模擬電子電路的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以天煌模電實(shí)驗(yàn)箱為平臺(tái)課件

實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)熟悉電子電路實(shí)驗(yàn)中常用的電子儀器—示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表、頻率計(jì)等的主要技術(shù)指標(biāo)、性能及正確使用方法。

(2)掌握用雙蹤示波器觀察正弦信號(hào)波形和讀取波形參數(shù)的方法。

(3)掌握萬(wàn)用表的使用及用萬(wàn)用表粗測(cè)晶體二極管、二極管的質(zhì)量的好壞及管腳的判斷。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件

(1)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南乱豁?yè)返回1實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(2)雙蹤示波器。

(3)萬(wàn)用表。

(4)電阻、電容、二極管、二極管。三、實(shí)驗(yàn)原理在模擬電子電路實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常使用的電子測(cè)量?jī)x器有示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表及頻率計(jì)等。它們和萬(wàn)用電表一起，可以完成對(duì)模擬電子電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工作情況的測(cè)試。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(2)雙蹤示波器。上一頁(yè)下一頁(yè)2實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用實(shí)驗(yàn)中要對(duì)各種電子儀器進(jìn)行綜合使用，可按照信號(hào)流向，以連線(xiàn)簡(jiǎn)捷，調(diào)節(jié)順手，觀察與讀數(shù)方便等原則進(jìn)行合理布局，各測(cè)量?jī)x器與被測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置之間的布局與連接如圖2-1所示。接線(xiàn)時(shí)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(chēng)共地。信號(hào)源和交流毫伏表的引線(xiàn)通常用屏蔽線(xiàn)或?qū)Ｓ秒娎|線(xiàn)，示波器接線(xiàn)使用專(zhuān)用電纜線(xiàn)，直流電源的接線(xiàn)用普通導(dǎo)線(xiàn)。

1.示波器示波器是一種用途很廣的電子測(cè)量?jī)x器，它既能直接顯示電信號(hào)的波形，又能對(duì)電信號(hào)進(jìn)行各種參數(shù)的測(cè)量?，F(xiàn)著重指出下列幾點(diǎn):上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用實(shí)驗(yàn)中要對(duì)各種電子儀器進(jìn)行綜合3實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(1)尋找掃描光跡。將示波器Y軸顯示方式置“Y1”或“Y2"，輸入耦合方式置"GND"，開(kāi)機(jī)預(yù)熱后，若在顯示屏上不出現(xiàn)光點(diǎn)和掃描基線(xiàn)，可按下列操作去找到掃描線(xiàn):①適當(dāng)調(diào)節(jié)亮度旋鈕。②角蟲(chóng)發(fā)方式開(kāi)關(guān)置“自動(dòng)”。

③適當(dāng)調(diào)節(jié)垂直()、水平()位移旋鈕，使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(xiàn)的方向。

(2)雙蹤示波器一般有五種顯示方式，即“Y1"、"Y2"、"Y1+Y2”二種單蹤顯示方式和“交替”、“斷續(xù)”兩種雙蹤顯示方式?！敖惶妗憋@示一般適宜于輸入信號(hào)頻率較高時(shí)使用?！皵嗬m(xù)”顯示一般適宜于輸入信號(hào)頻率較低時(shí)使用。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(1)尋找掃描光跡。將示波器Y4實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(3)為了顯示穩(wěn)定的被測(cè)信號(hào)波形，觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)一般選為“內(nèi)”觸發(fā)，使掃描觸發(fā)信號(hào)取自示波器內(nèi)部的Y通道。

(4)觸發(fā)方式開(kāi)關(guān)通常先置于“自動(dòng)”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(kāi)關(guān)于“常態(tài)”，通過(guò)調(diào)節(jié)觸發(fā)電平旋鈕找到合適的觸發(fā)電壓，使被測(cè)試的波形穩(wěn)定地顯示在示波器屏幕上。有時(shí)，由于選擇了較慢的掃描速率，顯示屏上將會(huì)出現(xiàn)閃爍的光跡，但被測(cè)信號(hào)的波形在X軸方向左右移動(dòng)，這樣的現(xiàn)象仍屬于穩(wěn)定顯示。

(5)適當(dāng)調(diào)節(jié)掃描速率開(kāi)關(guān)及Y軸靈敏度開(kāi)關(guān)使屏幕上顯示1一2個(gè)周期的被測(cè)信號(hào)波形。在測(cè)量幅值時(shí)，應(yīng)注意將Y軸靈敏度微調(diào)旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，即順時(shí)針旋到底，且聽(tīng)到關(guān)的聲音。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(3)為了顯示穩(wěn)定的被測(cè)信號(hào)波5實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用在測(cè)量周期時(shí)，應(yīng)注意將X軸掃速微調(diào)旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，即順時(shí)針旋到底，且聽(tīng)到關(guān)的聲音。還要注意“擴(kuò)展”旋鈕的位置。根據(jù)被測(cè)信號(hào)波形一個(gè)周期在屏幕坐標(biāo)刻度水平方向所占的格數(shù)(div或cm)與掃速開(kāi)關(guān)指示值(t/div)的乘積，即可算得信號(hào)頻率的實(shí)測(cè)值。

2.函數(shù)信號(hào)發(fā)生器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器按需要輸出正弦波、方波、三角波三種信號(hào)波形。輸出電壓最大可達(dá)20Vp-p。通過(guò)輸出衰減開(kāi)關(guān)和輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕，可使輸出電壓在毫伏級(jí)到伏級(jí)范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)頻率可以通過(guò)頻率分擋開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用在測(cè)量周期時(shí)，應(yīng)注意將X軸掃速6實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器作為信號(hào)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(lái)測(cè)量正弦交流電壓的有效值。為了防止過(guò)載而損壞，測(cè)量前一般先把量程開(kāi)關(guān)置于量程較大的位置上，然后在測(cè)量中逐擋減小量程。

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

(一)雙蹤示波器的使用及測(cè)試

1.用機(jī)內(nèi)校正信號(hào)對(duì)示波器進(jìn)行自檢

(1)掃描基線(xiàn)調(diào)節(jié):將示波器的顯示方式開(kāi)關(guān)置于“單蹤”顯示(Y，或Yz)，輸入耦合方式開(kāi)關(guān)置“GND"，觸發(fā)方式開(kāi)關(guān)置于“自動(dòng)”。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用函數(shù)信號(hào)發(fā)生器作為信號(hào)源，它的7實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用開(kāi)啟電源開(kāi)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(xì)且亮度適中的掃描基線(xiàn)。然后調(diào)節(jié)X軸位移()和Y軸位移()旋鈕，使掃描線(xiàn)位于屏幕中央，并且能上下左右移動(dòng)自如。

(2)測(cè)試校正信號(hào)波形的幅度、頻率:將示波器的“校正信號(hào)”通過(guò)專(zhuān)用電纜線(xiàn)引入選定的Y通道(Y1或Y2)，將Y軸輸入耦合方式開(kāi)關(guān)置于“AC”或“DC"，觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)置“內(nèi)”，內(nèi)觸發(fā)源選擇置“Y1”或“Y2"。調(diào)節(jié)X軸掃描速率開(kāi)關(guān)(t/div)和Y軸輸入靈敏度開(kāi)關(guān)(V/div，使示波器顯示屏上顯示出一個(gè)或數(shù)個(gè)周期穩(wěn)定的方波波形。①校準(zhǔn)校正信號(hào)幅度。將Y軸靈敏度微調(diào)旋鈕置“校準(zhǔn)”位置，Y軸靈敏度開(kāi)關(guān)置適當(dāng)位置，讀取校正信號(hào)幅度，記入表2-1中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)后，調(diào)節(jié)輝度、聚焦8實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用注意:不同型號(hào)示波器標(biāo)準(zhǔn)值有所不同，請(qǐng)按所使用示波器的型號(hào)將標(biāo)準(zhǔn)值填入表格中。②校準(zhǔn)校正信號(hào)頻率。將掃速微調(diào)旋鈕置“校準(zhǔn)”位置，掃速開(kāi)關(guān)置適當(dāng)位置，讀取校正信號(hào)周期，記入表2-1中。③測(cè)量校正信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間。調(diào)節(jié)Y軸靈敏度開(kāi)關(guān)及微調(diào)旋鈕，并移動(dòng)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(duì)稱(chēng)，便于閱讀。通過(guò)掃速開(kāi)關(guān)逐級(jí)提高掃描速度，使波形在X軸方向擴(kuò)展(必要時(shí)可以利用掃速擴(kuò)展開(kāi)關(guān)將波形再擴(kuò)展10倍)，并同時(shí)調(diào)節(jié)觸發(fā)電平旋鈕，從顯示屏上清楚地讀出上升時(shí)間和下降時(shí)間，記入表2-1中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用注意:不同型號(hào)示波器標(biāo)準(zhǔn)值有所9實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用2.用示波器測(cè)量信號(hào)參數(shù)調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器有關(guān)旋鈕，使輸出頻率分別為100Hz,1kHz,10kHz,100kHz,有效值均為1V(交流毫伏表測(cè)量值)的正弦波信號(hào)。改變示波器掃速開(kāi)關(guān)及Y軸靈敏度開(kāi)關(guān)等位置，測(cè)量信號(hào)源輸出電壓頻率及峰一峰值，記入表2-2中。

