模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)(修改版)

1、 模 擬 電 子 技 術(shù)實(shí) 驗(yàn) 指 導(dǎo) 書(shū)陜西理工學(xué)院 電信工程系2014年9月 目 錄實(shí)驗(yàn)一 常用電子儀器的使用1實(shí)驗(yàn)二 單級(jí)共射放大電路5實(shí)驗(yàn)三 共集電極放大電路射極跟隨器10實(shí)驗(yàn)四 差動(dòng)放大電路13實(shí)驗(yàn)五 負(fù)反饋放大電路16實(shí)驗(yàn)六 集成運(yùn)算放大器的運(yùn)算應(yīng)用研究20實(shí)驗(yàn)七 RC正弦波發(fā)生器及波形變換24實(shí)驗(yàn)八 電壓比較電路26實(shí)驗(yàn)九 集成穩(wěn)壓源29實(shí)驗(yàn)一 常用電子儀器的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表的特點(diǎn)和主要技術(shù)指標(biāo)。2掌握用示波器觀察和測(cè)量波形的幅值、頻率、相位的基本方法。3學(xué)習(xí)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出頻率范圍、幅值范圍、面板各旋鈕的作用和使用方法。4學(xué)習(xí)

2、掌握直流穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表的使用方法。二、儀器的基本組成及使用方法1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器主要由信號(hào)產(chǎn)生電路、信號(hào)放大電路等部分組成?？奢敵稣也?、方波、三角波三種信號(hào)波形。輸出信號(hào)電壓幅度可由輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出信號(hào)頻率可通過(guò)頻段選擇及調(diào)頻旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。使用方法：首先打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，通過(guò)“波形選擇”開(kāi)關(guān)選擇所需信號(hào)波形，通過(guò)“頻段選擇”找到所需信號(hào)頻率所在的頻段，配合“調(diào)頻”旋鈕，找到所需信號(hào)頻率。通過(guò)“調(diào)幅”旋鈕得到所需信號(hào)幅度。2交流毫伏表交流毫伏表是一種用于測(cè)量正線電壓有效值的電子儀器。主要由分壓器、交流放大器、檢波器等主要部分組成。電壓測(cè)量范圍為1mV至300V，分十個(gè)量

3、程。使用方法：將“測(cè)量范圍”開(kāi)關(guān)放到最大量程擋（300V接通電源；將輸入端短路，使“測(cè)量范圍”開(kāi)關(guān)置于最小檔（10mV），調(diào)節(jié)“零點(diǎn)校準(zhǔn)”使電壓表指示為0；去掉短路線接入被測(cè)信號(hào)電壓，根據(jù)被測(cè)電壓的數(shù)值，選擇適當(dāng)?shù)牧砍?，若事先不知被測(cè)電壓的范圍，應(yīng)將量程放到最大檔，再根據(jù)讀數(shù)逐步減小量程，直到合適的量程為止；用完后，應(yīng)將選擇“測(cè)量范圍”開(kāi)關(guān)放到最大量程擋，然后關(guān)掉電源。注意事項(xiàng)：（1）接短路線時(shí)，應(yīng)先接地線后接另一根線，取下短路線時(shí)，應(yīng)先取另一根線后取地線；（2）測(cè)量時(shí)，一起的地線應(yīng)與被測(cè)電路的地線接在一起。3示波器示波器是一種用來(lái)觀測(cè)各種周期性變化電壓波形的電子儀器，可用來(lái)測(cè)量其幅度、頻率、

4、相位等等。一個(gè)示波器主要由示波管、垂直放大器、水平放大器、鋸齒波發(fā)生器、衰減器等部分組成。使用方法：打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，適當(dāng)調(diào)節(jié)垂直和水平移位旋鈕，將光點(diǎn)或亮線移至熒光屏的中心位置。觀測(cè)波形時(shí)，將被觀測(cè)信號(hào)通過(guò)專用電纜線與Y1（或Y2）輸入插口接通，將觸發(fā)方式開(kāi)關(guān)置于“自動(dòng)”位置，觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)置于“內(nèi)”，改變示波器掃速開(kāi)關(guān)及Y軸靈敏度開(kāi)關(guān)，在熒光屏上顯示出一個(gè)或數(shù)個(gè)穩(wěn)定的信號(hào)波形。三、實(shí)驗(yàn)儀器圖1.1 SG1651函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 圖1.2 SG2171交流毫伏表1SG1651函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 如圖1.1所示，面板上按鈕有：電源開(kāi)關(guān)，頻率調(diào)節(jié)，頻率選擇開(kāi)關(guān)，頻率指示，輸出電壓指示P-P，幅度調(diào)節(jié)，波形

