春模电实验指导书.doc
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1、个人收集整理 勿做商业用途模拟电路实验指导书(与XSX3模拟电路实验箱配套使用)目 录实验一、 常用电子仪器使用练习 -1 实验二、 单管放大电路 -4 实验三、 两级阻容耦合放大电路 -7实验四、 射极输出器 -10实验五、 差动放大电路 - 13实验六、 比例运算电路 -16实验七、 求和运算电路 -19实验八、 积分与微分电路 -22实验九、 串联型稳压电路 -24 物理与信息科学系 吕集尔 陈洁 黄平编写 2009.12实验一、常用电子仪器使用练习一、实验目的熟悉XSX-3模拟电路实验箱、示波器和万用表的使用方法.二、实验仪器1、XSX-3模拟电路实验箱; 2、GOS-6051双踪示波
2、器; 3、UT56数字万用表。三、仪器简介1、XSX3型模拟电路实验箱:本实验箱配套示波器、万用表等设备可完成17个模拟电路实验,如需要可以根据所提供的实验器件扩展实验项目。其内部功能包括:(1)函数信号源:产生20Hz200KHz,幅度010Vpp连续可调的正弦波、三角波(锯齿波)、方波(脉冲波)。(2)直流数字电压表:范围020V(分200mV、2V、20V)三档.(3)数字真有效值交流毫伏表:测量范围020V(分200mV、2V、20V)三档。(4)直流稳压电源:5V、0。5A,12V、0.5A,+1。524V,调节范围1.5V24V.(5)交流隔离低压电源:AC8V、0。5A;双AC1
3、8V、0。5A。(6)电路实验线路板;2、GOS6051双踪示波器:示波器用于显示电路中各种交流信号的波形,测量信号幅度、频率、周期和相位等。本示波器可直接数字显示信号波形的电压幅度、频率和周期时间。3、万用表:万用表可测量交流电压、直流电压、交流电流、直流电流和电阻值,并能测量三极管的直流放大倍数hfe(值),可测量电容的容量、交流信号的频率等。注意:万用表使用时要调好档位和量程。测直流电压和电流时要注意表笔的极性。四、实验内容与步骤1、XSX-3型模拟电路实验箱与数字万用表联用练习。利用实验箱内的+5V电源和-5V电源以及实验箱中所给OUT1+5v-5v定的电位器,自行设计一个能实现+5V
4、-5V连续可调的电路,然后按表1。1的要求,调节并测量相应的数据(保留2位小数),记录在表1.1中并计算相对误差。注意:正确选择万用表的档位和量程以及表笔极性。表1.1实验箱数字电表指示值(V)4V3V-1V2V4V 万用表测量值(V) 相对误差 (%)2、示波器、万用表和实验箱中的函数信号发生器、交流毫伏表的联用练习:(1)示波器的使用:参看示波器面板,熟悉各旋钮和输入端子的作用,主要是聚焦、辉度、扫描时间、Y增幅、X移位、Y移位、电平等。 (2)函数信号发生器的使用:熟悉函数发生器的频段选择,频率调节,波形选择,幅度调节,衰减开关的作用,掌握函数发生器的使用方法.(3)波形的测量:用示波器
5、探头接函数发生器输出端,用万用表测频率,用箱内数字交流电压表测交流电压有效值,调节函数发生器旋钮,输出正弦波,使频率、电压为表1.2给定的数据,调节示波器的相应旋钮,使波形清晰,亮度适中,波形水平个数、宽度适中且完整,波形在屏幕垂直方向中央且幅度适中,波形稳定。然后,测出波形的周期和幅度(峰峰值),填入表1.2中.表1。2频 率(KHZ) (万用表测)215交流毫伏表示值(V)(表头)11峰-峰值 (V) (示波器)周 期(ms) (示波器)频 率(KHZ) (示波器)3、用示波器观察信号发生器输出的三角波和方波波形。频率和电压值自选。六、预习:XSX3模拟电路实验箱说明书,熟悉实验箱面板,G
6、OS-6051双踪示波器使用说明书。实验二、单管放大电路一、实验目的1。熟悉电路元器件的连接组装.2.熟悉三极管值测量方法.3.掌握放大器静态直流工作点的调整方法及其对放大器特性的影响.4。学会对放大器静态工作点和交流电压放大倍数AV、输入电阻Ri、输出电阻Ro等参数的测量方法。二、实验仪器1、XSX-3模拟电路实验箱; 2、GOS6051双踪示波器; 3、UT56数字万用表。三、实验原理阻容耦合共射极放大电路是多级放大器中最常见的一种放大电路。为使放大器能正常工作而不产生非线性失真,必须设置合适的静态工作点.静态工作点Q设置在三极管输入特性线性部分,同时使Q点位于输出特性的放大区。当输入信号
