模擬電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書(新實驗臺)

1、 模擬電子技術(shù)實驗指導(dǎo)書目 錄實驗一 常用電子儀器的使用2實驗二 晶體管共射極單管放大器7實驗三 場效應(yīng)管放大器13實驗四 負反饋放大器17實驗五 差動放大電路21實驗六 射極跟隨器25實驗七 兩級交流放大電路29實驗八 集成運算放大器指標測試31實驗九 集成運算放大器基本應(yīng)用（）（模擬運算電路）36實驗十 集成運算放大器的基本應(yīng)用（）（有源濾波器）41實驗十一 集成運算放大器的基本應(yīng)用（）（電壓比較器）46實驗十二 OTL功率放大器50實驗十三 集成功率放大器54實驗十四 直流穩(wěn)壓電源()串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源60實驗十五 直流穩(wěn)壓電源（）集成穩(wěn)壓器65實驗十六 RC正弦波振蕩器68實驗十七

2、壓控振蕩器71實驗十八 LC正弦波振蕩器74實驗十九 晶閘管可控整流電路77實驗二十 綜合實驗用運算放大器組成萬用電表的設(shè)計與調(diào)試81實驗二十一 函數(shù)信號發(fā)生器的組裝與調(diào)試86實驗二十二 半導(dǎo)體二極管89實驗二十三 半導(dǎo)體晶體管92實驗一 常用電子儀器的使用一實驗?zāi)康?1學(xué)習(xí)電子電路實驗中常用的電子儀器：示波器、信號發(fā)生器、交流毫伏表、數(shù)字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、信號發(fā)生器、交流毫伏表及數(shù)字頻率計等。它們和萬用表一起，可以完成對模擬電子電路的靜態(tài)和動態(tài)工作

3、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。以連線簡潔調(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11所示。接線時應(yīng)注意，為防止外界干擾，各儀器的公共接地端應(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。圖11 1雙蹤示波器 雙蹤示波器原理和使用可見說明書，現(xiàn)著重指出下列幾點： 1) 尋找掃描光跡點 在開機半分鐘后，如仍找不到光點，可調(diào)節(jié)亮度旋鈕，關(guān)下“尋跡”板鍵，從中判斷光點位置然后適當(dāng)調(diào)節(jié)()和水平()移位旋鈕，將光點移到熒光屏的中心位置。 2) 為顯示穩(wěn)

4、定的波形，需注意示波器面板上的下列各控制開關(guān)(或旋鈕)的位置。 a“掃描速率”開關(guān)(t/div)它的位置應(yīng)根據(jù)被觀察信號的周期來確定。 b“觸發(fā)源選擇”開關(guān)(內(nèi)、外)通常選為內(nèi)觸發(fā)。 c“內(nèi)觸發(fā)源選擇”開關(guān)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，僅在作雙路同時顯示時，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(guān)通常可先置于“自動”位置，以便找到掃描線或波形，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(diào)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

5、“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(dāng)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(yīng)注意Y軸靈敏度“微調(diào)”旋鈕置于“校準”位置(順時鐘旋到底)。在測量波形周期時，應(yīng)將掃描速率“微調(diào)”旋鈕置于“校準”位置(順時鐘旋到底)，掃描速率“擴展”旋鈕置于“推進”位置。 2信號源 輸出正弦波方波，鋸齒波等； 輸出電壓幅值9V； 輸出電壓頻率0HZ1MHZ。 3交流毫伏表 測量正弦交流電壓； 工作頻率范圍：1HZ2MHZ 工作電壓范圍：1mV400V測量前

6、應(yīng)先把量程開關(guān)置較大量程擋位，然后調(diào)零，并逐漸減小量程擋位。三實驗儀器及器件1信號源（自備）； 2雙蹤示波器（自備）；3交流毫伏表； 4數(shù)字頻率計（自備）。四實驗內(nèi)容 1測量示波器內(nèi)的校準信號 用機內(nèi)校準信號(方波f=1KHz2%)，電壓幅度(1V30%)對示波器進行自檢。 (1) 調(diào)出波形 a將示波器校準信號輸出端通過專用電纜與YA(或YB)輸入插口接通，調(diào)節(jié)示波器各有關(guān)旋鈕，將觸發(fā)方式開關(guān)置“自動”位置，觸發(fā)源選擇開關(guān)置“內(nèi)”，內(nèi)觸發(fā)選擇開關(guān)置常態(tài)，對校準信號的頻率和幅值正確選擇掃速開關(guān)(t/div)及Y軸靈敏度開關(guān)(V/div)位置，則在熒光屏上可顯示出一個或數(shù)個周期的方波。 b分別將觸

