模拟电子技术实验指导(缩)

实验一实验一 单管放大单管放大电路电路 一 实验目的一 实验目的 1 熟悉电子元器件和 TB 型模拟电路实验仪 2 学会放大器静态工作点的调试方法 3 分析电路参数的变化对放大器静态工作点 电压放大倍数及输出波形的影响 4 掌握放大器电压放大倍数 输入电阻 输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法 二 实验仪器及设备二 实验仪器及设备 1 XC4320 双踪示波器 2 500 型万用表 3 EE1641D 型函数信号发生器 计数器 TB 2 型模拟电路实验仪及 号实验模板 三 实验电路及原理三 实验电路及原理 1 估算电流放大系数 晶体三极管的 值可以由输出特性曲线求出 如图 2 1 所示 先通过 Q 点作横轴的垂直线 确定对 应 Q 点的 VCE值 再从图中求出一定 VCE条件下的 IB和相应的 IC 则 Q 点附近的交流电流放大系数为 常数 CE V B C I I 因此 只要在图示仪上测试出输出特性曲线 即可估算出 值 2 实验电路 实验电路如图 2 2 所示 它的偏置电路采用 Rb和 Rb2组成的分压电路 在放大器的输入端加上输入信号以后 在放大器的输 出端便可得到幅值被放大了的相位相反的输出信号 静态工作点 CCQCCEQ RIEV CQ b BEQC BQ I R VE I 图 2 1 晶体三极管输出特性曲线 图 2 2 动态参数 电压放大倍数 be L i V r R V V A 0 其中 LCL E be RRR mAI mV r 26 1 300 输入电阻 bbi rRr 输出电阻 C Rr 0 放大器输入电阻测试方法如下 当开关 K1断开 R1接入 时 测得 VS和 Vi 即可计算输入电阻 1 R VV V r iS i i 输出电阻可用下式计算 L R V V r 1 0 0 0 其中 V 0为 RL未接入时 即 RL 时 的输出电压 V0为接入负载电阻后的输出电压 四 实验步骤四 实验步骤 按图用连线在 号实验模板上连接好电路 将 Rp的阻值调到最大 检查连线无误后接通电源 1 静态工作点测试 调整 Rp为某一值 使 VCE 6V 测量静态工作点 填入表 2 1 并计算出 IB IC ICQ IBQ可通过计算 求得 表 2 1 实 测 结 果实 测 计 算 VBEQVCEQ Rb k IBQ A ICQ mA 2 放大倍数测试 1 将信号放大器调到 f 1kHz 幅值为 5mv 接到放大器的输入端 Vi 用示波器观察 Vi和 Vo端的波 形 并比较与输入端的相位 2 输入信号频率不变 逐渐加大输入信号幅度 在 RL 时 用示波器观察 VO不失真时的最大值 并填表 2 2 表 2 2 观察结果计算电压放大倍数估算电压放大倍数 Vi mV Vo V AuAu 3 观察 Rb Rc 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 按表 2 3 要求 输入信号 Vi 5mV f 1kHz 记录测量数据和 Vo 波形 表 2 3 测量结果由测量值计算 给定条件 VCEQVBEQVO输出波形图ICQIBQAV 合适值 最小Rb 最大 RC 2k RL Rc 3 9k Rb为合适值 RL RL 2 7k Rb为合适值 RC 2k 4 观察波形失真 测量静态工作点电压 VCEQ VBEQ 输入信号 Vi 10mV f 1kHz 调节 Rp 使 Rb增大或减小 观察波形失真情况 测量并填入表 2 4 若不失真观察不明显 可变化 Vi重测 表 2 4 Rp 值VBEQVCEQ波 形 输 出 增大 适中 改小 5 测量放大器的输入输出电阻 1 输入电阻的测量 在输入端串接一个 4 7K 的电阻 如图 2 3 按第 7 页输入电阻的计算方法 