模拟电路实验.pdf

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1、第 2 章模拟电子技术实验实验 2.1 电压放大电路1.实验目的（1）掌握共发射极放大电路的参数对放大电路性能的影响。（2）学习调整交流电压放大电路的静态工作点、测量电压放大倍数。（3）熟悉数字存储示波器、交流毫伏表的使用方法。2.实验预习要求（1）如何调整放大电路的静态工作点？放大电路电压放大倍数与哪些因素有关？（2）放大电路输出信号波形在哪些情况下可能产生失真？应如何消除失真？3.实验仪器与设备（1）仪器设备序号123456名称多级放大电路实验板电子技术实验箱双通道函数发生器数字式万用表双通道交流毫伏表数字示波器型 号TPEES1BITDG 1022VC9802A+DF2172CDS105

2、2E数 量1 块1 台1 台1 块1 台1 台（2）实验板介绍图 2.1.1 是放大电路实验板的印制电路，它由三个单级放大电路组成：T1管与其周围元件可以组成一级固定偏置或分压式偏置共发射极放大电路，T2管构成一级分压式偏置、并带有电流负反馈的共发射极放大电路，T3管构成一级射极输出器。=1.5k，和 RE1串联构成，第一级放大电路有两个独立的集电极电阻RC1=3k、RC1发射极电阻由RE1旁路电容 CE1用来控制是否引入交流电流负反馈及控制反馈深度。三级放大电路的上偏置电阻RB11、RB21、RB31，都是由一个固定的 10 k电阻串联一个电位器构成。调节各电位器，可为各级放大电路设定合适的

3、静态工作点。每一级放大电路相互独立，可根据需要灵活组成单级或多级阻容耦合放大电路。射极输出器既可接在末级，也可接在第一级，或作为中间级，只要改变实验板上的接线即可。实验板上“12V”用来接直流电源，“输入 ui”用来外接输入信号，“输出 uo”是放大电路的输出端。每级放大电路还有各自独立的输出端 uo1、uo2、uo3。实验板的印制电路已将几个“地”端固定连接在一起（电子实验要求整个实验系统共地）。另外实验板还设有几个专用电阻供实验时使用。RL=3k可作为放大电路的外接负载。RF=39k为反馈电阻，当需要引入级间电压负反馈时，可将M 点与 uo2、M点与 T1的发射极 e1分别相连。RS=3k

4、可视为信号源的内阻，利用RS可测量放大电路的输入阻抗。33+UCC+12VMRW1560kRC13kRB11ui1RC11.5kRB21RW2100kRB1110kC1+b1RB2110kRC23kRB31C3+c2uo2ui3b3T2e2c1T1e1+C2uo1ui2b2RW3330kRB3110kc3T3e3RE33kRF39kC4+Muo3uoR S3kRE1RB1210k51QRE11kP+CE1RB224.7kRE2680RE220+CE2RL3k（3）LM386 集成功率放大电路本实验所用 LM386 的管脚功能如下表所示，实验中电源电压为+UCC=+9V。电 源 端+UCC6地4

5、输 入 端同相3反相2输出端uo5增益设定接 R、C 或开路18旁 路接电容7图 2.1.14.实验内容及要求（1）把各仪器调整到待用状态 将放大电路小实验板的四个脚对应插在数字电子实验箱的插孔中，则+12V 电源线已接到放大电路实验板上。注：只有开启实验箱的电源开关，+12V 电源才能接到放大电路上。调节放大电路的输入信号：由DF1631 功率函数发生器“电压输出”端提供。功率函数发生器各旋钮状态如下：波形选择 正弦波；频率 1kHz；衰减 60dB；调节“幅度”旋钮，同时用 DF2172A 交流毫伏表 10mV 档监测，使正弦输入信号的有效值为Ui1=5mV。注：DF1631 功率函数发生