3.測(cè)量?jī)刹ㄐ伍g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(diǎn):Y1.Y2均不加輸入信號(hào)，輸入禍合方式置“GND"，掃速開(kāi)關(guān)置掃速較低擋位(如0.5s/div擋)和掃速較高擋位(如5us/div擋)，把顯示方式開(kāi)關(guān)分別置“交替”和“斷續(xù)”位置，觀察兩條掃描基線(xiàn)的顯示特點(diǎn)，記錄之。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用2.用示波器測(cè)量信號(hào)參數(shù)上一頁(yè)10實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(2)用雙蹤顯示測(cè)量?jī)刹ㄐ伍g相位差:①按圖2-2連接實(shí)驗(yàn)電路，將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓調(diào)至頻率為1kHz,幅值為2V的正弦波，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(hào)ui和ur，分別加到雙蹤示波器的Y1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(hào)取自被設(shè)定作為測(cè)量基準(zhǔn)的一路信號(hào)。②把顯示方式開(kāi)關(guān)置“交替”擋位，將Y1和Y2輸入耦合方式開(kāi)關(guān)置“上”擋位，調(diào)節(jié)Y1、Y2的上下移位旋鈕，使兩條掃描基線(xiàn)重合。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(2)用雙蹤顯示測(cè)量?jī)刹ㄐ伍g相11實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用③將Y1,Y2輸入耦合方式開(kāi)關(guān)置“AC"擋位，調(diào)節(jié)觸發(fā)電平、掃速開(kāi)關(guān)及Y1,Y2靈敏度開(kāi)關(guān)位置，使在熒屏上顯示出易于觀察的兩個(gè)相位不同的正弦波形ui及uR，如圖2-3所示。根據(jù)兩波形在水平方向差距X，及信號(hào)周期XT，則可求得兩波形相位差:式中，XT為一周期所占格數(shù);X為兩波形在X軸方向差距格數(shù)。記錄兩波形相位差于表2-3中

為數(shù)讀和計(jì)算方便，可適當(dāng)調(diào)節(jié)掃速開(kāi)關(guān)及微調(diào)旋鈕，使波形一周期占整數(shù)格。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用③將Y1,Y2輸入耦合方式開(kāi)12實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(二)利用指針式萬(wàn)用表粗測(cè)二極管的質(zhì)量及管腳極性晶體二極管由一個(gè)PN結(jié)組成，具有單向?qū)щ娦?，其正向電阻?一般為幾百歐)而反向電阻大(一般為幾十千歐至幾百千歐)，利用此點(diǎn)可進(jìn)行判別。

(1)管腳極性判別:將萬(wàn)用表?yè)艿絉x100(或RxlK)歐姆擋，把二極管的兩只管腳分別接到萬(wàn)用表的兩根測(cè)試筆上，如圖2-4(a)所示。如果測(cè)出的電阻較小(約幾千歐)，則與萬(wàn)用表黑表筆相接的一端是正極;另一端就是負(fù)極。相反，如果測(cè)出的電阻較大(約百千歐)，那么與萬(wàn)用表黑表筆相連接的一端是負(fù)極;另一端就是正極。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(二)利用指針式萬(wàn)用表粗測(cè)二極13實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(2)判別二極管質(zhì)量的好壞:一個(gè)二極管的正、反向電阻差別越大，其性能就越好。如圖2-4(b)所示，如果雙向阻值都較小，說(shuō)明二極管質(zhì)量差，不能使用;如果雙向阻值都為無(wú)窮大，則說(shuō)明該二極管已經(jīng)斷路。如雙向阻值均為零，說(shuō)明二極管已被擊穿。利用數(shù)字萬(wàn)用表的二極管擋也可判別正、負(fù)極，此時(shí)紅表筆(插在“V/Ω"插孔)帶正電，黑表筆(插在“COM"插孔)帶負(fù)電。用兩支表筆分別接觸二極管兩個(gè)電極，若顯示一個(gè)數(shù)值，說(shuō)明管子處于正向?qū)顟B(tài)，紅表筆接的是正極，黑表筆接的是負(fù)極。若顯示溢出符號(hào)“1"，表明管子處于反向截止?fàn)顟B(tài)，黑表筆接的是正極，紅表筆接的是負(fù)極。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(2)判別二極管質(zhì)量的好壞:一14實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用用兩支表筆分別接觸二極管兩個(gè)電極，若兩次顯示一個(gè)數(shù)值，或均顯示溢出符號(hào)“1"則說(shuō)明二極管短路或開(kāi)路即已損壞。若一次顯示一個(gè)數(shù)值，另一次顯示溢出符號(hào)“1"，則說(shuō)明二極管是好的。

(三)晶體三極管管腳、質(zhì)量判別可以把晶體二極管的結(jié)構(gòu)看做是兩個(gè)背靠背的PN結(jié)，對(duì)NPN型來(lái)說(shuō)基極是兩個(gè)PN結(jié)的公共陽(yáng)極，對(duì)PNP型管來(lái)說(shuō)基極是兩個(gè)PN結(jié)的公共陰極，分別如圖2-5(a)、圖2-5(b)所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用用兩支表筆分別接觸二極管兩個(gè)電15實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(1)管型與基極的判別:萬(wàn)用表置電阻擋，量程選1K擋(或RXl00，將萬(wàn)用表任一表筆先接觸某一個(gè)電極—假定的公共極，另一表筆分別接觸其他兩個(gè)電極，當(dāng)兩次測(cè)得的電阻均很小(或均很大)，則前者所接電極就是基極，如兩次測(cè)得的阻值一大、一小，相差很多，則前者假定的基極有錯(cuò)，應(yīng)更換其他電極重測(cè)。若為數(shù)字萬(wàn)用表，則可置于二極管擋用紅表筆先接觸某一個(gè)電極—假定的基極，黑表筆分別接觸其他兩個(gè)電極，當(dāng)兩次測(cè)得的電阻均很小(或均很大)，則紅表筆所接電極為基極，如兩次測(cè)得的阻值一大、一小，相差很多，則假定的基極有錯(cuò)，應(yīng)更換其他電極重測(cè)。當(dāng)兩次測(cè)得的電阻均很小時(shí)該管屬NPN型管，反之則是PNP型管。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(1)管型與基極的判別:萬(wàn)用表16實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(2)發(fā)射極與集電極的判別。為使二極管具有電流放大作用，發(fā)射結(jié)需加正偏置，集電結(jié)加反偏置。如圖2-6所示。當(dāng)二極管基極B確定后，便可判別集電極C和發(fā)射極E,同時(shí)還可以大致了解穿透電流ICEO和電流放大系數(shù)β的大小。以PNP型管為例，若用紅表筆(對(duì)應(yīng)表內(nèi)電池的負(fù)極)接集電極C，黑表筆接E極(相當(dāng)C,E極間電源正接)，如圖2-7所示，這時(shí)萬(wàn)用表指針擺動(dòng)很小，它所指示的電阻值反映管子穿透電流ICEO的大小(電阻值大，表示ICEO)。如果在C,B間跨接一只RB=100kΩ電阻，此時(shí)萬(wàn)用表指針將有較大擺動(dòng)，它指示的電阻值較小，反映了集電極電流入:ICEO+β的大小。且電阻值減小越多表示聲越大。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(2)發(fā)射極與集電極的判別。為17實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用如果C,E極接反(相當(dāng)于C,E間電源極性反接)，則二極管處于倒置工作狀態(tài)，此時(shí)電流放大系數(shù)很小(一般<1)，于是萬(wàn)用表指針擺動(dòng)很小。因此比較C一E極兩種不同電源極性接法，便可判斷C極和E極了。同時(shí)還可大致了解穿透電流ICEO和電流放大系數(shù)β的大小。如萬(wàn)用表上有hFE插孔，可利用hFE來(lái)測(cè)量電流放大系數(shù)月。當(dāng)接法正確時(shí)，電流放大系數(shù)月較大;而當(dāng)二極管倒置使用時(shí)，電流放大系數(shù)β很小。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求(1)整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析。(2)問(wèn)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?上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用如果C,E極接反(相當(dāng)于C,18實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用②用雙蹤顯示波形，并要求比較相位時(shí)，為在顯示屏上得到穩(wěn)定波形，應(yīng)怎樣選擇下列開(kāi)關(guān)的位置?·顯示方式選擇:Y1;Y2;Y1+Y2;交替;斷續(xù)。

