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第2章 模拟电子技术的基本实验实验一 单极性晶体管放大器一、 实验目的1、 掌握晶体管的基本测试方法。2、 掌握晶体管放大电路参数的测试方法。3、 了解晶体管放大电路的失真问题，分析失真的产生原因及其克服方法。二、 实验预备知识：晶体管共射极放大电路的电路和动态指标晶体管共射极放大电路如图2-1所示。图2-1晶体管共射极固定偏置式放大电路这是一个固定偏置式电路，通过调整RB的阻值，就可以改变该放大电路的静态工作点:IBQ、ICQ、UCEQ。给电路加上交流输入信号uI后，得到输出电压u0，则电路的电压放大倍数Au为： Au=U0/UI (2-1)保持电路的输入信号uI不变，将信号加到电路的Us端，则可得到该电路的输入电阻RI为： (2-2)该放大电路的输出电压为U0,断开负载电阻RL后,输出电压变为U0，则该电路的输出电阻RO为： R0 = (2-3) 三、实验器材1、不同类型的晶体管和电阻：若干个。2、晶体管共射极固定偏置式放大电路实验电路：参照图2-1选择元件，在万能电路板上焊接而成。3、万用表、示波器、毫伏表、信号发生器、可调稳压电源： 各一台。四、实验步骤1、晶体管引脚极性的测试2、放大电路的测量 放大电路静态工作点的测试如图2-1所示完成电路连接，使uI=0，调节电位器Rp使UCEQ=6V，测试出UCEQ，计算出ICQ，将结果填入表2-2中。表2-1 晶体管的测试晶体管外型晶体管型号晶体管类型基极集电极发射极表2-2 固定偏置式放大电路的静态工作点测试RB为合适值VCCUCEQ（测试值）ICQ（计算值） 放大电路动态指标的测试开通信号发生器，先测试其输出信号，使加在放大器的输入端信号uI = 5mV，f = 1kHz，用毫伏表测试出放大器的u0、u0、us，将测试结果填入表2-3中，计算出Au、RI、R0。表2-3 晶体管固定偏置式放大电路动态参数的测试uI = 5mVf = 1kHz测量值计算值VCCu0u0AuRIR0 用示波器观察uI和u0的波形，读出其幅度和频率。 调节RB使其值最大，测试出此时UCEQ、UBEQ的值,观察u0的波形,并将结果填入表2-4中。 调节RB使其值最小，测试出此时UCEQ、UBEQ的值,观察u0的波形,并将结果填入表2-4中。表2-4 放大电路的失真分析UBEQUCEQUo波形RB值最大RB值最小说明：当调节RB至最大值或最小值时，若u0波形不出现失真，可适当增加输入信号uI的值。五、实验报告(1) 简单说明测试RI、R0的方法。(2) 简单分析RL对放大电路工作状态的影响。(3) 分析电路出现截止失真的原因，讨论克服截止失真的方法。(4) 分析电路出现饱和失真的原因，讨论克服饱和失真的方法。(5) 若电路的输出波形正、负半周都同时出现失真，讨论该种失真的原因及克服方法。实验二 负反馈放大器一、实验目的1. 熟悉与掌握带有负反馈的放大电路的静态和动态的测试与调整。2.了解负反馈对放大电路性能的影响。二、 实验预备知识1、分压式电流串联负反馈放大电路静态工作点的求法分压式电流串联负反馈放大电路如图2-2所示。图2-2 分压式电流串联负反馈放大电路这个电路的静态工作点可由下列公式求出：UB= (2-4)ICQ IEQ = (2-5)UCEQ=VCC-ICQ（R3+R4） (2-6)可以看出，调节RP的阻值，就可以调整该电路的静态工作点ICQ、UCEQ。2、 分压式电流串联负反馈放大电路的动态指标电路的电压放大倍数Au为：Au=U0/UI该电路的输入电阻RI为:RI = (2-7)设有负载时放大电路的输出电压为U0，断开负载电阻RL后，输出电压为U0，则该电路的输出电阻R0为：R0 = (2-8)三、实验器材1、在万能电路板上焊接好的分压式电流串联负反馈放大电路。2、万用表、稳压源、毫伏表、示波器、信号发生器各一台。四、实验步骤1、 测试分压式电流串联负反馈放大电路的静态工作点使Us =0，调节RP使UCEQ=3V，测量此时的UBEQ，计算出ICQ。再将C3断开，测量此时的UBEQ，计算出ICQ，将结果填入表2-5中。2、 测试分压式电流串联负反馈放大电路的动态指标使信号发生器的输出信号为UI=300mV，f=1kHz，加入信号输入端Us，测试Us、U0。