模電實(shí)驗(yàn)(附答案).doc

實(shí)驗(yàn)一 晶體管共射極單管放大器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 學(xué)會(huì)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)式方法和測(cè)量方法。2 掌握放大器電壓放大倍數(shù)的測(cè)試方法及放大器參數(shù)對(duì)放大倍數(shù)的影響。3 熟悉常用電子儀器及模擬電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用。二、實(shí)驗(yàn)原理圖21為電阻分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定單管放大器實(shí)驗(yàn)電路圖。偏置電阻RB1、RB2組成分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻RE，以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)在放大器的輸入端加入輸入信號(hào)后，在放大器的輸出端便可得到一個(gè)與輸入信號(hào)相位相反、幅值被放大了的輸出信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)了電壓放大。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、 信號(hào)發(fā)生器2、 雙蹤示波器3、 交流毫伏表4、 模擬電路實(shí)驗(yàn)箱5、 萬(wàn)用表四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)實(shí)驗(yàn)電路如圖1所示，它的靜態(tài)工作點(diǎn)估算方法為：UB 圖1 共射極單管放大器實(shí)驗(yàn)電路圖IEIc UCE = UCCIC（RCRE）實(shí)驗(yàn)中測(cè)量放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)在輸入信號(hào)為零的情況下進(jìn)行。1） 沒通電前，將放大器輸入端與地端短接，接好電源線（注意12V電源位置）。2） 檢查接線無(wú)誤后，接通電源。3） 用萬(wàn)用表的直流10V擋測(cè)量UE = 2V左右，如果偏差太大可調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)（電位器RP）。然后測(cè)量UB、UC，記入表1中。表1測(cè) 量 值計(jì) 算 值UB（V）UE（V）UC（V）RB2（K）UBE（V）UCE（V）IC（mA）2.627.2600.65.224） 關(guān)掉電源，斷開開關(guān)S，用萬(wàn)用表的歐姆擋（11K）測(cè)量RB2。將所有測(cè)量結(jié)果記入表21中。5） 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可用：ICIE或ICUBEUBUEUCEUCUE計(jì)算出放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。 2測(cè)量電壓放大倍數(shù)各儀器與放大器之間的連接圖關(guān)掉電源，各電子儀器可按上圖連接，為防止干擾，各儀器的公共端必須連在一起后接在公共接地端上。1）檢查線路無(wú)誤后，接通電源。從信號(hào)發(fā)生器輸出一個(gè)頻率為1KHz、幅值為10mv（用毫伏表測(cè)量ui）的正弦信號(hào)加入到放大器輸入端。2）用示波器觀察放大器輸出電壓的波形，在波形不失真的條件下用交流毫伏表測(cè)量下表中三種情況下的輸出電壓值，記入表中。表2RC（K）RL（K）uo（V）AV241.5150120.757524240.75753）用雙蹤示波器觀察輸入和輸出波形的相位關(guān)系，并描繪它們的波形。*4測(cè)量輸入電阻和輸出電阻根據(jù)定義：輸入電阻 輸出電阻 表3us(mv)ui(mv)Ri（K）uL(V)u0(V)RO（K）測(cè)量值計(jì)算值測(cè)量值計(jì)算值100101.10.751.52.42.4置RC=2.4K，RL=2.4K，IC=2.0mA，輸入f=1KHz，ui=10mV的正弦信號(hào)，在輸出電壓波形不是真的情況下，用交流毫伏表測(cè)出uS、ui和uL記入表中。斷開負(fù)載電阻RL，保持uS不變，測(cè)量輸出電壓u0，記入表中。