽量大。

（3）在输入端加上lKHz幅度为l00mV的交流信号。

（输入100mV，在实验板电路经100：

1衰减电阻调整为1mV），调整工作点使输出信号不失真且无振荡。

注意:

如发现有寄生振荡，可采用以下措施消除:

①重新布线，尽可能走线短。

②可在三极管eb间加几p到几百p的电容。

③信号源与放大器用屏蔽线连接。

2、按表2-1要求测量并计算。

表2-1

实测

实测计算

估算

Vi（mV）

Vo（V）

Au

Au

3、接入负载电阻R=3KΩ，按表2-1测量并计算，比较实验内容2、3的结果。

4、测放大器的频率特性

（1）将放大器负载断开，先将输入信号频率调到lKHZ，幅度调到使输出幅度最大而

不失真。

（2）保持输入信号幅度不变，改变频率，按表2-2测量并记录。

（3）接上负载，重复上述实验。

表2-2

f（HZ）

50

100

250

500

1000

2500

5000

10000

20000

V0

RL=∞

RL=3K

5、测放大器输入、输出电阻

（1）输入电阻测量

在输入端串接一个5Kl电阻如图1-2，测量Vs与Vi，即可计算ri.

图1-2输入电阻测量

（2）输出电阻测量

图1-3输出电阻测量

在输出端接入可调电阻作为负载，选择合适的RL值使放大器输出不失真（接示波器监视），测量有负载和空载时的V0，即可计算r0。

将上述测量及计算结果填入表1-5中。

表2-3

测输入电阻R=5K1

测输出电阻

实测

测算

实测

测算

Vs（mv）

Vi（mv）

ri

Vo

R=∞

Vo

R=

ro（KΩ）

五、实验报告:

1、整理实验数据，分析实验结果。

2、画出实验电路的频率特性简图，标出fH和fL。

3、计算输入电阻和输出电路并分析

4、写出增加频率范围的方法。

实验三射极跟随器

一、实验目的

1、掌握射极跟随器的特性及测量方法。

2、进一步学习放大器各项参数测量方法。

二、实验仪器

1、示波器

2、信号发生器

3、数字万用表

三、预习要求

1、参照教材有关章节内容，熟悉射极跟随器原理及特点。

2、根据图4-1元器件参数，估算静态工作点，画交直流负载线。

图4-1射极跟随器电路图

四、实验内容与步骤

1、按图4-1电路接线。

2、直流工作点的调整。

将电源+l2V接上，在B点加f=lkHz正弦波信号，输出端用示波器监视，反复调整RP及信号源输出幅度，使输出幅度在示波器屏幕上得到一个最大不失真波形，然后断开输入信号，用万用表测量晶体管各极对地的电位，即为该放大器静态工作点，将所测数据填入表4-1。

表4-1

3、测量电压放大倍数AV

接入负载RL=lKΩ，在B点f=lkHz信号，调输入信号辐度（此时偏置电位器RP不

能再旋动），用示波器观察，在输出最大不失真情况下测Vi、VL值，将所测数据

填入表4-2中。

表4-2

4、测量输出电阻R0

在B点加f=lKHZ正弦波信号，Vi=l00mV左右，接上负载RL=2K2Ω时，用示波

器观察输出波形，测空载输出电压V0（RL=∞），有负载输出电压VL（RL=2K2Ω）

的值。

将所测数据填入表4-3中。

表4-3

5、测量放大器输入电阻Ri（采用换算法），

在输入端串入5Kl电阻，A点加入f=lKHZ的正弦波信号，用示波器观察输出波

形，用毫伏表分别测A，B点对地电位Vi、VB。

将测量数据填入表4-4。

表4-4

6、测射极跟随器的跟随特性并测量输出电压峰值VOPP。

接入负载RL=2K2Ω，在B点加入f=lkHz的正弦信号，逐点增大输入信号幅度Vi，用示波器监视输出端，在波形不失真时，测所对应的VL值，计算出AV,并用示波器测量输出电压的峰值VOPP。