7、發(fā)方式開關(guān)置“高頻”和“常態(tài)”位置，并同時調(diào)節(jié)觸發(fā)電平旋鈕，調(diào)出穩(wěn)定波形。體會三種觸發(fā)方式的操作特點。 (2)校準“校準信號”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(dāng)位置，讀取校準信號幅度，記入表11中。表11標準值*實測值幅 度1V(P-P)頻 率1KHZ上升沿時間 2mS下降沿時間 2mS 注：不同的型號示波器標準值可以有所不同，以上只是給初學(xué)者一個格式。請視不同的示波器填入不同的標稱值。(3) 校準“校準信號”頻率 將掃速微調(diào)旋鈕置“校準”位置，掃速開關(guān)置適當(dāng)位置，讀取校準信號周期，并用數(shù)字頻率計進行校核，記入表11中。 （4）測量校準信號的上升時間和下降時間 調(diào)節(jié)

8、“Y軸靈敏度”開關(guān)位置及微調(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軸方向擴展(必要時可以利用“掃速擴展”開關(guān)將波形再擴展10倍)，并同時調(diào)節(jié)觸發(fā)電平旋鈕，從熒光屏上清楚的讀出上升時間和下降時間，記入表1-1中。 2測量信號源輸出電壓波形及頻率 令信號源輸出的頻率分別為100Hz、1KHz、10KHz、100HKz(數(shù)字頻率計測量值)，有效值均為1V(交流毫伏表測量)。改變示波器掃速開關(guān)及Y軸靈敏度開關(guān)位置，測量信號源輸出電壓頻率及峰峰值，記入表12中。表12信號電壓實 測 值信號電壓實 測 值頻率計讀數(shù)周期(m

9、s)頻率(Hz)毫伏表讀數(shù)(V)峰峰值(V)有效值(V)100Hz1KHz10KHz100KHz 用示波器測量兩波形間相位關(guān)系。 (1) 觀察雙蹤顯示波形“交替”與“斷續(xù)”兩種顯示方式的特點。 YA、YB均不加輸入信號，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5ms/div檔)，把“顯示方式”開關(guān)分別置于“交替”和“斷續(xù)”位置，觀察兩條掃描線的顯示特點，記錄之。(2) 用雙蹤顯示測量兩波形間相位關(guān)系圖12 按圖12連接實驗電路，將信號源的輸出電壓調(diào)至頻率為1KHz，幅值為2V，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，分別加到示波器的YA和YB輸入端。

10、把顯示方式開關(guān)置“交替”檔位，將YA和YB輸入耦合方式開關(guān)置“”檔位，調(diào)節(jié)YA、YB的移位旋鈕，使兩條掃描基線重合，再將YA、YB輸入耦合方式開關(guān)置“AC”擋位，調(diào)節(jié)掃速開關(guān)及YA、YB靈敏度開關(guān)位置，同時將內(nèi)觸發(fā)源選擇(拉YB)開關(guān)拉出，此時在熒屏上將顯示出ui和uR兩個相位不同的正弦波形，如圖1-3所示。根據(jù)兩波形在水平方向差距X，則兩波形相位差為 x(div) XT(div)Q=360 式中：XT 一周期所占刻度片格數(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中。為讀數(shù)和計算方便，可適當(dāng)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。圖1-3表13一周期格數(shù)兩波形在X軸相差格數(shù)

11、相 位 差實 測 值計 算 值XT=X=Q=Q=五實驗報告 1整理實驗數(shù)據(jù)，并進行分析。 2問題討論。 (1) 雙蹤示波器采用“常態(tài)”、“自動”二種觸發(fā)方式有什么區(qū)別?通過實驗對它們的操作特點及適用場合加以總結(jié)。 (2) 分析內(nèi)觸發(fā)源選擇開關(guān)置于常態(tài)和拉YB時，穩(wěn)定不同輸入通道(YA和YB)波形的影響。 (3) 用雙蹤顯示波形，并要求比較相位時，為在熒光屏上得到穩(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(YA；YB；YA+YB；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(YA；YB；交替)六預(yù)習(xí)要求 1閱讀有關(guān)示波器部分內(nèi)容

