模拟电子技术实验指导书电信系.doc
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1、模拟电子技术实验指导书王行娟 主编湖北工业大学商贸学院电子信息工程系目 录实 验 要 求1低频实验箱简介2实验一 常用电子仪器的使用4实验二 单级阻容耦合放大器6实验三 差分放大器10实验四 集成运算放大器的基本应用13实验五 函数信号发生器17实验六 负反馈放大器21实验七 互补对称功率放大器(选做)25实验八 集成电路RC正弦波振荡器(选做)29实 验 要 求1、实验前必须充足预习,完毕指定的预习任务,预习规定如下:(1)认真阅读实验指导书,分析、掌握实验电路的工作原理,并进行必要的结果。(2)完毕各实验“预习规定”中指定的内容。(3)熟悉实验任务。 (4)复习实验中所用各仪器的使用方法及
2、注意事项。2、使用仪器和实验箱前必须了解其性能,操作方法及注意事项,在使用时应严格遵守。3、实验时接线要认真,互相仔细检查,拟定无误才干接通电源,初学或没有把握应经指导教师审查批准后再接通电源。4、模拟电路实验注意:(1)在进行小信号放大实验时,由于所用信号发生器及连接电缆的缘故,往往在进入放大器前就出现噪声或不稳定,有些信号源调不到毫伏以下,实验时可采用在放大器输入端加衰减的方法。一般可用实验箱中电阻组成衰减器,这样连接电缆上信号电平较高,不易受干扰。(2)做放大器实验时如出现波形削顶失真甚至变成方波,应检查工作点设立是否对的,或输入信号是否过大,由于实验箱所用三极管hfe较大,特别是两级放
3、大电路容易饱和失真。5、实验时应注意观测,若发现有破坏性异常现象(例如有元件冒烟,发烫或有异味)应立即并断电源,保持现场,报告指导老师。找出因素,排除故障,经指导老师批准再继续实验。6、实验过程中需要改接线时,应关断电源后才干拆、接线。7、实验过程中应仔细观测实验现象,认真记录实验结果(数据、波形、现象)。所记录的实验结果经指导老师审阅签字后再拆除实验线路。8、实验结束后,必须关断电源、拔出电源插头、并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理。9、实验后每个同学必须按规定独立完毕实验报告。低频实验箱简介一、电源部分(1)直流(DC)电源:提供12V、5V以及从120V可以线性调节的电源。(2)交流
4、(AC)电源:提供交流15V电源。二、信号源部分提供从40HZ200KHZ的信号源,信号波形可选择为方波,三角波或正弦波,幅度及频率都可调。三、其它元件部分实验箱有电动机、灯泡、喇叭、麦克风、信号变压器等部分,以提供实验时使用。四、实验板部分1、模块化:本实验箱采用模块化设计,箱底有12V、5V以及Grand电源部分,可将需用实验仪拆到平台上使用。2、短路保护本实验箱具有短路保护功能,当正负电源短路时,实验箱将发出警报。3、实验板实验板分为白色板、蓝色板和接线板。白色板的线路已经连接,但是元件未焊接上去,需要实验者用连线的方式接上去。白色板蓝色板的线路已经连接,并且元件已经焊接上去,大小就如板
5、上所标,实验者只需连接虚线部分就可做实验。蓝色板接线板部分横向孔之间不导通,纵向孔之间导通,以供实验在需要时外接一些实验箱上没有的线路。实验一 常用电子仪器的使用一、实验目的:学习、掌握常用电子仪器的调整和对的使用方法。二、实验说明:示波器、信号发生器、直流稳压电源、晶体管毫伏表及数字万用表是电子技术实验常用的几种仪器。信号发生器用来产生频率,幅度都可调,波形可选择的信号。直流稳压电源为各种实验电路提供供电电源。示波器是一种用来观测各种周期电压(或电流)波形的仪器。常用的有日本岩崎SS-7802、日本建伍CS-4125、西安友太DOS-622等示波器,它们都为20MHZ以下的通用型示波器。三、
6、预习规定:1、复习有关仪器的原理、指标、调试及使用方法。2、阅读实验指导书,了解实验基本内容和环节。3、预习报告中所列有关内容和待填表格,在实验前需交实验指导教师批阅。四、实验内容:1、示波器的使用(1)示波器的调整示波器接通电源,待预热后顺时针调节“辉度”旋钮,将触发方式开关置AUTO,并使Y轴、X轴位移旋钮置中,屏幕上显示出一条扫描基线,调“聚集”旋钮使基线细而清楚。(2)练习并掌握下列旋钮的作用调整函数信号源输出2V、1KHZ信号,作为示波器输入信号。调节示波器有关旋钮,使屏幕上显示出清楚而稳定、幅度为4格的三个完整波形,按表11逐个了解各旋钮功能,注意每次动一个旋钮,作完后恢复原状,再
