模拟电子技术基础

模拟电子技术基础实验报告姓名：张云虎姓名：余海鹏学号：2013300925学号：2013300921班级：03081301班级：03081301学院：航海学院学院：航海学院目录2.1晶体管共射极单管放大器......................................32.5多级负反馈放大器的研究.....................................92.7集成运算放大器的基本应用................................202.8RC文氏电桥振荡器...........................................252.9有源滤波器...........................................................292.1晶体管共射极单管放大器一、实验目的1、掌握用multisim仿真软件分析单级放大器主要性能指标的方法。2、掌握晶体管放大器静态工作点的调试和调整方法，观察静态工作点对放大器输出波形的影响。3、测量放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻。二、实验原理实验电路如图2.1－1所示，采用基极固定分压式偏置电路。电路在接通直流电源Vcc而未加入信号（Vi=0）时，三极管三个极电压和电流称为静态工作点，即VBQ=R2VCC/(R2+R3+R7)（2.1-1）ICQ=IEQ=(VBQ-VBEQ)/R4（2.1-2）IBQ=IEQ/β（2.1-3）VCEQ＝VCC－ICQ（R5＋R4）（2.1-4）1、放大器静态工作点的选择和测量2、放大器的基本任务是不失真的放大小信号。为了获得最大不失真输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作点选的太高，则容易引起饱和失真；而选的太低，又易引起截止失真。3、静态工作点的测量是指在接通电源电压后放大器输入端不加信号时，测量晶体管的集电极电流ICQ和管压降VCEQ。其中VCEQ可直接用万用表直流电压档测C-E极间的电压既得，而ICQ的测量则有直接法和间接法两种：4、直接法：将万用表电流档串入集电极电路直接测量。此法精度高，但要断开集电极回路，比较麻烦。5、间接法：用万用表直流电压档先测出R5上的压降，然后根据已知R5算出ICQ，此法简单，在实验中常用，但其测量精度差。为了减小测量误差，应选用内阻较高的电压表。6、当按照上述要求搭好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器观察输出。静态工作点具体的调节步骤如下：现象出现截止失真出现饱和失真两种失真都出现无失真动作减小R增大R减小输入信号加大输入信号7、根据示波器上观察到的现象，做出不同的调整动作，反复进行。当加大输入信号，两种失真都出现，减小输入信号，两种失真同时消失，可以认为此时的静态工作点正好处于交流负载线的中点，就是最佳的静态工作点。去掉输入信号，测量此时的VCQ,就得到了静态工作点。8、2、电压放大倍数的测量9、电压放大倍数是指放大器的输入电压Ui输出电压Uo之比10、AV=UO/Ui（2.1-5）11、用示波器分别测出UO和Ui，便可按式（2.1-5）求得放大倍数，电压放大倍数与负载R6有关。12、3、输入电阻和输出电阻的测量13、（1）输入电阻Ri用电流电压法测得，电路如图2.1-3所示。在输入回路中串接电阻R=1kΩ，用示波器分别测出电阻两端电压Vi和Vs，则可求得输入电阻Ri为14、Ri=Vi/Ri=Vi×R/（Vs-Vi）（2.1-6）15、16、图2.1-317、电阻R不宜过大，否则引入干扰；也不宜过小，否则误差太大。通常取与Ri同一数量级。18、（2）输出电阻Ro可通过测量输出端开路时的输出电压Vo’，带上负载R6后的输出电压Vo。