6、器面板显示的幅度为峰-峰值，即 Ui1pp=22Ui1。（2）关闭各仪器电源，按图2.1.2 连接放大电路。集电极电阻RC=RC1=3k，放大电路空载，P 点接到发射极 e1。图 2.1.2C1+RW1RC1c1T1e1RE1QRE1P+UCCRC1+C2RB11b1+ui1+RLCE1uo1RB234（3）调整和测试静态工作点 开启实验箱后部电源开关。调节电位器 RW1，使三极管 T1的集电极电位 VC1=6 7V，用示波器观察放大电路输出电压uo1的波形是否失真。若有失真，可稍稍调节RW1消除失真后，再测量静态工作点。用万用表直流电压档测量 T1管集电极、基极、发射极对“地”电位 VC1、

7、VB1、VE1和各极之间的电压，填入表 2.1.1 中。表 2.1.1测量电量测量值VC1/VVB1/VVE1/VUBE1/VUBC1/VUCE1/V（4）测量放大电路电压放大倍数按表 2.1.2 的要求测量放大电路输入和输出电压的有效值，并记录数据。注意：测量时，输入信号用晶体管电压表的10mV 档进行测量；测量输出信号时，注意选择合适的量程。（5）观察输出信号与输入信号之间的相位关系加入交流电流负反馈（P 点与 Q 点相连）测试条件不加交流电流负反馈（P 点与 T1管的发射极 e1相连）RC=3kRC=1.5kRC=3kRC=3kRC=3kRC=1.5k放大电路空载放大电路空载RL=3k放

8、大电路空载RL=3kRL=3k表 2.1.2Ui1/mVUo1/mV计算 Au1=Uo1/Ui1=1.5k，引入交流电流负反馈，并带负载 RL=3k。然后用示波器的两个通道选择放大电路 RC=RC1同时观察输入、输出电压波形，并将波形记录于表2.1.3 中（要求标出横轴和纵轴的单位）。表 2.1.3ui1ui1的波形0tuo1uo1的波形0t35（6）观察静态工作点对输出波形失真的影响选择 RC=RC1=3k，放大电路空载。按表2.1.4 中的要求观察 uo1的波形并记录。注：加大输入信号，可将函数发生器的“衰减”减小，或右旋“幅度”旋钮。表 2.1.4uo1的 波 形给 定 条 件不加交流负

9、反馈加入交流负反馈uo1不失真（RC=3k）适当加大 ui1，使 uo1波形的上、下部同时产生失真减小 RW1(逆时针旋转 RW1)使 uo1产生饱和失真增大 RW1(顺时针旋转 RW1)使 uo1产生截止失真5实验总结要求（1）根据表 2.1.2 中的实验数据，计算不同条件下的Au，分析它与哪些因素有关？（2）由实验结果，说明静态工作点对共发射极放大电路输出波形失真的影响及负反馈的作用。（3）放大电路的静态与动态测试有何区别？36实验 2.2集成运算放大器的应用1.实验目的（1）学习正确使用集成运算放大器的方法。（2）掌握集成运算放大器在模拟信号运算方面的应用。（3）掌握电压比较器的特性。2

10、.实验预习要求（1）按照本实验的“实验内容及要求”（1）、（2），画出各实验电路图，并标出图中电阻的阻值和运放的引脚号码。（2）画出图 2.2.3 所示电压比较器的电压传输特性，说明参考电压对电压传输特性的影响，并分析输出波形与输入波形的关系。（3）如何通过测量手段判断集成运放是否工作在线性区？3.实验仪器和设备序号123456名称电子技术实验箱数字式万用表双通道函数发生器数字示波器集成运算放大器硅稳压管型 号TPEES1BITVC9802A+DG 1022DS1052EA7412CW11/14数 量1 台1 块1 台1 台1 片各 2 只4.实验器件介绍（1）本实验采用通用型集成运算放大器A

11、741，它具有较高的开环电压放大倍数Au0（105 108），高输入阻抗 rid（约为 2M），高共模抑制比等特点。集成运放A741 为 8 脚、双列直插式扁平封装，各引脚功能如下表所示。电 源 端+UCC7UEE4输 入 端u+3u2输出端uo6接调零电位器OA11OA25空脚NC8（2）集成运算放大器 A741 电源电压的允许范围为 9 V 18 V。本实验中取正电源为+UCC=+15V，负电源为-UEE=-15V。（3）硅稳压管 2CW11和 2CW14 的电参数如下表所示。名称硅稳压管2CW146 7.5V10mA33mA型 号2CW11稳定电压3.2 4.5V稳定电流10.5mA最大

