10電信模擬電路實驗講義--資料

1、實驗一常用電子儀器的使用一、實驗?zāi)康? 、學(xué)習電子電路實驗中常用的電子儀器一一示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、 直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表、頻率計等的主要技術(shù)指標、性能及正確使用方法。2 、初步掌握用雙蹤示波器觀察正弦信號波形和讀取波形參數(shù)的方法。二、實驗原理在模擬電子電路實驗中， 經(jīng)常使用的電子儀器有示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、 直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表及頻率計等。它們和萬用電表一起，可以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(diào)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1-1所示。接線時應(yīng)注意

2、，為防止外界干擾，各儀器的共公接地端應(yīng)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?qū)Ｓ秒娎|線，示波器接線使用專用電纜線，直流電源的接線用普通導(dǎo)線。交就帝伏表直疣穩(wěn)斥電源圖1-1模擬電子電路中常用電子儀器布局圖1、示波器示波器是一種用途很廣的電子測量儀器，它既能直接顯示電信號的波形，又能對電信號進行各種參數(shù)的測量?，F(xiàn)著重指出下列幾點：1）、尋找掃描光跡將示波器Y軸顯示方式置“ 丫1”或“丫2”，輸入耦合方式置“ GND,開機預(yù)熱后，若在顯 示屏上不出現(xiàn)光點和掃描基線，可按下列操作去找到掃描線：適當調(diào)節(jié)亮度旋鈕。觸發(fā)方式開關(guān)置“自動”。適當調(diào)節(jié)垂直（U）、水平（=）“位移”旋鈕，使

3、掃描光跡位于屏 幕中央。（若示波器設(shè)有“尋跡”按鍵，可按下“尋跡”按鍵，判斷光跡偏移基線的方向。）2） 、雙蹤示波器一般有五種顯示方式，即“丫1”、“ 丫2”、“ 丫 + Y2”三種單蹤顯示方式和“交替” “斷續(xù)”二種雙蹤顯示方式。 “交替”顯示一般適宜于輸入信號頻率較 高時使用。“斷續(xù)”顯示一般適宜于輸入信號頻率較底時使用。3） 、為了顯示穩(wěn)定的被測信號波形，“觸發(fā)源選擇”開關(guān)一般選為“內(nèi)”觸發(fā)，使掃描 觸發(fā)信號取自示波器內(nèi)部的 丫通道。4）、觸發(fā)方式開關(guān)通常先置于“自動”調(diào)出波形后，若被顯示的波形不穩(wěn)定，可置觸發(fā) 方式開關(guān)于“常態(tài)”，通過調(diào)節(jié)“觸發(fā)電平”旋鈕找到合適的觸發(fā)電壓，使被測試的波

4、形穩(wěn)定地顯示在示波器屏幕上。有時，由于選擇了較慢的掃描速率，顯示屏上將會出現(xiàn)閃爍的光跡，但被 測信號的波形不在 X軸方向左右移動，這樣的現(xiàn)象仍屬于穩(wěn)定顯示。5）、適當調(diào)節(jié)“掃描速率”開關(guān)及“Y軸靈敏度”開關(guān)使屏幕上顯示一二個周期的被測信號波形。在測量幅值時，應(yīng)注意將“Y軸靈敏度微調(diào)”旋鈕置于“校準”位置，即順時針旋到底，且聽到關(guān)的聲音。在測量周期時，應(yīng)注意將“X軸掃速微調(diào)”旋鈕置于“校準”位置，即順時針旋到底，且聽到關(guān)的聲音。還要注意“擴展”旋鈕的位置。根據(jù)被測波形在屏幕坐標刻度上垂直方向所占的格數(shù)（div或cm）與“ Y軸靈敏度”開關(guān)指示值（v/div ）的乘積，即可算得信號幅值的實測值。根

5、據(jù)被測信號波形一個周期在屏幕坐標刻度水平方向所占的格數(shù)（div或cm）與“掃速”開關(guān)指示值（t/div ）的乘積，即可算得信號頻率的實測值。2 、函數(shù)信號發(fā)生器函數(shù)信號發(fā)生器按需要輸出正弦波、方波、三角波三種信號波形。輸出電壓最大可達20Vp p。通過輸出衰減開關(guān)和輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕，可使輸出電壓在毫伏級到伏級范圍內(nèi)連續(xù) 調(diào)節(jié)。函數(shù)信號發(fā)生器的輸出信號頻率可以通過頻率分檔開關(guān)進行調(diào)節(jié)。函數(shù)信號發(fā)生器作為信號源，它的輸出端不允許短路。3、交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作頻率范圍之內(nèi)，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(guān)置于量程較大位置上，然后在測量中逐檔減小量程

6、。三、實驗設(shè)備與器件1 、函數(shù)信號發(fā)生器2、雙蹤示波器3、交流毫伏表四、實驗內(nèi)容1 、用機內(nèi)校正信號對示波器進行自檢。1）掃描基線調(diào)節(jié)將示波器的顯示方式開關(guān)置于“單蹤”顯示（Yi或Y2），輸入耦合方式開關(guān)置“ GND ,觸發(fā)方式開關(guān)置于“自動”。開啟電源開關(guān)后，調(diào)節(jié)“輝度”、“聚焦”、“輔助聚焦”等 旋鈕，使熒光屏上顯示一條細而且亮度適中的掃描基線。然后調(diào)節(jié)“X軸位移”（=）和“ Y軸位移”（）旋鈕，使掃描線位于屏幕中央，并且能上下左右移動自如。2）測試“校正信號”波形的幅度、頻率將示波器的“校正信號”通過專用電纜線引入選定的Y通道（Yi或丫2）,將丫軸輸入耦合方式開關(guān)置于“AC或“DC ,觸

