模拟电子技术实验指导书B5图文Word下载.docx
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(2万用表法:
采用数字万用表的欧姆档直接测量电阻阻值。
3.电容类型及其电容量的标注方法
电解电容采用直接标注,瓷介质电容电容量均以3位数字标注,单位为pF,3位数字的含义是:
前2位为有效数字,第三位为10的幂次。
4.二极管极性与性能判断
档,判别二极管、晶体管的极性及好坏;
5.三极管类型与性能检测
用数字万用表上端的NPN、PNP插孔处判别三极管类型及好坏。
五、实验仪器
六、实验内容
1.双踪示波器、函数信号发生器、交流毫伏表配合使用(1示波器的调试(双踪示波器的使用方法请见附录Ⅲ
示波器接通电源,预热一段时间后,荧光显示屏上应显示一条扫描光迹线,通过调节灰度、聚焦、垂直位移、水平位移旋钮使其清晰的显示于显示屏的水平线位置。
(2机内校准方波信号测试
用机内校准方波信号:
kHzf1=,电压峰峰值VVPP2=的方波对示波器进行性能自检。
将机内校准方波信号输出端通过专用表笔与任一信号输入通道相连接,通过调节“Time/div”旋钮及其微调旋钮、“V/div”旋钮及其微调旋钮、垂直位移旋钮、水平位移旋钮等,使显示屏上呈现清晰的两个或几个周期的方波信号,记入表2.1-2。
(3调节函数信号发生器波形选择按钮shift+0、shift+1、shift+2、shift+3,分别得到正弦波、方波和三角波,通过示波器进行波形显示(函数信号发生器的使用方法请见附录Ⅱ。
(4用函数信号发生器输出频率f分别为kHz1、kHz10,对应的有效值分别为mV300、
V1的正弦交流信号,通过双踪示波器进行周期、频率、峰峰值的读取或计算,通过交流毫伏表进行有效值的测量,记入表2.1-3。
2.电阻阻值辨识以及实际阻值的测量,记入表2.1-4。
3.三极管类型与性能检测,记入表2.1-5。
七、思考题
1.为什么在实验中所有的仪器与实验电路必须共地?
不共地将会怎样?
2.信号源输出电压未经测量就接到实验电路上,可能造成什么后果?
应该怎么做?
3.交流毫伏表在小量程档,输入端开路时,指针偏转很大,甚至出现“打针”现象,为什么?
怎么避免?
八、实验报告要求
1.列表整理测量结果,并把实测数据与理论计算值比较分析产生误差原因;
2.总结本次实验中函数信号发生器、交流毫伏表、示波器在使用中的注意事项。
3.总结交流毫伏表读数技巧以及示波器峰峰值与周期的读取方法。
4.总结用万用表检测电阻、二极管、三极管的一般方法。
5.