12、稳定电流55mA5.电子电路实验注意事项（1）接好线路经检查正确无误后再通电，严禁带电接线，以免造成设备损坏。（2）实验所用到的芯片、电阻器、电容器、二极管、稳压管等元器件由实验箱提供。（3）在实验中整个实验系统应共“地”：将函数发生器的“”、示波器的“地”、毫伏表的“地”、以及电路中所有“地（）”均应连接在一起，成为一个“公共端”。37（4）本实验所使用的TDS1002 数字存储示波器，其测试线选“1”位置，使用示波器时，应设置示波器“探头”选项为“1”（参考附录 2.1.1 进行操作）；读数时信号无衰减，幅度的实际值=测量值。6.实验内容及要求（1）反相比例运算电路 设计电路：要求 Auf

13、=10，RF=100k，画出电路图，并计算电路中未知电阻阻值。按预先设计的电路图连接反相比例运算电路。按表 2.2.1 要求，调整直流输入电压 ui（由实验箱上的 12V +12V 电源提供），测量输出电压 uo，并计算电路的电压放大倍数Auf，将测量结果记录在表 2.2.1 中。注意：a)设计电路时，若电阻阻值为非标称值时，选择与实验箱上阻值最接近的电阻。b)测量输出电压 uo时，应选用万用表直流电压档的合适量程。表 2.2.1输入电压 ui理论值输出电压 uo测量值计算Auf测量值理论值测量值理论值测量值0.4V理论值0.3Vuoui（2）同相比例运算电路 设计电路：要求 Auf=4，RF

14、=30 k，画出电路图，并计算电路中未知电阻的阻值。按预先设计的电路图连接电路。加入 f=1kHz、Uipp=0.6V 的正弦输入信号 ui，由 DF1631 函数发生器提供。用 TDS 1002 型示波器观察 uo与 ui之间的相位关系，测量输出电压的峰-峰值 Uopp，计算电压放大倍数 Auf，并填入表 2.2.2 中。逐渐增大输入信号 ui，使输出电压 uo达到双向饱和而产生失真，用示波器测量运算放大器的饱和电压峰-峰值 Uopp（即 2UOM），将输出电压uo达到双向失真所对应的Uipp、Uopp（拐点处的坐标）的测量结果填入表 2.2.2 中。用示波器的 CH1 测量 ui,CH2

15、测量 uo。将示波器的“DISPLAY（显示）”按钮置于“XY”方式，观察电压传输特性曲线，并绘在表2.2.2 中，注意标出拐点的坐标。表 2.2.2运放工作状态线性放大饱和失真(拐点处坐标)输入电压 Uipp0.6V输出电压 Uopp计算Aufuoui电压传输特性曲线（3）反相积分运算电路 按照图 2.2.1 连接反相积分运算电路。从 M 点加入 f=1kHz、幅度为 4V 的方波输入信号（由功率函数发生器提供）。用示波器两个通道同时观察输入信号ui和输出信号 uo的波形，并画出波形图。38注：a)接线时应注意 100F 电解电容的极性，不要接反；b)描绘积分电路的输入、输出波形时，应注意时

16、间上的对应关系，由于积分电路输出信号 uo的初始值与电容的初始储能有关，所以不必画出坐标系。图 2.2.122010k100FM1M+ui10k230.047F+A+6+uoA741（4）反相微分运算电路 按图2.2.2连接反相微分运算电路。图中1k电位器的作用是为了消除电路中可能产生的自激振荡，使微分电路工作稳定。若用示波器观察波形时，有自激振荡现象，可适当调节该电位器。从 M 点加入一个 f=1kHz、幅度为 4V 的方波输入信号。用 TDS 1002 型示波器同时观察 ui及 uo的波形，并对应画出波形图。（5）电压比较器 按图 2.2.3 接好电路，电路中 DZ1、DZ2选用 2CW1

