模拟电路实验手册

第二章第二章 模拟电路实验模拟电路实验 实验一实验一 常用电子仪器的使用及元件识别常用电子仪器的使用及元件识别 常用电子仪器是电子技术基础实验的基本设备，而任何电子电路都是由元、器件 组成的，常用的主要有电阻器、电容器、电感器和各种半导体器件（如二极管、三极 管、集成电路等）。正确地选择、使用各种电子仪器及元、器件是做好实验的基本条 件。 一、实验目的一、实验目的 1. 学习用双踪示波器观察、测量波形的幅值、频率及相位的基本方法； 2. 掌握低频信号发生器、交流毫伏表、万用表及综合实验箱等基本仪器（表） 的使用方法； 3. 识别常用电子元、器件并使用上述仪器仪表测试其有关参数。 二、预习要求二、预习要求 1.认真阅读讲义第一章的有关内容, 详细了解上述电子仪器面版旋钮的功能和使 用方法。 2.熟悉实验内容并自拟数据记录表格。 三、实验仪器、用具三、实验仪器、用具 示波器、低频信号发生器、交流毫伏表、万用表、实验箱、电子元件（色环电阻、 电容、三极管、二极管）及导线等。 四、实验原理四、实验原理 本实验所用电子仪器及主要技术指标如下: 1. XD22 型低频信号发生器 XD22 是一种通用的多功能低频信号源,它能产生lHz-1MHz正弦波、矩形脉冲和 TTL逻辑电平，其中正弦波具有较小的失真，良好的幅频特性，输出幅度05V(有效 值)且连续可调并具有标准的600输出阻抗特性等。由于脉冲的输出受正弦波严格同 步， 故脉冲和正弦波的稳定性指标具有同样的数量级。由于其电路设计不采用接插件， 故增加了整机的可靠性，频率由LED数码管指示，可视距离远，直观清晰，特别适用 于电工、电子、无线电实验室配套实验，是较为理想的信号源。 2. CA8025 型双踪示波器 该示波器可同时观察两组输入信号。垂直放大器具有5mV/DIV的灵敏度和20MHz 的频率特性响应，最高扫描速度为0.2us/DIV，输入阻抗为1M，最大输入电压为 48 400V(DC+AC峰值)。 3.DA-16型低频毫伏表(或YB2173B双路数字交流毫伏表) DA-16型低频毫伏表用于交流电压的测量，电压测量范围为100uV300V，被测 电压频率范围为20Hz1MHz。 YB2173B双路数字交流毫伏表轻颖小巧、造型美观、使用方便,具有以下特点：(1) 采用先进数码开关代替传统衰减开关，使其轻捷耐用，永无错位、打滑之忧；(2)采用 发光二极管清晰指示量程和状态；(3)每档量程都具有超量程自动闪烁功能；(4)具有 双通道、双数显、双量程、同步/异步操作功能；(5)具有共地/浮置功能，确保在不同 电压参考点时安全、准确地测量； (6)选用了超低噪声晶体管， 采取了屏蔽隔离工艺， 提高了线性和小信号测量精度；(7)测量精度高，频率特性好。 其主要技术指标（1）测量电压范围0V300V，分六个量程（3mV、30mV、 300mV、3V、30V、300V）；（2）测量电压的频率范围：l0Hz2MHz。 4. 型万用表 30MF 该表可用于测量交、直流电压、电流和电阻等基本电参量，其频宽为20，输 入电阻为：交流毫伏挡333，交流电压挡为1 kHz Vk/VM/，直流电压挡为20。 Vk/ 5. SAC模拟实验箱 SAC模拟实验箱包括：(1)整流、滤波、稳压电路；(2)单级交流放大电路；(3)两 级阻容耦合放大电路；(4)负反馈放大电路；(5)射极输出器；(6)推挽功率放大器；(7) 两个独立的运算放大器(741)；(8)RC正弦振荡器(741)；(9)多谐振荡器(E555)；(10)电 阻、电容、二极管和电位器等元件若干。其电源和信号源的主要技术参数如下： 电源：接通220V、50Hz交流电后可输出：(1)交流14V、16V、18V(0.3A)。(2)直流 稳压 +5V（1A）。(3)直流稳压+12V。(4)直流稳压+15V。(5)两组-5V +5V直流信号源。 五、实验内容五、实验内容 1.