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1 列表整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果，把實(shí)測(cè)的靜態(tài)工作點(diǎn)與理論值進(jìn)行比較、分析。答：靜態(tài)工作點(diǎn)UBE（V）UCE（V）IC（mA）實(shí)測(cè)值0.65.22理論值0.75.22實(shí)測(cè)的靜態(tài)工作點(diǎn)與理論值基本一致， 實(shí)測(cè)UBEUBUE0.6V，而理論為0.7V，產(chǎn)生誤差的原因可能是UB、UE的值接近，這種接近的兩個(gè)量相減的間接測(cè)量，則合成相對(duì)誤差就比較大了。2分析靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器性能的影響。答：靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，對(duì)放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點(diǎn)偏高，放大器在加入交流信號(hào)以后易產(chǎn)生飽和失真，此時(shí)u。的負(fù)半周將被削底；如工作點(diǎn)偏低則易產(chǎn)生截止，即u。的正半周被縮頂(一般截止失真不如飽和失真明顯)。這些情況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作點(diǎn)以后還必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)測(cè)試，即在放大器的輸入端加入一定的ui，以檢查輸出電壓u。的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應(yīng)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的位置。 實(shí)驗(yàn)二 負(fù)反饋放大器實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由罾斫夥糯箅娐分幸胴?fù)反饋的方法和負(fù)反饋對(duì)放大器各項(xiàng)指標(biāo)的影響。 實(shí)驗(yàn)原理 負(fù)反饋在電子電路中的作用：改善放大器的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，如穩(wěn)定放大倍數(shù)，改變輸入輸出電阻，減小非線性失真和展寬通頻帶，但同時(shí)也會(huì)使放大器的放大倍數(shù)降低。 負(fù)反饋的幾種狀態(tài)：電壓串聯(lián)，電壓并聯(lián)，電流串聯(lián)，電流并聯(lián)。本實(shí)驗(yàn)以電壓串聯(lián)為例，分析負(fù)反饋對(duì)放大器指標(biāo)的影響。1.下圖為帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的兩極阻容耦合放大器電路，在電路中通過(guò)Rr把輸出電壓Uo引回到輸入端，家在晶體管T1的發(fā)射極上，在發(fā)射極電阻Rf1上形成反饋電壓Uf。主要性能指標(biāo)如下：（1）閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Ar=Av/1+AvFv ,Av為開環(huán)放大倍數(shù)。 圖1為帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的兩極阻容耦合放大器（2） 反饋系數(shù) Fv=RF1/Rf+RF1（3） 輸入電阻 R1f=(1+AvFv)Rf Rf 為基本放大器的輸入電阻（4） 輸出電阻 Rof=Ro/(1+AvoFv) Ro 為基本放大器的輸出電阻 Avo為基本放大器Rl=時(shí)的電壓放大倍數(shù)。2. 本實(shí)驗(yàn)還需測(cè)量放大器的動(dòng)態(tài)參數(shù)，即去掉圖1的反饋?zhàn)饔茫玫交痉糯笃麟娐啡缦聢D2 圖2基本放大器實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件模擬實(shí)驗(yàn)箱，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，雙蹤示波器，交流伏安表，數(shù)字萬(wàn)用表。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量條件：Ucc=12V,Ui=0V用直流電壓表測(cè)第一級(jí)，第二級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)。