7、变化时,工作点始终在放大区内,并要求所设置的静态工作点保持稳定,即不随外界因素的变化而变化.如图2。1所示,为分压式偏置共发射极单管放大电路。RP1,RBB11,RB12,组成了分压基极偏置电路,调整RP1即可调整静态工作点.Rb1为基极限流电阻,Rc1为集电极负载电阻,Re、Re1为发射极电阻,图2.2 单管放大电路链接图图2。1 单管放大电路原理图Rs为输入隔离电阻,C1为输入耦合电容,C2输出耦合电容。Rc:集电极电阻, C2:输出耦合电容, Re:发射极电阻, C3:交流信号旁路电容,RL:负载。要使三极管起到放大作用,外加电源的极性必须使三极管的发射结处于正向偏置状态,而集电结处于反
8、向偏置状态。放大原理:在放大器输入端输入交流信号电压Vi,在输出端得到放大并反相的交流信号VO=AvVi.交流放大倍数: 。四、实验内容与步骤 1、实验前的准备(1)按图2。1连接电路,空载(不接负载),Rp调到电阻最大位置。(2)检查线路无误后,接入+12伏直流稳压电源。 2、静态工作点调整设置Ic约为1mA。Ic的测量方法采用间接测量法。因为IcIe = 1mA,故Ve = Ie。Re = 1(510+51)=0.56 (V) ,即调整Rp1,使得Ve为0.56V,静态工作点的设置完成。然后将所测的的数据填于表2。1中。静态工作点测量值Vb(V)Vc(V)Ve(V)Vbe(V)Vce(V)
9、0。563、放大器动态研究 (1)放大倍数的测量调整信号发生器输出频率为2KHz,有效值为 10mV的正弦波,接入放大器输入端,用示波器观察输出电压Vo波形。接入负载RL,分别改变负载电阻RL和Rc,测量输出电压的有效值,填表2。2, 再计算出电压放大倍数。了解Rc、RL对A v的影响。说明:测量Vi、Vo交流电压时,用箱内mv表。注意转换量程。给 定 参 数实 测实测计算RcRLVi (mV)Vo (mV)A v= Vo/ Vi2K5。1 K102 K1K105。1K5。1K105.1K1K105。1K10表2。2 (2)观察波形失真(1)在没有接人C3的情况下,保持Vi不变,接入RL=5。
10、1K,调RP,改变静态工作点,观察波形出现的饱和失真和截止失真.如果失真不明显,可以增大输入电压Vi的幅度。(2)在静态工作点正常的情况下,加大Vi的输入幅度,观察波形的刚好产生失真情况并记录此时的输入电压大小Vi。(3)保持(2)的输入电压大小Vi的值不变,接入C3,观察此时的波形并记录.此时你发现了什么现象?分析其中的原因。五、研究问题1、放大器的静态工作点由什么参数决定?通常,如何调整静态工作点? 2、放大器空载和负载时,放大倍数有什么变化? 实验三、两级阻容耦合放大电路 一、实验目的1。掌握合理设置两级放大器静态直流工作点的方法.2.学会测量放大器静态直流参数和交流电压放大倍数的方法。
11、验证两级电压放大倍数特点.二、实验仪器1、XSX-3模拟电路实验箱; 2、GOS6051双踪示波器; 3、UT56数字万用表。三、实验原理 多级放大电路,其放大倍数一般只有几十倍。然而,实际工作中,常常需要对微弱的信号放大几百、几千倍,甚至几万倍,这就需要将若干单级放大电路串连起来,将前级的输出端加到后级的输入端,组成多级放大器,使信号经过多次放大,达到所需的值。多级放大器的连接称为耦合,它必须满足以下要求:(1) 各三极管静态工作点互不影响.(2)各级输出的信号传送到下一级时,尽可能减小衰减和失真。 多级放大器有三种耦合方式,即阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。本实验采用阻容耦合两级放大器来研