7、發(fā)源選擇開關(guān)置“內(nèi)”，內(nèi)觸發(fā)源選擇開關(guān)置 “Yi”或“丫2”。 調(diào)節(jié)X軸“掃描速率”開關(guān)（t/div ）和丫軸“輸入靈敏度”開關(guān)（V/div ），使示波器顯示屏 上顯示出一個或數(shù)個周期穩(wěn)定的方波波形。a.校準“校正信號”幅度將“ y軸靈敏度微調(diào)”旋鈕置“校準”位置，“y軸靈敏度”開關(guān)置適當位置，讀取校正信號幅度，記入表1 - 1。表1 1標準值實測值幅度Up-p(V)頻率f(KHz)上升沿時間1 S下降沿時間1 S注：不同型號示波器標準值有所不同，請按所使用示波器將標準值填入表格中。b.校準“校正信號”頻率將“掃速微調(diào)”旋鈕置“校準”位置，“掃速”開關(guān)置適當位置，讀取校正信號周期, 記入表1

8、1。c .測量“校正信號”的上升時間和下降時間調(diào)節(jié)“y軸靈敏度”開關(guān)及微調(diào)旋鈕，并移動波形，使方波波形在垂直方向上正好占據(jù)中心軸上，且上、下對稱，便于閱讀。通過掃速開關(guān)逐級提高掃描速度，使波形在X?軸方向10倍），并同時調(diào)節(jié)觸發(fā)電平旋鈕，1 1。100Hz、1KHz、10KHz、100KHz 有效擴展（必要時可以利用“掃速擴展”開關(guān)將波形再擴展 從顯示屏上清楚的讀出上升時間和下降時間，記入表2 、用示波器和交流毫伏表測量信號參數(shù)調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器有關(guān)旋鈕，使輸出頻率分別為 值均為1V （交流毫伏表測量值）的正弦波信號。改變示波器“掃速”開關(guān)及“ Y軸靈敏度”開關(guān)等位置， ？測量信號源輸出電壓頻

9、率及 峰峰值，記入表1 2。表1 2信號電壓頻率示波器測量值信號電壓毫伏表讀數(shù)（V）示波器測量值周期（ms）頻率（Hz）峰峰值（V）有效值（V）100Hz1KHz10KHz100KHz3、測量兩波形間相位差1）觀察雙蹤顯示波形“交替”與“斷續(xù)”兩種顯示方式的特點Yi、Y2均不加輸入信號，輸入耦合方式置“GND，掃速開關(guān)置掃速較低擋位（如 0.5s/div擋）和掃速較高擋位（如 5卩div擋），把顯示方式開關(guān)分別置“交替”和“斷續(xù)” 位置，觀察兩條掃描基線的顯示特點，記錄之。2）用雙蹤顯示測量兩波形間相位差 按圖1-2連接實驗電路， 將函數(shù)信號發(fā)生器的輸出電壓調(diào)至頻率為1KHz幅值為2V的正弦波

10、，經(jīng) RC移相網(wǎng)絡(luò)獲得頻率相同但相位不同的兩路信號Ui和Ur,分別加到雙蹤示波器的Yi和Y2輸入端。為便于穩(wěn)定波形，比較兩波形相位差，應(yīng)使內(nèi)觸發(fā)信號取自被設(shè)定作為測量基準的一 路信號。1 、 1! r t 豐 c 敢.a匸；L生masAr匸 !n圖1-2兩波形間相位差測量電路 把顯示方式開關(guān)置“交替”擋位，將Yi和丫2輸入耦合方式開關(guān)置“丄”擋位，調(diào)節(jié)Yi、丫2的（）移位旋鈕，使兩條掃描基線重合。 將Yi、丫2置“ AC擋位，調(diào)節(jié)觸發(fā)電平、掃速開關(guān)及 Yi、丫2靈敏度開關(guān)位置，使在熒屏上顯示出易于觀察的兩個相位不同的正弦波形Ui及Ur,如圖i-3所示。根據(jù)兩波形在水平方向差距 X,及信號周期X

11、t,則可求得兩波形相位差。f1a/1/s*Kt 圖i 3雙蹤示波器顯示兩相位不同的正弦波X(div)XT(div)3600式中：Xt 一周期所占格數(shù)X 兩波形在X軸方向差距格數(shù)記錄兩波形相位差于表 13。表1 3一周期格數(shù)兩波形X軸差距格數(shù)相位差實測值計算值Xt=x=0 =0 =為數(shù)讀和計算方便，可適當調(diào)節(jié)掃速開關(guān)及微調(diào)旋鈕，使波形一周期占整數(shù)格。五、實驗總結(jié)1、整理實驗數(shù)據(jù)，并進行分析。2、問題討論1）如何操縱示波器有關(guān)旋鈕，以便從示波器顯示屏上觀察到穩(wěn)定、清晰的波形？2）用雙蹤顯示波形，并要求比較相位時， 為在顯示屏上得到穩(wěn)定波形，應(yīng)怎樣選擇下列開關(guān)的位置？a）顯示方式選擇（丫1； 丫2；