17、4 型的稳压管。输入信号 ui为频率 f=100 200 Hz、Uipp=10 V 的正弦波，由DF1631 功率函数发生器提供。参考电压 UR由实验箱上的 12V +12V 电源提供。按以下三种情况，用示波器同时观察、并记录电压比较器的输入、输出电压波形：a)参考电压 UR=+2V；b)参考电压 UR=0V；39图 2.2.22203.9k100FM+ui3.9k0.047F1k23+A+6+uoA741c)参考电压 UR=1V。注意：观察、记录波形时，应注意输入波形和输出波形的对应关系。7实验总结要求（1）根据实验测量数据，计算表2.2.1 中的 Auf，绘制表 2.2.2 中的曲线。（2

18、）根据实验结果，画出UR取三种不同数值时，比较器的输入输出电压波形，并画出相应的电压传输特性曲线。+URui47k247k3A+62kuoDZ1DZ2A741图 2.2.340附录 2.2TPEES1BIT 电子技术实验箱本实验箱可完成电子技术课程实验。由电源、信号源、电路实验区等组成，配有1 块作为元件库的小实验板，提供电阻、电容、二极管等元器件，并方便地插接到实验箱中。元件库见附图 2.2.1，实验箱见附图 2.2.2。1.技术性能及配置（1）电源：输入：AC220V。输出：（1）+15V，15V，最大输出电流为 500mA。（2）+12V，最大输出电流为 500mA。（3）+5V，最大输

19、出电流为 1A。（2）信号源：固定连续脉冲：输出波形为方波，幅值VPP=5V，频率 1Hz，1kHz。直流信号源：12V +12V 连续可调。单次脉冲：TTL 输出，A、B 两路，按下A（B）按钮时，输出从“0”“1”，是上升沿，抬起按钮时从“1”“0”是下降沿。对应的指示灯显示相应的状态，A（B）输出的状态与A(B)的状态相反。（3）电平指示：D0 D9 共 10 路，用于显示数字电路的输出状态。（4）逻辑电平：S0 S9 共 10 路，用于提供数字电路的逻辑输入，向上拨动开关，灯亮，代表逻辑 1；向下拨动开关，灯暗，代表逻辑0。（5）译码显示及 LED 数码显示：实验箱左上方有两个共阳极L

20、ED 数码管，可用来显示0 9 数字，左侧数码管带有译码器，可直接输入 8421 BCD 码，D 为高位，A 为低位。右侧数码管必须经过译码器（如74LS248）才能显示数字。2.使用注意事项：连接线路时不要通电，以防止误操作损坏芯片等器件。附图 2.2.141A74174LS24874LS0074LS0274LS0474LS160A74174LS19474LS19474LS16174LS16174LS13974LS11274LS1074LS1174LS2074LS2174LS3274LS7474LS125附图 2.2.242实验 2.3整流、滤波、稳压电路1实验目的（1）研究整流、滤波电路输

21、出电压与输入电压之间的关系。（2）研究稳压管和三端集成稳压器的稳压性能。（3）掌握数字示波器在本实验中的使用方法与特点。2实验预习要求复习教材中有关整流、滤波、稳压电路的原理和计算方法。（1）分别计算表 2.3.1、表 2.3.4 中电压 Ui和 Uo的理论值。（2）熟悉稳压管和三端集成稳压器基本稳压电路的连接方法。（3）能否用数字示波器的两个通道，同时观察变压器副方电压和负载两端电压的波形？为什么?3实验仪器和设备（1）仪器设备序号123名称整流、滤波、稳压实验箱数字式万用表数字示波器型 号VC9802A+DS1052E数 量1 台1 块1 台（2）整流、滤波、稳压实验箱的结构和功能本实验所

