模拟电路实验指导书

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1、模拟电子技术实 验 指 导 书班级： 学号： 姓名： 光 电 学 院目 录实验一 单管交流放大电路 2实验二 负反馈放大电路 6实验三 比例求和运算电路 .9实验四 集成电路RC正弦波振荡电路 13实验要求1实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。预习要求如下： 1)认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的估算。 2)完成各实验“预习要求”中指定的内容。 3)熟悉实验任务。 4)复习实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。2使用仪器和实验箱前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时应严格遵守。3实验时接线要认真，相互仔细检查，确定无误才能接通电源，初学或没有把握应经指导

2、教师审查同意后再接通电源。4模拟电路实验注意： 1)在进行小信号放大实验时，由于所用信号发生器及连接电缆的缘故，往往在进入放大器前就出现噪声或不稳定，有些信号源调不到毫伏以下，实验时可采用在放大器输入端加衰减的方法。一般可用实验箱中电阻组成衰减器，这样连接电缆上信号电平较高，不易受干扰。 2)做放大器实验时如发现波形削顶失真甚至变成方波，应检查工作点设置是否正确，或输入信号是否过大，由于实验箱所用三极管hfe较大，特别是两级放大电路容易饱和失真。5实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象(例如有元件冒烟、发烫或有异味)应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。找出原因、排除故障，经指导教师同意再

3、继续实验。6实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线。7实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果(数据波形、现象)。所记录的实验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线路。8实验结束后，必须关断电源、拔出电源插头，并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理。9实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告。实验一 单级交流放大电路一、实验目的为了方便示波器观察，本书内所写参考值均用峰值，此电路为共射放大电路 1.熟悉电子元器件和模拟电路实验箱， 2.掌握放大电路静态工作点的调试方法及其对放大电路性能的影响。 3.学习测量放大电路Q点，AV，ri，ro的方法，了解共射极电路特性。 4.学习放大电

4、路的动态性能。二、实验仪器 1.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 1.三极管及单管放大电路工作原理。2.放大电路静态和动态测量方法。四、实验内容及步骤1.装接电路与简单测量 图1.l 基本放大电路 如三极管为3DG6，放大倍数一般是2545；如为9013，一般在150以上(1)用万用表判断实验箱上三极管V的极性和好坏，电解电容C的极性和好坏。 测三极管B、C和B、E极间正反向导通电压，可以判断好坏；测电解电容的好坏必须使用指针万用表，通过测正反向电阻。三极管导通电压UBE=0.7V、UBC=0.7V，反向导通电压无穷大。 (2)按图1.1所示，连接电路(注意：

5、接线前先测量+12V电源，关断电源后再连线)，将RP的阻值调到最大位置。2.静态测量与调整(1)接线完毕仔细检查，确定无误后接通电源。改变RP，记录IC分别为0.5mA、1mA、1.5mA时三极管V的值（其值较低）。注意：Ib和Ic的测量和计算方法测Ib和Ic一般可用间接测量法，即通过测Vc和Vb，Rc和Rb计算出Ib和Ic(注意：图1.2中Ib为支路电流)。此法虽不直观，但操作较简单，建议初学者采用。直接测量法，即将微安表和毫安表直接串联在基极和集电极中测量。此法直观，但操作不当容易损坏器件和仪表。不建议初学者采用。(2)按图1.2接线，调整RP使VE=2.2V，计算并填表1.1。图1.2

6、工作点稳定的放大电路为稳定工作点，在电路中引入负反馈电阻Re，用于稳定静态工作点，即当环境温度变化时，保持静态集电极电流ICQ和管压降UCEQ基本不变。依靠于下列反馈关系：TICQUEUBEIBQICQ，反过程也一样,其中Rb2的引入是为了稳定Ub。但此类工作电路的放大倍数由于引入负反馈而减小了，而输入电阻ri变大了，输出电阻ro不变。，由以上公式可知，当很大时，放大倍数约等于，不受值变化的影响。表1.1实测实测计算VBE(V)VCE(V)Rb(K)IB(A)IC(mA)3.动态研究(1)按图1.3所示电路接线。将信号发生器的输出信号调到f=1KHz，幅值为500mV，接至放大电路的A点，经过

