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文档简介
1、前言本实验指导书中的实验是基于模拟电路实验箱开发的实验项目,模拟电路实验箱主板上配有电路试验区和扩展试验区;电路试验区板上印有原理图及符号,并焊有相应的元器件,学生对每个实验原理一目了然,并对所用的元器件的符号、外形结构等有了感性认识;扩张试验区配有实验用的部分元器件,如喇叭、开关、以及电阻、电容、二极管、三极管等专用接插座。实验中需要连接的部分备有自锁紧插座,用导线连接即可。需要测量及观察的部分设置有测试点,使用、维护方便可靠。主板上还配有实验用的电源和信号源。本书可用于“测控电子线路”“常用仪器原理与使用”两门课程的实验。对于测控技术与仪器专业学生巩固电路知识、加强理解和增强动手能力方面都
2、有一定益处。实验一 常用电子仪器的使用一、实验目的1、了解示波器的工作原理,初步掌握用示波器观察信号波形和测量波形参数的方法。2、了解低频信号发生器和低频毫伏表的工作原理,初步学会正确使用这两种基本仪器。二、实验仪器及器材双踪示波器低频信号发生器低频毫伏表三、实验原理示波器、信号发生器和低频毫伏表是测量、调试电子线路的基本常用仪器,几乎每次实验都要用到这些仪器,能够熟练地、正确地使用这些仪器,是做好电子线路实验的保证。下面分别介绍这些仪器的一般工作原理和使用方法。示波器及其应用示波器是一种可以定量观测电信号波形的电子仪器。由于它能够在屏幕上直接显示电信号的波形,因此人们形象地称之为“示波器”。
3、如果我们将普通示波器的结构和功能稍加扩展,便可以方便地组成晶体图示仪、扫频仪和各种雷达设备等。若借助于相应的转换器,它还可以用来观测各种非电量,如温度、压力、流量、生物信号(能够转换成电信号的各种模拟量)等。示波器的种类繁多,分类方法也各不相同。如按照示波管的不同来分,示波器可分为单线示波器和双线示波器;按照其功能不同来分,示波器又可分为通用示波器和专用示波器两大类;按显示方式不同也可分为单踪示波器、双踪示波器和多踪示波器。此外,示波器还有存贮示波器和非存贮示波器之分。现代的示波器正朝着高宽带、高精度、高性能价格比和多通道、多功能、智能化的方向发展。下面,以通用示波器为例介绍示波器的一般工作原
4、理和使用方法。1示波器的基本组成虽然示波器的种类很多,但无论哪种类型的示波器,一般都包含有示波管、垂直(Y轴)放大系统、水平(X轴)放大系统、扫描发生器、触发同步电路和直流电源等六大基本组成部分,其基本结构方框图如图1.1所示。垂直放大系统用来放大被测信号,水平放大系统用来放大扫描电压或X轴输入信号,以保证Y、X偏转板有足够的偏转电压,满足示波管偏转灵敏度的要求,达到能明显地观察到荧光屏上光点位移的目的。为了使示波器既能观察微弱信号又能不失真地大信号,Y轴放大系统的输入级有一组衰减器(称为“Y轴衰减”,又称“Y轴灵敏度“),用来衰减大信号。其前置放大级具有很大的输入阻抗,使示波器对被测信号电路
5、的影响很小而且放大倍数可以调节,称为“Y轴微调”。扫描发生器用来产生幅度与时间成线性关系的锯齿波电压,此电压经X放大器加到示波管(CRT)的X轴偏转板,使电子束形成水平扫描。触发同步电路为锯齿波电压产生电路提供触发脉冲。触发脉冲要有一定的幅度、宽度、陡度和极性,并于被测信号有严格的同步关系,。因此,在使用中,同步电路的选择与调节项目很多,有触发源选择、触发方式选择、触发极性选择、耦合方式选择与触发电平调节等多项选择与调节。示波管是示波器的核心部件,用于显示电压信号的波形。 2示波器显示波形的原理1)波形的显示如果在示波管的垂直偏转板和水平偏转板上加上不同的电压和,则电子束将作不同的偏
6、转,示波器的荧光屏上将会显示不同的波形。具体情况如下:若两对偏转板上均不加任何信号(即),或两对偏转板分别为等电位,则光点出现在荧光屏的中心位置,不产生任何偏转。若垂直偏转板加上正弦电压,而水平偏转板不加电压(即t,),则光点沿垂直方向随的变化而偏转。光点的轨迹为一条垂直线,其长度正比于的峰峰值。反之,若t,则荧光屏上显示一条水平线。如果t,则电子束同时受到两对偏转板电场力的作用,光点沿X轴和Y轴的合成方向运动,其轨迹为一条斜线。若t,为一个与相同周期的锯齿波电压(),则在荧光屏上可真实地显示的波形。可见,如果在示波器垂直偏转板上加上被测信号电压,而在水平偏转板上加上理想的锯齿波扫描电压,则荧
