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(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。
实验一常用电子仪器的使用…………………………………………1
实验二单管共射放大电路设计………………………………………3
实验三两级交流放大电路设计………………………………………7
实验四负反馈放大电路设计…………………………………………9
实验五基本运算电路设计……………………………………………12
实验六RC正弦波振荡电路设计……………………………………13
实验一常用电子仪器的使用
一、实验目的
1.熟悉函数信号发生器、示波器、交流毫伏表及数字万用表的工作原理。
2.掌握常用仪器的使用方法。
二、实验仪器
1.SG1651函数信号发生器20VP-P/2MHz
2.CA8020A示波器400V/20MHz
3.TH2172交流毫伏表300V/2MHz
4.DT9205A数字万用表
三、预习要求
掌握电子仪器的工作原理及正确使用方法。
函数信号发生器用来产生频率为0.1Hz~2MHz、最大幅度为20VP-P的正弦信号,并分别给示波器和交流毫伏表提供电压。
交流毫伏表用来测量信号电压的大小。
根据本实验选定的信号频率和幅度的范围,选用TH2172交流毫伏表。
它能测量频率为5Hz~2MHz、幅度为100uV~300uV的正弦信号。
示波器是一种用来观测各种周期电压或电流波形的仪器,能观察到的最高信号频率主要取决于Y轴通道的频带宽度。
本实验采用CA8020A示波器,用它可以观测频率为20MHz以下的各种周期信号,且可同时观测两个不同的信号,以便比较。
为了减少示波器的输入阻抗对被测信号的影响,被测信号可以通过探头加到Y轴放大器的输入端,这时信号将有10:
1的衰减。
四、实验内容及步骤
1.函数信号发生器的使用
信号输出频率的调节方法:
通电源,拨动“频率选择”按钮,配合频率调节旋钮,可以输出0.1Hz~2MHz的正弦信号。
根据选择的波段和调节频率旋钮,可以直接读出频率的数值。
信号输出幅度的调节方法:
面板上可直接读出其峰峰值,满刻度为20VP-P。
拨动“输出衰减”按钮,配合幅度调节旋钮,可以直接读出信号的幅度。
“输出衰减”最大可达60dB,输出信号电压减少1000倍。
2.使用交流毫伏表测量电压
把函数信号发生器和交流毫伏表用信号线连接在一起,将函数信号发生器频率调至1kHz,幅度调至10VP-P,用交流毫伏表直接测量信号发生器在不同“输出衰减”位置时的输出电压值。
填表如下:
表1.1
衰减位置(dB)
20
40
60
输出电压理论值(有效值)
实测输出电压(有效值)
3.示波器的使用及用示波器测电压、周期
(1)示波器的使用
接通电源,调节“辉度”、“聚焦”和“辅助聚焦”各旋钮,使显示一条清晰的扫描基线。
触发置于“内”同步,将被测信号从Y1或Y2输入端加入,调节“V/div”、“t/div”及其“微调”旋钮,在屏幕上就显示稳定的正弦波形。
(2)用示波器测量电压
把函数信号发生器和示波器相连,调节函数信号发生器,使输出10KHz、10VP-P信号到示波器输入端,然后调节函数信号发生器“输出衰减”,使输出不同电压,测VP-P。
其中VP-P=波形占格数*V/div。
表1.2
实际输出电压值(VP-P)
输出电压理论值(VP-P)
实际输出电压(有效值)
(3)用示波器测量频率
使函数信号发生器输出10KHz、10VP-P设置正弦信号,将“微调”至标准,用示波器测频率,并画出波形。
f=1/T=1/周期占格数*t/div
五、实验报告
1.整理实验数据,分析实验结果,并给出误差分析。
2.了解仪器的规格型号。
实验二单管共射放大电路设计
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.学习如何选择电路类型,如何选择电路中各元件的参数。
1.示波器
2.信号发生器
3.数字万用表
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、实验要求及内容
1.实验要求
设计一个分压式静态工作点稳定的阻容耦合单管共射放大电路,部分元件参数和技术指标为:
(1)电源电压为VCC=12V。
(2)静态工作电流ICQ=1.0mA。
(3)负载开路时的电压放大倍数Au≧100。
(4)负载开路时,要求最大不失真输出电压(峰峰值)大于2V。
(5)三极管采用3DG6,放大倍数β一般是25~45。
2.实验内容
组装所设计的实验电路,完成实验要求的技术指标测量。
(1)调整静态工作点至ICQ=1.0mA左右。
(2)测量电压放大倍数。
