实验一单管放大电路及常用电子仪器的使用

模拟、数字及电力电子技术实验一：单管放大电路及常用电子仪器的使用一、实验目的：1）学会用万用表判别三极管的类别和管脚。2）掌握测试三级管输出特性曲线的方法。3）基本放大电路的静态工作点测试。二、实验设备及器材：1）MES系列模拟电子电路实验系统2）直流稳压电源3）万用表4）晶体管毫伏表5）元器件：电阻、电位器、三极管6）示波器等三、实验内容及电路：1、用示波器测量交换信号的频率按表1-1所示频率有信号发生器输入信号，用示波器测出周期并计算，将所测试结果与已知频率作比较。表1-1信号频率100HZ1*H2扫描速度开关（t/div）开开1一个周期所占水平格数6格4格半信号频率f=1/T1/31/4.52、单管放大电路的调整与测试1）静态工作点的测试接通电源+12V，调节Rw使UEQ=2V不变条件下，输入频率1KH2的5mV正弦波信号，用毫伏表测出UO的值,将测量结果记入表2-2中。表2-2RL实测实测计算估算Ui(mv)Uo(v)A(v)实测Av(估算)∞3.345.46接入负载3.856.263）输入电阻、输入电阻测试表3-1输入电阻测试实测实测计算估算Us(mv)Ui(mv)Ri=RSUiUSUiRi≈rbe//Rb2.9mv3.2mv3.6mv3mv表3-2输出电阻测试实测实测计算估算U∞（v)Uo(v)Ro=(1UoU)RLRo≈Rc5mv5.6mv6.2mv6mv四、思考题1、使用示波器时若达到如下要求应调哪些旋钮？23）波形清晰；2）亮度适中；3）波形稳定；4）移动波形位置；5）改变波形周期；6）改变波形幅度1、聚焦按钮2、灰度按钮3、调节示波器扫描频率旋钮4、X，Y轴移位旋钮5、调节X—t/cm旋钮6、调节t/div按钮2、点解电容器两端的静态方向与其极性应该有何关系？因为制造电容时，分阳极箔、阴极箔，阳极箔为正耐压比阴极箔要高，阴极箔为负耐压系数要低当有反向电压时，就容易击穿造成短路。3、放大电路的静态与动态测试有何区别？1.1放大电路良好工作的基础是设置正确的静态工作点.因此静态测试应该是指放大电路静态偏置的设置是否正确,以保证放大电路达到最优性能.1.2放大电路的动态特性指对交流小信号的放大能力.因此动态特性的测试应该指放大电路的工作频带,输入信号的幅度范围,输出信号的幅度范围等指标.实验二负反馈放大电路一、实验目的（必须有）1、加深理解负反馈对放大电路性能的影响32、掌握放大电路开环与闭环特性的测试方法3、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；4、掌握负反馈放大器性能的测试方法；二、实验设备及器材（必须有）模拟电子线路实验箱一台双踪示波器一台万用表一台连线若干其中，模拟电子线路实验箱用到信号发生器、直流稳压电源模块，元器件模组以及“电压串联负反馈放大电路”模板。三、实验内容及电路1、电压串联负反馈电路的测试实验原理图参考电路如图1-1所示。图1-11.1电压串联负反馈对放大器性能的影响（1）引入负反馈降低了电压放大系数式中，是反馈系数，，是放大器不引入级间反馈时的电压放大倍数（即，但要考虑反馈网络阻抗的影响），其值可由图1-2所示的4交流等效电路求出。设，则有式中：第一级交流负载电阻第二级交流负载电阻从式中可知，引入负反馈后，电压放大倍数比没有负反馈时的电压放大倍数降低了（）倍，并且愈大，放大倍数降低愈多。图1-2（2）负反馈可提高放大倍数的稳定性该式表明：引入负反馈后，放大器闭环放大倍数的相对变化量比开环放大倍数的5相对变化量减少了（1AF）倍，即闭环增益的稳定性提高了（1AF）倍。（3）负反馈可扩展放大器的通频带引入负反馈后，放大器闭环时的上、下截止频率分别为：可见，引入负反馈后，向高端扩展了倍，从而加宽了通频带。（4）负反馈对输入阻抗、输出阻抗的影响负反馈对输入阻抗、输出阻抗的影响比较复杂。不同的反馈形式，对阻抗的影响不一样。