回答思考题。
实验2.2Multisim软件应用—二极管特性的研究
研究二极管对直流量和交流量表现的不同特点。
二、预习要求
1.学习软件Multisim的基本操作方法;
2.预习二极管的工作原理、特性曲线和主要参数。
三、原理说明
二极管的伏安特性具有非线性,这给二极管应用电路的分析带来一定的困难。
为了便于分析,常在一定的条件下,用线性元件所构成的电路来近似模拟二极管的特性。
on
图2.2-1二极管加正向电压的情况图2.2-2由伏安特性折线化得到的等效电路
在图2.2-1所示电路中,二极管加正向电压,此时二极管具有图2.2-2所示特性。
图2.2-2所示的折线化伏安特性表明当二极管正向电压U大于
U后其电流I与U成线性关
系,直线斜率为1
D
r
。
二极管截止时反向电流为零。
因此等效电路是理想二极管串联电压源on
U和电阻
r,且
rUI
=∆∆。
则图2.2-1所示电路的回路电流为:
(2.2-1当二极管外加直流正向电压时,将有一直流电流,曲线上反映该电压和电流的点为Q点,如图2.2-3所示。
若在Q点基础上外加微小的变化量,则可以用以Q点为切点的直线来近似
微小变化的曲线,如图2.2-3所示;
即将二极管等效成一个动态电阻
d
r,且
dDDrui=∆,如图2.2-4所示,称之为二极管的微变等效电路。
图2.2-3二极管动态电阻的物理意义图2.2-4二极管的微变等效电路
VU
I
rR
-
=
+
i∆
Ur
利用二极管的电流方程可以求出:
(2.2-2
即:
(2.2-3
式2.2-3中的DI是Q点的电流。
对于图2.2-5所示电路,在交流信号iu幅值较小且频率低下的情况下,Ru的波形如图2.2-6所示,它是在一定的直流电压的基础上叠加上一个与iu一样的正弦波,该正弦波的幅值决定于dr与R分压。
图中的DU是直流电压源V单独作用时二极管的正向压降。
图2.2-5
直流电压源和交流电压源
同时作用的二极管电路图2.2-6波形分析
四、实验仪器与器件计算机一台五、实验内容
图2.2-7Multisim用户界面
(11T
T
uU
Su
USDDD
dDDTTdIeIidiIerududuUU⎡⎤-⎢⎥∆⎢⎥⎣⎦=≈=≈⋅≈∆T
dD
Ur≈D
R
uotωt
ωo
-R
uiu
启动Multisim软件,将出现如图2.2-7所示的用户界面。
缺省状态下,电路设计窗口的背景是黑色的,如若要改变背景颜色,请点击主菜单Options—Preferences—Circuit—Background,来选择自己需要的颜色。
利用主菜单Options—Preferences下的设置选项,可以定制Multisim界面的各个方面,包括工具栏、电路颜色、页尺寸大小、自动存储时间、符号系统等。
1.放置元件
建立如图2.2-5所示的电路图,首先放置各个元件。
点击Multisim软件左边器件工具栏第一个按钮
此时元件族工具栏打开,如图2.2-8所示,其中包含各种电源元件按钮,选择
我们需要的直流电压源,单击此按钮后拖拽到设计窗口,然后再单击,就可以把器件放置在电路图设计窗口上,双击放置好的电压源,将出现电源特性对话框,如图2.2-9所示,在弹出的对话框里修改幅值为1V,单击OK。
图2.2-8电源族按钮图2.2-9电源特性对话框
用同样的方法放置交流电压源,并修改其幅值为10mv、频率为500Hz。
点击器件工具栏的第二个按钮来选择我们需要的电阻,左边的按钮对应的电阻是实际生活中真实存在的电阻,单击此按钮将出现如图2.2-10所示的电阻浏览器,选择相应的阻值,点击
OK,然后把电阻放置在设计窗口上;
右边按钮对应的是虚拟电阻,首先单击此按钮把电阻放置在设计窗口上,然后双击此电阻,在弹出的对话框里修改阻值为500ohm,如图2.2-11所示,点击
OK。
单击选择此电阻后右击鼠标,点击或
按钮可改
变电阻为竖向。