5、選擇，信號(hào)輸出，輸出衰減：-20dB，-40dB。2SG2171交流毫伏表如圖1.2所示，面板上按鈕有：電源開(kāi)關(guān)，零點(diǎn)調(diào)節(jié)，顯示窗口，量程旋鈕，開(kāi)機(jī)前調(diào)到最大，輸入端口，輸出端口。圖1.3 GDS-806S數(shù)字存儲(chǔ)示波器 圖1.4 VC890D萬(wàn)用表3GDS-806S數(shù)字存儲(chǔ)示波器 如圖1.3所示，面板上按鈕有：電源開(kāi)關(guān)，CH1：通道1； CH2：通道2，CH1幅度調(diào)節(jié)、CH1上下移動(dòng)，CH2幅度調(diào)節(jié)、CH2上下移動(dòng)，波形頻率調(diào)節(jié)，波形左右移動(dòng)，自動(dòng)設(shè)定" Autoset " ，測(cè)量：給出波形各參數(shù)值，幫助：給出任意按鍵的功能。4VC890D萬(wàn)用表如圖1.4所示，面板上按鈕

6、有：電源開(kāi)關(guān)，液晶顯示器，保持開(kāi)關(guān)：按下：數(shù)據(jù)保持H，旋鈕開(kāi)關(guān)：改變測(cè)量功能及量程，V,二極管正極插座，C,溫度正極插座及公共地COM，C,溫度負(fù)極插座及小于200mA電流測(cè)試插座，20A電流測(cè)試插座。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1從函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出頻率分別為：200HZ、1KHZ、2 KHZ、10 KHZ、20 KHZ、100 KHZ（峰-峰值為1V）的正弦波、方波、三角波信號(hào)，用示波器觀察并畫(huà)出頻率為1KHZ的三種波形。2從函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出頻率分別為200HZ、1 KHZ、2 KHZ、10 KHZ，幅值分別為100mV和200mV（有效值）的正弦波信號(hào)。用示波器和交流毫伏表進(jìn)行參數(shù)的測(cè)量并填入表中。信

7、號(hào)頻率信號(hào)電壓毫伏表讀數(shù)示波器測(cè)量值示波器測(cè)量值峰峰值有效值周期（ms）頻率（HZ）200HZ100mV200mV10 KHZ100mV200mV3按圖1.5連接電路，按圖示電路在實(shí)驗(yàn)箱上連接電路。觀察Rb值變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)和放大器輸出波形的影響。用信號(hào)發(fā)生器在輸入端（ui處）輸入1kHz、10mV正弦交流信號(hào)，用示波器在輸出端（uo處）觀察波形。調(diào)節(jié)電位器Rw，使Rb值最大。令ui=0，用萬(wàn)用表測(cè)量Rb值（不能帶電、且與電路斷開(kāi)）和UCEQ值（直流電壓檔）；分析靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置否合適。圖1.5 基本共射放大電路參考電路 調(diào)節(jié)電位器使UCEQ=24V，測(cè)量此時(shí)的Rb= 。接入信號(hào)發(fā)生器，用交流毫

8、伏表（測(cè)有效值）或示波器（測(cè)峰-峰值）分別測(cè)出ui值和uo值，并填入下表。計(jì)算電壓放大倍數(shù)Au=Uo/Ui= 。毫伏表測(cè)量示波器測(cè)量值有效值峰峰值uiuo 令ui=0，調(diào)節(jié)電位器Rw，使放大管處于臨界飽和狀態(tài)（UCEQ=0.7V）。接入信號(hào)發(fā)生器，用示波器觀察輸出波形，測(cè)出此時(shí)的Rb= ，并與理論計(jì)算值進(jìn)行比較。實(shí)驗(yàn)二 分立元件放大電路設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)放大電路的設(shè)計(jì)、安裝等基本技能。2掌握晶體管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)試方法，了解靜態(tài)工作點(diǎn)的設(shè)置對(duì)非線性失真的影響。3掌握晶體管放大電路動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)內(nèi)容及技術(shù)指標(biāo)要求：用NPN型高頻小功率管設(shè)計(jì)一個(gè)阻容耦合分壓式工作點(diǎn)

9、穩(wěn)定的共射放大電路。給定條件VCC=12V，RL=3k，工作頻率f=1kHZ。1要求完成的設(shè)計(jì)指標(biāo)為： 電壓放大倍數(shù)Au50； 放大電路的輸入電阻Ri在1k左右，輸出電阻Ro2.4k； 最大不失真輸出電壓幅值Uom2V； 下限截止頻率fL100HZ，上限截止頻率fH500kHZ。2預(yù)習(xí)要求 根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容分析并選取電路的形式，并畫(huà)出原理電路圖。 令=50，計(jì)算放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)，選取并確定電路中電阻電容值的大小，驗(yàn)算電壓放大倍數(shù)Au、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro、最大不失真輸出電壓幅值Uom、下限截止頻率fL、上線截止頻率fH。與設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行比較，符合設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。 總結(jié)并掌握放大電路的Au、R