12、。 2閱讀電子學(xué)實驗裝置的功能及使用方法說明。實驗二 晶體管共射極單管放大器一實驗?zāi)康?1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。 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電子技術(shù)實驗臺的使用。二實驗原理圖21為電阻分壓工作點穩(wěn)定單管放大器實驗電路圖。它的偏置電路采用RB1和Rb2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(dāng)在放大器的輸入端加入輸入信號ui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uo，從而實現(xiàn)了電壓放大。 圖21 在圖21電路中，當(dāng)流過偏置

13、電阻RB1 (Rb1和電位器Rp的阻值)和Rb2 的電流遠大于晶體管的基極電流IB時(一般510倍)，則它的靜態(tài)工作點可用下式估算 電壓放大倍數(shù) 輸入電阻 ri =RB1/Rb2/rbe 輸出電阻 ro Rc 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(xí)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

14、作點的測量與調(diào)試，消除干擾與自激振蕩及放大器各項動態(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，然后算出IC的方法，例如，只要測出UE，即可用IC IE= 算出IC(也可根據(jù)IC= ，由UC確定IC)，同時也能算出UBE=UB-UE，UCE=UC-UE。為了減小誤差，提高測量精度，應(yīng)選用內(nèi)阻較高的直流電壓表。 2)

15、靜態(tài)工作點的調(diào)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uo的負半周將被削底，如圖2-2(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ui，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。(a) (b) (c)圖22 改變電路參數(shù)UCC、RC、RB(RB1、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

16、用調(diào)節(jié)偏電阻RB1的方法來改變靜態(tài)工作點，如減小RB1，則可使靜態(tài)工作點提高等。 圖23 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(dāng)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)指標測試有電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓(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

17、下，用交流毫伏表測出ui和uo的有效值ui和uo，則2)輸入電阻的測量 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Ui，則根據(jù)輸入電阻的定義可得測量時應(yīng)注意： 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Ui，然后接UR=UsUi求出UR值。 電阻R的值不易取得過大或過小，以免產(chǎn)生較大的測量誤差，通常取R與ri為同一數(shù)量級為好，本實驗可取R=1 KW2 KW。 3) 輸出電阻的測量 按圖24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

18、的輸出電壓UL，根據(jù)即可求出ro在測試中應(yīng)注意，必須保持RL接入前后輸入信號的大小不變。 圖24 4) 最大不失真輸出電壓Uopp的測試(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)RP(改變靜態(tài)工作點)，用示波器觀察uo，當(dāng)輸出波形同時出現(xiàn)削底和縮頂現(xiàn)象時，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2Uo。或用示波器直接讀出Uopp來。 5) 放大器頻率特性的測量 放大器的頻率特性是指放大器的

19、電壓放大倍數(shù)AV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25所示，Avm為中頻電壓放大倍數(shù)，通常規(guī)定電壓放大倍數(shù)隨頻率變化下降到中頻放大倍數(shù)的1/倍，即0.707Aum所對應(yīng)的頻率分別稱為下限頻率fL和上限頻率fH，則通頻帶 fBW=fHfL放大器的幅率特性就是測量不同頻率信號時的電壓放大倍數(shù)AV。為此，可采用前述測AV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(dāng)，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。圖25 圖26三實驗設(shè)備與器件 1萬用表（自備）； 2信號源； 3示波器（

20、自備）； 4交流毫伏表； 5直流電壓表； 69011或9013。四實驗內(nèi)容 實驗電路如圖21所示。為防止干擾，各電子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測量靜態(tài)工作點接通電源前，先將RP調(diào)到最大，信號源輸出旋鈕旋至零。接通+12V電源，調(diào)節(jié)RP使IC=2.0mA(即UE=3.0V)，用數(shù)字電壓表測量UB、UE、UC及用萬用表測量Rb2值。記入表21中。表21 Ic =2.0mA測 量 值計 算 值UB(V)UE(V)UC(V)RB2(KW)UBE(V)UCE(V)IC(mA) 2測量電

21、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)信號源的輸出旋鈕使Ui=15mV，同時用示波器觀察放大器輸出電壓uo的波形，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，并用示波器同時觀察uo和ui的相位關(guān)系，把結(jié)果記入表22中。表2 2 Ic =2.0mA Ui = 15mVRc(KW)RL(KW)Uo(V)Av觀察記錄一組uo和ui波形31.533 3觀察靜態(tài)工作點對電壓放大倍數(shù)的影響 置Rc=3KW，RL=，ui適當(dāng)，調(diào)節(jié)RP，用示波器監(jiān)視輸出的電壓波形，在uo不失真的條件下，測量數(shù)組Ic和Uo值，記入表23中。表23 Rc=3KW RL= Ui= mVIc