示波器/及低频信号发生器的使用练习 (1)示波器的检查与校准 熟悉示波器面版上各旋钮的名称及功能，掌握正确使用时各旋钮应处的位置；接 通电源，检查示波器的亮度、聚焦、位移各旋钮的作用是否正常；将示波器内部的校 正信号送入Y轴输入端(或), 调节有关旋钮, 使屏上显示出稳定波形, 检 查 1CH2CH Y轴灵敏度及X轴扫描时间是否正确。 49 (2)用示波器观察和测量交流电压 将示波器面板上有关旋钮调节到表 2.1.1 所示位置。 表表 2.1.1 开关或旋钮名称位 置 开关或旋钮名称 位 置 输人耦合开关 AC 辉度、聚焦旋钮 中 间 触发耦合 AC 显示方式开关 （MODE选择） CH1或CH2 或DUAL 触发方式 自 动 触 发 内 触发极性 + 将低频信号发生器输出正弦电压的频率调到1，幅值调到11V峰峰值, 输出 衰减为0dB。用示波器测量信号发生器输出电压的峰一峰值。此时, 调节Y轴灵敏度选 择开关“V/DIV”, 使屏幕上显示的波形幅度适中, 则灵敏度选择开关指示的标称值乘 上被测信号在Y轴方向所占格数就是被测信号的峰一峰值 (为保证测量精度，在屏幕 上应显示足够高的波形)。 kHz 分别拨动低频信号发生器输出幅度衰减开关“20dB”、“40dB”，记下相应 的Y轴灵敏度选择开关“V/DIV”所在挡位和屏幕上波形峰一峰值所占格数，计算出信 号发生器输出电压的有效值。自拟表格记录。 (3) 用示波器测量交流电压的周期(频率) 对于周期性的被测信号, 只要测定一个完整周期T, 则频率f(Hz)=1/T(s)。 (4) 用示波器测量相位 用示波器可以测量两个相同频率信号之间的相位关系。实验中采用1、4V(有 效值)的正弦信号, 经RC移相网络，获得同频不同相的两组信号。 kHz 2. DA16型低频毫伏表(或YB2173B双路数字交流毫伏表)使用练习 将低频信号发生器输出正弦电压的频率调到1kHz， 调节输出电压及衰减倍率为适 当值，用毫伏表测量输出结果。并自拟表格加以记录（改变输出电压及衰减倍率重复 测量5次）。 3. MF-30 型万用表的使用练习 测试（识别）二极管 测试（识别）三极管 电阻阻值的测量与识别 4. SAC模拟实验箱使用练习 连接简单的单级共射放大电路。 50 六、实验报告要求六、实验报告要求 1.整理实验数据 , 填入自拟的表格中。 2.画出用双踪示波器测量相位差的波形图。 七、思考题七、思考题 1.用示波器观察信号波形时, 要达到下列要求, 应调节哪些旋钮 ? 波形清晰 波形稳定改变示波器屏幕上可视波形的周期数幕上所视波形的幅度。 2.现有一正弦信号, 其峰一峰值=3V，f=1, 若想在示波器荧光屏上显示 五个完整周期的正弦电压，高度为 6cm，试问：示波器时基旋钮(t/cm)、Y轴灵敏度旋 钮(V/cm) 各应置何挡? IPP UkHz 八、注意事项八、注意事项 1.使用仪器前, 必须先阅读各仪器的使用说明书(详见第一章有关内容), 严格遵 守操作规程。 2.拨动面板各旋钮时,用力要适当，不可过猛, 以免造成机械损坏。 3.使用MF-30型繁用表时, 一定要注意交、直流挡的切换。直流测试时要注意正、 负极性，交流测试时则要注意共地。测量电阻时，每换一次量程都要重新调零。 4.完成所有实验内容后,MF-30型繁用表要置最大交流电压。 5.其它各仪器要关断电源，注意将实验桌面清理整齐、干净。 51 实验二实验二 单级共射放大电路单级共射放大电路 一、实验目的一、实验目的 1.掌握单级共射放大电路静态工作点的测量和调整方法； 2.了解电路参数变化对静态工作点的影响； 3.掌握单级共射放大电路动态指标(、)的测量方法； u A i R o R 4.学习通频带的测量方法。 二、预习要求二、预习要求 1.熟悉单级共射放大电路静态工作点及其设置； 2.了解电路参数变化对静态工作点的影响； 3.根据图 2.2.1 所给电路参数, 估算放大电路的静态工作点（设80，=100k）。 