7、R1、R2衰减（100倍），Vi点得到5mV的小信号，观察Vi和VO端波形，并比较相位。图1.3所示电路中，R1、R2为分压衰减电路，除R1、R2以外的电路为放大电路。之所以采取这种结构，是由于一般信号源在输出信号小到几毫伏时，会不可避免的受到电源纹波影响出现失真，而大信号时电源纹波几乎无影响，所以采取大信号加R1、R2衰减形式。此外，观察输出波形时要调节Rb1，使输出波形最大且不失真时开始测量。输入输出波形两者反相，相差180度。(2)信号源频率不变，逐渐加大信号源幅度，观察VO不失真时的最大值并填表1.2。分析图1.3的交流等效电路模型，由下述几个公式进行计算：，合适状态时：UB=0.7，

8、 UE=0， UC=3.36， Rb=135.4k IB=56A， IC=1.72mA， =30.7，rbe=674 表1.2 RL=实测实测计算估算Vi(mV)VO(V)AVAV图1.3 小信号放大电路(3)保持Vi=5mV不变，放大器接入负载RL，在改变RC数值情况下测量，并将计算结果填表1.3。表1.3给定参数实测实测计算估算RCRLVi(mV)VO(V)AVAV2K5K12K2K25K15K15K12K2(4)Vi=5mV，RC=5K1，不加RL时，如电位器RP调节范围不够，可改变Rb1(51K或150K)，增大和减小RP，观察VO波形变化，若失真观察不明显可增大Vi幅值（10 mV）

9、，并重测，将测量结果填入表1.4。加Vi=10mV以上，调整RP到适合位置，可观察到截止失真（波形上半周平顶失真）表1.4RPVbVcVe输出波形情况最大合适最小4.测放大电路输入，输出电阻。(1)输入电阻测量所谓输入电阻，指的是放大电路的输入电阻，不包括R1、R2部分。在输入端串接一个5K1电阻如图1.4，测量VS与Vi，即可计算ri。图1.4 输入电阻测量(2)输出电阻测量(见图1.5）图1.5 输出电阻测量在输出端接入可调电阻作为负载，选择合适的RL值使放大电路输出不失真(接示波器监视)，测量带负载时VL和空载时的VO，即可计算出rO。将上述测量及计算结果填入表1.5中。用公式进行估算表

10、1.5测算输入电阻（设：RS=5K1）测算输出电阻实测测算估算实测测算估算VS(mV)Vi(mV)ririVORL=VORL=5K1RO(K)RO(K)五、实验总结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。 实验二 负反馈放大电路一、实验目的 1.研究负反馈对放大电路性能的影响。2.掌握负反馈放大电路性能的测试方法。二、实验仪器 1.双踪示波

11、器。 2.音频信号发生器。3.数字万用表。4.模拟电路实验箱三、预习要求 1.认真阅读实验内容要求，估计待测量内容的变化趋势。2.设图2.1电路晶体管值为40，计算该放大电路开环和闭环电压放大倍数。此电路为电压串联负反馈，负反馈会减小放大倍数，会稳定放大倍数，会改变输入输出电阻，展宽频带，减小非线性失真。而电压串联负反馈会增大输入电阻，减小输出电阻。公式如下：分析图2.1，与两级分压偏置电路相比，增加了R6, R6引入电压交直流负反馈，从而加大了输入电阻，减小了放大倍数。此外R6与RF、 CF形成了负反馈回路，从电路上分析，。四、实验内容1.负反馈放大电路开环和闭环放大倍数的测试开环电路按图2

12、.1接线，RF先不接入。输入端接入Vi=lmV f=lKHz的正弦波(注意：输入lmV信号采用输入端衰减法见实验一)。设置静态工作点。调整接线和参数使输出不失真且无振荡。 a.按图接线，注意接线尽可能短。 b.静态工作点设置：要求第二级在输出波形不失真的前提下幅值尽量大，第一级为增加信噪比，工作点尽可能低。 c.在输入A端接入频率为1KHz幅度为1mV的交流信号(一般采用实验箱上加衰减的办法，即信号源用一个较大的信号。例如100mV，在实验板上经100:l衰减电阻衰减,降为lmV)，使Vi1为1mV，调整工作点使输出信号不失真。 注意：如发现有寄生振荡，可采用以下措施消除： 1）重新布线，尽可