22、(mA)2.0Uo(mV)Au 測量Ic時，要先將信號源輸出旋鈕旋至零(即使Ui=0)。 4觀察靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響 置RC=3KW，RL=3KW，ui=0，調(diào)節(jié)RP使IC=2.0mA（可通過測量UE來估算IC）測出UCE值，再逐步加大輸入信號，使輸出電壓uo足夠大但不失真。然后保持輸入信號不變，分別增大和減小RP，使波形出現(xiàn)失真，繪出uo的波形，并測出失真情況下的IC和UCE值，把結(jié)果計入表24中。每次測IC和UCE值時都要將信號源的輸出旋鈕旋至零。表24 Rc=3KW RL=3KW Ui= mVIc(mA)UCE(V)uo波形失真情況管子工作狀態(tài) 5測量最大不失真輸出電壓 置RC

23、=3KW，RL=3KW，按照實驗原理(4)中所述方法，同時調(diào)節(jié)輸入信號的幅度和電位器RP，用示波器和交流毫伏表測量Uopp及Uo，記入表25中。表25 Rc=3K RL=3KIc(mA)Ui (mV)UO(V)Uopp(V) 6測量輸入電阻和輸出電阻 置RC=3KW，RL=3KW，IC=2.0mA。輸入1KHZ正弦信號，在輸出電壓uo不失真的情況下，用交流毫伏表測出Us.Ui和UL記入表26中。保持Us不變，斷開RL，測量輸出電壓Uo，記入表26中。表26 Ic=2mA Rc=3KW RL=3KWUs(mV)Ui(mV)ri(KW)UL(V)Uo(V)ro(KW)測量值計算值測量值計算值 7測

24、量幅頻特性曲線 取Ic=2.0mA，RC=3KW，RL=3KW。保持輸入信號ui或us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27中。表27fLfOfHf(KHZ)Uo(V)Au=Uo/Ui 為了頻率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)容較多，讀者可根據(jù)擴展板上給出的不同條件做進一步研究。其中6和7可作為選作內(nèi)容。五實驗報告 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相比較(取一組數(shù)據(jù)進行比較)，分析產(chǎn)生誤差原因。 2總結(jié)Rc，RL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

25、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(xí)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b=100，RB1=20KW，RB2=60KW，RC=2.4KW，RL=2.4KW。 估算放大器的靜態(tài)工作點，電壓放大倍數(shù)AV，輸入電阻ri和輸出電阻ro。 2了解放大器干擾和自激振蕩消除的方法。 3能否用數(shù)字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RB1阻值? 5當(dāng)調(diào)節(jié)偏置電阻RB1，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

26、靜態(tài)工作點對放大器的輸入電阻ri有否影響? 改變外接電阻RL對輸出電阻ro有否影響? 7在測試Av，ri和ro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? 8測試中，如果將信號源、交流毫伏表、示波器中任一儀器的二個測試端子接線換位(即各儀器的接地端不再連在一起)，將會出現(xiàn)什么問題?實驗三 場效應(yīng)管放大器一實驗?zāi)康?1了解結(jié)型場效應(yīng)管的性能和特點。2進一步熟悉放大器動態(tài)參數(shù)的測試方法。二實驗原理 場效應(yīng)管是一種電壓控制型器件。按結(jié)構(gòu)可分為結(jié)型和絕緣柵兩種類型。由于場效應(yīng)管柵源之間處于絕緣或反向偏置，所以輸入電阻很高(一般可達上百兆歐)又由于場效應(yīng)管是

27、一種多數(shù)載流子控制器件，因此熱穩(wěn)定性好，抗輻射能力強，噪聲系數(shù)小。加之制造工藝較簡單，便于大規(guī)模集成，因此得到越來越廣泛的應(yīng)用。 1結(jié)型場效應(yīng)管的特性和參數(shù) 場效應(yīng)管的特性主要有輸出特性和轉(zhuǎn)移特性。圖31所示為N溝道結(jié)型場效應(yīng)管3DJ6F的輸出特性和轉(zhuǎn)移特性曲線。其直流參數(shù)主要有飽和漏極電流IDSS，夾斷電壓UP等;圖31交流參數(shù)主要有低頻跨導(dǎo)表31列出了3DJ6F的典型參數(shù)值及測試條件。表31參數(shù)名稱飽和漏極電流IDSS(mA)夾斷電壓UP(V)跨 導(dǎo)gm(mA/V)測 試 條 件UDS=10VUGS=0VUDS=10VIDS=50mAUDS=10VIDS=3mAf=1KHZ參 數(shù) 值13.

