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模拟电子技术实验指导书河北科技师范学院电基础教研室实验一 常用电子仪器仪表的使用一、实验目的1. 了解常用电子仪器的功能、主要技术指标和面板上各旋钮的作用。2. 学习常用电子仪器仪表的正确使用方法。二、实验器材1、双踪示波器 2、函数信号发电器 3、交流毫伏表 4、可调直流稳压源 5、万用表 三、实验内容及步骤在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、交流毫伏表及频率计等。它们和万用表一起，可完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线。1示波器示波器的应用很广泛，它可以用来测试各种周期性变化的电信号波形，可测量电信号的幅度、频率、相位等。示波器的种类很多，在本书实验主要使用双踪示波器，其原理和使用详细参见相关资料，现着重指出以下几点： 1）寻找扫描光迹点在开机半分钟后，如仍找不到光点，可调节亮度旋钮，并按下“寻迹”板键，从中判断光点位置，然后适当调节垂直（ ）和水平（ ）移位旋钮，将光点移至荧光屏的中心位置。2）为显示稳定的波形，需注意示波器面板上的下列几个控制开关（或旋钮）的位置。a、“扫描速率”开关（t/div） 它的位置应根据被观察信号的周期来确b、“触发源选择”开关（内、外） 通常选为内触发。c、“内触发源选择”开关（拉 YB） 通常置于常态（推进位置）。此时对单一从 YA或YB输入的信号均能同步，仅在需双路同时显示时，为比较两个波形的相对位置，才将其置于拉出（拉YB）位置，此时触发信号仅取自 YB，故仅对由YB输入的信号同步。d、“触发方式”开关 通常可先置于“自动”位置，以便找到扫描线开波形，如波形稳定情况较差，再置于“高频”或“常态”位置，但必须同时调节电平旋钮，使波形稳定。3）示波器有五种显示方式属单踪显示有“YA”、“YB”、“YA+YB”；属双踪显示有“交替”与 “断续”。作双踪显示时，通常采用“交替”显示方式，仅当被观察信号频率很低时（如几十赫兹以下），为在一次扫描过程中同时显示两个波形，才采用“断续”显示方式。4）在测量波形的幅值时，应注意 Y轴灵敏度“微调”旋钮置于“校准”位置（顺时钟旋到底）。在测量波形周期时，应将扫描速率“微调”旋钮置于“校准”位置（顺时钟旋到底）。2函数信号发生器按需要可输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出信号幅度可连续调节，幅度可以调节到mV 级，输出信号频率可进行调节，频率范围较广，上限频率可达 1MHz以上。函数信号发生器作为信号源，注意它的输出端不允许短路。由于模电实验是对低频小信号的研究，信号源最好用音频信号源，实验箱自带的简易信号源精度有限，只能定性的分析实验现象，在做实验时最好自备信号源。以后做实验时只说明输入信号，不再说明如何调节，相关信号发生器的调节参看相关信号源操作手册。3数字万用表可测量直流交流电压，电流，电阻等功能任何型号万用表都可以，用数字万用表便于读数，由于本实验箱测量交流电压时一般万用表频率规格不能满足，故要用交流毫伏表。另外用万用表测电流时先估计电流的最大值，调节最大档来测量电流，以免烧坏表内的保险管，然后在测量时逐挡减少量程。4交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作频率范围内，用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置处，然后在测量时逐挡减少量程。交流毫伏表接通电源后，将输入端短接，进行调零，然后断开短路线，即可进行测量。本实验箱的工作频率不高，故任何毫伏表都可选用。四、实验报告要求1. 总结如何正确使用示波器、信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及万用电表。