13、能走短线。 2）可在三极管b、e两极间加几p到几百p的电容。 3）信号源与放大电路用屏蔽线连接。按表2.1要求进行测量并填表。 根据实测值计算开环放大倍数和输出电阻r0。图 2.1反馈放大电路 (2).闭环电路 接通RF和CF ，按(一)的要求调整电路。 按表2.1要求测量并填表，计算Avf。根据实测结果，验证Avf 。表2.1RL(K)Vi(mV)V0(mV)AV(Avf)Vi2(mV)AV1AV2开环1K5闭环1K52.负反馈对失真的改善作用(1)将图2.1电路开环，逐步加大Vi的幅度，使输出信号出现失真(注意不要过份失真)记录失真波形幅度。(2)将电路闭环，观察输出情况，并适当增加Vi幅

14、度，使输出幅度接近开环时失真波形幅度。闭环后，引入负反馈，减小失真度，改善波形失真。(3)若RF=3K不变，但RF接入1V1的基极，会出现什么情况？实验验证之。引入正反馈，产生大约7Hz的振荡波形。(4)画出上述各步实验的波形图。 3.测放大电路频率特性(1)将图2.1电路先开环，选择Vi适当幅度，保持不变并调节频率使输出信号在示波器上有最大显示。(2)保持输入信号幅度不变逐步增加频率，直到波形减小为原来的70，此时信号频率即为放大电路fH。(3)条件同上，但逐渐减小频率，测得fL。(4)将电路闭环，重复13步骤，并将结果填入表2.2。当频率f在4KHz-10KHz间,输出信号最大（无论开环、

15、闭环），应以此为最大值进行测量。测出的fHf和fH相比，基本符合公式，但fLf和fL相比相差较大，估计是必须考虑三极管的低频特性和几个大电容的影响。表2.2fH(Hz)fL(Hz)开环闭环五、实验总结实验三 比例求和运算电路一、实验目的 1.掌握用集成运算放大电路组成比例、求和电路的特点及性能。 2.学会上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3.1中的VO和Af 2.估算表3.3的理论值 3.估算表3.4、表35中的理论值 4.计算表3.6中的VO值 5.计算表3.7中的VO值集成运放的输出端与自身的反向输入端

16、通过电路联接，组成负反馈电路。由于运放的电压增益大约在100000以上，所以处于深度负反馈状态，这种情况下运放主要工作于线性放大区，因而有“虚断”、“虚短”,。四、实验内容1.电压跟随电路实验电路如图3.1所示。按表3.1内容实验并测量记录。图3.1 电压跟随电路电压串联负反馈，根据“虚短”有表3.1Vi(V)20.500.51VO(V)RL=RL=5K12.反相比例放大器实验电路如图3.2所示。图3.2 反相比例放大电路电压并联负反馈，由“虚短”有“虚断”有(1)按表3.2内容实验并测量记录。表3.2直流输入电压Vi(mV)3010030010003000输出电压VO理论估算(V)实际值(V

17、)误差(mV)(2)按表3.3要求实验并测量记录。表3.3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800mVVABVR2VR1V0LRL由开路变为5K1, Vi=800mV(3)测量图3.2电路的上限截止频率fH。(输入接信号发生器Vpp=1V，频率1KHz，输出接示波器Vpp=10V，增大频率至输出Vpp=7V，记录此刻频率即为fH) 3.同相比例放大电路 实验电路如图3.3所示 图3.3 同相比例放大电路(1)按表3.4和3.5实验测量并记录。电压串联负反馈：“虚断”有，“虚短”有表3.4直流输入电压Vi(mV)3010030010003000输出电压VO理论估算(V

18、)实际值(V)误差(mV)表3.5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800mVVABVR2VR1V0LRL由开路变为5K1, Vi=800mV(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3.4所示。按表3.6内容进行实验测量，并与预习计算比较。 图3.4 反相求和放大电路电压并联负反馈，分析方法与图3.2一样：表3.6Vi1(V)0.30.3Vi2(V)0.20.2VO(V)VO估(V) 5.双端输入求和放大电路1)按图3.5连接实验电路。调零和消振。R3为100K2)按表3.7内容进行实验并测量记录。 100k图3.5 双端输入求和电路该电路

19、为减法电路，电压串并联反馈电路，表3.7Vi1(V)120.2Vi2(V)0.51.80.2VO(V)VO估(V)五、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。实验四 集成电路RC正弦波振荡电路一、实验目的 1.掌握桥式RC正弦波振荡电路的构成及工作原理。 2.熟悉正弦波振荡电路的调整、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.模拟电路实验箱三、预习要求 1.复习RC桥式振荡电路的工作原理。 2.掌握下面的概念：(1)图4.1中，正反馈支路是由RC串并联电