一般而言，串联负反馈可以增加输入阻抗，并联负反馈可以减小输入阻抗；电压负反馈将减小输出阻抗，电流负反馈可以增加输出阻抗。图1-1电路引入的是电压串联负反馈，对整个放大器电路而言，输入阻抗增加了，输出阻抗降低了。它们的增加和降低程度与反馈深度（1AF）有关，在反馈环内满足（5）负反馈能减小反馈环内的非线性失真综上所述，在放大器引入电压串联负反馈后，不仅可以提高放大器放大倍数的稳定性，还可以扩展放大器的通频带，提高输入电阻和降低输出电阻，减小非线性失真。2、电压并联负反馈电路的测试一．原理如图所示61.对交变信号而言，若基本放大器、反馈网络、负载三者在取样端是并联连接，则称为电压取样，对交流信号而言，信号源、基本放大器、反馈网络三者在比较端是并联连接，则称为并联反馈。上图中对交变信号而言，反馈网络Rf与负载是并联连接的且与负载Rl也是并联连接的。对交流信号而言，信号源Is、与基本放大器、反馈网络Rf三者在比较端是并联连接，所以上图是一个电压并联负反馈的电路。它有一下两个特点：①输出电压趋向于维持恒定。②因为Ii=If+Id，所以要求Rs越大，反馈信号越明显。2并联负反馈对输入和输出电阻的影响①由于是并联，闭环输入Rif电阻小于开环输入电阻Ri。②Ri=Vi/Iid,Rif=Vi/Ii.Ii=Iid+If=(1+AF)Iid，Rif=Vi/(1+AF)Iid=Ri/1+ArFg.所以引入负反馈后输入电阻减小了。7③同理分析：闭环输出电阻是开环输入电阻的1/(1+AF)倍，即Rof=Ro/(1+AroFg).2实验过程以上是对电压并联负反馈放大电路的一些分析，下面两图是我们根据以上分析得出的2级放大电路图。8由上图可看出仿真的输出波形没有失真，输出电压2.28v，对输入电压10mv来说，放大了228倍。数据记录：输入输出峰峰值6.16mv1.42v均方根值574uf406mv最大值3.1mv680mv最小值—3.04mv—744mv频率217hz100.2hz周期495.8us9.976ms平均值190uf—16.0mv3结果分析有输出和输入的峰峰值分别为1.42v。6.16mv可知，放大了212倍。由于在再放大过程中要使波形不失真，我们要的考虑到静态工作点对失的影响，但静态工作点选择过低，即Ibq和Vbeq过小，使BJT会在交流信号Vbe副半周的进入截止区，使波形失真。当选择地静态工作点过高，则会使BJT会在交流信号副半周进入饱和区。以上两种失真分别叫做截止失真和饱和失真。但但输入信号的幅度过大，即使Q点的大小合理，也会产生失真。这种失真叫做非线性失真。因此在设计电路时我们要考虑到BJT的静态工作点的选择。9四、思考题1、电压串联和电压并联负反馈各自的特点是什么？各在什么情况下被采用？电压串联：稳定输出电压，输出电阻减小，输入电阻增大；恒压源情况下被采用电压并联：稳定输出电压，输出电阻减小，输入电阻也减小；恒流源情况下被采用2、什么是”虚短现象”?什么是”虚断现象”?什么是“虚地点”？1.1“虚短”是指在理想情况下，两个输入端的电位相等，就好像两个输入端短接在一起，但事实上并没有短接，称为“虚短”。虚短的必要条件是运放引入深度负反馈。1.2“虚断”指在理想情况下，流入集成运算放大器输入端电流为零。这是由于理想运算放大器的输入电阻无限大，就好像运放两个输入端之间开路。但事实上并没有开路，称为“虚断”。1.3“虚地点”是深度电压并联负反馈放大器的重要特点；是指集成运放的反相输入端为虚地点，即u_=0。实验六集成门电路测试一、实验目的1．熟悉门电路的逻辑功能。2．熟悉常用集成门电路的引脚排列及其使用。二、实验设备和器件1．直流稳压电源、信号源、示波器、万用表、面包板2．74LS00、74LS04、74LS86三、实验内容1．非门逻辑功能分别将输入端A接低电平和高电平，测试输出端F电压，实验结果如下表。GNDUCC74LS04A1Y1AF+5V1413121110912345678GNDUCC74LS04A4A1A2A3Y4Y1Y2Y3A5Y5A6Y6(a)引脚排列（b）实验电路2．