模拟电子技术基础实验指导书2006

实验一常用电子仪器使用练习及常用元件

的识别与测试

一、实验目的

1. 初步掌握常用电子仪器的基本功能并学习其正确使用方法；

2. 初步掌握常用元、器件的识别与简单测试方法。

二、仪器设备

1. CS-4125示波器

2. YB1620P信号发生器

3. 数字万用表

4. 指针万用表

5. NY4520晶体管毫伏表

6. DH1718D-4直流稳压流电源

三、预习要求

阅读附录1、4

四、实验内容

1. 电阻、电容元件的识别和检查。

根据附录I、IV，识别所给电阻、电容元件，并用万用表检查元件的好坏。

2. 半导体二极管、三极管的识别与简单测试。

根据附录I，用万用表判别普通二极管的阴、阳极并做简单测试；

识别及测试三极管的类型，e、b、c管脚，β值及好坏。

3. 用稳压电源上的电压表分别测量稳压电源I、II、III路的输出，使各

路的输出依次为2V，9V，15V，25V；再用数字万用表直流档测量其值。

4. 使低频信号发生器依次输出：

1）100Hz，100mV

2）1000Hz，20mV

3）300Hz，1V

4）150kHz，20mV

（1）用双路晶体管毫伏表的一路测量信号发生器的输出。

（2）分别将以上信号送入示波器的CH1和CH2通道，观察其波形，

并测量其幅值（将该幅度换算成有效值并与上面所测数据相比

较）。

（3）用手触摸示波器的输入探头（探头选择X1位置），会出现什么波形？

（4）选双路毫伏表某一路，将量程拨至1V以下，并将表笔开路，会出现什么现象？

五、实验报告

1. 对本实验中所使用仪器的主要用途、使用范围及条件、使用注意事

项进行总结。

2. 当示波器和毫伏表开路时为什么会出现所观察到的现象。

实验二单级放大电路

一、实验目的

1. 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。

2. 测量放大电路Q点，A V，R i，R o。

3. 学习放大电路的动态性能。

二、实验仪器

1. CS-4125 示波器

2. YB1620P 信号发生器

3. 数字万用表

4. NY4520 晶体管毫伏表

三、实验原理

我们测量静态工作点是为了了解静态工作点选的是否合理。若测出V CE< 0.5V,则三极管已饱和，若测出V CE≈V CC，则说明三极管已截止，对于线性放大电路，这种静态工作点是不合适的，必须对它进行调整，否则放大后的信号会产生严重的非线性失真。

静态工作点的位置与电路参数V CC，R C，R b或R b1，R b2有关，一般静态工作点的调整是通过改变偏置电阻R b来实现。

具体实验电路如图2.2。该电路的动态指标计算公式如下：

be C

L V

r R

R A //

β

-

=

=

Ri R b // R b2 // r be

R O = R C

四、预习要求

1. 三极管及单管共射放大电路工作原理；

2.放大电路静态和动态测量方法；

3. 静态工作点对输出波形的影响。

五、实验内容

1. 静态测量与调整

按图2.1接线完毕后仔细检查，确定无误后接通电源，调整R P 使V E=2.2V，计算并填表2.1。

注意：I b和I c的测量和计算方法

①测I b和I c一般可用间接测量法，即通过测V c和V b，R c和R b计

算出I和I c（注意：图2.1中I b为支路电流）。此法虽不直观，但

操作较简单，建议初学者使用。

②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。

图2.1 工作点稳定的放大电路

表2.1

2. 动态研究

⑴按图2.2所示电路接线。

⑵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R1、R2衰减（100倍），V i点得到5mV的小信号，观察V i和V o端波形，并比较相位。