断开RL后，再测试U0。3、 断开C2，重复上述过程，并将测试结果填入表2-6中。表2-5 静态工作点的测试结果UCEQUBEQ（测试值）ICQ（计算值）C2接入（无交流负反馈）3VC2断开（有交流负反馈）3V表2-6 动态指标的测试结果UI=300mVf=1kHzUsU0U0AuRIR0C2接入（无交流负反馈）C2断开（有交流负反馈）五、实验报告1、完成表格中的各项内容。2、分析在电路中引入电流串联负反馈后电路参数受到的影响。实验三 集成运放的线性应用一、 实验目的1、了解集成运算放大器的组成和特点，熟悉其主要性能参数及检测、使用方法。2、掌握集成运算放大器线性应用的条件，熟悉运算放大器电路的组成和调试方法。3、学会用基本集成运算放大器组成简单的实用电路。二、实验预习知识1、集成运放的符号识别集成运算放大器有两个输入端和一个输出端，其中：标有“-”端称为反相输入端，表示输出电压u0与该输入端电压un相反；标有“+”端称为同向输入端，表示输出电压u0与该输入端电压uP相同。2、集成运算放大器的选用在没有特殊要求的场合下，要尽量选用通用型集成运放，如A741（单运放）、LM358（双运放）、LM324（四运放）等。当在一个系统中需要使用多个放大器时，要尽量选用多运放集成电路，例如LM324、LF347等四个运放封装在一起的集成电路。3、集成运放的电源和调零集成运算放大器的电源供给方式有对称双电源供电方式和单电源供电方式。集成运放的调零是保证运算放大器组成的线性电路输入信号为零时，输出也是零，是对失调电压和失调电流进行的补偿。常用的调零方法有内部调零和外部调零。4、集成运放A741A741系美国仙童公司的产品,国产型号为CF741。该器件具有高增益、宽共模和差模电压范围、无须外接补偿元件、无锁定现象、具有输出短路保护和失调电压能调到零的能力。A741（CF741）器件有圆形金属壳和双列直插两种封装形式。图2-3（a）所示即为常用双列直插封装的集成运放A741的外形引线图。A741管脚的功能为：2脚为“反相输入端”，3脚为“同相输入端”，7脚为“电源电压正极端”，4脚为“电源电压负极端”，6脚为“输出端”，1脚和5脚为“调零端”。图2-3集成运放A741的外形和引线图三、实验器材 1、万用表 1只2、集成运放器件（A741）1片和阻容器件若干3、音频信号发生器 1台4、示波器 1台四、实验步骤1器件检测(1) 集成运放器件好坏的简单检测 将集成运放器件A741，接上正负电源，注意用电压表分别测量两路电源为15V。电路接好后，经检查无误方可接通15V电源。正电源VCC接+15V、负电源VEE接-15V。 分别将同相输入端和反相输入端接地，检测输出U0是否为U0max值（电源15V时），若是，则该器件基本良好，否则器件已损坏。(2) 输入失调电压UIO的测试输入失调电压是指为了使输出电压为零，在输入端加的补偿电压，它反映电路的不对称程度和调零的难易，其值越小越好。 按图2-4所示完成连线。 调整调零电位器RP，使输出电压UO=0。 用万用表测试A点的电压UI。 计算U IO的值：UI0 = UId = (3) 电压传输特性的测试 仍以图2-4构成测试电路。 调整RP，改变集成运放输入电压的大小和正负，使UI变化，分别观测对应UO电压数值，填入表2-7中；去掉反馈电阻RF后，测试开环电压传输特性。 用逐点描绘法，分别画出闭环和开环电压传输特性曲线图。图2-4集成运放器件的参数检测电路表2-7 集成运放电压传输特性的测试结果UI（MV）UO（V）2集成运算放大电路组成的运算电路及其测试（1）反相比例运算电路在反相比例运算电路中，输入信号从运放的反相输入端输入，其输出为：U0= (2.9)(负号表示输出信号与输入信号极性相反)（2）加法运算电路在反相加法运算电路中，输入信号UIl、UI2、UI3分别加到运放的反相输入端，则运放的输出为： U0 = (2.10)当R1=R2=R3=R时，有：U0 = (2.11)反相加法运算电路的输入电阻比较小，对前级信号源索取的电流比较大，对强度比较微弱的信号不太合适。同相加法运算电路的输入阻抗特别大，对信号源索取的电流特别小，所以在仪器仪表电路中应用的比较广泛。