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模擬電子技術實驗指導書河北科技師范學院電基礎教研室實驗一 常用電子儀器儀表的使用一、實驗目的1. 了解常用電子儀器的功能、主要技術指標和面板上各旋鈕的作用。2. 學習常用電子儀器儀表的正確使用方法。二、實驗器材1、雙蹤示波器 2、函數(shù)信號發(fā)電器 3、交流毫伏表 4、可調直流穩(wěn)壓源 5、萬用表 三、實驗內容及步驟在模擬電子電路實驗中，經常使用的電子儀器有示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、交流毫伏表及頻率計等。它們和萬用表一起，可完成對模擬電子電路的靜態(tài)和動態(tài)工作情況的測試。實驗中要對各種電子儀器進行綜合使用，可按照信號流向，以連線簡捷，調節(jié)順手，觀察與讀數(shù)方便等原則進行合理布局，各儀器與被測實驗裝置之間的布局與連接如圖所示。接線時應注意，為防止外界干擾，各儀器的公共接地端應連接在一起，稱共地。信號源和交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或專用電纜線，示波器接線使用專用電纜線。1示波器示波器的應用很廣泛，它可以用來測試各種周期性變化的電信號波形，可測量電信號的幅度、頻率、相位等。示波器的種類很多，在本書實驗主要使用雙蹤示波器，其原理和使用詳細參見相關資料，現(xiàn)著重指出以下幾點： 1）尋找掃描光跡點在開機半分鐘后，如仍找不到光點，可調節(jié)亮度旋鈕，并按下“尋跡”板鍵，從中判斷光點位置，然后適當調節(jié)垂直（ ）和水平（ ）移位旋鈕，將光點移至熒光屏的中心位置。2）為顯示穩(wěn)定的波形，需注意示波器面板上的下列幾個控制開關（或旋鈕）的位置。a、“掃描速率”開關（t/div） 它的位置應根據(jù)被觀察信號的周期來確b、“觸發(fā)源選擇”開關（內、外） 通常選為內觸發(fā)。c、“內觸發(fā)源選擇”開關（拉 YB） 通常置于常態(tài)（推進位置）。此時對單一從 YA或YB輸入的信號均能同步，僅在需雙路同時顯示時，為比較兩個波形的相對位置，才將其置于拉出（拉YB）位置，此時觸發(fā)信號僅取自 YB，故僅對由YB輸入的信號同步。d、“觸發(fā)方式”開關 通常可先置于“自動”位置，以便找到掃描線開波形，如波形穩(wěn)定情況較差，再置于“高頻”或“常態(tài)”位置，但必須同時調節(jié)電平旋鈕，使波形穩(wěn)定。3）示波器有五種顯示方式屬單蹤顯示有“YA”、“YB”、“YA+YB”；屬雙蹤顯示有“交替”與 “斷續(xù)”。作雙蹤顯示時，通常采用“交替”顯示方式，僅當被觀察信號頻率很低時（如幾十赫茲以下），為在一次掃描過程中同時顯示兩個波形，才采用“斷續(xù)”顯示方式。4）在測量波形的幅值時，應注意 Y軸靈敏度“微調”旋鈕置于“校準”位置（順時鐘旋到底）。在測量波形周期時，應將掃描速率“微調”旋鈕置于“校準”位置（順時鐘旋到底）。2函數(shù)信號發(fā)生器按需要可輸出正弦波、方波、三角波三種信號波形。輸出信號幅度可連續(xù)調節(jié)，幅度可以調節(jié)到mV 級，輸出信號頻率可進行調節(jié)，頻率范圍較廣，上限頻率可達 1MHz以上。函數(shù)信號發(fā)生器作為信號源，注意它的輸出端不允許短路。由于模電實驗是對低頻小信號的研究，信號源最好用音頻信號源，實驗箱自帶的簡易信號源精度有限，只能定性的分析實驗現(xiàn)象，在做實驗時最好自備信號源。