⑶信号源频率不变，逐渐加大信号源幅度，观察V o不失真时的最大值

并填表2.2。

表2.2 R

图2.2 小信号放大电路

⑷保持V i=5mV不变，放大器接入负载R L，在改变R C数值情况下测量，

并将计算结果填表2.3。

表2.3

⑸V i=5mV，如电位电路R P调节范围不够，可改变R b1（51K或150K），

增大和减小R P，观察V o波形变化，若失真观察不明显可增大V i幅值（>50mV），并重测，将测量结果填入表2.4。

3. 测放大电路输入，输出电阻。

⑴输入电阻测量

在输入端串接一个5K1电阻如图2.3，测量V S与V i，即可计算r1。

图2.3 输入电阻测量

⑵输出电阻测量（见图2.4）

图2.4 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R L值使放大电路输出不失真（接示波器监视），测量带负载时V L和空载时的V o，即可计算出r o。将上述测量及计算结果填入表2.5中。V o R o（KΩ）

六、实验报告

1. 记录和整理测试数据，按要求填入表格并画出波形图。

2. 分析在实验内容之动态研究（5）中，波形变化的原因及性质。

3. 将Q点，电压增益，及R i，R o的实验值和估算值列表比较。

实验三多级放大电路中的负反馈

一、实验目的

1．学习使用Multisim2001创建、编辑电路的方法;

2．练习虚拟模拟仪器的使用;

3．验证负反馈对放大器性能（放大倍数、波形失真、频率特性等）的影响。

二、实验仪器

1．计算机;

2. Multisim 2001 软件.

三、实验原理

实验电路如图3.1所示。

1．若开关J1打开，电路成为无电压负反馈放大器。

2．若开关J1闭合，电路成为有级间电压负反馈放大器。

图3.1 晶体管负反馈仿真实验电路

四、预习要求

1．复习教材中有关负反馈对放大器性能（放大倍数、波形失真、频率特性等）的影响的内容。

2．如何用实验方法求出f L，f H的值？

五、实验内容

1．创建如图3..1所示的仿真实验电路。实验电路中晶体管的参数选用：Q1的B f = 70；Q2的B f = 60;

2．令v i=1mv，断开J1(无反馈)，观察v o的波形并记录；闭合J1（有负反馈），观察v o的波形并记录；

3．改变v i=10mv，断开J1，观察v o的波形并记录；闭合J1，观察v o的波形并记录；

4．（1）断开J1,利用Simulate 菜单条中的Analyses功能中AC Analysis对无反馈电路输出v o进行频率特性分析，在幅频特性图

上找到使A vm下降为0.707Avm时分别对应的f L和f H.。

（2）闭合J1,再次对有负反馈电路输出v o进行频率特性分析，在

幅频特性图上找到使A vmF下降为0.707A vmF时分别对应的f LF

和f HF.

六、实验报告

1．由实验所得结果说明负反馈对放大器性能有何影响。

实验四比例求和运算电路

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. CS-4125 示波器

3. YB1620P 信号发生器

三、预习要求

1. 计算表4.1中的V O和A f

2. 估算表4.2、4.3的理论值

3. 估算表

4.4、4.5中的理论值

4. 计算表4.6、4.7中的理论值

四、实验内容

1. 电压跟随电路

实验电路如图4.1所示。

图4.1 电压跟随电路

接表4.1内容实验并测试记录。

表4.1

2. 反相比例放大器

实验电路如图 4.2所示

图4.2 反相比例放大器

（1）按表4.2内容实验并测试记录。

（2）按表4.3内容实验并测试记录。

表4.3

3. 同相比例放大电路

电路如图4.3所示。按表4.4和4.5实验测量并记录。

图4.3 同相比例放大电路

表4.5

4. 反相求和放大电路

实验电路如图4.4所示。按表4.6内容进行实验测试，并与预习计算比较。

图4.4 反相求和放大电路

表4.6

5. 双端输入求和放大电路

实验电路为图4.5所示。按表4.7要求实验并测量记录。

图4.5 双端输入求和电路

五、实验报告

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。

实验五由集成运算放大器组成的文氏电桥振荡器

一、实验目的

1. 了解集成运放的具体应用。

2. 掌握文氏电桥振荡器的工作原理。

二、实验仪器

1．计算机;

