《模擬電子技術(shù)及應(yīng)用》課件第9章

一、實驗?zāi)康?/p>

(1)了解低頻信號發(fā)生器、交流毫伏表及示波器的性能，掌握其正確使用方法。

(2)初步掌握用示波器測量信號波形和參數(shù)的方法。實驗一常用電子儀器的使用

二、實驗說明

在模擬電子電路實驗中，經(jīng)常使用的電子儀器包括示波器、信號發(fā)生器、交流毫伏表、直流穩(wěn)壓電源及頻率計等。它們和萬用表或直流電壓表配合，可以完成對模擬電子電路的靜態(tài)和動態(tài)工作狀態(tài)的測試。本次實驗著重學(xué)習(xí)示波器、信號發(fā)生器和交流毫伏表的使用方法，其在實驗中的連接關(guān)系如圖9-1所示。

圖9-1信號發(fā)生器選用XD22型，它可以產(chǎn)生正弦、矩形及TTL三種波形的信號，信號頻率范圍為1Hz～1MHz。在模擬電路中，一般使用正弦信號。

交流毫伏表選用HZ1812型，它的用途是測量正弦信號電壓的大小。

示波器是用來觀測各種周期電壓(或電流)波形的儀器。本實驗中選用COS5020BF型，它是一種自帶頻率計的通用雙蹤示波器。

三、實驗儀器

(1)低頻信號發(fā)生器 XD22型

(2)交流毫伏表 HZ1812型

(3)示波器 COS5020BF型

四、實驗內(nèi)容及步驟

1.信號發(fā)生器和交流毫伏表的使用

1)信號頻率的調(diào)節(jié)

根據(jù)表9-1中所列待調(diào)頻率的數(shù)值，正確選擇低頻信號發(fā)生器左下方“波段”和“頻率”旋鈕的位置，使數(shù)碼管顯示的頻率讀數(shù)與待調(diào)頻率一致，并將各旋鈕的位置記入表9-1中。讀數(shù)時要注意小數(shù)點位置和頻率單位。

表9-1信號頻率的調(diào)節(jié)

2)“輸出衰減”各位置滿刻度輸出電壓的測量

將XD22信號發(fā)生器頻率調(diào)至1kHz，并調(diào)節(jié)“輸出細調(diào)”旋鈕，使表頭指示保持為滿刻度(6.3V)。從0dB開始依次改變“輸出衰減”旋鈕的位置，用交流毫伏表測量出對應(yīng)的滿刻度電壓值并記入表9-2中。(注意正確連線及合理選擇毫伏表的量程)

表9-2用交流毫伏表測量輸出電壓

3)用交流毫伏表測量給定信號的電壓

若需要一個f＝1.0kHz，U＝10mV的正弦信號時，如何正確選擇XD22信號發(fā)生器和HZ1812交流毫伏表的旋鈕位置，思考后實驗證明。

2.示波器的使用

1)示波器的調(diào)整

先檢查幾個重要開關(guān)旋鈕的位置。將觸發(fā)方式置“自動”，觸發(fā)源置“內(nèi)”，內(nèi)觸發(fā)置“常態(tài)”，電平調(diào)節(jié)旋鈕逆時針鎖住，輸入耦合方式置“AC”或“DC”。

然后打開電源，調(diào)節(jié)“輝度”、“聚焦”及X軸和Y軸位移，使熒光屏正中出現(xiàn)一條亮度適中且清晰的掃描基線。

2)用示波器測量信號參數(shù)

使信號發(fā)生器的信號頻率分別為100Hz、1kHz、10kHz,電壓有效值均為1V(用毫伏表測量)。適當調(diào)節(jié)示波器Y軸靈敏度開關(guān)“V／div.”及掃描速度開關(guān)“T／div.”的位置，使示波器屏幕上顯示合適高度的波形，則此時屏幕上垂直坐標表示每格的電壓數(shù)值，水平坐標表示每格的時間數(shù)值。根據(jù)被測波形在垂直方向及水平方向一個周期所占格數(shù)便可讀出被測信號電壓的數(shù)值及信號周期。將實驗結(jié)果記入表9-3中。

表9-3用示波器測量信號參數(shù)五、預(yù)習(xí)及思考

(1)閱讀附錄部分常用電子儀器簡介。

(2)閱讀實驗指導(dǎo)書，了解實驗基本內(nèi)容和步驟以及待填表格的填法。

(3)在使用示波器時，波形的清晰、亮度的適中、波形的垂直和水平位置、波幅的改變、波形周期數(shù)的調(diào)整以及波形的穩(wěn)定等，各與哪些旋鈕、開關(guān)有關(guān)系?