19、Ro=（Vo’/Vo-1）×R6（2.1-7）20、三、实验步骤21、计算机仿真部分22、1、静态工作点的调整和测量23、如图所示,介入函数发生器和示波器,示波器A通道接放大器输入信号,B通道接放大器输出信号。按Run键开始仿真。24、25、在输入端加入1kHz,幅度为20mV(峰-峰值)的正弦波,双击函数信号发生器设置信号为正弦波,频率1kHz,幅度为10mV。按A或shift+A调节电位器,使示波器所显示的输出波形达到最大不失真。如图所示。26、撤掉信号发生器,使输入信号电压iV=0,用万用表测量三极管三个极分别对地的电压，，，，，根据,算出EQCQII。27、2、电压放大倍数的测量28、输入信号是1kHz，幅度是20mVpp正弦信号，利用实验原理中的公式（2.1-5）分别计算输出端开路和R6=2kΩ时的电压放大倍数，并用示波器双踪观察Vo和Vi的相位关系。EVBVCVCEQVEQIEEQRVIEQ29、3、输入电阻和输出电阻的测量30、（1）用示波器分别测出电阻两端的Vs和Vi，用式（2.1-6）便可计算Ri的大小。如图31、2.1-11所示。32、33、图2.1-1134、（2）根据测得的负载开路时的电压Vo’和接上2kΩ电阻时的输出电压Vo，用式（2.1-7）可算出输出电阻Ro。35、将2,3的结果记录于下表理论估算实际测量参数ViVoAVRiRoViVoAVRiRo负载开路RL=2kΩ36、（二）实验室操作部分37、1、静态工作点的调整和测量38、（1）按照实验电路在面包板上连接好，布线要整齐、均匀，便于检查；镜检查无误接通12V直流电源。39、（2）在放大电路输入端加入1KHz、幅度为20mV的正弦信号，输出端接示波器，调节电位器，使示波器所显示的输出波形不失真，然后关掉信号发生器的电源，使输入电压Vi=0，用万用表测量三极管三个极分别对地电压，VE，VB，VC，VCEQ，ICQ,根据I=V/R算出I=I。记录测量值，并与估算值进行比较。40、2、电压放大倍数的测量41、(1)打开信号发生器的电源，输入信号频率为1KHz、幅度为20mV的正弦信号，输出端开路时，用示波器分别测出Vi,Vo’的大小，然后根据式（2.1-5）算出电压放大倍数。42、（2）放大器输入端接入2kΩ的负载电阻R6，保持输入电压Vi不变，测出此时的输出电压Vo，并算出此时的电压放大倍数，分析负载对放大电路电压放大倍数的影响。43、（3）用示波器双踪观察Vo和Vi的波形，比较它们之间的相位关系。44、3、输入电阻和输出电阻的测量45、（1）用示波器分别测出电阻两端的电压V和V，利用式（2.1-6）便可算出放大电路的输入电阻Ri的大小。46、（2）根据测得的负载开路时输出电压Vo’和接上负载时的输出电压Vo，利用式（2.1-7）便可算出放大电路的输出电阻Ro。记录实验数据。47、四、实验结果48、实际测量值49、静态工作点放大电路动态指标测试、计算结果（仿真）电压放大倍数测量（RL=∞）CEVCI4.201V4.993V3.537V1.456V0.728mA实际测量值参数ViV0AVViRi负载开路14.14mV1840mV1307.754mV1217ΩRL=2kΩ14.14mV932.1mV667.794mV1180ΩBVCVEV电压放大倍数测量（RL=2kΩ）2.5多级负反馈放大器的研究一、实验目的（1）掌握用仿真软件研究多级负反馈放大电路。（2）学习集成运算放大器的应用，掌握多级集成运放电路的工作特点。（3）研究负反馈对放大器性能的影响，掌握负反馈放大器性能指标的测试方法。测试开环和闭环的电压放大倍数、输入电阻、反馈网络的电压反馈系数和通频带；比较电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带在开环和闭环时的差别；观察负反馈对非线性失真的改善。二、实验原理及电路（1）基本概念：在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响其输入量（放大电路的输入电压或输入电流）的措施称为反馈。