模拟电路实验讲义09级Word格式.docx
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4.常用电子元器件常识(实验参考书P408)。
5.设计性实验报告的要求(实验参考书P406)。
四、实验内容及步骤
1.装接电路与简单测量
图1.l工作点稳定的放大电路
(1)用万用表判断实验箱上三极管V的极性和好坏,电解电容C的极性和好坏。
(2)按图1.1所示,连接电路(注意:
接线前先测量+12V电源,关断电源后再连线),将RP的阻值调到适当位置。
2.静态测量与调整
(1)接线完毕仔细检查,确定无误后接通电源。
改变RP等,保证三极管工作在放大状态,计算并填表1.1。
表1.1
实测
根据实测值计算
VBE(V)
VCE(V)
IB(μA)
IC(mA)
β
填写上表时,请详细说明测量与计算方法,测量时要保证三极管工作在放大状态,随时关注数据的合理性。
测量静态值时电容不必接入。
注意:
Ib和Ic的测量和计算方法可以根据情况灵活选用间接测量法和直接测量法。
1间接测量法:
例如,可以通过测VRC和Rc等计算出IC。
此法虽不直观,但操作较简单。
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。
3.动态研究
(1)按图1.2所示电路接线。
(2)将信号发生器的输出信号调到f=1KHz左右,幅值约为500mV,接至放大电路的A点,经过R1、R2衰减(100倍),Vi点得到约5mV的小信号,观察Vi和VO端波形,并比较相位。
(3)信号源频率不变,逐渐加大信号源幅度,观察VO不失真时的最大值并填表1.2。
表1.2RL=∞
实测计算
估算
Vi(mV)
VO(V)
AV
图1.2小信号放大电路
(4)测放大电路输入电阻
输入电阻测量原理如下:
在输入端串接一个5K1电阻如图1.3,保证输出信号不失真,测量VS与Vi,即可计算ri。
(注意:
图1.2中的R2应该去掉,图1.2中的R1就是图1.3中的R,为什么?
R2去掉后输出波形会失真,可以减小输入信号幅度,使输出不失真)。
图1.3输入电阻测量
将上述测量及计算结果填入表1.3中。
表1.3
测算输入电阻(设:
RS=5K1)
测算输出电阻
测算
VS(mV)
ri
VO
RL=∞
RL=
RO(KΩ)
(5)研究负载对放大倍数的影响
保持Vi=5mV不变,放大器接入负载RL,在改变RL数值情况下测量,并将计算结果填表1.4(表中的电阻值可以根据需要更改为其他值,保证三极管工作在放大区)。
表1.4
给定参数
RC
RL
5K1
2K2
(6)测放大电路输出电阻
输出电阻测量原理如下(见图1.4):
图1.4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RL值使放大电路输出不失真(接示波器监视),测量带负载时VL和空载时的VO,即可计算出rO。
*(7)波形失真情况观察(选作)
Vi=5mV,如电位电路RP调节范围不够,可改变Rb1(51K或150K),增大和减小RP,观察VO波形变化,若失真观察不明显可增大Vi幅值(>50mV),并重测,将测量结果填入表1.5。
表1.5
RP
Vb
Vc
Ve
输出波形情况
最大
合适
最小
五、实验报告:
1.注明你所完成的实验内容和思考题,简述相应的基本结论。
2.选择你在实验中感受最深的一个实验内容,写出较详细的报告。
要求你能够使一个懂得电子电路原理但没有看过本实验指导书的人可以看懂你的实验报告,并相信你实验中得出的基本结论。
思考题:
1.怎样判断三极管是否工作在放大状态?
2.如何使用示波器测量直流电压?
3.如何使用示波器测量正弦信号中的直流分量(平均值)?
4.如何使用万用表判断三极管的管脚?
