模拟电子技术实验PPT课件.ppt

模拟电子技术实验 中国矿业大学电工电子教学实验中心 1 模拟电子技术实验 实验一常用电子仪器的使用实验二单级放大器实验三放大电路的设计与仿真 实验四放大电路的设计与仿真 实验五运算放大器的线性应用实验六运算放大器的非线性应用综合设计性实验 2 概述 模拟电子技术实验 课程是电类专业的技术基础课之一 具有较强的实践性 在通信 自动化及其它相关专业的课程中占有重要的地位 通过对本课程的学习 要求学生在掌握基本实验技能的基础上 突出实践能力和创新能力的培养 根据课程的性质 任务和要求 模拟电子技术实验采用多层次教学方式 通过本课程学习应达到下列基本要求 1 正确使用常用的电子设备 掌握示波器 信号发生器 数字万用表 稳压电源 毫伏表等仪器设备的使用方法 2 掌握基本的实验测试技术以及电子电路的主要技术指标 能设计常用的电子系统 并进行组装调试 具有查阅电子器件手册的能力 3 具有一定分析问题和解决问题的能力 具有查找和排除电子电路中常见故障的能力 4 能独立写出严谨 有理论分析 实事求是 文理通顺 字迹端正的实验报告 3 实验一常用电子仪器的使用 一 实验目的1 学习数字示波器 函数信号发生器 多功能万用表的使用方法 2 掌握模拟电子技术实验训练箱的使用 3 熟悉虚拟仪器HS801 晶体管图示仪的使用方法 4 二 实验仪器 一 数字万用表 二 信号发生器 三 数字示波器 四 模拟电子技术实验训练箱 五 虚拟仪器 5 一 GDM 8145数字万用表 1 概述GDM 8145型数字万用表是一种性能稳定 读数精确 位LED显示的便携式台式仪表 该表可用于测量交直流电压 交直流电流和电阻 6 7 2 面板介绍 PWR 电源开关按下此键 电源被打开 AC DC 交流 直流按下此键 可以测交流弹起此键 可以测直流 V 电压按下此键 可以测电压 mA 电流按下此键 可以测电流 k 电阻按下此键 可以测电阻 量程选择按钮 六个 按下此键 可以选择量程 LED显示屏 测试笔插口 8 3 使用举例 电压测量 1 打开电源 2 选择交流 直流 3 选择测量电压 4 选择合适的量程 5 连接表笔 观察记录读数 9 电流测量 1 打开电源 2 选择交流 直流 3 选择测量电流 4 选择合适的量程 5 连接表笔 观察记录读数 20A没有保险丝 测量时间应小于15秒 10 1 打开电源 2 保证AC DC键弹起 3 选择测量电阻 4 选择合适的量程 5 连接表笔 观察记录读数 电阻测量 11 二 SG1020信号发生器 1 概述本仪器采用大规模CMOS集成电路 超高速ECL TTL电路 高速微处理器 内部电路采取表面贴片工艺 大大提高了仪器的抗干扰性和使用寿命 操作界面采用全中文化交互式菜单 并有效地利用按键资源 避免了用户频繁地按键操作 大大地增强了可操作性 12 功能 具有TTL波 正弦波 方波 三角波 调频 调幅 调相 FSK ASK PSK 线性频率扫描 对数频率扫描等信号的发生功能 并且可以实现函数信号任意个数发生功能 主波信号频率最高20MHz SG1020 频率分辨力可达10mHz 此外 还具有频率测量 周期测量 正脉宽 负脉宽测量和计数的功能 13 2 使用说明 旋转脉冲开关 电压输出 60db小信号输出 外测量输入 TTL同步输出 数字键盘区 方向键以及确认键区 快捷键及功能键区 信息显示窗口 电源开关 14 液晶显示介绍 输出波形 输出波形的衰减 输出波形的偏置 输出波形的幅值 输出波形的频率 功能键说明区 用以指示在其下方的快捷键的功能 