20、路组成，这个网络具有选频特性，要改变振荡频率，只要改变电阻或电容的数值即可。(2)图4.1中，1RP和R1组成负反馈，其中电位器Rp2是用来调节放大器的放大倍数，使AV3。正弦波震荡电路必须具备两个条件：一是必须引入反馈，而且反馈信号要能代替输入信号，这样才能在不输入信号的情况下自发产生正弦波震荡。二是要有外加的选频网络，用于确定震荡频率。因此震荡电路由四部分电路组成：1、放大电路，2、选频网络，3、反馈网络，4、稳幅环节。实际电路中多用LC谐振电路或是RC串并联电路（两者均起到带通滤波选频作用）用作正反馈来组成震荡电路。震荡条件如下：正反馈时，所以平衡条件为，即放大条件，相位条件，起振条件。

21、本实验电路常称为文氏电桥震荡电路，由和组成电压串联负反馈，使集成运放工作于线性放大区，形成同相比例运算电路，由RC串并联网络作为正反馈回路兼选频网络。分析电路可得：。当时，有，设，有，。当时，此时取稍大于3，便满足起振条件，稳定时。四、实验内容1.按图4.1接线。2.用示波器观察输出波形。思考：(1)若元件完好，接线正确，电源电压正常，而VO=0，原因何在?应怎么办？(2)有输出但出现明显失真，应如何解决？无输出和输出失真都与放大倍数有关，小不起振，大则输出失真，调节电位器来调整放大倍数。3.按图4.2接线，用李沙育图形法测定，测出VO的频率f01并与计算值比较。理论，实际输出频率约为79Hz

22、，峰值为约5.2伏。李沙育图形法： 将被测信号接至示波器Y（CH2）端口，将有频率指示的信号发生器的输出接至示波器X（CH1）端口。适当调节Y与X放大系统，使光迹在荧光屏范围内。改变信号源频率，当fx=fy时，屏幕上显示为椭圆。（时基模式选择X-Y方式）李沙育图形及其实验原理：在示波器x轴和y轴同时输入正弦波时，光点在水平与垂直方向的运动都是简谐振动，光点运动描出的轨迹是两个互相垂直谐振动的合成图一封闭的图形，称为李沙育图形。 或 其中、为李沙育图与外切水平线的切点个数和外切垂直线的切点个数。如果、中有一个已知，再观察李沙育图，利用便可以求出另一个分振动的频率。这是一种常用的测定频率的方法。图

23、4.1图4.2图4.3由于A要大于3，即Rp2大于4K时才起振，但此时放大倍数大于平衡条件，易于出现输出幅值过大而失真的现象，为改善这种现象，可适当加入稳幅环节，在Rp2两端并上6V稳压管，利用稳压管的动态电阻变化特性进行自调节。4.改变振荡频率。在实验箱上设法使文氏桥电容C1=C2=0.1。注意：改变参数前，必须先关断实验箱电源开关在改变参数，检查无误后再接通电源。测f0之前，应适当调节2RP使VO无明显失真后，再测频率。理论，实际输出频率约为157.5Hz，峰值为约5.2伏。5.测定运算放大器放大电路的闭环电压放大倍数Auf先测出图4.1电路的输出电压VO值后，关断实验箱电源，保持2RP及

24、信号发生器频率不变，断开图4.1中A”点接线，把低频信号发生器的输出电压接至一个1K的电位器上，再从这个1K电位器的滑动接点取Vi接至运放同相输入端。如图4.3所示调节Vi使VO等于原值，测出此时的Vi值，测出：Vi=0.5V， VO=1.55V，则Auf=VO/Vi=3.1倍，理论值应为3倍。6.自拟详细步骤，测定RC串并联网络的幅频特性曲线。断开同相放大器电路，并取。输入峰峰值为3伏即峰值为1.5伏的正弦波，改变频率按下表测量A点输出（以下输出值为峰值）。f(Hz)20406080100120130140150VO(V)f(Hz)1601701802002503004005001000VO(V)五、实验总结1.将振荡频率的实测值与理论估算值比较，分析产生误差的原因。2.总结改变负反馈深度对振荡电路起振的幅值条件及输出波形的影响。3.作出RC串并联网络的幅频特性曲线。- 16 -