22、用到的整流、滤波、稳压实验箱的面板图如本实验后附录2.3所示。单相桥式整流器 W02整流桥的电路符号如图 2.3.1 所示。整流桥共有四个端子，标有“AC”的两端为正弦波输入端，标有“+”、“”的端子分别为整流输出正、负极性端。实验箱中整流桥的型号为 2W10，其电参数为：最高反向工作电压 50V,最大整流电流 1A。三端集成稳压器 LM7805LM7805 为输出固定正电压的三端集成AC图 2.3.1ACLM7805+W0213输公入共端端2输出端稳压器。LM7805 管脚定义如图 2.3.2 所示。其输出电压（输出端与公共端之间）为+5V，在额定散热条件下，输出电流为 1A，最大输出电流可

23、达 1.5A。DZ为稳压管，型号是BZX55C，其稳定电压UZ为 5.8 6.6V，功率为 500mW43图 2.3.24实验内容及要求（1）桥式整流电路的测量 按图 2.3.3 连接线路（虚线所示的电容 C1暂不接入），U2取变压器副方 12V 的抽头，负载电阻 RL用滑线变阻器，将其阻值调至最大。注意：线路连接完毕，必须经指导教师检查无误后，再接通电源。220V13V12VW02AC11VU20VAC+C1100F+RL+Uo图 2.3.3 用示波器分别观察变压器副方电压和负载两端电压的波形，并记录于表 2.3.1 中。注意：不能用示波器的两个通道同时观察变压器副方电压u2和负载两端电压

24、uo的波形，因为二者不共地，而两个通道的“地”在示波器内部是接在一起的。用万用表的交流电压档测量变压器副方电压U2，并记录于表2.3.1中。用万用表的直流电压档测量负载 RL两端的电压 Uo，并记录于表2.3.1 中。表 2.3.1测电路量波形有效值 U2波形平均值 Uo/V理论值桥式整流电容滤波实测值无滤波实测值理论值变压器副方电压负载两端电压（2）桥式整流电容滤波电路的测量 在图 2.3.3 中接入滤波电容 C1（实验箱上 100F/50V 的电容），将44负载电阻 RL的阻值调至最大。注意：C1为电解电容器，其正、负极性不能接反（上正下负），否则电容器易击穿。用示波器分别观察变压器副方和

25、负载两端电压的波形，记录于表2.3.1 中。用万用表的直流电压档测量负载 RL两端的电压 Uo，记录于表 2.3.1中。（3）三端集成稳压器稳压电路的测量A.负载电阻一定，测量输入电压 Ui的变化对稳压器输出电压Uo的影响。按图 2.3.4 接线，20电阻为直流电流表保护电阻。由于设置了保护电阻 R，故Uo应为 C1两端的电压。使变阻器滑动端置于25 刻度处，并保持不变，直流电流表指示负载电流IL约为 50mA 左右。按表 2.3.2 所给定的数值，改变变压器副方电压U2，测量表内所示各电压值，将数据记入表2.3.2 中。注意：a)每次改变 U2时，均应断开实验箱的电源开关。b)为准确计算 U

26、i的理论值，每次改变U2时，均应用万用表的V 档测量 U2。c)在电容 C1两端测量电压 Uo。220V13V12VW02AC1LM7805+Ui32R20+UoAIL11VU20VAC+C2+2200FC1100FRL图 2.3.4RL置于 25 刻度表 2.3.2变压器副方电压 U2标示值实测值理论值Ui/V实测值Uo/V理论值11 V12 V13 V45实测值B.电源电压一定，测量负载电阻RL的变化对输出电压 Uo的影响 电路仍为图 2.3.4，U2=12V，直流电流表选择合适的量程。调节负载电阻 RL，使IL分别为表 2.3.4 中给定数值，测量相应的输出电压 Uo，并记入表 2.3.3 中。U2=12V表 2.3.3IL/mAUo/V20601001405.实验总结要求（1）根据表 2.3.1 数据，说明整流输出电压的理论值与实测值之间产生误差的主要原因。（2）简述稳压管稳压电路的原理及作用。（3）根据实验结果，总结整流、滤波和稳压三部分电路的作用。并与稳压管稳压比较二者有何不同。46附录附录 2.32.3 整流、滤波、稳压实验箱整流、滤波、稳压实验箱