7、光屏上将显示出被测信号的波形。四、实验内容1、用示波器观察信号波形观察不同频率的信号波形将低频信号发生器的输出信号电压调节为2V,接至示波器的“Y轴输入”。调节示波器,分别观察频率为1kHZ、15kHZ、200kHZ的正弦信号。要求荧光屏上显示出高度为6div并有三个完整周期的稳定正弦波。观察扫描信号频率大于被测信号频率时的信号波形低频信号发生器输出信号电压幅度同上,频率为4kHZ,调节示波器,使荧光屏上显示一个完整周期的正弦波。固定示波器的“t/div”和“扫描微调”位置,改变低频信号发生器输出信号频率分别为2kHZ和1kHZ,观察并分析这三种频率时的信号波形。2、用示波器和低频毫伏表测量交
8、流信号的电压用示波器和低频毫伏表同时测量低频信号发生器的输出电压。信号发生器的输出电压,可用低频毫伏表准确测出。调节信号发生器输出信号的频率为1kHZ,然后改变“输出调节”和变换“输出衰减”挡,使输出信号电压分别为3V、0.3V、100mV(用低频毫伏表监测),再用示波器测量这些电压,将结果填入表1-1中,并加以比较。表1-1信号发生器“输出衰减”挡 低频毫伏表读数(V) 示波器测量电压峰-峰值(V) 示波器测量电压有效值(V)
9、60; 3、用示波器测量信号的周期与频率将信号发生器输出电压固定为某一数值。用示波器分别测量信号发生器的频率指示为1kHZ、5kHZ、100kHZ时的信号周期T,并换算出相应的频率值,记入表1-2中。为了保证测量的精度,应使屏幕上显示波形的一个周期占有足够的格数;或测量24个周期的时间,再取其平均值。表1-2信号发生器的频率指示(kHZ)15100“扫描时间”标称值(t/div) 一个周期占有水平方向的格数 信号周期T() 信号频率(HZ) 五、思考
10、题1、用示波器观察波形时,要达到如下要求,主要应调节哪些旋钮?波形清晰;亮度适中;波形位置移动;波形稳定;改变波形个数;改变波形高度。2、用一台完好的示波器观察信号波形时,若产生下列现象,请解释其可能的原因?荧光屏上看不到亮点。荧光屏上只显示一条垂直线。荧光屏上出现与屏幕上、下边界相接的不太亮的垂线,如下图(a)。荧光屏上出现与屏幕左、右边界相接的不太亮的曲线,如下图(b)。 (a) (b)荧光屏显示的不正常波形3、为什么不能使示波管上长时间显示固定亮点?实验二:集成RC正弦波振荡器振荡频率测定一、 实验目的1、 掌握桥式RC正弦波振荡器的电路构成
11、及工作原理。2、 熟悉正弦波振荡器的调整、测试方法。3、 观察RC参数对振荡频率的影响,学习振荡频率的测定方法。二、 实验仪器1、 双踪示波器2、 低频信号发生器3、 频率计4、 模拟电路实验箱5、 万用表三、 预习要求复习RC桥式振荡器的工作原理四、 实验原理文式桥振荡器满足自激震荡条件,电路不需要输入端,可以自起振。输出正弦波。五、 实验内容1按图2-1接线,注意电阻,需预先调好再接入。图2-12用示波器观察并纪录输出波形。思考:(1) 若元件完好,接线正确,电源电压正常,而,原因何在?应怎么办?(2) 虽有输出但出现明显失真,应如何解决。3用示波器按图2-2接线,用李沙育图形法测出的频率
12、并与计算值比较。图2-24改变振荡频率在实验箱上设法使文式桥电阻,先将调到,然后在与地之间串入一个的电阻即可。注意:在改变参数前,必须先关断实验箱电源开关,检查无误后再接通电源,测前应适当调节使无明显失真后,再测。5测定运算放大器放大电路的闭环电压放大倍数先测出图2-1电路的输出电压值后,关断实验箱电源,保持及信号发生器频率不变,断开点接线,把低频信号发生器的输出电压接至一个的电位器上,再从这个电位器的滑动端取接至运放同相输入端。如图2-3所示调节使等于原值,测出此时值,则_倍图2-36测定RC串并联网络的幅频特性曲线实验方法:调节Rp,纪录Rp大小和输出频率值,填入表2-1:表2-1Rp(K
13、)f0(Hz)计算方法:按公式算出F值,画出Ff0特性曲线。六、 思考题1、 电路中哪些参数与振荡频率有关?将振荡频率的实测值与理论值比较,分析产生误差的原因。2、 总结改变负反馈深度对振荡器起振的幅值条件及输出波形的影响。实验三:波形变换电路参数选择和调试一、 实验目的1、 熟悉波形变换电路的工作原理及特性。2、 掌握上述电路的参数选择和调试方法。二、 实验仪器1、 双踪示波器2、 函数发生器3、 数字万用表4、 模拟电路实验箱三、实验原理1、 方波变三角波输入信号为高电平时电容反向充电,幅值降低,当输入信号为低电平时电容正向充电输出幅值升高,因充、放电电阻相等,因此充、放电速度相等,输出波