以后做實驗時只說明輸入信號，不再說明如何調節(jié)，相關信號發(fā)生器的調節(jié)參看相關信號源操作手冊。3數(shù)字萬用表可測量直流交流電壓，電流，電阻等功能任何型號萬用表都可以，用數(shù)字萬用表便于讀數(shù)，由于本實驗箱測量交流電壓時一般萬用表頻率規(guī)格不能滿足，故要用交流毫伏表。另外用萬用表測電流時先估計電流的最大值，調節(jié)最大檔來測量電流，以免燒壞表內的保險管，然后在測量時逐擋減少量程。4交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作頻率范圍內，用來測量正弦交流電壓的有效值。為了防止過載而損壞，測量前一般先把量程開關置于量程較大位置處，然后在測量時逐擋減少量程。交流毫伏表接通電源后，將輸入端短接，進行調零，然后斷開短路線，即可進行測量。本實驗箱的工作頻率不高，故任何毫伏表都可選用。四、實驗報告要求1. 總結如何正確使用示波器、信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表及萬用電表。2、函數(shù)信號發(fā)生器輸出小信號時，應采取什么措施？3、收獲、體會、建議。五、預習要求及思考題1、說明使用示波器觀察波形時，為達到下列要求，應調節(jié)哪些旋鈕？1）波形清晰且亮度適中。2）波形在熒光屏中央大小適中。3）波形穩(wěn)定。2、說明用示波器觀察正弦波電壓，若熒光屏上分別顯示圖1-3所示的波形，是哪些旋鈕位置不對？應如何調節(jié)？圖1-33、說明函數(shù)信號發(fā)生器面板上的0dB 、20dB、40dB、60dB在控制輸出電壓時的合理運用。當該儀器輸出電壓（有效值）最大為V，若需要輸出電壓為100mV時，衰減應置于多少“dB”合適？4、為什么當電阻R151K，R2、R3等于100K時，用10V檔測圖1-2中電壓、誤差較大？實驗二 單管交流放大電路一、實驗目的1、 觀察并測定電路參數(shù)的變化對放大電路靜態(tài)工作點（Q）、電壓放大倍數(shù)（Av）及輸出波形的影響。2、 進一步練習萬用表、示波器、信號發(fā)生器和直流穩(wěn)壓電源的正確使用方法。Vi1Vo1TC2RCRW1RB1RW2RL1C1EC二、實驗原理圖及主要參數(shù)電路參數(shù):電路供電電源EC=12V；基極可調偏置電阻RW1=1M； 基極固定偏置電阻RB1=100K； 基極總偏置電阻RB=RW1+RB1；集電極電阻RC=2K；固定負載電阻RL1=510；可變負載電阻RW2=2.2K；負載總電阻；輸入輸出耦合電容C1=C2=10uF/15V。三極管T為3DG型管，電流放大系數(shù)。三、實驗內容及步驟（一）、按圖接線，檢查無誤后接通電源。（二）、觀測RB對放大電路的靜態(tài)工作點Q、電壓放大倍數(shù)Av及輸出波形的影響1、測算RB對放大電路的靜態(tài)工作點Q的影響將交流輸入端對地短路，輸出端不接負載，調節(jié)RW1為某一合適數(shù)值（VC=46V），測量靜態(tài)工作點，即分別測出晶體三極管各點對地電壓VC、VB、VE的值，然后按下列步驟計算靜態(tài)工作點。（1）計算基極靜態(tài)電流IB斷開電源及RB與晶體三極管基極的連線，用萬用表測出 RB(=RW1+RB1)的值。按下面公式計算基極靜態(tài)電流IB的值（2）計算基極電流IC（3）計算晶體三極管電流放大系數(shù)表1測量值計算值VBVCVERBICIBVCEVBE調節(jié)RW1使VC=46V（4）重調RW1使VC發(fā)生變化，測量、計算相關參數(shù)，并填入表1，分析變化的原因2、估算并實測放大電路的電壓放大倍數(shù)Av（1） 調整RW1 使 VC=46V，去掉交流輸入端對地段路線。