·角蟲(chóng)發(fā)方式:常態(tài);自動(dòng)。

·角蟲(chóng)發(fā)源選擇:內(nèi);外。

·內(nèi)觸發(fā)源選擇:Y1;Y2;交替。

(3)函數(shù)信號(hào)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(xiàn)作為輸出引線(xiàn)，則屏蔽層一端應(yīng)該接在哪個(gè)接線(xiàn)柱上?(4)怎樣用萬(wàn)用表粗測(cè)判斷晶體管的質(zhì)量好壞與管腳的?上一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用②用雙蹤顯示波形，并要求比較相19實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)了解場(chǎng)效應(yīng)管的工作原理與伏安特性。

(2)掌握?qǐng)鲂?yīng)管性能參數(shù)的測(cè)試方法。

(3)掌握?qǐng)鲂?yīng)管的基本應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)儀器直流穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表。三、實(shí)驗(yàn)原理場(chǎng)效應(yīng)管是利用電場(chǎng)強(qiáng)度E來(lái)控制半導(dǎo)體中多數(shù)載流子運(yùn)動(dòng)的一種晶體管器件。場(chǎng)效應(yīng)管按其結(jié)構(gòu)和工作原理的不同，可分為兩大類(lèi):MOS場(chǎng)效應(yīng)管和結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管。下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南乱豁?yè)返回20實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試MOS場(chǎng)效應(yīng)管由于其輸入阻抗很高(其柵極G與漏D、源S間互相絕緣)，可達(dá)1012Ω，以及它在硅片上的集成度高，因此在大規(guī)模集成電路中占有非常重要的地位。

1.場(chǎng)效應(yīng)管的伏安特性(以增強(qiáng)型NMOS為例)N溝道增強(qiáng)型MOS場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性曲線(xiàn)如圖2-8所示。圖中特性曲線(xiàn)可分為可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和擊穿區(qū)二個(gè)區(qū)。

(1)可變電阻區(qū)(I區(qū)):當(dāng)UCS>UT[或稱(chēng)之為UCS(off)時(shí)，溝道形成;在UDS=0時(shí)，溝道內(nèi)橫向電場(chǎng)等于零，所以ID=0;當(dāng)UDS>0時(shí)，溝道內(nèi)的電子在橫向電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生漏極電流ID

。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試MOS場(chǎng)效應(yīng)管由于其輸入阻21實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試但當(dāng)|UDS|較小時(shí)，由于UDS的變化對(duì)溝道的大小影響不大，溝道電阻基本為一常數(shù)，因此，ID基本隨UDS作線(xiàn)性變化。當(dāng)UCS恒定時(shí)，溝道導(dǎo)通電阻近似為一常數(shù)，但當(dāng)UCS變化時(shí)，溝道的導(dǎo)通電阻將隨UCS而變化，因此，該區(qū)域稱(chēng)為可變電阻區(qū)。利用這一特點(diǎn)，場(chǎng)效應(yīng)管又可作為可變電阻器來(lái)使用。

(2)‘恒流區(qū)(II區(qū)):當(dāng)UCS恒定，但未飽和時(shí)，增加UDS，使漏極電流ID增加。當(dāng)加大UD到使靠近漏極端的柵漏電壓等于開(kāi)啟電壓，即UCD=UCS-UDS=UT或UDS=UCS-UT時(shí)，漏極電流達(dá)到最大值，漏極端的導(dǎo)電溝道將開(kāi)始消失(稱(chēng)為預(yù)夾斷)，此時(shí)場(chǎng)效應(yīng)管剛好飽和。若繼續(xù)增大UDS

，即UD>UCS-UT，會(huì)使漏極導(dǎo)電溝道被夾斷而出現(xiàn)耗盡層，并隨著UI,、的增加，夾斷點(diǎn)向源極移動(dòng)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試但當(dāng)|UDS|較小時(shí)，由于22實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試由于耗盡層的電阻率遠(yuǎn)大于溝道的電阻率，因此當(dāng)漏極端出現(xiàn)耗盡層后，所增加的UDS幾乎全部降在耗盡層的兩端，而加在溝道兩端的電壓幾乎不變，從而使漏極電流ID幾乎不隨UDS而變化。在輸出伏安特性曲線(xiàn)上，將不同從、值時(shí)的預(yù)夾斷點(diǎn)連接起來(lái)，即得到圖2-8中左側(cè)的虛線(xiàn)和右側(cè)虛線(xiàn)的夾區(qū)域，即為恒流區(qū)(或稱(chēng)為飽和區(qū))。場(chǎng)效應(yīng)管作為放大器使用時(shí)，一般工作在此區(qū)域內(nèi)。

(3)擊穿區(qū)(III區(qū)):當(dāng)UDS增大到某一臨界值時(shí)，ID開(kāi)始迅速增加而出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。此時(shí)，場(chǎng)效應(yīng)管將不能正常工作，甚至燒毀，工作時(shí)要避免進(jìn)入此區(qū)間。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試由于耗盡層的電阻率遠(yuǎn)大于溝23實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試2.場(chǎng)效應(yīng)管的基本應(yīng)用

(1)電阻:場(chǎng)效應(yīng)管可以當(dāng)做非線(xiàn)性電阻來(lái)使用，電路如圖2-9(a)所示。將N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)管MOSFET的柵極與漏極連接在一起，則UDS=UCS。當(dāng)UCS≥UT時(shí)，ID=0。當(dāng)UCS>UT時(shí)，UDS=UCS，漏極電流與漏源電壓UDS呈非線(xiàn)性關(guān)系，即得如圖2-9(a)所示的當(dāng)做非線(xiàn)性電阻使用的電路。

(2)開(kāi)關(guān):一個(gè)MOSFET用作開(kāi)關(guān)來(lái)控制負(fù)載RD的電路如圖2-9(b)所示。當(dāng)輸入信號(hào)U;低于截止電壓UT時(shí)，漏極電流ID=0,MOSFET的D,S之間相當(dāng)于開(kāi)路一樣。當(dāng)UI>UT時(shí)，若電壓為一定值，則流過(guò)負(fù)載RD的電流的大小由電源UCC和負(fù)載RD的大小來(lái)決定，因此，MOSFET在電路中可以看做是由Ui控制的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試2.場(chǎng)效應(yīng)管的基本應(yīng)用上一24實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試(3)鏡像電流源:由兩個(gè)參數(shù)幾乎相同的MOS對(duì)管VT1,VT2組成的鏡像電流源電路如圖2-10所示。因VT1,VT2具有相同的開(kāi)啟電壓UT，且電源UCC與電阻RD，使VT1處于飽和狀態(tài)(即UDS≥UCS-UT)，在忽略溝道長(zhǎng)度調(diào)制效應(yīng)的條件下: ID1=K1(UCS-UT)2=(UCC-UDS)/RD1 (2-1)若VT2也為飽和狀態(tài)，則其電流IL為: IL=K2(UCS-UT)2 (2-2)由式(2-1)、式(2-2)可得: (UCS-UT)2=ID1/K1=IL/K2 (2-3)上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試(3)鏡像電流源:由兩個(gè)參25實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試又由于VT1和VT2具有相同的特性參數(shù)和相同的溝道寬長(zhǎng)比，即K1=K2，則上式的ID1=IL。因此，當(dāng)VT2也飽和時(shí)，流過(guò)負(fù)載RL的電流等于流過(guò)VT1的漏極電流ID1，而與IL無(wú)關(guān)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.場(chǎng)效應(yīng)管作為開(kāi)關(guān)使用實(shí)驗(yàn)電路如圖2-11所示。實(shí)驗(yàn)步驟如下:

(1)調(diào)節(jié)電位器RP，使UCS=0V。

(2)測(cè)量電壓URD、UDS和電流ID，并注意發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮(ID=URD/RD)。

(3)調(diào)節(jié)RP，逐漸增大UCS直到ID略大于零，注意此時(shí)UCS是否為MOSFET的開(kāi)啟電壓UT。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試又由于VT1和VT2具有相26實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試(4)調(diào)節(jié)RP，逐漸增加UCS直到ID=15mA，檢查L(zhǎng)ED是否點(diǎn)亮。

2.場(chǎng)效應(yīng)管作為電阻使用實(shí)驗(yàn)電路如2-9(a)所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下:(1)調(diào)節(jié)直流電壓源輸出+1V作為UCC電源。