12、 ¥ + 丫2；交替；斷續(xù)）b）觸發(fā)方式（常態(tài)；自動）c）觸發(fā)源選擇（內(nèi)；外）d）內(nèi)觸發(fā)源選擇（丫1、丫2、交替）3、函數(shù)信號發(fā)生器有哪幾種輸出波形？它的輸出端能否短接，如用屏蔽線作為輸出引線，則屏蔽層一端應(yīng)該接在哪個接線柱上？4、交流毫伏表是用來測量正弦波電壓還是非正弦波電壓？它的表頭指示值是被測信號的什么數(shù)值？它是否可以用來測量直流電壓的大??？六、預(yù)習要求1、閱讀實驗附錄中有關(guān)示波器部分內(nèi)容。2 、 已知C= 0.1卩f、R= 1K,計算圖1 2 RC移相網(wǎng)絡(luò)的阻抗角 B。實驗二晶體管共射極單管放大器一、實驗?zāi)康?、學(xué)會放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作點對放大器性能的影響

13、。2、掌握放大器電壓放大倍數(shù)、 輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測試方法。3、熟悉常用電子儀器及模擬電路實驗設(shè)備的使用。二、實驗原理圖2 1為電阻分壓式工作點穩(wěn)定單管放大器實驗電路圖。它的偏置電路采用FBi和 氐組成的分壓電路，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。當在放大器的輸入端加入輸入信號 u后，在放大器的輸出端便可得到一個與Ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號U0,從而實現(xiàn)了電壓放大。圖2 1共射極單管放大器實驗電路在圖2 1電路中，當流過偏置電阻 FBi和Rb2的電流遠大于晶體管 T的 基極電流I b時（一般510倍），則它的靜態(tài)工作點可用下式估算UbRB1R

14、B1RB2UCCUb -蟲ReU ce= UCc一 I c ( Rd+ Re)電壓放大倍數(shù)Rc / Rlrbe輸入電阻R = R31 / Rb2 / r be輸出電阻由于電子器件性能的分散性比較大，因此在設(shè)計和制作晶體管放大電路時，離不開測量和調(diào)試技術(shù)。在設(shè)計前應(yīng)測量所用元器件的參數(shù)，為電路設(shè)計提供必要的依據(jù)，在完成設(shè)計和裝配以后，還必須測量和調(diào)試放大器的靜態(tài)工作點和各項性能指標。一個優(yōu)質(zhì)放大器，必定是理論設(shè)計與實驗調(diào)整相結(jié)合的產(chǎn)物。因此，除了學(xué)習放大器的理論知識和設(shè)計方法外， 還必須掌握必要的測量和調(diào)試技術(shù)。放大器的測量和調(diào)試一般包括：放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試，消除干擾與自激振蕩及放大器

15、各項動態(tài)參數(shù)的測量與調(diào)試等。1、放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試1）靜態(tài)工作點的測量測量放大器的靜態(tài)工作點，應(yīng)在輸入信號Ui= 0的情況下進行，即將放大器輸入端與地端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測量晶體管的集電極電流 Ic以及各電極對地的電位 Ub、UC和UE。一般實驗中，為了避免斷開集電極，所以采用測量電 壓IE或UC然后算出I c的方法，例如，只要測出 UE,即可用UeUcc _ ucI c ： I E -算出I c （也可根據(jù)I c cc c，由uc確定I c）,ReRc同時也能算出 UBe= UB UE, Ue= UC UEo為了減小誤差，提高測量精度，應(yīng)選用內(nèi)阻較

16、高的直流電壓表。2）靜態(tài)工作點的調(diào)試放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試是指對管子集電極電流Ic （或Uce）的調(diào)整與測試。靜態(tài)工作點是否合適，對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點偏高，放大器在加入交流信號以后易產(chǎn)生飽和失真，此時U。的負半周將被削底，如圖22（a）所示；如工作點偏低則易產(chǎn)生截止失真，即uo的正半周被縮頂（一般截止失真不如飽和失真明顯），如圖2 2（b）所示。這些情況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作點以后還必須進 行動態(tài)調(diào)試，即在放大器的輸入端加入一定的輸入電壓u,檢查輸出電壓 uo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)工作點的位置。圖2 2靜態(tài)工作點對uo波形失

17、真的影響改變電路參數(shù) UcoRb （ Rbi、RB2）都會引起靜態(tài)工作點的變化，如圖 2 3所示。但通常多采用調(diào)節(jié)偏置電阻RB2的方法來改變靜態(tài)工作點，如減小RB2,則可使靜態(tài)工作點提高等。lcUcc圖2-3電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響最后還要說明的是，上面所說的工作點“偏高”或“偏低”不是絕對的，應(yīng)該是相對信號的幅度而言，如輸入信號幅度很小，即使工作點較高或較低也不一定會出現(xiàn)失真。所以確切地說，產(chǎn)生波形失真是信號幅度與靜態(tài)工作點設(shè)置配合不當所致。如需滿足較大信號幅度的要求，靜態(tài)工作點最好盡量靠近交流負載線的中點。2、放大器動態(tài)指標測試放大器動態(tài)指標包括電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、最大不失

18、真輸出電壓（動態(tài)范圍）和通頻帶等。1）電壓放大倍數(shù) Av的測量調(diào)整放大器到合適的靜態(tài)工作點，然后加入輸入電壓Ui,在輸出電壓 UO不失真的情況下，用交流毫伏表測出 Ui和Uo的有效值U和Ub，貝yA _U0Av_u2）輸入電阻R的測量為了測量放大器的輸入電阻，按圖2-4電路在被測放大器的輸入端與信號源之間串入一已知電阻R,在放大器正常工作的情況下，用交流毫伏表測出 US和U，則根據(jù)輸入電阻的定義可得UiIiUiUi$ _ 氏 _UR測量時應(yīng)注意下列幾點： 由于電阻R兩端沒有電路公共接地點，所以測量R兩端電壓Ur時必須分別測出 US和U，然后按Ur= US- U求出Ur值。 電阻R的值不宜取得過

