2014模拟电子技术实验指导书(自动化).

2014模拟电子技术

电气学院自动化教研室

2014年9月

模电实验一单管交流放大器

专业班级姓名学号成绩

一、实验目的

1．熟悉电子元器件和TB型模拟电路实验仪。

2．学会放大器静态工作点的调试方法。

3．分析电路参数的变化对放大器静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响。

4．掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻最大不失真输出电压的测量方法。

二、实验仪器及设备

1．DF4328示波器1台

2．DF1731直流稳压电流1台

3．DF1027信号发生器1台

4．DF1930毫伏表1台

5．MF-47万用表1台

6．TB型模拟电路实验仪器及①号实验模板1台

三、实验电路及原理

1．估算电流放大倍数β

晶体三极管的β值可以由输出特性曲线上求出。先通过Q点做横轴垂直线，确定对应Q点的Vce值，再从图中求出一定Vce条件下的△Ib和相应的△Ic，则Q点附近的交流电流放大倍数为：

β=△Ic/△Ib│Vce=常数

因此，只要在图上测试出输出特性曲线，即可估算出β值。

2.实验电路：实验电路如图1-1所示。

它的偏置电路采用Rb1和Rb2组成的分压电路。在放大器的输入端加上输入信号Ui 以后，在放大器的输出端便可得到幅值被放大的相位相反的输出信号Uo,从而实现了电压放大。

图1-1

静态工作点：

C CQ C CEQ R I V V ?-=

β

CQ

b

BEQ

C BQ I R V V I =

-=

动态参数：电压放大倍数 be

L

O U r R Ui U A '

β-=

=

其中

)

()(26)

1(200mA I mV r E be β++= L '

R // C L R R =

输入电阻 Ri ＝Rb// r be 输出电阻 R O ≈R C 放大器输入电阻测试方法如下：

当开关K1断开（R1接入）时，测得Us 和Ui ，即可计算输入电阻

1R Ui Us Ui

Ri ?-=

输出电阻可用下式计算

L L

R U Uo

Ro ?-=)1(

其中Uo 为R L 未接入时(即R L =∞时)的输出电压. L U 为接入负载电阻后的输出电压。 由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。

放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。

四、实验内容和步骤

按图示连线在①号实验模板上连接好电路，将Rb1的阻值调到最大，检查连线无误后接通电源。

1． 静态工作点测试 f=1kHz,Ui=10mV ，正弦波，Rc=2 k?，调整Rb1为某一值（使输出波形最大且不失真），测量静态工作点，填入表2-1并计算出I BQ 、I CQ 。

表1-1

2． 放大倍数测试

（1） 将信号发生器调到f=1kHz 幅值为10mV ，接到放大器的输入端Ui ，用示波器

观察Ui

和Uo 端的波形，并比较与输入端的相位。

（2） 输入信号频率不变，逐渐加大输入信号的幅度，在R L =∞时，用示波器观察

Uo 不失真时的最大值，并填表3-2。

表1-2

3． 观察Rb 、R C 、R L 对放大电路静态工作点、电压放大倍数及输出波形的影响。 按表3-3要求，输入信号Ui=10mV ，f=1kHz ，正弦波，记录测量数据和Uo 波形。

4．测量放大器的输入输出电阻(选做)

图1-3 输入、输出电阻测量电路

（1）输入电阻的测量，在输入端串接一个4.7K的电阻，如图3-3，按第14页输入电阻的计算方法，即可计算出输入的电阻Ri。

（2）输出电阻的测量，在输出端接入负载电阻2.7K，在输出Uo不失真的情况下测空载Uo与负载U L的比值，按前面输出电阻的计算方法，即可求输出电阻

Ro。

五、注意事项

1．示波器亮度不宜太亮，以免荧光屏老化；

2．仪器测试信号线应接放大器输入（或输出端），屏蔽线接地，勿接反。

六、思考题

1．如何测量Rb1电阻的数值？不关闭电源或不断开Rc电阻行吗？为什么？

2．如何正确选择放大电路的静态工作点，在调试中应该注意什么？

3．放大电路中哪些元件是决定电路静态工作的？

4．下列各种输出电压波形是什么类型的失真？是什么原因造成的？如何解决？

(a) (b) (c)

七、实验报告要求

1．整理测量数据列入表内。

2．总结Rb和Rc变化对静态工作、放大倍数及输出波形的影响。

3．将电压放大倍数的估算值与实测值进行比较并讨论。

4．分析输出波形失真的原因，并提出解决办法。

5．回答思考题。

模电实验二 负反馈放大器

专业班级 姓名 学号 成绩

一、实验目的

1． 研究负反馈对放大器电压放大倍数、电压放大倍数的稳定性、通频带、输入阻抗、

输入阻抗和非线形失真的影响。 2． 巩固掌握测试放大器性能的方法。

二、实验仪器

1．DF1731SB 双路直流稳压电源 1台 2．DF1027信号发生器 1台 3．DF1930毫伏表 1台 4．DF4328二踪示波器 1台 5．MF-47型万用表 1台 6．TB 型模拟电子技术实验仪及①号实验模板 1台

