模擬電子技術實驗指導書

1、模 擬 電 子 技 術實驗指導書 安陽工學院電子信息與電氣工程學院電工電子教研室實驗要求1實驗前必須充分預習，完成指定的預習任務。預習要求如下： (1)認真閱讀實驗指導書，分析、掌握實驗電路的工作原理，并進行必要的估算。 (2)完成各實驗“預習要求”中指定的內容。 (3)熟悉實驗任務。 (4)復習實驗中所用各儀器的使用方法及注意事項。2使用儀器和實驗箱前必須了解其性能、操作方法及注意事項，在使用時應嚴格遵守。3實驗時接線要認真，相互仔細檢查，確定無誤才能接通電源，初學或沒有把握應經(jīng)指導教師審查同意后再接通電源。4模擬電路實驗注意： (1)在進行小信號放大實驗時，由于所用信號發(fā)生器及連接電纜的緣

2、故，往往在進入放大器前就出現(xiàn)噪聲或不穩(wěn)定，有些信號源調不到毫伏以下，實驗時可采用在放大器輸入端加衰減的方法。一般可用實驗箱中電阻組成衰減器，這樣連接電纜上信號電平較高，不易受干擾。 (2)做放大器實驗時如發(fā)現(xiàn)波形削頂失真甚至變成方波，應檢查工作點設置是否正確，或輸入信號是否過大，由于實驗箱所用三極管hfe較大，特別是兩級放大電路容易飽和失真。5實驗時應注意觀察，若發(fā)現(xiàn)有破壞性異常現(xiàn)象(例如有元件冒煙、發(fā)燙或有異味)應立即關斷電源，保持現(xiàn)場，報告指導教師。找出原因、排除故障，經(jīng)指導教師同意再繼續(xù)實驗。6實驗過程中需要改接線時，應關斷電源后才能拆、接線。7實驗過程中應仔細觀察實驗現(xiàn)象，認真記錄實驗

3、結果(數(shù)據(jù)波形、現(xiàn)象)。所記錄的實驗結果經(jīng)指導教師審閱簽字后再拆除實驗線路。8實驗結束后，必須關斷電源、拔出電源插頭，并將儀器、設備、工具、導線等按規(guī)定整理。9實驗后每個同學必須按要求獨立完成實驗報告。目 錄實驗一 常用電子儀器的使用 1實驗二 單管共射放大電路設計 3實驗三 兩級交流放大電路設計 7實驗四 負反饋放大電路設計 9實驗五 基本運算電路設計 12實驗六 RC正弦波振蕩電路設計 13實驗一 常用電子儀器的使用一、實驗目的1.熟悉函數(shù)信號發(fā)生器、示波器、交流毫伏表及數(shù)字萬用表的工作原理。2.掌握常用儀器的使用方法。二、實驗儀器1.SG1651函數(shù)信號發(fā)生器 20VP-P/2MHz2.

4、CA8020A示波器 400V/20MHz3.TH2172交流毫伏表300V/2MHz4.DT9205A數(shù)字萬用表三、預習要求掌握電子儀器的工作原理及正確使用方法。函數(shù)信號發(fā)生器用來產(chǎn)生頻率為0.1Hz2MHz、最大幅度為20VP-P的正弦信號，并分別給示波器和交流毫伏表提供電壓。交流毫伏表用來測量信號電壓的大小。根據(jù)本實驗選定的信號頻率和幅度的范圍，選用TH2172交流毫伏表。它能測量頻率為5Hz2MHz、幅度為100uV300uV的正弦信號。示波器是一種用來觀測各種周期電壓或電流波形的儀器，能觀察到的最高信號頻率主要取決于Y軸通道的頻帶寬度。本實驗采用CA8020A示波器，用它可以觀測頻率