19、大或過小，以免產(chǎn)生較大的測量誤差，通常取R與R為同一數(shù)量級為好，本實驗可取R= 12KQ。3）輸出電阻R0的測量按圖2-4電路，在放大器正常工作條件下，測出輸出端不接負載Rl的輸出電壓UO和接入負載后的輸出電壓 U,根據(jù)RlRo ' RlUo即可求出Ro=(UO-1)RlUl在測試中應(yīng)注意，必須保持R-接入前后輸入信號的大小不變。4）最大不失真輸出電壓 UOpp的測量（最大動態(tài)范圍）如上所述，為了得到最大動態(tài)范圍，應(yīng)將靜態(tài)工作點調(diào)在交流負載線的中點。為此在放大器正常工作情況下，逐步增大輸入信號的幅度，并同時調(diào)節(jié)FW （改變靜態(tài)工作點），用示波器觀察uo,當輸出波形同時出現(xiàn)削底和縮頂現(xiàn)象

20、（如圖2 5）時，說明靜態(tài)工作點已調(diào)在交流負載線的中點。然后反復(fù)調(diào)整輸入信號，使波形輸出幅度最大，且無明顯失真時，用交流毫伏表測出 UO （有效值），則動態(tài)范圍等于 2. 2Uo?；蛴檬静ㄆ髦苯幼x出 UOpp來。圖2 5靜態(tài)工作點正常，輸入信號太大引起的失真5）放大器幅頻特性的測量2 6所示，Aum為中頻電壓放大倍數(shù)，通常規(guī)定放大器的幅頻特性是指放大器的電壓放大倍數(shù)Au與輸入信號頻率f之間的關(guān)系曲線。單管阻容耦合放大電路的幅頻特性曲線如圖電壓放大倍數(shù)隨頻率變化下降到中頻放大倍數(shù)的1/ . 2倍，即0.707A um所對應(yīng)的頻率分別稱為下限頻率f L和上限頻率fH,則通頻帶放大器的幅率特性就是測

21、量不同頻率信號時的電壓放大倍數(shù)BVV=Au。為此，可采用前述測 Aj的方法，每改變一個信號頻率，測量其相應(yīng)的電壓放大倍數(shù)，測量時應(yīng)注意取點要恰當， 在低頻段與高頻段應(yīng)多測幾點，在中頻段可以少測幾點。 此外，在改變頻率時，要保持輸入信號的幅度不變，且輸出波形不得失真。6)干擾和自激振蕩的消除參考實驗附錄圖2 6幅頻特性曲線圖27晶體三極管管腳排列三、實驗設(shè)備與器件2 、函數(shù)信號發(fā)生器4、交流毫伏表、直流毫安表8、萬用電表1、+ 12V直流電源3、雙蹤示波器5 、直流電壓表67、頻率計9、晶體三極管3DG6X 1( 3 = 50100)或9011 X 1 (管腳排列如圖2 7所示) 電阻器、電容器

22、若干四、實驗內(nèi)容實驗電路如圖2 1所示。各電子儀器可按實驗一中圖 1 1所示方式連接，為防止干擾, 各儀器的公共端必須連在一起，同時信號源、交流毫伏表和示波器的引線應(yīng)采用專用電纜線或屏蔽線，如使用屏蔽線，則屏蔽線的外包金屬網(wǎng)應(yīng)接在公共接地端上。1、調(diào)試靜態(tài)工作點接通直流電源前，先將 Rw調(diào)至最大，函數(shù)信號發(fā)生器輸出旋鈕旋至零。接通+12V電源、調(diào)節(jié) Rw使lc= 2.0mA (即Ue= 2.0V),用直流電壓表測量 UB、UE Ub及用萬用電表測 量FB2值。記入表2 1。表 2-1Ic= 2mA測量值計算值UB (V)UE (V)UC (V)Rb2 ( KQ )UBe (VUCE (V)I

23、C (mA2、測量電壓放大倍數(shù)在放大器輸入端加入頻率為 1KHz的正弦信號us,調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的輸出旋鈕使放 大器輸入電壓 U 10mV同時用示波器觀察放大器輸出電壓uo波形，在波形不失真的條件下用交流毫伏表測量下述三種情況下的UO值，并用雙蹤示波器觀察 u。和Ui的相位關(guān)系，記表 2 2。表 2-2 Ic = 2.0mA U i= mVR= (KQ )R(K Q)UO(V)A觀察記錄一組UO和U1波形2.4ooJ1u1i to #1.2oo2.42.4I3、觀察靜態(tài)工作點對電壓放大倍數(shù)的影響置Rc= 2.4K Q ,U適量，調(diào)節(jié) R,用示波器監(jiān)視輸出電壓波形，在u。不失真的條件下，測量數(shù)

24、組Ic和U。值，記入表2 3。表 2 3甩=2.4K Q R l= U i= mVI c(mA)2.0UO(V)A測量I C時，要先將信號源輸出旋鈕旋至零（即使U = 0）。4、觀察靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響置 FC= 2.4K Q , FL= 2.4K Q , u i = 0,調(diào)節(jié) Rw使 I c= 2.0mA,測出 UCe值，再逐步加大輸 入信號，使輸出電壓U0足夠大但不失真。然后保持輸入信號不變，分別增大和減小R,使波形出現(xiàn)失真，繪出 U0的波形，并測出失真情況下的Ic和UCe值，記入表2 4中。每次測I C和UCE值時都要將信號源的輸出旋鈕旋至零。表 2 4 R c= 2.4K Q