2、函数信号发生器输出小信号时，应采取什么措施？3、收获、体会、建议。五、预习要求及思考题1、说明使用示波器观察波形时，为达到下列要求，应调节哪些旋钮？1）波形清晰且亮度适中。2）波形在荧光屏中央大小适中。3）波形稳定。2、说明用示波器观察正弦波电压，若荧光屏上分别显示图1-3所示的波形，是哪些旋钮位置不对？应如何调节？图1-33、说明函数信号发生器面板上的0dB 、20dB、40dB、60dB在控制输出电压时的合理运用。当该仪器输出电压（有效值）最大为V，若需要输出电压为100mV时，衰减应置于多少“dB”合适？4、为什么当电阻R151K，R2、R3等于100K时，用10V档测图1-2中电压、误差较大？实验二 单管交流放大电路一、实验目的1、 观察并测定电路参数的变化对放大电路静态工作点（Q）、电压放大倍数（Av）及输出波形的影响。2、 进一步练习万用表、示波器、信号发生器和直流稳压电源的正确使用方法。Vi1Vo1TC2RCRW1RB1RW2RL1C1EC二、实验原理图及主要参数电路参数:电路供电电源EC=12V；基极可调偏置电阻RW1=1M； 基极固定偏置电阻RB1=100K； 基极总偏置电阻RB=RW1+RB1；集电极电阻RC=2K；固定负载电阻RL1=510；可变负载电阻RW2=2.2K；负载总电阻；输入输出耦合电容C1=C2=10uF/15V。三极管T为3DG型管，电流放大系数。三、实验内容及步骤（一）、按图接线，检查无误后接通电源。（二）、观测RB对放大电路的静态工作点Q、电压放大倍数Av及输出波形的影响1、测算RB对放大电路的静态工作点Q的影响将交流输入端对地短路，输出端不接负载，调节RW1为某一合适数值（VC=46V），测量静态工作点，即分别测出晶体三极管各点对地电压VC、VB、VE的值，然后按下列步骤计算静态工作点。（1）计算基极静态电流IB断开电源及RB与晶体三极管基极的连线，用万用表测出 RB(=RW1+RB1)的值。按下面公式计算基极静态电流IB的值（2）计算基极电流IC（3）计算晶体三极管电流放大系数表1测量值计算值VBVCVERBICIBVCEVBE调节RW1使VC=46V（4）重调RW1使VC发生变化，测量、计算相关参数，并填入表1，分析变化的原因2、估算并实测放大电路的电压放大倍数Av（1） 调整RW1 使 VC=46V，去掉交流输入端对地段路线。（2） 将信号发生器的频率调至f=1KHZ、输入信号幅度为5mv（以毫伏表测量的有效值为准）。随后接入单级放大电路的输入端。（3） 用示波器观测输出端信号VO1的波形，若无失真（若有失真，调整RW1直到使输出端信号VO1的波形正常为止），去掉示波器换上毫伏表测量输出电压 VO1的值。（4） 计算实测电压放大倍数（5） 估算电压放大倍数，估算公式按下式计算其中： （6） 将以上相关参数填入表2表2测量值计算值VCVi1VO1IErbe实测AV估算AV（三）、观察RL对放大电路静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响（1） 将电路状态调到表2所示相关参数（2） 调节RW2使RL=2.7K，接入放大电路输出端，观测RL接入前后波形的变化（3） 测量接入RL后电路静态工作点及放大倍数，填入表3，并与表2比较表3测量值计算值RLVCVi1VO1IErbe实测AV估算AV注：表3中计算值的相关计算公式 实测 估算四、实验报告要求1、 整理数据表格2、 总结RB、RL对静态工作点、放大倍数及输出波形的影响3、 将电压放大倍数的估算值与实测值进行比较并讨论4、 分析输出波形失真的原因，并提出解决办法五、预习要求及思考题1、 预习共射基放大电路的工作原理及电路个元件的作用2、 如何测量RB的数值？不断开与其极的连线行吗？为什么？3、 如何利用测出的静态工作点来估算半导体三极管的电流放大系数值？abc4、 若在本实验电路输出端出现下列失真波形，分析是什么类型的失真？是什么原因造成的？如何解决？