2. Multisim 2001 软件.

三、实验原理

原理可参阅教材RC振荡电路部分内容，实验电路如图5.1。电

路参数R3=100 KΩ，R w= R4+ R5=100 KΩ（即R w=R w上＋R w下），R1=

R2=R=2 KΩ或4.7 KΩ，C1= C2=C=0.047μF或0.01μF。组件：LM324，

电源±15V。

R1

2.0kO

图5.1 文氏电桥振荡器实验电路

四、预习要求

1. 阅读教材中有关文氏电桥振荡器（RC振荡电路）工作原理的部分。

2. 熟悉所用集成运算放大器的参数及管脚排列。

3. 按图5.1中参数计算振荡频率，欲使振荡器能正常工作，电位器应

调在何处，各为何值？

五、实验内容及步骤

1. 调试无稳幅二极管的文氏电桥振荡器

创建如图5..1所示的仿真实验电路。断开开关J1，用示波器

观察电路有无输出波形V O 。如无输出，则调节R w 使V O 为无明显失真的正弦波，测量V O 的频率并与计算值比较。用电压表观察V O 之值是否稳定。关 电源后，分别测量R 3、R 4和R 5的阻值，计

算负反馈系数F —=

5

435

R R R R ＋＋。加上电源，调节R w ，测量V O

无明显失真时的变化范围。

2. 调测有稳幅二极管的文氏电桥振荡器

按图5.1接线，闭合开关J1，调节R w 使V O 为无明显失真的正弦波。测量V O 的频率，并与计算结果比较。用交流电压表测量V O 和V ＋之值，并观察V O 之值是否稳定。调节R w ，测量V O 无明显失真时的变化范围。

六、实验报告

1. 按步骤1所得的数据，计算V O 和V ＋的比值。

2. 按步骤2所得的数据，计算负反馈系数F —之值。

3. 所测得的振荡频率、

V V O

、F —、V O 的幅值稳定度等方面讨论理论 与实践是否一致。

附录Ⅰ常见元器件的识别与测试

一、电容器

1. 电容量：

电容量是指电容器加上电压后贮存电荷的能力。常用单位是：法（F）、微法（μF）、皮法（pF）。1 pF=10－6μF =10－12F。一般，电容器上都直接写出其容量。也有的则是用数字来标志容量的。如有的电容上只标出“332”三位数值，左起两位数字给出电容量的第一、二位数字，而第三位数字则表示附加上零的个数。以pF为单位，因此“332”即表示该电容的电容量为3300pF。

2．电容质量优劣的简单测试：

利用万用表的欧姆档就可以简单地测量出电解电容器件的优劣情况，粗略判别其漏电、电容衰减或失效的情况。具体方法是：选用“R ×1K”或“R×100”档，将黑表笔接电容器的正极，红表笔接电容器的负极，若表针摆动大，且返回慢，返回位置接近∞，说明该电容器正常，且电容量大；若表针摆动虽大，但返回时表针显示的Ω值较小，说明该电容漏电流较大；若表针摆动很大，接近于0Ω，且不返回，说明该电容器已击穿；若表针不摆动，则说明该电容器已开路，失效。

该方法也适用于辨别其它类型的电容器。但如果电容器容量较小时，应选择万用表的“R×10K”档测量。另外，如需要对电容器再一次测量时，必须将其放电后方能进行。

二、普通二极管的识别与测试

普通二极管一般为玻璃封装和塑料封装两种。其外壳上印有型号和标记。标记箭头所指方向为阴极。有的二极管上只有一个色点，有色点的一端为阳极。

也可借用万用表的欧姆档作简单判别。将指针式万用表欧姆档置“R ×100”或“R×1K”处，将红、黑两表笔接触二极管两端，表头有一指示：将红、黑两表笔反过来再次接触二极管两端，表头又将有一指示。若两次指示的阻值相差很大，说明该二极管单向导电性好，且阻值大的那次红表笔所接为二极管的阳极（因万用表的正端（＋）红表笔内接电池的负极）；若两次指示的阻值相差很小，说明该二极管已失去单向到点性；若两次指示的阻值均很大，说明该二极管已开路。