25、 R l=r U i = mVI c(mA)UCe(V)U0波形失真情況管子工作狀態(tài)It2.0ItIt5、測量最大不失真輸出電壓置Rc= 2.4K Q, Rl= 2.4K Q，按照實驗原理 2.4）中所述方法，同時調(diào)節(jié)輸入信號的幅 度和電位器Rw用示波器和交流毫伏表測量UOpp及UO值，記入表2 5。表 2 5 R c= 2.4K R l= 2.4KI c(mA)Um(mV)UOm(V)UOpf(V)*6、測量輸入電阻和輸出電阻置Rc= 2.4K Q , FL= 2.4K Q, I c= 2.0mA。輸入f = 1KHz的正弦信號，在輸出電壓u。不失真的情況下，用交流毫伏表測出US, U和UL

26、記入表2-6。保持US不變，斷開Rl,測量輸出電壓 U。，記入表2-6。表 2-6 I c = 2mA R c= 2.4K Q R l= 2.4K QUS(mv)U(mv)R (KQ)UL(V)Ub(V)Rd (KQ )測量值計算值測量值計算值*7、測量幅頻特性曲線取I C= 2.0mA, FC= 2.4K Q , FL = 2.4K Q。保持輸入信號Ui的幅度不變，改變信號源頻率f,逐點測出相應(yīng)的輸出電壓 UO,記入表2 7。表 2 7U i = mVflfofnf (KHz)Ub (V)Av= U/Ui為了信號源頻率f取值合適，可先粗測一下，找出中頻范圍，然后再仔細讀數(shù)。說明：本實驗內(nèi)容較

27、多，其中6、7可作為選作內(nèi)容。五、實驗總結(jié)1、列表整理測量結(jié)果，并把實測的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻 之值與理論計算值比較（取一組數(shù)據(jù)進行比較），分析產(chǎn)生誤差原因。2 、總結(jié)FC, R.及靜態(tài)工作點對放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的影響。3、討論靜態(tài)工作點變化對放大器輸出波形的影響。4、分析討論在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。六、預(yù)習要求1、閱讀教材中有關(guān)單管放大電路的內(nèi)容并估算實驗電路的性能指標。假設(shè)：3DG6 的= 100, FBi = 20KQ , FB2= 60KQ , FC= 2.4K Q , FL= 2.4K Q。估算放大器的靜態(tài)工作點，電壓放大倍數(shù)Av,輸入電阻

28、R和輸出電阻Ro2 、閱讀實驗附錄中有關(guān)放大器干擾和自激振蕩消除內(nèi)容。3、能否用直流電壓表直接測量晶體管的UBe?為什么實驗中要采用測 UB、UE,再間接算出UBe的方法？4 、怎樣測量R32阻值？5、 當調(diào)節(jié)偏置電阻 Rb2,使放大器輸出波形出現(xiàn)飽和或截止失真時，晶體管的管壓降 UCE 怎樣變化？6 、改變靜態(tài)工作點對放大器的輸入電阻R有否影響？改變外接電阻R對輸出電阻FO有否影響?7 、在測試Av, Ri和FO時怎樣選擇輸入信號的大小和頻率？為什么信號頻率一般選 1KHz,而不選100KHZ或更高？注：附圖2-1所示為共射極單管放大器與帶有負反饋的兩級放大器共用實驗?zāi)K。如將K、K2斷開，

29、則前級（I）為典型電阻分壓式單管放大器；如將K、K2接通，則前級（I）與后級（H）接通，組成帶有電壓串聯(lián)負反饋兩級放大器。I-U附圖2 1實驗三射極跟隨器一、實驗?zāi)康?、掌握射極跟隨器的特性及測試方法2、進一步學(xué)習放大器各項參數(shù)測試方法二、實驗原理它是一個電壓串聯(lián)負反饋放大電路，它具有輸1,輸出電壓能夠在較大范圍內(nèi)跟隨輸入電壓射極跟隨器的原理圖如圖 3 - 1所示。 入電阻高，輸出電阻低，電壓放大倍數(shù)接近于 作線性變化以及輸入、輸出信號同相等特點。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R 圖31電路Ri = r be+ (1 + 3 )Re如考慮偏置電阻RB和負載RL的影

30、響，貝yRi = RJ/ r be+ (1 + 3 )(Re / R)由上式可知射極跟隨器的輸入電阻R比共射極單管放大器的輸入電阻R = Rb/ rbe要高得多，但由于偏置電阻金的分流作用，輸入電阻難以進一步提高。輸入電阻的測試方法同單管放大器，實驗線路如圖32所示。圖3 2射極跟隨器實驗電路IiUsUi即只要測得 A B兩點的對地電位即可計算出R。2、輸出電阻Ro圖3 1電路Ro =be/Rebe如考慮信號源內(nèi)阻Rs,則R _ rbe (R S / Rb) / R r be (R S /RB)Ro Rc低得多。三由上式可知射極跟隨器的輸出電阻R)比共射極單管放大器的輸出電阻極管的B愈高，輸出

31、電阻愈小。輸出電阻FO的測試方法亦同單管放大器，即先測出空載輸出電壓Ub,再測接入負載FL后的輸出電壓Ul,根據(jù)UlRlRO %Ub即可求出RbRo =( -1)Rl3 、電壓放大倍數(shù)圖31電路(1 B )(R e / R_) rbe (1 B )(R e / R_)上式說明射極跟隨器的電壓放大倍數(shù)小于近于1，且為正值。 這是深度電壓負反饋的結(jié)果。但它的射極電流仍比基流大 (1 + B )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u作線性變化的區(qū)域。當u超過一定范圍時，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