即 可计算出输入电阻ri 图 2 3 图 2 4 2 输出电阻的测量 在输出端接入负载电阻 2 7K 在输出 VO不失真的情况下 测负载与空载时的 VO值 按第 7 页输出电阻的计算方法 即可求输出电阻 rO 五 报告要求五 报告要求 1 记录数据及波形 2 总结 Rb Rc和 RL变化对静态工作点 放大倍数及输出波形的影响 3 为了提高放大器的放大倍数 AV应采取哪些措施 4 分析输出波形失真的原因及性质 并提出消除失真的措施 六 预习要求及思考题六 预习要求及思考题 1 预习共射基本放大电路工作原理及各元件的作用 2 根据测定的晶体管 及给出的电路参数 估算静态工作点及电压放大倍数 a b c 图 2 5 3 如何测量 Rb 不断开与基极的连线行吗 4 分析图 2 5 中波形是什么类型的失真 是什么原因造成的 如何消除 实验二实验二 负反馈负反馈放大电路放大电路 一 实验目的一 实验目的 1 学习二级放大电路静态工作点的调试方法 2 学习二级阻容耦合放大电路特性的测量方法 3 加深对负反馈放大电路工作原理的理解 4 熟悉负反馈放大电路性能的测量和调试方法 二 实验仪器及设备二 实验仪器及设备 1 XC4320 双踪示波器 2 500 型万用表 3 EE1641D 型函数信号发生器 计数器 TB 2 型模拟电子技术实验仪及 号实验模板 三 实验电路及原理三 实验电路及原理 1 实验电路如图 3 1 2 工作原理 1 断开反馈支路的 A B 端 并将 B 端接地 电路成为基本放大电路 但考虑了反馈网络的负载效 应 2 若 A 接 B 电路成为电压串联负反馈电路 负反馈放大器放大倍数的一般表达式为 AF A Af 1 其中 A 为开环放大倍数 Af 为闭环放大倍数 F 为反馈系数 1 AF 为反馈深度 若 Am代表中频开 环放大倍数 且放大电路在高频率段和低频率段都只有一个 RC 环节起作用 则加负反馈后 放大电路的 上限截止频率和下限截止频率分别为 f hf fh 1 AmF f Lf fL 1 AmF 其中 fh和 fL分别是不加负反馈时的上下限频率 此外 加上负反馈后还可得到输入电阻rif和rof输出 电阻为 rif ri 1 AmF rof ro 1 AmF 其中ri和ro分别是不加负反馈时的输入 输出电阻 四 实验内容及步骤四 实验内容及步骤 1 按图用连线在 号实验模板上连接好电路 检查连线无误后接通电源 2 测量静态工作点 将输入端短路 并将 B 端接地 调节 Rp1使 VE1 2V 调节 Rp2 使 VE2 2V 测量并记录表 3 1 中有关数值 表 3 1 测量项目VBE1VE1VC1VBE2VE2VC2 测量数值 V 22 3 测量两级交流放大电路的频率特性 用示波器观察第一 第二级的输出电压波形有无失真 若有失真现象 则应调整静态工作点 调 Rp1 Rp2 应微调 或减小 Vi幅度 使波形不失真为止 若输出波形有寄生振荡 应先消除 消除方法 如下 信号发生器的输出线要尽量短 要用屏蔽线 T1或 T2的 bc 极之间加 5pF 100pF 的电容 1 将放大器负载断开 先将输入信号频率调到 1KHZ 幅度调到使输出幅度最大而不失真 2 保持输入信号幅度不变 由低到高 改变频率 先大致观察在哪一个上限频率和下限频率时输出 幅度下降 然后测量 Vo值 填入表 3 2 中 在特性平直部分可测几个点 在特性弯曲部分应多测几个点 3 接上负载 重复上述实验 表 3 2 f HZ RL Vo RL 4 7K 4 测无级间反馈时两级放大电路的性能 1 测量电压放大倍数 Avm 加信号电压 Vi 5mv f 1kKz 测量 Vo 算出 Avm 2 测量输入电阻 ri 接入 Rs 4 7k 加大信号源电压 使放大电路的输出电压与未接入 Rs时相同 测量此时信号源电压 Vs 则 S