28、5100 2場效應(yīng)管放大器性能分析圖32為結(jié)型場效應(yīng)管組成的共源級放大電路。其靜態(tài)工作點中頻電壓放大倍數(shù) Au=gmRL=gmRDRL輸入電阻 ri=RG+Rg1（Rg2+ Rg3）輸出電阻 roRD式中跨導(dǎo)gm可由特性曲線用作圖法求得，或用公式計算。但要注意，計算時UGS要用靜態(tài)工作點處之?dāng)?shù)值。圖32 3輸入電阻的測量方法 場效應(yīng)放大器的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)和輸出電阻的測量方法，與實驗二中晶體管放大器的測量方法相同。其輸入電阻的測量，從原理上講，也可采用實驗二中所述方法，但由于場效應(yīng)管的ri比較大，如直接測輸入電壓Us和Ui，則限于測量儀器的輸入電阻有限，必然會帶來較大的誤差。因此為了減

29、小誤差，常利用被測放大器的隔離作用，通過測量輸出電壓Uo來計算輸入電阻。測量電路如圖33所示。在放大器的輸入端串入電阻R，把開關(guān)K擲向位置1(即使R=0)，測量放大器的輸出電壓Uo1=AUUs；保持Us不變，再把K擲向2(即接入R)，測出放大器的輸出電壓Uo2。由于兩次測量中Au和Us保持不變，故 由此可以求出式中R和ri不要相差太大，本實驗可取R=100200KW。圖33三實驗設(shè)備與器件 1結(jié)型場效應(yīng)管3DJ6F1； 2信號源； 3示波器（自備）； 4交流毫伏表； 5直流數(shù)字電壓表。四實驗內(nèi)容 1靜態(tài)工作點的測量和調(diào)整 1) 根據(jù)查閱，或用圖示儀測量實驗中所用場效應(yīng)管的特性曲線和參數(shù)，記錄下

30、來備用。 2) 接圖32連接電路，接通+12V，用數(shù)字直流電壓表測量UG、Us、和UD，檢查靜態(tài)工作點是否在特性曲線放大區(qū)的中間部分。如合適則把結(jié)果記入表32中。3) 若不合適，則適當(dāng)調(diào)整Rg3和Rs，調(diào)好后，再測出UG、US和UD記入表32中。表32測 量 值計 算 值UG(V)US(V)UD(V)UDS(V)UGS(V)ID(mA)UDS(V)UGS(V)ID(mA) 2電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的測量 (1) Au和ro的測量 在放大器的輸入端加入f=1KHZ的正弦信號Ui(50100mV)，并用示波器監(jiān)視輸出電壓uo的波形。在輸出電壓Uo沒有失真的條件下，用交流毫伏表分別測量RL

31、=和RL=10KW的輸出電壓Uo(注意：保持Ui不變)，記入表33中。表33測 量 值計 算 值ui和uo波形Ui(V)Uo(V)Auro(KW)Auro(KW)RL=RL=10K 用示波器同時觀察ui和uo的波形，描繪出來并分析它們的相位關(guān)系。 （2) 輸入電阻的測量按圖33改接實驗電路，選擇合適大小的輸入電壓Us(50-100mV)，將開關(guān)K擲向“1”，測出R=0時的輸出電壓Uo1，然后將開關(guān)擲向“2”，(接入R)，保持Us不變，再測出Uo2，根據(jù)公式求出ri，把結(jié)果記入表34中。表34測 量 值計 算 值Uo1(V)Uo2(V)ri(KW)ri(KW)五實驗報告 1整理實驗數(shù)據(jù)，將測得的

32、Au、ri、ro和理論計算值進行比較。 2把場效應(yīng)管放大器與晶體管放大器進行比較，總結(jié)場效應(yīng)管放大器的特點。 3分析測試中的問題，總結(jié)實驗收獲。六預(yù)習(xí)要求 1復(fù)習(xí)有關(guān)場效應(yīng)管部分內(nèi)容，并分別用圖解法與計算法估算管子的靜態(tài)工作點(根據(jù)實驗電路參數(shù))，求出工作點處的跨號gm。 2場效應(yīng)管放大器輸入回路的電容C1為什么可以取得小一些(可以取C1=0.1mF)? 3在測量場效應(yīng)管靜態(tài)工作電壓UGS時，能否用數(shù)字電壓表直接并在G、S兩端測? 為什么? 4為什么測場效應(yīng)管輸入電阻時要用測輸出電壓的方法?實驗四 負反饋放大器一實驗?zāi)康?加深了解電壓串聯(lián)負反饋對放大器性能的影響。2掌握負反饋放大器性能指標的測