图2.2-10电阻浏览器图2.2-11电阻设置对话框
其他器件的放置不再赘述,请同学们自己练习。
放置好的元件图如图2.2-12所示。
2.连线
放置好元件后,就要给元件连线。
Multisim有自动和手工两种连线方法。
自动连线会选择管脚间最好的路径自动为您完成连线,
它可以避免连线通过元件和连线重叠;
手工连线要
求用户自己控制连线路径。
对于本电路,大多数连线用自动连线完成。
我们以交流源电源和二极管相连接为例:
首先单击交流源电源的上管脚,然后单击二极管的左管脚,这两个器件就自动完成了连线。
其他器件的相连请同学们自己完成。
连线完成后电路图如图2.2-13所示。
图2.2-12放置好的元件图2.2-13连线后的电路图
3.放置仪表(1万用表
单击右边仪表工具栏第一个按钮,拖拽到电路设计窗口后单击放置在合适位置,出现图标,双击此图标,出现万用表的设置窗口,如图2.2-14所示。
将万用表的正负
端口连接到电阻的两端,如图2.2-15所示,可测量电阻两端的电压值。
图2.2-14万用表设置窗口图2.2-15二极管特性研究电路
通过单击万用表设置窗口上的或,可以选择测量交流量还是直流量;
单击A、V、等按钮,可以测量被测支路的电流、电压、电阻值。
注意:
测量电压值时,要把万用表并联到所测支路上;
测量电流值时,要把万用表串联到所测支路上;
测量电阻值时,要把所测支路断电。
(2示波器
单击右边仪表工具栏第四个按钮,拖拽到电路设计窗口后单击放置在合适位置,出现图标。
将此图标与被测电路相连接,如图2.2-15所示,A、B两端口分别连接
被测支路,G接地。
双击此图标,将出现示波器设置窗口,如图2.2-16所示。
设置扫描时间为1mS/Div,A通道每格幅值为5mV/Div,B通道每格幅值为10mV/Div。
图2.2-16示波器设置窗口
4.仿真
仿真电路图如图2.2-15所示。
因为只有在低频小信号下二极管才能等效成一个电阻,所以图中交流信号的频率为500Hz、数值为10mV(有效值。
由于交流信号很小,输出电压不失真,故可以认为直流电压表的读数是电阻上直流电压值。
仿真内容:
(1在直流电流不同时二极管管压降的变化。
利用直流电压表测电阻上电压,从而得到二极管管压降。
(2在直流电流不同时二极管交流等效电阻的变化。
利用示波器测得电阻上交流电压的峰值,从而得到二极管交流电压的峰值。
单击Multisim窗口右上角的按钮即可以开始仿真,请将仿真结果填入表2.2-1中,表中交流电压均为峰值。
六、思考题
1.二极管有几种折线化的伏安特性?
它们分别适应于什么应用场合?
七、实验报告要求
1.根据实验原理计算出在不同直流电源下R直流电压、R交流电压、二极管直流电压、二极管交流电压、二极管等效电阻的理论值;
2.回答思考题。
实验2.3单管共射放大电路
1.掌握放大器静态工作点的调试方法,分析静态工作点对放大器性能的影响。
2.掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法,分析其动态性能。
3.熟悉常用电子仪器及其模拟电路实验设备的使用。
4.学习使用仿真软件Mulstim2001实现电路仿真。
1.复习有关“基本共射放大电路”的动、静态特性。
2.用给定的晶体管参数计算实验电路的静态工作点。
电压放大倍数、输入、输出电阻,将其写入预习报告中。
3.推荐参考书目:
高文焕等,《电子技术实验》,P76-P100,清华大学出版社;
童诗白,《模拟电子技术基础》P76-P106,清华大学出版社。
1.文中带星号的实验内容为选做部分。
2.本文中的2K始终拨向右边,无反馈输入。
3.测量电流BQI时,需将万用表串入电路中。
万用表的黑、红表笔应插在合适位置(黑表笔插在COM位置上,红表笔插在20A或mA的位置上,同时档位切勿选择过大。
4.测量电阻bR时,需断开电源。
三、原理说明
1.