iS i i R VV V r 式中 由此求得输入电阻 ri 断开电源后测量 Rb Rb Rp1 Rb1 irRr bi 3 测量输出电阻 ro 使 Vi 5mv f 1kHz 接入负载电阻 RL 4 7k 测输出电压 Vo 则 L R V V r 1 0 0 0 其中 V o 是负载电阻 RL开路时的输出电压 Vo是接入负载电阻后的输出电压 4 测量上限频率 fh及下限频率 fL 去掉 RS RL 输入适当幅值的信号 在 f 1kHz 时使输出电压在示波器上显示出大小适度 基本不 失真的正弦波 保持输入信号不变 提高信号频率 直至示波器上显示的波形幅度缩小到原来幅值的 70 此时输入信号频率即为 fh 同样 降低信号频率 示波器上显示的输出电压波形幅度下降到原来幅值的 70 此时输入信号的频率即为 fL 将 1 4 测出的电压放大倍数 Av 输入电阻 ri 输出电阻 ro 上限频率 fh和下限频率 fL 各数据填 入表 3 3 中的无反馈部分 5 测反馈放大电路的性能 将 A 端和 B 端相接 电路成为电压串联负反馈放大电路 重复步骤 4 的 1 4 将测得的各数据填 入表 3 3 有反馈部分 表 3 3 测量数据由测量数据计算 Vo mv Vo mv Vs mv fh kHz fL Hz Av ri k ro k 无反馈 Vo mv Vo mv Vs mv fhf kHz fLf Hz Avf rif k rof k 有负反馈 五 报告要求五 报告要求 1 说明两级放大电路静态工作点对放大倍数及输出波形的影响 2 列表整理实验数据 画出两级放大电路的幅频特性曲线 用对数坐标纸 3 根据实验所得数据 求出无级间反馈和有级间反馈时电压放大倍数 输入电阻和输出电阻 4 根据实验结果说明电压串联负反馈对放大电路性能的影响 5 利用深度负反馈的近似公式 估算电压放大倍数 Avf 六 预习及思考题六 预习及思考题 1 复习多级放大器计算 Av 的方法 两级之间的互相影响 频率特性等 2 如何选择静态工作点 每一级的静态工作点在连成两级放大电路时是否会发生变化 3 用什么方法增大放大器的输出幅度 4 要想提高放大器的放大倍数应采取什么措施 5 如何提高上限频率和降低下限频率 影响它们的主要环节是什么 实验三实验三 模拟信号运算电路模拟信号运算电路 一 实验目的一 实验目的 1 掌握运算放大器组成比例求和电路的特点性能及输出电压与输入电压的函数关系 2 学会上述电路的测试和分析方法 二 仪器及设备二 仪器及设备 1 DT890B 数字万用表 2 XC4320 双踪示波器 3 TB 2 型模拟电路实验仪和 号实验模板 三 实验电路原理三 实验电路原理 集成运算放大器是具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路 当外部接入不同的线形或非线形 元件组成输入和负反馈电路时 可以实现各种特定的函数关系 四 实验内容及步骤四 实验内容及步骤 每个比例 求和运算电路实验 都应先进行以下两 项 1 按电路图接好线后 仔细检查 确保正确无误 将各输入端接地 接通电源 用示波器观察是否出 现自激振荡 若有自激振荡 则需更换集成运放电路 2 调零 各输入端仍接地 调节调零电位器 使 输出电压为零 用数字电压表 200mV 档测量 输出电 压绝对值不超过 0 5mV 一 反相比例放大器 实验电路如图 4 1 所示 预习要求 分析图 4 1 反相比例放大器的主要特点 包括反馈类型 求出表 4 1 和 4 2 中的理论估算值 可参阅 附录六中集成运放 A741 的参数 并粗略估算输入电阻和输出电阻 表 4 1 直流输入电压 Vi mV 301003001000 理论估算值 mV 实测值 mV 输 出 电 压 Vo 误 差 表 4 2 测试条件理论估算值实 测 值 Vo