7、作另一个旋钮。表11信号源Vdiv位置Vp-p值格数电压值换算成有效值相对误差(3)用示波器测量信号幅度调整信号源=1KHZ,输出为2V。示波器“微调”旋钮至“校准”位置,适当改变V/div的位置,测试表12的内容。表12旋钮名称屏幕显示结果记录功能分析逆时针旋位置适中顺时针旋LEVELTIMEdiv细 调Vdiv细 调VdivTIMEdiv五、实验报告规定:1、根据实验记录,列表整理、计算实验数据,描绘观测到的波形图。2、通过本实验总结如何对的使用示波器。实验二 单级阻容耦合放大器一、实验目的:1、学会放大器电路的设计、安装及调试方法。2、学会测量放大器的静态工作点及其调整方法。3、掌握放大
8、器的放大倍数的测量方法。4、进一步掌握双踪示波器、函数发生器、万用表和直流稳压源的使用方法。二、预习规定1、复习单级共射放大电路静态工作点的设立。2、复习模拟电路电压放大倍数的计算方法。三、实验原理:1、电路原理图:图21 分压式阻容耦合共射放大器图2-1所示的阻容耦合共射放大器采用的是分压式电流负反馈偏置电路。放大器的静态工作点Q重要由Rb1、Rb2、Re、Rc及电源电压+Vcc所决定。该电路运用电阻Rb1、Rb2分压的固定基极电位VBQ。假如满足条件I1IBQ,当温度升高时:ICQVEQVBEIBQICQ,结果克制了ICQ的变化,从而获得稳定的静态工作点。2、静态工作点的选取(1)电路静态
9、工作点的拟定对于小信号放大器,一般取ICQ=0.52mA,VEQ=(0.50.5)Vcc。一旦电路拟定后,静态工作点可由下式计算:ICQIEQ=VEQ/Re ICQ= IBQVCEQ=VCC- ICQ(RC-Re)(2)静态工作点的测量与调整测量工作点重要是测量ICQ、VCEQ和VBEQ,由于IBQ很小(A数量级),一般不测量,只公式计算。静态工作点的测量方法如下:a输入端不输入信号,并将输入端短路,将直流稳压源调到Vcc值,然后接入电路。b检查放大器各级电压,判断电路是否正常工作。用万用表的直流电压档测量图2-1中VCQ和VEQ的电压值。若VCQ、VCC或VEQ为0,说明ICQ=0,晶体管工
10、作在截止区;若VCQ太小,即VCQ-VEQ=VCEQ0.5V,说明ICQ太大,使Rc上压降太大,晶体管工作在饱和区;若VCEQ为正几伏,说明晶体管工作在放大区。然后测量VB和VE的电压值,则VBE=VB-VE,正常的VBE值,锗管VBE=0.2V,硅管VBE=0.7V。当各级电压都正常时,说明晶体管处在放大工作状态。但测量的工作点不符合规定期,一般调节上偏置电阻RB1的大小来改变IBQ的值,以达成符合工作点电流ICQ和电压VCEQ的规定。 三极管三种工作状态极间电压的典型关系(参考值)三极管类型截止状态放大状态饱和状态UceUbe12UceUbeUceUbeNPN硅管Uc0.5V或负值 Uc0
11、.60.7V0.20.3V0.7VPNP锗管Uc-0.1V或正值12 Uc-0.3V-0.1V-0.3V3、电路的性能指标与测试方法晶体管放大器的重要性能指标有电压放大倍数AV,输入电阻Ri,输出电阻Ro及通频带BW,这里重点介绍电压放大倍数的计算与测试,方法如下:(1)电压放大倍数式中RL=RC/RL,rbe为晶体管输入电阻,即测量电压放大倍数实验事实上是测量放大器的输入电压Vi和输出电压Vo的值,在波形不失真的条件下,假如测出Vi(有效值)或Vim(峰值)与Vo(有效值)或Vom(峰值),则三、实验内容:1、静态工作点的测量与调整。按图2-5,组装单级共射放大电路,经检查无误后,按通电源+
12、12V。2、输入信号短接到地。3、调节电位器,并用万用表直流电压档测量三极管的各个电极的电压,保证三极管工作在放大状态。2、电位器调节好后,将测量值记于表2-1中。表21VCQVEQVBQVCEQVBEQICQ=VEQ/Re图25 设计举例的实验电路3、测量放大倍数AV将函数发生器接入电路的输入端,调节函数发生器使其输出f=1KHZ,VS=0.3V,在输出不失真的情况下,用示波器观测Vi和Vo电压的幅值和相位。,将记录结果填入表22中。表22ViVO AV =VO/Vi六、实验报告:1、认真记录和整理测试数据,按规定填入表格并画出波形图。2、对测试结果进行理论分析,找出产生误差的因素。七、实验
13、器材:电子线路实验箱 一台双踪示波器 一台万用表 一只元器件及工具 一套连线 若干其中,模拟电子线路实验箱用到函数发生器、直流稳压电源模块,元器件模组以及“单级共射放大电路”电路模板。实验三 差分放大器一、实验目的:1、熟悉差分放大器的工作原理。2、掌握差分放大器的基本测试方法。3、掌握差分放大电路的动态参数测量方法。4、学会设计具有恒流源的差分放大电路的调试。二、预习规定1、复习差分放大器工作原理及其性能分析方法。2、阅读实验原理,熟悉实验内容及环节。二、实验原理:图3-1 带恒流源的差分放大电路实验电路见图3-1,这是一个带恒流源的差动放大电路。它具有静态工作点稳定、对共模信号有高克制能力