14、形的斜率一致,输出三角波。 2、精密整流电路 当输入小于零时运放A1输出大于零,二极管D1截止、D2导通,输出为负的输入信号,当输入大于零时,运放A1输出小于零,二极管D2截止、D1导通,输出与输入信号相等。运放同相端电阻为补偿电阻。当输入信号改变幅值及频率时,输出信号随之改变。四、实验内容1方波变三角波实验电路如图3-1所示。图3-11)按图接线,输入、幅值为的方波信号,用示波器观察并纪录的波形。2)改变方波频率,观察并纪录波形变化,将测得数据添入表3-1中。如波形失真应如何调整电路参数?表3-1fi(Hz)fo(Hz)Ui(V)Uo(V)3)改变输入方波的幅度,观察并纪录输出三角波的变化,
15、将测得数据添入表3-2中。表3-2fi(Hz)fo(Hz)Ui(V)Uo(V)2精密整流电路 实验电路如图3-2所示。图3-2实验方法:1)按图接线,输入有效值为的正弦波信号,用示波器观察并纪录输出的波形。2)改变输入频率(至少三个值)观察并纪录波形,将测得数据添入表3-3中。表3-3fi(Hz)fo(Hz)Ui(V)Uo(V)3)改变输入幅值(至少三个值)观察并纪录波形,将测得数据添入表3-4中。表3-4fi(Hz)fo(Hz)Ui(V)Uo(V)3将正弦波换成三角波,重复上述实验。五、实验总结总结波形变换电路的特点。实验四:波形发生电路参数测试一、 实验目的1、 掌握波形发生电路的特点和分
16、析方法。2、 熟悉波形发生器的设计方法。二、 实验仪器1、 双踪示波器2、 数字万用表3、 模拟电路实验箱三、 预习要求1、分析图4-1电路的工作原理,定性画出和的波形。2、若图4-1电路,计算的频率。四、实验原理1方波发生电路选择滞回比较器做开关,用电阻与电容串联的RC电路作为具有延迟作用的反馈网络。滞回比较器输出有高低电平两个稳定状态。设接通电源时电容两端电压,滞回比较器的输出电压,则集成运放同相输入端此时电位为,而时电容充电,使集成运放反相输入端电位由零逐渐上升。在低于前,不变。当上升到高于时,从高电平跳变为低电平,。当时,同时电容经3R7和Rp放电,使下降,在高于前,不变,当下降到低于
17、时,从低电平跳变为高电平,回到初始状态。如此周而复始,产生振荡,输出方波。2占空比可调的矩形波发生电路利用二极管单相导电性,使电容充电和放电回路不同,因而充电和放电时间常数不同。当输出为正时二极管3D1导通,3D2截止,输出为负二极管3D2通,3D1止。调节Rp滑动端,即可改变充放电时间常数从而改变占空比。3三角波发生电路 电路前部分为滞回比较器,起开关作用;后部分为积分电路,起延迟作用。电路将滞回比较器输出的方波通过积分电路转换成三角波输出。输出三角波的幅值受3R12和Rp2及稳压管的稳压值控制,只要这些不变,输出幅值就不变。频率受3R14和3C9控制。分析该电路能否振荡,关键看积分电路的输
18、出电压是否能使比较器的输出电压从高电平变为低电平,又能使从低电平变为高电平。若,则电容充电,线性下降,当下降到零以后再下降到一定程度,使A1的略低于,即略低于零,从变为,同时跳变为更低的值。在变为后,电容放电,线性上升,当上升到一定程度,使A1的略大于零时,从变为。如此周而复始,产生振荡。由于电容充放电回路相同,因此输出为三角波。4锯齿波发生电路在三角波发生电路中加入两个二极管和一个电位器,利用二极管单相导电性,使电容充放电回路不同,则充放电时间不等,三角波就变成了锯齿波。五、实验内容1方波发生电路实验电路如图4-1所示,双向稳压管稳压值为56V。(1) 按电路图接线,观察并纪录和的波形及频率
19、。(2) 分别测出,时的频率,输出幅值,将测量数据添入表4-1中。表4-1Rp0100Kf(Hz)V(V)(3) 要想获得更低的频率应如何选择电路参数:试用实验箱上给出的元器件进行条件实验并观测纪录。图4-12占空比可调的矩形波发生电路实验电路如图4-2所示。图4-2a) 按图接线,观察并纪录电路的振荡频率、幅值及占空比。b) 若要使占空比更大,应如何选择电路参数并用实验验证。3三角波发生电路实验电路如图4-3所示。图4-3c) 按图接线,分别观测、的波形并纪录。d) 如何改变输出波形的频率?用实验验证。4锯齿波发生电路实验电路如图4-4所示。图4-4e) 按图接线,观测并纪录电路输出波形和频
20、率。f) 改变锯齿波频率并测量变化范围。五、思考题总结波形发生电路的特点,并回答:(1) 波形产生电路需要调零吗?(2) 波形产生电路有没有输入端。实验五:集成功率放大器参数测试一、实验目的1、熟悉集成功率放大器的特点。2、掌握集成功率放大器的主要性能指标及测量方法。二、实验仪器及材料1、示波器2、信号发生器3、万用表4、模拟电路实验箱三、预习要求1、复习集成功率放大器工作原理。2、图5-1电路中,若Vcc=12V, RL=8估算该电路的Pom, PV值。3、阅读实验内容,准备记录表格。四、实验原理功率放大器主要是用来给负载提供功率的放大电路,它不但进行电压放大,也进行电流放大,目前功率放大多