5、為20MHz以下的各種周期信號，且可同時觀測兩個不同的信號，以便比較。為了減少示波器的輸入阻抗對被測信號的影響，被測信號可以通過探頭加到Y軸放大器的輸入端，這時信號將有10:1的衰減。四、實驗內容及步驟1. 函數(shù)信號發(fā)生器的使用信號輸出頻率的調節(jié)方法：通電源，撥動“頻率選擇”按鈕，配合頻率調節(jié)旋鈕，可以輸出0.1Hz2MHz的正弦信號。根據(jù)選擇的波段和調節(jié)頻率旋鈕，可以直接讀出頻率的數(shù)值。信號輸出幅度的調節(jié)方法：面板上可直接讀出其峰峰值，滿刻度為20VP-P。撥動“輸出衰減”按鈕，配合幅度調節(jié)旋鈕，可以直接讀出信號的幅度。“輸出衰減”最大可達60dB,輸出信號電壓減少1000倍。2. 使用交流

6、毫伏表測量電壓 把函數(shù)信號發(fā)生器和交流毫伏表用信號線連接在一起，將函數(shù)信號發(fā)生器頻率調至1kHz，幅度調至10 VP-P，用交流毫伏表直接測量信號發(fā)生器在不同“輸出衰減”位置時的輸出電壓值。填表如下：表1.1衰減位置（dB）0204060輸出電壓理論值（有效值）實測輸出電壓（有效值）3. 示波器的使用及用示波器測電壓、周期（1）示波器的使用接通電源，調節(jié)“輝度”、“聚焦”和“輔助聚焦”各旋鈕，使顯示一條清晰的掃描基線。觸發(fā)置于“內”同步，將被測信號從Y1或Y2輸入端加入，調節(jié)“V/div”、“t/div”及其“微調”旋鈕，在屏幕上就顯示穩(wěn)定的正弦波形。（2）用示波器測量電壓把函數(shù)信號發(fā)生器和示

7、波器相連，調節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器，使輸出10KHz、10VP-P信號到示波器輸入端，然后調節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器“輸出衰減”，使輸出不同電壓，測VP-P。其中VP-P=波形占格數(shù)*V/div。填表如下：表1.2衰減位置（dB）0204060實際輸出電壓值（VP-P）輸出電壓理論值（VP-P）實際輸出電壓（有效值）（3）用示波器測量頻率使函數(shù)信號發(fā)生器輸出10KHz、10VP-P設置正弦信號，將“微調”至標準，用示波器測頻率，并畫出波形。f=1/T=1/周期占格數(shù)*t/div五、實驗報告1. 整理實驗數(shù)據(jù)，分析實驗結果，并給出誤差分析。2. 了解儀器的規(guī)格型號。實驗二 單管共射放大電路設計一、實驗目的 1

8、. 熟悉電子元器件和模擬電路實驗箱。 2. 掌握放大電路靜態(tài)工作點的調試方法及其對放大電路性能的影響。 3. 學習測量放大電路Q點，AV，ri，ro的方法，了解共射極電路特性。 4. 學習如何選擇電路類型，如何選擇電路中各元件的參數(shù)。二、實驗儀器 1. 示波器 2. 信號發(fā)生器3. 數(shù)字萬用表三、預習要求 1. 三極管及單管放大電路工作原理。2. 放大電路靜態(tài)和動態(tài)測量方法。四、實驗要求及內容1. 實驗要求設計一個分壓式靜態(tài)工作點穩(wěn)定的阻容耦合單管共射放大電路，部分元件參數(shù)和技術指標為：（1）電源電壓為VCC=12V。（2）靜態(tài)工作電流ICQ=1.0 mA。（3）負載開路時的電壓放大倍數(shù)Au1

9、00。（4）負載開路時，要求最大不失真輸出電壓（峰峰值）大于2V。（5）三極管采用3DG6，放大倍數(shù)一般是2545。2. 實驗內容組裝所設計的實驗電路，完成實驗要求的技術指標測量。（1）調整靜態(tài)工作點至ICQ=1.0 mA左右。（2）測量電壓放大倍數(shù)。（3）測量最大不失真輸出電壓。（4）測量輸入電阻和輸出電阻。五、 實驗原理 1. 放大電路中的偏置電路設計圖2.1 分壓式偏置電路 偏置電路的設計，通常是在選定了電源電壓和集電極電阻之后，根據(jù)靜態(tài)工作點ICQ、UCEQ的要求，選擇偏置電路的形式，并估算電路元件中的參數(shù)。在圖2.1所示的分壓式偏置電路中，為了穩(wěn)定靜態(tài)工作點必須滿足I1>>