(4)能否用交流毫伏表測量直流電壓?六、實驗報告

(1)整理實驗數(shù)據(jù)，比較理論值和測量值的異同并分析誤差原因。

(2)回答預(yù)習(xí)思考題。

一、實驗?zāi)康?/p>

(1)認識常用二極管和三極管的外形特征。

(2)學(xué)會使用萬用表判別晶體二極管的極性和三極管的管腳。

(3)熟悉用萬用表判別二極管和三極管的質(zhì)量。

(4)了解用晶體管特性圖示儀測試晶體三極管輸出特性曲線的方法。實驗二二極管、三極管的識別與檢測

二、實驗說明

現(xiàn)代電子技術(shù)的核心是晶體管，熟悉晶體二極管和晶體三極管的性能是學(xué)習(xí)電子技術(shù)的基礎(chǔ)，熟練用萬用表粗測晶體二極管和三極管的性能也是電子技術(shù)工作者必須掌握的基本技能之一。本次實驗中除學(xué)習(xí)用萬用表判別晶體二極管及三極管管腳、極性，粗測其性能外，還要了解用晶體管特性圖示儀測試晶體三極管輸出特性曲線的方法。

1.萬用表測試二極管的原理

晶體二極管內(nèi)部實質(zhì)上是一個PN結(jié)。當外加正向電壓，即P端電位高于N端電時，二極管導(dǎo)通呈低電阻；當外加反向電壓，即N端電位高于P端電位時，二極管截止呈高電阻。因此可應(yīng)用萬用表的電阻擋鑒別二極管的極性并判別其質(zhì)量的好壞。如圖9-2所示為萬用表電阻擋的等效電路。

圖9-2由圖可知，表外電路的電流方向從萬用表“－”端流向“＋”端，即萬用表處于電阻擋時，其“－”端為內(nèi)電源的正極，“＋”端為內(nèi)電源的負極。Ro是電阻擋表面刻度中心阻值，n是電阻擋旋鈕所指倍數(shù)。由等效電路圖可算出電阻擋在n倍率下輸出的短路電流值。測試時，可通過計算指針偏轉(zhuǎn)角占全量程刻度的百分比

(可通過指針所處直流電壓刻度位置估算之)來估算流經(jīng)被測元器件的直流電流，其值為

在測試小功率二極管時，一般使用R×100(

)或R×1k(

)擋，才不致?lián)p壞管子。

2.萬用表測試三極管的原理

1)基極和管型的判斷

三極管內(nèi)部有兩個PN結(jié)，即集電結(jié)和發(fā)射結(jié)，如圖9-3(a)所示為NPN型三極管。與二極管相似，三極管內(nèi)的PN結(jié)同樣具有單向?qū)щ娦?，因此，可用萬用表歐姆擋判別出基極B和管型。例如NPN型三極管，當用黑表棒接基極B，用紅表棒分別搭試集電極C和發(fā)射極E時，所測的阻值均較??；反之，表棒位置交換后，測的阻值均較大。但在測試時電極和管型均未知，因此對三個電極腳要調(diào)換測試，直到符合上述測量結(jié)果為止。然后，再根據(jù)在公共端電極上表棒所代表的電源極性，即可判別出基極B和管型，如圖9-3(b)所示。

圖9-3

2)集電極和發(fā)射極的判別

集電極和發(fā)射極的判別可根據(jù)三極管的電流放大作用來進行判斷。在圖9-4所示的電路中，當未接入RB時，無IB，則IC＝ICEO很小，測得C、E間電阻大；當接入RB時，則有IB，而IC＝

IB＋ICEO，因此，IC顯然要增大，測得C、E間電阻比未接上RB時小。如果C、E調(diào)頭，三極管成反向運用，則

小，無論RB接與不接，C、E間電阻均較大，因此可判斷出C極和E極。例如，測量的管型是NPN型，若符合

大的情況，則與黑表棒相接的是集電極C。

圖9-4

3)反向穿透電流ICEO的檢查

ICEO的大小是衡量三極管質(zhì)量的一個重要指標，要求越小越好。按產(chǎn)品指標應(yīng)在UCE為某定值下測ICEO，因此用萬用表電阻擋測試時，ICEO僅為一個參考值。測量方法如圖9-4所示，此時基極應(yīng)開路，根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)角的百分比

，由式I＝

［Εo／(nRo)］可估算出ICEO的大小。對于硅管來說，由于反向穿透電流很小，因此用萬用表電阻擋測試時，基本讀不出。

4)共發(fā)射極直流電流放大系數(shù)

的性能測試

的測試方法與集電極和發(fā)射極的判別方法相似。由三極管電流放大系數(shù)原理可知，在接RB時測得的阻值比未接RB時小，即

角百分比越大，說明三極管電流放大系數(shù)越大。

在掌握了上述基本方法后，即可判別二極管和三極管的PN結(jié)是否損壞、是開路還是短路等。而在實際測量判別時往往可借助測量者的手指短接C、E來代替圖9-4中的RB。三、實驗儀器

(1)晶體管特性圖示儀

(2)指針式萬用表

(3)二極管、三極管及電阻若干四、實驗內(nèi)容及步驟

1.測試二極管的正、負極性和正、反向電阻

用萬用表電阻擋(R×100(

)或R×1k(

)擋)判別二極管的正、負極性并測試其正、反向電阻，將結(jié)果記入表9-4中。表9-4正、反向電阻測量值

2.判別三極管的管腳和管型(NPN型和PNP型)