21、用集成功率放大器芯片实现,本实验用到的LM386、FX0021、D810都是常见的集成功放电路。五、实验内容1、按图5-1电路在实验板上插装电路。不加信号时测静态工作电流。图5-12、在输入端接1KHz.信号,用示波器观察输出波形;逐渐增加输人电压幅度,直至出现失真为止,记录此时输入电压,输出电压幅值,并记录波形。3、去掉l0p电容,重复上述实验。4、改变电源电压(选5V,9V两档)重复上述实验。5、改变电源电压,记录输出电压和功率纪入表5-1中,作出电源电压与输出电压、输出功率的关系曲线。表5-1Vcc(V)56789101112Vo(V)PV五、实验总结根据实验测量值、计算各种情况下Pom
22、, PV及。实验六:整流滤波与并联稳压电路参数测试一、实验目的1、熟悉单相半波、全波、桥式整流电路。2、观察了解电容滤波作用。3、了解并联稳压电路。二、实验仪器及材料1、示波器2、数字万用表3、模拟电路实验箱三、实验原理整流滤波和稳压电路在直流稳压电源电路中用到较普遍,整流电路是根据二极管的单相导电性能,将交流信号变成单极性信号,半波整流输出信号损失了原始信号的一半,因此常用全波整流电路,如桥式整流电路。整流输出信号可以认为是一个交流信号与一个直流信号的叠加,因此用滤波器滤除其交流成分就得到直流信号。这个直流信号的大小受信号源和负载电路大小的影响,为消除这些影响,常在输出端加稳压管的稳压电路,
23、使输出为一个固定值。四、实验内容1、半波整流、桥式整流电路实验电路分别如图6-1,图6-2所示。分别接二种电路,用示波器观察V2及VL的波形,并测量V2、VD、VL。图6-1图6-22、电容滤波电路 实验电路如图6-3图6-3电容滤波电路(1)分别用不同电容接入电路,RL先不接,用示波器观察波形,用电压表测VL并记录。 (2)接上RL.,先用RL=1K,重复上述实验并记录。(3)将RL改为150,重复上述实验。3、并联稳压电路 实验电路如图6-4所示。图6-4并联稳压电路(1)电源输入电压不变,负载变化时电路的稳压性能。改变负载电阻RL使负载电流IL=1mA、 5mA、 l0mA分别测量VL、
24、VR、IL、IR,计算电源输出电阻。(2)负载不变,电源电压变化时电路的稳压性能。 用可调的直流电压变化模拟220V电源电压变化,电路接入前将可调电源调到10V,然后调到8V、 9V、11V、12V,按表6-1内容测量填表,并计算稳压系数。表6-1ViVL(V)IR(mA)IL(mA)10V8V9V11V12V五、实验总结1、整理实验数据并按实验内容计算。2、图6-4所示电路能输出电流最大为多少?为获得更大电流应如何选用电路元器件及参数?实验七:串联稳压电路调试与测量一、实验目的1、研究稳压电源的主要特性,掌握串联稳压电路的工作原理。2、学会稳压电源的调试及测量方法。二、实验仪器1、直流电压表
25、2、直流毫安表3、示波器4、数字万用表5、模拟电路实验箱三、预习要求1、估算图7-1电路中各三极管的Q点(设:各管的=100,电位器1RP滑动端处于中间位置)。2、分析图7-1电路,电阻R2和发光二极管LED的作用是什么?3、画好数据表格。图7-1四、实验原理稳压电路在直流稳压电源电路中用到较普遍,整流电路是根据二极管的单相导电性能,将交流信号变成单极性信号,半波整流输出信号损失了原始信号的一半,因此常用全波整流电路,如桥式整流电路。整流输出信号可以认为是一个交流信号与一个直流信号的叠加,因此用滤波器滤除其交流成分就得到直流信号。这个直流信号的大小受信号源和负载电路大小的影响,为消除这些影响,
26、常在输出端加稳压管的稳压电路,使输出为一个固定值。五、实验内容1、静态调试(1)看清楚实验电路板的接线,查清引线端子。(2)按图7-1接线,负载RL开路,即稳压电源空载。(3)在左下角电源电路实验中,接通2-4、 7-8、9-12、将输出端1.2V+15V电源调到9V,接到Vi端,再调电位器1RP,使Vo=6V,量测各三极管的Q点,记入表7-1。 表7-1Vo(V)666VQ(V)VQ1=VQ2=VQ3= (4)调试输出电压的调节范围。 调节1RP观察输出电压Vo的变化情况。记录Vo的最大和最小值,记入表7-2。 表7-21RP()Vo(V)2、动态测量(1)测量电源稳压特性。使稳压电源处于空
