模拟电子技术实验指导书(09-10-2学期使用版)

1常用电子仪器的使用一、实验目的1．熟悉示波器，低频信号发生器和晶体管毫伏表等常用电子仪器面板，控制旋钮的名称，功能及使用方法。2．学习使用低频信号发生器和晶体管毫伏表。3．初步掌握用示波器观察波形和测量波形参数的方法。二、实验原理在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1—1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。图1—1模拟电子电路中常用电子仪器布局图1．低频信号发生器低频信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达20V（峰-峰值）。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。低频信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。低频信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。2．交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作频率范围之内，用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上，然后在测量中逐档减小量程。3．示波器示波器是一种用途极为广泛的电子测量仪器，它能把电信号转换成可在荧光屏幕上直接观察的图象。示波器的种类很多，通常可分通用、多踪多线、记忆存贮、逻辑专用等类。本实验选用的6502/20MHz型示波器通用双踪类，适合教学使用。双踪示波器可同时观测两个电信号，需要对两个信号的波形同时进行观察或比较时，选用双踪示波器比较合适。本实验要测量正弦波和方波脉冲电压的波形参数，正弦信号的波形参数是幅值Um、周期T（或频率f）和初相；脉冲信号的波形参数是幅值Um、周期T和脉宽TP。幅值Um、峰峰值UP-P和有效值都可表示正弦量的大小，但用示波器测UP-P较方便(用万用表交流电压档测得的是正弦量的有效值U=2mU)。由于频率f=T1,所以测出周期T，即可算得频率。矩形脉冲电压，可用周期T，脉宽TP和幅值Um三个参数来描述。TP与T之比称为占空比。2三、实验仪器和设备名称型号或规格数量备注双踪示波器6502/20MHz1低频信号发生器XD-221交流毫伏表MF-301实验箱DZX-21四、实验内容和步骤1．检查示波器1）扫描基线调节接通交流电源（220V），开启示波器电源，输入耦合方式开关拨到接地端（GND端），进行光迹调节，协调地调节示波器面板上的“辉度”、“聚焦”、“X轴位移”、“Y轴位移”等旋钮，使屏幕的中心部分显示一条亮度适中、清晰的扫描线。2）校准“校正信号”波形的幅度、频率将示波器上的方波“标准信号”（UP-P=0.5V,f=1000Hz）分别接到CH1和CH2端，调节垂直轴方向微调旋钮（V/div的中心旋钮），使波形幅度与V/div旋钮量程（0.5V或0.2V）相符（一般情况V/div的中心旋钮右旋到头即为校准状态）。然后调节扫描微调旋钮（在扫描开关旋钮的右侧），使扫描时间T与t/div旋钮量程相符（一般情况扫描微调旋钮右旋到头即为校准状态，根据f=1000Hz,得T=1ms）。调节后，微调旋钮位置为标准“校准”位置，实验过程中不能再调节，否则波形读数不准。2．正弦波信号的观察1）频率的测定通过电缆线，将信号发生器的正弦波输出口与示波器的CH1插口相连，调节信号源的频率旋钮，使输出频率分别为1KHz和20KHz，电压幅值为1V，从荧光屏上读得波形周期，记入表1-1中。表1-1(2)幅值的测定调节信号输出幅值分别为有效值1V、2V、2.5V（由交流毫伏表读得），频率周期为1KHz，从荧光屏上读得波形幅值，记入表1-2中。表1-2交流毫伏表读数项目测定正弦波信号幅值的测定1V2V2.5V示波器“V/div”位置峰—峰值波形格数（格）峰值（V）计算所得的有效值（V）五、实验注意事项1．示波器的辉度不要过亮。2．调节仪器旋钮时，动作不要过猛。3．调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮的配合使用，以使显示的波形稳定。4．作定量测定时，“t/div”和“V/div”的微调旋钮应旋置“校准”位置。六、实验报告1．根据表1-1、表1-2的数据，计算所得频率与有效值。频率读数项目测定正弦波信号频率的测定1000HZ20000Hz示波器“t/div”位置一个周期占有的格数信号周期（S）计算所得频率（Hz）32．总结实验中所用仪器的使用方法及观测电信号的方法。3．如用示波器观察正弦信号时，荧光屏上出现下列情况时，说明测试系统中哪些旋钮的位置不对？应如何调节？4．心得体会及其它。4实验一晶体管单管共射放大器一、实验目的1．学习单管放大器静态工作点的调试和测量方法，了解静态工作点对输出电压波形的影响。2．掌握放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测试方法，了解负载电阻对电压放大倍数的影响。3．熟悉常用电子仪器的使用。二、实验设备与器件＋12V直流稳压电源，函数信号发生器，双踪示波器，交流毫伏表，数字万用电表，晶体管单管共射放大器实验板（或晶体三极管3DG6×1(β＝50～100)或9011×1、电阻器、电容器若干）。三、预习要求1．熟悉实验原理电路图，了解各元件、测试点及开关的位置和作用。2．放大器静态、动态指标的理论计算和测量方法。3．根据电路参数估算有关待测的数据指标。4．常用电子仪器的使用方法。5．放大器中其它参数不变，讨论集电极电阻RC对静态集电极电流有无影响和RC的大小对电压放大倍数有无影响。四、实验原理对放大器的基本要求是：有足够的电压放大倍数；输出电压波形失真要小。放大器工作时，晶体管应工作在放大区，如果静态工作点选择不当，或输入信号过大，都会使输出电压波形产生非线性失真。实验电路如图2-1。图2－1共射极单管放大器实验电路1、电压放大倍数Av=iUU02、输入电阻sUUUiRRisi3、输出电阻LLRUUR)1(00五、实验内容和步骤1．调节并测量静态工作点接通直流电源前，先将RW调至最大，输入端接地。接通＋12V电源、调节RW，使IC＝2.0mA（即UE＝2.0V），用直流电压表测量UB、UE、UC及用万用表测量RB2值。