(1)用萬用表電阻擋先判別基極B和管型，將結(jié)果記入表9-5中。

(2)判別出集電極C和發(fā)射極E，并粗略測定ICEO和

的大小，將結(jié)果記入表9-5中。表9-5判別三極管的管型和管腳

(3)用萬用表測試壞的二極管和三極管，分析判斷管子的損壞情況。

(4)用晶體管特性圖示儀測試并描繪晶體三極管輸出特性曲線。五、預(yù)習(xí)與思考

(1)預(yù)習(xí)PN結(jié)外加正、反向電壓時，導(dǎo)通、截止的工作原理以及三極管電流放大原理。

(2)為什么用萬用表的不同電阻擋測量二極管正向電阻時，結(jié)果不一樣？六、實驗報告

(1)整理實驗數(shù)據(jù)。

(2)分析總結(jié)測量結(jié)果，總結(jié)一般晶體二極管正、反向電阻的范圍。

(3)畫出所測三極管輸出特性曲線。

一、實驗?zāi)康?/p>

(1)掌握放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響。

(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)熟悉電子儀器在電子測量中的實際應(yīng)用。實驗三共射單管放大器二、實驗說明

圖9-5為常見的電阻分壓式工作點穩(wěn)定單管放大器實驗電路，由于引入了直流電流負反饋，因此該電路具有自動穩(wěn)定靜態(tài)工作點的優(yōu)點。

由于電子元器件的分散性較大，因此在設(shè)計、制作和維修晶體管放大電路時離不開測量和調(diào)試技術(shù)，放大器的測量和調(diào)試內(nèi)容一般包括放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試以及放大器各項動態(tài)參數(shù)的測量與調(diào)試等。

圖9-5

1.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)工作點時，應(yīng)首先使放大器輸入端與地短接，即使得Ui＝0。然后選用合適的儀表分別測量三極管的集電極電流和各電極對地的電位(為減小電壓表內(nèi)阻分流對測量結(jié)果的影響，不直接測量UBE和UCE)。而在一般測量中，為了避免斷開電路測電流，所以改為測量電壓再算出電流的方法，如只要測出UE，則IC≈IE＝UE／RE。

2)靜態(tài)工作點的調(diào)試

放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試是指對三極管集電極電流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uo的負半周將被削底，如圖9-6(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9-6(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。

圖9-6調(diào)試時，通常采用調(diào)節(jié)偏置電阻RB1的方法來改變靜態(tài)工作點，若減小RB1，可使靜態(tài)工作點提高；若增大RB1，則可使靜態(tài)工作點降低。

必須說明的是工作點高低的確定與輸入信號的幅度直接相關(guān)。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。對前級小信號放大器而言，較低的靜態(tài)工作點有利于降低靜態(tài)功耗和放大器噪聲。而對后級大信號放大器而言，靜態(tài)工作點最好盡量靠近交流負載線的中點，以使放大器得到最大動態(tài)范圍。

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、最大不失真輸出電壓(動態(tài)范圍)和通頻帶等。

1)電壓放大倍數(shù)Au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Ui和Uo，則

2)輸入電阻Ri的測量

為了測量放大器的輸入電阻，按圖9-7所示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(電流取樣電阻)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

電阻R的值不宜取得過大或過小，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，本實驗取R＝1k

。

圖9-7

3)輸出電阻Ro的測量

按圖9-7所示電路，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UL，根據(jù)

即可求出

在測試中應(yīng)注意，必須保持RL接入前后輸入信號ui的大小不變。

4)最大不失真輸出電壓Uop-p的測量(最大動態(tài)范圍)

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ui的幅度，使示波器上顯示的放大器輸出波形出現(xiàn)削底或縮頂現(xiàn)象，再調(diào)節(jié)RP(改變靜態(tài)工作點)，使失真現(xiàn)象消除；然后反復(fù)調(diào)ui及RP，直至輸出波形將要同時出現(xiàn)削底和縮頂現(xiàn)象(如圖9-8所示)時，說明靜態(tài)工作點已調(diào)在交流負載線的中點。此時波形輸出幅度最大，且無明顯失真，用交流毫伏表測出Uo(有效值)，則動態(tài)范圍等于 ，或用示波器直接讀出Uop-p來。

圖9-8

5)放大器幅頻特性的測量

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2-38所示，Aum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1／2，即0.707Aum時，所對應(yīng)的頻率分別稱為下限頻率fL和上限頻率fH，則通頻帶為

fBW＝fH－fL

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)Au。為此，可采用前述測量Au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。三、實驗儀器