10、;IBQ,VB>>UBE。在工程上，對于硅管一般選取，對于鍺管一般選取。對于VB，一般選取，即對于硅管取35V，鍺管13V。在選擇合適的VB 和I1以后，可以根據(jù)以下各式進行求相關參數(shù)。 ， ，以上電阻的阻值應分別按計算結果取相近的標稱值。選擇好電阻之后，還要進行校驗，以確保所選定的電阻值能夠滿足穩(wěn)定條件。2. 放大電路靜態(tài)工作點的測量和調試由于電子元件性能的分散性很大，在設計制作三極管放大電路時，離不開測試和調試技術。在完成設計和裝配之后，還必須測量和調試放大電路的靜態(tài)工作點及各項指標。放大電路靜態(tài)工作點的測量，是在不加輸入信號的情況下進行的。靜態(tài)工作點的測量，應選用合適的萬用表

11、或直流電壓表和直流毫安表，分別測量三極管的集電極電流ICQ和直流電壓VB、VC、VE。也可以采用間接測量法，即通過測VC或VE，然后利用公式進行計算，或。 測量靜態(tài)工作點的目的是為了了解靜態(tài)工作點的設置是否合適。如果測出UCEQ<0.5V,說明三極管已經(jīng)進入了飽和區(qū)，如果UCEVCC，則說明三極管工作在截止狀態(tài)。對于一個放大電路來說，這兩種情況下靜態(tài)偏置都不能使電路正常工作。如遇到這兩種情況，或測量值與選定的靜態(tài)工作點不一致，就需要對靜態(tài)工作點進行調整。一般是通過調整偏置電阻Rb1或Rb2來實現(xiàn)。3放大電路動態(tài)指標測試放大電路的動態(tài)指標有電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電

12、壓等。在動態(tài)測量時，為了防止干擾，各電子儀表和被測電路的公共接地端應連在一起。同時，信號源、毫伏表、示波器的信號線通常都采用屏蔽線，而直流電源的正、負電源線采用普通線即可。（1）電壓放大倍數(shù)的測量 由函數(shù)發(fā)生器輸出1KHz、峰峰值約10mV的正弦交流信號（也可以通過函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生一個較大的信號，再利用電路衰減得到），用示波器觀察放大電路輸出電壓的波形，在輸出信號沒有明顯失真的情況下，用毫伏表讀出VO 和Vi的大小，于是可得。 （2）最大不失真輸出電壓的測量放大電路的線性范圍與三極管的靜態(tài)工作點位置有關，當靜態(tài)工作點過低時，放大電路容易產(chǎn)生截止失真，當靜態(tài)工作點過高時，容易產(chǎn)生飽和失真。當放大電

13、路的靜態(tài)工作點調整在三極管線性工作范圍的中心位置時，如果輸入信號增大，使輸出信號波形同時出現(xiàn)失真，用毫伏表測出將要出現(xiàn)失真時輸出電壓的幅度，即為放大電路的最大不失真輸出電壓。（3）輸入電阻的測量所謂輸入電阻，指的是放大電路的輸入電阻，在放大電路的輸入端串聯(lián)一個已知阻值的電阻RS,如圖2.2所示，通過測量RS兩端的對地電壓，求RS上的壓降，則輸入電阻為。圖2.2 測量輸入、輸出電阻的電路 （4）輸出電阻的測量放大電路的輸出可以看成是有源二端網(wǎng)絡，只要測出輸出空載時的電壓和接上負載以后的電壓，就可以求出，電路如圖2.2所示。4. 實驗參考電路實驗參考電路如圖2.3所示。 圖2.3 實驗參考電路圖六

14、、 實驗報告1. 按照實驗要求設計電路，畫出電路圖，并估算放大電路的性能指標。2. 畫出測試放大電路各動態(tài)參數(shù)的儀器連接圖。3. 記錄實驗中測得的有關靜態(tài)工作點和放大電路的指標數(shù)據(jù)。4. 討論靜態(tài)工作點對共射放大電路輸出電壓幅度、飽和失真、截止失真的影響。實驗三 兩級交流放大電路設計一、實驗目的 1. 掌握如何合理設置靜態(tài)工作點。 2. 學會放大電路頻率特性測試方法。 3. 了解放大電路的失真及消除方法。二、實驗儀器 1. 雙蹤示波器。 2. 數(shù)字萬用表。 3. 信號發(fā)生器，三、預習要求 1.復習教材多級放大電路內容及頻率響應特性測量方法。 2.分析圖3.1兩級交流放大電路。初步估計測試內容的