若反馈的结果使净输入量减小，则称之为负反馈；反之，称之为正反馈。若反馈存在于直流通路，则称为直流反馈；若反馈存在于交流通路，则称为交流反馈。交流负反馈有四种组态：电压串联负反馈；电压并联负反馈；电流串联负反馈；电流并联负反馈。若反馈量取自输出电压，则称之为电压反馈；若反馈量取自输出电流，则称之为电流反馈。输入量、反馈量和净输入量以电压形式相叠加，称为串联反馈；以电流形式相叠加，称为并联反馈。在分析反馈放大电路时，“有无反馈”决定于输出回路和输入回路是否存在反馈支路。“直流反馈或交流反馈”决定于反馈支路存在于直流通路还是交流通路；“正负反馈”的判断可采用瞬时极性法，反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，使净输入量增大的为正反馈；“电压反馈或电流反馈”的判断可以看反馈支路与输出支路是否有直接接点，如果反馈支路与输出支路有直接接点则为电压反馈，否则为电流反馈；“串联反馈或并联反馈”的判断可以看反馈支路与输入支路是否有直接接点，如果反馈支路与输入支路有直接接点则为并联反馈，否则为串联反馈。引入交流负反馈后，可以改善放大电路多方面的性能：提高放大倍数的稳定性、改变输入电阻和输出电阻、展宽通频带、减小非线性失真等。实验电路如图所示。该放大电路由两级运放构成的反相比例器组成，在末级的输出端引入了反馈网路Cf、Rf2和Rf1，构成了交流电压串联负反馈电路。（2）放大器的基本参数：1）开环参数：将反馈之路的A点与P点断开、与B点相连，便可得到开环时的放大电路。由此可测出开环时的放大电路的电压放大倍数AV、输入电阻Ri、输出电阻Ro、反馈网路的电压反馈系数Fv和通频带BW，即：1'1iioviiNooLofVoHLVAVVRRVVVRRVVFVBWff式中：VN为N点对地的交流电压；Vo’为负载RL开路时的输出电压；Vf为B点对地的交流电压；fH和fL分别为放大器的上、下限频率，其定义为放大器的放大倍数下降为中频放大倍数的12时的频率值，即10.707210.7072VHVIVIVLVIVIAjfAAAjfAA2）闭环参数：通过开环时放大电路的电压放大倍数Av、输入电阻Ri、输出电阻Ro、反馈网络的电压反馈系数Fv和上、下限频率fH、fL，可以计算求得多级负反馈放大电路的闭环电压放大倍数AVf、输入电阻Rif、输出电阻Rof和通频带BWf的理论值，即'''1(1)()1(1)()1VVfVVifiVVooofVvViHfHVVfHfLfLLfVVAAAFRRAFRVRAAFVffAFBWffffAF其中：其中：测量放大电路的闭环特性时，应将反馈电路的A点与B点断开、与P点相连，以构成反馈网络。此时需要适当增大输入信号电压Vi，使输出电压Vo（接入负载RL时的测量值）达到开环时的测量值，然后分别测出Vi、VN、Vf、BWf和Vo’（负载RL开路时的测量值）的大小，并由此得到负反馈放大电路闭环特性的实际测量值为1'1iiovfiifNoofLofVofHfLfVAVVRRVVVRRVVFVBWff上述所得结果应与开环测试时所计算的理论值近似相等，否则应找出原因后重新测量。在进行上述测试时，应保证各点信号波形与输入信号为同频率且不失真的正弦波，否则应找出原因，排除故障后再进行测量。三、实验内容计算机仿真部分：根据电路画出实验仿真电路图。其中得到的波特图绘制仪的命令为“SimulateInstrumentBodePlotter”。（2）调节J1将开关打到下面，测试电路的开环基本特性。将信号发生器输出调为1kHz、10mVp（峰值）正弦波，然后接入放大器的输入端到网络的波特图如下图。2）保持输入信号不变，用示波器观察输入和输出的波形。3）接入负载RL，用示波器分别测出Vi、VN、Vf、Vo，记录表2.5—1中。4）将负载RL开路，保持输入电压Vi的大小不变，用示波器测出输出电5）从波特图上读出放大器的上限频率fH与下限频率fL记入表中。6）由上述测试结