p R 三、实验仪器、用具三、实验仪器、用具 示波器、低频信号发生器、交流毫伏表、万用表、实验箱、电子元件及导线等。 四、实验原理与参考电路四、实验原理与参考电路 1.参考电路 实验参考电路如图 2.2.1 所示。该电路采用自动稳定静态工作点的分压式射极偏置电 路,其温度稳定性好，电位器用来调整静态工作点。 p R RP Rb11 680k (500k) 10k (20k) Rb12 20k Re 1k 22 (10) 22 (10) RC 2k (2.4k) 100 (50) T RL 5.1k (2.4k) Ucc +12V 图 2.2.1 单级共射放大电路 2.点的测量 静 态 工 作 52 静态工作点是指，输入交流信号为零时的三极管集电极电流 和管压降 。 可以直接测量, 但因需要断开集电极回路, 故比较麻烦, 所以也可以采用电压测量法 来换算电流，即：先测出(发射极对地电压), 再利用公式， CQ I CEQ U CQ I E U eEEQCQ RUII/=, 算出 。此法虽简单，但测量精度稍差，故应采用内阻较高的电压表。 CQ I 在半导体三极管放大器的图解分析中已经介绍，为了获得最大不失真的输出电压，静 态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。若Q点选得太高,易引起饱和失真；选 得太低,又易引起截止失真。实验中，如果测得 ' 五、实验内容五、实验内容 1. 典型差分放大器测试 （1） 根据图 2.6.1连线，将1、2两端连接（无恒流源电路）。 （2） 测量静态工作点 令=0（即输入端A、B接地），调节使=0。测量两管静态工作点并计 算有关参数，填入表2.6.1中。 21ii uu= W R o U （3） 测量差模放大倍数 75 由A端差模输入kHzf1=,=30mV的正弦波信号，并用示波器观察使输出不失真， 然后用毫伏表测量输出信号的值，计算出差模电压放大倍数。 i U 21,cc UU ud A 表表 2.6.1 计算 Vc1Vc2VE1VE2VBE1VBE2VRe ICQ1ICQ2ICQ3= IE1+ IE2 测试值 理论值 （4） 测量共模放大倍数 将A、B短接，仍输入的正弦信号，幅度约为500mV，构成共模输入，然后 用毫伏表测量输出信号的值，计算出共模电压放大倍数，并算出共模抑制比。 kHzf1= 21,cc UU ud A 2. 带恒流源的差分放大器测试 根据图 2.6.1连线，将1、3两端连接（带恒流源电路），重复上述实验内容。 六、实验报告要求六、实验报告要求 1. 整理实验数据 , 填入实验表格中。 2. 画出实验中观察到的波形, 比较其相位关系。 3. 根据测试结果 , 说明两种差分放大电路性能的差异及其原因。 七、思考题七、思考题 1. 为什么要对差分放大器进行调零? 调零时能否用交流毫伏表来指示输出 值 ? o U 2. 对基本差分放大器而言, 在和已确定的情况下，要使工作点电流达到某 CC U EE U 个预定值，应怎样调整? 3. 差分放大器的差模输出电压是与输入电压的差还是和成正比? 4. 设电路参数对称, 加到差分放大器两管基极的输入信号相等、相位相同时, 输出电 压等于多少? 八、注意事项八、注意事项 测量静态工作点和动态指标前 , 一定要先调零。 76 实验七实验七 基本运算放大器的参数测试基本运算放大器的参数测试 一、实验目的一、实验目的 1.了解集成运算放大器主要参数的定义； 2.了解集成运算放大器输入失调电压、输入失调电流的测试方法； 3.掌握运算放大器带宽的测试方法，并证明增益带宽积为一常数； 4.掌握用示波器的XY显示传输特性的方法。 二、预习要求二、预习要求 1.复习集成运算放大器的主要技术指标和定义；了解输入失调电压、输入失调电 流产生的原因。 IO U IO I 2.弄清、的测量原理。 IO V