三、三极管的识别与简单测试

三极管主要有NPN型和PNP型两大类。一般，可根据命名法从其管壳上的符号辨别出它的型号和类型。例如，印有3DG6表明它是NPN 型高频小功率硅三极管；印有3AX31，则表明是PNP型低频小功率锗

三极管，小功率三极管有金属外壳和塑料外壳封装两种。金属外壳封装的如果管壳上有定位销，则将管底朝上，从定位销起，按顺时针方向，三根电极依次为e、b、c。如管壳上无定位销，且三根电极在半圆内，将有三根电极的半圆置于上方，按顺时针方向，三根电极依次为e、b、c。如图1（a）所示。塑料外壳封装的，我们面对平面，三根电极置于下方，从左到右，三根电极依次为e、b、c，如图1（b）所示。对于大功率管，外形一般分为F型和G型两种，如图2所示。F型管，从外形上只能看到两根电极，将管底朝上，两根电极置于左侧，则上为e，下为b，底座为c。G型管的三根电极一般在管壳的顶部，将管底朝下，三根电极置于左方，从最下电极起，顺时针方向依次为e、b、c。也可用万用表初步确定其好坏、类型及e、b、c三个极。

1．先判断基极b和三极管类型

将指针式万用表欧姆档置“R×100”或“R×1K”处，先假设三极管的某极为“基极”，并将黑表笔接在假设的基极上，再将红表笔先后接至其余两个电极上，如果两次测得的电阻值都很大（或都很小），而对换表笔后测得两个电阻都很小（或都很大），则可确定假设的基极是正确的。如果两次测得的电阻值是一大一小，则可肯定原假设的基极是错误的，应重设基极，再重复上述的测试。当基极确定以后，将黑表笔接基极，红表笔分别接其它两极。此时，若测得的电阻值都很小，则该三极管为NPN型管；反之，则为PNP型管。

2．再判断集电极c和发射极e

以NPN型管为例。把黑表笔接到假设的集电极c上，红表笔接到假设的发射极e上，并且用手捏住b和c极（不能使b，c直接接触），通过人体，相当于在b，c之间接入偏置电阻。读出表头所示c、e间的电阻值，然后将红、黑两表笔反接重测。若第一次电阻值比第二次小，说明原假设成立，黑表笔所接为三极管集电极c，红表笔所接为三极管发射极e。因为c、e间的电阻值小正说明通过万用表的电流大，偏置正常。如图3所示。

图1 半导体三极管电极的识别图2 F型和G型管管脚识别

（a）金属外壳封装（b）塑料外壳封装（a）F型大功率管（b）G型大功率管

图3 判别三极管c、e电极的原理图（a）示意图（b）等效电路

附录Ⅱ基本实验方法

在实验中，为了测量某些参数、特性或观察某些现象所采用的方法都称为实验方法。诸如对静态工作点和交流电压的测量方法，放大器

A V、r i、r o的测量方法，幅频、相频特性的测量方法……，都是本实验

课中最常用和最基本的方法。因此，我们把这些实验方法称为基本实验方法。

基本实验方法在实验中多次出现，而且它们具有典型性和代表性，很多实验都是在掌握基本实验方法的基础上进行的。因此，为了帮助同学做好实验，现将以下六个基本实验方法重点介绍。

一、测量静态工作点的方法

表示三极管静态工作点（V BE、V CE、I B、I C）的四个量中I B、I C可以通过测量已知电阻上的电压而间接求得。因此，测量静态工作点的关键就是测量静态电压V BE和V CE。

测量静态电压时，要用万用表的直流电压档，因为直流电压档测量的是电压平均值，所以当被测直流电压上迭加一个平均值为零的交流分量时（如不失真的正弦波），则对测量量无影响。反之，对测量量有影响。所以，在测量静态工作点的条件是：去掉信号源后，再将放大器的输入端对地短接（切不可将信号源短路），然后再进行测量。

二、测量交流电压的方法

用DA-18FS双路晶体管毫伏表测量交流电量时，表盘上的刻度值是按正弦波有效值刻度的。因此在测量正弦波的电压时，要注意波形是否失真。在测量交流电压时，始终要用示波器来监视波形，当出现以下情况时，不能进行测量。