记入表2－1。表2-1IC＝2.0mA测量值计算值UB（V）UE（V）UC（V）RB2（KΩ）UBE（V）UCE（V）IC（mA）2.测量电压放大倍数、输入电阻、输出电阻在放大器输入端加入频率为1KHz的正弦信号uS，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压5Ui＝10mV至15mV，同时用示波器观察放大器输出电压uO波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述US、Ui、UO值，并用双踪示波器观察uO和ui的相位关系，记入表2－2。表2－2Ic＝2.0mARL（KΩ）USUiUO（V）AuRiR0ui波形uO波形∞2．43．观察静态工作点对输出电压波形的影响置RC＝2.4KΩ，RL＝∞，ui＝0，调节RW使IC＝2.0mA，测出UCE值，再逐步加大输入信号，使输出电压u0足够大但不失真。然后保持适当输入信号不变，分别增大和减小RW，改变静态工作点，直到输出电压波形出现较明显的饱和或截止失真，绘出所观察到的u0波形，并测出失真情况下的IC和UCE值，记入表2－3中。每次测IC和UCE值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。表2－3RC＝2.4KΩRL＝∞Ui＝mVIC（mA）UCE（V）uO波形失真情况晶体管工作状态2．0六、实验总结报告1．由表2-1所测数据讨论RB2对IC及UCE的影响，取β=50，计算rbe1及Au1，并与实测Au1进行比较。2．由表2-2所测数据讨论负载电阻对电压放大倍数的影响。3．由步骤3观测结果，讨论静态工作点对放大器输出波形的影响。若放大器的输出波形失真，应如何解决?6实验二集成运算放大器的基本应用——模拟运算电路一、实验目的1．研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。2．了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。二、实验设备与器件±12V直流电源，函数信号发生器，双踪示波器，交流毫伏表，数字万用表，集成运算放大器LM324、电阻、电容器若干。三、预习要求1．复习集成运放线性应用部分内容，并根据实验电路参数计算各电路输出电压的理论值。2．在反相加法器中，如Ui1和Ui2均采用直流信号，并选定Ui2=﹣1V，当考虑到运算放大器的最大输出幅度（±12V）时，∣Ui1∣的大小不应超过多少伏？3．为了不损坏集成块，实验中应注意什么问题？四、实验原理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。当外部进入不图4-1同的线性或非线性元器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、微分、对数等模拟运算电路。基本运算电路1）反相比例运算电路电路如图4-1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为Uo=-1RRfUi为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，接入平衡电阻R`=R1∥Rf。2）同相比例运算电路图4-2是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为Uo=(1+1RRf)UiR’=R1∥Rf7图4-23）反相加法电路电路如图4-3所示，输出电压与输入电压之间的关系为Uo=-(1RRfUa+1RRfUb)R`=R1∥R2∥Rf4）差动放大电路（减法器）对于图4-4所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=Rf时，有如下关系式Uo=1RRf(Ub-Ua)图4-3图4-4五、实验内容实验前要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。1．反相比例运算电路按图4-1连接实验电路，接通±12V电源。在反相端加直流信号Ui，测出表4-1中所指定的各电压，计算放大倍数。8表4-1Ui0.2V0.4V0.7V-0.3V-0.5VUo实测值AfUo计算值2．同相比例运算电路按图4-2连接实验电路。实验步骤同上，将结果记入表4-2.表4-2Ui0.2V0.4V0.7V-0.3V-0.5VUo实测值AfUo计算值3.反相加法运算电路按图4-3连接实验电路。实验步骤同上，将结果记入表4-3表4-3Ua0.2V0.4V0.7V-0.3V-0.5VUb0.3V-0.8V-0.1V0.8V-0.1VUo实测值AfUo计算值4.减法运算电路按图4-4连接实验电路。实验步骤同上，将结果记入表4-4表4-4Ua-0.2V0.4V0.7V0.3V-0.5VUb0.3V0.8V-0.1V0.8V-0.1VUo实测值AfUo计算值六、实验报告1．将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。2．分析讨论实验中出现的现象和问题。9实验三负反馈放大器一、实验目的加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的影响。二、实验设备与器件＋12V直流电源，函数信号发生器，双踪示波器，交流毫伏表，数字万用表，带有负反馈的两级放大器实验板。三、预习要求1.复习教材中有关负反馈放大器的内容。1．按实验电路5-1估算放大器的静态工作点（β1=β2=50）。3.怎样把负反馈放大器改接成基本放大器？为什么要把Rf并接在输入和输入端？4．估算基本放大器的Au,Ri和Ro；估算负反馈放大器的Auf、Rif和Rof，并验算它们之间的关系。5．如按深度负反馈估算，则闭环电压放大倍数Auf=？和测量值是否一致？为什么？6.如输入信号存在失真，能否用负反馈来改善？7.怎样判断放大器是否存在自激振荡？如何进行消振？四、实验原理负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用。虽然它使放大器的放大倍数降低，但能在多方面改善放大器的动态指标，如稳定放大倍数，改变输入、输出电阻，减小非线性失真和展宽通频带等。因此，几乎所有的实用放大器都带有负反馈。负反馈放