32、電壓uo正、負半周對稱，并充分利用電壓跟隨范圍，靜態(tài)工作點應(yīng)選在交流負載線中點，測量時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 U 0P p= 2 2 Ub三、實驗設(shè)備與器件2、函數(shù)信號發(fā)生器4、交流毫伏表、頻率計1、+ 12V直流電源3、雙蹤示波器5、直流電壓表67、3DG12X 1 （ 3 = 50100）或9013 .電阻器、電容器若干。四、實驗內(nèi)容按圖5-2組接電路1 、靜態(tài)工作點的調(diào)整接通+ 12V直流電源，在B點加入f = 1KHz正弦信號Ui,輸出端用示波器監(jiān)視輸出波形, 反復(fù)調(diào)整 Rw及信號源的輸出幅度，使在示波器的屏幕上得

33、到一個最大不失真輸出波形，然 后置Ui = 0,用直流電壓表測量晶體管各電極對地電位，將測得數(shù)據(jù)記入表3- 1。4(V)UB(V)出V)I e (mA在下面整個測試過程中應(yīng)保持R值不變（即保持靜工作點 Ie不變）。2 、測量電壓放大倍數(shù) Av接入負載Rl= 1KQ ,在B點加f = 1KHz正弦信號Ui,調(diào)節(jié)輸入信號幅度，用示波器觀察輸出波形Uo,在輸出最大不失真情況下，用交流毫伏表測U、U值。記入表3 2。表3 2U（ V）UL (V)A3、測量接上負載R = 1K,在B點加f 出電壓UO,有負載時輸出電壓 UL,記表3 3輸出電阻=1KHz正弦信號Ui,用示波器監(jiān)視輸出波形，測空載輸己入表

34、3 3。U (V)UL (V)Rc(K Q )4、測量輸入電阻R在A點加f = 1KHz的正弦信號us,用示波器監(jiān)視輸出波形，用交流毫伏表分別測出AB點對地的電位 US、U,記入表3 4。表3 4LS (V)U (V)R(K Q )跟隨特性5、測試接入負載R-= 1KQ ,在B點加入f = 1KHz正弦信號Ui,逐漸增大信號 Ui幅度，用示波器監(jiān)視輸出波形直至輸出波形達最大不失真，測量對應(yīng)的UL值，記入表3 5。U(V)Ul(V)6 、測試頻率響應(yīng)特性保持輸入信號Ui幅度不變，改變信號源頻率，用示波器監(jiān)視輸出波形，用交流毫伏表 測量不同頻率下的輸出電壓 UL.值，記入表3 6。表3 6f(KH

35、z)Ul(V)五、預(yù)習要求1、復(fù)習射極跟隨器的工作原理。2、根據(jù)圖3 2的元件參數(shù)值估算靜態(tài)工作點，并畫出交、直流負載線。六、實驗報告1、 整理實驗數(shù)據(jù)，并畫出曲線f(Ui)及f(f)曲線。2、分析射極跟隨器的性能和特點。附：采用自舉電路的射極跟隨器在一些電子測量儀器中，為了減輕儀器對信號源所取用的電流，以提高測量精度，通 常采用附圖3 1所示帶有自舉電路的射極跟隨器，以提高偏置電路的等效電阻，從而保證 射極跟隨器有足夠高的輸入電阻。+ Ucc+ 12VRim100KUs100KUiC1 10PRnanwokURmiookD4Ri. 5.IK附圖31有自舉電路的射極跟隨器實驗四集成運算放大器的

36、基本應(yīng)用 (I)模擬運算電路 一一、實驗?zāi)康?、研究由集成運算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運算電路的功能。2、了解運算放大器在實際應(yīng)用時應(yīng)考慮的一些問題。二、實驗原理集成運算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級放大電路。當外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負反饋電路時，可以靈活地實現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數(shù)等模擬運算電路。理想運算放大器特性在大多數(shù)情況下，將運放視為理想運放，就是將運放的各項技術(shù)指標理想化，滿足下列條件的運算放大器稱為理想運放。開環(huán)電壓增益 Aud= OO輸入阻抗r i =o輸出阻抗r o=0帶寬

37、fBV=O失調(diào)與漂移均為零等。理想運放在線性應(yīng)用時的兩個重要特性：(1 )輸出電壓UO與輸入電壓之間滿足關(guān)系式Ub= Ad ( U+- U-)由于Aud=o，而Ub為有限值，因此， U U 0。即卩U+ U-,稱為"虛短”。(2)由于ri=o，故流進運放兩個輸入端的電流可視為零，即I ib= 0,稱為“虛斷”。這說明運放對其前級吸取電流極小。上述兩個特性是分析理想運放應(yīng)用電路的基本原則，可簡化運放電路的計算?；具\算電路1) 反相比例運算電路電路如圖51所示。對于理想運放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為為了減小輸入級偏置電流引起的運算誤差，在同相輸入端應(yīng)接入平衡電阻F2 =

38、R / R。RUOKa+ 12V>coR2 10KL1+Rs6.2KRf 100K_-12V圖5-2反相加法運算電路Uo2) 反相加法電路電路如圖5-2所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為Uo =丄字4 + 字 Uj2 )R 3= R/R/R3) 同相比例運算電路圖5-3(a)是同相比例運算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為用以減小U oRa 9.1KR. 100K-CZ+ 12V9>00+100K-12V電壓跟隨器(b)(a)同相比例運算電路圖5-3同相比例運算電路4) 差動放大電路(減法器)對于圖5-4所示的減法運算電路，當Ri= R2, R3= Rf 時，有如下關(guān)系式R