实验三 反馈放大电路一、实验目的1、 加深理解反馈放大电路的工作原理及反馈对放大电路性能的影响2、 学习反馈放大电路性能的测量与测试方法IRSVSC1Ce1Ce2RF1RF2RWRB1RC1C2RB21RB22RC2C3Re1Re2Re3Re4T1T2ECRLBACDE二、实验电路原理图电路参数：EC=12V；RF1=010K；RF2=2K；RF=RF1+RF2=2K12K；RW=01M；RB1=100K；RB=RW+RB1=100K1100K；RS=4.7K；RB21=10K；RB22=35K；Re1=100； Re2=2k； Re3=100；Re4=2k；RC1=RC2=2K；C1=10uF；C2=C3=0.47uF；RL=4.7K；Ce1=Ce2=47uF。三极管T1、T2为3DG型管，=3060。三、实验内容及步骤（一）、按照电路原理图选用学习机上的“反馈与振荡）单元，熟悉元件安装位置，连接线及外部电路正确无误后方可闭合电源开关。A、B断开，并将B端接地 （相当于无反馈，反馈电阻RF相当于负载），C、D相连。（二）、测定静态工作点将输入端端路（即I端接地），接通稳压电源，并调整RW使VC1=7.5V左右，测量相应的直流电位（对地）并填入表1表1测量项目VB1VC1VE1VB2VC2VE2测量数据（三）、测量基本放大电路的性能A、B断开，C与D相连，B端接地1、测量基本放大电路的放大倍数AV（RL不接）静态工作点保持不变，打开并调节信号发生器使输出Vi=5mV(以毫伏表测量为准)(Vi为I端对地交流电位),f=1KHZ,测量VO，算出AV,将数据填入表2表2测量数据计算值 ViVO2、测量基本放大电路的上限频率（fH）及下限频率（fL）（不接RL，不接RS）调节信号发生器，使放大电路输入适当幅值的信号，在f=1KHZ时使放大电路输出电压（为1V左右）在示波器上显示出适度（接近最大）而基本不失真的正弦波。保持输入信号幅值不变，提高输入信号频率，直至毫伏表上显示的幅度缩小到原来幅值的70%，此时输入信号频率即为fH。同样保持输入信号幅度不变，降低信号频率，直至毫伏表上显示的输出电压幅度下降到原来幅值的70%，此时输入信号频率即为fL。将数据填入表5表5fHfL（四）、测量反馈放大电路的性能断开B与地连线，将A、B相连，C、D相连。1、测量反馈放大电路的放大倍数AVf（不接RL，不接RS）调节信号发生器使输出Vi=5m(以毫伏表测量为准)，f=1KHZ，将放大电路接成两级电压串联负反馈电路（A、B相连，C、D相连）。测量VO，算出AVf将数据填入表 6表6测量数据计算值 ViVO2、测量反馈放大电路的上限频率（fH）及下限频率（fL）（不接RL，不接RS）调节信号发生器，使放大电路输入适当幅值的信号，在f=1KHZ时使放大电路输出电压（为1V左右）在示波器上显示出适度（接近最大）而基本不失真的正弦波。保持输入信号幅值不变，提高输入信号频率，直至毫伏表上显示的幅度缩小到原来幅值的70%，此时输入信号频率即为fH。同样保持输入信号幅度不变，降低信号频率，直至毫伏表上显示的输出电压幅度下降到原来幅值的70%，此时输入信号频率即为fL。将数据填入表9表9fHfL四、报告要求总结电压串联负反馈对放大电路性能的影响，包括对输入电阻、输出电阻、放大倍数及频带宽度的影响五、预习要求1、 预习电压串联负反馈放大电路的工作原理及电压串联负反馈对放大电路性能的影响2、 复习放大倍数的估算方法和深度负反馈电路放大倍数的近似方法，估算出值，以便实测时心中有数。实验四 比例、求和运算电路一、实验目的用运算放大器等元件构成反相比例放大器、同相比例放大器、电压跟随器，通过测试和分析，进一步掌握它们的主要特点和性能及输出电压与输入电压的函数关系。