(1)直流穩(wěn)壓電源

(2)低頻信號發(fā)生器

(3)交流毫伏表

(4)直流電壓表

(5)示波器

(6)放大器電路板四、實驗內(nèi)容及步驟

1.靜態(tài)工作點的調(diào)試

先將直流穩(wěn)壓電源調(diào)至12V，然后按圖9-5接入電路。調(diào)節(jié)RP使IC＝2.0mA(即使得UE＝2.0V)，用直流電壓表測量UB、UE、UC并用萬用表測量RB1值，將結(jié)果記入表9-6。表9-6靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試

2.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)信號發(fā)生器的輸出細調(diào)旋鈕使B點對地電壓Ui＝10mV，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負載情況下的Uo值，將結(jié)果記入表9-7中。

表9-7電壓放大倍數(shù)的測量

3.觀察靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響

在上述靜態(tài)條件下(IC＝2.0mA)，置RC＝2.4k

，RL＝∞，逐漸加大輸入信號Ui，使輸出電壓波形足夠大但不失真。然后保持輸入信號不變，分別增大和減小RP的阻值，改變靜態(tài)工作點使輸出波形出現(xiàn)截止或飽和失真，分別繪出Uo的波形，并測量出相對應(yīng)的IC和UCE值，記入表9-8中，每次測IC和UCE時均需將信號源關(guān)閉。表9-8靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響

4.測量最大不失真輸出電壓

仍置RC＝2.4k

，RL＝∞，將輸入電壓Ui從0開始逐漸加大，同時用示波器監(jiān)視輸出電壓Uo的波形，待輸出波形出現(xiàn)縮頂或削底失真時，調(diào)節(jié)RP使失真消除，然后再增大輸入信號使輸出波形出現(xiàn)失真，再調(diào)節(jié)RP使失真消除，如此反復(fù)調(diào)節(jié)直至輸出波形將要同時出現(xiàn)縮頂和削底失真時，此時的輸出電壓就是放大器的最大不失真輸出電壓，而此時對應(yīng)的靜態(tài)工作點也稱為最佳靜態(tài)工作點，測試相應(yīng)數(shù)據(jù)并記入表9-9。

表9-9最大不失真輸出電壓的測量

5.測量輸入電阻

在上述狀態(tài)下，用交流毫伏表測出信號源電壓Us和放大器輸入電壓Ui，并記入表9-10。表9-10輸入電阻的測量

6.測量輸出電阻

在上述狀態(tài)下，用交流毫伏表分別測量出RL＝∞和RL＝2.4k

時所對應(yīng)的輸出電壓Uo和UL，并記入表9-10。五、預(yù)習(xí)及思考

(1)閱讀教材中有關(guān)單管放大器的內(nèi)容。

(2)分析圖9-5中RP阻值的大小對放大器靜態(tài)工作點的影響及與輸出波形失真的關(guān)系。六、實驗報告

(1)整理實驗測試數(shù)據(jù)并與理論計算值對照，分析誤差原因。

(2)總結(jié)分析在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。

一、實驗?zāi)康?/p>

(1)加深理解負反饋放大器的工作原理及負反饋對放大器性能的影響。

(2)掌握負反饋放大器性能的測試方法。實驗四負反饋放大器二、實驗說明

負反饋在電子電路中有著非常廣泛的應(yīng)用，它雖然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)指標，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)。本實驗以圖9-9所示兩級電壓串聯(lián)負反饋放大電路為例，測試分析其對放大器各項性能指標的影響。

圖9-9三、實驗儀器

(1)直流穩(wěn)壓電源

(2)低頻信號發(fā)生器

(3)交流毫伏表

(4)直流電壓表

(5)示波器

(6)放大器電路板四、實驗內(nèi)容及步驟

1.靜態(tài)工作點的調(diào)試與測量

按圖9-9連接電路，取UCC＝＋12V，Ui＝0，IC1＝2.0mA，IC2＝2.5mA，用直流電壓表分別測量第一級、第二級放大器的靜態(tài)工作點，記入表9-11。表9-11靜態(tài)工作點的測量

2.基本放大器性能指標的測量

將圖9-9電路中的開關(guān)S扳至“斷”的位置，此時負反饋支路斷開，電路為兩級阻容耦合基本放大器。

1)基本動態(tài)參數(shù)的測量

在放大器輸入端加入f＝1kHz，Us≈5mV的正弦信號，用示波器監(jiān)視輸出電壓Uo的波形，在Uo不失真的情況下(若有失真可適當減小Us，無失真則可適當增大Us)，用交流毫伏表測量Us、Ui、UL，記入表9-12。

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9-12。表9-12基本動態(tài)參數(shù)的測量

2)通頻帶的測量

接入RL＝2.4k

，保持Us不變。用交流毫伏表監(jiān)視Us的幅度，用示波器監(jiān)視UL的幅度，然后增加和減小輸入信號的頻率(頻率改變時應(yīng)維持Us數(shù)值大小不變，若有變化則需調(diào)節(jié)信號輸入使Us維持原有數(shù)值)，直至輸出電壓Uo降至中頻時的0.7倍的時候，所對應(yīng)的頻率即為上限截止頻率fH和下限截止頻率fL。