（3）反向比例运算电路的测试按反向比例运算电路连线，在输入端UI加直流电压，按表2-8所给的数值进行测试，并计算出电压增益；改变阻值后再进行测量，将测量结果填入表2-8中。将UI改换为音频信号，取其频率为1kHz，幅度为100mV，按表2-9所给的数值，用示波器进行观测，记录波形，用毫伏表测定信号的大小并计算相应电压增益；改变阻值后再测量，并将结果填入表2-9中。注意：在测量时，每次改变电阻R1的阻值时应同时变化平衡电阻的阻值，保证R=Rl/Rf。表2-8 反相比例运算电路加直流电压的测试结果UI（mV）100200300-300-200-100R1=100kU0(计算值)U0 (测量值)Af(计算值)R1=51 kU0(计算值)U0 (测量值)Af(计算值)R1=510kU0(计算值)U0 (测量值)Af(计算值)表2-9 反向比例运算电路加音频信号的测试结果电阻UIU0AfR1 =10 k波形：UI（mV）波形：U0（mV）R1 =51 k波形：UI（mV）波形：U0 (mV)R1 =510 k波形：UI（mV）波形：U0（mV）(4) 反相加法运算电路的测试按照反相加法运算电路接线，R1、R2、R3取10 k，Rf取100 k，R取3.3 k，输入信号UI1、UI2、UI3的获取可按照图2-5所示的电路进行连线得到，电位器RP的下端接负电源，可以得到所需要的负电压。将输入信号UI1、UI2、UI3接入图2-5所示电路中，按照表2-10的数据进行测试输出电压，并计算电压增益，将测量结果填入表2-10中。 图2-5 加法运算各输入端电压的获取电路表2-10 反相加法运算电路加直流电压的测试结果UIl/mV4080100200300UI2/mV206080100200UI3/mV10406080100U0(计算值)UO(测量值)Af(计算值)五、实验报告1整理实验数据，填入对应的数据表格中。2将实测数值与理论计算值相比较，分析产生误差的原因。3画出输入信号、输出信号对应的波形,并标明幅值和频率。4记录实验中出现的不正常现象，说明解决问题的过程。 实验四 集成运放的非线性应用：电压比较电路一、实验目的1、掌握集成运算放大器的非线性特性2、通过做电压比较器的实验，进一步掌握电压比较器的电路组成及其特点3、掌握用集成运放组成电压比较电路的应用和测试方法二、实验预习知识1集成运算放大器的非线性特性当集成运放电路为开环或正反馈状态时，集成运放就工作在非线性区域，当输入电压有微小的变化，就将使电路的输出电压进入饱和区。当uIVREF时： u0 = u0L当 uIVREF时, u0 = u0H。2、电压比较器电压比较器中使用的集成运放都工作在非线性区，当电压比较器一个输入端接参考电压VREF，另一个输入端接连变化的模拟信号时，当uIVREF时，比较器的输出将在正、负两个饱和电平u0H和u0L之间跳变，即输出信号是数字量“1”或“0”。（1）简单电压比较器如图2-6所示，参考电压VREF和输入信号uI分别连接至集成运放的同相输入端和反相输入端，就组成了简单的电压比较器。图2-6（a）为同相电压比较器，图2-6（b）为反相电压比较器，当输入电压从低逐渐升高经过VREF时，电路的输出电压就会发生跳变。图2-6 简单电压比较器电路通常将比较器的输出电压从一个电平跳变到另一个电平时所对应的输入电压的值称为阈值电压或门限电压，简称为阈值，用符号UTH表示。在图2-6电路中，UTH=VREF。VREF可为正，也可为负和零，当VREF=0V时，电压比较器又称为过零电压比较器。简单电压比较器可将输入的正弦波变为同频率的方波或矩形波，这样电压比较器实际就成为一个波形变换电路。实用的电压比较器电路如图2-7所示，在输出端加上限幅电路，使输出电压的大小不和电源电压有关而成为定值。为了防止输入信号过大损坏集成运放，在电压比较器的输入回路中要串接电阻RI和并联二极管。在图2-7中输出端的R为限流电阻，它与稳压管组成输出限幅电路，使输出电压u0=UVS。当uIVREF时，u0= uOL=- UVS，当u1VREF时，u0 =U0H=+ UVS。图2-7 实用的电压比较器电路（2）滞回电压比较器简单电压比较器的结构简单、灵敏度高，但抗干扰能力较差。滞回电压比较器能克服简单电压比较器抗干扰能力差的缺点。滞回电压比较器的电路如图2-8（a）所示，这是一个反相输入的滞回电压比较器。