33、量方法。3學(xué)習(xí)靜態(tài)工作點的調(diào)試方法，訓(xùn)練按圖接線和查線的能力，進一步熟悉儀器使用方法。二實驗原理 負反饋在電子電路中有著非常廣泛的應(yīng)用。雖然它使放大器的放大倍數(shù)降低，但能在多方面改善放大器的動態(tài)參數(shù)，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等。因此，幾乎所有的實用放大器都帶有負反饋。負反饋放大器有四種組態(tài)，即電壓串聯(lián)，電壓并聯(lián)，電流串聯(lián)，電流并聯(lián)。本實驗以電壓串聯(lián)負反饋為例，分析負反饋對放大器各項性能指標的影響。1圖41為帶有負反饋的兩級阻容耦合放大電路，在電路中通過電阻R13把輸出電壓Uo引回到輸入端，加在晶體管V1的發(fā)射極上，在發(fā)射極電阻R5上形成反饋電壓Uf。根據(jù)反

34、饋的判斷法可知，它屬于電壓串聯(lián)負反饋。 圖41 負反饋放大器實驗板電路圖主要性能指標如下 (1)閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Avf其中 Av =Uo/Ui基本放大器(無反饋)的電壓放大倍數(shù)，即開環(huán)電壓放大倍數(shù)。 1+AvFv反饋深度，它的大小決定了負反饋對放大器性能改善的程度。(2) 反饋系數(shù)(3) 輸入電阻 r1f =(1+AvFv)ri ri基本放大器的輸入電阻(不包括偏置電阻)(4) 輸出電阻 ro基本放大器的輸出電阻。 Avo基本放大器RL= 時的電壓放大倍數(shù)。2本實驗還需要測量基本放大器的動態(tài)參數(shù)，怎樣實現(xiàn)無反饋而得到基本放大器呢? 在基本放大電路的基礎(chǔ)上把輸出部分的電壓引入輸入部分，構(gòu)成一個反

35、饋系統(tǒng)。因此在測量基本放大器的動態(tài)參數(shù)時我們可以斷開反饋支路，因而去掉反饋作用，得到基本放大電路。根據(jù)上述描述，就可得到所要求的，如圖42所示的基本放大電路。圖42 基本放大器三實驗設(shè)備與器件 1數(shù)字直流電壓表； 2信號源； 3示波器（自備）； 4交流毫伏表； 5分立元器件。四實驗內(nèi)容 1測量靜態(tài)工作點 按圖41連接實驗電路，取Vcc=+12V，Ui=0，用數(shù)字電壓表分別測量第一級、第二級的靜態(tài)工作點，記入表41中。表41UB(V)UE(V)UC(V)第一級第二級 2測試基本放大器的各項性能指標 將實驗電路按圖42改接，即把R13斷開就可以，其它連線不動，取VCC=12V，各儀器連接方法同實驗

36、二。 (1) 測量中頻電壓放大倍數(shù)Av，輸入電阻ri和輸出電阻ro。 以f=1KHZ，US約5mV正弦信號輸入放大器，用示波器監(jiān)視輸出波形uo，在uo不失真的情況下，用交流毫伏表測量US、Ui、UL，記入表42中。表42Us(mV)Ui(mV)UL(mV)Uo(mV)Avriro基本放大器負反饋放大器 保持Us不變，斷開負載電阻RL，測量空載時的輸出電壓Uo，記入表42中。 (2) 測量通頻帶 接上RL，保持(1)中的US不變，然后增加和減小輸入信號的頻率，找出上、下限頻率fH和fL，記入表43中。表43fLfhAf基本放大器負反饋放大器 3測試負反饋放大器的各項性能指標 將實驗電路恢復(fù)為圖4