39、f77)當時，Ub= U，即得到如圖5 3(b)所示的電壓跟隨器。圖中Ra= Rf,漂移和起保護作用。一般Rf取10KQ , Rf太小起不到保護作用，太大則影響跟隨性。圖5-4減法運算電路圖5) 積分運算電路反相積分電路如圖5-5所示。在理想化條件下，輸出電壓Ut)1RCOuidtuc(o)即輸出電壓Uc(t)隨時間增長而線性下降。顯然RC的數(shù)值越大，達到給定的Uo值所需式中 uc(o)是t = 0時刻電容C兩端的電壓值，即初始值。如果Ui(t)是幅值為E的階躍電壓，并設(shè)uc(o) = 0，則R,Cut)的時間就越長。積分輸出電壓所能達到的最大值受集成運放最大輸出范圍的限值。在進行積分運算之前

40、，首先應(yīng)對運放調(diào)零。為了便于調(diào)節(jié)，將圖中Ki閉合，即通過電阻F2的負反饋作用幫助實現(xiàn)調(diào)零。但在完成調(diào)零后，應(yīng)將K打開，以免因F2的接入造成積分誤差。K2的設(shè)置一方面為積分電容放電提供通路，同時可實現(xiàn)積分電容初始電壓uc(o) = 0,另一方面，可控制積分起始點，即在加入信號u后，只要K2一打開， 電容就將被恒流充電，電路也就開始進行積分運算。三、實驗設(shè)備與器件1、土 12V直流電源2、函數(shù)信號發(fā)生器3、交流毫伏表4、直流電壓表5、集成運算放大器卩A741X 1 電阻器、電容器若干。四、實驗內(nèi)容實驗前要看清運放組件各管腳的位置；切忌正、負電源極性接反和輸出端短路，否則將會損壞集成塊。1、反相比例

41、運算電路1) 按圖5- 1連接實驗電路，接通土 12V電源，輸入端對地短路，進行調(diào)零和消振。2) 輸入f = 100Hz, Ui = 0.5V的正弦交流信號，測量相應(yīng)的Uo,并用示波器觀察uo和Ui的相位關(guān)系，記入表 5-1 o表 5-1 U = 0.5V , f = 100Hz1)按圖5- 3(a)連接實驗電路。實驗步驟同內(nèi)容1，將結(jié)果記入表5 2o2) 將圖5 3(a)中的R斷開，得圖5 3(b)電路重復(fù)內(nèi)容1)。表 5 2U = 0.5V f = 100Hz1) 按圖5 2連接實驗電路。調(diào)零和消振。2) 輸入信號采用直流信號，圖5 6所示電路為簡易直流信號源，也可用實驗儀器面板的+5v和

42、-5v可調(diào)電源。實驗時要注意選擇合適的直流信號幅度以確保集成運放工作在線 性區(qū)。用直流電壓表測量輸入電壓Ui1、U2及輸出電壓UO,記入表5 3o也可用實驗儀 器面板的+5v和-5v可調(diào)電源圖5 6簡易可調(diào)直流信號源表5-3Ui1 (V)U2(V)Ub(V)4、減法運算電路1)按圖5 4連接實驗電路。調(diào)零和消振。2）采用直流輸入信號，實驗步驟同內(nèi)容3，記入表5-4。表5- 4U1 (V)U2(V)出V)5、積分運算電路實驗電路如圖5- 5所示。1）打開閉合Ki,對運放輸出進行調(diào)零。2） 調(diào)零完成后，再打開 K,閉合K2,使uc（o） = 0。3）預(yù)先調(diào)好直流輸入電壓U = 0.5V，接入實驗電

43、路，再打開Ka,然后用直流電壓表測量輸出電壓 Uo,每隔5秒讀一次Ub,記入表5-5，直到Uo不繼續(xù)明顯增大為止。表5 5t(s)051015202530Uo(V)五、實驗總結(jié)1、 整理實驗數(shù)據(jù)，畫出波形圖（注意波形間的相位關(guān)系）。2、將理論計算結(jié)果和實測數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。3、分析討論實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題。六、預(yù)習要求1、 復(fù)習集成運放線性應(yīng)用部分內(nèi)容，并根據(jù)實驗電路參數(shù)計算各電路輸出電壓的理論 值。2、 在反相加法器中，如 Ui和5均采用直流信號，并選定U2 = 1V,當考慮到運 算放大器的最大輸出幅度（土 12V）時，丨U1 |的大小不應(yīng)超過多少伏？3、在積分電路中，如 R

44、1= 100KQ , C = 4.7卩F,求時間常數(shù)。假設(shè)U = 0.5V，問要使輸出電壓 UO達到5V,需多長時間（設(shè) uc（o） = 0）?4、為了不損壞集成塊，實驗中應(yīng)注意什么問題？實驗五 RC正弦波振蕩器一、實驗?zāi)康?、進一步學(xué)習RC正弦波振蕩器的組成及其振蕩條件2、學(xué)會測量、調(diào)試振蕩器二、實驗原理從結(jié)構(gòu)上看，正弦波振蕩器是沒有輸入信號的，帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大器。若用R、C元件組成選頻網(wǎng)絡(luò)，就稱為 RC振蕩器， 一般用來產(chǎn)生1Hz1MHz的低頻信號。1 、RC移相振蕩器電路型式如圖7- 1所示，選擇R>> R 。Ci圖7- 1 RC移相振蕩器原理圖振蕩頻率12 n 6RC

