模拟电子技术实验指导书

目目 录录 实验一实验一 常用仪器仪表的使用常用仪器仪表的使用 1 实验二实验二 信号运算电路信号运算电路 3 实验三实验三 单级共射放大电路单级共射放大电路 7 实验四实验四 电压比较器电压比较器 11 实验五实验五 RC 正弦波振荡器正弦波振荡器 15 实验要求 1 实验前必须充分预习 完成指定的预习任务 预习要求如下 1 认真阅读实验指导书 分析 掌握实验电路的工作原理 并进行必要的估算 2 完成各实验 预习要求 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注意事项 2 使用仪器前必须了解其性能 操作方法及注意事项 在使用时应严格遵守 3 每人一台实验箱 独立完成实验独立完成实验 4 实验时接线要认真 相互仔细检查 确定无误才能接通电源 初学或没有把握应 经指导教师审查同意后再接通电源 5 实验时应注意观察 若发现有破坏性异常现象 例如有元件冒烟 发烫或有异味 应立即关断电源 保持现场 报告指导教师 找出原因 排除故障 经指导教师同意再 继续实验 6 实验过程中需要改接线时 应关断电源后才能拆 接线应关断电源后才能拆 接线 7 实验过程中应仔细观察实验现象 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教师审阅后再拆除实验线路 8 实验结束后 必须关断电源 并将仪器 设备 工具 导线等按规定进行整理 9 实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告 撰写三份实验报告 第一份包括撰写三份实验报告 第一份包括 实验一 二 第二份为实验三 第三份包括实验四 五 实验一 二 第二份为实验三 第三份包括实验四 五 1 实验一 常用仪器 仪表的使用 一 实验目的一 实验目的 1 学习电子电路实验中常用的电子仪器 数字示波器 函数信号发生器 数字万 用表的使用方法 2 掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法 二 预习要求二 预习要求 阅读 实验原理 部分 掌握示波器 函数信号发生器 数字万用表的使用方法 及模 拟电子电路实验中常用仪器 仪表的连接方法 二 实验原理二 实验原理 在模拟电子电路实验中 经常使用的仪器仪表有示波器 函数信号发生器 直流稳 压电源等 它们和万用电表一起 可以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 1 1所示 图1 1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图 1 数字示波器 数字示波器 示波器是一种用途很广的电子测量仪器 它既能直接显示电信号的波形 又能对电 信号进行各种参数的测量 数字示波器使用操作要点如下 数字示波器使用操作要点如下 1 将示波器探头与待测信号相连 2 按下AUTO按钮 示波器将自动设置垂直 水平和触发控制 如需要 可手动 调整这些控制使波形显示达到最佳 3 按下MEASURE自动测量功能键 系统显示自动测量操作菜单 本示波器具有 多种自动测量功能 包括峰峰值 幅值 平均值 周期 频率等 2 4 记录波形参数 2 函数信号发生器 函数信号发生器 函数信号发生器函数信号发生器能产生某些特定的周期性时间函数波形 正弦波 方波 三角波 锯齿波和脉冲波等 信号 频率范围可从几个微赫到几十兆赫 在电子电路实验和设备检 测中具有十分广泛的用途 函数信号输出操作方法函数信号输出操作方法 选择输出通道 选定输出信号的波形 分别获得正弦波 三角波 脉冲波 频率设定 可用数字键或调节旋钮输入频率值 幅度设定 可用数字键或调节旋钮输入幅度值 3 数字万用表 数字万用表 数字万用表可测量直流电压 直流电流 交流电压 交流电流 电阻 电容 晶体 管直流电流放大倍数等 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 