高校电子技术实验指导书

高校电子技术实验指导书前言电子技术实验是电子信息类及相关专业学生重要的实践教学环节，旨在配合理论课程，帮助学生巩固和深化对电子技术基本概念、基本原理和基本分析方法的理解与掌握。通过亲自动手操作，学生能够熟悉常用电子仪器的使用，掌握基本电子电路的设计、组装、调试与故障排除技能，培养严谨的科学态度、实事求是的工作作风以及分析和解决实际问题的能力。本指导书是根据高等院校电子技术课程教学大纲的要求编写的，内容涵盖模拟电子技术和数字电子技术两大部分的核心实验。每个实验项目均包含实验目的、实验原理、实验设备与元器件、实验内容与步骤、实验数据记录与处理、实验注意事项、思考题及实验报告要求等模块，力求条理清晰，指导性强。希望同学们在实验前认真预习，明确实验目的和原理；实验过程中仔细操作，积极思考，如实记录；实验后及时整理数据，分析结果，独立完成实验报告。通过本课程的学习与实践，为后续专业课程的学习和未来的工程实践打下坚实基础。---第一部分模拟电子技术实验实验一共射极单管放大电路一、实验目的1.加深对三极管放大作用及共射极放大电路工作原理的理解。2.掌握共射极单管放大电路静态工作点的设置与调整方法。3.学会测量共射极单管放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。4.观察静态工作点对放大电路输出波形失真的影响。5.熟悉示波器、函数信号发生器、直流稳压电源和万用表等常用电子仪器的基本操作。二、实验原理共射极单管放大电路是模拟电子技术中最基本、应用最广泛的放大电路之一。它以三极管为核心器件，利用三极管的电流控制作用，将微弱的输入信号进行放大。典型的共射极单管放大电路如图1-1所示（此处应有电路图，实际指导书会配图）。图中，三极管VT为NPN型硅管（如9013或3DG6）；Rb1、Rb2为基极偏置电阻，用于设置合适的静态工作点；Rc为集电极负载电阻，将集电极电流的变化转换为电压的变化；Re为发射极电阻，起电流负反馈作用，稳定静态工作点；Ce为发射极旁路电容，为交流信号提供通路，避免交流信号在Re上产生压降而降低放大倍数；C1、C2分别为输入耦合电容和输出耦合电容，用于隔直流通交流。1.静态分析：静态是指放大电路在未加输入信号（ui=0）时的工作状态。此时电路中的电流和电压均为直流量。通过调整偏置电阻，可以使三极管工作在放大区，获得合适的静态工作点Q（IBQ,ICQ,UCEQ）。其近似估算公式如下：UB≈(Rb2/(Rb1+Rb2))*VCCIEQ≈(UB-UBEQ)/ReICQ≈IEQIBQ≈ICQ/βUCEQ=VCC-ICQ*(Rc+Re)2.动态分析：动态是指放大电路加入输入信号后的工作状态。此时电路中除了直流量外，还叠加了交流量。动态分析主要研究电路对交流信号的放大能力、输入电阻和输出电阻等性能指标。电压放大倍数Au：Au=-β*(Rc//RL)/rbe输入电阻Ri：Ri≈Rb1//Rb2//rbe输出电阻Ro：Ro≈Rc其中，rbe为三极管的输入电阻，rbe=300Ω+(1+β)*26mV/IEQ(mA)。3.非线性失真：当静态工作点设置不当或输入信号幅度过大时，三极管可能工作在饱和区或截止区，导致输出信号产生失真，主要有饱和失真和截止失真。三、实验设备与元器件1.双踪示波器2.函数信号发生器3.直流稳压电源4.万用表5.面包板一块6.三极管9013（或3DG6）一只7.电阻若干（具体数值根据实验电路设计确定，如1kΩ,10kΩ,20kΩ,100kΩ,电位器100kΩ等）8.电解电容若干（如10μF,100μF）9.导线若干四、实验内容与步骤1.熟悉实验仪器：认真阅读示波器、函数信号发生器、直流稳压电源和万用表的使用说明书，熟悉其面板旋钮及基本操作方法。2.元器件的检测：使用万用表初步检测三极管的好坏及引脚，检测电阻阻值和电容是否漏电或击穿。3.电路连接：在面包板上按图1-1连接共射极单管放大电路。注意三极管的引脚不要接错，电容的正负极性要正确。暂时不接入负载电阻RL。4.