模拟电子实验1ppt课件

1、刘宝元机械与电气工程系海滨学院实验课程考核方法实验课程考核方法v预习 20%v考勤 10%v过程 50% v实验报告 20%v提示：实验课程挂科的需求跟下一学年的重新修目目 录录v实验一 常用电子仪器的运用练习v实验二 半波整流，桥式整流与电容滤波电路的研讨v实验三 单级低频放大器v实验四 多级低频放大电路和负反响的设计与测试v实验五 集成运算放大器线性运用v实验六 集胜利率放大器v实验七 波形发生器v实验八 电子电路的仿真实验实验一实验一 常用仪器仪表运用常用仪器仪表运用一、实验目的一、实验目的 1. 1.学习电子电路实验中常用的电子仪学习电子电路实验中常用的电子仪器器示波器、函数信号发生器

2、、直流稳压示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、万用表等的主要技术目的、性能及正电源、万用表等的主要技术目的、性能及正确运用方法。确运用方法。 2. 2.电阻、电容、二极管、三极管等常用电阻、电容、二极管、三极管等常用元器件的识别与检测。元器件的识别与检测。 3. 3.初步掌握用双踪示波器察看正弦信号初步掌握用双踪示波器察看正弦信号波形和读取波形参数的方法。波形和读取波形参数的方法。 二、实验原理二、实验原理 在模拟电子电路实验中，经常运用的电子在模拟电子电路实验中，经常运用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和压电源

3、、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一同，可以完成对模拟电子电路万用电表一同，可以完成对模拟电子电路的静态和动态任务情况的测试。的静态和动态任务情况的测试。 实验中要对各种电子仪器进展综合运用，实验中要对各种电子仪器进展综合运用，可按照信号流向，以连线简捷，调理随手，可按照信号流向，以连线简捷，调理随手，察看与读数方便等原那么进展合理规划，察看与读数方便等原那么进展合理规划，各仪器与被测实验安装之间的规划与衔接各仪器与被测实验安装之间的规划与衔接如图如图1 11 1所示。所示。图11 模拟电子电路中常用电子仪器规划图 常用电子仪器的引见如下：常用电子仪器的引见如下： 丈量仪器丈量仪器 特点：

4、吸收物理量，具有输入电阻，特点：吸收物理量，具有输入电阻， 可将输入短路调可将输入短路调“零。零。 电路实验中常用的丈量仪器有：示波电路实验中常用的丈量仪器有：示波 器、数字交流毫伏表、万用表。器、数字交流毫伏表、万用表。 1 1、示波器、示波器 在电子技术领域中，电信号波形的察看和在电子技术领域中，电信号波形的察看和丈量是一项很重要的内容，而示波器就是丈量是一项很重要的内容，而示波器就是完成这个义务的一种很好的测试仪器。示完成这个义务的一种很好的测试仪器。示波器是一种用途很广的电子丈量仪器，它波器是一种用途很广的电子丈量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信既能直接显示电信号的波形，又

5、能对电信号进展各种参数的丈量。号进展各种参数的丈量。 2、函数信号发生器 函数信号发生器按需求输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达20V经过输出衰减开关和输出幅度调理旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内延续调理。函数信号发生器的输出信号频率可以经过频率分档开关进展调理。函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。v 3、双路直流稳压电源v源包括交流源和直流源v 特点：具有物理量输出，有一定内阻,输出端不能短路。v直流稳压电源是常用输出直流电压的电源安装。v 接通电源，指示灯亮。预热 5 分钟后即可运用。如做精细丈量需预热半小时。接通稳压电源输出与负载，留意“、“极不要接

6、错，此时电流表指出流过负载的电流。4、万用表v功能：可丈量直流电流、直流电压、交流电流、交流电压、电阻等，有的还可以测交流电流、电容量、电感量及半导体的一些参数。 三、实验设备与器件的运用引见三、实验设备与器件的运用引见 1 1、 函数信号发生器函数信号发生器 2 2、 数字存储示波数字存储示波 3 3、 双路直流稳压电源双路直流稳压电源 4 4、 万用表万用表学习仪器运用的普通步骤学习仪器运用的普通步骤v仪器称号和型号v功能和特点v运用条件、范围v各开关、按键、旋钮的位置作用v操作方法v本卷须知v功能：能输出一定幅度、频率下的多种v 信号波形。v输出参数：电压、频率有一定范围。v参数调整：根

7、据需求选择输出电压v 幅度、频率范围。v运用本卷须知：输出端不允许短路。ModStore/RecallSweep扫频Utility辅助功能Burst串Help显示屏旋钮方向键数字键盘输出控制触发控制/频率计自动设置主输出同步传输/频率计输入波形选择键开关菜单操作键图形/文本键DG1011函数/恣意波形发生器前面板操作阐明图运用实例例一：输出正弦波如何输出一个频率为20kHz，幅值为2.5Vp-p，偏移量为0Vdc的正弦波。操作步骤：1.设置频率值 (1)按sine按频率/周期软件切换，软键菜单频率反色显示； (2)在数字键盘输入“20，选择单位“KHz,设置频率为20KHz。2.设置幅度值 (

8、1)按幅值/高电平软件切换，软键菜单幅值反色显示； (2)在数字键盘输入“2.5，选择单位“Vp-p,设置幅值为2.5Vp-p。3.设置偏移量 (1)按偏移/低电平软键切换，软键菜单偏移反色显示； (2)在数字键盘输入“0，选择单位“Vdc,设置偏移量为0Vdc.输出方波波形 如何输出一个频率为1MHz，幅值为2.0Vp-p，偏移量为1Vdc，占空比为30%的方波波形。操作步骤：1.设置频率值 (1)按square频率/周期软键切换，软键菜单频率反色显示； (2)在数字键盘输入“1，选择单位“MHz，设置频率为1MHz。2.设置幅度值 (1)按幅值/高电平软件切换，软键菜单幅值反色显示； (2

9、)在数字键盘输入“2，选择单位“Vp-p,设置幅值为2Vp-p。3.设置偏移量 (1)按偏移/低电平软键切换，软键菜单偏移反色显示； (2)在数字键盘输入“1，选择单位“Vdc,设置偏移量为1Vdc.4.设置占空比 (1)按占空比，软键菜单占空比反色显示； (2)在数字键盘输入“30，选择单位“%,设置占空比为30% 运用Burst按键，可以产生正弦波、方波、锯齿波、脉冲波或恣意波形的脉冲串波形输出。注：脉冲串：输出具有制定循环数目的波形 运用Store/Recall按键，存储或调出波形数据和配置信息。 运用Help按键，查看协助信息列表。 获得恣意键协助：要获得任何前面板按键或菜单按键的上下

10、文协助信息，按下并按住该按键1秒，显示相关协助信息。示示 波波 器器 功能：功能： 能丈量电信号的幅度、周期、能丈量电信号的幅度、周期、 频率、相频率、相位等。位等。 本卷须知：被测信号的电压不能超越允许范围。本卷须知：被测信号的电压不能超越允许范围。显示屏开关菜单操作键MEASURECURSORACQUREDISPLAYUTILITYSTORAGE立刻执行键外触发输入被测信号输入探头补偿器垂直控制程度控制触发控制DS5022M示波器前面板操作阐明图常用功能键MEASURE：自动丈量功能按键。ACQURE：采样设置按钮。STORACE：存储系统的功能按键。恢复出厂设置CURSOR：光标丈量功能

11、按键。DISPLAY：采样系统的功能按键。UTILITY：辅助系统功能按键。运用实例例一：丈量简单信号 观测电路中一未知信号，迅速显示和丈量信号的频率和峰峰值。1.迅速显示信号的操作步骤：1将通道1的探头衔接到电路被测点。 2按下AUTO自动设置按钮。2.进展自动丈量1丈量峰峰值 2丈量频率 注：运用MEASURE按钮例二：运用光标丈量丈量正弦信号的频率和幅值注：运用CURSOR按钮、垂直POSITION旋钮和程度POSITION旋钮。直流稳压电源直流稳压电源功功 能：对外提供稳定的直流电量。能：对外提供稳定的直流电量。技术目的：输出电压电流范围等。技术目的：输出电压电流范围等。正确运用：输出

12、的衔接及所需量的调整。正确运用：输出的衔接及所需量的调整。本卷须知：本卷须知： 输出端不允许短路。输出端不允许短路。如何同时输出正负如何同时输出正负5伏电压？伏电压？v万用表由表头、丈量电路及转换开关等三个主要部分组成 。v1熟习表盘上各符号的意义及各个旋钮和选择开关的主要作用。 2进展机械调零。 3根据被丈量的种类及大小，选择转换开关的挡位及量程，找出对应的刻度线。 4选择表笔插孔的位置。 5丈量电压 6测电流 7测电阻 万用表万用表。四、实验内容四、实验内容1、按图、按图 1-2 衔接线路。衔接线路。 调理函数信号发生调理函数信号发生器有关旋钮，使输出频率分别为器有关旋钮，使输出频率分别为

13、100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，峰均为，峰均为1V的正弦的正弦波信号。波信号。2、用数字万用表交流电压挡丈量函数信号、用数字万用表交流电压挡丈量函数信号发生器的输出电压值记入表发生器的输出电压值记入表 1-1。3、用示波器察看函数信号发生器的输出电压波形，读取信号的有关参数，按表1-1 要求读取数据填入表中。信号源频率示波器测量值万用表电压值（V）峰峰值（V） 频率（Hz）100Hz1KHz10KHz100KHz150 KHz表1-1 五、预习思索题五、预习思索题 什么叫正弦波的有效值？什么叫正弦波的什么叫正弦波的有效值？什么叫正弦波的峰值？万用表测出的是正弦波的什么值？峰值？

14、万用表测出的是正弦波的什么值？七、实验报告要求七、实验报告要求 1、仔细记录实验数据并填写相应表格。、仔细记录实验数据并填写相应表格。 2、分析丈量结果与实际值的误差，讨论、分析丈量结果与实际值的误差，讨论其缘由。其缘由。 3、回答思索题。、回答思索题。实验二实验二 半波整流，桥式整流与电半波整流，桥式整流与电容滤波电容滤波电 路路的研讨的研讨一、实验目的一、实验目的 1、 熟练掌握半波整流、桥式整流与电容熟练掌握半波整流、桥式整流与电容滤波电路的任务原理滤波电路的任务原理 2、 掌握各个电路的波形图。掌握各个电路的波形图。 二、实验原理二、实验原理 1.半波整流电路半波整流电路 图图(1)是

15、一种最简是一种最简单的整流电路。它单的整流电路。它由电源变压器由电源变压器B 、整流二极管整流二极管D 和负和负载电阻载电阻Rfz ，组成。，组成。变压器把市电电压变压器把市电电压在此用在此用5v、50Hz的正弦波替代由的正弦波替代由220v变换为所需求变换为所需求的交变电压的交变电压E2，D再把交流电变换为再把交流电变换为脉动直流电。脉动直流电。下面从右图(2)的波形图上看着二极管是怎样整流的。变压器次级电压E2 ，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图(2)(a)所示。在0时间内，E2 为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管接受正向电压面导通，E2 经过它加在负载电阻

16、Rfz上，在2 时间内，E2 为负半周，变压器次级下端为正，上端为负。这时D 接受反向电压，不导通，Rfz，上无电压。在23 时间内，反复0 时间的过程，而在34时间内，又反复2时间的过程这样反复下去，交流电的负半周就被削掉了，只需正半周经过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向上正下负的电压，如图2b所示，到达了整流的目的，但是，负载电压Usc 。以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。 这种除去半周、图下半周的整流方法，叫半波整流。不难看出，半波整说是以牺牲一半交流为代价而换取整流效果的，电流利率很低计算阐明，整流得出的半波电压在个周期内的平均值，即负载上的直流电压Usc

17、 =0.45E2 因此常用在高电压、小电流的场所，而在普通无线电安装中很少采用。2、全波整流电路 假设把整流电路的构造作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。图3是全波整流电路的电原理图。 全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的。变压器次级线圈中间需求引出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕组，从而引出大小相等但极性相反的两个电压E2a 、E2b ，构成E2a 、D1、Rfz与E2b 、D2 、Rfz ，两个通电回路。 全波整流电路的任务原理，可用图4) 所示的波形图阐明。在0间内，E2a 对D1为正向电压，D1 导通，在Rfz 上得到上正下负的电压；E2b 对D2

18、为反向电压， D2 不导通,见图4b)。在-2时间内，E2b 对D2 为正向电压，D2 导通，在Rfz 上得到的依然是上正下负的电压；E2a 对D1 为反向电压，D1 不导通,见图4C。如此反复，由于两个整流元件D1 、D2 轮番导电，结果负载电阻Rfz 上在正、负两个半周作用期间，都有同一方向的电流经过，如图4所示的那样，因此称为全波整流，全波整流不仅利用了正半周，而且还巧妙地利用了负半周，从而大大地提高了整流效率Usc 0.9E2，比半波整流时大一倍。 图3所示的全波整滤电路，需求变压器有一个使两端对称的次级中心抽头，这给制造上带来很多的费事。另外，这种电路中，每只整流二极管接受的最大反向

19、电压，是变压器次级电压最大值的两倍，因此需用能接受较高电压的二极管。3、桥式整流电路桥式整流电路是运用最多的一种整流电路。这种电路，只需添加两只二极管口衔接成桥式构造，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上抑制了它的缺陷。桥式整流电路的任务原理如下：E2 为正半周时，对D1 、D3 和方向电压，Dl，D3 导通；对D2 、D4 加反向电压，D2 、D4 截止，电路中构成E2 、D1、Rfz 、D3 通电回路，在Rfz ，上构成上正下负的半波整洗电压，如图6A； E2 为负半周时，对D2 、D4 加正向电压，D2 、D4 导通；对D1 、D3 加反向电压，D1 、D3 截止。电路中构成E2

20、 、D2 Rfz 、D4 通电回路，同样在Rfz 上构成上正下负的另外半波的整流电压，如图6B。 如此反复下去，结果在Rfz ，上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。从图6A和6B中还不难看出，桥式电路中每只二极管接受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整洗电路小一半！4.电容滤波电路1空载时的情况 当电路采用电容滤波，输出端空载，如图7(a)所示，设初始时电容电压uC为零。接入电源后，当u2在正半周时，经过D1、D3向电容器C充电；当在u2的负半周时，经过D2、D4向电容器C充电，充电时间常数为图7 空载时桥式整流电容滤波电路式中Rint 包括变压器副边绕组的直流电

21、阻和二极管的正导游通电阻。由于 普通很小，电容器很快就充到交流电压u2的最大值，如波形图7的时辰。以后，u2开场下降，由于电路输出端没接负载，电容器没有放电回路，所以电容电压值uC不变，此时，uCu2，二极管两端接受反向电压，处于截止形状，电路的输出电压电路输出维持一个恒定值。实践上电路总要带一定的负载，有负载的情况如下。2带载时的情况 图8给出了电容滤波电路在带电阻负载后的任务情况。接通交流电源后，二极管导通，整流电源同时向电容充电和向负载提供电流,输出电压的波形是正弦形。在时辰，即到达u2 90峰值时，u2开场以正弦规律下降，此时二极管能否关断，取决于二极管接受的是正向电压还是反向电压。先

22、设到达90后，二极管关断，那么只需滤波电容以指数规律向负载放电，从而维持一定的负载电流。但是90后指数规律下降的速率快，而正弦波下降的速率小，所以超越90以后有一段时间二极管依然接受正向电压，二极管导通。随着u2的下降，正弦波的下降速率越来越快，uC 的下降速率越来越慢。所以在超越90后的某一点，例如图5(b)中的t2时辰，二极管开场接受反向电压，二极管关断。以后只需电容器C向负载以指数规律放电的方式提供电流，直至下一个半周的正弦波来到，u2再次超越uC，如图5(b)中的t3时辰，二极管重又导电。以上过程电容器的放电时间常数为 电容滤波普通负载电流较小，可以满足td较大的条件，所以输出电压波形

23、的放电段比较平缓，纹波较小，输出脉动系数S小，输出平均电压UO(AV)=1.2U2大，具有较好的滤波特性。图8带载时桥式整流滤波电路三、实验设备与器件三、实验设备与器件 1、实验箱、实验箱 2、函数信号发生、函数信号发生器器 3、双踪示波器、双踪示波器 4、万用表、万用表 四、实验内容四、实验内容 1、衔接电路、衔接电路 按实验电路图按实验电路图1、5和和7所示所示正确衔接电路，分别检查无误后输入正确衔接电路，分别检查无误后输入5v正弦正弦信号。信号。 2、察看其各个输出波形，并记录，计算其、察看其各个输出波形，并记录，计算其输出电压的平均值。输出电压的平均值。 v 1、不要带电接线或改换无件

24、。 v 五、本卷须知五、本卷须知 实验三实验三单级低频放大器单级低频放大器一、实验目的一、实验目的 1、 研讨单级低频小信号放大器静态任务研讨单级低频小信号放大器静态任务点的意义。点的意义。 2、 掌握电路各元件对静态任务点的影响。掌握电路各元件对静态任务点的影响。 3、 分析静态任务点对输出的影响。分析静态任务点对输出的影响。 4、掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、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输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。方法。二、实验原理二、实验原理 图图31为电阻分压式任务点稳定单管放为电阻分压式任务点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电

25、路采用大器实验电路图。它的偏置电路采用RB1和和RB2组成的分压电路，并在发射极中接组成的分压电路，并在发射极中接有电阻有电阻RE，以稳定放大器的静态任务点。，以稳定放大器的静态任务点。当在放大器的输入端参与输入信号当在放大器的输入端参与输入信号ui后，后，在放大器的输出端便可得到一个与在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相位相反，幅值被放大了的输出信号相反，幅值被放大了的输出信号u0，从而，从而实现了电压放大。实现了电压放大。图图3 31 1 共射极单管放大器实验电路共射极单管放大器实验电路在图31电路中，当流过偏置电阻RB1和RB2 的电流远大于晶体管T 的基极电流IB时普通510倍，那

26、么它的静态任务点可用下式估算20mv,1kHz 正弦波CCB2B1B1BURRRUCEBEBEIRUUI UCEUCCICRCRE 电压放大倍数电压放大倍数 iehRRALCV / RiRB1+Rp/ RB2 / hieRORC 输出电阻输出电阻 输入电阻输入电阻CCB2B1B1BURRRUCEBEBEIRUUI UCEUCCICRCRE 由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制造晶体管放大电路时，离不开丈量和调试技术。在设计前应丈量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的根据，在完成设计和装配以后，还必需丈量和调试放大器的静态任务点，必定是实际设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放

27、大器的实际知识和设计方法外，还必需掌握必要的丈量和调试技术。放大器的丈量和调试普通包括：放大器静态任务点的丈量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的丈量与调试等。失真分析v截止失真截止失真消除方法：增大消除方法：增大VBB，即向上平移输入回路负载线。，即向上平移输入回路负载线。t截止失真是在输入回路首先产生失真！截止失真是在输入回路首先产生失真！v饱和失真饱和失真v饱和失真饱和失真 Q Q或或VBB Rc或或VCC：饱和失真是输出回路产生失真。：饱和失真是输出回路产生失真。这可不是这可不是好方法！好方法！三、实验设备与器件三、实验设备与器件 1、直流稳压电源、直流稳压电源 2、函数信

28、号、函数信号发生器发生器 3、双踪示波器、双踪示波器 4、万用表、万用表 5、实验箱、实验箱 四、实验内容四、实验内容 1、衔接电路、衔接电路 按实验电路如图按实验电路如图31所示正确衔接电路，检所示正确衔接电路，检查无误后接通电源。查无误后接通电源。 2、调试静态任务点、调试静态任务点 接通直流电源前，先将接通直流电源前，先将RP调至最大，调至最大， 按下按下函数信号发生器输出控制按键，使其无输出。函数信号发生器输出控制按键，使其无输出。接通接通12V电源，丈量电源，丈量UB、 UC 、UE、 UCEQ ，记入表，记入表31并判别晶体管的任务并判别晶体管的任务形状。形状。 表表3-1 测 量

29、 值 晶体管工作状态 UBUEUCUCEQ1)RP对静态任务点的影响 1调理Rp和输入信号，使放大器输出波形最大，上下对称不失真。此时为任务点适宜。撤去信号发生器，用万用表丈量UB、 UC 、UE，并计算出IEQ。 2将信号发生器重新接入放大器输入端，且坚持输入信号不变。将RP增大，察看记录波形。撤去信号发生器，用万用表丈量UB、 UC 、UE，并计算出IEQ。 3将信号发生器重新接入放大器输入端，且坚持输入信号不变。将RP减小，察看记录波形。撤去信号发生器，用万用表丈量UB、 UC 、UE，并计算出IEQ。UBUCUEIEQ波形失真类型123表2-22负载电阻Rc对静态任务点的影响 将输入信

30、号接入放大器，在负载电阻Rc上并联Rc，Rc=Rc=15K，察看并记录波形。撤去信号发生器，用万用表丈量UB、 UC 、UE，并计算出IEQ将此情况与无Rc时比较。测试后仍将Rc断开，恢复电路原状。UBUCUEIEQ波形失真类型无Rc有Rc表3-33电源电压Ucc对静态任务点的影响将输入信号接入放大器，再将Ucc由+12V减至+6V，察看并记录波形。撤去信号发生器，用万用表丈量UB、 UC 、UE，并计算出IEQ。此时情况与Ucc=+12V比较，测试后Ucc回复+12V。UBUCUEIEQ波形失真类型+12V+6V表3-4 4、丈量电压放大倍数 将输入信号接入放大器，用示波器察看输出电压波形，

31、在波形没有出现任何失真的情况下，分别丈量放大器输入和输出电压，计算放大器增益AU。U Ui i(V) (V) Uo(V) Uo(V) A AV V（测量）（测量） 观察记录一组uo和ui波形 5、放大器输入电阻的丈量在输入端串接一个知的与Ri数量级相当的R10K，由于R的接入，在放大器输出端会引起输出电压的变化，分别测出US、UI ，那么可计算出其输入电阻Ri 。 US(mv) Ui(mv) Ri（K） iisiURRUU 6、放大器输出电阻的丈量在放大器输出端参与一个不变的信号电压，分别丈量负载电阻RL(15K)断开时输出电压Uo和RL接上时的输出电压UL，那么 Uo(mv) UL(mv)

32、Ro（K） (1)oOLLURRUv 1、不要带电接线或改换无件。 v 2、静态测试时，Vi = 0；动态测试时，要留意共地。 五、本卷须知五、本卷须知 六、预习思索题六、预习思索题 1、怎样丈量、怎样丈量RB2阻值？阻值？ 2、假设单级放大器的输出波形失真，应如、假设单级放大器的输出波形失真，应如何处理何处理? 3、根本共射放大器中交流负载电阻、根本共射放大器中交流负载电阻RL，对，对放大倍数和输出电压波形有何影响放大倍数和输出电压波形有何影响? 七、实验报告要求七、实验报告要求 1、注明他所完成的实验内容，简述相应的、注明他所完成的实验内容，简述相应的根本结论。根本结论。 2、列表整理丈量

33、结果，并把实测的静态任、列表整理丈量结果，并把实测的静态任务点数据进展比较，分析产生误差缘由。务点数据进展比较，分析产生误差缘由。 3、讨论静态任务点变化对放大器输出波形、讨论静态任务点变化对放大器输出波形的影响。的影响。 4、分析讨论在调试过程中出现的问题。、分析讨论在调试过程中出现的问题。 实 验 四 多级低频放大电路和负反响的设计与测试一、实验目的一、实验目的 1 研讨负反响对放大器性能的影响研讨负反响对放大器性能的影响2 掌握放大器性能目的的丈量方法。掌握放大器性能目的的丈量方法。3 加深对负反响放大器任务原理的了解。加深对负反响放大器任务原理的了解。二、实验原理二、实验原理1 负反响

34、放大器的概念负反响放大器的概念 反响就是把放大器输出量电压或电流反响就是把放大器输出量电压或电流的一部分或全部经过反响网络，以一定的衔的一部分或全部经过反响网络，以一定的衔接方式送回输入端，并与输入信号电压或接方式送回输入端，并与输入信号电压或电流进展比较，产生矫正信号，使放大器电流进展比较，产生矫正信号，使放大器的某些性能获得改善。反响是进展自动控制的某些性能获得改善。反响是进展自动控制的一种最根本、最重要的手段，在电子电路的一种最根本、最重要的手段，在电子电路中运用极为广泛。中运用极为广泛。放大器的反响极性有正反响和负反响两种。放大器的反响极性有正反响和负反响两种。参与反响后，放大器的净输

35、入信号减小，从参与反响后，放大器的净输入信号减小，从而使输出信号减小，这样的反响称为负反响；而使输出信号减小，这样的反响称为负反响；反之，假设使净输入信号添加，从而使输出反之，假设使净输入信号添加，从而使输出信号也添加，这样引入反响的作用称为正反信号也添加，这样引入反响的作用称为正反响。为改善放大器性能，普通采用负反响。响。为改善放大器性能，普通采用负反响。在放大电路中，结合反响的极性、采样信号在放大电路中，结合反响的极性、采样信号及与输入端的联接方式可将反响放大器分成及与输入端的联接方式可将反响放大器分成如下四种方式：电压串联负反响、电压并联如下四种方式：电压串联负反响、电压并联负反响、电流

36、串联负反响及电流并联负反响。负反响、电流串联负反响及电流并联负反响。另外，从反响信号上有直流反响和交流反响，另外，从反响信号上有直流反响和交流反响，直流反响用于稳定任务点，交流反响用于改直流反响用于稳定任务点，交流反响用于改善放大器的动态性能。善放大器的动态性能。2 负反响对放大器性能目的的影响 不同类型的负反响对放大器参数的影响各不一样。放大电路中援用负反响后，它的增益有所下降，但却提高了增益的稳定性，此外还可以减小非线性失真、抑制干扰、扩展频带、改动放大器的输入和输出电阻等。负反响对放大器性能的影响：a 降低了增益引入反响后，放大器的闭环增益比开环增益降低了。b 提高了增益的稳定性引入反响

37、前后，放大器的闭环增益的相对变化率下降了，即增益稳定性提高了。c 改动了输入电阻设开环的输入电阻为Ri，那么：构成串联负反响的输入电阻为：Rif=Ri(1+AB)， 可见，闭环输入电阻添加了。构成并联负反响的输入电阻为：Rif=Ri/ (1+ AB)， 可见，闭环输入电阻减小了。d 改动了输出电阻设开环的输出电阻为Ro，那么：构成电压负反响的输出电阻为：Rof=Ro/(1+ AB) 可见，闭环输出电阻添加了。构成电流负反响的输出电阻为：Rof=Ro(1+ AB) 可见， 闭环输出电阻减小了。e 展宽了通频带负反响对通频带的影响如图4所示。 电压串联电压并联电流串联电流并联输出电阻 减小减小增加

38、增加输入电阻 增加减小增加减小非线性失真与噪声减小减小减小减小通频带增宽增宽增宽增宽三、实验设备与器件三、实验设备与器件1、示波器；、示波器；2、信号源；、信号源；3、直流稳压电源、直流稳压电源 ；四、实验电路四、实验电路 电路如下图。反响方式为电压串联负反响，其中主反响网络为图中下方的Rf和Cf所串接而成的反响回路。 负反响放大电路五、实验内容五、实验内容 电路如下图。反响方式为电压串联负反响，其中主反响网络为图中下方的Rf和Cf所串接而成的反响回路。 负反响放大电路表311按照实验电路图衔接电路，并找到放大电路的主反响支路。2调整电路的任务形状： 将输入信号频率为1kHz接入放大电路的输入

39、端Ui，用示波器观测输出波形。在不加反响网络的情况下，调理前级放大器基极上的偏置电阻，使输出波形不失真，并到达最正确任务点。3分别在不参与反响网络和参与反响网络的条件下，丈量放大器的电压增益、输入电阻、输出电阻和通频带，经过对丈量数据的分析，进一步加深负反响对放大器的影响的了解。a负反响对电路增益的影响 在不参与反响网络的情况下分别丈量输入、输出电压，计算电压增益；参与反响网络后，再分别丈量其输入、输出电压，比较电压增益的变化。f=1kHz，AU=Uo/Ui，将测试数据填入表中。 输入电压输出电压计算电压增益无反馈网络有反馈网络b负反响对电路输入电阻的影响 在不参与反响网络和参与反响网络的情况

40、下，分别丈量放大器的输入电阻。丈量方法采用输出换算法。信号源与放大电路之间的电阻R=10k。c负反响对电路输出电阻的影响 在不参与反响网络和参与反响网络的情况下，分别丈量放大器的输出电阻。丈量方法采用输出换算法。负载电阻RL=15k。 RiRo无反馈网络有反馈网络v 1、在放大器输出不失真条件下，上述参数测试有效，假设发生输出波形失真，可适当调整电位器或适当降低输入信号。 v 2、组装电路时，应检查接插线能否良好导通。六、本卷须知六、本卷须知七、预习思索题七、预习思索题 1负反响对放大器性能的改善程度取决于反响深负反响对放大器性能的改善程度取决于反响深度度|1+AB|，|1+AB|能否越大越好

41、？为什么？能否越大越好？为什么？2丈量放大器的输入电阻、输出电阻时信号取丈量放大器的输入电阻、输出电阻时信号取1kHz而不用而不用100kHz或更高，为什么？或更高，为什么？3在调试中发现那些元件对放大器的性能影响在调试中发现那些元件对放大器的性能影响最明显？为什么？最明显？为什么？4在调整放大电路的静态任务点时，能否要参在调整放大电路的静态任务点时，能否要参与反响？为什么？与反响？为什么？5在设计多级放大电路时，选取各级静态任务在设计多级放大电路时，选取各级静态任务电流的普通原那么是什么？电流的普通原那么是什么？6如要准确的丈量输入输出电阻，输入级所串如要准确的丈量输入输出电阻，输入级所串联

42、的电阻和负载电阻应取什么值？联的电阻和负载电阻应取什么值？八、实验报告要求八、实验报告要求 1整理测试数据，并对数据进展处置，整理测试数据，并对数据进展处置，画出相关曲线；画出相关曲线；2经过实验结果分析负反响对放大经过实验结果分析负反响对放大器性能的影响，与实际分析结果相比较。器性能的影响，与实际分析结果相比较。 实 验 五 集成运算放大器线性运用一、实验目的一、实验目的 1 了解运算放大器在信号放大和模拟运了解运算放大器在信号放大和模拟运算方面的运用；算方面的运用； 2 掌握运算放大器的正确运用方法；掌握运算放大器的正确运用方法；3 掌握根本运算电路的设计方法。掌握根本运算电路的设计方法。

43、二、实验原理二、实验原理 理想运放在线性运用时具有以下重要特理想运放在线性运用时具有以下重要特性性虚断：理想运放的同相和反相输入端电流虚断：理想运放的同相和反相输入端电流近似为零，即近似为零，即虚短：理想运放的同相和反相输入端电流虚短：理想运放的同相和反相输入端电流近似为零，即近似为零，即 0,0IIUU1反相放大器vIvO- -+RfR1AvNvPR2fOi1100U00R,UURiofUUIIURR 虚短虚断得；得2同相放大器vIvO- -+RfR1AvNvPvIvO- -+AvNvP电压跟随器电压跟随器电压串联负反响电压串联负反响利用虚短和虚断得利用虚短和虚断得fON1N0RvvRv I

44、1fO)1(vRRv 输出与输入同相输出与输入同相IUUU1S10-RUfO-0RU 根据虚短、虚断和根据虚短、虚断和N点点的的KCL得：得：)(2S2f1S1fOURRURRUf21RRR 假设假设0-UU2S20-RUR2RfR1vS2vS1iIvONP+那 么那 么有有)( U2S1SOUU加法运算加法运算3加法器4减法器 从构造上看，它是反相输从构造上看，它是反相输入和同相输入相结合的放大入和同相输入相结合的放大电路。电路。fO-1-S1RUURUv3P2PS20RvRvv S11fS23231f1O)(vRRvRRRRRRv 当当,231fRRRR 那那么么)(S1S21fOvvRR

45、v 假设继续假设继续有有,1fRR 那那么么S1S2Ovvv 根据虚短、虚断和根据虚短、虚断和N、P点的点的KCL得：得：-UU RuiiRCI)(d11O IO21tutuRCutttuRCud1IO)()(1 1O12IO21ItuttuRCuttu为常量，则在若tRuCuud1ICO5、积分运算电路6、 微分运算电路tuRCRiutuCiiRCRddddIOI虚地虚地三、实验设备与器件三、实验设备与器件1、示波器；、示波器；2、信号源；、信号源；3、直流稳压电源、直流稳压电源 ；4、LM324芯片；芯片；5、实验箱；、实验箱；四、实验内容四、实验内容12p-p2p-p1UU1KHzUmV

46、UmV1（）输入信号、是频率为的正弦信号，幅度分别为=100，=200，观察输出是否满足设计要求。1p-p2U1KHzUmVU.5V12（ ）输入信号是频率为幅度为=100的正弦信号，是直流电压（+0），观察输出是否满足设计要求。1设计加法电路设计一个加法电路，满足关系式Uo=-3(2U1+U2)无法同时输入正弦信号，故可输入两个直流电压 ，予以验证2设计减法电路设计一减法电路，满足关系式Uo=3(U1-U2),选择适宜的幅度，使输出波形无失真，观测输出能否满足设计要求。 p-p11KHzUV1（）输入信号为方波，频率为的正弦信号，幅度分别为=6 ，观察信号的幅度，与理论值相比较2RC（）改变

47、积分器时间常数，使之增大或减小，观测输出信号幅度的变化及失真情况，进一步掌握积分时间常数对输出的影响。3设计积分电路设计一个积分电路，积分时间是2ms4设计微分电路设计一反相微分器，时间常数为1ms。1输入信号为三角波，频率为1KHz，幅度UP-P=2V，观测输出信号的幅度，与实际值比较。假设输出有震荡，对电路进展改良，直至震荡消逝。2改动输入信号的频率，使之增大或减小，察看输出信号幅度的变化和失真情况，进一步掌握当输入信号频率变化时微分器时间常数RC对输出的影响。五、实验报告要求 1根据实验设计内容设计实验电路，并选择相应的器件参数；2整理数据，并在同一个坐标系中画出相应的输入输出波形；3对

48、实验数据进展分析，并与实际数据进展比较分析； 实 验 六 集胜利率放大器一、实验目的一、实验目的 1、学习集胜利率放大器、学习集胜利率放大器LM386的任务的任务原理；原理； 2、掌握集胜利率放大器、掌握集胜利率放大器LM386的运用的运用方法典型的接线方式；方法典型的接线方式； 3、掌握集胜利率放大器、掌握集胜利率放大器LM386的主要的主要技术目的的检测方法输出功率、电压增益、技术目的的检测方法输出功率、电压增益、效率等。效率等。 LM386是单电源互补对称功放集成电路,该电路内部包括由Vl构成的射极输出器、V2、V3构成的差动放大电路、V5、V6构成的镜像电流源以及由V8、V9、V10组

49、成互补对称电路构成的输出级。为使电路任务在甲乙类放大量形状,利用VD1、VD2提供偏置电压。该电路静态任务电流很小,约4mA-8mA。输入电阻较高约5M左右,故可以获得很高的电压增益,由于V1、V2采用截止频率较低的横向PNP管,故几十赫以下的低频噪音很小。该电路内部原理如图1-1所示。二、实验原理二、实验原理 12364578V增益控制增益控制反相输入反相输入地地增益控制增益控制旁路电容旁路电容CB输出端输出端集胜利放集胜利放LM386的引脚的引脚同相输入同相输入三、实验设备与器件三、实验设备与器件 (1)双踪示波器双踪示波器1台台 (2)数字毫伏表数字毫伏表1台台 (3)模模拟实验台拟实验

50、台1台台 (4)数字万用表数字万用表1块块 (5) LM386 LM 386CB168C122FRP36kC222F+UCCUiC40.01F3245C571000F0.01F16/0.5WC3+UCC(6V)四、实验内容四、实验内容1衔接电路衔接电路2察看电压增益的变化察看电压增益的变化实验电路：实验电路： 1、8之间仅接一个大电容，之间仅接一个大电容，那么相当于交流短路，电压增益那么相当于交流短路，电压增益约为约为200倍。倍。1、8两端之间接入不同阻值的电阻，两端之间接入不同阻值的电阻，即可得到即可得到20 100之间的电压增益。之间的电压增益。留意：但接入电阻时必需留意：但接入电阻时必需与一个大电容串联。输入与一个大电容串联。输入电压小于电压小于200mV LM 386CB168C122FRP36kC222F+UCCUiC40.01F3245C571000F0.01F16/0.5WC3+UCC(6V)实