37、1的負反饋放大電路。適當(dāng)加大US(約10mV)，在輸出波形不失真的條件下，用實驗內(nèi)容2中的方法測量負反饋放大器的Avf、rif和rof，記入表42中；測量fHf和fLf，記入表43中。 4觀察負反饋對非線性失真的改善 (1) 實驗電路改接成基本放大器形式，在輸入端加入f=1KHZ的正弦信號，輸出端接示波器，逐漸增大輸入信號的幅度，使輸出波形出現(xiàn)失真，記下此時的波形和輸出電壓的幅度。 (2) 再將實驗電路改接成負反饋放大器形式，增大輸入信號幅度，使輸出電壓幅度的大小與(1)相同，比較有負反饋時，輸出波形的變化。五實驗報告 1將基本放大器和負反饋放大器動態(tài)參數(shù)的實測值和理論估算值列表進行比較。 2

38、根據(jù)實驗結(jié)果，總結(jié)電壓串聯(lián)負反饋對放大器性能的影響。 六預(yù)習(xí)要求 1復(fù)習(xí)教材中有關(guān)負反饋放大器的內(nèi)容。 2按實驗電路4-1估算放大器的靜態(tài)工作點(b1 =b2 =100)。 3估算基本放大器的AV，ri和ro；估算負反饋放大器的Avf、rif和rof，并驗算它們之間關(guān)系。 4怎樣把負反饋放大器改接成基本放大器？為什么要把Rf并接在輸入和輸出端？ 5如按深度負反饋估算，則閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Avf=？和測量值是否一致？為什么？ 6如輸入信號存在失真，能否用負反饋來改善？ 7怎樣判斷放大器是否存在自激振蕩？如何進行消振？實驗五 差動放大電路一實驗?zāi)康?1加深對差動放大電路性能及特點的理解。 2學(xué)習(xí)差動

39、放大電路主要性能指標的測試方法。二實驗原理 圖51是差動放大器的基本結(jié)構(gòu)。它由兩個元件參數(shù)相同的基本共射放大電路組成。當(dāng)K接入左邊時，構(gòu)成典型的差動放大器。調(diào)零電位器RP用來調(diào)節(jié)V1、V2管的靜態(tài)工作點，使得輸入信號Ui=0時，雙端輸出電壓Uo=0。RE為兩管共用的發(fā)射極電阻，它對差模信號無負反饋作用，因而不影響差模電壓放大倍數(shù)，但對共模信號有較強的負反饋作用，故可以有效地抑制零漂，穩(wěn)定靜態(tài)工作點。圖51 當(dāng)K接入右邊時，構(gòu)成具有恒流源的差動放大器，用晶體管恒流源代替發(fā)射極電阻RE，可以進一步提高差動放大器抑制共模信號的能力。 1靜態(tài)工作點的估算 典型電路 恒流源電路 2差模電壓放大倍數(shù)和共模

40、電壓放大倍數(shù) 當(dāng)差動放大器的射極電阻RE足夠大，或采用恒流源電路時，差模電壓放大倍數(shù)Ad由輸出端方式?jīng)Q定，而與輸入方式無關(guān)。Ad= =DUo bRCDUi RB1rBo (1b)RP12 雙端輸出 RE=，RP在中心位置Ad1 = = Ad Ad2 = = AdDUo 1 DUC2 1DUi 2 DUi 2單端輸出 當(dāng)輸入共模信號時，若為單端輸出，則有AC1 = AC2 = = DUC1 bRc RcDU1 RB1rbe(1b)( RP2RE) 2RE12 AC = =0DUoDUi 若為雙端輸出，在理想情況下實際上由于元件不可能完全對稱，因此AC也不絕對等于零。 3共模抑制比CMRR 為了表

41、征差動放大器對有用信號(差模信號)的放大作用和對共模信號的抑制能力，通常用一個綜合指標來衡量，即共模抑制比 或 差動放大器的輸入信號可采用直流信號也可用交流信號。本實驗由信號源提供頻率f=1KHz的正弦信號為輸入信號。三實驗設(shè)備與器件 1交流毫伏表； 2信號源； 3示波器（自備）； 4數(shù)字直流電壓表； 5晶體三極管3DG63(或90113)，要求V1、V2管特性參數(shù)一致 。 四實驗內(nèi)容 1典型差動放大器性能測試 按圖5-1連接實驗電路，K接入左邊構(gòu)成典型差動放大器。 (1) 測量靜態(tài)工作點 調(diào)節(jié)放大器零點 信號源不接入。將放大器輸入端與地短接，接通12V直流電源，用數(shù)字電壓表測量輸出電壓UO，