Us(V)UE(V)Uc(V)Ic(mA)第一級(jí)2.812.147.332.00第二級(jí)2.722.057.352.00 表312.測(cè)量基本放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)實(shí)驗(yàn)將圖2改接，即把Rf斷開后風(fēng)別并在RF1和RL上。 測(cè)量中頻電壓放大倍數(shù)Av，輸入輸出電阻Ri和Ro。（1） 條件;f=1KH,Us=5mV的正弦信號(hào)，用示波器監(jiān)視輸出波形，在輸出波形不失真的情況下用交流毫伏表測(cè)量Us,Ui,UL計(jì)入32表 基本放大器Us(mV)Ui(mV)UL(V)Uo(V)AvRf(K)Ro(K)5.00.50.250.485001.112.208負(fù)反饋放大器Us(mV)Ui(mV)UL(V)Uo(V)AvfRif(K)Rof(K)5.02.30.140.20878.521.028 表32（2）保持Us不變，斷開負(fù)載電阻RL，測(cè)量空載時(shí)的輸出電壓Uo計(jì)入32表2.觀察負(fù)反饋對(duì)非線性失真的改善（1）實(shí)驗(yàn)電路改接成基本放大器形式，在輸入端加入f=1KH的正弦信號(hào)，輸出端接示波器，逐步增大輸入信號(hào)的幅度，使輸出波形開始出現(xiàn)失真，記下此時(shí)的波形和輸出電壓的幅度。其波形如下圖一：（2）再將實(shí)驗(yàn)電路改接負(fù)反饋放大器形式，增大輸入信號(hào)幅度，使輸出電壓幅度的大小與（1）相同，比較有負(fù)反饋時(shí)，輸出波形的變化。其波形如下圖二： 圖一 圖二實(shí)驗(yàn)總結(jié)（1） 將基本放大器和負(fù)反饋放大器動(dòng)態(tài)參數(shù)的實(shí)測(cè)值和理論估算值進(jìn)行比較。測(cè)量值基本放大器Us(mV)Ui(mV)UL(V)Uo(V)AvRf(K)Ro(K)5.00.50.250.485001.112.208負(fù)反饋放大器Us(mV)Ui(mV)UL(V)Uo(V)AvfRif(K)Rof(K)5.02.30.140.20878.521.028 （2） 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)電壓串聯(lián)負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響。 電壓串聯(lián)負(fù)反饋對(duì)放大電路的影響：與基本放大電路實(shí)驗(yàn)時(shí)相比，其輸入電阻變大，使電路在采集原始信號(hào)時(shí)其真度提高，即與上一級(jí)電路的銜接性增強(qiáng)；其輸出電阻減小式電路攜帶負(fù)載的能力提高；同時(shí)其帶寬增加；電路的的穩(wěn)定性也有所增加；但是其放大倍數(shù)明顯變低。預(yù)習(xí)要求（1） 估算放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。（=100）Ucc=12V,Ui=0VUE(V)Uc(V)Ic(mA)第一級(jí)2.2227.22.0第二級(jí)2.2227.22.0(2) 怎樣把負(fù)反饋放大器改接成基本放大器?為何要把Rf并接在輸入和輸出端？將負(fù)反饋放大電路的交流等效電路圖畫出來(lái)，并將負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)等效在輸入和輸出端其電路圖如下：在畫基本放大電路時(shí)其交流等效電路圖應(yīng)與上圖的一樣，所以要把Rf并接在輸入和輸出端。(3) 估算基本放大器的Av，Ri和Ro估算負(fù)反饋放大器的Avf，Rif和Rof，并驗(yàn)算它們之間的關(guān)系。 Avf=Av/(1+FAv) Rif=Ri(1+FAv) Rof=Ro/(1+FAv)(4) 如按深度負(fù)反饋估算，則閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Av=？和測(cè)量值是否一致？為什么？ 閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Av=83和測(cè)得值不一樣，此電路的反饋系數(shù)很小，不能用深度負(fù)反饋的即使計(jì)算來(lái)計(jì)算。(5) 如輸入信號(hào)失真，能否用負(fù)反饋來(lái)改善？ 不能用負(fù)反饋來(lái)改善輸入失真，因?yàn)殡娐匪邮艿男盘?hào)本身就是失真的，即使經(jīng)過(guò)負(fù)反饋調(diào)節(jié)的輸出波形正常其所得的信號(hào)也是失真的。 