三、实验电路及原理

负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用,虽然它使放大器的放大倍数降低，但能在多方面改善放大器的动态指标，如稳定放大倍数，改变输入、输出电阻，减小非线性失真和展宽通频带等。因此，几乎所有的实用放大器都带有负反馈。

负反馈放大器有四种组态，即电压串联，电压并联，电流串联，电流并联。本实验以电压串联负反馈为例，分析负反馈对放大器各项性能指标的影响。如图所示。图中T1，T2是C9011型晶体管，电阻Rf 是从第二级T2的集电极接到第一级T1的发射极构成负反馈，在电路中通过R f 把输出电压u o 引回到输入端，加在晶体管T 1的发射极上，在发射极电阻R e1上形成反馈电压u f 。根据反馈的判断法可知，它属于电压串联负反馈。

实验电路如图

4.7K

Rs

Vs

Ui

图2-1

若A 接B ，电路成为电压串联负反馈电路。 负反馈放大器放大倍数的一般表达式为

V

V V

Vf F A 1A A +=

其中 A V ＝U O ／U i — 基本放大器（无反馈）的电压放大倍数，即开环电压放大倍数。 1＋A V F V — 反馈深度，它的大小决定了负反馈对放大器性能改善的程度。

若Am 代表中频开环放大倍数，且放大电路在高频段和低频段都只有一个RC 环节起作用，则加负反馈后，放大电路的上限截止频率和下限频率分别为

f Hf =f H (1+AmF) f Lf =f L (1+AmF)

其中f H 和f L 分别是不加负反馈的上下限频率。

四、实验内容和步骤

（1） Vcc=12V

（2） 加信号电压Ui=10mv ，f=1kHz 。调Rp1,Rp2使输出波形刚好不失真。 （3） 调Rf 使输出波形最大， （4） 测量电压放大倍数Au 。

加信号电压Ui=10mv,f=1kHz,测量Uo 算出Au=Uo/Ui （5） 测量输入电阻Ri

输入端串入一个Rs=100K Ω的电位器，Us=20mV ,调节Rs,测量Ui=10mV,则输入电阻Ri=Rs

测量输出电阻Ro 使Ui=10mv, f=1kHz,接入R L =4.7K Ω,测出U L 。则 （6） Ro=(Uo/U L -1)R L （7） 测量上限频率f H 及下限频率f L 。

送Ui=10mV ，f=1kHz ，测出Uo ，往低段(高段)调节频率，使输出电压为Uo ×0.707读出此频率为f H （f L ）。

表2-1

五、注意事项

1、仪器正确接线，各旋钮开关放在相关位置。

2、放大器输入输出端测试线应尽可能短，以防外界干扰信号。

六、思考题

1．电压串联负反馈放大器的反馈措施稳定了什么参数？Auf仅与电路中哪几个元件有关？

2．若图2-1实验电路要求开环增益A v≥200。闭环A vf≥20，试确定反馈电阻Rf。

七、报告要求

1．根据实验结果说明电压串联负反馈对放大电路的影响。

2．利用深度负反馈的近似公式，估算电压放大倍数Auf。

模电实验三比例、求和运算放大器

专业班级姓名学号成绩

一、实验目的

1．掌握运算放大器组成比例求和电路的特点性能及输出电压于输入电压的函数关系2．学会上述电路的测试和分析方法。

二、仪器及设备

1．MF-47型万用表1台

2．DF4328二踪示波器1台

3．TB型模拟电路试验仪器和⑤号实验模板1台

三、实验电路及原理

集成运算放大器是具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元件组成输入和负反馈电路时，可以实现各种特定的函数关系。

四、实验内容及步骤

每个比例、求和运算电路试验，都应该进行以下两项：

1．按电路图接好线后，确保正确无误。

将各输入端接地，接通电源，用示波器观察是否出现自激振荡，则需要更换集成运放电路。

2．调零：各输入端仍接地，调节零电位器，使输出电压为零（用数字电压表200mV 档测量，输出电压绝对不超过0.5mV）

（一）反相比例放大器

实验电路如图9－1所示

Vi

图3-1 反相比例放大器

预习要求：

分析图9－1反相比例放大器的主要特点（包括反馈类型），并粗略估算输入电阻和输出电阻。

（1）将5号试验模板上按图9－1“反相比例放大器”连好线，并按上电源线，做表9－1中的内容。

（2）将反相比例放大器的输入端接DC信号源的输出，将DC信号源的转换开关置于合适位置，调节电位器，使Vi分别为表9－1所列各值，分析测出V o的值，填在表9-1中。