10、i、Ro、Uom、fL、fH的測(cè)量方法。三、設(shè)計(jì)說(shuō)明及提示用分立元件組成的單管放大電路是集成運(yùn)算放大器的基本單元電路，由給定的技術(shù)指標(biāo)或設(shè)計(jì)要求組裝一個(gè)單管放大電路，對(duì)于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：1單管放大電路的放大性能與三極管的工作狀態(tài)密切相關(guān)。例如由晶體三極管組成的共射放大電路，可以得到：在負(fù)載一定時(shí)，與IEQ成正比。對(duì)于恒基流的共射放大電路，因?yàn)镮BQ與三極管的成正比，故與成正比。而對(duì)于分壓式偏置的共射放大電路，因?yàn)镮EQ與三極管的基本無(wú)關(guān)，故與管子的大小近似無(wú)關(guān)，這就是分壓式偏置電路比恒基流偏置電路優(yōu)越的原因。2任何一個(gè)基本放大電路，它的放大能力均與Q點(diǎn)有關(guān)，而Q點(diǎn)又是由偏置電路

11、的參數(shù)決定的，故設(shè)計(jì)和調(diào)整一個(gè)合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，是保證放大電路能否正常放大及達(dá)到預(yù)定技術(shù)指標(biāo)的重要措施。Q點(diǎn)太低，放大能力下降，低到一定程度，晶體管處于截止?fàn)顟B(tài)；Q點(diǎn)太高，晶體管處于飽和狀態(tài)。截止與飽和均不能正常放大。綜上1、2，作為一個(gè)小信號(hào)的放大電路，Q點(diǎn)一般應(yīng)選擇在ICQ=IEQ=(0.53)mA范圍內(nèi)為宜。3任何一個(gè)電子裝置均是由幾個(gè)單管放大電路級(jí)聯(lián)而組成的多級(jí)放大系統(tǒng)，考慮到級(jí)間的影響，一個(gè)單管放大電路的放大能力還與本級(jí)的輸入、輸出電阻大小有關(guān)。輸入電阻的大小決定本級(jí)受前級(jí)或信號(hào)源內(nèi)阻的影響，輸出電阻的大小體現(xiàn)后級(jí)或負(fù)載對(duì)本級(jí)放大能力的影響，故作為單管放大電路，Au、Ri、Ro座位表

12、征該放大器放大能力的三大指標(biāo)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)綜合考慮。4由于任何一個(gè)放大電路中均存在電容，這些電容對(duì)不同頻率的信號(hào)放大量不等，相位移不同，故放大器的放大能力與輸入信號(hào)的頻率有關(guān)放大器的頻率特性（響應(yīng)），一個(gè)放大器的頻率特性由上限截止皮率fH、下限截止頻率fL和通頻帶fbw來(lái)共同表征。fL與電路中的耦合電容Cb、旁路電容Ce有關(guān)，fH與管子的結(jié)電容及電路中的分布電容有關(guān)。對(duì)于由晶體三極管組成的阻容耦合共射放大電路，有：由上可見(jiàn)，對(duì)一個(gè)單管阻容共射放大電路而言，fL主要受Ce的制約，為了滿足一定的fL,設(shè)計(jì)方法是：再取Ce=10C1=10C2。對(duì)于低頻放大電路，只要選擇高頻管，fH均能滿足要求。四、實(shí)

13、驗(yàn)內(nèi)容與步驟1電路結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。按照設(shè)計(jì)結(jié)果，在試驗(yàn)箱上選擇元器件連接電路，檢查后，接通+12V電源。圖2.1 單級(jí)共射放大電路參考電路2靜態(tài)測(cè)試：用萬(wàn)用表直流電壓檔測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)，測(cè)量Rc兩端電壓，求得。并與理論值進(jìn)行比較。實(shí)測(cè)計(jì)算VCCUBQUEQUBEQUCEQICQ3動(dòng)態(tài)測(cè)試 在以上靜態(tài)條件下，從信號(hào)發(fā)生器輸入信號(hào)f=1KHz的正弦波，在輸出信號(hào)不失真的前提下，將所得數(shù)據(jù)填入下表中。注：信號(hào)發(fā)生器要適當(dāng)衰減，輸入、輸出信號(hào)的幅度用晶體管毫伏表測(cè)量，所測(cè)得的值為有效值。ui（mV）RL=（空載）RL=3KuoAuuoAu10（任意值） 輸入電阻的測(cè)量當(dāng)輸入信號(hào)us的f=1KHz，u