（2） 將信號發(fā)生器的頻率調至f=1KHZ、輸入信號幅度為5mv（以毫伏表測量的有效值為準）。隨后接入單級放大電路的輸入端。（3） 用示波器觀測輸出端信號VO1的波形，若無失真（若有失真，調整RW1直到使輸出端信號VO1的波形正常為止），去掉示波器換上毫伏表測量輸出電壓 VO1的值。（4） 計算實測電壓放大倍數(shù)（5） 估算電壓放大倍數(shù)，估算公式按下式計算其中： （6） 將以上相關參數(shù)填入表2表2測量值計算值VCVi1VO1IErbe實測AV估算AV（三）、觀察RL對放大電路靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)及輸出波形的影響（1） 將電路狀態(tài)調到表2所示相關參數(shù)（2） 調節(jié)RW2使RL=2.7K，接入放大電路輸出端，觀測RL接入前后波形的變化（3） 測量接入RL后電路靜態(tài)工作點及放大倍數(shù)，填入表3，并與表2比較表3測量值計算值RLVCVi1VO1IErbe實測AV估算AV注：表3中計算值的相關計算公式 實測 估算四、實驗報告要求1、 整理數(shù)據(jù)表格2、 總結RB、RL對靜態(tài)工作點、放大倍數(shù)及輸出波形的影響3、 將電壓放大倍數(shù)的估算值與實測值進行比較并討論4、 分析輸出波形失真的原因，并提出解決辦法五、預習要求及思考題1、 預習共射基放大電路的工作原理及電路個元件的作用2、 如何測量RB的數(shù)值？不斷開與其極的連線行嗎？為什么？3、 如何利用測出的靜態(tài)工作點來估算半導體三極管的電流放大系數(shù)值？abc4、 若在本實驗電路輸出端出現(xiàn)下列失真波形，分析是什么類型的失真？是什么原因造成的？如何解決？實驗三 反饋放大電路一、實驗目的1、 加深理解反饋放大電路的工作原理及反饋對放大電路性能的影響2、 學習反饋放大電路性能的測量與測試方法IRSVSC1Ce1Ce2RF1RF2RWRB1RC1C2RB21RB22RC2C3Re1Re2Re3Re4T1T2ECRLBACDE二、實驗電路原理圖電路參數(shù)：EC=12V；RF1=010K；RF2=2K；RF=RF1+RF2=2K12K；RW=01M；RB1=100K；RB=RW+RB1=100K1100K；RS=4.7K；RB21=10K；RB22=35K；Re1=100； Re2=2k； Re3=100；Re4=2k；RC1=RC2=2K；C1=10uF；C2=C3=0.47uF；RL=4.7K；Ce1=Ce2=47uF。三極管T1、T2為3DG型管，=3060。三、實驗內容及步驟（一）、按照電路原理圖選用學習機上的“反饋與振蕩）單元，熟悉元件安裝位置，連接線及外部電路正確無誤后方可閉合電源開關。A、B斷開，并將B端接地 （相當于無反饋，反饋電阻RF相當于負載），C、D相連。（二）、測定靜態(tài)工作點將輸入端端路（即I端接地），接通穩(wěn)壓電源，并調整RW使VC1=7.5V左右，測量相應的直流電位（對地）并填入表1表1測量項目VB1VC1VE1VB2VC2VE2測量數(shù)據(jù)（三）、測量基本放大電路的性能A、B斷開，C與D相連，B端接地1、測量基本放大電路的放大倍數(shù)AV（RL不接）靜態(tài)工作點保持不變，打開并調節(jié)信號發(fā)生器使輸出Vi=5mV(以毫伏表測量為準)(Vi為I端對地交流電位),f=1KHZ,測量VO，算出AV,將數(shù)據(jù)填入表2表2測量數(shù)據(jù)計算值 ViVO2、測量基本放大電路的上限頻率（fH）及下限頻率（fL）（不接RL，不接RS）調節(jié)信號發(fā)生器，使放大電路輸入適當幅值的信號，在f=1KHZ時使放大電路輸出電壓（為1V左右）在示波器上顯示出適度（接近最大）而基本不失真的正弦波。