模拟电子技术基础实验

1模拟电子技术基础实验实验一常用电子仪器的使用实验二常用电子元件的识别与检测实验三放大器静态工作点和电压放大倍数的测量实验四放大器输入、输出电阻和频率特性的测量实验五射极跟随器实验六负反馈放大电路实验七差动放大电路2X输入Y输入内外触发X输入实验一常用电子仪器的使用一、实验目的1、了解示波器的工作原理，初步掌握用示波器观察信号波形和测量波形参数的方法。2、了解低频信号发生器和低频毫伏表的工作原理，初步学会正确使用这两种基本仪器。二、实验仪器及器材双踪示波器低频信号发生器低频毫伏表三、实验原理示波器、信号发生器和低频毫伏表是测量、调试电子线路的基本常用仪器，几乎每次实验都要用到这些仪器，能够熟练地、正确地使用这些仪器，是做好电子线路实验的保证。下面分别介绍这些仪器的一般工作原理和使用方法。示波器及其应用示波器是一种可以定量观测电信号波形的电子仪器。由于它能够在屏幕上直接显示电信号的波形，因此人们形象地称之为“示波器”。如果我们将普通示波器的结构和功能稍加扩展，便可以方便地组成晶体图示仪、扫频仪和各种雷达设备等。若借助于相应的转换器，它还可以用来观测各种非电量，如温度、压力、流量、生物信号（能够转换成电信号的各种模拟量）等。示波器的种类繁多，分类方法也各不相同。如按照示波管的不同来分，示波器可分为单线示波器和双线示波器；按照其功能不同来分，示波器又可分为通用示波器和专用示波器两大类；按显示方式不同也可分为单踪示波器、双踪示波器和多踪示波器。此外，示波器还有存贮示波器和非存贮示波器之分。现代的示波器正朝着高宽带、高精度、高性能价格比和多通道、多功能、智能化的方向发展。下面，以通用示波器为例介绍示波器的一般工作原理和使用方法。1．示波器的基本组成虽然示波器的种类很多，但无论哪种类型的示波器，一般都包含有示波管、垂直（Y轴）放大系统、水平（X轴）放大系统、扫描发生器、触发同步电路和直流电源等六大基本组成部分，其基本结构方框图如图1.1所示。图1.1示波器的基本组成垂直放大系统水平放大系统触发同步电路扫描发生器直流电源3/垂直放大系统用来放大被测信号，水平放大系统用来放大扫描电压或X轴输入信号，以保证Y、X偏转板有足够的偏转电压，满足示波管偏转灵敏度的要求，达到能明显地观察到荧光屏上光点位移的目的。为了使示波器既能观察微弱信号又能不失真地大信号，Y轴放大系统的输入级有一组衰减器（称为“Y轴衰减”，又称“Y轴灵敏度“），用来衰减大信号。其前置放大级具有很大的输入阻抗，使示波器对被测信号电路的影响很小而且放大倍数可以调节，称为“Y轴微调”。扫描发生器用来产生幅度与时间成线性关系的锯齿波电压，此电压经X放大器加到示波管（CRT）的X轴偏转板，使电子束形成水平扫描。触发同步电路为锯齿波电压产生电路提供触发脉冲。触发脉冲要有一定的幅度、宽度、陡度和极性，并于被测信号有严格的同步关系，。因此，在使用中，同步电路的选择与调节项目很多，有触发源选择、触发方式选择、触发极性选择、耦合方式选择与触发电平调节等多项选择与调节。示波管是示波器的核心部件，用于显示电压信号的波形。2．示波器显示波形的原理1）波形的显示如果在示波管的垂直偏转板和水平偏转板上加上不同的电压Xu和Yu，则电子束将作不同的偏转，示波器的荧光屏上将会显示不同的波形。具体情况如下：①若两对偏转板上均不加任何信号（即0,0YXuu），或两对偏转板分别为等电位，则光点出现在荧光屏的中心位置，不产生任何偏转。②若垂直偏转板加上正弦电压，而水平偏转板不加电压（即sinMyUut，0xu），则光点沿垂直方向随Yu的变化而偏转。光点的轨迹为一条垂直线，其长度正比于Yu的峰峰值。反之，若sinmXUut，0Yu则荧光屏上显示一条水平线。③如果sinmXYUuut，则电子束同时受到两对偏转板电场力的作用，光点沿X轴和Y轴的合成方向运动，其轨迹为一条斜线。④若sinmyUut，Xu为一个与Yu相同周期的锯齿波电压（YXTT），则在荧光屏上可真实地显示Yu的波形。