实验三差动放大电路研究(3学时)
l.熟悉差动放大电路工作原理。
2.掌握差动放大电路的基本测试方法。
1.双踪示波器
2.万用表
3.信号源
1.计算图2.1的静态工作点(设rbc=3K,β=100)及电压放大倍数。
2.在图2.1基础上画出单端输入和共模输入的电路。
实验电路如图2.1所示
图2.1差动放大原理图
1.测量静态工作点,
(1)调零
将输入端短路并接地,接通直流电源,调节电位器RPl使双端输出电压V0=0。
(2)测量静态工作点
测量V1、V2、V3各极对地电压填入表2.1中
表2.1
对地电压
Vc1
Vc2
Vc3
Vb1
Vb2
Vb3
Ve1
Ve2
Ve3
测量值(V)
填写表2.1时,要随时关注数据是否合理,及时纠正可能出现的错误。
2.测量差模电压放大倍数。
在输入端加入直流电压信号Vid=土0.1V按表2.2要求测量并记录,由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。
先将DC信号源OUTl和OUT2分别接入Vi1,和Vi2端,然后调节DC信号源,使其输出为+0.05V和-0.05V。
3.测量共模电压放大倍数。
将输入端b1、b2短接,接到信号源的输入端,信号源另一端接地。
DC信号分先后接OUTl和OUT2,分别测量并填入表2.2。
由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。
进一步算出共模抑制比CMRR=
。
表2.2
测量及
计算值
输入
信号Vid
差模输入
共模输入
共模抑制比
V0双
Ad1
Ad2
Ad双
Ac1
Ac2
AC双
CMRR
+0.1V
-0.1V
填写表2.2时,要及时算出Ad1,Ad2,Ad双的值,根据理论计算的结论,当输入信号改变时,它们的值(大小和符号)不应改变。
4.在实验板上组成单端输入的差放电路进行下列实验。
(1)在图1中将b2接地,组成单端输入差动放大器,从b1端输入直流信号V=±
0.1V,测量单端及双端输出,填表2.3记录电压值。
计算单端输入时的单端及双端输出的电压放大倍数。
并与双端输入时的单端及双端差模电压放大倍数进行比较。
表2.3
测量仪计算值
输入信号
电压值
放大倍数AV
Vo
直流+0.1V
直流-0.1V
正弦信号(50mV、1KHz)
注意:
填写表2.3时,要随时关注数据是否合理,及时纠正可能出现的错误。
(2)从b1端加入正弦交流信号Vi=0.05V,f=1000Hz分别测量、记录单端及双端输出电压,填入表2.3计算单端及双端的差模放大倍数。
(注意:
输入交流信号时,用示波器监视υC1、υC2波形,若有失真现象时,可减小输入电压值,使υC1、υC2都不失真为止。
而且,测量双端输出电压时,只能间接测量(求VC1与VC2的差值)而不能直接测量,因为示波器的“地线”会破坏电路的静态工作点。
五、实验报告
1.根据实测数据计算图2.1电路的静态工作点,与预习计算结果相比较。
2.整理实验数据,计算各种接法的Ad,并与理论计算值相比较。
3.计算实验步骤3中AC和CMRR值。
4.总结差放电路的性能和特点。
实验四负反馈放大电路研究(3学时)
1.研究负反馈对放大电路性能的影响。
2.掌握负反馈放大电路性能的测试方法。
2.音频信号发生器。
1.认真阅读实验内容要求,估计待测量内容的变化趋势。
2.图3.1电路中晶体管β值为40,计算该放大电路开环和闭环电压放大倍数。
四、实验内容
1.负反馈放大电路开环和闭环放大倍数的测试
(1)开环电路
图3.1反馈放大电路
①按图接线,RF先不接入。
②输入端接入Vi=lmVf=lKHz的正弦波(注意:
输入lmV信号采用输入端衰减法见实验二)。
调整接线和参数使输出不失真且无振荡(参考实验二方法)。
③按表3.1要求进行测量并填表。
④根据实测值计算开环放大倍数和输出电阻r0。
(2).闭环电路
①接通Rf按
(一)的要求调整电路。
②按表3.1要求测量并填表,计算Avf。
③根据实测结果,验证Avf≈
表3.1
RL(KΩ)
V0(mV)
AV(Avf)
开环
∞
1
1K5
闭环
2.负反馈对失真的改善作用
(1)将图3.1电路开环,逐步加大Vi的幅度,使输出信号出现失真(注意不要过份失真)记录失真波形幅度。
(2)将电路闭环,观察输出情况,并适当增加Vi幅度,使输出幅度接近开环时失真波形幅度。
(3)若RF=3K不变,但RF接入1V1的基极,会出现什么情况?