15 开始设置 按下 主波 功能键即可进入下一级设置菜单进行各种设置 进入的下一级菜单 16 设置信号的波形 表明正在进行波形设置 可供选择的信号的波形的列表 使用方向键 和旋转数字脉冲拨盘可以进行波形设置 选中的波形以反白的方式显示 波形设置后的菜单显示 17 进入频率设置 设置波形后 要进一步设置频率 按频率功能键进入下一级设置菜单 按频率功能键进入的频率设置菜单 18 设置频率方法 使用 和 可以实现显示屏上 在频率显示数值的各个数据位上的移动 以选中各个数据位 使用 和 可以实现对被选中数据位的增和减 输出信号可以根据设置实时改变输出频率 19 衰减设置 同样按 衰减 功能键进入衰减设置菜单显示屏显示衰减为0dB 即没有衰减 衰减设置为10dB即信号衰减10dB后输出 20 显示屏 光标 测量 自动设置 运行 停止 位置 垂直 通道1菜单 伏 格 通道1 通道1 通道2 外部触发 秒 格 位置 水平 1 面板介绍 三 示波器 21 2 应用举例 观察电路中一方波信号 测量信号的周期 频率及峰 峰值 开启电源 显示 启动自检 字样后按任一键即可进行自校正和测量 22 耦合交流 探头1X CH1MENU 将被测信号从通道1加入 按下CH1MENU键 通过斜面按钮设定耦合为 交流 衰减系数为 1X 使屏幕上出现扫描线 23 按下AUTOSET键 使屏幕上显示的波形清晰 高度适中 否则调节 伏 格 秒 格 旋钮 AUTOSET 伏 格 通道1 秒 格 24 按下MEASURE键 在选取 信源 为CH1后 再选择测量类型 周期 频率及峰 峰值 MEASURE CH1频率 CH1周期 CH1峰 峰值 25 电源区 电位器区 分离器件区 扩展区 集成器件区 模拟电子实验训练箱 电平指示 四 模拟电子技术实验箱 26 1 概述HS801是一款最高采样100MHz s综合测试仪 包括数字表 数字存储示波器 频谱分析仪 瞬态波形记录仪 任意波形发生器等五种虚拟仪器 这款最新推出计算机并口连接 便携式的综合仪器 这款仪器是最大采样速率100MHz s 具有8位的分辨率 输入范围是0 1伏 满刻度 到80伏 满刻度 存储深度为32K或64K每通道 任意波形发生器有10位的分辨率和每秒25MHz的采样速率 五 虚拟仪器HS801 27 2 数字存储示波器数字存储示波器的存储深度可设置从10到32768个采样点 可在屏幕上显示32K采样点的数据 该仪器的预触发位置可从0到100 自由设定 采样频率可自由调节 用户可移动的图形和缩放轴调节垂直偏移和增益 可通过拖动垂直轴的标记和水平滑动头来改变垂直方向和水平方向的偏移 28 数字存储示波器软件界面 29 3 伏特计伏特计可以测量温度 压力 功率 电流 电压 以及自定义的物理量等 在模拟电子技术实验中 一般用来测量电压 对于所测量的数据 每一个显示栏可提供均方根 峰峰值 平均值 最大值 最小值 dBm 功率值 Crestfactor 频率 周期 瞬态值等11种不同的测量内容 对每一种显示可以提供Ch1 Ch2 Ch1 Ch2 Ch1 Ch2 Ch2 Ch1 Ch1 Ch2 Ch1 Ch2 Ch2 Ch1 最小值 最大值等不同的显示方式 测量的数据是可调整的时间间隔 记录数据能保存或打印 30 伏特计软件界面 31 4 任意波形发生器任意波形发生器可以产生五种信号 正弦波 三角波 方波 DC 白噪声以及文件波形 信号的振幅可自由在0V和12V之间设置 信号的频率范围为0到2MHz 此外 任意波形发生器还提供了扫频功能 