3.負反饋放大器性能指標的測量

將圖9-9電路中開關(guān)S扳向“通”的位置，此時負反饋支路接入，電路成為具有串聯(lián)電壓負反饋的兩級阻容耦合放大器。適當加大輸入信號Us(約10mV)，在輸出信號波形不失真的條件下，參照前面基本放大器的測試方法，測量負反饋放大器的Auf、Rif、Rof和Δf，記入表9-12及表9-13。

表9-13通頻帶的測量五、預(yù)習(xí)及思考

(1)復(fù)習(xí)教材中有關(guān)負反饋放大器的內(nèi)容。

(2)估算圖9-9電路的靜態(tài)工作點。六、實驗報告

(1)整理實驗測試數(shù)據(jù)。

(2)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。

一、實驗?zāi)康?/p>

(1)掌握射極跟隨器的特性及測試方法。

(2)進一步熟悉放大器各項參數(shù)的測量方法。實驗五射極跟隨器二、實驗說明

射極跟隨器的原理如圖9-10所示。它是一個電壓串聯(lián)負反饋放大電路，該電路具有輸入電阻高，輸出電阻低，電壓放大倍數(shù)接近1，且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、輸出信號同相等特點。射極跟隨器的測試內(nèi)容和方法與單管放大器基本相同。

圖9-10三、實驗儀器

(1)直流穩(wěn)壓電源

(2)低頻信號發(fā)生器

(3)交流毫伏表

(4)直流電壓表

(5)示波器

(6)放大器電路板四、實驗內(nèi)容與步驟

1.調(diào)試靜態(tài)工作點

接通＋12V直流電源，在電路輸入端B點加入f＝1kHz正弦信號，電路輸出端用示波器監(jiān)視輸出波形，反復(fù)調(diào)整RP的大小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，然后斷開輸入信號(即Ui＝0)，用直流電壓表測量晶體管各電極對地電位，將所測數(shù)據(jù)記入表9-14。表9-14靜態(tài)工作點的調(diào)整

2.測量電壓放大器倍數(shù)Au

接入負載RL＝1k

，在電路輸入端B點加入f＝1kHz的正弦信號Ui，調(diào)節(jié)輸入信號的幅度并同時用示波器觀察輸出電壓Uo的波形，在輸出最大不失真的情況下，用交流毫伏表測量Ui、UL值，將所測數(shù)據(jù)記入表9-15中。表9-15電壓放大器倍數(shù)的測量

3.測量輸出電阻Ro

接入負載RL＝1k

，在電路B點加入f＝1

kHz正弦信號Ui，用示波器監(jiān)視輸出波形，在波形不失真的條件下用交流毫伏表測量空載輸出電壓Uo和帶負載輸出電壓UL，將所測數(shù)據(jù)記入表9-16中。表9-16輸出電阻的測量

4.測量輸入電阻Ri

在電路A點加入f＝1kHz正弦信號Us，用示波器監(jiān)視輸出波形，在波形不失真的情況下用交流毫伏表分別測出A、B點對地的電壓Us、Ui，將所測數(shù)據(jù)記入表9-17中。表9-17輸入電阻的測量

5.測試跟隨特性

接入負載RL＝1k

，在電路B點加入f＝1kHz正弦信號，用示波器監(jiān)視跟隨器輸出波形，逐漸增大輸入信號Ui的幅度，直至輸出波形達到最大不失真，用交流毫伏表測量對應(yīng)的Ui及UL，將所測數(shù)據(jù)記入表9-18中。表9-18跟隨特性的測量

6.測試幅頻特性

保持輸入信號Ui幅度不變，從低到高逐漸改變信號源頻率，用示波器監(jiān)視輸出信號波形，用交流毫伏表測量不同頻率下的輸出電壓UL，將所測數(shù)據(jù)記入表9-19。

表9-19幅頻特性的測量五、預(yù)習(xí)及思考

(1)復(fù)習(xí)射極跟隨器的工作原理及其特點。

(2)根據(jù)圖9-10中的元件參數(shù)估算該電路的靜態(tài)工作點。六、實驗報告

(1)整理實驗數(shù)據(jù)并畫出跟隨特性和幅頻特性曲線。

(2)總結(jié)射極跟隨器的性能特點。

一、實驗?zāi)康?/p>

(1)熟悉差動放大器的工作原理。

(2)掌握差動放大器的基本測試方法。實驗六差動放大器二、實驗說明

圖9-11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。當開關(guān)S扳向左邊時構(gòu)成典型的差動放大器，用調(diào)零電位器RP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為兩管公用的發(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)，但對共模信號有很強的負反饋作用，能有效地抑制零漂，穩(wěn)定靜態(tài)工作點。當開關(guān)S扳向右邊時構(gòu)成具有恒流源的差動放大器，它由晶體管恒流源電路代替發(fā)射極電阻，可進一步提高差動放大器抑制共模信號的能力。