14、s=10mV，輸入信號(hào)端串入較小的電阻Rs，負(fù)載RL=3K時(shí)，將數(shù)據(jù)填入下表中：usuiRsRi注：因?yàn)?，由此可得?輸出電阻的測(cè)量當(dāng)輸入信號(hào)ui的f=1KHz，ui=10mV，負(fù)載RL=3K時(shí)，用交流毫伏表測(cè)量電路的輸出uo= ，斷開(kāi)負(fù)載RL，測(cè)量電路的空載輸出uo'= ，計(jì)算電路的輸出電阻Ro= 。注：因?yàn)?，由此可得?最大不失真輸出電壓的測(cè)量調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器的輸出使us逐漸增大，用示波器觀察輸出電壓的波形，直到輸出波形剛要出現(xiàn)失真瞬間即停止增大us,這時(shí)示波器所顯示的正弦波電壓幅值，即為放大電路的最大不失真輸出電壓幅度Uom= V。 截止頻率的測(cè)量保持ui=10mV不變，改變輸入信

15、號(hào)的頻率，使輸出電壓下降到，可測(cè)出fL，fH。將數(shù)據(jù)填入下表中：條件：ui=10mV，RL=3 KF uoB=fH-fLfLfH五、報(bào)告要求1根據(jù)設(shè)計(jì)內(nèi)容及技術(shù)指標(biāo)要求確定放大電路形式，寫(xiě)出設(shè)計(jì)過(guò)程并確定電路中個(gè)電阻電容的參數(shù)；2完成各實(shí)驗(yàn)步驟并進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄，并比較設(shè)計(jì)指標(biāo)要求與測(cè)量值，說(shuō)明是否達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)體系要求。六、思考題1在一個(gè)基本共射放大電路中，調(diào)整Rb、均可改變其Q點(diǎn)，但一般情況下都是通過(guò)調(diào)整Rb達(dá)到預(yù)定的工作狀態(tài)而很少去變動(dòng)Rc和VCC，為什么？2若單級(jí)放大器的輸出波形失真，應(yīng)如何解決? 實(shí)驗(yàn)三 共集電極放大電路射極跟隨器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握共集電極放大電路的特點(diǎn)和性能。2進(jìn)一步熟悉

16、放大電路各項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試方法。3理解射極跟隨器電壓跟隨范圍的意義。二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明共集電極放大電路具有輸入電阻高、輸出電阻低、電壓放大倍數(shù)接近于1、輸出電壓與輸入電壓同相的特點(diǎn)，輸出電壓能夠在較大的范圍內(nèi)跟隨輸入電壓作線性變化，又稱為射極跟隨器。其主要技術(shù)指標(biāo)為（參見(jiàn)實(shí)驗(yàn)電路圖）：輸入電阻：輸出電阻：電壓放大倍數(shù)：為了加大輸入電阻，同時(shí)降低輸出電阻，電路中應(yīng)選用值較大的晶體管，且偏置電阻Rb應(yīng)盡可能大，而Re不能太小，使工作電流Ie較大為好。電壓跟隨范圍，指跟隨器輸出電壓隨輸入電壓作線性變化的區(qū)域。在右圖所示的晶體管輸出特性曲線上，如果把靜態(tài)工作點(diǎn)Q取在交流負(fù)載線的中點(diǎn)，電壓Uce可有最大不失真的動(dòng)

17、態(tài)范圍，此時(shí)輸出電壓Uo的跟隨范圍可達(dá)最大值。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟圖3.1共集放大電路參考電路1根據(jù)圖3.1組裝共集電極放大電路，檢查無(wú)誤后，接通電源。2調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)令uS=0，調(diào)節(jié)電位器RW，使UCEQ=4-6V，測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)參數(shù)，填入下表。UBQ（V）UEQ（V）UCQ（V）UBEQ（V）UCEQ（V）ICQ（mA）IBQ（mA）3動(dòng)態(tài)指標(biāo)測(cè)量從信號(hào)發(fā)生器輸入f=1KHz的正弦信號(hào)，使ui=1V有效值，用示波器的通道1觀察ui，通道2觀察uo的波形。畫(huà)出ui和uo的波形，比較它們的相位關(guān)系和幅值大小。波形幅值（V）相位關(guān)系uiuo電壓放大倍數(shù)從信號(hào)發(fā)生器輸入f=1KHz的正弦信號(hào)，使ui