32 任意波形发生器软件界面 33 实验二单级放大器 一 实验目的1 测定放大器的静态工作点和电压放大倍数 2 测定放大器的动态范围 观察非线性失真 3 熟悉晶体管偏置对工作点及动态范围的影响 4 学习放大器输入电阻 输出电阻的测试方法 5 研究负载对非线性失真和放大倍数的影响 34 二 实验仪器模拟电子技术实验训练箱1台晶体管图示仪1台数字万用电表1台数字示波器1台函数发生器1台 35 三 实验原理1 实验参考电路如图所示 36 2 工作原理任何组态 共射 共基 共集 的放大电路的主要任务都是不失真地放大信号 而完成这一任务的首要条件 就是合理地选择静态工作点 为了保证输出的最大动态范围而又不失真 往往把静态工作点设置在交流负载线的中点 静态工作点设置得偏高或偏低 在输入信号比较大时会造成输出信号的饱和失真或截止失真 37 1 静态工作点 39 2 动态参数电压放大倍数输入电阻其中输出电阻测量方法 输入电阻测量用串联法 输出电阻测量用带载与无载法 输入电阻输出电阻 40 3 动态范围为使负载得到最大幅度的不失真输出电压 静态工作点应设在交流负载线的中点 静态工作点满足下列条件 为了使电路不产生饱和失真 电路应满足为了使电路不产生截止失真 电路应满足 41 若静态工作点不在交流负载线的中点 取上二式中较小者为最大不失真输出电压幅值 本实验输入端加入一个分压器 这是为了检测时可以用毫伏表同一量程测取输入 输出信号 以减少由于量程不同而造成的误差 电阻5 1K和51 应选用精密电阻 42 四 实验内容和步骤静态工作点的调试电压放大倍数的测试放大器输入电阻的测量输出电阻的测量动态范围的调试观察改变工作点对输出波形的影响观察改变负载电阻RL对输出波形和放大倍数的影响 43 五 实验预习要求1 复习有关课程内容 熟悉实验目的 原理 内容和步骤 2 根据给定的电路参数 估算实验电路的静态工作点 RW1电阻值 电压放大倍数AV及放大器的动态范围 3 设计一共射极放大电路 要求 100 Vbe 0 7V Vcc 12V RL 20K IE 1 5mA VEQ 2 5V Av 150 Ce C1 C2 50uF 选取Rc Re Rb1 Rb2 计算并测量输入电阻Ri 输出电阻Ro 放大倍数Av 44 六 实验报告要求1 实测静态工作点参数与估算工作点参数的比较 分析 2 分别讨论RW1 RL改变对放大器输出波形 放大倍数 输入电阻 输出电阻 动态范围的影响 3 根据实验数据算出电压放大倍数AV 与计算值比较 如有误差 分析其原因 45 实验三放大电路的设计与仿真 一 实验目的1 熟悉电子电路仿真软件的使用方法 2 掌握利用EWB软件进行放大电路性能指标的测试方法 二 实验仪器计算机 要求安装EWB仿真软件 46 三 实验内容和步骤利用EWB进行放大电路的设计及仿真 学生可自选实验电路 也可选用实验参考电路如下图完成实验 47 1 调试静态工作点打开EWB软件 按照实验原理图连接线路 在交流输入为零时 调整各级静态工作点 即 1 3mA 4mA 测量并记录 的各极电压值 记入下表 48 2 测量放大器的性能指标输入f 1kHz的正弦信号 用示波器观察 在输出波形不失真的条件下 进行动态测量 1 测量带载及空载情况下的放大倍数 2 测量输出电阻方法 输入端串联接入电流表 交流 并联接入电压表 交流 可以测量电路输入电阻 49 3 测量输出电阻R 方法 用带载和空载法 4 测量幅频特性曲线 上限频率和下限频率 方法 选择虚拟波特仪 进行正确连线 运行 调出幅频特性曲线 