滞回电压比较器的电压传输特性如图2-8（b）所示。若将u1和VREF交换相接,则是一个同相输入的滞回电压比较器。滞回电压比较器具有两个阀值，是通过电路引入正反馈而获得的。图2-8 滞回电压比较器电路滞回电压比较器电路的两个阀值为：UTH1 = （2.12） UTH2 = (2.13)在图2-8中，电路的参考电压VREF接地，即VREF=0，则：UTH1= (2.14) UTH2 = (2.15) 三、实验器材1 模拟电路实验电路板2万用表3集成运放器件和若干阻容件4音频信号发生器5示波器四、实验步骤1、用集成运放组成的简单电压比较器的测试（1） 按图2-7连线，将输入端VREF、uI分别接直流电压，按表2-11所给的电压值进行测试，用万用表观测输出电压，将结果填入表2-11中。表2-11 简单电压比较器输入直流电压时输出电压的测试结果VREF/V-101U1/V-20-1102U0（计算值）U0（测量值）（2） 将VREF接地，输入信号uI取自音频信号发生器，信号为1KHz、0.1v的正弦波，用示波器观察u1和u0波形，测量uO的周期。再将uI的幅度分别改为1v和2v,观察u0波形是否变化，将测量结果填在表2-12中表2-12 在简单电压比较器中输入1KHZ正弦波信号时输出电压的测试结果U1/V0.112U1波形U0波形U0周期/s（3） 保持输入信号的幅度不变，将其频率分别改为500Hz、2KHz、10KHz，观察输出波形是否有变化。将实验结果填入表2-13中。表2-13 在简单电压比较器输入不同频率正弦波信号时输出电压的测试结果U1频率/HZ5002k10kU1波形U0波形U0周期/s2用集成运放组成的滞回电压比较器的测试（1）按图2-8连线，将输入端U1接直流电压，按表2-14所给的电压值改变输入电压，用万用表测量输出电压，将结果填入表2-14中。通过测试计算出UTH1_；UTH2_。表2-14 滞回电压比较器输入端接直流电压时输出电压的测试结果U1由小到大/V-10-6-4-2024610U0（计算值）U0（测量值）U1由大到小/V106420-2-4-6-10U0（计算值）U0（测量值）（2）将输入端接入正弦波信号，音频信号发生器的输出信号分别调成1KHz、0.1v和5kHZ、1V的正弦波，用示波器观察u1和u0波形，测量UO的周期，观察波形是否变化，将测量结果填在表2-15中。表2-15 滞回电压比较器输入正弦波信号时输出电压的测试结果UI1kHz ,0.1V5kHZ ,1VUI波形U0波形U0周期/s五、实验报告1画出本次实验的电路图和仪器仪表的连接图。2填写数据表格，将实测数值与计算值相比较，分析产生误差的原因。3总结实验情况，对故障进行分析，说明解决问题的方法。 实验五 正弦波信号发生器一、 实验目的1、 了解用集成运算放大器组成的信号发生器电路的特性2、 掌握信号发生器电路的工作原理和测量方法3、 通过调试熟练掌握仪器的使用方法二、实验预习知识1、正弦波信号发生器电路正弦波信号发生器电路由放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅电路组成。若正反馈网络是由RC串并联网络组成,则称为文氏桥正弦波振荡电路, 电路如图2-9所示。在电路中,RC串并联网络作为选频网络和反馈网络，集成运放A作为一个同相放大电路，VD1、VD2用来稳定振荡器的输出幅度。改变RP可以使电路满足振幅平衡条件,起振条件为RF2R1,式中RF为负反馈电阻，是RP上端到滑动端之间的电阻,R1为RP滑动端到地之间的电阻。图2-9 文氏桥正弦波振荡电路2文氏桥正弦波振荡电路的振荡频率文氏桥正弦波振荡电路的振荡频率为：（2.16）显然，只要改变电路中的电阻或电容的数值，就可以方便的改变电路的振荡频率。必须注意，改变电阻或电容时，要同时改变串联电路和并联电路中的电阻和电容。在实际工程中，是采用双连电阻或双连电容来达到同时改变串联电路和并联电路中的电阻和电容的数值的。三、实验器材1模拟电路实验电路板2万用表3集成运放器件和若干阻容件4音频信号发生器5示波器四、实验步骤按图2-9连接电路，调整电位器RP，使电路振荡，用示波器观察输出电压UO的波形，测试UO的电参数，将测量结果填在表2-16中。