27、载状态,调可调电源电位器Rf3,模拟电网电压波动士10%;即Vi由8V变到l0V。且测相应的V,记录在表7-3中。根据计算稳压系数。表7-3Vi(V)8910Vo(V) (2)测量稳压电源内阻。稳压电源的负载电流IL由空载变化到额定值IL=100mA时,测量输出电压Vo的变化量,记录如表7-4求出电源内阻量测过程,使Vi=9V保持不变。表7-4Vi(V)99IL(mA)0100Vo(V) (3)测试输出的纹波电压。将图7-1的电压输入端Vi接到图7-2的整流滤波电路输出端(即接通A一a, B一b),在负载电流II=100mA条件下,用示波器观察稳压电源输入输出中的交流分量0,描绘其波形。用晶体
28、管毫伏表,量测交流分量的大小。图7-2思考题: A:如果把图7-1电路中电位器的滑动端往上(或是往下)调,各三极管的Q点将如何变化?可以试一下。 B:调节RL时,V3的发射极电位如何变化?电阻RL两端电压如何变化?可以试一下。 C:如果把C3去掉(开路),输出电压将如何? D:这个稳压电源哪个三极管消耗的功率大?按实验内容2中(3)的接线。3、输出保护(1)在电源输出端接上负载RL同时串接电流表。并用电压表监视输出电压,逐渐减小RL值,直到短路,注意LED发光二极管逐渐变亮,记录此时的电压、电流值。 (2)逐渐加大RL值,观察并记录输出电压、电流值,记录如下表7-5。注意:此实验内容短路时间应
29、尽量短(不超过5秒)以防元器件过热。表7-5Vo(V)Io(mA)思考题:如何改变电源保护值六、实验总结1、对静态调试及动态测试进行总结。2、计算稳压电源内阻及稳压系数。3、对部分思考题进行讨论。实验八:RC正弦波振荡器测试一、实验目的1、了解双T网络振荡器组成与原理,及振荡条件。2、学会测量、调试振荡器。二、实验仪器1、示波器2、信号发生器3、模拟电路实验箱三、预习要求1、复习RC串并联振荡器的工作原理。2、计算图8-1电路的振荡频率。四、实验原理振荡电路是基于电路的自激振荡特性而搭建的。在电路输入端不需要加信号,在它的输出端也会产生某种频率和幅度的波形。最常见的振荡电路是正弦波振荡电路,其
30、组成形式有很多种,其中最常用的有产生较低频的RC正弦波振荡器、产生较高频的LC振荡电路和石英晶体正弦波振荡器。产生自激振荡的条件有相位条件:,其中n为整数;幅值条件:五、实验内容1、双T网络先不接入(A、B处先不与A、B连),调VI管静态工作点,使B点为78V。2、接入双T网络用示波器观察输出波形。若不起振调节RP2使电路振荡。图8-1 RC正弦波振荡电路3、用示波器测量振荡频率并与预习值比较。4、由小到大调节RP2:观察输出波形,并测量电路刚开始振荡时RP2的阻值(测量时断电并断开连线)。5、将图8-1中双T网络与放大器断开,用信号发生器的信号注入双T网络,观察输出波形。保持输入信号幅度不变
31、,频率由低到高变化,找出输出信号幅值最低的频率,将测量数据添入表8-1中。表8-1fi(Hz)Vo(mV)六、实验总结1、整理实验测量数据和波形。2、回答问题:(1)图8-1所示电路是什么形式反馈。(2) 1R5在电路中起什么作用。(3)为什么放大器后面要带射极跟随器?实验九:LC振荡器及选频放大器幅频特性测试一、实验目的1、研究LC正弦波振荡器特性。2、了解LC选频放大器幅频特性。二、实验仪器1,正弦波信号发生器2、示波器3、频率计4、模拟电路实验箱三、预习要求1、LC电路三点式振荡器振荡条件及频率计算方法,计算图9-1所示电路中当电容C分别为0.047和0.01时的振荡频率。2、LC选频放
32、大器幅频特性。图9-1四、实验原理LC振荡器一般用来产生1000MHz以上正弦波信号,由于普通集成运放频带较窄,而高速集成运放比较贵,所以一般用分立元件组成,常见的有变压器反馈式、电感三点式和电容三点式三种。这三种振荡电路都是用LC谐振回路作为选频网络,振荡器的振荡频率与谐振频率基本相同。五、实验内容及步骤1测选频放大器的幅频特性曲线 (1)按图9-1接线,先选电容C为0.01。 (2)调RP1使晶体管V的集电极电压为6V(此时RP3=0)。 (3)调信号源幅度和频率,使f=16 KHz,Vi=I0Vp-p,用示波器监视输出波形,调RP3使失真最小,输出幅度最大,测量此时幅度,计算AU。(4)
33、微调信号源频率(幅度不变)使VOUT最大,并记录此时的f及输出信号幅值。(5)改变信号源频率,便f分别为(f0-2),(f0-1),(f0-0.5),(f0+0.5),(f0+1), (fo+2),(单位:KHz).分别测出相对应频率的输出幅度,将测量数据添入表9-1中。表9-1fi(Hz)Vo(mV) (6)将电容C改接为0.047,重复上述实验步骤,将测量数据添入表9-2中。表9-2fi(Hz)Vo(mV)2LC振荡器的研究图9-1去掉信号源,先将C=0.01接入,断开1R2。 在不接通B、 C两点的情况下,令RP3=0,调RP1使V的集电极电压为6V。(1)振荡频率接通B、C两点,用示波