12、究多级放大器的有关性能指标.图中电路每一级都是共发射极放大电路,两级之间通过电容C2和Rb2耦合起来。由于电容具有“隔直流、通交流”的作用,因此,各级的静态工作点相互独立,互不影响,这对分析和应用都带来了方便。实验电路如图3。1所示,图中元器件名称及作用与单管放大器中的对应元件相同。图3。1图级阻容耦合放大电路原理图图3。2 两级阻容耦合放大电路四、实验内容与步骤1、接线:按图连接两级阻容耦合放大器电路,空载.检查无误后,加入+12V工作电压。2、设置静态工作点 设置第一级放大电路的静态工作电流Ic1为1mA,第二级的集电极静态电流为1.5 mA。 (调节Rp1, 使Ve1 = (51+510
13、)103 = 0.56V,调节Rp2, 使Ve 2 = 10001。5103=1。5V).(1)在放大器输入端加入1KHz,电压1mv的正弦波信号电压Vi,用示波器观察放大器输出电压V02波形(以放大器输出波形不失真为宜)。(2)去掉输入信号Vi,用数字万用表直流电压200V档测量两级放大器三极管各电极对地静态直流电压值,填入表3.1.(正确结论:VcVbVe。)表3.1 静态直流工作点测量第 一 级 (V)第 二 级 (V)VC1Vb1Ve1Vc2Vb2Ve23、交流电压放大倍数测量接入输入信号Vi ,在和RL=,RL=5.1K, RL=1K时,分别测量输入信号交流电压Vi(12mv),第一
14、级输出交流电压V01和第二级输出交流电压V02,填于表3。2,并计算电压放大倍数.表3。2 交流工作特性负载电阻()输入/输出电压 (mV)交流电压放大倍数计算输入第一级输出第二级输出第一级第二级两级ViVo1Vo2AV1AV2AV51K1K4、两级放大器频率特性测量 输入电压幅值Vi不变,且输出电压V02波形不失真,改变输入信号频率,在空载和负载情况下按表3。2测量记录。 f L的测量:1、保持输入Vi不变且频率调节在1KHZ范围内; 2、测出这时候第二级输出电压V02(用交流毫伏表测); 3、保持输入电压不变,调节频率并使的输出电压的值变为原来的0。7倍即V02=0。7V02 4、记录下此
15、时的频率(频率用示波器测出V02输出端即可得到)。f H的测量:1、保持输入Vi不变且频率调节在100 KHZ左右;2、测出这时候第二级输出电压V02(用交流毫伏表测); 3、保持输入电压不变调节频率并使的输出电压的值变为原来的0。7倍UL=0。7V02 4、记录下此时的频率(频率用示波器测出V02输出端即可得到)。表3。2f Lf HR = R = 5。1K五、研究问题:1、根据计算结果,分析AV.AV1。AV2间的关系,总结两级放大器AV的特点.实验四、 射极输出器一、实验目的1.了解射极输出器的特性。2。掌握射极输出器各项参数的测量方法。二、实验仪器 1、XSX-3模拟电路实验箱; 2、
16、GOS-6051双踪示波器; 3、UT56数字万用表。三、实验原理射极输出器是一种反馈很深的电压串联负反馈放大器,如图4。1所示。射极输出器如要特点有:(1)射极输出器的电压放大倍数可由,而电流放大倍数及功率放大倍数均大于1.(2)输入电阻高.其输入电阻可表示为:。 可见,发射极电阻等放到基极回路时,将增大到倍.在实验时,我们可以近似地将流过的电流视为输入的信号电流,其中,所以有(3) 放大器的输出电阻小。如图4。2所示,容易得到其输出电阻为:。(4)放大器的输出电压与输出电压同相。(5)具有良好的电压跟随特性。由于设计输出器具有输入电压与输出电压同相位,其电压放大倍数约为1的特点,使其输出电
17、压的幅度和相位能跟随输入电压的变化而变化,因此具有良好的跟随特性。(6)具有较好的频率特性。四、实验内容与步骤1、测量射极输出器的输入、输出电阻 (1)输入电阻的测量将电路按图4.1接成射极输出器,调节电路的静态工作点,使Ic=1mA。方法是调节Rp2,使,然后从信号发生器输出一个,输出电压为的正弦波,接入电路,用示波器观察负载电阻的电压波形,以不失真为宜.如果电压波形失真,可以适当的改变输入电压的大小,得到波形不失真的输出电压,用测得的数据代入公式,求得输入电阻,填写于表4.1中。表4。1 射极输出器输入电阻的测量与计算Us (mV)Ui (mV)Rs () 4。7K(2)输出电阻的测量测量
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