(3)测量最大不失真输出电压。
(4)测量输入电阻和输出电阻。
五、实验原理
1.放大电路中的偏置电路设计
图2.1分压式偏置电路
偏置电路的设计,通常是在选定了电源电压和集电极电阻之后,根据静态工作点ICQ、UCEQ的要求,选择偏置电路的形式,并估算电路元件中的参数。
在图2.1所示的分压式偏置电路中,为了稳定静态工作点必须满足I1>
>
IBQ,VB>
UBE。
在工程上,对于硅管一般选取
,对于锗管一般选取
。
对于VB,一般选取
,即对于硅管取3~5V,锗管1~3V。
在选择合适的VB和I1以后,可以根据以下各式进行求相关参数。
,
,
以上电阻的阻值应分别按计算结果取相近的标称值。
选择好电阻之后,还要进行校验,以确保所选定的电阻值能够满足稳定条件。
2.放大电路静态工作点的测量和调试
由于电子元件性能的分散性很大,在设计制作三极管放大电路时,离不开测试和调试技术。
在完成设计和装配之后,还必须测量和调试放大电路的静态工作点及各项指标。
放大电路静态工作点的测量,是在不加输入信号的情况下进行的。
静态工作点的测量,应选用合适的万用表或直流电压表和直流毫安表,分别测量三极管的集电极电流ICQ和直流电压VB、VC、VE。
也可以采用间接测量法,即通过测VC或VE,
然后利用公式进行计算,
或
测量静态工作点的目的是为了了解静态工作点的设置是否合适。
如果测出UCEQ<
0.5V,说明三极管已经进入了饱和区,如果UCE≈VCC,则说明三极管工作在截止状态。
对于一个放大电路来说,这两种情况下静态偏置都不能使电路正常工作。
如遇到这两种情况,或测量值与选定的静态工作点不一致,就需要对静态工作点进行调整。
一般是通过调整偏置电阻Rb1或Rb2来实现。
3.放大电路动态指标测试
放大电路的动态指标有电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压等。
在动态测量时,为了防止干扰,各电子仪表和被测电路的公共接地端应连在一起。
同时,信号源、毫伏表、示波器的信号线通常都采用屏蔽线,而直流电源的正、负电源线采用普通线即可。
(1)电压放大倍数的测量
由函数发生器输出1KHz、峰峰值约10mV的正弦交流信号(也可以通过函数发生器产生一个较大的信号,再利用电路衰减得到),用示波器观察放大电路输出电压的波形,在输出信号没有明显失真的情况下,用毫伏表读出VO和Vi的大小,于是可得
(2)最大不失真输出电压的测量
放大电路的线性范围与三极管的静态工作点位置有关,当静态工作点过低时,放大电路容易产生截止失真,当静态工作点过高时,容易产生饱和失真。
当放大电路的静态工作点调整在三极管线性工作范围的中心位置时,如果输入信号增大,使输出信号波形同时出现失真,用毫伏表测出将要出现失真时输出电压的幅度,即为放大电路的最大不失真输出电压。
(3)输入电阻的测量
所谓输入电阻,指的是放大电路的输入电阻,在放大电路的输入端串联一个已知阻值的电阻RS,如图2.2所示,通过测量RS两端的对地电压,求RS上的压降,则输入电阻为
图2.2测量输入、输出电阻的电路
(4)输出电阻的测量
放大电路的输出可以看成是有源二端网络,只要测出输出空载时的电压
和接上负载以后的电压
,就可以求出
,电路如图2.2所示。
4.实验参考电路
实验参考电路如图2.3所示。
图2.3实验参考电路图
六、实验报告
1.按照实验要求设计电路,画出电路图,并估算放大电路的性能指标。
2.画出测试放大电路各动态参数的仪器连接图。
3.记录实验中测得的有关静态工作点和放大电路的指标数据。
4.讨论静态工作点对共射放大电路输出电压幅度、饱和失真、截止失真的影响。
实验三两级交流放大电路设计
1.掌握如何合理设置静态工作点。
2.学会放大电路频率特性测试方法。
3.了解放大电路的失真及消除方法。
1.双踪示波器。
2.数字万用表。
3.信号发生器,
1.复习教材多级放大电路内容及频率响应特性测量方法。
2.分析图3.1两级交流放大电路。
初步估计测试内容的变化范围。
四、实验内容
实验参考电路如图3.1所示。
图3.1两级交流放大电路
分析其等效电路,有公式如下:
1.设置静态工作点
(1)按图接线,注意接线尽可能短。
(2)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,填表3.1。
表3.1
IC
IB
β
rbe
V1
V2
(3)在输入A端接入频率为1KHz幅度为100mV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
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