VAB VR2 VR1 RL开路 直流输入信 号 Vi由 0 变为 800mV VOL Vi 800mV RL由 变为 2K 图 4 1 反相比例放大器 实验内容 1 在 号实验模板上按图 4 1 反相比例放大器 连好线 并接上电源线 做表 4 1 中的内容 将反相比例放大器的输入端接 DC 信号源的输出 将 DC 信号源的转换开关置于合适位置 调节电位器 使 Vi分别为表 4 1 中所列各值 分别测出 V0的值 填在该表中 2 做表 4 2 中的内容 先将反相比例放大器的输入端接地 调整调零电位器 使 V0 0 再分别测出 VAB VR2和 VR1的值 将反相比例放大器的输入端接 DC 信号源 调整 DC 信号源 使 Vi 800mV 分别测出 V0 VAB VR2和 VR1的值 求出它们的变化量 填在表 4 2 中 并根据 VO VR1和 R1 求出该反相 比例放大器的输入电阻 Vi仍为 800mV 在反相比例放大器的输出端接负载电阻 RL 2K 测出 Vo 的值 求出 RL由开路 变为 2K 时输出电压的变化量 VOL 填在表 4 2 中 并估算出输出电阻 二 同相比例放大器 实验电路如图 4 2 所示 预习要求 1 分析图 4 2 同相比例放大器的主要特点 包括反馈类型 求出表 4 3 和表 4 4 中各理论估算值 并定性说明输入电阻和输出电阻的大小 图 4 2 同相比例放大器 2 熟悉实验任务 自拟实验步骤 并作好实验记录准备工作 表 4 3 直流输入电压 Vi mV 301003001000 理论估算值 mV 实测值 mV 输 出 电 压 Vo 误 差 表 4 4 测试条件理论估算值实 测 值 VO VR2 VR1 RL开路 直流输入信 号 Vi由 0 变为 800mV ROL Vi 800mV RL由 变为 2K 实验步骤 在 号实验模板上将反馈电阻 RF连接好 按表 4 3 和表 4 4 的要求 分别测出表 4 3 和表 4 4 中所列 各实侧值 并根据实测值估算输入电阻和输出电阻 三 电压跟随器 实验电路如图 4 3 预习要求 1 分析图 4 3 电路的特点 求出表 4 3 中各理论估算值 2 熟悉实验任务 自拟实验步骤 并作好实验记录准备工作 图 4 3 电压跟随器 实验步骤 在 5 号实验模板上 按图 4 3 和表 4 5 的要求连接好导线及电源线 分别测出表 4 5 中各条件下的 Vo值 表 4 5 Vi mV 3010010003000 测试条件 RS 10k RF 10K RL开路 同 左 同 左 RS 100k RF 100K RL开路 RS 100k RF 100K RL 10K 同 左 RS 100k RF 10K RL开路 RS 10k RF 10K RL开路 理论 估算值 实测值V0 误 差 四 反相求和电路 实验电路如图 4 4 所示 预习要求 1 分析图 4 4 反相求和电路的特性 并估算 RF 10K 图 4 4 反相求和电路 2 先将运放调零 然后按表 4 6 的内容进行实验测量 并与理论计算值比较 表 4 6 Vi1 mV 300 300 Vi2 mV 200200 实测值 Vo V 理论值 五 双端输入求和电路 实验电路如图 4 5 所示 实验步骤 1 在 5 号实验模板上按图 4 4 连接好线 并接上电源线 将运算放大器调零 2 按表 4 7 要求实验测量并记录 表 4 7 Vi1 mV 1002000200 Vi2 mV 5001800 200 V0 V 五 报告要求五 报告要求 1 总结本实验中的各种运算电路的特点及性能 2 分析理论计算与实验结果出现误差的原因 六 思考题六 思考题 1 分析实验中所得的值 试回答下列问题 1 反相比例放大器和同相比例放大器的输入电阻 输出电阻各有什么特点 试用深度负反馈概念解 释之 2 