18、=1V有效值，測(cè)量輸出電壓uo，計(jì)算電壓放大倍數(shù)，填入后面的表格中。輸入電阻用半電壓法測(cè)量輸入電阻。將電阻Rs改用Rs'=100K的電位器，當(dāng)Rs'=0時(shí)，測(cè)量此時(shí)輸出電壓ui，然后增大Rs'，使ui'=1/2ui，則此時(shí)的Rs'即為輸入電阻Ri的大小，將Ri填入后面的表格中。注：實(shí)驗(yàn)中也可采用實(shí)驗(yàn)二中的方法測(cè)量輸入電阻。輸出電阻斷開(kāi)負(fù)載RL，測(cè)量負(fù)載開(kāi)路時(shí)的輸出電壓uo'，然后接上負(fù)載RL，再次測(cè)量輸出電壓uo。按公式計(jì)算輸出電阻值，填入后面的表格中。uiui'uouo'AuRiRo4電壓跟隨范圍保持輸入信號(hào)為1KHz，逐漸增大

19、輸入信號(hào)ui的大小，用示波器觀察輸出波形，記錄ui和uo的值，得出電壓跟隨范圍。改變電阻Re和RL的大小，重復(fù)一次上述實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。條件：Re=1K，RL=1Kui（V）uo（V）波形情況五、注意事項(xiàng)1測(cè)量Ri、Ro和Au，應(yīng)在輸出不失真的情況下進(jìn)行。若輸出波形失真，可適當(dāng)降低輸入信號(hào)的大小。2用半電壓法測(cè)量輸入電阻時(shí)，若R S'調(diào)到最大時(shí)還不能使uo'=1/2uo，可與Rs串接一個(gè)100K的電阻。六、思考題1Rb電阻的選擇對(duì)提高放大器輸入電阻有何影響？2根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明Re的大小應(yīng)如何選擇。3說(shuō)明工作電流Ie為什么大一些為好？實(shí)驗(yàn)四 差動(dòng)放大電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉差動(dòng)放大器的特性

20、。2掌握差動(dòng)放大器各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明差動(dòng)放大器的特點(diǎn)是靜態(tài)工作點(diǎn)穩(wěn)定，對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的抑制能力，它唯獨(dú)對(duì)輸入信號(hào)的差（差模信號(hào)）做出響應(yīng)，這些特點(diǎn)在電子設(shè)備中應(yīng)用很廣。集成運(yùn)算放大器幾乎都采用差動(dòng)放大器作為輸入級(jí)。這種對(duì)稱的電壓放大器有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，電路使用正、負(fù)對(duì)稱的電源。根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)可分為：雙端輸入雙端輸出，雙端輸入單端輸出，單端輸入雙端輸出及單端輸入單端輸出四種接法。凡雙端輸出，差模電壓放大倍數(shù)與單管放大倍數(shù)一樣，而單端輸出時(shí)，差模電壓放大倍數(shù)為雙端輸出的一半，另外，若電路參數(shù)完全對(duì)稱，則雙端輸出時(shí)的共模放大倍數(shù)Ac=0，其實(shí)測(cè)的共模抑制比KCMR將是一個(gè)

21、較大的數(shù)值，KCMR愈大，說(shuō)明電路抑制共模信號(hào)的能力愈強(qiáng)。三、預(yù)習(xí)要求1復(fù)習(xí)差動(dòng)放大器的原理。2計(jì)算四種接法的差動(dòng)放大器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1在實(shí)驗(yàn)儀面包板上按照?qǐng)D4.1組裝電路，組裝時(shí)注意對(duì)稱性。2電路經(jīng)檢查無(wú)誤后，接通±12V電源。3測(cè)試靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)零：將ui=0，即將輸入與地短接，調(diào)節(jié)Rb，使uo=0。測(cè)量Q1，Q2，Q3各級(jí)對(duì)地電壓，填入下表。對(duì)地電壓UCQ1UCQ2UCQ3UBQ1UBQ2UBQ3UEQ1UEQ2UEQ3測(cè)量值（V）圖4.1 差動(dòng)放大電路參考電路4動(dòng)態(tài)測(cè)試測(cè)量雙端輸入雙端輸出的差模電壓放大倍數(shù)Ad，用示波器觀察uo，uol，uo2的波形，并比較

22、uol，uo2的相位，并將所測(cè)數(shù)據(jù)填入下表。條件：ui=40mV，f=1KHz的正弦波測(cè)量值及計(jì)算值輸入信號(hào)差模輸入共模輸入共模抑制比測(cè)量值計(jì)算值測(cè)量值計(jì)算值計(jì)算值VC1VC2Vo雙Ad1Ad2Ad雙Vc1Vc2Vo雙Ac1Ac2AC雙KCMRui1=40mVui1=-40mV測(cè)量單端輸入單端輸出的差模電壓放大倍數(shù)Ad，測(cè)試條件同上，將測(cè)試數(shù)據(jù)填入自擬的表格里。注：?jiǎn)味溯斎霑r(shí)，將其中一個(gè)輸入端與地短接。5共模抑制比KCMR的測(cè)量將兩輸入端短接為一端，輸入共模信號(hào)：ui=40mV，f=1KHz的正弦波，按下表中內(nèi)容測(cè)量。注：先分別測(cè)出uo1和uo2，然后利用uo=|uo1|-|uo2|算出uo。