(2)測(cè)量UDS和ID(ID=URD/RD)。

(3)調(diào)節(jié)UCC依次為+2V,+3V,…，+7V并分別測(cè)量其對(duì)應(yīng)的UDS和ID。

(4)以測(cè)得的UDS為X軸，ID為Y軸，畫(huà)出MOSFET柵極一漏極連接的電阻特性曲線(xiàn)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試(4)調(diào)節(jié)RP，逐漸增加U27實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試3.構(gòu)成鏡像電流源實(shí)驗(yàn)電路如圖2-10所示，圖中VT1和VT2為型號(hào)相同，特性相似的兩個(gè)N溝道增強(qiáng)型MOSFET,RD1為1kΩ，RL為1.5kΩ。實(shí)驗(yàn)步驟如下:(1)測(cè)量RD1和URL，并計(jì)算ID1和IL(ID1=URD1/RD1,IL=URL/RL)。

(2)將RD1依次改為2.2kΩ,4.7kΩ和8.2kΩ，分別重復(fù)步驟(1)，觀察ID1和IL是否相同。

(3)將RD1改為1kΩ，將RL依次改為2.2kΩ,4.7kΩ和8.2kΩ，分別重復(fù)步驟(2)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試3.構(gòu)成鏡像電流源上一頁(yè)下28實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求

(1)整理測(cè)試數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。

(2)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的總結(jié)，對(duì)場(chǎng)效應(yīng)管工作在不同情況下的特點(diǎn)進(jìn)行分析，進(jìn)一步掌握?qǐng)鲂?yīng)管的應(yīng)用特點(diǎn)。

(3)判斷MOSFET用作開(kāi)關(guān)、非線(xiàn)性電阻和鏡像電流源電路時(shí)，分別工作在輸出特性曲線(xiàn)的什么區(qū)域?上一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.2場(chǎng)效應(yīng)管伏安特性的測(cè)試五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求上一頁(yè)返回29實(shí)驗(yàn)2.3場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)了解結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的性能和特點(diǎn)。

(2)掌握?qǐng)鲂?yīng)管放大器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件①+12V直流電源。②函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。③雙蹤示波器。④交流毫伏表。⑤直流電壓表。⑥結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管3DJ6Fx1、電阻器、電容器若干。三、實(shí)驗(yàn)原理場(chǎng)效應(yīng)管是一種電壓控制型器件。按結(jié)構(gòu)可分為結(jié)型和絕緣柵型兩種類(lèi)型。下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.3場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南乱豁?yè)返回30實(shí)驗(yàn)2.3場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路由于場(chǎng)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(dá)上百兆歐)，又由于場(chǎng)效應(yīng)管是一種多數(shù)載流子控制器件，因此熱穩(wěn)定性好，抗輻射能力強(qiáng)，噪聲系數(shù)小。加之制造工藝較簡(jiǎn)單，便于大規(guī)模集成，因此得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

1.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性和參數(shù)場(chǎng)效應(yīng)管的特性主要有輸出特性和轉(zhuǎn)移特性。如圖2-12所示為N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管3DJ6F的輸出特性和轉(zhuǎn)移特性曲線(xiàn)。其直流參數(shù)主要有飽和漏極電流IDSS，夾斷電壓UP等;交流參數(shù)主要有低頻跨導(dǎo)上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.3場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路由于場(chǎng)效應(yīng)管柵、源之間處于絕31實(shí)驗(yàn)2.3場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路表2-4列出了3DJ6F的典型參數(shù)值及測(cè)試條件。2.場(chǎng)效應(yīng)管放大器性能分析圖2-13為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管組成的共源級(jí)放大電路。其靜態(tài)工作點(diǎn):中頻電壓放大倍數(shù)輸入電阻:輸出電阻:上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.3場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路表2-4列出了3DJ6F32實(shí)驗(yàn)2.3場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路式中，跨導(dǎo)gm可由特性曲線(xiàn)用作圖法求得，或用公式計(jì)算。但要注意，計(jì)算時(shí)UCS要用靜態(tài)工作點(diǎn)處的數(shù)值。

3.輸入電阻的測(cè)量方法場(chǎng)效應(yīng)管放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的測(cè)量方法與晶體管放大器的測(cè)量方法相同。但由于場(chǎng)效應(yīng)管的Ri比較大，如直接測(cè)輸入電壓US和Ui，則限于測(cè)量?jī)x器的輸入電阻有限，必然會(huì)帶來(lái)較大的誤差。因此為了減小誤差，常利用被測(cè)放大器的隔離作用，通過(guò)測(cè)量輸出電壓截Uo來(lái)計(jì)算輸入電阻。測(cè)量電路如圖2-14所示。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.3場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路式中，跨導(dǎo)gm可由特性曲線(xiàn)用33實(shí)驗(yàn)2.3場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路在放大器的輸入端串入電阻R，把開(kāi)關(guān)K擲向位置1(即使R=0)，測(cè)量放大器的輸出電壓Uo1=AVUS;保持US不變，再把K擲向2(即接入卿，測(cè)量放大器的輸出電壓Uo2。由于兩次測(cè)量中AV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(shí)驗(yàn)可取R=100~200kΩ。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.3場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路在放大器的輸入端串入電阻R，34實(shí)驗(yàn)2.3場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量和調(diào)整

(1)按圖2-13連接電路，令ui=0，接通+12V電源，用直流電壓表測(cè)量UG、US和UD。檢查靜態(tài)工作點(diǎn)是否在特性曲線(xiàn)放大區(qū)的中間部分。如合適則把結(jié)果記入表2-5中。

(2)若不合適，則適當(dāng)調(diào)整Rg2和RS，調(diào)好后，再測(cè)量UG、US和UD，記入表2-5中。

2.電壓放大倍數(shù)AV,輸入電阻Ri和輸出電阻Ro的測(cè)量

(1)AV和Ro的測(cè)量。在放大器的輸入端加入f=1kHz的正弦信號(hào)ui(≈50~100mV)，并用示波器監(jiān)視輸出電壓uo的波形。在輸出電壓uo沒(méi)有失真的條件下，用交流毫伏表分別測(cè)量RL=∞和RL=10kΩ時(shí)的輸出電壓uo(注意:保持ui幅值不變)，記入表2-6中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.3場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上一頁(yè)下一頁(yè)返35實(shí)驗(yàn)2.3場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路用示波器同時(shí)觀察ui和uo的波形，描繪出來(lái)并分析它們的相位關(guān)系。

(2)Ri的測(cè)量:按圖2-14改接實(shí)驗(yàn)電路，選擇合適大小的輸入電壓US(50~100mV)，將開(kāi)關(guān)K擲向“1"，測(cè)出R=0時(shí)的輸出電壓Uo1，然后將開(kāi)關(guān)擲向“2"(接入R)，保持US不變，冉測(cè)出Uo2，根據(jù)公式:Ri=Uo2R(Uo1-Uo2)求出Ri，記入表2-7中。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求(1)整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將測(cè)得的AV,Ri,Ro和理論計(jì)算值進(jìn)行比較。(2)把場(chǎng)效應(yīng)管放大器與晶體管放大器進(jìn)行比較，總結(jié)場(chǎng)效應(yīng)管放大器的特點(diǎn)。(3)分析測(cè)試中的問(wèn)題，總結(jié)實(shí)驗(yàn)收獲。上一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.3場(chǎng)效應(yīng)管基本放大電路用示波器同時(shí)觀察ui和uo的36實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路

一、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)性能指標(biāo)的影響。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件①+12V直流電源。②函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。③雙蹤示波器。④萬(wàn)用表。⑤晶體三極管3DG6x2(β=50~100)或9011x2、電阻器、電容器若干。三、實(shí)驗(yàn)原理負(fù)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(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(xiàn)性失真和展寬通頻帶等。下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南乱豁?yè)返回37實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路因此，絕大多數(shù)的實(shí)用放大器都帶有負(fù)反饋。負(fù)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(shí)驗(yàn)以電壓串聯(lián)負(fù)反饋為例，分析負(fù)反饋對(duì)放大器各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響。

(1)圖2-15為帶有負(fù)反饋的兩級(jí)阻容耦合放大電路，在電路中通過(guò)Rf把輸出電壓uo引回到輸入端，加在晶體管VT1的發(fā)射極上，在發(fā)射極電阻RF1上形成反饋電壓uf。根據(jù)反饋的判斷法可知，它屬于電壓串聯(lián)負(fù)反饋。主要性能指標(biāo)如下:①閉環(huán)電壓放大倍數(shù):上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路因此，絕大多數(shù)的實(shí)用放大器都帶有負(fù)38實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路式中,Au=Uo/Ui為基本放大器(無(wú)反饋)的電壓放大倍數(shù)，即開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù);(1+AuFu)為反饋深度，它的大小決定了負(fù)反饋對(duì)放大器性能改善的程度。②反饋系數(shù):③輸入電阻:式中，Ri為基本放大器的輸入電阻。④輸出電阻:上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路式中,Au=Uo/Ui為基本放大器39實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路式中，Ro為基本放大器的輸出電阻;Auo為基本放大器RL=∞時(shí)的電壓放大倍數(shù)。