15、變化范圍。四、實驗內容 實驗參考電路如圖3.1所示。圖3.1 兩級交流放大電路分析其等效電路，有公式如下： 1. 設置靜態(tài)工作點 （1）按圖接線，注意接線盡可能短。 （2）靜態(tài)工作點設置：要求第二級在輸出波形不失真的前提下幅值盡量大，第一級為增加信噪比，工作點盡可能低，填表3.1。表3.1ICIBrbeV1V2 （3）在輸入A端接入頻率為1KHz幅度為100mV的交流信號(一般采用實驗箱上加衰減的辦法，即信號源用一個較大的信號。例如100mV，在實驗板上經(jīng)100:l衰減電阻衰減,降為lmV)，使Vi1為1mV，調整工作點使輸出信號不失真。2. 按表3.2要求測量并計算，注意測靜態(tài)工作點時應斷開

16、輸入信號。 3. 接入負載電阻RL=3K，按表3.1測量并計算，比較實驗內容2，3的結果。表3.2靜態(tài)工作點輸入/輸出電壓（mA）電壓放大倍數(shù)第一級第二級第1級第2級整體VC1Vb1Ve1VC2Vb2Ve2ViV01V02AV1AV2AV空載負載 4. 測兩級放大電路的頻率特性(選做)（1）將放大器負載斷開，先將輸入信號頻率調到1KHz，幅度調到使輸出幅度最大而不失真。（2）保持輸入信號幅度不變，改變頻率，按表3.3測量并記錄，（3）接上負載、重復上述實驗。表3.3f(Hz)501002505001000250050001000020000VORL=RL=3K五、實驗報告：1. 整理實驗數(shù)據(jù)，

17、分析實驗結果。2. 畫出實驗電路的頻率特性簡圖，標出fH和fL。實驗四 負反饋放大電路設計一、實驗目的 1. 研究負反饋對放大電路性能的影響。2. 掌握負反饋放大電路性能的測試方法。二、實驗儀器 1. 雙蹤示波器。 2. 音頻信號發(fā)生器。3. 數(shù)字萬用表。三、實驗要求 1. 設計一個阻容耦合兩級電壓放大電路，要求信號源頻率為1KHz,幅值為1mV,負載電阻為1.5K，電壓增益大于100。2. 給電路引入電壓串聯(lián)負反饋，反饋深度不低于10。3. 閉環(huán)增益為30（±10%）。4. 反饋輸入電阻大于20 K，輸出電阻小于100 。四、實驗原理圖 實驗原理圖如圖4.1所示。圖 4.1反饋放大

18、電路原理圖，五、實驗內容1. 負反饋放大電路開環(huán)和閉環(huán)放大倍數(shù)的測試（1）開環(huán)電路按圖接線，RF先不接入。輸入端接入Vi=lmV f=lKHz的正弦波(注意：輸入lmV信號采用輸入端衰減法)。調整接線和參數(shù)使輸出不失真且無振蕩。按表4.1要求進行測量并填表。 根據(jù)實測值計算開環(huán)放大倍數(shù)和輸出電阻r0。（2）閉環(huán)電路 接通RF和CF ，調整電路。 按表4.1要求測量并填表，計算Avf。根據(jù)實測結果，驗證Avf。表4.1RL(K)Vi(mV)V0(mV)AV(Avf)Vi2(mV)AV1AV2開環(huán)11K51閉環(huán)11K512. 測放大電路頻率特性（1）將圖4.1電路先開環(huán)，選擇Vi適當幅度，保持不變