位置上 然后在测量中逐档减小量程 四 实验内容四 实验内容 1 掌握仪器 仪表的操作方法 掌握仪器 仪表的操作方法 按照实验原理中给出的操作方法 熟悉 掌握示波器 函数信号发生器和万用表的 使用方法 2 用示波器测量信号 用示波器测量信号 把函数信号发生器和示波器相连 调节函数信号发生器 使输出 10KHz 10VP P正 弦信号到示波器输入端 调节示波器 使显示稳定的波形 测出 VP P和信号频率 画出 信号波形 五 实验思考题五 实验思考题 1 示波器显示屏上的波形很密 是否就说明所测信号的频率很高 2 示波器显示的波形不稳定 应调节哪个旋钮 3 实验 二 信号运算电路 一 实验目的一 实验目的 1 掌握由集成运算放大器组成的比例 加法 减法和积分等基本运算电路的工作原 理 特点和功能 2 学会上述电路的测试和分析方法 二 预习要求二 预习要求 估算各表中的理论值 三 实验原理三 实验原理 集成运算放大器是一种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 不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时 可以灵活地实现各种特定的函数 关系 在线性应用方面 可组成比例 加法 减法 积分 微分 对数等模拟运算电路 1 反相比例运算电路 反相比例运算电路 电路如图 2 1 所示 对于理想运放 该电路的输出电压与输入电压之间的关系为 图 2 1 反相比例运算电路 图 2 2 求和电路 2 求和电路 求和电路 电路如图 2 2 所示 输出电压与输入电压之间的关系为 R3 R1 R2 RF U R R U R R U i2 2 F i1 1 F O 3 同相比例运算电路 同相比例运算电路 图 2 3 a 是同相比例运算电路 它的输出电压与输入电压之间的关系为 i 1 F O U R R 1U 当 R1 时 UO Ui 即得到如图 2 3 b 所示的电压跟随器 图中 R2 RF 用以减 i 1 F O U R R U 4 小漂移和起保护作用 一般 RF取 10K RF太小起不到保护作用 太大则影响跟随性 a 同相比例运算电路 b 电压跟随器 图 2 3 同相比例运算电路 4 求差电路 求差电路 对于图 2 4 所示的减法运算电路 当 R1 R2 R3 RF时 有如下关系式 U U R R U i1i2 1 F O A Vi2 Vo RF 100k R1 10k R3 10k A B R2 10k Vi1 图 2 4 求差电路图 四 实验内容四 实验内容 1 反相比例运算电路 反相比例运算电路 1 按图 2 1 连接实验电路 接通 12V 电源 并连接好 GND 2 按表 2 1 内容进行实验并测量记录数据 表表 2 1 直流输入电压 Ui mV 301003001000 理论估算 mV 实测值 mV 输出电压 U0 mV 误差 2 输入 f 100Hz Uim 0 5V 的正弦交流信号 用示波器测量相应的 Uom 并观 5 察 uO和 ui 的相位关系 记入表 2 2 表表 2 2 Uim 0 5V f 100Hz Uim V Uom V ui波形uO波形Au 实测值计算值 2 同相比例运算电路 同相比例运算电路 1 按图 2 3 a 连接实验电路 2 按表 2 3 内容进行实验并测量记录数据 表表 2 3 直流输入电压 Ui mV 301003001000 理论估算 mV 实测值 mV 输出电压 U0 mV 误差 3 输入 f 100Hz Uim 0 5V 的正弦交流信号 用示波器测量相应的 Uom 并观 察 uO和 ui 的相位关系 记入表 2 4 表表 2 4 Uim 0 5V f 100Hz Uim V Uom V ui波形uO波形Au 实测值计算值 4 按图 2 3 b 连接实验电路 重复内容 3 结果记入表 2 5 表表 2 5 Ui 0 5V f 100Hz Uim V Uom V ui波形uO波形Au 实测值计算值 3 求和电路 求和电路 1 按图 2 