23、用示波器觀察輸出波形uol，uo2，并比較相位。（若觀察波形時(shí)，幅度不夠大，可適當(dāng)增大ui）。五、思考題1調(diào)零時(shí)，應(yīng)該用萬(wàn)用表還是毫伏表來(lái)指示放大器的輸出電壓？為什么？2差動(dòng)放大器為什么具有高的共模抑制比？實(shí)驗(yàn)五 負(fù)反饋放大電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研究電壓串聯(lián)負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的改善。2熟悉放大電路各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明負(fù)反饋放大電路的原理框圖如圖5.1：圖中Xo為輸出量，Xf為反饋量，Xi為凈輸入量。負(fù)反饋放大電路的一般關(guān)系式為：，其中為開(kāi)環(huán)增益，為反饋系數(shù)。在AF>>1的條件下，即所謂位的深度負(fù)反饋情況下，即負(fù)反饋放大器的增益僅由外部反饋網(wǎng)絡(luò)來(lái)決定，與放大器本身的參數(shù)

24、無(wú)關(guān)。（1+AF）稱為反饋深度，負(fù)反饋對(duì)放大器性能改善的程度均與（1+AF）有關(guān)。 圖5.1 負(fù)反饋放大電路的原理框圖三、預(yù)習(xí)要求1復(fù)習(xí)負(fù)反饋的基本概念及各個(gè)參數(shù)的計(jì)算。2掌握電壓法測(cè)量放大器的輸入電阻，輸出電阻。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1按圖5.2組裝電路，檢查好后接通電源。圖5.2 交流電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路T 參數(shù)UEQ（V）UCEQ（V）UBEQ（V）計(jì)算ICQ(mA)T1T22測(cè)試放大器各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)，將數(shù)據(jù)填入下表：3測(cè)量放大器在開(kāi)環(huán)，閉環(huán)兩種情況下的輸出波形及幅值，數(shù)據(jù)填入下表中：條件：Us=2mV，f=1KHz正弦波電路狀態(tài)測(cè)試內(nèi)容 開(kāi)環(huán)閉環(huán)波形幅值4放大器的電壓增益及穩(wěn)定度按所給

25、條件，將所測(cè)數(shù)據(jù)填入下表中：條件：Us=2mV，f=1KHz正弦波參數(shù)電路狀態(tài)VCC=+12VVCC=+10V穩(wěn)定度UoAuUoAuRL=1.5KRL=1.5K開(kāi)環(huán)閉環(huán)5測(cè)量負(fù)反饋對(duì)輸入電阻的影響分別測(cè)量開(kāi)環(huán)、閉環(huán)時(shí)的Ri，測(cè)量原理圖如右。取Us=2mV，f=1KHz正弦信號(hào)，則：測(cè)試內(nèi)容電路狀態(tài)USUiRSRi開(kāi)環(huán)閉環(huán)6測(cè)量負(fù)反饋對(duì)輸出電阻的影響分別測(cè)量開(kāi)環(huán)、閉環(huán)時(shí)的Ro，測(cè)試原理圖如下。當(dāng)RL開(kāi)路時(shí)，測(cè)量此時(shí)的開(kāi)路輸出電壓UO。當(dāng)接入RL時(shí)，測(cè)量此時(shí)的Uo，可得測(cè)試內(nèi)容電路狀態(tài)UOUoRLRo開(kāi)環(huán)閉環(huán)五、注意事項(xiàng)1在放大器輸出不失真條件下，上述參數(shù)測(cè)試有效，若發(fā)生輸出波形失真，可適當(dāng)調(diào)整電

26、位器或適當(dāng)降低輸入信號(hào)。2組裝電路時(shí)，應(yīng)檢查接插線是否良好導(dǎo)通。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將測(cè)試數(shù)據(jù)與公式估算的數(shù)據(jù)相比較，分析誤差原因 ；2根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果總結(jié)負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響 實(shí)驗(yàn)六 集成運(yùn)算放大器的運(yùn)算應(yīng)用研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?進(jìn)一步理解集成運(yùn)放的基本特性；2熟練掌握集成運(yùn)放的正確使用方法；3應(yīng)用正弦測(cè)試方法和示波器測(cè)量技術(shù)對(duì)運(yùn)放的運(yùn)算關(guān)系進(jìn)行研究。二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明集成運(yùn)算放大器簡(jiǎn)稱“運(yùn)放”，它實(shí)質(zhì)上是一種高增益的直接耦合放大器，當(dāng)運(yùn)放工作在線性區(qū)時(shí)，具有“虛斷”和“虛短”兩個(gè)特性，通過(guò)不同的電路組合，可實(shí)現(xiàn)模擬信號(hào)的加、減、積分、微分、對(duì)數(shù)，指數(shù)運(yùn)算，這些運(yùn)算電路是構(gòu)成一些復(fù)雜

