模拟电子技术实验指导书

1《模拟电子技术》实验指导书学生姓名：所在系：年级：专业：指导教师：2实验管理制度1.按教学要求教师要提前试做，并完成规定的实验。2.实验地点：3.实验前的设备、仪器、器件材料等准备充分。4.提前做好操作安全教育。5.遵守实验室管理制度，爱护实验设施。6.引导学生完成实验。3《模拟电子技术实验》指导书一、实验课的任务与作用实验是学生学习《模拟电子技术》课程中对所学的理论知识的验证、开发的过程，是强化学生动手能力的必要手段，通过实验加强对所学理论知识的理解、对各种元器件和设备的认识，为后续课学习，特别是实训课的学习奠定坚实基础。二、实验教学目标及基本要求﹙一﹚教学目标要求使学生基本掌握常用电子仪器仪表及设备的原理及使用，掌握基本电路的组装、调试和参数测量方法，会对异常数据进行分析、处理，对实验结果进行分析、判断。﹙二﹚实验报告要求1.按实验指导书的格式要求填写实验报告。2.按规定的实验内容及实验步骤进行实验并填写实验结果。实验结果记录尽可能真实。3.实验报告中要求有对结果的分析，去伪存真。4.得出正确的结论。三、实验内容、学时序号课题名称学时1基本放大电路22集成运算放大器的基本应用——基本运算电路的组装与测试2324集成运算放大器的基本应用——电压比较器25RC正弦波振荡器26功率放大电路27晶闸管可控整流电路2总计14五.《模拟电子技术实验》实践教学课题指导及教学要求实验一基本放大电路一、实验目的：（1）掌握基本放大电路电流控制作用的原理。（2）掌握静态工作点的设置对三极管工作状态的影响。（3）学会测量三极管的特性曲线。二、实验内容：4（1）调节基极电流的大小，观察集电极电流的变化，找出规律。（2）输入交流信号，通过改变基极电位的大小，用示波器观察输出电压波形的变化。（3）分别使输出和输入固定电流，改变输入和输出电流，记录与其对应的电压值，并画出其特性曲线。三、实验原理1.静态工作点的估算实验电路如图1-1所示，为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路：EREC1BR2BRCR'RLRSRSUoUiU+-+-CCU+12V2.4K20K1M20K1K2.7K22K1K1-1电阻分压式工作点稳定单管放大器2.测试三极管输入、输出特性曲线电路5四、实验设备直流稳压电源一台，双踪示波器一台，万用表两块，电子电工试验台，电阻，电容，电位器，导线若干。五、实验步骤1.静态工作点的测量按图1-1正确接线，并将测量结果填入表格CQI＝2mA（调节Rb）BQI＝VVA++--100图1-2三极管输入特性测试电路UBEUCEIB5V1003901005VVIC图1-3三极管输出特性测试电路mAVA+-0~6V100k0~15VIB2k+-6CEQU＝2.输入交流信号，通过改变基极电位的大小，用示波器观察输出电压波形的变化。观察记录一组iu，ou的波形。ttiuou3.观察静态工作点对输出波形失真的影响u0波形失真情况管子工作状态74.分别使输出和输入固定电流，改变输入和输出电流，记录与其对应的电压值，并画出其特性曲线。（1）按图1-2接线，固定输出电流，改变输入电流，测量输入电压，填表1-1表1-1测试三极管输入特性曲线表格UBE（V）IB(μA)（2）按图1-3接线，固定输入电流，改变输出电流，测量输出电压，填表1-2表1-2测试三极管输出特性曲线表格IB=20uAUCE(V)IC(mA)IB=40uAUCE(V)IC(mA)IB=60UCE(V)8uAIC(mA)IB=80uAUCE(V)IC(mA)IB=100uAUCE(V)IC(mA)六、实验报告写出实验报告，并对实验中出现的问题进行分析，去伪存真七、思考题三极管输出特性曲线为什么不是水平的？实验二集成运算放大器的基本应用——基本运算电路的组装与测试（1）初步接触集成运算放大器,了解其外形特征、管脚设置及其基本外围电路的连接。（2）通过反相比例运算电路、加法运算电路及减法运算电路输出、输入之间关系的测试，初步了解集成运放基本运算电路的功能。（3）进一步熟练示波器的使用，练习使用双踪示波器测量直流及正弦交流电压，以及对两路信号进行对比。（1）反相比例运算电路测试。（2）反相加法运算电路测试。