《模拟电子技术基础》实验课件

《模拟电子技术基础》实验课件第一页，共223页。实验一常用电子仪器的使用练习实验三负反馈放大电路实验五集成运算放大器应用实验七低频OTL功率放大电路实验九共集－共射两级放大电路的设计与仿真实验十用运算放大器组成万用电表的设计与调试实验十一方波－三角波产生电路的设计与仿真实验二单管共射放大电路实验四差动放大电路实验六RC正弦波振荡器实验八有源滤波放大电路仿真目录实验十二集成稳压电路的设计与仿真2第二页，共223页。实验一常用电子仪器的使用练习返回第三页，共223页。实验目的了解元器件的基本知识，能够识别不同元器件的种类、规格及用途。了解常用低频实验仪器的技术指标、工作原理并掌握其使用方法。第四页，共223页。一、常用元器件电阻电容半导体器件第五页，共223页。电阻电阻是最常用、最基本的电子元件之一。其在电路中的主要用途是：分压、限流和充当负载。第六页，共223页。电阻的分类绕线电阻（RX）:用电阻丝绕成，误差小、精度高、功率大。但分布电感大，不易获得高阻值。薄膜电阻：在陶瓷管表面覆以电阻薄膜。敏感电阻碳膜电阻（RT）：稳定性好；阻值范围宽，造价低。金属膜电阻（RJ）：体积小，稳定性好。第七页，共223页。电阻第八页，共223页。电位器第九页，共223页。电阻的参数电阻最主要的参数是阻值和额定功率。额定功率为电阻在电路中允许消耗的最大功率（P＝UI）一个电阻，它所标称的阻值称为标称阻值，单位为Ω。标称值严格按照国际或国家标准标注。按不同的误差大小，其标称值在1～10之间的数量也不一样。第十页，共223页。误差为±5％时，1～10之间有标称值24个。（E24系列）误差为±10％时，1～10之间有标称值12个。（E12系列）误差为±20％时，1～10之间有标称值6个。（E6系列）第十一页，共223页。阻值标示方法直接法：用数字和单位直接标示阻值的方法，通常Ω可省略。如4.7K。文字符号法：用数字与特殊符号组合，常见符号有M、K、R。如4K7，1R9。数字表示法：常见于贴片电阻，用3～4位整数表示阻值，单位为Ω。（前2～3位表示有效值，末位表示倍率）如102＝1000Ω，1001＝1000Ω色环表示法：用不同颜色的色环在电阻表面上标志出电阻主要参数的方法。第十二页，共223页。四色环电阻表示第十三页，共223页。五色环电阻表示第十四页，共223页。电容电容也是最常用、最基本的电子元件之一。电容在电路中，可用于隔直流、通交流，滤波、旁路或与电感线圈组成振荡回路。第十五页，共223页。电容的分类根据介质的不同，分为陶瓷、云母、纸质、薄膜、电解电容几种。陶瓷电容：体积小，自体电感小。云母电容：性能优良，高稳定，高精密。纸质电容：价格低，容量大。薄膜电容：体积小，但损耗大，不稳定。电解电容：容量大，稳定性差。（使用时应注意极性）第十六页，共223页。第十七页，共223页。第十八页，共223页。电容的参数识别和选用主要参数是容量和耐压值。常用的容量单位有μF（10-6F）、nF（10-9F）和PF（10-12F），标注方法与电阻相同。电容的选用应考虑使用频率、耐压。电解电容还应注意极性，使+极接到直流高电位，还应考虑使用温度。当标注中省略单位时，默认单位应为PF第十九页，共223页。电容大小的表示方法（一）标有单位的直接表示法：有的电容的表面上直接标志了其特性参数，如在电解电容上经常按如下的方法进行标志：4.7u/16V，表示此电容的标称容量为4.7uF，耐压16V。不标单位的数字表示法：许多电容受体积的限制，其表面经常不标注单位。但都遵循一定的识别规则。当数字小于1时，默认单位为微法,当数字大于等于1时，默认单位为皮法。第二十页，共223页。电容大小的表示方法（二）p、n、u、m法：此时标识在数字中的字母：p、n、u、m即是量纲，又表示小数点位置。如某电容标注为4n7表示此电容标称容量为4.7×10-9F=4700pF。色环(点)表示法：该法同电阻的色环表示法,单位为pF。第二十一页，共223页。半导体器件半导体器件是电子元器件中功能和品种最为复杂的一类器件。由于历史发展的原因，各国对其功能分类及命名的方法各不相同。第二十二页，共223页。第一部分第二部分第三部分第四部分第五部分用数字表示器件电极数目用汉语拼音字母表示器件的材料和极性用汉语拼音字母表示器件的类型用数字表示器件序号用汉语拼音字母表示规格号序号意义符号意义符号意义2二极管AN型锗材料P普通管BP型锗材料V微波管CN型硅材料W稳压管DP型硅材料C参量管第二十三页，共223页。3三极管APNP型锗材料U光电器件BNPN型锗材料K开关管CPNP型硅材料N阻尼管DNPN型硅材料X低频小功率管fT≤3MHz,Po<1WE其它材料G高频小功率管fT≥3MHz，Po<1WD低频大功率管,fT≤3MHz,Po≥1WA高频大功率管fT≥3MHz,Po≥1W第二十四页，共223页。国际电子联合会

（欧共体等一些国家）命名由四部分组成。第一部分：用字母表示器件材料第二部分：用字母表示器件的类型及特性第三部分：表示登记号第四部分：表示分类如：BU508A表示大功率硅开关管第二十五页，共223页。美国（EIA电子协会）命名由五部分组成。第一部分：表用途（军用或非军用）第二部分：用数字表示PN结数第三部分：用字母“N”表示在EIA注册第四部分：用多位数字表示注册号第五部分：用字母表示分档第二十六页，共223页。日本（日本工业标准JIS）命名由5到7部分组成。第一部分：由数字表示PN结数，1为一个PN结，2为两个PN结。第二部分：字母‘S’表示在JIS注册。第三部分：表示极性类型。如：A（PNP高频）

B（PNP低频）C（NPN高频）D（NPN低频）

J（P沟道FET）K（N沟道FET）第四部分：在JIS的注册顺序号。第五部分：表示对原产品的改进产品。第六部分：表特殊用途。第七部分：表某参数分档标记。如：2SA1015表示PNP型高频三极管，有时简略为A1015。第二十七页，共223页。韩国：9000系列

常用晶体管如下表所示型号极性用途特点PT(mW)fT(MHz)9011NPN高、中频放大4003709012PNP极好的线性hFE6259013NPN于9012配对作推挽6259014NPN线性好，hFE高6252709015PNP于9014配对6251909018NPN宽带高增益、放大4001100第二十八页，共223页。二极管第二十九页，共223页。三极管第三十页，共223页。第三十一页，共223页。二、常用模拟电子技术实验仪器VC9802A+数字万用表GFG-8216/9A型函数信号发生器CA9040型双踪示波器HG2172型交流毫伏表THM-1模拟电路实验箱第三十二页，共223页。模拟电子电路中常用电子仪器布局图第三十三页，共223页。数字万用表第三十四页，共223页。仪器面板电源开关表笔接口量程开关红、黑表笔第三十五页，共223页。VC9802A+数字万用表面板简介显示屏电源开关B/L背光开关保持开关火线识别指示器量程开关电压、电阻及频率插座公共地小于200mA电流测试插座20A电流测试插座第三十六页，共223页。用万用表判别二极管管型和管脚用二极管档测量当红表笔接“正”，黑表笔接“负”时，二极管正向导通，显示PN结压降（硅：0.5~0.7V）（锗：0.2~0.3V）反之二极管截止，首位显示为“1”第三十七页，共223页。用万用表判别三极管管型和管脚将三极管分解为两个相连的二极管用二极管档找到公共相连的基极，当二极管正向导通时，红表笔接基极的三极管是NPN型三极管，黑表笔接基极的三极管是PNP型三极管。第三十八页，共223页。用万用表判别三极管管型和管脚测量放大倍数，判别c和e将万用表量程置于hFE档将PNP型或NPN型晶体管对号插入右图的测试孔中(外接附件）。基极b插入B孔中，其余两个管脚随意插入，若放大倍数较大时，则c和e极插入正确。第三十九页，共223页。练习一判断所发的元器件的类型。读出至少5个色环电阻的阻值，并用完用表测量其阻值。填入右表：用万用表判别三极管的管型及各个管脚。电阻色环顺序色环表示值色环表示误差测量值12345第四十页，共223页。仪器二GFG-8216/9A型函数信号发生器第四十一页，共223页。GFG-8216/9A型函数信号发生器GFG-8216/9A型低频信号发生器是一种通用的多功能低频信号源。它能产生0.3Hz～3MHz的正弦波、矩形脉冲和TTL逻辑电平。正弦波具有较小的失真，良好的幅频特性，输出幅度0－10VPP连续可调并具有标准的600Ω输出阻抗特性。输出频率由LED数码管显示，清晰直观。第四十二页，共223页。主要技术指标波形：正弦波、正矩形脉冲、TTL电平频率范围：1Hz～1MHz，共分6档。（1Hz～10Hz、10Hz～100Hz、100Hz～1KHz、1KHz～10KHz、10KHZ～100KHz、100KHz～1MHz）在转换频段时，数显小数点自动切换，指示管显示相应的Hz或KHz。第四十三页，共223页。工作原理图第四十四页，共223页。仪器面板正弦波输出插座输出波形选择频率范围开关输出频率调节旋钮输出频率微调旋钮输出正弦幅度调节(拉出衰减)频率显示输出衰减TTL/CMOS兼容的信号输出端电源开关调节输出波形周期第四十五页，共223页。仪器三CA9040型双踪示波器

第四十六页，共223页。CA9040型双踪示波器CA9040型双踪示波器为通用小型双踪示波器。它具有DC－40MHZ频带宽度，最大垂直灵敏度为1mv/DIV、最大的扫描速度为20nsec/DIV。它采用内部带有方格图线的6英寸矩形屏幕的示波管。

CA9040型双踪示波器具有交替、显示，以及信号的和、差运算功能。第四十七页，共223页。主要技术指标第四十八页，共223页。主要技术指标第四十九页，共223页。主要技术指标第五十页，共223页。仪器面板示波管及控制电路垂直轴Ⅰ触发系统垂直轴Ⅱ时基系统触发系统第五十一页，共223页。示波管及控制电路部分示波管电源开关聚焦旋钮辉度旋钮第五十二页，共223页。触发系统部分内部触发选择开关触发耦合方式触发极性扫描间歇时间调节触发电平调节（设置波形的起始点）触发源选择第五十三页，共223页。时基系统部分扫描速度选择开关水平位置调节旋钮扫描时间微调旋钮第五十四页，共223页。垂直轴部分Ⅰ信道输入输入信号与垂直放大器间耦合方式开关垂直灵敏度选择开关灵敏度微调旋钮（拔出10倍扩展）垂直位置控制旋钮垂直工作方式开关第五十五页，共223页。仪器四HG2172型交流毫伏表第五十六页，共223页。HG2172型交流毫伏表

HG2172型交流毫伏表是用来测量频率较低的交流电压的仪器。能测量频率范围为5HZ-2MHZ、电压为30μv-300v的正弦波有效值电压。

第五十七页，共223页。主要技术参数交流电压测量范围：测量电压范围：100μV～300V共十一档级测量电压的频率范围：

20Hz～1MHz

。第五十八页，共223页。放大-检波式电压表被测交流电压先经宽带放大器放大，然后再检波变成直流电压,驱动电流表偏转。由于先放大，可以提高输入阻抗和灵敏度，避免了检波电路工作在小信号时所造成的刻度非线性及直流放大器存在的漂移问题。上限频率为兆赫级，最小量程为毫伏级。第五十九页，共223页。面板量程旋钮机械调零第六十页，共223页。使用方法仪器接通电源前，检查表头指针是否指在零点，如不在零点，应机械调零。开机3秒钟后，量程自动置于最高档300V。将量程开关调到所需档。量程的选择，应该是表头指示值大于满刻度的30％，又小于满刻度值为最佳。量程转换时，指针将有所晃动，待稳定后即可读数。测量30V以上电压时，需注意安全。第六十一页，共223页。THM-1模拟电路实验箱直流稳压电源电源开关实验板固定脚常用部分元器件电位器DIY工作区第六十二页，共223页。练习二用信号发生器产生几个正弦信号，用毫伏表、示波器测量信号。将测量结果填入表1-1。表1-1第六十三页，共223页。将函数信号发生器的输出电压调至频率为1KHz，幅值为2V的正弦波，经RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号ui和uR，分别加到双踪示波器的Y1和Y2输入端。第六十四页，共223页。实验二单级共射放大电路返回第六十五页，共223页。1．学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。2．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。3．熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。一、实验目的第六十六页，共223页。二、实验设备

1．示波器：CA9040。

2．函数发生器：GFG8216/9A。

3．交流毫伏表：HG2172/DA-16。

4．数字万用表。

5．模拟实验箱：THM-1。第六十七页，共223页。三、实验电路第六十八页，共223页。1、根据图示在实验箱上插接好电路。注意：接线前先测量+12V电源，关断电源后再连线。四、实验内容及步骤：第六十九页，共223页。

2．测量及调整静态工作点

将输入端短路（或不加入输入信号），调整电阻Rw，使VE=2V，并测量VB、VC、VE电位，计算静态电流IE。将测量结果填入表中。见下页表2-1（图中万用表为测量VC的方法）-+万用表第七十页，共223页。测量值计算值UB（V）UE（V）UC（V）RB2（KΩ）UBE（V）UCE（V）IC（mA）表2-1第七十一页，共223页。

3．测量电压放大倍数

（1）将函数发生器的输出端接到电路的VX两端，并将函数发生器的功能开关调至：正弦波。使输入信号Vi=10mV，ƒ=1kHz（可用交流毫伏表监测10mV电压）。用示波器观察输出波形，在输出不失真的情况下，进行以下测量：-+示波器第七十二页，共223页。（2）测量空载（RL

开路）输出电压，且有Rc=2.4k。首先用示波器观察放大器的输入与输出电压的相位关系；在输出电压不失真时进行测量。（若输出电压出现失真，如何解决？）（4）保持输入信号10mV不变，将输入电阻RL=2.4k接入，重新测量放大器的输出电压。并将测量的结果填如下表2-2。（3）测量空载（RL

开路）输出电压，且有Rc=1.2k。首先用示波器观察放大器的输入与输出电压的相位关系；在输出电压不失真时进行测量。（若输出电压出现失真，如何解决？）第七十三页，共223页。表2-2Ic＝2.0mAUi＝10mVRC（KΩ）RL(KΩ)Uo(V)AV观察记录一组uO和u1波形2.4∞1.2∞2.42.4第七十四页，共223页。4．测量输出电阻RO

根据戴维南定理，放大器的输出端可等效为一个电压源与一内阻串联，等效电压源即为空载（RL=∞）时的输出电压V’O

，等效内阻RO即为放大器的输出电阻。因此用毫伏表分别测出放大器空载时的输出电压V’O和接入已知负载RL时的输出电压VO，即可计算出输出电阻RO的值：第七十五页，共223页。＊5、测量放大器的输入电阻

置RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ，IC＝2.0mA。输入f＝1KHz的正弦信号，在输出电压uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出US，Ui和UL记入表三。保持US不变，断开RL，测量输出电压Uo，记入表2-3。1212++__VsViRxRi～第七十六页，共223页。表2-3Ic＝2mARc＝2.4KΩRL＝2.4KΩUS(mv)Ui(mv)Ri（KΩ）UL（V）UO（V）R0（KΩ）测量值计算值测量值计算值第七十七页，共223页。

6．观察静态工作点对输出波形的影响置RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ，ui＝0，调节RW使IC＝2.0mA，测出UCE值，再逐步加大输入信号，使输出电压u0

足够大但不失真。然后保持输入信号不变，分别增大和减小RW，使波形出现失真，绘出u0的波形，并测出失真情况下的IC和UCE值，记入表2－4中。每次测IC和UCE

值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。第七十八页，共223页。表2－4RC＝2.4KΩRL＝2.4KΩUi＝mV第七十九页，共223页。注意：1.直流电源+12V，先测后接，不要接错。（也可直接用实验箱上的稳压直流电源）2.插接电路时，关掉电源。3.测量过程中注意“共地”。第八十页，共223页。五、实验报告

1．列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻之值与理论计算值比较（取一组数据进行比较），分析产生误差原因。

2．总结RC，RL及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。

3．讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。

4．分析讨论在调试过程中出现的问题。

第八十一页，共223页。六、预习要求

1．阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标。假设：3DG6的β＝100，RB1＝20KΩ，RB2＝60KΩ，RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ。估算放大器的静态工作点，电压放大倍数AV，输入电阻Ri和输出电阻RO2．能否用直流电压表直接测量晶体管的UBE？为什么实验中要采用测UB、UE，再间接算出UBE的方法？

4．怎样测量RB2阻值？

5．当调节偏置电阻RB2，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？

6．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？

7．在测试AV，Ri和RO时怎样选择输入信号的大小和频率？为什么信号频率一般选1KHz，而不选100KHz或更高？8．测试中，如果将函数信号发生器、交流毫伏表、示波器中任一仪器的二个测试端子接线换位（即各仪器的接地端不再连在一起），将会出现什么问题？第八十二页，共223页。实验三负反馈放大电路返回第八十三页，共223页。1、研究负反馈对放大器性能的影响。2、掌握负反馈放大器性能指标的测试方法。一、实验目的第八十四页，共223页。二、实验设备

1．示波器：CA9040。

2．函数发生器：GFG8216/9A。

3．交流毫伏表：HG2172/DA-16。

4．数字万用表。

5．模拟实验箱：THM-1。第八十五页，共223页。三、实验电路第八十六页，共223页。四、实验内容及步骤：1、静态工作点的测量（1）按下图接线，反馈电阻Rf先不接入（但要接地）。（2）测量静态工作点。调RW1使VE1=2.2V，调RW2使VE2=2V,填入表3－1第八十七页，共223页。表3－1第八十八页，共223页。保持1的静态工作点，将实验电路按图4－2改接，即把Rf断开后分别并在RF1和RL上，其它连线不动。1）测量中频电压放大倍数AV，输入电阻Ri和输出电阻RO。①以f＝1KHz，Ui约2mV正弦信号输入放大器，用示波器监视输出波形uO，在uO不失真的情况下，用交流毫伏表测量US、Ui、UL，记入表3－2。②保持Ui不变，断开负载电阻RL（注意，Rf不要断开），测量空载时的输出电压UO，记入表3－2。2．测试基本放大器的各项性能指标表3－2第八十九页，共223页。

3研究负反馈对放大器电压放大倍数稳定性的影响当电源电压VCC由+12V降低到+9V（或增加到+15）时，保持1的静态工作点，分别测量相应的AV和AVf，按下列公式计算电压放大倍数的稳定度，并进行比较，得出结论。第九十页，共223页。五、实验报告

1.认真按要求测量和记录实验数据

2.将基本放大器和负反馈放大器动态参数的实测值和理论估算值列表进行比较。

3.根据实验结果，总结电压串联负反馈对放大器性能的影响。第九十一页，共223页。

1．复习教材中有关负反馈放大器的内容。

2．按实验电路估算放大器的静态工作点（取β1＝β2＝100）。

3．怎样把负反馈放大器改接成基本放大器？为什么要把Rf并接在输入和输出端？

4．估算基本放大器的AV，Ri和RO；估算负反馈放大器的AVf、Rif和ROf，并验算它们之间的关系。

5．如按深负反馈估算，则闭环电压放大倍数AVf＝？和测量值是否一致？为什么？

6．如输入信号存在失真，能否用负反馈来改善？7．怎样判断放大器是否存在自激振荡？如何进行消振？六、预习要求第九十二页，共223页。实验四差动放大电路返回第九十三页，共223页。一、实验目的1．加深对差动放大器性能及特点的理解

2．学习差动放大器主要性能指标的测试方法第九十四页，共223页。二、实验设备1．示波器：CA9040。2．函数发生器：GFG8216/9A。3．交流毫伏表：HG2172/DA-16。4．数字万用表。

5．模拟实验箱：THM-1。第九十五页，共223页。三、实验电路

RP为调零电位器

第九十六页，共223页。1、在实验箱上插接好电路。四、实验内容及步骤：第九十七页，共223页。

2．测量及调整静态工作点

将A、B两点分别接地接，即Vi=0V，调节电位器RP，使V0＝0V。测量电路中各点对地的电位，并计算相关电流，填入表4－1中。表4－1第九十八页，共223页。3．测量差模电压放大倍数AVd：

接通±12V直流电源，逐渐增大输入电压Ui（约100mV），在输出波形无失真的情况下，用交流毫伏表测Ui，UC1，UC2，记入表4－2中，并观察ui，uC1，uC2之间的相位关系及URE随Ui改变而变化的情况。注意：应分别测量Vol与Vo2，再计算出Vo

Vo＝|Vo1|+|Vo2|

第九十九页，共223页。4．共模电压放大倍数AVd：

将放大器A、B短接，信号源接A端与地之间，构成共模输入方式，调节输入信号f=1kHz，Ui=1V，在输出电压无失真的情况下，测量UC1，UC2之值记入表4－2，并观察ui，uC1，uC2之间的相位关系及URE随Ui改变而变化的情况。第一百页，共223页。表4－2第一百零一页，共223页。5．具有恒流源的差动放大电路性能测试将电路中开关K拨向右边，构成具有恒流源的差动放大电路。重复内容3、4的要求，记入表4－2。第一百零二页，共223页。五、实验报告1．整理实验数据，列表比较实验结果和理论估算值，分析误差原因。1）静态工作点和差模电压放大倍数。2）典型差动放大电路单端输出时的KCMR实测值与理论值比较3）典型差动放大电路单端输出时KCMR的实测值与具有恒流源的差动放大器CMRR实测值比较。2．比较ui，uC1和uC2之间的相位关系。3．根据实验结果，总结电阻RE和恒流源的作用。第一百零三页，共223页。

1．根据实验电路参数，估算典型差动放大器和具有恒流源的差动放大器的静态工作点及差模电压放大倍数（取β1＝β2＝100）。

2．测量静态工作点时，放大器输入端A、B与地应如何连接？

3．实验中怎样获得双端和单端输入差模信号？怎样获得共模信号？画出A、B端与信号源之间的连接图。

4．怎样进行静态调零点？用什么仪表测UO

？

5．怎样用交流毫伏表测双端输出电压UO

？六、预习要求第一百零四页，共223页。实验五集成运算放大器应用返回第一百零五页，共223页。一.实验目的：1．研究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功能。2．了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。第一百零六页，共223页。二、实验设备

1．示波器：CA9040。

2．函数发生器：GFG8216/9A。

3．交流毫伏表：HG2172/DA-16。

4．数字万用表。

5．模拟实验箱：THM-1。第一百零七页，共223页。三.实验原理：集成运算放大器(简称运放)是目前产量最大的线性集成电路。在它的输出端与输入端间加上不同的反馈网络，就可实现多种不同的电路功能。近年来，它的应用范围不断拓宽，用它可以完成放大、振荡、调制和解调，模拟信号的相乘、相除、相减和相比较等功能，而且还广泛地用于脉冲电路。本实验仅简要分析其基本应用。第一百零八页，共223页。μA741型通用集成运算放大器实验所用运放采用μA741型通用集成运放。μA741是单片高性能内补偿运算放大器，具有较宽的共模电压范围。该器件的主要特点是：不需要外部频率补偿；具有短路保护功能；失调电压调到零的能力；较宽的共模和差模电压范围；功耗低。实验所用运放采用8引脚DIP封装,下图为其顶视封装。各管脚功能如下:1、5:调零端2:Ui-3:Ui+4:-VEE6:输出7:+VCC8:空脚第一百零九页，共223页。理想运放线性区的两个特性：理想运算放大器的两个输入端无电流。理想运算放大器的两个输入端“虚短路”，即电压差为0。第一百一十页，共223页。1.反相比例放大器第一百一十一页，共223页。2.同相比例放大器第一百一十二页，共223页。3.全加器全加器电路如图所示，当运算放大器开环增益足够大时，若则根据运放的特性可以得到:第一百一十三页，共223页。4.微分器电路如图所示，当运算放大器开环增益足够大时，有第一百一十四页，共223页。

5.积分器电路如图所示，把微分器电路中电阻与电容的位置交换一下，就可得到一个运放积分器。第一百一十五页，共223页。1．反相比例运算电路

1）图5－1连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短路，进行调零和消振。

2）输入f＝100Hz，Ui＝0.5V的正弦交流信号，测量相应的UO，并用示波器观察uO和ui的相位关系，记入表5-1。四、实验内容及步骤：第一百一十六页，共223页。图5－1表5－1图5－2第一百一十七页，共223页。2．同相比例运算电路

1）按图5－3（a）连接实验电路。实验步骤同内容1，将结果记入表5－2。

2）将图5－3（a）中的R1断开，得图5－3（b）电路重复内容1）。第一百一十八页，共223页。图5－3第一百一十九页，共223页。表5－2第一百二十页，共223页。3．反相加法运算电路1）按图5－2连接实验电路。调零和消振。2）输入信号采用直流信号。实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量输入电压Ui1、Ui2及输出电压UO，记入表5－3。第一百二十一页，共223页。表5－3第一百二十二页，共223页。5．积分运算电路实验电路如图5－4所示。1）将其接成图5－4所示积分运算电路。2）调零电路的连接及调零。3）加入方波，在同一坐标轴下，画出其输入波与输出波的相位，并分别标明各幅值大小图5－4第一百二十三页，共223页。

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。

五、实验总结第一百二十四页，共223页。

1．复习集成运放线性应用部分内容，并根据实验电路参数计算各电路输出电压的理论值。2．在反相加法器中，如Ui1和Ui2均采用直流信号，并选定Ui2＝－1V，当考虑到运算放大器的最大输出幅度（±12V）时，｜Ui1｜的大小不应超过多少伏？

3．在积分电路中，如R1＝100KΩ，C＝4.7μF，求时间常数。假设Ui＝0.5V，问要使输出电压UO达到5V，需多长时间（设uC（o）＝0）？

4．为了不损坏集成块，实验中应注意什么问题？六、预习要求第一百二十五页，共223页。实验六RC正弦波振荡器返回第一百二十六页，共223页。一、实验目的1．进一步学习RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件

2．学会测量、调试振荡器第一百二十七页，共223页。二、实验设备

1．示波器：CA9040。

2．函数发生器：GFG8216/9A。

3．交流毫伏表：HG2172/DA-16。

4．数字万用表。

5．模拟实验箱：THM-1。第一百二十八页，共223页。1、基本RC桥式振荡电路

（1）根据图示在实验箱上插接好电路。三、实验内容及步骤：图6－1RC串并联选频网络振荡器第一百二十九页，共223页。2）断开RC串并联网络，测量放大器静态工作点（RW顺时针旋到底）及电压放大倍数（RW顺时针旋到底）。3）接通RC串并联网络，并使电路起振，用示波器观测输出电压uO波形，调节RW使获得满意的正弦信号（波形不能失真且稳定），记录波形及其参数（峰峰值及周期）。4）测量振荡频率，并与计算值（）进行比较。5）改变R或C值，观察振荡频率变化情况。第一百三十页，共223页。6）RC串并联网络幅频特性的观察将RC串并联网络与放大器断开，用函数信号发生器的正弦信号注入RC串并联网络，保持输入信号的幅度不变（有效值=3V），频率由低到高变化，RC串并联网络输出幅值将随之变化，当信号源达某一频率时，RC串并联网络的输出将达最大值（有效值=1V左右）。且输入、输出同相位，此时信号源频率为第一百三十一页，共223页。

1．由给定电路参数计算振荡频率，并与实测值比较，分析误差产生的原因。

2．总结三类RC振荡器的特点。

五、实验总结第一百三十二页，共223页。

1．复习教材有关三种类型RC振荡器的结构与工作原理。

2．计算三种实验电路的振荡频率。

3．如何用示波器来测量振荡电路的振荡频率。六、预习要求第一百三十三页，共223页。实验七低频OTL功率放大电路返回第一百三十四页，共223页。一.实验目的1．进一步理解OTL功率放大器的工作原理2．学会OTL电路的调试及主要性能指标的测试方法第一百三十五页，共223页。二、实验设备

1．示波器：CA9000

。

2．函数发生器：XJ1631。

3．交流毫伏表：DA-16。

4．数字万用表。

5．模拟实验箱：THM-1。第一百三十六页，共223页。三.实验电路图7－1OTL功率放大器实验电路第一百三十七页，共223页。四.实验原理OTL电路的主要性能指标1、理论计算（1）最大不失真输出功率P0m理想情况下：第一百三十八页，共223页。四.实验原理（2）效率η

PE—直流电源供给的平均功率理想情况下，ηmax＝78.5％。（3）频率响应略。第一百三十九页，共223页。四.实验原理（4）输入灵敏度

输入灵敏度是指输出最大不失真功率时，输入信号Ui之值。2、实验测量（1）最大不失真输出功率P0m

通过测量RL

两端的电压有效值，来测得实际功率：

第一百四十页，共223页。四.实验原理（2）效率η

测量电源供给的平均电流IdC

，从而求得PE＝UCC·IdC，则可以计算实际效率。第一百四十一页，共223页。五.实验内容1、静态工作点的测试1)调节输出端中点电位UA

调节电位器RW1

，用直流电压表测量A点电位，使。2)调整输出极静态电流及测试各级静态工作点第一百四十二页，共223页。五.实验内容T1T2T3UB(V)UC(V)UE(V)输出极电流调好以后，测量各级静态工作点，记入表7－1。表7－1IC2＝IC3＝mAUA＝2.5V第一百四十三页，共223页。五.实验内容

2、最大输出功率P0m和效率η的测试1)测量Pom

输入端接f＝1KHz的正弦信号ui，输出端用示波器观察输出电压u0波形。逐渐增大ui，使输出电压达到最大不失真输出，用交流毫伏表测出负载RL上的电压U0m，则第一百四十四页，共223页。五.实验内容2)测量η

当输出电压为最大不失真输出时，读出直流毫安表中的电流值，此电流即为直流电源供给的平均电流IdC（有一定误差），由此可近似求得PE＝UCCIdc，再根据上面测得的P0m，即可求出。第一百四十五页，共223页。五.实验内容3）输入灵敏度测试根据输入灵敏度的定义，只要测出输出功率P0＝P0m时的输入电压值Ui即可。4）频率响应的测试测试方法同实验二。

第一百四十六页，共223页。五.实验内容

5）研究自举电路的作用1)测量有自举电路，且P0＝P0max

时的电压增益

2)将C2开路，R短路（无自举），再测量P0＝P0max

的AV。用示波器观察1)、2)两种情况下的输出电压波形，并将以上两项测量结果进行比较，分析研究自举电路的作用。

第一百四十七页，共223页。五.实验内容6）噪声电压的测试测量时将输入端短路(ui＝0)，观察输出噪声波形，并用交流毫伏表测量输出电压，即为噪声电压UN，本电路若UN＜15mV，即满足要求。7）试听输入信号改为录音机输出，输出端接试听音箱及示波器。开机试听，并观察语言和音乐信号的输出波形。第一百四十八页，共223页。

1．整理实验数据，计算静态工作点、最大不失真输出功率P0m、效率η等，并与理论值进行比较。画频率响应曲线。

2．分析自举电路的作用。

3．讨论实验中发生的问题及解决办法。六、实验总结第一百四十九页，共223页。六、预习要求1、复习有关OTL工作原理部分内容。2、为什么引入自举电路能够扩大输出电压的动态范围？3、交越失真产生的原因是什么？怎样克服交越失真？4、电路中电位器RW2如果开路或短路，对电路工作有何影响？5、为了不损坏输出管，调试中应注意什么问题？6、如电路有自激现象，应如何消除？第一百五十页，共223页。实验八有源滤波电路仿真设计返回第一百五十一页，共223页。●使用Multisim软件完成低通滤波器电路原理图的设计。●掌握信号发生器，波特图图示仪仿真测试。●掌握低通滤波器的调试和幅频特性的测量方法。一、实验目的第一百五十二页，共223页。1．任务设计二阶低通滤波器，二阶高通滤波器，二阶带通滤波器，二阶带阻滤波器中的一种或一种以上。已知条件如下：频带宽度：BW≥5kHz2．要求1）可用分离元件或集成电路完成任务；2）根据设计任务和已知条件，确定电路方案，计算并选取该电路的各元件参数；3）仿真设计的滤波器电路，仿真分析其幅频特性并在实验报告上作出其幅频特性曲线。二、实验任务与要求第一百五十三页，共223页。三、实验步骤：查阅资料，设计滤波器。并在仿真系统作出所设计电路。

运行仿真电路，输出波形截图并保存相关资料。第一百五十四页，共223页。两种低通滤波器幅频特性曲线第一百五十五页，共223页。四、实验内容①写出设计报告，包括设计原理、设计电路及选择电路元件参数。②组装和调试设计的电路，检查该电路是否满足设计指标，若不满足，改变电路参数值，使其满足设计题目要求。第一百五十六页，共223页。③测量电路的幅频特性曲线，研究品质因数对滤波器频率特性的影响（提示：改变电路参数，使品质因数变化，重复测量电路的频率特性曲线，进行比较得出结论）。④写出实验总结报告。第一百五十七页，共223页。实验九共集－共射放大电路的设计与仿真返回第一百五十八页，共223页。一、实验目的

1、掌握放大电路的应用；2、掌握放大电路的设计方法3、熟悉仿真软件Multisim或PSpice的使用方法；4、了解电子器件参数的查阅方法。二、任务与要求：1、任务设计一个共集-共射两级放大电路。已知条件如下：第一百五十九页，共223页。电压增益：AV≥10输入正弦信号电压：Vi=20mv(有效值)负载电阻：RL≥1KΩ环境温度：t=0～70℃半导体晶体管：β≥502、要求1）根据设计任务和已知条件，确定电路方案，计算并选取两级放大电路的各元器件参数；2）仿真设计的共集-共射两级放大电路，并用仿真软件对其静态工作点进行分析；第一百六十页，共223页。3）对共集-共射两级放大电路的主要动态性能指标AV、Ri、Ro进行仿真；4）在实验箱上搭接实验电路并测量以上性能指标，与仿真结果进行比较。三、设计方法1、确定放大电路

根据设计任务确定。设计一个共集-共射两级放大电路；即第一级采用共集电路，第二级采用共射电路。第一百六十一页，共223页。（1）共集电路电路形式如图9-1所示：图9-1共集电路（2）共射电路共射电路有两种形式：①基本共射电路电路形式如图9-2所示：图9-2基本共射电路电压放大倍数可达几十～几百，输出电阻为几KΩ；但工作点不稳定，受环境温度和电源电压的波动影响。第一百六十二页，共223页。②工作点稳定的共射电路电压放大倍数可达几十倍，输出电阻为几KΩ；工作点稳定，不受环境温度和电源电压波动的影响。即基极分压式射极偏置电路。电路形式如图9-3所示：图9-3基极分压式射极偏置电路

根据设计任务的要求，第二级选择工作点稳定的共射电路。第一百六十三页，共223页。设计的共集－共射电路如图9-4所示。图9-4共集－共射电路VCCRW1RW2Rb11Rb21Rb22RC2Re1Re22RLRe21RC1C2C3CeV1V2USUiUo第一百六十四页，共223页。2、直流电源的选取根据设计任务选择。

（1）三极管的选择根据半导体晶体管β≥50，选择3DG6或9013或9014。

3DG6的极限参数为

PCM：100mW；ICM：20mA；TjM：175℃等。现选β≥50的3DG6。

（2）静态工作点的确定

小信号放大器的直流电源VCC通常取12V。3、放大电路元件参数的选择第一百六十五页，共223页。第二级放大电路：

ICQ取2mA，VCEQ取4-6V左右。（3）电阻的选取第一级放大电路：根据3DG6的输出特性

第一级放大电路：

ICQ取2mA，VCEQ取6V左右。第一百六十六页，共223页。取Re1=2.7KΩ解得Rb1≈148KΩ取Rb11=10K，RW1=1M。第二级放大电路：

ICQ取2mA，VCEQ取5V，Re21取100Ω，Re22取1KΩ

。同理可求得第一百六十七页，共223页。如果Rb22取20KΩ。则如Rb21取20KΩ，则RW2取100KΩ即可。而（4）电容的选取一般低频信号放大器耦合电容取µF数量级，旁路电容大于几十µF以上即可。第一百六十八页，共223页。最终设计的共集－共射电路如图9-5所示。图9-5共集－共射电路VCCRW1RW2Rb11Rb21Rb22RC2Re1Re22RLRe21RC1C2C3CeV1V2USUiUo2.7K10K1M10µ10µ10µ100µ20K20K100K1K1002.4K2.4K+12V第一百六十九页，共223页。四、对设计进行估算根据设计电路估算电路参数。

AV=AV1﹒AV2

而AV1≈1得AV=AV1﹒AV2≈-60。满足设计要求。如果不满足设计要求，重新设计（或修正）。第一百七十页，共223页。

五、仿真设计电路用仿真软件Multisim或PSpice对设计电路进行仿真。

第一百七十一页，共223页。

六、验证设计在模拟电路实验箱上搭接实验电路，并按要求测量以上性能指示，与仿真结果进行比较。第一百七十二页，共223页。七、完成设计报告具体要求见《模拟电路实验》报告要求。第一百七十三页，共223页。实验十用运算放大器组成万用电表

的设计与调试返回第一百七十四页，共223页。一、实验目的

1、设计由运算放大器组成的万用电表

2、组装与调试

1、直流电压表：满量程+6V；

2、直流电流表：满量程10mA；

3、交流电压表：满量程6V，50Hz～1KHz；

4、交流电流表：满量程10mA；

5、欧姆表：满量程分别为1KΩ，10KΩ，100KΩ。二、设计要求第一百七十五页，共223页。三、万用电表工作原理及参考电路在测量中，电表的接入应不影响被测电路的原工作状态，这就要求电压表应具有无穷大的输入电阻，电流表的内阻应为零。但实际上，万用电表表头的可动线圈总有一定的电阻，例如100μA的表头，其内阻约为1KΩ，用它进行测量时将影响被测量，引起误差。此外，交流电表中的整流二极管的压降和非线性特性也会产生误差。如果在万用电表中使用运算放大器，就能大大降低这些误差，提高测量精度。在欧姆表中采用运算放大器，不仅能得到线性刻度，还能实现自动调零。第一百七十六页，共223页。

1、直流电压表图10－1为同相端输入，高精度直流电压表电原理图。为了减小表头参数对测量精度的影响，将表头置于运算放大器的反馈回路中，这时，流经表头的电流与表头的参数无关，只要改变R1一个电阻，就可进行量程的切换。表头电流I与被测电压Ui的关系为：

应当指出：图10－1适用于测量电路与运算放大器共地的有关电路。此外，当被测电压较高时，在运放的输入端应设置衰减器。

第一百七十七页，共223页。图10－1直流电压表第一百七十八页，共223页。

2、直流电流表图10－2是浮地直流电流表的电原理图。在电流测量中，浮地电流的测量是普遍存在的，例如：若被测电流无接地点，就属于这种情况。为此，应把运算放大器的电源也对地浮动，按此种方式构成的电流表就可象常规电流表那样，串联在任何电流通路中测量电流。第一百七十九页，共223页。图10－2直流电流表第一百八十页，共223页。表头电流I与被测电流I1间关系为：－I1R1＝（I1－I）R2

可见，改变电阻比（R1／R2），可调节流过电流表的电流，以提高灵敏度。如果被测电流较大时，应给电流表表头并联分流电阻。

第一百八十一页，共223页。3、交流电压表由运算放大器、二极管整流桥和直流毫安表组成的交流电压表如图10－3所示。被测交流电压ui加到运算放大器的同相端，故有很高的输入阻抗，又因为负反馈能减小反馈回路中的非线性影响，故把二极管桥路和表头置于运算放大器的反馈回路中，以减小二极管本身非线性的影响。第一百八十二页，共223页。表头电流I与被测电压ui的关系为：

图10－3交流电压表第一百八十三页，共223页。电流I全部流过桥路，其值仅与Ui／R1有关，与桥路和表头参数（如二极管的死区等非线性参数）无关。表头中电流与被测电压ui的全波整流平均值成正比，若ui为正弦波，则表头可按有效值来刻度。被测电压的上限频率决定于运算放大器的频带和上升速率。第一百八十四页，共223页。

4、交流电流表图10－4为浮地交流电流表，表头读数由被测交流电流i的全波整流平均值I1AV决定，即如果被测电流i为正弦电流，即i1＝I1sinωt，则上式可写为：则表头可按有效值来刻度。第一百八十五页，共223页。图10－4交流电流表第一百八十六页，共223页。

5、欧姆表图10－5为多量程的欧姆表。图10－5欧姆表第一百八十七页，共223页。在此电路中，运算放大器改由单电源供电，被测电阻RX跨接在运算放大器的反馈回路中，同相端加基准电压UREF。∵UP＝UN＝UREFI1＝IX

流经表头的电流：第一百八十八页，共223页。由上两式消去(UO－UREF)

可得：

第一百八十九页，共223页。可见，电流I与被测电阻成正比，而且表头具有线性刻度，改变R1值，可改变欧姆表的量程。这种欧姆表能自动调零，当RX＝0时，电路变成电压跟随器，UO＝UREF，故表头电流为零，从而实现了自动调零。二极管D起保护电表的作用，如果没有D，当RX超量程时，特别是当RX→∞，运算放大器的输出电压将接近电源电压，使表头过载。有了D就可使输出钳位，防止表头过载。调整R2，可实现满量程调节。第一百九十页，共223页。三、报告要求

1、画出完整的万用电表的设计电路原理图。

2、将设计万用电表与标准表作测试比较，计算万用电表各功能档的相对误差，分析误差原因。

3、电路改进建议。

4、收获与体会。第一百九十一页，共223页。实验十一方波－三角波产生电路的设计与仿真返回第一百九十二页，共223页。二、设计要求方波：Vp-p≥2Vf≥0.5kHz三角波：Vp-p≥2Vf≥0.5kHz环境温度：t=0～70oC一、实验目的用仿真软件实现方波-三角波产生电路第一百九十三页，共223页。电压比较器反向滞回比较电路输入电压波形输出电压波形传输特性第一百九十四页，共223页。1、方波发生器由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器，一般均包括比较器和RC积分器两大部分。如图所示为方波发生器第一百九十五页，共223页。

图11－1方波发生器为由滞回比较器及简单RC积分电路组成的方波—三角波发生器。它的特点是线路简单，但三角波的线性度较差。主要用于产生方波，或对三角波要求不高的场合。第一百九十六页，共223页。电路振荡频率：

式中R1＝R1'＋RW'R2＝R2'＋RW"方波输出幅值

Uom＝±UZ三角波输出幅值

Uom＝第一百九十七页，共223页。调节电位器RW（即改变R2／R1），可以改变振荡频率，但三角波的幅值也随之变化。如要互不影响，则可通过改变Rf（或Cf）来实现振荡频率的调节。第一百九十八页，共223页。11-5积分运算电路

积分电路第一百九十九页，共223页。三、报告要求

1、画出完整的方波-三角波的设计电路原理图。

2、将测试所设计电路与要求作比较，计算相对误差，分析误差原因。

3、电路改进建议。

4、收获与体会。第二百页，共223页。实验十二集成稳压电路的设计与仿真返回第二百零一页，共223页。1、用三端集成稳压器设计一个直流稳压电源；2、学会三端集成稳压器电流的