42、調(diào)節(jié)調(diào)零電位器RP，使UO=0。調(diào)節(jié)要仔細，力求準確。 測量靜態(tài)工作點 零點調(diào)好以后，用數(shù)字電壓表測量V1、V2管各電極電位及射極電阻RE兩端電壓URE，記入表5-1中。表51測量值UC1(V) UB1(V) UE1(V) UC2(V) UB2(V) UE2(V) URE(V)計算值 IC(mA)IB(mA)UCE(V) (2)測量差模電壓放大倍數(shù) 斷開直流電源，將信號源的輸出端接放大器輸入端構(gòu)成雙端輸入方式(注意：此時信號源浮地)，調(diào)節(jié)輸入信號頻率f=1KHZ，輸出旋鈕旋至零，用示波器監(jiān)視輸出端(集電極T1或T2與地之間)。 接通12V直流電源，逐漸增大輸入電壓Ui(約100mV)，在輸出波

43、形無失真的情況下，用交流毫伏表測Ui，Uc1，Uc2，記入表5-2中，并觀察Ui，Uc1，Uc2之間的相位關(guān)系及URE隨Ui改變而變化的情況。(如測Ui時因信號浮地有干擾，可分別測A點和B點對地間電壓，兩者之為差Ui)。表52典型差動放大電路具有恒流源差動放大電路雙端輸入共模輸入雙端輸入共模輸入Ui100mV1V100mV1VUC1(V)UC2(V)/(3) 測量共模電壓放大倍數(shù)將放大器輸入端短接，信號源接輸入端與地之間，構(gòu)成共模輸入方式，調(diào)節(jié)輸入信號f=1KHZ，Ui=1V，在輸出電壓無失真的情況下，測量Uc1，Uc2之值記入表52中，并觀察Ui，Uc1，Uc2之間的相位關(guān)系及URE隨Ui變

44、化而改變的情況。2具有恒流源的差動放大電路性能測試 將圖51電路中K撥向右邊，構(gòu)成具有恒流源的差動放大電路。重復(fù)內(nèi)容1的要求，把結(jié)果記入表51，52中。 五實驗報告 1整理實驗數(shù)據(jù)，列表比較實驗結(jié)果和理論估算值，分析誤差原因。 (1)靜態(tài)工作點和差模電壓放大倍數(shù)。 (2)典型差動放大電路單端輸出時的CMRR實測值與理論值比較。 (3)典型差動放大電路單端輸出時CMRR實測值與具有恒流源的差動放大器CMRR實測值比較。 2比較Ui，Uc1和Uc2之間的相位關(guān)系。 3根據(jù)實驗結(jié)果，總結(jié)電阻RE和恒流源的作用。六預(yù)習(xí)要求 1根據(jù)實驗電路參數(shù)，估算典型差動放大器和具有恒流源的差動放大器的靜態(tài)工作點及差

45、模電壓放大倍數(shù)。 2測量靜態(tài)工作點時，放大器輸入端A、B與地應(yīng)如何連接？ 3實驗中怎樣獲得雙端和單端輸入差模信號？怎樣獲得共模信號？畫出A、B端與信號源之間的連接圖。 4怎樣進行靜態(tài)調(diào)零點？用什么儀表測Uo？ 5怎樣用交流電壓表測雙端輸出電壓Uo？實驗六 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(xí)放大器各項參數(shù)測試方法。二實驗原理射極跟隨器的原理圖如圖61所示。它是一個電壓串聯(lián)負反饋放大電路，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與輸出信號同相等特點。圖61 射極跟隨器射極跟隨器的輸出取自發(fā)射極，故

46、稱其為射極輸出器。1輸入電阻Ri Rirbe(1)RE如考慮偏置電阻RB和負載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62所示。圖62 射極跟隨器實驗電路2輸出電阻RO 如考慮信號源內(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的測試方法亦同單管放大器，即先測出空載輸出電壓UO，再測接入負載RL后的輸出電壓UL，根據(jù)即可求

47、出 RO3電壓放大倍數(shù)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)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U0PP2 UO三實驗設(shè)備與器件112V直流電源； 2信號源；3雙蹤示波器； 4直流電壓表；53DG121 (50100)或9011； 6交流毫伏表；7電阻器、電容器若干。四實驗內(nèi)容按圖62連接電路。1靜態(tài)工作點的調(diào)整接通12V直流電源，加入f1KHz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到一個最大不失真輸出波形，然后置ui0，用直流電壓表測量晶體管各電極對地電位，將