（3）减法运算电路测试。（4）加法运算电路测试。三、实验原理1.理想运算放大器特性在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想9化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。开环电压增益Aud=∞输入阻抗ri=∞输出阻抗ro=0带宽fBW=∞失调与漂移均为零等。理想运放在线性应用时的两个重要特性：（1）U+≈U－，——“虚短”。（2）I+=I-＝0，——“虚断”。上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。2.基本运算电路（1）反相比例运算电路电路如图2－1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为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2＝R1//RF。图2－1反相比例运算电路图2－2反相加法运算电路（2）反相加法电路i1FOURRU10电路如图2－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为)URRURR(Ui22Fi11FOR3＝R1//R2//RF（3）同相比例运算电路图2－3(a)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i1FO)URR(1UR2＝R1//RF当R1→∞时，UO＝Ui，即得到如图2－3(b)所示的电压跟随器。图中R2＝RF，用以减小漂移和起保护作用。一般RF取10KΩ，RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。(a)同相比例运算电路(b)电压跟随器图2-3同相比例运算电路（4）减法器对于图2-4所示的减法运算电路，当R1＝R2，R3＝RF时，有如下关系式)U(URRUi1i21FO11图2－4减法运算电路图图2-5积分运算电路四、实验设备与器件1、±12V直流电源2、函数信号发生器3、交流毫伏表4、直流电压表5、集成运算放大器μA741×1电阻器、电容器若干。五、实验步骤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1)按图2－1连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短路，进行调零和消振。2)输入f＝100Hz，Ui＝0.5V的正弦交流信号，测量相应的UO，并用示波器观察uO和ui的相位关系，记入表2-1。表2-1Ui＝0.5V，f＝100HzUi（V）U0（V）ui波形uO波形AV实测值计算值122.同相比例运算电路1)按图2－3(a)连接实验电路。实验步骤同内容1，将结果记入表2－2。2)将图2－3(a)中的R1断开，得图2－3(b)电路重复内容1)。表2－2Ui＝0.5Vf＝100HzUi（V）UO(V)ui波形uO波形AV实测值计算值3.反相加法运算电路（1）按图2－2连接实验电路。调零和消振。（2）输入信号采用直流信号，图2－6所示电路为简易直流信号源，由实验者自行完成。实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量输入电压Ui1、Ui2及输出电压UO，记入表2－3。图2－6简易可调直流信号源表2-3Ui1(V)Ui2(V)UO(V)134、减法运算电路1)按图2－4连接实验电路。调零和消振。2)采用直流输入信号，实验步骤同内容3，记入表2－4。表2－4Ui1(V)Ui2(V)UO(V)六、实验报告（1）整理实验数据，画出波形图（注意波形间的相位关系）。（2）将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。（3）分析讨论实验中出现的现象和问题。实验三一、实验目的（1）初步接触负反馈放大器，通过对有负反馈和无负反馈放大器性能的比较，体会负反馈改善放大器性能的作用。（2）进一步熟练几种常用测量仪器的使用。（3）进一步掌握放大器性能的测试方法。