34、器观察A点波形,调RP3使波形不失真,测量此时振荡频率,并与前面实验的选频放大器谐振频率比较。将C改为0.047,重复上述步骤。(2)振荡幅度条件在上述形成稳定振荡的基拙上,测量Vb, Vc, VA。求出Au*F值,验证Au*F是否等于1。调R3P加大负反馈,观察振荡器是否会停振。在恢复振荡的情况下,在A点分别接入20K, 1K5负载电阻,观察输出波形的变化。3影响输出波形的因素(1)在输出波形不失真的情况下,调RP3 ,使RP3->0,即减小负反馈,观察振荡波形的变化。(2)调RP1使波形在不失真的情况下,调R3P观察振荡波形变化。六、实验总结1、由实验内容1,作出选频的|Au|f曲线
35、。2、记录实验内容2的各步实验现象,并解释原因。3、总结负反馈对振荡幅度和波形的影响。4、分析静态工作点对振荡条件和波形的影响。实验十:电流电压转换电路参数测试一、实验目的1、掌握电流/电压转换电路的原理。2、了解电流/电压转换电路的参数测试方法。二、实验仪器1、数字万用表2台(或毫安表一块,电压表一块)2、模拟电路实验箱三、预习内容1、按实验箱面板图,设计一个能产生4mA-20mA电流的电流源(提示:利用可调电源317L电路单元串接适当电阻)。画出电路实际接法。2、分析图10-1电路的工作原理,根据实验箱面板图中元器件参数选择图中元器件参 数。3、设计调试方法和步骤。图10-1四、实验原理电
36、流/电压转换电路用来将电流信号变换成正比的电压信号。最简单的电流/电压变换电路是一只电阻,根据欧姆定律,流过电阻的电流会在电阻两端产生压降,但这种电路精度不高,因此常采用运算放大器,运放有极高的增益,电路中采用很大的反馈电阻,可获得高灵敏度和高的精度。五、实验内容在工业控制中需要将4mA-20mA的电流信号转换成士l0V的电压信号,以便送到计算机进行处理。这种转换电路以4mA为满量程的0%对应-10V; 12mA为50%对应0V;20mA为100%对应+10V。参考电路见图10-11、按预习内容1,接线,并调试好毫安信号源。2、参照图10-1,按预习2设计图接线,将毫安信号源输出在420mA范
37、围内由小到大变化用数字万用表测量对应输出电压值,记录在表10-中。表10-1Ii(mA)468101214161820Vo(V)六、选做与思考1、本实验电路可改为电压电流转换电路吗?试分析并画出电路图。2、按本实验思路设计一个电压电流转换电路,将土10V电压转换成4mA-20mA电流信号。实验十一:电压频率转换电路参数测试一、实验目的1、掌握电压/频率转换电路的原理。2、了解电压/频率转换电路的参数测试方法。二、实验仪器1、示波器2、数字万用表3、模拟电路实验箱三、预习内容1、指出图11-1中电容C的充电和放电回路。2、定性分析用可调电压Vi改变Vo频率的工作原理。3、电阻3R11和3R14的
38、阻值如何确定?当要求输出信号幅值为12Vp-p,输入电压值为3V输出频率为3000Hz,计算3R11,3R14的值。四、实验原理电压/频率变换电路在无线电技术中,被称为频率调制;在信号源电路中被称为电压/频率变换电路和准模/数转换电路,应用非常广泛。本实验中的压/频变换电路实际上就是锯齿波发生电路,只不过这里是通过改变输入电压Vi的大小来改变波形频率,从而将电压参量转换成频率参量。五、实验内容实验电路如图11-1所示。图11-1电压频率转换电路1、按图11-1接线,用示波器监视V0波形。2、按表11-1内容,测量电压频率转换关系。可先用示波器测量周期,然后再换算成频率。表11-1Vi(V)01
39、2345T(ms)f(Hz)3、做出频率电压关系曲线。实验十二:互补对称功率放大器参数测试一、实验目的1、了解互补对称功率放大器的工作原理。2、掌握放大器输出功率和效率的测定方法。二、实验仪器及材料1、信号发生器2、示波器3、模拟电路实验箱三、预习要求1、分析图12-1电路中各三极管工作状态及交越失真情况。2、电路中若不加输入信号,V2、V3管的功耗是多少。3、电阻R4、R5的作用是什么?4、根据实验内容自拟实验步骤及记录表格。四、实验原理功率放大器主要是用来给负载提供功率的放大电路,它不但进行电压放大,也进行电流放大,互补对称功率放大电路中8550和8050组成互补电路,在输入信号不同的半个
40、周期分别处于导通和截止状态(输入正半周时8050导通,8550截止;输入负半周时8550导通,8050截止),从而在输出端得到一个完整的波形。五、实验内容图12-1互补对称功率放大器1、调整直流工作点,使M点电压为0.5Vcc.2、测量最大不失真输出功率与效率。3、改变电源电压(例如由+12V变为+6V),测量并比较输出功率和效率。4、比较放大器在带5K1和8负载(扬声器)时的功耗和效率。六、实验总结1、分析实验结果,计算实验内容要求的参数。2、总结功率放大电路特点及测量方法。实验十三:集成运算放大电路组装与调试一、实验目的 1、掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。 2、学会上
41、述电路的测试和分析方法。二、实验仪器 1、数字万用表 2、示波器3、信号发生器4、模拟电路实验箱三、预习要求 1、计算表13-1中的Vo和Af。 2、估算表13-2、13-3的理论值。 3、估算表13-4,表13-5中的理论值。 4、计算表13-6中的Vo值。5、计算表13-7中的Vo值。四、实验原理 电压跟随器输出电压跟随输入电压值,相位不便,且具有高输入阻抗和低输出阻抗的特点,其输入阻抗近似无穷大,输出阻抗接近零,因此多用作隔离电路。反相比例放大器工作性能稳定,输入阻抗低,但能满足大多数场合的要求。同相比例放大器输入阻抗高,输出阻抗近似零,电压跟随器就是同相比例放大器的特例。求和电路是将两
42、个或两个以上信号分别接入运放的同一个输入端或两个输入端上,若接入同一个输入端则信号作和,若接入不同输入端则信号作差运算。五、实验内容1、电压跟随器实验电路如图13-1所示。图13-1电压跟随器按表13-1内容实验并测量记录。 表13-1Vi (V)-2-0.50+0.51Vo (V)RL=RL=5K2、反相比例放大器实验电路如图13-2所示。图13-2反相比例放大器(1) 按表13-2内容实验并测量记录。 表13-2直流输入电压Vi (mV)3010030010003000输出电压Vo理论估算值(mV)实测值(mV)误 差(2)按表13-3要求实验并测量记录。表13-3测试条件理论估算值实测值
43、V0RL开路,直流输入信号Vi由0变为800mVV23V3R12V3R10VoLVi=800mV,RL由开路变为5K(3)测量图13-2电路的上限截止频率。3、同相比例放大器 电路如图13-3所示图13-3同相比例放大器(1)按表13-4和13-5实验测量并记录。表13-4直流输入电压Vi (mV)301003001000输出电压Vo理论估算值(mV)实测值(mV)误 差表13-5测试条件理论估算值实测值V0RL开路,直流输入信号Vi由0变为800mVV23V3R12V3R10VoLVi=800mV,RL由开路变为5K(2)测出电路的上限截止频率4、反相求和放大电路 实验电路如图13-4所示。
44、图13-4反相求和放大电路按表13-6内容进行实验测量,并与预习计算比较。 表13-6Vi1 (V)0.3-0.3Vi2 (V)0.20.2Vo (V)5、双端输入求和放大电路实验电路如图13-5所示。图13-5 双端输入求和放大电路表13-7Vi1 (V)120.2Vi2 (V)0.51.8-0.2Vo (V)六、实验总结1、总结本实验中5种运算电路的特点及性能。2、分析理论计算与实验结果误差的原因。实验十四:差动放大电路静态与动态性能测试一、实验目的1、熟悉差动放大器的工作原理。2、掌握差动放大器的基本测试方法。二、实验仪器及器材1、双踪示波器2、信号发生器3、交流毫伏表4、数字万用表5、
45、模拟电路实验箱三、实验原理差动放大电路如图2-1所示。由图可知,由于电路对称,静态时两管的集电极电流相等,管压降相等,输出电压Vo = 0。这种电路,对于零点漂移具有很强的抑制作用。电路元件的参数完全对称这在实际上是不可能的,为此,常采用如图2-2所示典型的差动放大电路。图中电位器Rp用来调节静态输出电压为零(Vo=0)。Re对共模信号起负反馈作用,以增强零点漂移的抑制能力,而对差模信号无影响。负电源-Ee的作用是:为了增强抑制零点漂移的能力,Re应取足够大的数值,这样若EC仍取原来值,工作点将下移,放大器增益会下降。为了即使Re足够大,也能保证合适的工作点,引入负电源-Ee来补偿Re上的电压
46、降。图14-1基本差动放大电路图14-2典型的差动放大电路对图14-2电路,差模电压放大倍数为式中共模电压放大倍数为 共模抑制比 如果电路完全对称,对于双端输出差动放大器,则,Ac(双端)=0,CMRR(双端)= Ad/ Ac=。就是说,完全对称的双端输出差动放大器将全部抑制掉共模电压。对于单端输出差动放大器可见,即便是单端输出,只要Re很大,对共模信号的抑制也很强。实用中,多采用晶体管恒流源来代替Re。四、实验内容及步骤实验电路如图14-3所示。图14-3 差动放大电路1、测量定态工作点调零将输入端短路并接地,接通直流电源,调节电位器RP1使双端输出电压Vo=0。测量定态工作点测量
47、V1、V2、V3各极对地电压,填入表14-1中。表14-1对地电压VC1VC2VC3VB1VB2VB3VE1VE2VE3测量值(V)2、测量差模电压放大倍数在输入端加入直流电压信号Vid=±0.1V,按表6-2的要求测量并记录,由测量数据算出单端和双端输出电压的放大倍数。注意先调好DC信号的OUT1和OUT2,使其分别为+0.1V和-0.1V,再接入Vi1和Vi2。3、测量共模电压放大倍数将输入端b1、b2端接,接到信号源的输入端,信号源另一端接地。DC信号先后接OUT1和OUT2分别测量并填入表2-2中。由测量数据算出单端和双端输出的电压倍数,进一步算出共模拟制比表14-2测量及计
48、算值输入信号差模输入共模输入共模拟制比测量值计算值测量值计算值计算值VC1VC2VoAd1Ad2AdVC1VC2VoAc1Ac2ACCMRRVi1=+0.1VVi2=-0.1V4、在实验板上组成单端输入的差放电路进行下列实验在图14-3中将b2接地,组成单端差动放大电路,从b1端输入直流信号Vi=±0.1V,测量单端和双端输出,填表14-3记录电压值。计算单端输入时的单端和双端输出电压放大倍数。并与双端输入时的单端及双端差模电压放大倍数进行比较。表14-3测量仪计算值输入信号电压值放大倍数AVVC1Vc2Vo直流0.1V直流-0.1V正弦信号(50mv、1KHZ)从b1端输入正弦信号
49、Vi=0.05v、f=1KHz分别测量、记录单端及双端输出电压,填入表14-3中,计算单端及双端的差模放大倍数。五、思考题总结差动放大电路的性能和特点。实验十五:有源滤波器电路参数测试一、实验目的1、熟悉有源滤波器构成及其特性。2、学会测量有源滤波器幅频特性。二、仪器及设备1、示波器2、信号发生器3、模拟电路实验箱三、预习要求1、预习教材有关滤波器内容。2、分析图15-1、图15-2,图15-3所示电路。写出它们的增益特性表达式。3、计算图15-1、图15-2电路的截止频率,图15-3电路的中心频率。4、画出三个电路的幅频特性曲线。四、实验原理信号滤波是抑制噪声的主要方法之一,其任务是在保证有
50、用信号正常传递的情况下,将噪声对测量的影响降到允许的程度,常用的有低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器。各种滤波器其根本滤波原理就是利用电容能使小于一定频率的信号不能通过,而大于此频率的信号则可不失真传输的特性。五、实验内容1、低通滤波器 实验电路如图15-1所示。其中:反馈电阻Rf选用10K电位器,5.7K为设定值。图15-1低通波波器按表15-1内容测量并记录。表15-1Vi(V)1111111111F(Hz)510153060100150200300400Vo(V)2、高通滤波器 实验电路如图15-2所示图15-2高通滤波器 按表15-2内容测量并记录表15-2Vi(V)111
51、11111F(Hz)101650100160200300400Vo(V)3、带阻滤波器 实验电路如图15-3所示图15-3带阻滤波器 (1)实测电路中心频率。 (2)以实测中心频率为中心,测出电路幅频特性。六、实验总结1、整理实验数据,画出各电路曲线,并与计算值对比分析误差。2、如何组成带通滤波器?试设计一个中心频率为300Hz带宽为200Hz的带通滤波器。实验十六:电压比较器实验一、实验目的1、掌握比较器的电路构成及特点。2、学会测试比较器的方法。二、仪器及设备1、双踪示波器2、信号发生器3、数字万用表4、模拟电路实验箱三、预习要求1、分析图16-1电路弄清以下问题: (1)比较器是否要调零:原因何在?(2)比较器两个输入端电阻是否要求对称?为什么? (3)运放两个输入端电位差如何估计?2、分析图16-2电路,计算: (1)使Vo由+Vom变为-Vom的Vi的临界值。 (2)使Vo由-Vom变为+Vom的Vi的临界值。 (3)若由Vi输入有效值为1V正弦波,试画出ViVo波形图。3、分析图16-3电路重复“2”各步。四
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