可见，如果在示波器垂直偏转板上加上被测信号电压，而在水平偏转板上加上理想的锯齿波扫描电压，则荧光屏上将显示出被测信号的波形。四、实验内容1．用示波器观察信号波形1）观察不同频率的信号波形将低频信号发生器的输出信号电压调节为2V，接至示波器的“Y轴输入”。调节示波器，分别观察频率为1kHZ、15kHZ、200kHZ的正弦信号。要求荧光屏上显示出高度为6div并有三个完整周期的稳定正弦波。2）观察扫描信号频率大于被测信号频率时的信号波形低频信号发生器输出信号电压幅度同上，频率为4kHZ，调节示波器，使荧光屏上显示一个完整周期的正弦波。固定示波器的“t/div”和“扫描微调”位置，改变低频信号发生器输出信号频率分别为2kHZ和1kHZ，观察并分析这三种频率4时的信号波形。2．用示波器和低频毫伏表测量交流信号的电压用示波器和低频毫伏表同时测量低频信号发生器的输出电压。信号发生器的输出电压，可用低频毫伏表准确测出。调节信号发生器输出信号的频率为1kHZ，然后改变“输出调节”和变换“输出衰减”挡，使输出信号电压分别为3V、0.3V、100mV（用低频毫伏表监测），再用示波器测量这些电压，将结果填入表1-1中，并加以比较。表1-1信号发生器“输出衰减”挡低频毫伏表读数（V）示波器测量电压峰-峰值（V）示波器测量电压有效值（V）3．用示波器测量信号的周期与频率将信号发生器输出电压固定为某一数值。用示波器分别测量信号发生器的频率指示为1kHZ、5kHZ、100kHZ时的信号周期T，并换算出相应的频率值f，记入表1-2中。为了保证测量的精度，应使屏幕上显示波形的一个周期占有足够的格数；或测量2~4个周期的时间，再取其平均值。表1-2信号发生器的频率指示（kHZ）15100“扫描时间”标称值（t/div）一个周期占有水平方向的格数信号周期T（s）信号频率f（HZ）五、思考题1．用示波器观察波形时，要达到如下要求，主要应调节哪些旋钮？①波形清晰；②亮度适中；③波形位置移动；④波形稳定；⑤改变波形个数；⑥改变波形高度。2．用一台完好的示波器观察信号波形时，若产生下列现象，请解释其可能的原因？①荧光屏上看不到亮点。②荧光屏上只显示一条垂直线。5③荧光屏上出现与屏幕上、下边界相接的不太亮的垂线，如下图（a）。④荧光屏上出现与屏幕左、右边界相接的不太亮的曲线，如下图（b）。（a）（b）荧光屏显示的不正常波形3．为什么不能使示波管上长时间显示固定亮点？6实验二常用电子元件的识别与检测一、实验目的掌握常用电子元件的识别知识与检测技术。二、实验仪器数字式万用表、指针式万用表三、实验原理Ⅰ电阻器1、电阻器的分类常用的电阻器种类很多，一般分为固定电阻器和可变电阻器两大类。固定电阻器是指电阻器的阻值固定不变，而可变电阻器的阻值可根据需要在一定范围内进行调节。固定电阻器（简称电阻）可根据制作材料和工艺的不同，分为碳膜、金属膜、线绕式等不同类型。可变电阻器可分为半可调电阻器和电位器两类。半可调电阻器是指电阻值虽然可以调节，但在使用时经常固定在某一阻值上的电阻器。这种电阻器一经装配，其阻值就固定在某一数值上。电位器是通过旋转轴来调节阻值的可变电阻器。2、电阻器的型号及命名电阻器的型号很多，根据国家标准（GB2470）规定，国产电阻器的型号由四个部分组成。第一部分用字母表示产品名称，如R表示电阻，W表示电位器。第二部分用字母表示产品制作材料，如用T表示碳膜，用J表示金属膜，用X表示线绕等，如表1-1所示。表1-1电阻器材料与字母对照表符号HIJNSTXY材料合成膜玻璃釉膜金属膜无机实心有机实心碳膜线绕氧化膜第三部分用数字或字母表示产品分类，如表1-2和表1-3所示。表1-2电阻产品分类与数字对照表数字123456789产品分类普通普通超高频高阻高温—精密高压特殊表1-3电阻产品分类与字母对照表字母GTWD产品分类高功率可调—第四部分用数字表示产品序列号。例如RJ-1表示精密金属膜电阻，RXT-2表示可调线绕电阻。3、电阻器的主要性能指标1）允许偏差7允许偏差是指电阻器的标称阻值与实际阻值之差。