2 连接实验电路 2 按表 2 6 内容进行实验并测量记录数据 表表 2 6 Ui1 V 0 3 0 3 Ui2 V 0 20 2 理论估算 mV UO V 实测值 mV 6 4 求差电路 求差电路 1 按图 2 4 连接实验电路 2 按表 2 7 内容进行实验并测量记录数据 表表 2 7 Ui1 V 120 2 Ui2 V 0 51 8 0 2 理论估算 mV UO V 实测值 mV 五 实验报告要求五 实验报告要求 1 整理实验数据 画出波形图 注意波形间的相位关系 2 将理论计算结果和实测数据相比较 分析产生误差的原因 3 分析讨论实验中出现的现象和问题 7 实验 三 单级 共射放大 电路 一 实验目的一 实验目的 1 学会放大器静态工作点的测量和调整方法 分析静态工作点对放大器性能的影响 2 掌握放大器动态性能指标的测试方法 3 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用 二 预习要求二 预习要求 1 阅读教材中有关分压式偏置共射放大电路的内容并估算实验电路的性能指标 设 50 估算放大器的静态工作点 电压放大倍数 Au 输入电阻 Ri和输出电阻 RO 2 当调节偏置电阻 RP 使放大器输出波形出现饱和或截止失真时 晶体管的管压降 UCE怎样变化 3 改变静态工作点对放大器的输入电阻 Ri有否影响 改变外接电阻 RL对输出电阻 RO有否影响 4 在测试 Au Ri和 RO时怎样选择输入信号的幅值和频率 为什么信号频率一般选 1KHz 而不选 100KHz 或更高 三 实验原理三 实验原理 RB1 15k RC 5 1k CB CC RB2 11k CE 10uF RE2 1k RL 5 1k VCC vi vo 10uF 10uF RP 100k R 3 3k RE1 51 图 3 1 单级共射极放大电路实验电路 图 3 1 为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图 8 1 静态工作点的测量与调整 静态工作点的测量与调整 1 静态工作点的测量静态工作点的测量 放大电路直流电压 12V 不加交流输入信号 输入端与接地端短接 选用万用表 的直流电压档 测量直流电压 VB VC VE 然后利用公式计算或 EEEQCQ RVII CCCCCQ RVVI 测量静态工作点的目的是为了了解静态工作点的设置是否合适 如果测出 VCEQ3 例如 Rf用一个具有负温度系数的热敏电阻代替 当输出电压 增加使Rf的功耗增大时 热敏电阻Rf减小 放大器的增益下降 使 的幅值下降 如果参数选择合适 可使输出电压幅值基本恒定 且波形失真较小 由于集成运放接成同相比例放大电路 它的输出阻抗可视为零 而输入阻抗远比 RC 串并联网络的阻抗大得多 可忽略不计 因此 振荡频率即为 RC 串并联网络的 RC 串并联网络构成正弦振荡电路的正反馈 在 处 正反馈系数 16 而 R1和 Rf当构成电路中的负反馈 反馈系数 F 与 F 的关系不同 导致输出波形的不同 2 如图 5 2 RC 桥式振荡电路由 RC 串并联网络和同放大电路组成 图中 RC 选频 网络形成正反馈电路 并由它决定振荡频率 R3 和 Rp 形成负反馈回路 由它决定起振 的幅值条件和调节波形的失真与稳幅控制 在满足的条件下 该电路的 1212 RRR CCC 振荡频率 0 1 2 f RC 起振幅值条件 1 3 ab vf a RR A R 即 2 b a R R 式中为二极管的正向动态电阻 43 bdd RRRr r 四 实验内容四 实验内容 1 注意 图 注意 图 5 2 实验所需全部电容 定值电阻已焊接 可调电阻与实验箱工具区实验所需全部电容 定值电阻已焊接 可调电阻与实验箱工具区 33K 用用长实验导线长实验导线相连 电源相连 电源 12V 12V GND 用用长实验导线长实验导线相连 相连 2 用示波器观察输出波形 调整 Rp 使输出波形稳定且无失真 记录波形 A1 R1 10k Vo R2 10k C1 0 1