保持輸入信號幅值不變，提高輸入信號頻率，直至毫伏表上顯示的幅度縮小到原來幅值的70%，此時輸入信號頻率即為fH。同樣保持輸入信號幅度不變，降低信號頻率，直至毫伏表上顯示的輸出電壓幅度下降到原來幅值的70%，此時輸入信號頻率即為fL。將數(shù)據(jù)填入表5表5fHfL（四）、測量反饋放大電路的性能斷開B與地連線，將A、B相連，C、D相連。1、測量反饋放大電路的放大倍數(shù)AVf（不接RL，不接RS）調節(jié)信號發(fā)生器使輸出Vi=5m(以毫伏表測量為準)，f=1KHZ，將放大電路接成兩級電壓串聯(lián)負反饋電路（A、B相連，C、D相連）。測量VO，算出AVf將數(shù)據(jù)填入表 6表6測量數(shù)據(jù)計算值 ViVO2、測量反饋放大電路的上限頻率（fH）及下限頻率（fL）（不接RL，不接RS）調節(jié)信號發(fā)生器，使放大電路輸入適當幅值的信號，在f=1KHZ時使放大電路輸出電壓（為1V左右）在示波器上顯示出適度（接近最大）而基本不失真的正弦波。保持輸入信號幅值不變，提高輸入信號頻率，直至毫伏表上顯示的幅度縮小到原來幅值的70%，此時輸入信號頻率即為fH。同樣保持輸入信號幅度不變，降低信號頻率，直至毫伏表上顯示的輸出電壓幅度下降到原來幅值的70%，此時輸入信號頻率即為fL。將數(shù)據(jù)填入表9表9fHfL四、報告要求總結電壓串聯(lián)負反饋對放大電路性能的影響，包括對輸入電阻、輸出電阻、放大倍數(shù)及頻帶寬度的影響五、預習要求1、 預習電壓串聯(lián)負反饋放大電路的工作原理及電壓串聯(lián)負反饋對放大電路性能的影響2、 復習放大倍數(shù)的估算方法和深度負反饋電路放大倍數(shù)的近似方法，估算出值，以便實測時心中有數(shù)。實驗四 比例、求和運算電路一、實驗目的用運算放大器等元件構成反相比例放大器、同相比例放大器、電壓跟隨器，通過測試和分析，進一步掌握它們的主要特點和性能及輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關系。二、實驗內容及步驟本實驗運放741電源15V10K100K10K/100KR1RFR23262741ViVo圖1 反相比例放大器1、反相比例放大器按圖1連接實驗電路,將實驗數(shù)據(jù)記錄表1表1直流輸入電壓Vi（mV）301003001000輸出電壓VO實測值理論估算值誤差理論估算值計算公式：思考：該式適用條件10K100KR1RFR23262741Vo圖2 同相比例放大器Vi2、同相比例放大器（1）估算出圖中R的大?。ㄔ硪婎A習內容）（2）按圖2連接實驗電路,將實驗數(shù)據(jù)記錄表2表2直流輸入電壓Vi（mV）301003001000輸出電壓VO實測值理論估算值誤差估算R值理論估算值計算公式：思考：該式適用條件3、電壓跟隨器（1）按圖3連接線路741RSRFRLSVOVS圖3 電壓跟隨器Vi236（2）直流信號源接VS處，分別測出表3中各條件下的VS、VO值。表3Vi(mV)301003001000測試條件RS=10KRF=10KRL開路同左同左RS=100KRF=100KRL開路RS=100KRF=100KRL=10K同左RS=100KRF=100KRL開路RS=10KRF=10KRL開路VS實測值VO實測值理論估算值誤差三、報告要求1、 分析誤差產生原因。