静态工作点的调整与测量：*关闭直流稳压电源，将其输出电压调至+12V（或根据电路设计值调整），然后接入电路。*令输入信号ui=0（将信号发生器输出端接地或断开）。*调整基极偏置电位器Rp（若电路设计包含），使静态集电极电流ICQ为某一预定值（如1mA）。若无Rp，则通过测量UB、UE、UC，计算ICQ和UCEQ。*用万用表分别测量三极管的UBQ、UEQ、UCQ，记入表1-1。并根据测量值计算ICQ(≈(UCQ-UEQ)/Rc)和UCEQ(UCQ-UEQ)。5.电压放大倍数Au的测量：*开启函数信号发生器，输出频率f=1kHz的正弦波信号ui，将其接入放大电路的输入端。*用示波器观察输出电压uo的波形，逐渐增大ui的幅度，直至uo波形无明显失真为止。*保持ui幅度不变，用示波器或交流毫伏表分别测量输入电压有效值Ui和输出电压有效值Uo，记入表1-2。则Au=Uo/Ui。*接入负载电阻RL（如2kΩ），重复上述步骤，测量带负载时的Au'。6.输入电阻Ri和输出电阻Ro的测量：*输入电阻Ri的测量：在信号源与放大电路输入端之间串联一个已知电阻Rs（如1kΩ）。用交流毫伏表分别测量信号源开路电压Us和放大电路输入端电压Ui。则Ri=Ui*Rs/(Us-Ui)。*输出电阻Ro的测量：保持输入信号ui不变，在放大电路输出端分别测量空载时的输出电压Uo和接入已知负载RL时的输出电压UoL。则Ro=(Uo/UoL-1)*RL。7.观察静态工作点对输出波形失真的影响：*保持输入信号ui不变（如f=1kHz，Ui=10mV）。*调整Rp，使静态工作点偏高（ICQ增大），观察并记录输出波形的失真情况（饱和失真）。*调整Rp，使静态工作点偏低（ICQ减小），观察并记录输出波形的失真情况（截止失真）。*恢复静态工作点至正常状态。8.观察输入信号幅度对输出波形失真的影响：*保持静态工作点正常，逐渐增大输入信号ui的幅度，观察输出波形的变化，直至出现明显失真，记录此时的波形。五、实验数据记录与处理表1-1静态工作点测量数据测量值UBQ(V)UEQ(V)UCQ(V):-----::-----::-----::-----:数值计算值ICQ(mA)=(UCQ-UEQ)/RcUCEQ(V)=UCQ-UEQ数值表1-2电压放大倍数测量数据测量条件Ui(mV)Uo(V)Au(Uo/Ui):-----------::-----::----::--------:空载(RL=∞)带载(RL=?)表1-3输入、输出电阻测量数据测量项目Us(mV)Ui(mV)Rs(kΩ)Ri(kΩ)计算值:-------::-----::-----::-----::------------:输入电阻Ri1测量项目Uo(V)(空载)UoL(V)(带载)RL(kΩ)Ro(kΩ)计算值输出电阻Ro2表1-4波形失真观察静态工作点情况输出波形失真类型(描述或草图):-------------::----------------------------:正常工作偏高(饱和)偏低(截止)输入信号幅度过大六、实验注意事项1.实验前必须认真预习，明确实验目的、原理和步骤。2.连接电路时，务必先关闭所有仪器的电源，严禁带电操作。3.电路连接完毕后，应仔细检查无误后方可通电，特别注意电源的正负极性，防止短路。4.使用仪器时，注意量程的选择，应从大量程开始，逐渐减小至合适量程。5.测量静态工作点时，确保输入信号为零。6.调整仪器或改接电路时，应先断开电源。7.注意保护实验仪器和元器件，避免损坏。8.实验过程中如发现异常现象（如冒烟、异味、元器件发烫等），应立即切断电源，并报告指导教师。七、思考题1.静态工作点的选择对放大电路的性能有何影响？如果静态工作点设置过高或过低，会出现什么问题？2.当负载电阻RL变化时，电压放大倍数Au会如何变化？为什么？3.发射极旁路电容Ce的作用是什么？如果Ce开路或容量减小，对放大电路的性能有何影响？4.如何用示波器判断放大电路输出波形的失真类型是饱和失真还是截止失真？5.本实验中，若要提高放大倍数，可以采取哪些措施？若要提高输入电阻呢？---第二部分数字电子技术实验实验二组合逻辑电路的设计与测试(以半加