實(shí)驗(yàn)總結(jié)通過(guò)這次實(shí)驗(yàn)我對(duì)負(fù)反饋電路有了新的認(rèn)識(shí)，在分析電路實(shí)驗(yàn)時(shí)，可將電路整體等效為一個(gè)放大電路和一個(gè)負(fù)反饋，通過(guò)對(duì)輸入及輸出端的電壓電流進(jìn)行測(cè)量，中間環(huán)節(jié)可以不去刻意分析，這樣在做實(shí)驗(yàn)和理解時(shí)更加簡(jiǎn)便快捷。實(shí)驗(yàn)可以使我們對(duì)理論了解更深入透徹，在實(shí)驗(yàn)分析中將課本內(nèi)容融匯進(jìn)去.實(shí)驗(yàn)三 射極跟隨器實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 掌握射極跟隨器的特性及測(cè)試方法2、 進(jìn)一步學(xué)習(xí)放大器各項(xiàng)參數(shù)測(cè)試方法2、 實(shí)驗(yàn)儀器DZX-1型電子學(xué)綜合實(shí)驗(yàn)裝置 一個(gè)、TDS 1002 示波器 一個(gè)、數(shù)字萬(wàn)用表 一個(gè)、色環(huán)電阻 一個(gè)、螺絲刀 一把、導(dǎo)線若干三、實(shí)驗(yàn)原理射極跟隨器的原理圖如圖1所示。 它是一個(gè)電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路，它具有輸入電阻高，輸出電阻低，電壓放大倍數(shù)接近于1，輸出電壓能夠在較大范圍內(nèi)跟隨輸入電壓作線性變化以及輸入、輸出信號(hào)同相等特點(diǎn)。圖1 射極跟隨器射極跟隨器的輸出取自發(fā)射極，故稱其為射極輸出器。1、輸入電阻Ri 圖1電路 Rirbe(1)RE 如考慮偏置電阻RB和負(fù)載RL的影響，則 RiRBrbe(1)(RERL) 由上式可知射極跟隨器的輸入電阻Ri比共射極單管放大器的輸入電阻RiRBrbe要高得多，但由于偏置電阻RB的分流作用，輸入電阻難以進(jìn)一步提高。輸入電阻的測(cè)試方法同單管放大器，實(shí)驗(yàn)線路如圖2所示。圖2 射極跟隨器實(shí)驗(yàn)電路（其中，RL的測(cè)量值為0.995，取1.00；R的測(cè)量值為1.98）即只要測(cè)得A、B兩點(diǎn)的對(duì)地電位即可計(jì)算出Ri。2、輸出電阻RO 圖1電路如考慮信號(hào)源內(nèi)阻RS，則 由上式可知射極跟隨器的輸出電阻R0比共射極單管放大器的輸出電阻RORC低得多。三極管的愈高，輸出電阻愈小。輸出電阻RO的測(cè)試方法亦同單管放大器，即先測(cè)出空載輸出電壓UO，再測(cè)接入負(fù)載RL后的輸出電壓UL，根據(jù) 即可求出 RO 3、電壓放大倍數(shù)圖1電路 1上式說(shuō)明射極跟隨器的電壓放大倍數(shù)小于近于1，且為正值。 這是深度電壓負(fù)反饋的結(jié)果。但它的射極電流仍比基流大(1)倍， 所以它具有一定的電流和功率放大作用。4、電壓跟隨范圍電壓跟隨范圍是指射極跟隨器輸出電壓uO跟隨輸入電壓ui作線性變化的區(qū)域。當(dāng)ui超過(guò)一定范圍時(shí)，uO便不能跟隨ui作線性變化，即uO波形產(chǎn)生了失真。為了使輸出電壓uO正、負(fù)半周對(duì)稱，并充分利用電壓跟隨范圍，靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)選在交流負(fù)載線中點(diǎn)，測(cè)量時(shí)可直接用示波器讀取uO的峰峰值，即電壓跟隨范圍；或用交流毫伏表讀取uO的有效值，則電壓跟隨范圍U0P-P2UO四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1、聽課。動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)前，聽指導(dǎo)老師講課，知道實(shí)驗(yàn)過(guò)程的注意事項(xiàng)，掌握各測(cè)量器材的使用方法。2、按圖2組接電路；靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整接通12V直流電源，在B點(diǎn)加入f1KHz正弦信號(hào)ui，輸出端用示波器監(jiān)視輸出波形，反復(fù)調(diào)整RW及信號(hào)源的輸出幅度，使在示波器的屏幕上得到一個(gè)最大不失真輸出波形，然后置ui0，用萬(wàn)用表直流電壓檔測(cè)量晶體管各電極對(duì)地電位，將測(cè)得的原始數(shù)據(jù)記入表1。