(2)本實(shí)驗(yàn)還需要測(cè)量基本放大器的動(dòng)態(tài)參數(shù)，怎樣實(shí)現(xiàn)無(wú)反饋而得到基本放大器呢?不能簡(jiǎn)單地?cái)嚅_(kāi)反饋支路，而是要去掉反饋?zhàn)饔?，但又要把反饋網(wǎng)絡(luò)的影響(負(fù)載效應(yīng))考慮到基本放大器中去。因此:①在畫(huà)基本放大器的輸入回路時(shí)，因?yàn)槭请妷贺?fù)反饋，所以可將負(fù)反饋放大器的輸出端交流短路，即令uo=0，此時(shí)Rf相當(dāng)于并聯(lián)在RF1上。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路式中，Ro為基本放大器的輸出電阻;40實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路②在畫(huà)基本放大器的輸出回路時(shí)，由于輸入端是串聯(lián)負(fù)反饋，因此需將反饋放大器的輸入端(VT1管的射極)開(kāi)路，此時(shí)Rf+RF1相當(dāng)于并接在輸出端?？山普J(rèn)為Rf并接在輸出端。根據(jù)上述規(guī)律，就可得到所要求的如圖2-16所示的基本放大器。

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)按圖2-16連接實(shí)驗(yàn)電路，首先取US為合適的值，頻率為1kH，左右，調(diào)節(jié)電位器使放大器的輸出不出現(xiàn)失真，然后使ui=0(即斷開(kāi)信號(hào)源的輸出連接線(xiàn))，用萬(wàn)用表直流電壓擋分別測(cè)量第一、第二級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)，記入表2-8中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路②在畫(huà)基本放大器的輸出回路時(shí)，由于41實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路2.測(cè)試基本放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)將實(shí)驗(yàn)電路按圖2-17改接，即把Rf斷開(kāi)后分別并在RF1和RL上，其他連線(xiàn)不動(dòng)。(1)測(cè)量中頻電壓放大倍數(shù)Au，輸入電阻Ri和輸出電阻Ro以f=1kHz,USP-P約20mV正弦信號(hào)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，用示波器測(cè)量USP-P,UiP-P,ULP-P，記入表2-9中。

保持USP-P不變，斷開(kāi)負(fù)載電阻RL(注意Rf不要斷開(kāi))，測(cè)量空載時(shí)的輸出電壓UoP-P,記入表2-9中。

(2)測(cè)量通頻帶:接上RL，保持(1)中的USP-P不變，然后增加和減小輸入信號(hào)的頻率，找出上、下限頻率fH和fL，記入表2-10中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路2.測(cè)試基本放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)將42實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路3.測(cè)試負(fù)反饋放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)將實(shí)驗(yàn)電路恢復(fù)為圖2-17的負(fù)反饋放大電路。適當(dāng)加大USP-P，在輸出波形不失真的條件下，測(cè)量負(fù)反饋放大器的Auf,Rif和Rof，記入表2-9中;測(cè)量fHf和fLf，記入表2-10中。

4.觀察負(fù)反饋對(duì)非線(xiàn)性失真的改善

(1)實(shí)驗(yàn)電路改接成圖2-16形式，在輸入端加入f'=1kHz的正弦信號(hào)，輸出端接示波器，逐漸增大輸入信號(hào)的幅度，使輸出波形開(kāi)始出現(xiàn)失真，記下此時(shí)的波形和輸出電壓的幅度。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路3.測(cè)試負(fù)反饋放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)43實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路(2)再將實(shí)驗(yàn)電路改接成圖2-17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。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求(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)值和理論估算值列表進(jìn)行比較。(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。上一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路(2)再將實(shí)驗(yàn)電路改接成圖2-1744實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)加深對(duì)差動(dòng)放大器性能及特點(diǎn)的理解;(2)學(xué)習(xí)差動(dòng)放大器主要性能指標(biāo)的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件①士12V直流電源。②函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。③雙蹤示波器。④萬(wàn)用表。⑤晶體二極管3DG6x3;(或9013x3)電阻器、電容器若干。三、實(shí)驗(yàn)原理

圖2-18是差動(dòng)放大器的基本結(jié)構(gòu)。它由兩個(gè)元件參數(shù)完全相同的基本共射放大電路組成。當(dāng)開(kāi)關(guān)K撥向左邊時(shí)，構(gòu)成典型的差動(dòng)放大器。下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南乱豁?yè)返回45實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路調(diào)零電位器RP用來(lái)調(diào)節(jié)VT1,VT2管的靜態(tài)工作點(diǎn)，使得輸入信號(hào)Ui=0時(shí)，雙端輸出電壓Uo=0。RE為兩管共用的發(fā)射極電阻，它對(duì)差模信號(hào)無(wú)負(fù)反饋?zhàn)饔茫蚨挥绊懖钅ｋ妷悍糯蟊稊?shù)，但對(duì)共模信號(hào)有很強(qiáng)的負(fù)反饋?zhàn)饔?，故可以有效地抑制零漂，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)開(kāi)關(guān)K撥向右邊時(shí)，構(gòu)成具有恒流源的差動(dòng)放大器。它用晶體管恒流源代替發(fā)射極電阻RE

，可以進(jìn)一步提高差動(dòng)放大器抑制共模信號(hào)的能力。

1.靜態(tài)工作點(diǎn)的估算典型電路:上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路調(diào)零電位器RP用來(lái)調(diào)節(jié)VT1,VT46實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路'恒流源電路:

2.差模電壓放大倍數(shù)和共模電壓放大倍數(shù)當(dāng)差動(dòng)放大器的射極電阻RE足夠大，或采用恒流源電路時(shí)，差模電壓放大倍數(shù)Ad由輸出方式?jīng)Q定，而與輸入方式無(wú)關(guān)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路上一頁(yè)下一頁(yè)返回47實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路雙端輸出:RE=∞，RP在中心位置時(shí):單端輸出:上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路雙端輸出:RE=∞，RP在中心位置時(shí)48實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路當(dāng)輸入共模信號(hào)時(shí)，若為單端輸出，則有:若為雙端輸出，在理想情況下:實(shí)際上由于元件不可能完全對(duì)稱(chēng)，因此AC也不會(huì)絕對(duì)等于零。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路當(dāng)輸入共模信號(hào)時(shí)，若為單端輸出，則有49實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路3.共模抑制比CMRR為了表征差動(dòng)放大器對(duì)有用信號(hào)(差模信號(hào))的放大作用和對(duì)共模信號(hào)的抑制能力，通常用一個(gè)綜合指標(biāo)來(lái)衡量，即共模抑制比或

差動(dòng)放大器的輸入信號(hào)可采用直流信號(hào)也可采用交流信號(hào)。本實(shí)驗(yàn)由函數(shù)信號(hào)發(fā)生器提供頻率f'=1kHz的正弦信號(hào)作為輸入信號(hào)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路3.共模抑制比CMRR上一頁(yè)下一頁(yè)返50實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.典型差動(dòng)放大器性能測(cè)試如圖2-18所示連接實(shí)驗(yàn)電路，開(kāi)關(guān)K撥向左邊構(gòu)成典型差動(dòng)放大器。

(1)測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)。①調(diào)節(jié)放大器零點(diǎn)。信號(hào)源不接入，將放大器輸入端A,B與地短接，接通±12V直流電源，用萬(wàn)用表的直流電壓擋測(cè)量輸出電壓Uo，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器RP，使Uo=0。調(diào)節(jié)要仔細(xì)，力求準(zhǔn)確。②測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)。零點(diǎn)調(diào)好以后，用萬(wàn)用表的直流電壓擋測(cè)量VT1、VT2管各電極電位及射極電阻RE兩端電壓URE，記入表2-11中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上一頁(yè)下一頁(yè)返回51實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路(2)測(cè)量差模電壓放大倍數(shù)。斷開(kāi)直流電源，將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出端接放大器輸入A端，放大器輸入B端接地構(gòu)成單端輸入方式，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)為頻率f=1kHz的正弦信號(hào)，并使輸出旋鈕旋至零，用示波器監(jiān)視輸出端(集電極C1或C2與地之間)。接通±12V直流電源，逐漸增大輸入電壓ui，在輸出波形無(wú)失真的情況下，用示波器測(cè)UiP-P，UC1P-P，UC2P-P記入表2-12中，并觀察ui，UC1，UC2之間的相位關(guān)系及UREP-P隨UiP-P改變而變化的情況。