与非门逻辑功能，实验结果如右表。1413121110912345678GNDUCC74LS00A4A1A2B4B1B2B3A3Y4Y1Y2Y3GNDUCC74LS00A1Y1AF+5VB1B(a)引脚排列（b）实验电路3．异或门逻辑功能，实验结果如右表。输入输出AF电压（V）F02.4110.40输入输出ABF电压（V）F002.41012.41102.41110.40101413121110912345678GNDUCC74LS86A4A1A2B4B1B2B3A3Y4Y1Y2Y3GNDUCC74LS86A1Y1AF+5VB1B(a)引脚排列（b）实验电路4．与或非门逻辑功能，实验结果如下表。&&&1AFBCD输入输出ABCDF电压（V）F00002.4100012.4100110.4001012.4101110.4011110.405．与非门对输出的控制输入端A接一连续脉冲，输入端B分别接高电平和低电平。GNDUCC74LS00A1Y1连续脉冲F+5VB1BA四、各门电路的逻辑表达式如下。1．AF2．___ABF3.BABAF____4.__________________________________________________CDABCDAFB5.___ABF当B为高电平时___AF，当B为低电平时1F输入输出ABF电压（V）F000.40012.41102.41110.4011五思考题1插装元器件与表面贴装元器件主要区别？答：表面贴装元器件体积小，便于小型化生产，便于减小成品尺寸。表面贴装管脚引线短，降低了其特性中附加的电感和电容成分，尤其在高频电路中，表面贴装成本低，便于批量生产，2片式电感器的类型主要有几种？其结构各有什么特点？答：片式电感器从制造工艺来分，片式电感器主要有种类型，即绕线型、叠层型、编织型12实验七集成触发器一、实验目的1．熟悉D触发器和JK触发器的功能。2．学会正确使用触发器集成电路。3．了解触发器逻辑功能的转换。二、实验设备和器件1．直流稳压电源、信号源、示波器、万用表、面包板2．74LS74、74LS112、74LS863．1kΩ电阻、发光二极管三、实验内容1．D触发器功能测试1413121110981234567GNDUCC2D1CP1Q1D2Q2CPDR1DR2DS1DS2Q1Q274LS74DCPDR1DS1Q11CP1D1QDSDRD1D2R1R2(a)引脚排列（b）实验电路分别在DS、DR端加低电平，改变CP和D状态，实验结果如下表。DSDRCPD1nQ0nQ1nQ01××1110××0011↑00011↓00111↑11111↓101110×01111×012．JK触发器功能测试，实验结果如下表。13161514131211101234567GNDUCC74LS1121CP1Q2Q2CPQ1Q21J1K2J2K89DR2DS2DR1DS1(a)引脚排列（b）实验电路74LS112CPDR1DS1Q11CP1QDSDRD1D2R1R21J1KJKDSDRJKCP1nQ0nQ1nQ01×××1110×××001100↓011101↓001110↓111111↓103．D触发器转换成T触发器按照下图所示可以将D触发器转换成T触发器，实验结果如下表。74LS74TQ11QD1D2R1R2=1CPDR1DS11CP1DDSDR74LS86DSDRCPT1nQ0nQ1nQ01××1110××0011↑00111↓00111↑11011↓101四、总结几种触发器的功能和各自特点。D触发器DQn1JK触发器nnnQKQJQ___114T触发器nnnQTQTQ____1'T触发器____1nnQQ五思考题1组合电路产生竞争冒险的原因及常用的消除竞争冒险的方法？在组合电路中，当逻辑门有两个互补输入信号同时向相反状态变化时，输出端可能产生过渡干扰脉冲的现象。常用