表1 晶體管各電極對(duì)地電位UE、UE和UC以及流過(guò)RE電流IEUE(V)UB(V)UC(V)IE（mA）6.557.3112.002.4 （在下面整個(gè)測(cè)試過(guò)程中保持RW值不變（即保持靜工作點(diǎn)IE不變） 2、測(cè)量電壓放大倍數(shù)Au 接入負(fù)載，在B點(diǎn)加f1KHz正弦信號(hào)ui，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)幅度，用示波器觀察輸出波形uo，在輸出最大不失真情況下，用示波器測(cè)Ui、UL值。將原始值記入表2。 表2 Ui、UL的值和電壓放大倍數(shù)AuUi（V）UL（V）Au1.2901.2510.97 3、測(cè)量輸出電阻R0接上負(fù)載RL1K，在B點(diǎn)加f1KHz正弦信號(hào)ui，用示波器監(jiān)視輸出波形，測(cè)空載輸出電壓UO，有負(fù)載時(shí)輸出電壓UL，將原始值記入表3。 表3 空載輸出電壓UO、有負(fù)載時(shí)輸出電壓UL和輸出電阻R0U0（V）UL（V）RO(K)1.2711.2439.2 4、測(cè)量輸入電阻Ri在A點(diǎn)加f1KHz的正弦信號(hào)uS，用示波器監(jiān)視輸出波形，分別測(cè)出A、B點(diǎn)對(duì)地的電位US、Ui，將原始值記入表4。表4 A、B點(diǎn)對(duì)地的電位US和Ui以及輸入電阻RiUS（V）UI（V）Ri(K)1.2941.2568 5、測(cè)試跟隨特性 接入負(fù)載RL1K，在B點(diǎn)加入f1KHz正弦信號(hào)ui，逐漸增大信號(hào)ui幅度，用示波器監(jiān)視輸出波形直至輸出波形達(dá)最大不失真，并測(cè)量對(duì)應(yīng)的UL值，將原始值記入表5。表5 輸出波形達(dá)最大不失真時(shí)的Ui和UL值Ui(V)1.322UL(V)1.282 五、數(shù)據(jù)處理與分析 1、數(shù)據(jù)處理 將表1至表5的測(cè)量原始數(shù)據(jù)按三位有效數(shù)字對(duì)應(yīng)填入表6至10。表6 晶體管各電極對(duì)地電位UE、UE和UC以及流過(guò)RE電流IEUE(V)UB(V)UC(V)IE（mA）6.557.3112.02.40 表7 Ui、UL的值和電壓放大倍數(shù)AuUi（V）UL（V）Au1.291.250.97 2、數(shù)據(jù)分析 由24.2K， 83.2可知，射極跟隨器輸入電阻高，輸出電阻低。 由Au=0.97可知，射極跟隨器的電壓放大倍數(shù)小于近于1，且為正值。 這是深度電壓負(fù)反饋的結(jié)果。但它的射極電流仍比基流大(1)倍， 所以它具有一定的電流和功率放大作用。6、 實(shí)驗(yàn)結(jié)論1、射極跟隨器輸入電阻高，輸出電阻低；2、射極跟隨器的電壓放大倍數(shù)小于近于1。實(shí)驗(yàn)四、差動(dòng)放大電路 1 、熟悉差動(dòng)放大器工作原理 2、掌握差動(dòng)放大器的基本測(cè)試方法 1.計(jì)算下列差動(dòng)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)和電壓放大倍數(shù)電路圖2、實(shí)驗(yàn)環(huán)境： 1.示波器 2.信號(hào)發(fā)生器3. 數(shù)字萬(wàn)用表4. TPE-A3模擬電路實(shí)驗(yàn)箱3、實(shí)驗(yàn)步驟： 1、將電路圖5.1接線 2、測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn) 3、測(cè)量差模電壓放大倍數(shù) 4、測(cè)量共模電壓放大倍數(shù) 5、在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上組成單端輸入的差動(dòng)電路進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及數(shù)據(jù)記錄1、將電路圖接線2、 測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)零將放大器輸入端V11、V12接地，接通直流電源，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器RP，使VO0。測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)：測(cè)量V1，V2，V3各極各地電壓，并填入表5.1中。 5.1對(duì)地電壓Vc1Vc2Vc3Vb1Vb2Vb3Ve1Ve2Ve3測(cè)量值6.296.31-0.7400-7.77-0.61-0.61-8.393) 測(cè)量差模電壓放大倍數(shù)在兩個(gè)輸入 端各自加入直流電壓信號(hào)，按有5.2要求測(cè)量并記錄，由測(cè)量得到的數(shù)據(jù)計(jì)算出單端和輸出的電壓