表2-16 正弦波发生器电路波形的测试结果波形测量频率计算频率R=10K、C=0.1F五、实验报告1画出本次实验所用的电路图和测量仪器接线图。2填写数据表格，将实验数据与理论计算值相比较，分析产生误差的原因。3实验总结，若出现故障，对故障进行分析，说明解决问题的方法。实验六集成功率放大器一、实验目的1、掌握功率放大电路的组成和特点2、掌握集成功率放大器的使用方法3、掌握集成功放电路性能指标的测试方法二、实验预习知识集成功率放大器具有体积小、功耗小、保真度好、频率响应范围宽、焊点少、可靠性好等优点，D2006是一种单电源供电、额定输出功率达6W的集成功率电路。集成功放D2006的外形如图2-10所示，其各个引脚的作用见表2-17。图2-10 集成功放D2006的外形图表2-17 集成功放D2006各引脚的作用引脚序号12345功能作用输入端输入接地端输出接地端输出端电源正极三、实验器材（1）信号发生器、交流毫伏表、示波器、直流稳压电源（2）万用表（3）电路板（4） 集成电路D2006和阻容器件若干四、实验步骤集成功率放大器的电路如图2-11所示。图2-11 D2006组成的集成功率放大器电路图在图中C1为输入耦合电容，C2为输出耦合电容，RL为扬声器。RP为音量电位器。操作步骤：（1） 按照图2-11将电路装配好。（2） 调节直流稳压电源，使之输出12V电源，将12V电源接到集成功放电路中。（3） 调节信号发生器，使之输出幅值为20mV、频率为1KH的正弦波信号，接到电路的输入端，用毫伏表测量输出电压U0。（4） 在电路的输出端接上示波器，观察波形，读出幅值。（5） 调节RP，观察电路的交越失真现象；再调节RP，使输出波形不失真，测出此时的U0，计算出P0。（6） 接入扬声器，试听扬声器发出的声音，调节RP，听声音的变化。五、实验报告1画出电路接线图，记录、整理各项实验数据。2讨论交越失真的产生原因和解决方法。实验七 直流稳压电源一、实验目的1、了解直流稳压电源的作用及其组成。2、掌握电源变压器电路、桥式整流电路、滤波电路和稳压电路的工作原理。3、掌握常用集成三端稳压器的选型及应用方法。二、实验预习知识1、直流稳压电源的作用和组成直流稳压电源是由交流电网供电，经整流和滤波后得到直流电，但这种直流电源的性能很差，输出电压不稳定，不能直接用于要求比较高的电子设备中。为了提高直流电源输出电压的稳定性，还要在电路里加上稳压电路。所以一般直流稳压电源都是由变压、整流、滤波和稳压四部分组成。2直流稳压电源的类型直流稳压电源的种类很多，从使用的元件类型来分，可分成分立元件组成的直流稳压电路和用集成电路组成的稳压电路。集成稳压电路的体积小，使用调整方便，性能稳定，而且成本低，因此得到了广泛应用。对使用了集成电路的直流稳压电源，又有三端固定式、三端可调式、多端固定式、多端可调式、正电压输出式、负电压输出式稳压电源。对现在使用比较多的集成三端稳压电源来说，按照集成电路的型号分类又有CW78xx系列、CW79xx系列、W2系列、WA7系列、WB7系列、FW5系列、x17/x37系列。78系列和79系列都是固定输出的三端集成稳压器件,虽然应用比较广泛,但如果需要输出电压可调的场合,就不如用三端可调式集成稳压器件方便。三端可调集成稳压器件的典型产品为x 17/ x 37系列。x 17系列为输出正电压型，x 37系列为输出负电压型。在具体规格上,117、137系列为军用型产品，217、237系列为工业型产品，317、337系列为民用型产品。国产集成三端可调式稳压器件317和337的外形引脚如图2-12所示，其主要的性能参数见表2-18。图2-12 317和337的外形引脚图表2-18 17/37系列集成稳压器的性能参数表型号输出电流输出电压117/217/3170.1（1.237）117/217/3170.5117/217/3171.5137/237/3370.1（1.237）137/237/3370.5137/237/3371.54集成三端可调式直流稳压电源的元器件选择 集成三端可调式直流稳压电源的实际电路如图2-13所示。 图2-13 集成可调稳压电源电路图这个电路由四部分组成，每一部分的器件可按照下述方法进行选择：（1）变压部分变压部分的作用是把电网的220交流电压通过变压器变成所需要的交流电压值。若实验要求电路的输出电压从1.2535之间可调，输出电