测量上限频率和下限频率 50 四 实验预习要求1 熟悉EWB软件的使用 2 按实验电路给定的参数 计算放大倍数 输入电阻和输出电阻 五 实验报告要求1 对放大倍数的计算值与实测值进行比较分析 2 对放大器输入电阻和输出电阻的计算值与实测值进行比较 3 计算放大器的带宽 51 实验四放大电路的设计与仿真 一 实验目的1 进一步熟悉电子电路仿真软件的使用方法 2 掌握利用EWB软件进行放大电路性能指标的测试方法 二 实验仪器计算机 要求安装EWB仿真软件 52 三 实验内容和步骤利用EWB进行放大电路的设计及仿真 学生可自选实验电路 也可选用实验参考电路如下图完成实验 53 1 调试静态工作点按照实验原理图连接线路 将开关K2打至 1 在交流输入为零时 调整各级静态工作点 即 1 3mA 4mA 测量并记录 的各极电压值 记入下表 54 2 测量放大器的性能指标将开关K2打至 1 输入f 1kHz的正弦信号 用示波器观察 在输出波形不失真的条件下 进行动态测量 1 测量带载及空载情况下的放大倍数 2 测量输出电阻方法 输入端串联接入电流表 交流 并联接入电压表 交流 可以测量电路输入电阻 55 3 测量输出电阻R 方法 用带载和空载法 4 测量幅频特性曲线 上限频率和下限频率 方法 选择虚拟波特仪 进行正确连线 运行 调出幅频特性曲线 测量上限频率和下限频率 56 3 测量负反馈放大器的性能参数 1 测量放大倍数 带载及不带载 2 测量输入电阻 3 测量输出电阻 4 测量幅频特性曲线 上限频率和下限频率 5 测量反馈深度方法 对电压串联负反馈电路 保证基本放大器和负反馈放大器的输出电压为同一数分别测取基本放大器和负反馈放大器的输入电压和 则反馈深度 57 四 实验预习要求1 判断此电路的反馈类型 并分析此负反馈对放大器性能的影响 2 已知 分别计算基本放大器静态工作点Q及电压放大倍数 输入 输出电阻 估算负反馈放大器的电压放大倍数 输入 输出电阻 反馈深度及反馈电阻改变时的反馈深度 58 五 实验报告要求1 将基本放大器的放大倍数计算值与实测值进行比较 并讨论产生误差的原因 2 利用深度负反馈条件下的近似公式 计算负反馈放大器的放大倍数 与实测值比较 讨论误差原因 59 实验五运算放大器的线性应用 一 实验目的1 掌握集成运放的正确使用方法 2 进一步掌握集成运放的线性应用 反相放大器 同相放大器 加法器 减法器 积分器 微分器 线性整流器 正弦波信号发生器 单电源供电的交流放大器 二 实验仪器1 模拟电子技术实验训练箱1台2 数字万用电表1台4 数字示波器1台5 函数发生器1台 60 三 实验原理集成运放是高增益的直流放大器 若在它的输出端和输入端之间加上反馈网络 则可以实现不同的电路功能 例如 施加线性负反馈 可以实现放大功能以及加减 微分 积分等模拟运算功能 施加非线性负反馈 可以实现对数 乘除等模拟运算功能以及非线性变换功能 施加线性或非线性反馈 或将正 负两反馈结合 可以实现产生各种模拟信号的功能 61 在使用集成运放时 要特别注意下列两个共性问题 首先 在输出信号中含有直流分量的应用场合下 必须考虑 调零 问题 第二 是相位补偿问题 不能让运放产生自激现象 保证运放的稳定正常工作 此外 为了减小输入级偏置电流引起的误差 一般要求同相端和反相端到地直流电阻相等 保持输入端直流平衡 62 四 实验内容1 电压跟随器按图电路接线 输入信号由反相端引入 测取 看其有什么关系 63 2 反相电压放大器按图电路接线 输入信号由反相端引入 测取 看其有什么关系 64