圖9-11三、實驗儀器

(1)直流穩(wěn)壓電源

(2)低頻信號發(fā)生器

(3)交流毫伏表

(4)直流電壓表

(5)示波器

(6)放大器電路板四、實驗內(nèi)容及步驟

1.典型差動放大器性能測試

在圖9-11中，將開關(guān)S扳向左邊構(gòu)成典型差動放大器。

1)調(diào)整靜態(tài)工作點

接通±12V的直流電源，不接入信號源(Ui＝0)，用直流電壓表測量三極管V1、V2集電極間輸出電壓Uo，同時調(diào)節(jié)調(diào)零電位器RP，使Uo＝0。調(diào)好后用直流電壓表測量V1、V2各電極的電位，將結(jié)果記入表9-20中。

表9-20靜態(tài)工作點的調(diào)整

2)測量差模電壓放大倍數(shù)Ad

將信號發(fā)生器的輸出端接在放大器A、B兩輸入端之間，構(gòu)成雙端輸入方式，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器使f＝1kHz、Ui＝100mV。用示波器監(jiān)視輸出端(集電極C1與地或C2與地之間)，在輸出波形不失真的情況下，用交流毫伏表分別測量Ui、UC1、UC2，將結(jié)果記入表9-21中。

表9-21差模電壓放大倍數(shù)的測量將放大器A、B兩點短接，信號發(fā)生器的輸出信號接在A端與地之間，此時A、B兩端對地信號完全一致，構(gòu)成共模輸入方式。調(diào)節(jié)信號發(fā)生器使Ui＝1V，在輸出電壓無失真的情況下用毫伏表測量UC1、UC2，將結(jié)果記入表9-21中。

2.具有恒流源差動放大器性能測試

將圖9-11電路開關(guān)扳向右邊，構(gòu)成具有恒流源的差動放大器。參照上述測量方法，測量其差摸電壓放大倍數(shù)及共模電壓放大倍數(shù)，將結(jié)果記入表9-21中，并根據(jù)測量值按要求計算共模抑制比。五、預(yù)習(xí)與思考

(1)根據(jù)實驗電路參數(shù)(取

1＝

2＝100，rBE＝3k

)，估算典型差動放大器和具有恒流源差放大器的靜態(tài)工作點和差動電壓放大倍數(shù)。

(2)怎樣進行靜態(tài)調(diào)零？靜態(tài)調(diào)零時用什么儀表測Uo？

(3)在實驗中怎樣獲得雙端和單端差模信號？怎樣獲得共模信號？

(4)怎樣用兩路獨立穩(wěn)壓電源組成±12V雙路直流穩(wěn)壓電源。六、實驗報告

(1)整理實驗數(shù)據(jù)。

(2)分析并總結(jié)差動放大器的性能特點。

一、實驗?zāi)康?/p>

(1)掌握用集成運算放大器組成各種基本運算電路的方法。

(2)了解集成運算放大器的外形、引腳功能及正確使用方法。實驗七運算放大器的線性應(yīng)用二、實驗說明

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。其用途非常廣泛，幾乎滲透到電子技術(shù)的各個領(lǐng)域。當其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，可以方便地實現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，則可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數(shù)等各種模擬運算電路。

圖9-12下面介紹幾種基本運算電路。

1.反相比例運算電路

電路如圖9-12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R2＝R1∥Rf。

2.反相加法電路

電路如圖9-13所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為

圖9-13中，R3＝R1∥R2∥Rf。

圖9-13

3.同相比例運算電路

圖9-14(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

圖9-14(a)中，R2＝R1∥Rf。

當R1→∞時，Uo＝Ui，即得到如圖9-14(b)所示的電壓跟隨器。圖9-14(b)中，R2＝Rf，用來減小漂移和起保護作用。一般Rf取10k

，Rf太小起不到保護作用，太大則影響跟隨性能。

圖9-14

4.差動放大電路(減法器)

對于圖9-15所示的減法運算電路，當R1＝R2，R3＝Rf時，有如下關(guān)系式

圖9-15

5.積分運算電路

反相積分電路如圖9-16所示。在理想化條件下，輸出電壓uo為

式中，uC(0＋)是t＝0時刻電容C兩端的電壓值，即初始值。

圖9-16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制。在進行積分運算之前，首先應(yīng)對運放進行調(diào)零。為了便于調(diào)節(jié)，將圖9-16中S1閉合，即通過電阻R2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S1打開，以免因R2的接入造成積分誤差。S2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(0＋)＝0，另一方面可控制積分起始點，即在加入信號ui后，只要S2一打開，電容就將被恒流充電，電路也就開始進行積分運算。

本實驗所用運算放大器

A741各引腳排列如圖9-17所示，簡易信號源如圖9-18所示。

圖9-17圖9-18三、實驗儀器

(1)直流穩(wěn)壓電源

(2)低頻信號發(fā)生器

(3)交流毫伏表

(4)直流電壓表

(5)示波器

(6)

