模拟电子技术实验报告.docx

1、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

2、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2.3.5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

3、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2.3.5 共射极单管放大器实验电路在图2.3.5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510倍），则它的静态工作点可用下式估算 UCEUCCIC（RCRe） 电压放大倍数输入电阻RiRB1 / RB2 / rbe输出电阻 RORC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

4、供必要的依据，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。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，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。放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。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ui0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

5、开集电极，所以采用测量电压UE或UC，然后算出IC的方法，例如，只要测出UE，即可用算出IC （也可根据，由UC确定IC），同时也能算出UBEUBUE，UCEUCUE。为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。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uO的负半周将被削底，如图22(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即uO的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图22(b)所示。这些情况都不符合不失

6、真放大的要求。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输入电压ui，检查输出电压uO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。 (a) (b)图22 静态工作点对uO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，如图23所示。但通常多采用调节偏置电阻RB2的方法来改变静态工作点，如减小RB2，则可使静态工作点提高等。图23 电路参数对静态工作点的影响最后还要说明的是，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

7、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AV的测量调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压ui，在输出电压uO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 2)输入电阻Ri的测量为了测量放大器的输入电阻，按图24 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

8、4 输入、输出电阻测量电路测量时应注意下列几点: 由于电阻R两端没有电路公共接地点，所以测量R两端电压 UR时必须分别测出US和Ui，然后按URUSUi求出UR值。 电阻R的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取R与Ri为同一数量级为好，本实验可取R12K。3)输出电阻R0的测量按图2-4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UO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UOPP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

9、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uO，当输出波形同时出现削底和缩顶现象（如图25）时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用交流毫伏表测出UO（有效值），则动态范围等于。或用示波器直接读出UOPP来。 图 25 静态工作点正常，输入信号太大引起的失真三 、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.

10、 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RP15. 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=5.1k时的VO，算出电压增益AV6. 在RL=5.1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

11、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2.3.1 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1.5355.9394.4041.35见后图工作在饱和区实验值3

12、3.690.692.727阻值适中模拟值0.2111.03810.8280.1909见后图工作在放大区实验值0.7721.079.120.707阻值较大模拟值0.03811.77610.6380.345见后图工作在截至区实验值0.340120.309 阻值较大 阻值适中 阻值较小 测试项目RL阻值ViVo 电压增益Av 输出波形 RL=模拟值10mv290.739mv29.27见后图实验值19.9 mv80.003 mv4.00RL=5.1 k?模拟值10mv145.371mv23.25 见后图实验值19 .9mv23.439 mv 1.17 表2.3.2 RL=时的输出波形 RL=5.1 k

13、?时的输出波形五 实验得出结果及分析：结论： 调节上偏置电阻1 ，从而可以改变静态工作点的状态 当1较大时，三极管工作在截止区； 当1较小时，三极管工作在饱和区； 当1适当时，三极管工作在放大区。 对于硅晶体而言： 放大区：0.6VBE0.7 1VCEVCC 单位V 截至区：VBE0.4 VCE=VCC 单位V 饱和区：VBE0.7 VCE0.1 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

14、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

15、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

16、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的0.7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的0.7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

17、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：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V

18、cc=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=25mV，频率f=1kHz. 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2.5.2 .静态工作点的参考值为ICQ10.51mA ,ICQ21mA. 表2.5.2（第一级）Q1(第二级)Q2VEQ1VCQ1VCEQ1VEQ2VCQ2VCEQ2模拟值910.118mV9.542V8.632V1.018V9.985V8.967V实验值0.20V11.80V11.59V3.65V4.82V1.25V 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

19、输入端加入正弦信号Vi=25mV，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，Avv1（单级）与Av1（级连）的差别。 级连状态 单级状态表2.5.3级连状态ViVo1Vo2Av1Av2Av模拟值2mV2.369mV326.459mV1.1845137.805163.230实验值1.99mV4mV0.46mV2.010.1150.2311表2.5.3单级状态VilVi2Vo1Vo2Av1Av2Av模拟值2mV2mV9.595mV287.158mV4.7

20、97529.928143.579实验值1.98mV1.98mV38.1mV21mV19.240.551110.606 测量两级放大器的频率特性 在放大器输入端输入Vi=25mV，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0.7Vo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0.7?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2.5.4ViVoVoHVoL?H /kHz?L /kHz模拟值2mV327.196mV228.735mV

21、0.050实验值2mV626mV614mV621mV10.50.049 测量末级放大器最大动态范围表2.5.5VEQ2VCQ2Vo2p-p模拟值2.678mV2.4V6.551V实验值2.399V7.186V171.507mV 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，

22、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

23、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

24、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：对照实验电路图2.9.1，参照要求连接线路，经检查无误后，打开电源进行实验。 图2.9.1 图2.9.2 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2.9.1 。 注意：实验中必须使Vi1V ，则该电路运算关系为 Vo/Vi= -Rf/R1= -10 即Vo= -10ViVi/V-0.8-0.4-0.20+0.2+0

25、.4+0.8 Vo/V5.405.505.555.306.005.805.75仿真值7.6313.9891.98922.706nV-1.989-3.988-7.623测量值8.014.052.00-0.02-2.04-3.96-7.99理论值8420-2-4-8 表2.9.16.积分运算： 图2.9.5对照实验电路图2.9.5 ，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2.9.4 。实验中必须使Vi1V ，则该电路运算关系为 Vo= -(t/RC)Vi （当Vi为直流电压时）合上K，其余连线不变，此时的Vc(o)=0,以消除积分起始时刻

26、积分漂移所造成的影响。调节Rp1，使Vi=0.1V，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2.9.4 。 表2.9.4t/s05101520253035-Vo理论值使图2.9.4 中积分电容改变为0.1uF，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2.9.5 。 表2.9.5 输入输出波形Vo正弦波Vi=0.5V(有效值)F=200Hz方波Vi=0.5V(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

27、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

28、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2.

29、10.1三 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：各级静态工作点Q得测量 对照实验原理图2.10.1，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。 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