与电压表读测的对应输出电压有效值比较。

将所测数据填入表4-5。

表4-5

1

2

3

4

Vi

VL

VOPP

AV

五、实验报告

1、绘出实验原理电路图，标明实验的元件参数值。

2、整理实验数据及说明实验中出现的各种现象，得出有关的结论，画出必要的波形

及曲线。

3、将实验结果与理论计算比较，分析产生误差的原因。

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、实验仪器

1、双踪示波器。

2、音频信号发生器。

3、数字万用表。

三、预习要求

1、认真阅读实验内容要求,估计待测量内容的变化趋势。

2、图3-1电路中晶体管β值为120。

计算该放大器开环和闭环电压放大倍数。

3、放大器频率特性测量方法。

说明：

计算开环电压放大倍数时，要考虑反馈网络对放大器的负载效应。

对于第一级电路，该负载效应相当于Cf、Rf于1R7并联，由于1R7≤Rf，所以Cf、Rf的作用可以略去。

对于第二级电路，该负载效应相当于Cf、Rf于1R7串联后作用在输出端，由于1R7≤Rf，所以近似看成第二级接有内部负载Cf、Rf。

4、在图3.1电路中，计算级间反馈系数F。

四、实验内容

1、负反馈放大器开环和闭环放大倍数的测试

（1）开环电路

①按图接线，RF先不接入。

②输入端接入Vi=lmVf=lkHZ的正弦波（注意输入lmV信号采用输入端衰减法见

实验二）。

调整接线和参数使输出不失真且无振荡（参考实验二方法）。

③按表3-1要求进行测量并填表。

④根据实测值计算开环放大倍数和输出电阻r0。

（2）闭环电路

①接通RF，按

（1）的要求调整电路。

②按表3-1要求测量并填表，计算Avf。

③根据实测结果，验证Avf≈1/F。

讨论负反馈电路的带负载能力。

表3-1

RL（KΩ）

Vi（mV）

V0（mV）

AV（AVf）

开环

1K5

1

闭环

1K5

1

2、负反馈对失真的改善作用

（1）将图3-1电路开环，逐步加大Vi的幅度，使输出信号出现失真（注意不要过份失真）记录失真波形幅度。

（2）将电路闭环，观察输出情况，并适当增加Vi幅度，使输出幅度接近开环时失真波

形幅度。

（3）若RF=3KΩ不变，但RF接入lV1的基极，会出现什么情况?

实验验证之。

（4）画出上述各步实验的波形图。

3、负反馈对输入电阻的影响

在图3.1电路的输入回路中,串入一个1KΩ的电阻，同时加入正弦信号使Uin=10mv，f=1KHZ，输出端空载。

按表3-2所示，测量开环和闭环时的Uin和Vi，计算Iin和Ri值，比较负反馈对放大器输入电阻的影响。

表3-2

Uin

Vi

开环

闭环

4、测放大器频率特性

（1）将图3-1电路先开环，选择Vi适当幅度（频率为lKHz）使输出信号在示波器上有满幅正弦波显示。

（2）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fH。

（3）条件同上。

但逐渐减小频率，测得fL。

（4）将电路闭环，重复1~3步骤，并将结果填入表3-3。

表3-3

fH（HZ）

fL（HZ）

开环

闭环

五、实验报告:

1、将实验值与理论值比较，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。

实验五差动放大电路

一、实验目的

1、熟悉差动放大器工作原理。

2、掌握差动放大器的基本测试方法。

二、实验仪器

1、双踪示波器

2、数字万用表

3、信号源

三、预习要求

1、计算图5-1的静态工作点（设rbc=3K，β=100）及电压放大倍数。

2、在图5-1基础上画出单端输入和共模输入的电路。

四、实验内容及步骤

实验电路如图5-1所示

图5-1差动放大原理图

1、测量静态工作点。

（1）调零

将输入端短路并接地，接通直流电源，调节电位器RP3，使双端输出电压V0=0。

（2）测量静态工作点

测量V1、V2、V3各极对地电压填入表5-l中

表5-1

对地电压

VC1

VC2

VC3

Vb1

Vb2

Vb3

Ve1

Ve2

Ve3

测量值（V）

2、测量差模电压放大倍数。

在输入端加入直流电压信号Vid=±0.lV,按表5-2要求测量并记录，由测量数

据算出单端和双端输出的电压放大倍数。

注意先调好直流信号的OUTl和OUT2，

使其分别为十0.lV和一0.lV,再接入Vi1和Vi2。

3、测量共模电压放大倍数。

将输入端b1、b2短接，接到信号源的输入端，信号源另一端接地。

直流信号分先

后接OUTl和OUT2，分别测量并填入表5-2。

由测量数据算出单端和双端输出

的电压放大倍数。

进一步算出共模抑制比:

表5-2

输入信号Vi

测量及计算值

差模输入

共模输入

共模抑制比

测量值（V）

计算值

测量值（V）

计算值

计算值

Vc1

Vc2

V0双

Ad1

Ad2

Ad双

Vc1

Vc2

V0双

Ac1

Ac2

Ac双

CMRR

+0.1V

-0.1V

4、在实验板上组成单端输入的差放电路进行下列实验。

（1）在图5-1中将b2接地，组成单端输入差动放大器；从b1端输入直流信号Vi=士

0.1V，测量单端及双端输出，填表5-3记录电压值。

计算单端输入时的单端及

双端输出的电压放大倍数，并与双端输入时的单端及双端差模电压放大倍数进行

比较。

表5-3

输入信号

测量仪计数值

电压值

放大倍数

VC1

VC2

V0

直流+0.1V

直流-0.1V

正弦信号（50mv、1KHZ）

（2）从b1端加人正弦交流信号Vi=0.05V，f=l000Hz分别测量、记录单端及双端输

出电压，填入表5-3计算单端及双端的差模放大倍数。

注意：

输入交流信号时，用示波器监视VC1、VC2波形，若有失真现象时，可减小输入电压值，使VC1、VC2都不失真为止。

五、实验报告

1、根据实测数据计算图1电路的静态工作点，与预计计算结果相比较。

2、整理实验数据，计算各种接法的Ad，并与理论计算值相比较。

3、计算实验步骤3中AC和CMRR值。

4、总结差放电路的性能和特点。

实验六（实验七）集成运算放大器综合应用

一、实验目的

1、熟悉运算放大器工作原理。

2、掌握集成运算放大器的正确使用方法；

3、掌握常用单元电路的设计和调试方法；

4、掌握由单元电路组成简单电子系统的方法及调试技术。

二、实验仪器

1、双踪示波器（可选）

2、数字万用表

三、预习要求

1、运算放大电路工作原理

2、常见晶体管电路

3、恒流源电路

4、二次电池充电原理

5、光控原理

四、实验内容及步骤

本实验为综合设计实验，要求学生综合应用集成运算放大器完成设计，设计全自动镍镉、镍氢电池等二次电池充电器，或者运用集成运算放大器和其它电路设计光控、声控设备，要求学生独立完成，可以在实验室内完成，也可以在其它地方完成，但必须为学生个人独立完成，并写出详细的结合实验报告，分析设计的原理和过程。

以下电路仅为制作时参考：

1、全自动镍镉、镍氢电池充电器

（1）工作原理：

电源输入采用6V直流电源，可用廉价的手机充电器作为电源，稳压电路由滤波电容器C1、电位器RP和三端稳压集成电路IC1（LM317）等组成。

充电控制电路由运算放大集成电路N1A和N1B、充电指示发光二极管D1和D2、晶体管Q1和Q2和电阻器组成。

接通电源后,+6V电压,一路供给N1A、N1B、Q1、Q2;另一路经IC1稳压后,为N1A和N1B的正相输入端（3脚和5脚）提供基准电压.

由于被充电电池BT1-BT24两端的电压较低,使N1A和N1B反相输入端（2脚和6脚）的电压低于各正相输入端的电压,N1A和N1B均输出高电压,使Q1-Q2均导通,电池BT1-BT2开始充电,同时充电指示发光二极管D1-D2点亮。

当电池BT1充满电后,N1A的2脚（反相输入端）电压将高于3脚（正想输入端）电压,N