1. 正弦波波形失真；

2. 测量时电路中存在自激震荡；

3. 测量时存在外来干扰信号。

对于非正弦量（如矩形波）也不能用该表测量，这时可使用示波器进行测量。

三、测量A V、r i、r o的方法

1. 测量A V

已知A V=V O/V i，其中V O、V i都应是正弦波，在测量时也要用示波器监视输出波形。在信号不失真的条件下测量输出电压V O否则不能测

量。 2. 测量r i

测量输入电阻r i 的等效电路如附图2－1。测量时先取合适的V O 值，就可测得相应的V i 值，而R 是已知的（应选取R 与r i 的数量级相同），否则r i 的值可由下式计算。

附图2－1 附图2－2

R V V V r i

o i

i －＝

注意：应在V O 不失真而且数值保持不变的条件下，测量V O 和V i 的值。 3. 测量r o

测量输出电阻r o 的等效电路如附图2－2所示。测量时先取合适的输入信号值，在保持V i 不变的条件下分别测出：R L 开路时的输出电压V ‘

o 和带负载R L （R L 取值与r o 的数量级相同）时的输出电压V O ，则r o 的值可由下式计算。

L o o

o R 1V V r ???

? ??－‘

注意：应在输出波形不失真的条件下，测量V O 、V

‘

o 的值。

四、测量幅频特性和上、下限频率的方法 1. 测量幅频特性

测量幅频特性时，应先选择一个适当频率（约在中频范围）的输入信号，再用示波器观察输出波形，在V O 不失真的情况下固定V i ，然后重新调节输入信号频率，当V O 达到最大时，该频率即为中频。因中频范围较宽，此时可以选择一个整数值作中频。

用毫伏表调出中频时的V O 值，调节示波器幅度微调旋钮，使V O

的波形的（峰－峰值）在荧光屏上为6大格。然后以中频为准分别向高和低调节信号发生器的频率，使示波器上的波形的峰－峰值分别到中频的0.9、0.8、0.7、0.6、0.5，并记录相应的频率。

注意：改变输入信号频率时，要始终保持V i 不变。 2. 测量上、下限频率

与测量幅频特性方法相同，仍以中频为准，分别向高和向低调节信号发生器的频率，使V O 的峰－峰值在荧光屏上为4.2大格时，记录相应的信号频率，则分别为上限频率和下限频率。

五、李沙育图形测量

用示波器测量频率的方法，一般可以用测量时间的方法，先调出被测信号的周期，再取其倒数即为信号的频率。除此以外，还可以用观察李沙育图形来测量频率。下面简要介绍李沙育图形测频法。 用李沙育图形法测量频率主要是把被测信号（往往加到“Y 轴输入”）与已知频率的信号（加到“X 轴输入”）进行比较，在荧光屏上显示的比较图形为若干个静止的环。当两信号频率相等时，其图形为一椭圆。当频率不同时，则显示波形也不同。如附图2－3所示。若用方框圆形图形，则两信号的频率关系为：

方框垂直边切点数

方框水平边切点数

＝

轴信号频率轴信号频率＝

X Y f f x

y 显然当其中一个为已知时，另一个频率就可由上式计算出。

通常测定频率时，总希望两者的频率尽可能调到1:1或2:1。这样图形清晰、明确、不易出错。

附图 2－3

六、用双踪示波器观察两波形相位关系的方法

用双踪示波器观察两个波形的相位关系时，示波器必须在外同步状态下工作。对一般示波器来说，外同步信号可采用被测系统的输入信号，也可以采用被测系统的输出信号。适当调节Y A 和Y B 衰减器，使荧光屏上得到的波形大小适当。具体做法是：将被测系统的输入信号加至Y A （或Y B ），输出信号加至Y B （或Y A ），再将输出（或输入）加至“触

发输入”端，此时“触发极性”应拨至“外＋”（或“外－

”）位置，适当调节Y A 和Y B 衰减器，就可以在荧光屏上得到被测系统输入和输出信号的相位关系。对我室所使用的型示波器来说，只要将垂直方式开关置于