45、起振條件 放大器A的電壓放大倍數(shù)丨A I > 29電路特點簡便，但選頻作用差，振幅不穩(wěn)，頻率調(diào)節(jié)不便，一般用于頻率固定且穩(wěn)定性要求不高的場合。頻率范圍幾赫數(shù)十千赫。2 、RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（文氏橋）振蕩器電路型式如圖7- 2所示。1振蕩頻率f O二°2 JRC起振條件| A | > 3電路特點可方便地連續(xù)改變振蕩頻率，便于加負反饋穩(wěn)幅， 容易得到良好的振蕩波形。圖7 3 雙T選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩器原理圖振蕩頻率1 f05RC起振條件R R|AF | > 12電路特點選頻特性好,調(diào)頻困難，適于產(chǎn)生單一頻率的振蕩。圖7 2 RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩器原理圖3 、雙T選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩器電路型式

46、如圖7 3所示。注：本實驗采用兩級共射極分立元件放大器組成RC正弦波振蕩器。二、頭驗設(shè)備與器件1、+ 12V直流電源 2、函數(shù)信號發(fā)生器3 、雙蹤示波器4、頻率計5 、直流電壓表6、3DG12X 2 或 9013 X 2電阻、電容、電位器等四、實驗內(nèi)容1、RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩器(1)按圖7 4組接線路(2) 斷開RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，測量放大器靜態(tài)工作點及電壓放大倍數(shù)。(3) 接通RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并使電路起振，用示波器觀測輸出電壓u。波形，調(diào)節(jié)R使獲得滿意的正弦信號，記錄波形及其參數(shù)。(4) 測量振蕩頻率，并與計算值進行比較。(5) 改變R或C值，觀察振蕩頻率變化情況。(6) RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)幅頻特

47、性的觀察將RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與放大器斷開，用函數(shù)信號發(fā)生器的正弦信號注入RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，保持輸入信號的幅度不變 (約3V)，頻率由低到高變化，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)輸出幅值將隨之變化， 當信號源達某一頻率時，RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的輸出將達最大值(約 1V左右)。且輸入、輸出同相位，此時信號源頻率為f =f = 1 02 n RC2、雙T選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩器(1) 按圖7 5組接線路(2) 斷開雙T網(wǎng)絡(luò)，調(diào)試Ti管靜態(tài)工作點，使 UC1為67V。(3) 接入雙T網(wǎng)絡(luò)，用示波器觀察輸出波形。若不起振，調(diào)節(jié)FWi,使電路起振。(4) 測量電路振蕩頻率，并與計算值比較。圖7 5 雙T網(wǎng)絡(luò)RC正弦波振蕩器五、實驗總結(jié)1、由給定

48、電路參數(shù)計算振蕩頻率，并與實測值比較，分析誤差產(chǎn)生的原因。2、總結(jié)三類RC振蕩器的特點。六、預(yù)習要求1、復(fù)習教材有關(guān)三種類型 RC振蕩器的結(jié)構(gòu)與工作原理。2、計算三種實驗電路的振蕩頻率。3、如何用示波器來測量振蕩電路的振蕩頻率。實驗六低頻功率放大器一OTL功率放大器、實驗?zāi)康?、進一步理解OTL功率放大器的工作原理2、學(xué)會OTL電路的調(diào)試及主要性能指標的測試方法二、實驗原理圖10- 1所示為OTL低頻功率放大器。其中由晶體三極管Ti組成推動級（也稱前置放大級），T2、T3是一對參數(shù)對稱的 NPN和PNP型晶體三極管，它們組成互補推挽OTL功放電路。由于每一個管子都接成射極輸出器形式，因此具63

49、012;100*7IK1 ot<2r4KrIku>3.3KShiTh-1 OOO/I廠 I :、.YVR 1 OUS i:_Tt 3(X16pi egRlSQ圖10- 1 OTL功率放大器實驗電路有輸出電阻低，負載能力強等優(yōu)點，適合于作功率輸出級。管工作于甲類狀態(tài)，它的集電極電流IC1由電位器RW1進行調(diào)節(jié)。IC1的一部分流經(jīng)電位器 RW2及二極管D,給T2、T3提供偏 壓。調(diào)節(jié)Rw,可以使T2、T3得到合適的靜態(tài)電流而工作于甲、乙類狀態(tài)，以克服交越失真。1靜態(tài)時要求輸出端中點 A的電位UAUCC，可以通過調(diào)節(jié) Rw1來實現(xiàn)，又由于 Rw1的一端接在A點，因此在電路中引入交、 直流

50、電壓并聯(lián)負反饋，一方面能夠穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點， 同時也改善了非線性失真。當輸入正弦交流信號 u時，經(jīng)T1放大、倒相后同時作用于 T2、T3的基極，Ui的負半周使T2管導(dǎo)通（T3管截止），有電流通過負載 R,同時向電容C0充電，在Ui的正半周，T3導(dǎo)通（T2截止），則已充好電的電容器 Co起著電源的作用，通過負載 R.放電，這樣在R.上就得到 完整的正弦波。C2和R構(gòu)成自舉電路，用于提高輸出電壓正半周的幅度，以得到大的動態(tài)范圍。OTL電路的主要性能指標1、最大不失真輸出功率 Pom1 uCC理想情況下，Rm =-竺，在實驗中可通過測量R兩端的電壓有效值，求得實際的8 Rl2、效率nP= '100% p e 直流電源供給的平均功率理想情況下，n max = 78.5 %。在實驗中，可測量電源供給的平均電流IdC，從而求得Pe= UCc - I dC,負載上的交流功率已用上述方法求出，因而也就可以計算實際效率了。3、頻率響應(yīng)-詳見實驗二有關(guān)部分內(nèi)容4、輸入靈敏度輸入靈敏度是指輸出最大不失真功率時，輸入信號U之值。三、實驗設(shè)備與器件1、+ 5V直流電源直流電壓表函數(shù)信號發(fā)生器直