在电阻器的生产过程中，由于技术原因实际电阻值与标称电阻值之间难免存在偏差，因而规定了一个允许偏差参数，也称为精度。常用电阻器的允许偏差分别为±5%、±10%、±20%，对应的精度等级分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。我国电阻器的标称阻值有E6、E12、E24、E48、E96、E192几种系列，其中E6、E12、E24比较常用，如表1-4所示。标称值不连续分布，若将表中各数乘10n可得到不同阻值的电阻器，如1.1×103为1.1KΩ的电阻器。电位器的允许偏差、精度等级系列和标称阻值系列与电阻器相同，其差别是电位器的标称阻值是指电位器的最大值。表1-4电阻器参数值系列允许偏差标称值精度等级E24±5%1.01.11.21.31.51.61.82.02.22.42.73.03.33.63.94.34.75.15.66.26.87.58.29.1ⅠE12±10%1.01.21.51.82.22.73.33.94.75.66.88.2ⅡE6±20%1.01.52.23.34.76.8Ⅲ2）额定功率额定功率是指在一定的条件下，电阻器能长期连续负荷而不改变性能的允许功率。额定功率的大小也称为瓦（W）数的大小，如1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、3W、5W、10W、20W，一般用数字印在电阻器的表面上。如果无此标示，可由电阻器的体积大致判断其额定功率的大小。如1/8W电阻器的外型尺寸长为8mm、直径为2.5mm；1/4W电阻器的外型尺寸长为12mm、直径为2.5mm。电位器额定功率的意义与电阻器相同。4、电阻器的识别方法电阻器的主要参数（标称阻值和允许误差）可标在电阻器上，以供识别。国内电阻器的标志法为1）固定电阻器的常用标志方法有以下三种：*直接标志法。直接标志法是指将电阻器的主要参数和技术性能指标直接印制在电阻器表面上。它适用于体积较大（大功率）的电阻。使用时，可从电阻器表面直接读出它的电阻值及允许误差。*文字符号法。文字符号法是用字母和数字符号用规律的组合来表示标称电阻值。其规律是：符号位（K、M、G）表示电阻值的数量级别，如标识为5K7中的K表示电阻值的单位为kΩ（千欧），符号前面的数字表示电阻值整数部分的大小，符号位后面的数字表示小数点后面的数值，即该电阻的阻值为5.7kΩ。文字符号法一般在大功率电阻器上应用较多，具有识读方便、直观的特点。*色码带标志法。用色码带标志的电阻器上有3个或3个以上的色码带（也称色环）。最靠近电阻器一端的第一条色码带的颜色表示第一位数字；第二条色码带的颜色表示第二位数字；第三条色码带的颜色表示乘数；第四条色码带的颜色表示允许误差。如果有五条色码带，其中第一、第二、第三条色码带表示第一、第二、第三位数，第四条表示乘数，第五条表示允许误差。色码带标志法在家用电器和音像设备中的电阻器上应用极为广泛。部分进口电阻器及常使用的碳膜电阻器均采用这种标志方法。8在识读时，一定要看清最靠近电阻器一端的第一条色码带，否则会引起误读。四条色码带的电阻器色标符号规定见表1-5所示。表1-5电阻器色标符号规定颜色第一条色码环第二条色码环第三条色码环（倍乘）第四条色码环黑00×100—棕11×101—红22×103—橙33×104—黄44×104—绿55×105—蓝66×106—紫77×107—灰88×108—白99×109—金——×101±5%银——×102±10%本色———±20%例：某一电阻器最靠近某一端的色码带按顺序排列分别为红、紫、橙、金色。查阅表1-5可知该电阻器的阻值为27kΩ，允许误差为±5%。2）电位器的标志法电位器一般采用直标法，把材料性能、额定功率和标称阻值直接印制在电位器的外型上，也有用冲压方法直接冲压的。标志内容分为四部分：第一部分为主称，用字母W表示；第二部分为导体材料，用字母表示；第三部分为性能形状，用字母表示；第四部分为序号，用数字表示。其后用