实验验证之。
(4)画出上述各步实验的波形图。
3.测放大电路频率特性
(1)将图3.1电路先开环,选择Vi适当幅度(频率为1KHz)使输出信号在示波器上有满幅正弦波显示,
(2)保持输入信号幅度不变逐步增加频率,直到波形减小为原来的70%,此时信号频率即为放大电路fH。
(3)条件同上,但逐渐减小频率,测得fL。
(4)将电路闭环,重复1~3步骤,并将结果填入表3.2。
表3.2
fH(Hz)
fL(Hz)
闭环时,由于fH较大,有可能超过信号源的上限频率,使fH无法测出。
1.将实验值与理论值比较,分析误差原因。
2.根据实验内容总结负反馈对放大电路的影响。
实验五比例求和运算电路研究(3学时)
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。
1.万用表
2.示波器
3.信号发生器
1.计算表4.1中的VO和Af
2.估算表4.3的理论值
3.估算表4.4、表4.5中的理论值
4.计算表4.6中的VO值
5.计算表4.7中的VO值
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
按表4.1内容实验并测量记录。
表4.1
Vi(V)
-2
-0.5
+0.5
RL=5K1
2.反相比例放大器
实验电路如图4.2所示。
图4.2反相比例放大电路
(1)按表4.2内容实验并测量记录。
表4.2
直流输入电压Vi(mV)
30
100
300
1000
3000
输出电压VO
理论估算(mV)
实际值(mV)
误差
要特别注意分析Vi为3000mV时的理论计算值与测量值。
(2)按表4.3要求实验并测量记录。
表4.3
测试条件
理论估算值
实测值
ΔV0
RL开路,直流输入信
号Vi由0变为800mV
ΔVAB
ΔVR2
ΔVR1
ΔV0L
RL由开路变为5K1,Vi=800mV
要注意表4.3中各量的物理意义,注意Δ的含义,以免出错。
(3)测量图4.2电路的上限截止频率。
3.同相比例放大电路
电路如图4.3所示
(1)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4.4
表4.5
要注意表4.5中各量的物理意义,注意Δ的含义,以免出错。
(2)测出电路的上限截止频率
4.反相求和放大电路。
实验电路如图4.4所示。
按表4.6内容进行实验测量,并与预习计算比较。
表4.6
Vi1(V)
0.3
-0.3
Vi2(V)
0.2
图4.4反相求和放大电路
5.双端输入求和放大电路
实验电路为图4.5所示。
图4.5双端输入求和电路
表4.7
2
0.5
1.8
-0.2
按表4.7要求实验并测量记录。
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。
实验六波形发生电路研究(3学时)
1.掌握波形发生电路的特点和分析方法
2.熟悉波形发生电路设计方法。
1.分析图5.1电路的工作原理,定性画出VO和VC波形。
2.若图5.1电路R=10K,计算VO的频率。
3.图5.2电路如何使输出波形占空比变大?
利用实验箱上所标元器件画出原理图。
4.图5.3电路中,如何改变输出频率?
设计2种方案并画图表示。
5.图5.4电路中如何连续改变振荡频率?
画出电路图。
(利用实验箱上的元器件)
1.方波发生电路
实验电路如图5.1所示,双向稳压管稳压值一般为5—6V。
图5.1方波发生电路
(1)按电路图接线,观察VC、VO波形及频率,与预习比较。
(2)分别测出R=10K,110K时的频率,输出幅值,与预习比较。
(3)要想获得更低的频率应如何选择电路参数?
试利用实验箱上给出的元器件进行条件实验并观测之。
2.占空比可调的矩形波发生电路实验电路如图5.2所示。
图5.2占空比可调的矩形波发生电路
(1)按图接线,观察并测量电路的振荡频率、幅值及占空比。
(2)若要使占空比更大,应如何选择电路参数并用实验验证。
3.三角波发生电路
实验电路如图5.3所示。
图5.3三角波发生电路
(1)按图接线,分别观测V01及V02的波形并记录。
(2)如何改变输出波形的频率?
按预习方案分别实验并记录。
4.锯齿波发生电路
实验电路如图5.4所示。
图5.4锯齿波发生电路
(1)按图接线,观测电路输出波形和频率。
(2)按预习时的方案改变锯齿波频率并测量变化范围。
1.画出各实验的波形图。
2.画出各实验预习要求的设计方案,电路图,写出实验步骤及结果。
3.总结波形发生电路的特点,并回答。
(1)波形产生电路需调零吗?
(2)波形产生电路有没有输入端。
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