27、運(yùn)算的基礎(chǔ)及其它各種應(yīng)用基本單元。對(duì)于同相比例電路：對(duì)于反相比例電路：三、預(yù)習(xí)要求對(duì)于由運(yùn)放構(gòu)成的同相比例電路，反相比例電路，加、減運(yùn)算電路，弄清其工作原理及其輸出電壓表達(dá)式。說(shuō)明：LM358內(nèi)部有兩個(gè)互相獨(dú)立的運(yùn)算放大器，即LM358為雙運(yùn)放，在實(shí)際應(yīng)用中，LM358可以象LM741一樣作為單獨(dú)一個(gè)運(yùn)放來(lái)使用，也可以將它當(dāng)作兩個(gè)LM741來(lái)使用。本實(shí)驗(yàn)中的積分運(yùn)算只使用了其中的一個(gè)運(yùn)放。附：LM741、LM358管腳排列圖：圖6.1 LM741管腳圖 圖6.2 LM358管腳圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1驗(yàn)證同相比例運(yùn)算關(guān)系電路如圖6.3，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下表中。輸入信號(hào)為f=1KHz的正弦波。 Uo

28、（V） Ui（V）Uo（測(cè)試）Uo（理論）相對(duì)誤差%0.10.2同時(shí)用示波器觀察Ui、Uo的波形，其相位關(guān)系是_。圖6.3 同相比例運(yùn)算電路 圖6.4 反相比例運(yùn)算電路2驗(yàn)證反相比例運(yùn)算關(guān)系電路如圖6.4，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下表（輸入信號(hào)同上）。Uo（V） Ui（V）Uo（測(cè)試）Uo（理論）相對(duì)誤差%0.10.2同時(shí)用示波器觀察Ui、Uo的波形，其相位關(guān)系是_。圖6.5 反相求和電路的 圖6.6 差動(dòng)比例運(yùn)算電路3驗(yàn)證反相求和電路的運(yùn)算關(guān)系電路如圖6.5，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下表（輸入信號(hào)同上）Uo（V） Ui（V）Uo（測(cè)試）Uo（理論）相對(duì)誤差%Ui1=0.2，Ui2=0.1Ui1=0.3，Ui2=

29、0.2同時(shí)用示波器觀察Ui、Uo的波形，其相位關(guān)系是_。4驗(yàn)證差動(dòng)比例運(yùn)算關(guān)系電路如圖6.6，將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下表（輸入信號(hào)同上）Uo（V） Ui（V）Uo（測(cè)試）Uo（理論）相對(duì)誤差%Ui1=0.3，Ui2=0.15Ui1=0.4，Ui2=0.1同時(shí)用示波器觀察Ui、Uo的波形，其相位關(guān)系是_。5驗(yàn)證積分運(yùn)算關(guān)系電路如圖6.7，輸入f=300Hz的方波，用示波器觀察Ui、Uo的波形，并畫(huà)出波形圖。 圖6.7 積分運(yùn)算電路五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，認(rèn)真描繪相關(guān)波形。2將計(jì)算數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，說(shuō)明出現(xiàn)誤差的原因。3試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)那些不正?，F(xiàn)象，說(shuō)明是怎樣解決的。實(shí)驗(yàn)七 RC正弦波發(fā)生器及波

30、形變換一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?加深理解RC正弦波振蕩器的工作原理。2掌握測(cè)試RC振蕩器頻率特性的方法。二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明集成電路正弦波振蕩器主要由A1及附件組成的放大電路Au和由電阻電容組成的選頻網(wǎng)絡(luò)Fu兩部分組成。在滿足時(shí)，振蕩穩(wěn)定。三、預(yù)習(xí)要求1復(fù)習(xí)RC正弦波振蕩器的工作原理。2復(fù)習(xí)比較電路的工作原理。3預(yù)習(xí)用示波器測(cè)量相位的方法。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1按圖7.1接線，注意電阻1Rp=R1需預(yù)先調(diào)好再接入。2用示波器觀察輸出波形。思考：若元件完好，接線正確，電源電壓正常，而Vo=0，原因何在？應(yīng)怎么辦？有輸出但出現(xiàn)明顯失真，應(yīng)如何解決?3測(cè)量最大不失真電壓和振蕩頻率 細(xì)調(diào)電位器2Rp，使振蕩電路輸出最大且不