二、实验内容及步骤本实验运放741电源15V10K100K10K/100KR1RFR23262741ViVo图1 反相比例放大器1、反相比例放大器按图1连接实验电路,将实验数据记录表1表1直流输入电压Vi（mV）301003001000输出电压VO实测值理论估算值误差理论估算值计算公式：思考：该式适用条件10K100KR1RFR23262741Vo图2 同相比例放大器Vi2、同相比例放大器（1）估算出图中R的大小（原理见预习内容）（2）按图2连接实验电路,将实验数据记录表2表2直流输入电压Vi（mV）301003001000输出电压VO实测值理论估算值误差估算R值理论估算值计算公式：思考：该式适用条件3、电压跟随器（1）按图3连接线路741RSRFRLSVOVS图3 电压跟随器Vi236（2）直流信号源接VS处，分别测出表3中各条件下的VS、VO值。表3Vi(mV)301003001000测试条件RS=10KRF=10KRL开路同左同左RS=100KRF=100KRL开路RS=100KRF=100KRL=10K同左RS=100KRF=100KRL开路RS=10KRF=10KRL开路VS实测值VO实测值理论估算值误差三、报告要求1、 分析误差产生原因。2、 VO估算公式与运放741工作在线性区、非线性区有关吗？在哪个区虚短概念存在？在哪个区VO估算公式成立？3、 通过表3数据分析使用电压跟随器的意义（从输入、输出电阻角度分析）。四、预习内容1、 预习反相比例放大器、同相比例放大器、电压跟随器工作原理。2、 运放组件工作在线性区、非线性区情况分析。例：在图1中，设运放组件输出最大电压15V。当Vi=1.8V时，根据估算公式，但已知运放组件输出最大电压15V，故此时不可能输出-18V的电压，而只能输出-15V。由此可见，运放组件的工作区已不在线性区，故虚短概念已不能应用，即VNVP。通常运放组件输入电阻Rid较大，故仍可认为iN=iP=0。于是VN=0.273VR1RFR23262741ViVo图4 静态时反相比例放大器IBPIBN3、 平衡电阻计算实际运放组件总是有偏流的，运放第一级总是差动放大电路，静态时Vi为0，VO也应为0，此时同相输入端流入IBP，反相输入端流入IBN，由图4可见，IBP流过R，IBN流过R1/RF，假设IBN=IBP，则为了两个输入端电位平衡，要求R=R1/RFR称为平衡电阻。实验五 RC正弦波振荡器一、实验目的1、 进一步学习文氏桥振荡电路的工作原理2、 学习振荡电路的调整与测量振荡频率的方法IRSVSC1Ce1Ce2RF1RF2RWRB1RC1C2RB21RB22RC2C3Re1Re2Re3Re4T1T2ECRLBACDERFGCCR二、实验原理图电路参数：EC=12V；RF1=010K；RF2=2K；RF=RF1+RF2=2K12K；RW=01M； RB1=100K；RB=RW+RB1=100K1100K；RB21=10K；RB22=35K；Re1=100； Re2=2k； Re3=100；Re4=2k；RC1=RC2=2K；C1=10uF；C2=C3=0.47uF；RL=4.7K；Ce1=Ce2=47uF；三极管T1、T2为3DG型管，=3060。三、实验内容及步骤（一）、按照电路图，选用学习机上“反馈与振荡”电路单元，检查学习机上元件，熟悉元件安装位置，进行连线。（二）、在A、B断开，C、D断开，E、F断开情况下，调整放大器工作点，使VC1=7.5V，工作点调整好后断开电源，然后将A与B短接，G与I短接, E与F短接，便组成文氏振荡器。注意连接线要尽可能的少，尽可能的短。（三）、用示波器观察输出波形，若无振荡则可调节RF1，直至输出为稳定的正弦波为止。用频率计测量输出信号的频率。将数据填入表1表1实测频率f计算频率四、报告要求由给定电路参数计算振荡频率与实测频率进行比较，分析误差产生的原因五、预习要求复习文氏振荡电路的工作原理，计算振荡频率的方法。实验六 整流、滤波及稳压管稳压电路一、实验目的1、 了解单相桥式整流电路的工作原理RRW220VV2D1D2D3D4CVd图1 桥式整流电路LEDR22、 了解滤波的作用3、 了解基本稳压管稳压电路的工作原理二、实验原理电路1、整流、滤波电路利用二极管的单向导电性能，将交流电变成单方向脉动的直流电。电路参数:表1测量值估算值V2VdVd1.2 V2D1D4：1N4001；C=1000uF；R=80；RW=0470；RL=R+RW