(3)測(cè)量共模電壓放大倍數(shù)。將放大器A,B短接，信號(hào)源接A端與地之間，構(gòu)成共模輸入方式，調(diào)節(jié)輸入信號(hào)f=1kHz,UiP-P=2V，在輸出電壓無(wú)失真的情況下，測(cè)量UC1P-P，UC2P-P之值記入表2-12中，并觀察ui，UC1，UC2之間的相位關(guān)系及認(rèn)E隨Ui改變而變化的情況。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路(2)測(cè)量差模電壓放大倍數(shù)。斷開(kāi)直流52實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路2.具有恒流源的差動(dòng)放大電路性能測(cè)試將圖2-10電路中開(kāi)關(guān)K撥向右邊，構(gòu)成具有恒流源的差動(dòng)放大電路。重復(fù)上述(2),(3)的要求，記入表2-12中。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求(1)整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，列表比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論估算值，分析產(chǎn)生誤差的原因。①將靜態(tài)工作點(diǎn)和差模電壓放大倍數(shù)的實(shí)測(cè)值與理論值比較。

②將典型差動(dòng)放大電路單端輸出時(shí)CMRR的實(shí)測(cè)值與理論值比較。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路2.具有恒流源的差動(dòng)放大電路性能測(cè)試53實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路③將典型差動(dòng)放大電路單端輸出時(shí)CMRR的實(shí)測(cè)值與具有恒流源的差動(dòng)放大器CMRR實(shí)測(cè)值比較。

(2)比較ui，UC1，UC2之間的相位關(guān)系。

(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)電阻RE和恒流源的作用。上一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.5差動(dòng)放大電路③將典型差動(dòng)放大電路單端輸出時(shí)CMR54實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)掌握集成運(yùn)算放大器主要指標(biāo)的測(cè)試方法。

(2)通過(guò)對(duì)集成運(yùn)算放大器μA741指標(biāo)的測(cè)試，了解集成運(yùn)算放大器組件的主要參數(shù)的定義和表示方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件①士12V直流電源。②函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。③雙蹤示波器。④萬(wàn)用表。⑤集成運(yùn)算放大器μA741x1，電阻器、電容器若干。三、實(shí)驗(yàn)原理集成運(yùn)算放大器是一種線(xiàn)性集成電路，和其他半導(dǎo)體器件一樣，它是用一些性能指標(biāo)來(lái)衡量其質(zhì)量的優(yōu)劣。為了正確使用集成運(yùn)放，就必須了解它的主要參數(shù)指標(biāo)。下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南乱豁?yè)55實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試集成運(yùn)放組件的各項(xiàng)指標(biāo)通常是由專(zhuān)用儀器進(jìn)行測(cè)試的，這里介紹的是一種簡(jiǎn)易測(cè)試方法。集成運(yùn)放μA741(或F007，引腳排列如圖2-19所示，它是八腳雙列直插式組件，2,3腳分別為反相和同相輸入端，6腳為輸出端，7,4腳為正、負(fù)電源端，1,5腳為失調(diào)電壓的調(diào)零端，1,5腳之間可接入一只幾十kΩ的電位器并將滑動(dòng)觸頭接到負(fù)電源端。8腳為空腳。

1.μA741主要指標(biāo)測(cè)試

(1)輸入失調(diào)電壓UOS。理想運(yùn)放組件，當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，其輸出也為零。但是即使是最優(yōu)質(zhì)的集成組件，由于運(yùn)放內(nèi)部差動(dòng)輸入級(jí)參數(shù)的不完全對(duì)稱(chēng)，輸出電壓往往不為零。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試集成運(yùn)放組件的各項(xiàng)指56實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試這種零輸入時(shí)輸出不為零的現(xiàn)象稱(chēng)為集成運(yùn)放的“失調(diào)”。輸入失調(diào)電壓UOS是指輸入信號(hào)為零時(shí)，輸出端出現(xiàn)的電壓折算到同相輸入端的數(shù)值。失調(diào)電壓測(cè)試電路如圖2-20所示。閉合開(kāi)關(guān)K1及K2，使電阻RB短接，測(cè)量此時(shí)的輸出電壓Uo1即為輸出失調(diào)電壓，則輸入失調(diào)電壓:

測(cè)試時(shí)注意:一是將運(yùn)放調(diào)零端開(kāi)路。實(shí)際測(cè)出的UO1可能為正，也可能為負(fù)，一般在1~5mV，對(duì)于高質(zhì)量的運(yùn)放UOS在1mV以下。二是要求電阻R1和R2，R3和R4的參數(shù)嚴(yán)格對(duì)稱(chēng)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試這種零輸入時(shí)輸出不為57實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試(2)輸入失調(diào)電流IOS。輸入失調(diào)電流IOS是指當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)，運(yùn)放的兩個(gè)輸入端的基極偏置電流之差，即

輸入失調(diào)電流的大小反映了運(yùn)放內(nèi)部差動(dòng)輸入級(jí)兩個(gè)晶體管月的失配度，由于IB1，IB2本身的數(shù)值已很小(微安級(jí))，因此它們的差值通常不是直接測(cè)量的，測(cè)試電路如圖2-20所示，測(cè)試分兩步進(jìn)行。①閉合開(kāi)關(guān)K1及K2，在低輸入電阻下，測(cè)出輸出電壓Uo1，如前所述，這是由輸入失調(diào)電壓UOS所引起的輸出電壓。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試(2)輸入失調(diào)電流I58實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試②斷開(kāi)K1及K2

，兩個(gè)輸入電阻RB接入，由于RB阻值較大，流經(jīng)它們的輸入電流的差異，將變成輸入電壓的差異，因此，也會(huì)影響輸出電壓的大小，可見(jiàn)測(cè)出兩個(gè)電阻RB接入時(shí)的輸出電壓Uo2，若從中扣除輸入失調(diào)電壓UOS的影響，則輸入失調(diào)電流IOS為:一般情況下，IOS為幾十~幾百nA(10-9A)，高質(zhì)量運(yùn)放IOS低于1nA。測(cè)試時(shí)注意:一是將運(yùn)放調(diào)零端開(kāi)路。二是兩輸入端電阻RB必須精確配對(duì)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試②斷開(kāi)K1及K2，59實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試(3)開(kāi)環(huán)差模放大倍數(shù)Aud。集成運(yùn)放在沒(méi)有外部反饋時(shí)的直流差模放大倍數(shù)稱(chēng)為開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)，用Aud表示。它定義為開(kāi)環(huán)輸出電壓Uo與兩個(gè)差分輸入端之間所加信號(hào)電壓Uid之比為

Aud=Uo/Uid

按定義Aud應(yīng)是信號(hào)頻率為零時(shí)的直流放大倍數(shù)，但為了測(cè)試方便，通常采用低頻(幾十赫茲以下)正弦交流信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。由于集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)很高，難以直接進(jìn)行測(cè)量，故一般采用閉環(huán)測(cè)量方法。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試(3)開(kāi)環(huán)差模放大倍60實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試Aud的測(cè)試方法很多，現(xiàn)采用交、直流同時(shí)閉環(huán)的測(cè)試方法，如圖2-21所示。被測(cè)運(yùn)放一方面通過(guò)RF，R1，R2完成直流閉環(huán)，以抑制輸出電壓漂移;另一方面通過(guò)RF和RS實(shí)現(xiàn)交流閉環(huán)，外加信號(hào)uS經(jīng)R1，R2分壓，使uid足夠小，以保證運(yùn)放工作在線(xiàn)性區(qū)，同相輸入端電阻R3應(yīng)與反相輸入端電阻R2相匹配，以減小輸入偏置電流的影響，電容C為隔直電容。被測(cè)運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)為:

通常低增益運(yùn)放Aud為60~70dB，中增益運(yùn)放約為80dB，高增益在100dB以上，可達(dá)120~140dB。測(cè)試中應(yīng)注意:上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試Aud的測(cè)試方法很多61實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試①測(cè)試前電路應(yīng)首先消振及調(diào)零。②被測(cè)運(yùn)放要工作在線(xiàn)性區(qū)。③輸入信號(hào)頻率應(yīng)較低，一般用50~100Hz，輸出信號(hào)幅度應(yīng)較小，且無(wú)明顯失真。

(4)共模抑制比KCMRR。集成運(yùn)放的差模電壓放大倍數(shù)Ad與共模電壓放大倍數(shù)AC之比稱(chēng)為共模抑制比:或

上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試①測(cè)試前電路應(yīng)首先消62實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試共模抑制比在應(yīng)用中是一個(gè)很重要的參數(shù)，理想運(yùn)放對(duì)輸入的共模信號(hào)其輸出為零，但在實(shí)際的集成運(yùn)放中，其輸出不可能沒(méi)有共模信號(hào)的成分，輸出端共模信號(hào)越小，說(shuō)明電路對(duì)稱(chēng)性越好，也就是說(shuō)運(yùn)放對(duì)共模干擾信號(hào)的抑制能力越強(qiáng)，即KCMRR越大。KCMRR的測(cè)試電路如圖2-22所示。集成運(yùn)放工作在閉環(huán)狀態(tài)下的差模電壓放大倍數(shù)為:Ad=RF/R1