A741、電阻及電容若干四、實驗內(nèi)容及步驟

1.反向比例運算電路

(1)接圖9-12連接實驗電路。

(2)接通±12V直流電源，將電路輸入端對地短接，用直流電壓表監(jiān)視輸出端對地電壓Uo，同時調(diào)節(jié)RP使Uo＝0。

(3)輸入端對地加入f＝1kHz、Ui＝0.5V的正弦信號，測量對應(yīng)的輸出電壓Uo，并用示波器觀察uo和ui的相位關(guān)系，將結(jié)果記入表9-22中。

表9-22反向比例運算電路的測量

2.同相比例運算電路

(1)按圖9-14(a)改接實驗電路，實驗測試內(nèi)容及步驟同上，將結(jié)果記入表9-23中。

(2)將圖9-14中的R1斷開，得圖9-14(b)電壓跟隨器電路，重復(fù)內(nèi)容(1)。表9-23同相比例運算電路的測量

3.反相加法運算電路

按圖9-13及圖9-18連接信號源及實驗電路。令f＝1kHz，Ui＝0.3V，分別測量Ui1，Ui2及Uo，將結(jié)果記入表9-24中。表9-24反相加法運算電路的測量

4.減法運算電路

按圖9-15連接實驗電路。信號源及實驗測試內(nèi)容同上，將結(jié)果記入表925中。表9-25減法運算電路的測量

5.積分運算電路

(1)按圖9-16連接實驗電路。

(2)打開S2，閉合S1，對運放進行調(diào)零。

(3)預(yù)先調(diào)好直流輸入電壓Ui＝0.5V，接入實驗電路，再打開S2，然后用直流電壓表測量輸出電壓Uo，每隔5秒讀一次Uo，記入表9-26，直到Uo不再明顯增大為止。表9-26積分運算電路的測量五、預(yù)習(xí)及思考

(1)閱讀教材中有關(guān)模擬運算部分的內(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)為了不損壞集成塊，實驗中要注意哪些問題?六、實驗報告

(1)整理實驗數(shù)據(jù)，畫出各表格中的波形圖。

(2)比較理論計算與實際測量結(jié)果，分析誤差原因。

一、實驗?zāi)康?/p>

(1)熟悉OTL功率放大器的工作原理。

(2)學(xué)習(xí)OTL功率放大器基本性能指標的測試方法。實驗八OTL低頻功率放大器二、實驗說明

圖9-19所示為OTL低頻功率放大器。其中由晶體三集管V1組成推動級(也稱前置放大級)，V2、V3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形式，因此具有輸出電阻低，負載能力強等優(yōu)點，適合于作功率輸出級。V1管工作在甲類狀態(tài)，它的集電極電流IC1由電位器RP1進行調(diào)節(jié)。IC1的一部分流經(jīng)電位器RP1及二極管VD，給V2、V3提供偏壓。調(diào)節(jié)RP1，可以使V2、V3得到合適的靜態(tài)電流而工作在甲、乙類狀態(tài)，從而克服交越失真。靜態(tài)時要求輸出端中點A的電位UA＝0.5UCC，可以通過調(diào)節(jié)RP1來實現(xiàn)，又由于RP1的一端接在A點，因此在電路中引入交、直流電壓并聯(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。

圖9-19當輸入正弦交流信號ui時，經(jīng)V1放大、倒相后同時作用于V2、V3的基極，ui的負半周期使V2管導(dǎo)通(V3管截止)，有電流通過負載RL，同時向電容Co充電，在ui的正半周期，V3導(dǎo)通(V2管截止)，則已充好電的電容Co起著電源的作用，通過負載RL放電，這樣就可得到完整的正弦波。

OTL電路的主要性能指標有如下幾項。

(1)最大不失真輸出功率Pom

(2)效率h

式中，PE＝UCCIdc。

(3)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Ui的值。

(4)頻率響應(yīng)。三、實驗儀器

(1)直流穩(wěn)壓電源

(2)低頻信號發(fā)生器

(3)交流毫伏表

(4)直流電壓表

(5)示波器

(6)放大器電路板四、實驗內(nèi)容

1.靜態(tài)工作點的調(diào)試

按圖9-19連接實驗電路，將輸入信號旋鈕旋至零(Ui＝0)，電源進線中串入直流毫安表，電位器RP2置最小值，RP1置中間值。接通＋5V電源，觀察毫安表指示，同時用手觸摸輸出級管子，若電流過大，或管子升溫顯著，應(yīng)立即斷開電源檢查原因(如RP2開路，電路自激或輸出管性能不好等)，如無異?，F(xiàn)象，可開始調(diào)試。

1)調(diào)節(jié)輸出端中點電位UA

調(diào)節(jié)電位器RP1，用直流電壓表測量Ａ點電位，使UA＝0.5UCC。

2)各級靜態(tài)工作點的調(diào)試

調(diào)節(jié)RP2，使V2、V3管的IC2＝IC3＝5～10ｍA。從減小交越失真角度而言，應(yīng)適當加大輸出級靜態(tài)電流，但該電流過大，會使效率降低，所以一般以5～10ｍＡ為宜。由于毫安表是串在電源進線中的，因此測得的是整個放大器的電流，但一般由于V1的集電極電流IC1較小，從而可以把測得的總電流近似當作末級的靜態(tài)電流。如要準確得到末級靜態(tài)電流，則可從總電流中減去IC1的值。