19、并調節(jié)頻率使輸出信號在示波器上有最大顯示。（2）保持輸入信號幅度不變逐步增加頻率，直到波形減小為原來的70，此時信號頻率即為放大電路fH。（3）條件同上，但逐漸減小頻率，測得fL。（4）將電路閉環(huán)，重復13步驟，并將結果填入表4.2。表4.2fH (Hz)fL (Hz)開環(huán)閉環(huán)3. 測放大電路的輸入、輸出電阻(選做)按照放大電路輸入電阻和輸出電阻的測量計算方法，分別測量計算引入反饋前后放大電路的輸入電阻和輸出電阻,填表4.3。表4.3RiRo 開環(huán)閉環(huán)4. 負反饋對失真的改善作用（選做） (1) 將圖4.1電路開環(huán)，逐步加大Vi的幅度，使輸出信號出現(xiàn)失真(注意不要失真過大)記錄失真波形幅度。(

20、2) 將電路閉環(huán)，觀察輸出情況，并適當增加Vi幅度，使輸出幅度接近開環(huán)時失真波形幅度。 (3)畫出上述各步實驗的波形圖。六、實驗報告 1. 將實驗值與理論值比較，分析誤差原因。 2. 根據(jù)實驗內容總結負反饋對放大電路的影響。實驗五 集成運放的應用一、實驗目的 1. 掌握用集成運算放大電路組成比例、求和、積分和微分電路的特點及性能。 2. 學會上述電路的測試和分析方法。二、實驗儀器 1. 數(shù)字萬用表 2. 示波器 3. 信號發(fā)生器三、預習要求1. 掌握集成運算放大電路的特點。2. 掌握集成運算放大電路的分析方法。3. 畫出實驗內容中的各實驗電路圖。四、實驗內容1. 設計一個同相比例運算電路，要求

21、實現(xiàn)放大倍數(shù)為10倍。畫出電路圖，計算出理論值，測出設計電路的實際值，并計算出誤差。2. 設計一個反相比例運算電路，要求實現(xiàn)放大倍數(shù)為-5倍。畫出電路圖，計算出理論值，測出設計電路的實際值，并計算出誤差。3. 設計一個加減運算電路，要求滿足如下關系：。畫出電路圖，計算出理論值，測出設計電路的實際值，并計算出誤差。4. 設計一個積分電路，畫出電路圖，寫出輸入電壓與輸出電壓的關系表達式，觀測并記錄輸入輸出波形。改變輸入信號的頻率，觀察輸入與輸出信號的相位、幅值及波形的變化。5. 設計一個微分電路，畫出電路圖，寫出輸入電壓與輸出電壓的關系表達式，觀測并記錄輸入輸出波形。改變輸入信號的頻率，觀察輸入與

22、輸出信號的相位、幅值及波形的變化。五、實驗報告1. 按照實驗內容自擬步驟，要求畫出電路圖。2. 整理實驗中的數(shù)據(jù)及波形，總結積分，微分電路特點。 3. 分析實驗結果與理論計算的誤差原因。實驗六 RC正弦波振蕩電路設計一、實驗目的 1. 掌握橋式RC正弦波振蕩電路的構成及工作原理。 2. 熟悉正弦波振蕩電路的調整、測試方法。 3. 觀察RC參數(shù)對振蕩頻率的影響，學習振蕩頻率的測定方法。二、實驗儀器 1. 雙蹤示波器 2. 低頻信號發(fā)生器 3. 頻率計三、實驗要求設計一個用集成運算放大電路構成的RC橋式正弦波振蕩電路，要求如下：1. 振蕩頻率f0大于50Hz。2. 輸出電壓峰值大于5V。3. 集成運算放大器采用A741或是LM324。4. 電容選用標稱容量為0.2F的金屬膜電容器，電位器RP可選用22K。四、實驗內容1. 組裝所設計的RC橋式正弦波振蕩電路，按起振條件調整電路，使其產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩輸出。2. 調整電路到最大不失真輸出，測量振蕩頻率和輸出電壓幅度，并與設計值比較。 3. 改變RC，測量振蕩頻率，分析振蕩頻率f0與RC之間的關系。五、實驗原理1. 橋式正弦波振蕩電路的組成橋式正弦波振蕩電路由RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡和同相放大電路組成，圖6.1所示的是一個典型的橋式正弦波振蕩電路。圖中RC串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡將