模电实验讲义

实验一常用仪器的使用一、 实验目的学习示波器，信号源，直流稳压源，交流毫伏表，万用表的使用方法。通过实验基本掌握常用仪器的使用及电信号定量测量。二、 预习要求认真阅读实验指导书常用仪器介绍部分，初步了解仪器面板主要旋钮的功能，及其主要用途。明确实验内容与实验步骤三、 实验原理在电子技术实验中，常用仪器常用来定性定量地测量和分析电信号的波形和值，从中掌握电路的性能及工作情况，它们在测试电路中的相互关系如图1.1.1所示。接线时应注意，因大多数电子仪器的两个测量端点是不对称的，为了防止外界干扰，各仪器的公共地端应连接在一起，称为“共地”。图1.1.1常用电子仪器在实验电路中的互相关系仪器的主要用途：1） 直流稳压电源：为测试电路提供能源；2） 信号源：为测试电路提供各种频率与幅度的输入信号供放大用；3） 示波器：测试观察电路个点的波形，监视电路的工作状态，定量测定波形的周期、幅值、相位等；4） 毫伏表：用来测定电路输入、输出等处正弦信号有效值；5） 万用表：用来测量电路静态工作点及直流信号的值，还可用来测量电子元器件的好坏、电阻值和电路及导线的通断等。四、实验仪器1.数字存储示波器DST1102B一台2.低频信号源SG1020P一台3.交流毫伏表YB2173一台4.双路直流稳压电源DH1718一台5.万用表MF—47一块五、实验内容及步骤示波器操作1） 垂直设置（以CH1为例）“垂直位置”旋钮：旋转该按钮在屏幕上下移动通道波形。按下该按钮，波形回到屏幕垂直位置中间。按动一次“CH1MENU”按钮，可显示波形和MENU菜单；再按动一次“CH1MENU”按钮，可删除波形显示。注意：只有将“伏/格”设定为粗调，才会有效控制波形的显示高度2） 水平设置“水平位置”旋钮：旋转该按钮在屏幕左右移动通道波形。按下该旋钮，波形回到屏幕水平位置中间。“秒/格”时基旋钮：用来改变水平时间刻度，水平放大或压缩波形。注意：“秒/格”的控制就会扩展或压缩波形。3） 触发设置按下“TRIGMENU”键，显示触发菜单，常采用边沿触发，注意选择触发信号源等，然后调节触发电平到最佳位置，就可以定量地显示出稳定单一的波形。4） 使用“自动设置”按“自动设置”按钮，自动设置功能都会自动获得显示稳定单一波形，它可以自动调整垂直刻度、水平刻度和触发设置。自动设置也可在刻度区域显示几个自动测量结果，这取决于信号类型。低频信号源操作1）信号源幅值的调整与测定将信号频率f调定在1KHZ，然后调节幅度，使输出有效值（毫伏表测量值）按表1.1.1变化的正弦波波形，同时用示波器定量测定其输出电压对应的峰一峰值，填表记录测量结果。表1.1.1输入％牛峰一峰波形高度输出Vopp（V）有效值电压Vo（V）伏/格格数50.50.052）信号源频率的调整与测定调整信号源幅度用示波器观察使输出峰一峰值为5V，并保持不变，按表1.1.2调定信号源频率，用示波器定量测定其频率并与调定值进行比较。表1.1.2信号频率（KHZ）秒/格（每格时间）一个周期占水平格数频率f=1/T110100稳压电源操作（画出示意图）DH1718型双路直流稳压电源，具有稳压恒流工作状态，且可随负载自动切换，两路电源具有串联主从工作功能，左电源为主，右电源为从工作，输出电压0〜32伏，电流0〜3安培，此功能在输出正、负对称电源时使用，除此之外也可作单电源使用仪器，配有两块能指示电压，电流的双功能表，由“VOLTS”、“AMPS”作功能切换。单电源输出的调整与测量输出+6V为例，抬起左路（VOLTS）（AMPS）键，此时表头被切换为指示该路输出电压，按下则指示电流（空载时电流表指示为零）调节（VOLTAGE）观察表头指示值，使其输出指示6V，用万用表“直流电压”挡测定输出接线柱正负端电压值。（GND端为机壳，使用时可不接）。输出正负对称电源的调整与测量输出土12V为例：按下（TRACKING）跟踪键，使左右两路电源处于主从跟踪状态，调左电源（VOLTAGE）为12V，右路电源将以“从”的方式同步跟踪至12V（即主从工作方式），此时左右两顶端点接线柱分别为电源的正负电源输出端，串接点位公共地。大于32V电源的调整输出+45V为例：抬起跟踪键（TRACKING），此时为非跟踪状态（INDEPENDENT）调节左路钮（VOLTAGE）使左表头输出指示为20V，再调节右路（VOLTAGE）使右表头指示25V，将左右两路正、负极短接（串接），从左路“正极”“右路”负极输出，此时输出电压VO=V左+V右。即VO=20V+25V=45V。万用表的使用万用表是电子技术实验中必不可少的工具，应用范围及其广泛，除用来测量电压、电流、电阻外还可用来对器件好坏、优劣的判别，本实验在此不作一一介绍，只对常用二、三极管的性能好坏的判断作一简单的介绍，根据常用普通的二、三极管材料的不同有硅、错之分，根据二极管的单向导电性及正反电阻的差异，通过正反向电阻的测量即可判别其好坏。组装电路原则：应尽量按照电路的形式和顺序布线。六、思考题在实验中均要求用单线连接电源，用屏蔽电缆线连接信号，屏蔽网络状线应接试验系统的地，芯线接信号，对于交流信号能颠倒吗？为什么？测量中示波器测得的正弦波峰一峰值大于交流毫伏表测得的示值，你知道为什么吗？交流毫伏表能测量直流电压吗？它在其工作频率范围内用来测量正弦交流信号的什么数值？万用表交流电压档能测量任何频率的交流信号吗？若某实验电路要求信号源提供50mV，频率为1kHz的交流正弦输入信号，请说出信号源各电压调节钮的正确调整方法。用示波器观察信号波形时，为了使（1）波形清晰，（2）亮度适中，（3）波形稳定，（4）移动波形位置，（5）改变波形个数，（6）改变波形高度，（7）同时可显示两个信号波形，需要分别调整哪些旋钮？

实验二基本放大电路一、 实验目的学习基本放大电路静态工作点及电压放大倍数的调整与测试方法。观察静态工作点，负载电阻改变对电路工作状态，输出波形及AV的影响。二、 预习要求复习放大电路有关内容，掌握静态工作点调整原理。预读实验指导书明确实验内容及要求。三、实验原理及电路实验电路如图1.2.1所示，电路中静态值是通过调节可变电阻RW来获得，由我们已学过的知识可知要使放大电路输入动态信号后具有良好的线性电压放大倍数和放大的动态范围输出，必须将静态工作点Q调定在如图1.2.2所示输出特性的中间位置，若将工作点设置过高或过低，在一定范围内都将影响输出波形的形状而出现削顶或削底现象。++oV=6vCCRw++oV=6vCCRw#500KQ图1.2.1共射基本放大电路图1.2.2放大器输出特性四、 实验仪器数字存储示波器DST1102B一台低频信号源SG1020P 一台交流毫伏表YB2173 —台双路直流稳压电源DH1718一台万用表MF—47 一块五、 实验内容及步骤静态工作点调整1） 调整双路直流稳压电源VCC=6V，并接入电路。2） 粗调：本电路合适工作点：Vceq为3.75V左右，此时，可由ICQ=（VCC—Vceq）/Rc计算得ICQ为1.5mA左右；精调：采用“动态波形观察法”精调处Q点。3） 测量静态工作点，将所测静态工作点Q的值标于图1.2.2中。选用内阻较高的直流电压表，不加输入信号情况下测试如下：测量值计算值3)Ve(V)Vc(V)V桌V)VCE(V)IC(mA)测交流电压放大倍数1） 调低频信号源频率f=1KHz,调节信号源幅度。2） 将低频信号源输出接入实验电路输入端，按表1.2.1调定输入信号X测出对应Vo值，填表记录测量结果（括号内为最大且不失真输出幅值时所对应的输入电压值）。°表1.2.1Vi(mV)Vo(mV)AV=Vo/Vi输出波形（定性）101520（ ）最大不失真输出观察负载电阻Rl变化对电压放大倍数AV的影响按表1.2.2输入信号分别测出空载和带载时所对应的输出电压值，注意Rl观察变化对电压放大倍数AV的影响。表1.2.2Rt(KQ)V；(mV)Vo(mV) Av 8101.510观察静态工作点Q变化对输出波形的影响采用增大rw或减小rw的阻值，移动工作点到要求的位置，然后渐渐加大输入信号Vi幅度，按表1.2.3记录实验现象。（注意：测量静态值必须拆除输入信号V.） 1表1.2.3Rw(KQ)静态工作点失真波形失真性质选（增大或减小）VCEQ=(2V)ICQ=()选（增大或减小）Vceq=(4.5V)—】CQ=()—六、 思考题为什么信号源输出电压幅度在接入被测电路后可能发生变化？其变化程度与什么因素有关？AV的大小与输入信号Vi的大小有无关系？为什么？输出波形顶部削顶不对称是何原因？如何消除？什么叫非线性失真，你能画一下非线性失真输出波形吗？实验电路中基极电阻是否可以不接？为什么？怎么样才能测量其阻值？七、 实验报告整理实验结果，回答思考题实验三射极输出电路一、实验目的掌握电路的基本特点及调试方法。掌握电路r「r。、Avf的测试方法。掌握最大跟随电压的调整与测定。二、实验原理及电路射极输出电路如图1.3.1所示，射极输出电路总结起来有如下特点：。电压放大倍数近似为1,且恒小于1；Q输入与输出电压同相位；@输入高阻输出低阻，射极输出电路虽然没有电压放大作用，但具有较大的电流放大能力，因此常用于多级放大电路的输入级，也可作为输出级，由于它具有输出阻抗低的特点，当多级放大器的负载变化时，其输出电压变化很小，可近似为恒压源，因此具有较强的带负载能力。在多级放大电路中也常作为中间级使用，同时又可作为前后级间的阻抗变换用。C+VoC+Vo图1.3.1射极输出电路三、 实验仪器数字存储示波器DST1102B一台低频信号源SG1020P 一台交流毫伏表YB2173 —台双路直流稳压电源DH1718一台万用表MF—47 一块四、 实验内容及步骤静态工作点调整1） 调整双路直流稳压电源VCC=12V，并接入电路。（用单线连接）。2） 粗调：此时调R使R两端直流电压降V=6V左右，可得I=I=V/R，V=V—VTOC\o"1-5"\h\ze ~e：3） 精调：采用“动态波形观察法”精调处Q点。 6测量电压放大倍数调信号源频率f.=1KHz，按表1.3.1加输入电压X测量Vo求出Avf测量最大跟随电压 1 ° "

继续加大输入电压V，用示波器监视输出电压Vo的波形使之达到最大不失真，按表1.3.1记录下所测得的vo和Vi值，在加大vi时输出波形若出现失真不对称表明静态工作点没有设置在放大区域的中点，，此时可比照波形微调工作点使之对称后再缓慢减小输入信号，从而找到最大不失真输出波形（最大跟随电压）。表1.3.1V；(V)Vo(V)Avf=Vo/V;1V2V( )最大跟随电压4.测量输入、输出阻抗r「ro1）输出入阻抗的测量原理如图1.3.2输入端串联电阻R=3KQ，加输入电压Vi'按表1.3.2分别测量当R产和R=1KQ时的V值代式求出r和r，观察比较r和r.’的区别L L i ii ii+图1.3.2ri测量原理+图1.3.2ri测量原理表1.3.2输入阻抗r;输出阻抗项V.(V) i Rl=8Rl=1Kv；(V)Rl=8Rl=1K1VV= i V= i 调节ViV,=1VV=r= i r.‘=r o= 输入阻抗r=匕=¥=-^RiI V'-V V'-Vb i i i iR输出阻抗r= Ro V Lo2）输出阻抗ro的测量原理如图1.3.3,去除电阻日，输入信号*，分别测出Rl=8和Rl=1K时的V。和V：值，代式求出ro（若Vo的变化不明显可适当减少Vi的值）。五、思考题射极输出电路具有高输入阻抗和低输出阻抗这一特点，在实际应用中起何作用？阐述本电路的最大跟随电压的估算值大致为多少？用三用表判别三极管管型及其管脚号。

实验四集成运算放大器应用一、实验目的掌握LM741(F007)集成运放功能和使用方法。掌握反相放大，低通滤波、正弦波振荡电路的测试和计算方法。二、实验原理及电路1.通用运放——LM741本实验采用通用型集成运算放大器LM741作为实验基本元件，它具有高放大倍数(105〜108)、高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合放大电路。芯片引脚图如图1.4.1所示。NC +NC +VCC OUTOA2I LM741/―1 3 4 OA1IN- IN+-VCC+图1.4.2反相放大电路++±1.4.3低通滤波器图图1.4.4正弦振荡器图1.4.1LM741芯片引脚图+图1.4.2反相放大电路++±1.4.3低通滤波器图图1.4.4正弦振荡器三实验仪器1.数字存储示波器DST1102B一台2.交流毫伏表YB2173一台3.低频信号源SG1020P一台4.双路直流稳压电源DH1718一台5.万用表MF—47一块四实验内容及步骤测量反相放大倍数按图1.4.2连线经仔细检查确认无误后，接入±Vc尸±12V，调信号源频率f.=1KHz，V.=0，接入电路后，逐渐增大V「使输出电压Vo=2V，按表1.4.1测定不同Rf的V；值。反相放大电压增益表达式： 1 ° 1V

V表1.4.1Rf(KQ)vo(V)V.(mV)AV=Vo/ViAv'=-R^3(IAv'I—lAJ)/lAv'l%5.125121002测量低通特性曲线R1—1. RR1—1. R31+沁R£VA（皿）