調(diào)整輸出級靜態(tài)電流的另一種方法是動態(tài)調(diào)試法。先使RP2＝0，在輸入端接入f＝1kHz的正弦信號Ui。逐漸加大輸入信號的幅值，此時，輸出波形應(yīng)出現(xiàn)較嚴重的交越失真(注意：沒有飽和失真和截止失真)，然后緩慢增大RP2，當交越失真剛好消失時，停止調(diào)節(jié)RP2，恢復(fù)Ui＝0，此時直流毫安表讀數(shù)即為輸出級靜態(tài)電流。一般讀數(shù)也應(yīng)在5～10ｍA，如過大，則要檢查電路。

輸出級電流調(diào)好后，測量各級靜態(tài)工作點，將結(jié)果記入表9-27中。

表9-27靜態(tài)工作點的調(diào)試

2.最大輸出功率Pom和效率h的測量

1)測量Pom

輸入端接入f＝1kHz的正弦信號ui，輸出端用示波器觀察輸出電壓uo波形。逐漸增大ui，在使輸出電壓達到最大不失真輸出時，用交流毫伏表測出負載RL上的電壓Uom，則Pom＝

。

2)測量h

當輸出電壓為最大不失真輸出時，讀出直流毫安表中的電流值，此電流即為直流電源供給的平均電流Idc，由此可以近似求得PE＝UCCIdc，再根據(jù)上面測得的Pom，即可求出h＝Pom／PE。

3.輸入靈敏度測量

根據(jù)輸入靈敏度的定義，只要測出輸出功率Po＝Pom時的輸入電壓值Ui即可。

4.頻率響應(yīng)的測量

測量方法同實驗三，將結(jié)果記入表9-28。表9-28頻率響應(yīng)的測量在測試時，為了保證電路的安全，應(yīng)在較低電壓下進行，通常取輸入信號為輸入靈敏度的50％。在整個測量過程中，應(yīng)保持Ui為恒定值，且輸出波形不得失真。

5.研究自舉電路的作用

(1)測量有自舉電路，且Po＝Pomax時的電壓增益Au＝Uom／Ui。

(2)將C2開路，R短接(無自舉)，再測量Po＝Pomax時的Au。

用示波器觀察(1)、(2)兩種情況下的輸出電壓波形，并將以上兩項測量結(jié)果進行比較，分析研究自舉電路的作用。

6.噪聲電壓的測量

測量時將輸入端短路(ui＝0)，觀察輸出噪聲波形，并用交流毫伏表測量輸出電壓，即為噪聲電壓UV，本電路若UV<15mV，即滿足要求。五、預(yù)習(xí)及思考

(1)復(fù)習(xí)有關(guān)OTL電路工作原理部分內(nèi)容。

(2)交越失真產(chǎn)生的原因是什么？

(3)如何發(fā)現(xiàn)電路的自激現(xiàn)象，怎樣消除？六、實驗報告

(1)整理實驗數(shù)據(jù)，畫出幅頻特性曲線。

(2)討論并總結(jié)實驗中出現(xiàn)的問題及解決方法。

一、實驗?zāi)康?/p>

(1)熟悉RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩器的工作原理與振蕩條件。

(2)學(xué)習(xí)測量、調(diào)試振蕩器的方法。實驗九RC正弦波振蕩器二、實驗說明

對LC選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩器來說，當頻率較低時，其電感器、電容器的體積必將增大而品質(zhì)因數(shù)必將降低，所以低頻振蕩器常選用RC選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩器。根據(jù)RC選頻網(wǎng)絡(luò)的接法不同，又分為RC串并聯(lián)正弦波振蕩器、RC移相振蕩器及雙T型選頻網(wǎng)絡(luò)振蕩器。圖9-20實驗電路為采用兩級共射極分立元件放大器組成的RC串并聯(lián)(文氏電橋)網(wǎng)絡(luò)正弦波振蕩器。其中RC串并聯(lián)支路構(gòu)成振蕩器的正反饋支路，同時兼作選頻網(wǎng)絡(luò)，Rf支路構(gòu)成負反饋支路，用來改變負反饋深度，以滿足振蕩的幅值條件和改善信號波形。

圖9-20電路的振蕩頻率為

起振的幅值條件為

|A|＞3

三、實驗器材

(1)直流穩(wěn)壓電源

(2)低頻信號發(fā)生器

(3)交流毫伏表

(4)直流電壓表

(5)示波器

(6)振蕩器電路板四、實驗內(nèi)容與步驟

1.調(diào)整電路并測量振蕩頻率

(1)按圖9-20電路連接電路。

(2)用示波器觀察輸出波形，調(diào)節(jié)Rf使電路剛好能產(chǎn)生振蕩并輸出穩(wěn)定的正弦波。