31、失真的正弦波（在示波器上顯示），測(cè)量該值，Vomax=_V。 通過(guò)示波器估算正弦波的頻率。圖7.1 正弦波振蕩器參考電路 改變振蕩頻率。在實(shí)驗(yàn)箱上設(shè)法使文氏橋電阻R1從10 k調(diào)到30 k，先將1Rp調(diào)到30 k，然后在R1與地端串入1個(gè)20 k電阻即可。注意：改變參數(shù)前，必須先關(guān)斷實(shí)驗(yàn)箱電源開(kāi)關(guān)，檢查無(wú)誤后再接通電源。測(cè)fo之前,應(yīng)適當(dāng)調(diào)節(jié)2Rp使V0無(wú)明顯失真后，再測(cè)試頻率。4測(cè)定運(yùn)算放大器放大電路的閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf。先測(cè)出圖示電路的輸出電壓V0值后，關(guān)斷實(shí)驗(yàn)箱電源，保持2Rp及信號(hào)發(fā)生器頻率不變，斷開(kāi)圖中“A”點(diǎn)接線，把低頻信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓接至一個(gè)1k的電位器上，再?gòu)倪@個(gè)1K電

32、位器的滑動(dòng)接點(diǎn)取Vi接至運(yùn)放同相輸入端。如圖所示調(diào)節(jié)Vi使V0等于原值，測(cè)出此時(shí)的Vi值，則：Auf=Vo/Vi=_倍五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1電路中哪些參數(shù)與振蕩頻率有關(guān)？將振蕩頻率的實(shí)測(cè)值與理論估測(cè)值比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。2總結(jié)改變負(fù)反饋深度對(duì)振蕩電路起振的幅值條件及輸出波形的影響。3作出RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性曲線。實(shí)驗(yàn)八 電壓比較電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握比較電路的電路構(gòu)成及特點(diǎn)。2學(xué)會(huì)測(cè)試比較電路的方法。二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電壓比較器是集成運(yùn)放非線性應(yīng)用電路，它將一個(gè)模擬量電壓信號(hào)和一個(gè)參考固定電壓相比較，在二者幅度相等的附近，輸出電壓將產(chǎn)生躍變，相應(yīng)輸出高電平或低電平。常用的電壓比較器有單限比較器

33、、滯回比較器，窗口比較器。電壓傳輸特性：電壓比較器的輸出電壓uo與輸入電壓ui的函數(shù)關(guān)系uo=f(ui)一般用曲線來(lái)描述，稱為電壓傳輸特性。閾值電壓：使uo從UOH躍變?yōu)閁OL，或者從UOL躍變?yōu)閁OH的輸入電壓稱為閾值電壓，或轉(zhuǎn)折電壓，記作UT。單限比較器：電路只有一個(gè)閾值電壓，輸入電壓ui逐漸增大或減小過(guò)程中，當(dāng)通過(guò)UT時(shí)，輸出電壓uo生躍變，從高電平UOH躍變?yōu)榈碗娖経OL，或者從UOL躍變?yōu)閁OH。滯回比較器：電路有兩個(gè)閾值電壓，輸入電壓ui從小變大過(guò)程中使輸出電壓uo產(chǎn)生躍變的閾值電壓記為UT2，輸入電壓ui從大變小過(guò)程中使輸出電壓uo產(chǎn)生躍變的閾值電壓記為UT1，UT1 <U

34、T2，電路具有滯回特性。窗口比較器：電路有兩個(gè)閾值電壓，輸入電壓ui從小變大或從大變小過(guò)程中使輸出電壓uo產(chǎn)生兩次躍變。三、預(yù)習(xí)要求1復(fù)習(xí)比較器電路知識(shí)，分析圖8.1電路，回答以下問(wèn)題：比較電路是否要調(diào)零？原因何在？比較電路兩個(gè)輸入端電阻是否要求對(duì)稱？為什么？運(yùn)放兩個(gè)輸入端電位差如何估計(jì)？2分析圖8.2電路，計(jì)算：UT1 ,UT2。若由ui輸入有效值為1V正弦波，試畫(huà)出uiuo波形圖。3分析圖8.3電路，重復(fù)2的各步。4按實(shí)習(xí)內(nèi)容準(zhǔn)備記錄表格及記錄波形的座標(biāo)紙。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1過(guò)零比較電路實(shí)驗(yàn)電路如圖8.1所。圖8.1 過(guò)零比較電路 按圖接線ui懸空時(shí)測(cè)uo電壓，ui輸入500Hz有效值為1V的正弦波，觀察uiuo波形并記錄。改變ui幅值，觀察uo變化。2反相滯回比較電路實(shí)驗(yàn)電路如圖8.2所示。圖8.2 反相滯回比較電路按圖接線，并將RF調(diào)為100K，ui接DC電壓源，測(cè)出uo由VOH躍