工作在线性范围内的集成运放两个输入端的电流和电位差是否可视为零 为什么 3 比较反相求和电路与双端输入求和电路中集成运放块的共模输入电压 试说明哪个电路的运算精 度高 2 左比例 求和等运算电路实验时 如果不先调零 行吗 为什么 3 为了使运放集成电路能正常工作 不致损坏 实验中应注意什么问题 图 4 5 双端输入求和电路 RF 10K 图 5 1 积分电路 积分 微分电路积分 微分电路 一 实验目的一 实验目的 1 学会用运放 电容 电阻等构成积分 微分电路 2 熟悉积分 微分电路的特点和性能 二 仪器及设备二 仪器及设备 1 DT890B 数字万用表 2 EE1641D 型函数信号发生器 计数器 3 XC4320 双踪示波器 4 TB 2 型模拟电路实验仪和 号实验模板 三 实验电路原理三 实验电路原理 1 积分电路 实验电路如图 5 1 所示 预习要求 一 分析图 5 1 弄清下列问题 1 设积分电路输入信号 Vi的频率为 200Hz 幅度为 6V 的方波 分析下面两种情况下 Vo的波形 包括幅度 R1 R2 100K R1和 R2均改为 1K 2 分析该积分电路中电阻 RF的作用 试说明 若将电阻 RF开路 该积分电路能否正常积分 为什么 电阻 RF的阻值对积分精度有何影响 3 若积分输入电压 Vi为正弦波 在稳态情况下 V0与 V1的相位差是多少 哪个滞后 V0与 Vi的相 位差及它们的幅值比是否随频率变化而变化 当输入信号的频率为 100 Hz 有效值为 1V 时 V0 二 熟悉实验任务自拟实验步骤 并作好实验记录准备工作 实验任务 1 调零 在 号实验模板上按图 5 1 连好线 并接通电源线 在进行积分运算之前 应先对运放调零 为便于调节 Vi 先接地 将图中 K1闭合 用导线连通 即通过 RF的负反馈作用容易实现调零 调零调好后 要将 K1断开 以免 RF的接入造成积分误差 用数字电压表测 Vo 慢慢调整调零电位器 使 Vo 0 2 输入方波信号 将积分电路的输入端接频率为 200Hz 幅度 6V 的方波信号 用双踪示波器观察 V0和 Vi的波形 记下它们的形状 周期 幅度等特征 将积分电路中的电阻 R1和 R2都改为 1K 重做上面 1 中的实验内容 3 输入正弦波 先将实验线路改动的部分恢复原状 R1和 R2为 100K 然后 将积分电路的输入端接频率为 160Hz 有效值为 1V 的正弦波 用双踪示波器观察 Vo与 Vi的波 形及相位关系 并用数字万用表交流电压档测量输入电压的有效值 改变正弦输入信号的频率 50 300Hz 观察 Vo与 Vi的相位关系是否变化 Vo与 Vi的幅值比是 否变化 2 微分电路 实验电路如图 5 2 所示 图中的两个二极管起保护作用 预习要求 图 5 2 微分电路 一 分析图 5 2 微分电路 弄懂下列问题 1 微分电路调零时 是否需要在电容 C 两端 并联一个电阻 为什么 2 若输入信号为正弦波 V0与 Vi的相位差是 多少 V0是滞后还是领先 V0与 Vi的相位差及幅 值比是否随频率变化而改变 当输入信号的频率 f 160Hz 有效值为 1V 时 Vo 3 若输入信号是方波 V0的波形是什么 二 熟悉实验任务 自拟实验步骤 并作好实 验记录的准备工作 实验任务 1 调零 在 5 号实验模板上按图 5 2 连线并通电源线 2 输入正弦信号 将微分电路的输入端接频率为 1K 有效值为 1V 的正弦信号 用双踪示波器观察 V0与 Vi的相位 差 并用数字万用表交流电压档测量输出电压 改变正弦输入信号的频率 200H 2K 观察 V0与 Vi的相位幅值变化情况 并记录 3 输入方波信号 在微分电路中电阻 R 的两端并联一个 1000pF 或 2200pF 的电容 将微分电路的输入端接频率为 1K 幅值为 5V 的方波信号 用示波器观察 V0的波形 3 积分