2、 VO估算公式與運放741工作在線性區(qū)、非線性區(qū)有關嗎？在哪個區(qū)虛短概念存在？在哪個區(qū)VO估算公式成立？3、 通過表3數(shù)據(jù)分析使用電壓跟隨器的意義（從輸入、輸出電阻角度分析）。四、預習內容1、 預習反相比例放大器、同相比例放大器、電壓跟隨器工作原理。2、 運放組件工作在線性區(qū)、非線性區(qū)情況分析。例：在圖1中，設運放組件輸出最大電壓15V。當Vi=1.8V時，根據(jù)估算公式，但已知運放組件輸出最大電壓15V，故此時不可能輸出-18V的電壓，而只能輸出-15V。由此可見，運放組件的工作區(qū)已不在線性區(qū)，故虛短概念已不能應用，即VNVP。通常運放組件輸入電阻Rid較大，故仍可認為iN=iP=0。于是VN=0.273VR1RFR23262741ViVo圖4 靜態(tài)時反相比例放大器IBPIBN3、 平衡電阻計算實際運放組件總是有偏流的，運放第一級總是差動放大電路，靜態(tài)時Vi為0，VO也應為0，此時同相輸入端流入IBP，反相輸入端流入IBN，由圖4可見，IBP流過R，IBN流過R1/RF，假設IBN=IBP，則為了兩個輸入端電位平衡，要求R=R1/RFR稱為平衡電阻。實驗五 RC正弦波振蕩器一、實驗目的1、 進一步學習文氏橋振蕩電路的工作原理2、 學習振蕩電路的調整與測量振蕩頻率的方法IRSVSC1Ce1Ce2RF1RF2RWRB1RC1C2RB21RB22RC2C3Re1Re2Re3Re4T1T2ECRLBACDERFGCCR二、實驗原理圖電路參數(shù)：EC=12V；RF1=010K；RF2=2K；RF=RF1+RF2=2K12K；RW=01M； RB1=100K；RB=RW+RB1=100K1100K；RB21=10K；RB22=35K；Re1=100； Re2=2k； Re3=100；Re4=2k；RC1=RC2=2K；C1=10uF；C2=C3=0.47uF；RL=4.7K；Ce1=Ce2=47uF；三極管T1、T2為3DG型管，=3060。三、實驗內容及步驟（一）、按照電路圖，選用學習機上“反饋與振蕩”電路單元，檢查學習機上元件，熟悉元件安裝位置，進行連線。（二）、在A、B斷開，C、D斷開，E、F斷開情況下，調整放大器工作點，使VC1=7.5V，工作點調整好后斷開電源，然后將A與B短接，G與I短接, E與F短接，便組成文氏振蕩器。注意連接線要盡可能的少，盡可能的短。（三）、用示波器觀察輸出波形，若無振蕩則可調節(jié)RF1，直至輸出為穩(wěn)定的正弦波為止。用頻率計測量輸出信號的頻率。將數(shù)據(jù)填入表1表1實測頻率f計算頻率四、報告要求由給定電路參數(shù)計算振蕩頻率與實測頻率進行比較，分析誤差產生的原因五、預習要求復習文氏振蕩電路的工作原理，計算振蕩頻率的方法。實驗六 整流、濾波及穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路一、實驗目的1、 了解單相橋式整流電路的工作原理RRW220VV2D1D2D3D4CVd圖1 橋式整流電路LEDR22、 了解濾波的作用3、 了解基本穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路的工作原理二、實驗原理電路1、整流、濾波電路利用二極管的單向導電性能，將交流電變成單方向脈動的直流電。電路參數(shù):表1測量值估算值V2VdVd1.2 V2D1D4：1N4001；C=1000uF；R=80；RW=0470；RL=R+RW