14、,而对差模信号有放大能力的特点。根据结构,该电路有四种形式:单端输入、单端输出;单端输入、双端输出;双端输入、单端输出和双端输入、双端输出。以下是差分放大器4种接法的差模电压增益的情况如下:差模特性连接方式差模电压增益AVD双端输入-双端输出单端输入-双端输出同上双端输入-单端输入单端输入-单端输出同上* 未考虑信号源内阻RS,忽略RP。从表中看出,不管是双端输入还是单端输入,其输入电阻Rid均相等。双端输出时的差模特性完全相同,单端输出时的差模特性也完全相同。差模电压增益AVD的测量方法是,输入差模信号Vi的正弦波,设差分放大器为单端输入双端输出接法,用双踪示波器观测VC1及VC2,(它们应
15、是一对大小相等、极性相反的不失真正弦波),用晶体管毫伏表分别测量VC1、VC2的值后,用下式计算:双端输出时的差模电压增益: (6)假如VC1与VC2不相等,则说明放大器的参数不完全对称。若VC1与VC2相差较大,则应重新调整静态工作点,使电路性能尽也许对称。四、实验内容及环节:1、按照实验原理图3-2 所示,连接电路。图3-2 带恒流源差分放大电路的连接线路图2、测量静态工作点(1) 放大器的调零将输入端短路并接地,接通直流电源12V。为调节电路的对称性,用万用表电压档测量三极管Q1、Q2的集电极对地的电压,并调节330欧电位器,使其满足VC1Q =VC2Q;(2) 测量静态工作点零点调好后
16、,再调节10K电位器,并用万用表直流电压档测量Q1、Q2各极对地电压,并使VC1Q、VC2Q的电压值适中,以保证三极管工作在放大区。测量结果填入表3-1中。表3-1VC1QVC2QVB1QVB2QVE1QVE2Q3、测量交流信号差模电压放大倍数(1) 调节信号源,使其输出f=500Hz,Vi=0.2V;(2) 电路结构选择单端输入,双端输出的方式,并将信号源接入到电路中;(3) 用示波器分别观测电路中VC1和VC2的波形,并读取幅值。计算差模电压放大倍数。数据记录在表3-2中(注意:输入交流信号时用示波器监视,波形,若出现失真现象时,可减小输入电压值,使,都不失真为止。)表3-2信号源ViVC
17、1VC2放大倍数AVD五、实验报告规定1、整理实验数据,计算Avd。2、总结差分放大电路的性能和特点。六、实验器材:模拟电子线路实验箱 一台 双踪示波器 一台万用表 一台 连线 若干其中,模拟电子线路实验箱用到信号发生器、直流稳压电源模块,元器件模组以及“差动放大电路”模板。实验四 集成运算放大器的基本应用一、实验目的:1、掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路。2、掌握比例、求和运算电路的特点及性能。3、学会上述电路的测试和分析方法。4、掌握各电路的工作原理。二、预习规定1、复习比例运算电路的工作原理。2、复习求和运算电路的工作原理。三、实验原理及参考电路(一)、比例运算电路1工作原理比例运
18、算(反相比例运算与同相比例运算)是应用最广泛的一种基本运算电路。a反相比例运算,最小输入信号等条件来选择运算放大器和拟定外围电路元件参数。如下图所示。输入电压经电阻R1加到集成运放的反相输入端,其同相输入端经电阻R2接地。输出电压经RF接回到反相输入端。通常有: R2=R1/RF由于虚断,有 I+=0 ,则u+=-I+R2=0。又因虚短,可得:u-=u+=0 由于I-=0,则有i1=if,可得: 由此可求得反相比例运算电路的电压放大倍数为:b同相比例运算输入电压接至同相输入端,输出电压通过电阻RF仍接到反相输入端。R2的阻值应为R2=R1/RF。根据虚短和虚断的特点,可知I-=I+=0,则有
19、且 u-=u+=ui,可得:(二)求和运算电路1反相求和基本电路如下图所示根据“虚短”、“虚断”的概念 当R1=R2=R,则 2同相求和由读者自己分析。四、实验内容1. 反相比例放大器实验电路如图4-1所示。接好电路后,接通12v的直流电源。图4-1 反相比例放大器实验电路由给定的实验模块进行电路设计,在输入端加人频率的正弦信号,测量输出端的信号电压Vo并用示波器观测Vo,Vi的相位关系,记录于表4.1中。表4.1Vi(V)Vo(V)Vi波形Vo波形实测值计算值2. 同相比例放大器 图4-2 同相比例放大器实验电路由给定的实验模块进行电路设计,在输人端加入频率的正弦信号,测量输出端的信号电压V
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