实验步骤（做表9－1的内容）

1．先将反相比例放大器输入端接地。调整调零电位器，使Vo＝0。

2．将反相比例放大器的输入端接DC信号源，调整DC信号源，使Vi满足表中的是输入电压，测出Vo填在表中。

3．将反相比例放大器的输入端接信号发生器，调整信号发生器频率1kHz，幅值满足表中的交流信号输入条件，测出Vo填在表中。

（二）同相比例放大器

实验电路如图9-2所示。

图3-2 同相比例放大器

预习要求：

（1）分析9-2同相比例放大器的主要特点（包括反馈类型），求出表9-1中个理论估算值，并定性说明输入电阻和输出电阻的大小。

（2）熟悉实验任务，自拟实验步骤，并做好实验记录准备工作。

实验步骤

将5号试验模板上按图9－2“同相比例放大器”连好线，并按上电源线，参照“反相比例放大器”的实验步骤，做表9－1中的内容。

（三）电压跟随器（选做）

实验电路如图9-3

预习要求：

（1）分析图9-3电路的特点，求出表9-2中各理论估算值。

（2）熟悉实验任务，自拟实验步骤，并做好记录准备工作。

图3-3 电压跟随器

实验步骤：

在5号实验模板上，按图9-3和表9-2的要求连接好导线和电源线，分别测出表9-2中个条件下的V o值。

（四）反相求和电路（选做）

实验电路如图3-4所示。

图3-4 反相求和电路

预习要求：

（1）分析图9-4反相求和电路的特点，并估算理论值：

（2）先将运放调零，然后按照表9-3内容进行实验，并和理论计算值比较

五、注意事项

测量选对万用表量程，避免万用表反打表指针。

六、思考题

1．分析实验中所得的值，试回答下列问题：

（1）反相比例放大器和同相比例放大器的输入电阻，输出电阻各有什么特点？试用深负反馈概念解释之。

（2）工作在线形范围内的集成运放两个输入端的电流和电位差是否可视为零？为什么？

（3）比例反相求和电路与双端输入求和电路中集成运放的工模输入电压，试说明哪个电路的运算精度高？

2．做比例、求和等运算电路实验时，如果不先调零。行么？为什么？

3．为了使运放集成电路能正常工作，不至损坏，实验中应该注意什么问题？

七、报告要求

1．总结本实验中的各项运算电路的特点及性能。

2．分析理论计算与实验结果出现误差的原因。

模电实验四 RC正弦波振荡器

专业班级姓名学号成绩

一、实验目的

1．学习双T网络RC振荡器组成原理及振荡条件。

2．学习振荡电路的调整与测量振荡频率的方法。

二、实验仪器

1．DF4328二踪示波器1台

2．MF-47万能表1台

3．TB型模拟电路仪和④号实验摸板1台

三、实验电路及原理

RC正弦波振荡器是没有输入信号的带选频网络的正反馈放大器，若用RC元件组成选频网络，就称为RC振荡器。RC选频电路有多种形式，本实验采用的是双T网络的RC 正弦波振荡器。

用“李沙育图形”比较法测量频率，它是用已知的标准频率f M与被测的未知的频率f （均为正弦波）相比较而进行测量。若将未知频率的电压Uo和已知频率的电压U M分别送入示波器的Y轴和X轴输入端，则被测频率的数值，可由示波器荧光屏上所显示出的图形性质来确定，这种图形称为“李沙育图形”。

C

图4-1

四、实验内容和步骤

1．图4-1RC串并联选频网络振荡器在4号实验摸板上先不接入双T网络（A，B与C，D处不连接）调T1管静态工作点，使D点为7-8V。

2．将A与B，C与D连通，即使入双T网络后，用示波器观察输出电压波形。若不

起调节器1Rp.使电路振荡并调到较理想的波形（输出波形为最大且不失真的正弦波）。

3．用示波器测量振荡频率与计算值比较。

4．由小到大调节1Rp观察输出波形，并测量电路刚开始振荡时1Rp的阻值（测量量应断开电源并断开连线）。

5．观察李沙育图形

方法：将电路输出接示波器Y输入端，信号发生器输出端接示波器X轴输入端，然后调节信号发生频率，当此频率与振荡频相等时，示波器显示出圆形或椭圆形，此时信号发生器指示的频率值即为电路振荡频率fo。

6．断开双T网络，用信号发生器通过电容C4给电路输入频率与步骤5振荡频率fo 相等的正弦波，并调节信号发生器的输出电压幅度，使电路输出获得与步骤2相同的电压幅度。用交流毫伏表分别测量此时的输入电压、输出电压和反馈电压的有效值Ui,Uo，并由此计算电路的电压增益Auf，将实验数据记入表4-1

五、注意事项

1．按图接线，注意调节静态工作点的位置。

六、思考题

1．当振荡为正弦波时，用万用表测量正常振荡下各点的工作电压与静态时测得的电压是否相同？为什么？

2．为什么放大器后面要带射极跟随器？

七、实验报告

1．整理实验测量数据和波形。

2．总结双T选频网络振荡器的特点。