1.2.3.测量电压串联负反馈放大器的放大倍数、4.5.观察负反馈对放大器非线性失真的改善。14三、实验原理图3－1为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路，在电路中通过Rf把输出电压uo引回到输入端，加在晶体管T1的发射极上，在发射极电阻RF1上形成反馈电压uf。根据反馈的判断法可知，它属于电压串联负反馈。主要性能指标如下1)闭环电压放大倍数uuuufFA1AA其中Au＝UO／Ui—基本放大器（无反馈）的电压放大倍数，即开环电压放大倍数。1＋AuFu—反馈深度，它的大小决定了负反馈对放大器性能改善的程度。2)反馈系数F1fF1uRRRF3)输入电阻Rif＝(1＋AuFu)RiRi—基本放大器的输入电阻4)输出电阻uuOOOfFA1RRRO—基本放大器的输出电阻AuO—基本放大器RL＝∞时的电压放大倍数15图3-1负反馈放大电路四、实验设备电子电工实验台，电阻，电位器，电容，示波器，万用表，导线。五、实验步骤1.令输入信号为零，用万用表测量出的基极、集电极、发射极电位UB、UC、UE、值的大小，记录于自拟的数据表格中。调节RP改变T的集电极静态电流IC。1.验证电压串联负反馈放大器的基本方程式Auf=Au/(1+AuFu)：输入1kHz的信号，使输出电压为1V，分别测量两个电路的源电压和输入电压，将结果记录下。基本放大器负反馈放大器UoUsUiAu=Uo/UiUoUsUiAuf=Uo/Ui2.验证电压放大倍数的稳定性将Rc2改为4.2kΩ，重新测试反馈放大器和基本放大器的放大倍数，计算Av及Avf的相对变化时：16基本放大器负反馈放大器Rc2UoUsUiAu=Uo/UiRc2UoUsUiAuf=Uo/Ui5k5k4.2k4.2kΔAu/Au=ΔAuf/Auf=3.观察负反馈对非线性失真的改善：先接成基本放大器，输入1kHz信号，使输出电压波形出现轻度非线性失真，然后加上负反馈并增大输入信号，使输出电压波形达到基本放大器同样的幅度，观察波形的失真程度有何改善？4.验证负反馈使频带展宽fHf=fH(1+AumFu)，fLf=fL/(1+AumFu)基本放大器负反馈放大器fLfHfLffHf六、实验报告（1）整理数据，完成表格。（2）画出无反馈和有负反馈两种情况下的频率响应特性曲线。（3）根据测量、观察的结果，总结出负反馈对放大器的哪些性能有影响，各是如何影响的。实验四集成运算放大器的基本应用——电压比较器一、实验目的（1）了解集成运算放大器的电路构成及特点，在电压比较方面的应用，进而了解比较电路在实际工作中的应用。（2）通过对理想集成运算放大器特性的认识，了解比较的含义，学会测试比较17器的方法。（1）单限比较器（2）过零比较器的电路测试。（3）滞回比较器电路测试。三、实验原理电压比较器是集成运放非线性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。图4－1所示为一最简单的电压比较器，UR为参考电压，加在运放的同相输入端，输入电压ui加在反相输入端。(a)电路图(b)传输特性图4－1电压比较器当ui＜UR时，运放输出高电平，稳压管Dz反向稳压工作。输出端电位被其钳位在稳压管的稳定电压UZ，即uO＝UZ当ui＞UR时，运放输出低电平，DZ正向导通，输出电压等于稳压管的正向压降UD，即uo＝－UD因此，以UR为界，当输入电压ui变化时，输出端反映出两种状态。高电位和低电位。表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线，称为传输特性。图4－1(b)为(a)图比较器的传输特性。18常用的电压比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器、双限比较器（又称窗口比较器）等。1.过零比较器电路如图4－2所示为加限幅电路的过零比较器，DZ为限幅稳压管。信号从运放的反相输入端输入，参考电压为零,从同相端输入。当Ui＞0时，输出UO＝-(UZ+UD)，当Ui＜0时，UO＝+(UZ+UD)。其电压传输特性如图4－2（b）所示。过零比较器结构简单，灵敏度高，但抗干扰能力差。(a)过零比