當(dāng)接入共模輸入信號(hào)UiC時(shí)，測(cè)得UoC，則共模電壓放大倍數(shù)為:AC=UoC/UiC共模抑制比為:

上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試共模抑制比在應(yīng)用中是63實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試測(cè)試時(shí)注意:①消振與調(diào)零。R1與R2，R3與RF之間阻值嚴(yán)格對(duì)稱(chēng)。③輸入信號(hào)UiC幅度必須小于集成運(yùn)放的最大共模輸入電壓范圍UiCm

。

(5)共模輸入電壓范圍UiCm

。集成運(yùn)放所能承受的最大共模電壓稱(chēng)為共模輸入電壓范圍，超出這個(gè)范圍，運(yùn)放的KCMRR會(huì)大大下降，輸出波形產(chǎn)生失真，有些運(yùn)放還會(huì)出現(xiàn)“自鎖”現(xiàn)象以及永久性的損壞。UiCm的測(cè)試電路如圖2-23所示。被測(cè)運(yùn)放接成電壓跟隨器形式，輸出端接示波器，觀察最大不失真輸出波形，從而確定UiCm值。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試測(cè)試時(shí)注意:①消振與64實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試(6)輸出電壓最大動(dòng)態(tài)范圍UoPP。集成運(yùn)放的動(dòng)態(tài)范圍與電源電壓、外接負(fù)載及信號(hào)源頻率有關(guān)。測(cè)試電路如圖2-24所示。改變uS幅度，觀察uo削頂失真開(kāi)始時(shí)刻，從而確定uo的不失真范圍，這就是運(yùn)放在某一定電源電壓下可能輸出的電壓峰一峰值UoP-P。

2.集成運(yùn)放在使用時(shí)應(yīng)考慮的一些問(wèn)題

(1)輸入信號(hào)選用交、直流量均可，但在選取信號(hào)的頻率和幅度時(shí)，應(yīng)考慮運(yùn)放的頻響特性和輸出幅度的限制。

(2)調(diào)零。為提高運(yùn)算精度，在運(yùn)算前，應(yīng)首先對(duì)直流輸出電位進(jìn)行調(diào)零，即保證輸入為零時(shí)，輸出也為零。當(dāng)運(yùn)放有外接調(diào)零端子時(shí)，可按組件要求接入調(diào)零電位器RW調(diào)零時(shí)，將輸入端接地，調(diào)零端接入電位器RW用直流電壓表測(cè)量輸出電壓Uo

，細(xì)心調(diào)節(jié)RW使Uo為零(即失調(diào)電壓為零)。如果沒(méi)有調(diào)零端子，若要調(diào)零，可按圖2-25所示電路進(jìn)行調(diào)零。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試(6)輸出電壓最大動(dòng)65實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試

一個(gè)運(yùn)放如不能調(diào)零，大致有如下原因:①組件正常，接線(xiàn)有錯(cuò)誤。②組件正常，但負(fù)反饋不夠強(qiáng)(RF/R1太大)，為此可將RF短路，觀察是否能調(diào)零。③組件正常，但由于它所允許的共模輸入電壓太低，可能出現(xiàn)“自鎖”現(xiàn)象，因而不能調(diào)零。為此可將電源斷開(kāi)后，再重新接通，如能恢復(fù)正常，則屬于這種情況。④組件正常，但電路有“自激”現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)行消振。⑤組件內(nèi)部損壞，應(yīng)更換好的集成塊。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試一個(gè)運(yùn)放如不能調(diào)零66實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試(3)消振。一個(gè)集成運(yùn)放自激時(shí)，表現(xiàn)為即使輸入信號(hào)為零，亦會(huì)有輸出，使各種運(yùn)算功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)損壞器件。在實(shí)驗(yàn)中，可用示波器監(jiān)視輸出波形。為消除運(yùn)放的自激，常采用如下措施:①若運(yùn)放有相位補(bǔ)償端子，可利用外接RC補(bǔ)償電路，產(chǎn)品手冊(cè)中有補(bǔ)償電路及元件參數(shù)提供。②電路布線(xiàn)，元、器件布局應(yīng)盡量減少分布電容。③在正、負(fù)電源進(jìn)線(xiàn)與地之間接上幾十μF的電解電容和0.01~0.1μF的陶瓷電容相并聯(lián)以減小電源引線(xiàn)的影響。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試(3)消振。一個(gè)集成67實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)前看清運(yùn)放管腳排列及電源電壓極性及數(shù)值，切忌正、負(fù)電源接反。

(1)測(cè)量輸入失調(diào)電壓認(rèn)、。按圖2-20連接實(shí)驗(yàn)電路，閉合開(kāi)關(guān)K1,K2，用直流電壓表測(cè)量輸出端電壓Uo1，并計(jì)算Uos。記入表2-13中。

(2)測(cè)量輸入失調(diào)電流IOS。實(shí)驗(yàn)電路如圖2-20，打開(kāi)開(kāi)關(guān)K1,K2，用直流電壓表測(cè)量Uo2，并計(jì)算IOS，記入表2-13中。

(3)測(cè)量開(kāi)環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aud。按圖2-23連接實(shí)驗(yàn)電路，運(yùn)放輸入端加頻率100Hz，大小為30~50mV正弦信號(hào)，用示波器監(jiān)視輸出波形。并用示波器測(cè)量UoP-P和UiP-P，并計(jì)算Aud，記入表2-13中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上一頁(yè)下68實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試(4)測(cè)量共模抑制比KCMRR。按圖2-24連接實(shí)驗(yàn)電路，運(yùn)放輸入端加f=100Hz,UiCP-P=2~4V正弦信號(hào)，監(jiān)視輸出波形。并測(cè)量UoCP-P和UiCP-P，計(jì)算AC及KCMRR，記入表2-13中。

(5)測(cè)量共模輸入電壓范圍Uicm。及輸出電壓最大動(dòng)態(tài)范圍UoP-P。自擬實(shí)驗(yàn)步驟及方法。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求(1)將所測(cè)得的數(shù)據(jù)與典型值進(jìn)行比較。(2)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題進(jìn)行分析、討論。上一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測(cè)試(4)測(cè)量共模抑制比69實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)研究由集成運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運(yùn)算電路的功能;(2)了解運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮的一些問(wèn)題。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件①士12V直流電源。②函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。③雙蹤示波器。④萬(wàn)用表。⑤集成運(yùn)算放大器μA741x1，電阻器、電容器若干。三、實(shí)驗(yàn)原理集成運(yùn)算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級(jí)放大電路。下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南乱豁?yè)返回70實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路當(dāng)外部接入不同的線(xiàn)性或非線(xiàn)性元、器件組成輸入和負(fù)反饋電路時(shí)，可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)運(yùn)算。在線(xiàn)性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)等模擬運(yùn)算電路。在大多數(shù)情況下，將運(yùn)放視為理想運(yùn)放，就是將運(yùn)放的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想化，滿(mǎn)足下列條件的運(yùn)算放大器稱(chēng)為理想運(yùn)放。開(kāi)環(huán)電壓增益Aud=;輸入阻抗ri=∞;輸出阻抗ro=0;帶寬fBW=∞;失調(diào)與漂移均為零等。理想運(yùn)放在線(xiàn)性應(yīng)用時(shí)的兩個(gè)重要特性如下:①輸出電壓Uo與輸入電壓之間滿(mǎn)足關(guān)系式為:

上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路當(dāng)外部接入不同上一頁(yè)下一頁(yè)返回71實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路由于Aud=∞，而Uo為有限值，因此，U+-U_=0。即U+=U_稱(chēng)為“虛短”。②由于ri=∞，故流進(jìn)運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電流可視為零，即IIB=0，稱(chēng)為“虛斷”。這說(shuō)明運(yùn)放對(duì)其前級(jí)吸取電流極小。上述兩個(gè)特性是分析理想運(yùn)放應(yīng)用電路的基本原則，可簡(jiǎn)化運(yùn)放電路的計(jì)算。

(1)反相比例運(yùn)算電路。電路如圖2-26所示。對(duì)于理想運(yùn)放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為:上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路由于Aud=∞，而Uo為有限值，因此72實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路為了減小輸入級(jí)偏置電流引起的運(yùn)算誤差,在同相輸入端應(yīng)接入平衡電阻R2=R1//RF。(2)反相加法電路。電路如圖2-27所示,輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為:

(3)同相比例運(yùn)算電路。圖2-28(a)是同相比例運(yùn)算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為:上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路為了減小輸入級(jí)偏置電流引起的運(yùn)算誤差73實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路當(dāng)R1→∞時(shí)，Uo=Ui，即得到如圖2-28(b)所示的電壓跟隨器。圖中R2=RF，用以減小漂移和起保護(hù)作用。一般RF取10kΩ,RF太小起不到保護(hù)作用，太大則影響跟隨特性。

(4)差動(dòng)放大電路(減法器)。對(duì)于圖2-29所示的減法運(yùn)算電路，當(dāng)R1=R2，R3=RF時(shí)，有如下關(guān)系式:(5)積分運(yùn)算電路。反相積分電路如圖2-30所示。在理想化條件下，輸出電壓uo等于:上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路當(dāng)R1→∞時(shí)，Uo=Ui，即得到如74實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路式中，uc(0)是t=0時(shí)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(0)=0，則:即輸出電壓uo(t)隨時(shí)間增長(zhǎng)而線(xiàn)性下降。顯然RC的數(shù)值越大，達(dá)到給定的Uo值所需的時(shí)間就越長(zhǎng)。積分輸出電壓所能達(dá)到的最大值受集成運(yùn)放最大輸出范圍的限制。在進(jìn)行積分運(yùn)算之前，首先應(yīng)對(duì)運(yùn)放調(diào)零。為了便于調(diào)節(jié)，將圖中K1閉合，即通過(guò)電阻R2的負(fù)反饋?zhàn)饔脦椭鷮?shí)現(xiàn)調(diào)零。但在完成調(diào)零后，應(yīng)將K1打開(kāi)，以免因R2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(shí)可實(shí)現(xiàn)積分電容初始電壓uC(0)=0;另一方面，可控制積分起始點(diǎn)，即在加入信號(hào)ui后，只要K2-打開(kāi)，電容就將被恒流充電，電路也就開(kāi)始進(jìn)行積分運(yùn)算。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路式中，uc(0)是t=0時(shí)刻電容c兩75實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)前要看清運(yùn)放組件各管腳的位置;切忌正、負(fù)電源極性接反和輸出端短路，否則將會(huì)損壞集成塊。

1.反相比例運(yùn)算電路

(1)按圖2-26連接實(shí)驗(yàn)電路，接通±12V電源，輸入端對(duì)地短路，進(jìn)行調(diào)零和消振。

(2)輸入f=100Hz,UiP-P=1V的正弦交流信號(hào)，測(cè)量相應(yīng)的UoP-P，并用示波器觀察uo和ui的相位關(guān)系，記入表2-14中。2.同相比例運(yùn)算電路(1)按圖2-28(a)連接實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)步驟同內(nèi)容1，將結(jié)果記入表2-15中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上一頁(yè)下一頁(yè)返回76實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路(2)將圖2-28(a)中的R，斷開(kāi)，得圖2-28(b)電路，重復(fù)內(nèi)容(1)。3.反相加法運(yùn)算電路(1)按圖2-27連接實(shí)驗(yàn)電路，調(diào)零和消振。

(2)輸入信號(hào)采用直流信號(hào)，如圖2-31所示電路為簡(jiǎn)易直流信號(hào)源，由實(shí)驗(yàn)者自行完成。實(shí)驗(yàn)時(shí)要注意選擇幾組合適的直流信號(hào)幅度以確保集成運(yùn)放工作在線(xiàn)性區(qū)。用萬(wàn)用表直流電壓擋測(cè)量輸入電壓Ui1，Ui2及輸出電壓Uo，記入表2-16中。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路(2)將圖2-28(a)中的R，77實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路4.減法運(yùn)算電路

(1)按圖2-29連接實(shí)驗(yàn)電路，調(diào)零和消振。

(2)用如圖2-31所示可調(diào)直流信號(hào)源輸入直流信號(hào)，實(shí)驗(yàn)步驟同內(nèi)容3，記入表2-17中。5.積分運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)電路如圖2-30所示。打開(kāi)K2，閉合K1，對(duì)運(yùn)放輸出進(jìn)行調(diào)零。調(diào)零完成后，再打開(kāi)K1，閉合K2，使uC(0)=∞。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路4.減法運(yùn)算電路上一頁(yè)下一頁(yè)返回78實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路(3)預(yù)先調(diào)好直流輸入電壓Ui=0.5V，接入實(shí)驗(yàn)電路，再打開(kāi)K2,然后用萬(wàn)用表直流電壓擋測(cè)量輸出電壓Uo，每隔5秒讀一次Uo，記入表2-18中，Uo不繼續(xù)明顯增大直到為止。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求(1)整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫(huà)出波形圖(注意波形間的相位關(guān)系)。(2)將理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。(3)分析、討論實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問(wèn)題。上一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路(3)預(yù)先調(diào)好直流輸入電壓Ui=079實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)研究利用運(yùn)放、電阻和電容分別構(gòu)成有源低通、高通、帶通和帶阻濾波器的方法。(2)學(xué)會(huì)測(cè)量有源濾波器的幅頻特性。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件①士12V直流電源。②函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。③雙蹤示波器。④μA741x1，電阻器、電容器若干。

三、實(shí)驗(yàn)原理由RC元件與運(yùn)算放大器組成的濾波器稱(chēng)為RC有源濾波器，其功能是讓一定頻率范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，抑制或急劇衰減此頻率范圍以外的信號(hào)。下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南乱豁?yè)返回80實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路可用在信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳輸、抑制干擾等方面，但因受運(yùn)算放大器頻帶限制，這類(lèi)濾波器主要用于中、低頻場(chǎng)合。根據(jù)對(duì)頻率范圍的選擇不同，可分為低通(LPF)、高通(HPF)、帶通(BPF)與帶阻(BEF)四種濾波器，它們的幅頻特性如圖2-32所示。具有理想幅頻特性的濾波器是很難實(shí)現(xiàn)的，只能用實(shí)際的幅頻特性去接近理想的。一般來(lái)說(shuō)，濾波器的幅頻特性越好，其相頻特性越差，反之亦然。濾波器的階數(shù)越高，幅頻特性衰減的速率越快，但RC網(wǎng)絡(luò)的節(jié)數(shù)越多，元件參數(shù)計(jì)算越煩瑣，電路調(diào)試越困難。任何高階濾波器均可以用較低的二階RC有源濾波器級(jí)聯(lián)實(shí)現(xiàn)。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路可用在信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳輸、抑制干擾等81實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路1.低通濾波器(LPF)

低通濾波器是用來(lái)通過(guò)低頻信號(hào)衰減或抑制高頻信號(hào)。典型的二階有源低通濾波器如圖2-33(a)所示。它由兩級(jí)RC濾波環(huán)節(jié)與同相比例運(yùn)算電路組成，其中第一級(jí)電容C接至輸出端，引入適量的正反饋，以改善幅頻特性。圖2-33(b)為二階低通濾波器的幅頻特性曲線(xiàn)。其性能參數(shù)為:二階低通濾波器的通帶增益。截止頻率，它是二階低通濾波器通帶與阻帶的界限頻率。品質(zhì)因數(shù)，它的大小影響低通濾波器在截止頻率處幅頻特性的形狀。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路1.低通濾波器(LPF)上一頁(yè)下一頁(yè)82實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路2.高通濾波器(HPF)與低通濾波器相反，高通濾波器用來(lái)通過(guò)高頻信號(hào)，衰減或抑制低頻信號(hào)。只要將圖2-33低通濾波電路中起濾波作用的電阻、電容互換，即可變成二階有源高通濾波器，如圖2-34(a)所示。高通濾波器性能與低通濾波器相反，其頻率響應(yīng)和低通濾波器是“鏡像”關(guān)系，仿照LPF分析方法，不難求得HPF的幅頻特性。電路性能參數(shù)AuP、f0，Q各量的含義同二階低通濾波器。圖2-34(b)為二階高通濾波器的幅頻特性曲線(xiàn)，可見(jiàn)，它與二階低通濾波器的幅頻特性曲線(xiàn)有“鏡像”關(guān)系。上一頁(yè)下一頁(yè)返回實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路2.高通濾波器(HPF)上一頁(yè)下一頁(yè)83實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路

3.帶通濾波器(BPF)

這種濾波器的作用是只允許在某一個(gè)通頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò)，而比通頻帶下限頻率低和比上限頻率高的信號(hào)均加以衰減或抑制。典型的帶通濾波器可以從二階低通濾波器中將其中一級(jí)改成高通而成。其電路圖和幅頻特性曲線(xiàn)圖如圖2-35所示。電路性能參數(shù)有:通頻帶增益中心自頻率；通頻帶寬度；選擇性上一頁(yè)下一頁(yè)