实验电路
图2.3-1单管共射放大电路
实验电路如图2.3-1所示,晶体管为9013,电路参数为:
VVCC12=,Ω=MRP1,
KRb1001=,KRc21=,KRl31=,Ω=1001eR,KRe5.12=,KRs7.4=,
FCCμ1021==,FCeμ471=,200=β。
2.实验原理
(1对于基本共射放大电路,只有设置合适的静态工作点,使交流信号驮载在直流分量上,以保证晶体管在输入信号的整个周期内始终工作在放大状态,输出电压波形才不会产生非线性失真,电路主要静态参数有管压降CEQU、集电极电流CQI和基极电流BQI。
其估算公式:
为了保证电路工作在线性区域,通常晶体管的CCCEQVU2
1=,则
C
CEQ
CCCQRUVI-=(2.3-1
β
CQ
BQII=
(2.3-2
(2电路主要动态参数有电压放大倍数uA、输入电阻iR和输出电阻oR。
电压放大倍数uA:
根据电压放大倍数的定义,利用晶体管bI对cI的控制关系,可得到
电压放大倍数,因为(bebbirRIU+=,'
11(//LcLbcLUIRIRRβ=-=-,故uA的计算式
为
LLui
be
URAUrβ'
=-
(2.3-3
其中EQ
beImVr26
1(300β++=1LLRR'
=∥1cR
输入电阻:
iR是从放大电路输入端看进去的等效电阻。
因输入电流有效值biII=,输入电压有效值//(bebbirRIU=,故输入电阻为
biRR=∥ber(2.3-4输出电阻:
根据诺顿定理对放大电路输出回路进行等效变换,使之成为一个有内阻的电
压源,可以看出
1coRR=(2.3-5
(3输入电阻iR的测量
为测量输入电阻iR,在被测量放大电路的输入端与信号源之间串入一个已知阻值的电阻sR,在放大电路正常工作的前提下,分别测量出sU和iU,根据输入电阻的定义式推导得:
iiisi
si
UURRIUU=
-(2.3-6
电阻sR的阻值不宜取得过大或过小,通常sR取阻值与iR阻值为同一数量级最佳,
本实验取KRs7.4=。
(4输出电阻oR的测量
为测量输出电阻oR可在放大电路正常工作的前提下,测出输出端不接负载时的输出电压oU和接上负载后的输出电压LU,然后根据公式:
11
LLooLRUURR=+(2.3-7
即可求出:
11(
LL
ooRU
UR-=(2.3-8
在此测试过程中,必须保持1LR接入前后输入信号的大小不变。
四、实验仪器与器件
表2.3-1实验仪器与器件清单
五、实验内容
1.调试静态工作点
(1读图2.3-1,根据图中参数计算静态工作点,写入预习报告中。
A.按图接线,1K闭合,2K始终接在右端,3K、4K断开。
检查无误后接通电源。
(2调试静态工作点:
A.调节可调电阻器PR
使三极管集电极与发射极电压VUCEQ6=(用数字万用表直流电压档测量。
B.用万用表直流电压档测量三极管基极与发射极之间电压BEQU、集电极与发射极之间的电压CEQU,记入表2.3-2中。
C.断开1K,将万用表调至直流电流档,串入支路中,测量三极管基极电流BQI。
D.断开电源和1K,将万用表调至电阻档,测量电阻bR(1bPbRRR+=。
填入表2.3-2。
表2.3-2静态工作点
(3测量电压放大倍数uA、iR、oRA.测量电压放大倍数
接通1K、3K、4K,调节函数信号发生器输出有效值为mVUs5=,kHzf1=的正
弦波,用示波器观察LU,用晶体管毫伏表分别测量iU和LU,计算uA。
填入表2.3-3中。
其中LU为带负载时的输出电压。
B.测量输出电阻oR
断开3K,用晶体管毫伏表测量oU并记录,根据式2.3-7计算出输出电阻值oR,填入表2.3-3。
其中oU为不带负载时的输出电压。
C.测量输入电阻iR断开4K,闭合3K,逐渐加大信号源电压sU,使mVUi5=,用毫伏表测量此时的s
U值并记录,根据式2.3-6计算出iR,填入表2.3-3。
☆(4测量最大不失真输出电压的有效值
接通1K、3K、4K,输出端接示波器,观察输出波形,通过调节函数信号发生器旋钮,逐渐增大信号源电压至输出波形刚好不失真,用毫伏表测量此时的LU,并与理论值比较。
记入表2.3-4。
理论值:
cCQLRIU2
1
=∥LR(2.3-9
表2.3-4最大不失真电压
(5观察静态工作点对输出波形的影响
4K闭合、3K断开,调节信号源得到mVUi5=,kHzf1=的正弦波,用示波器观察oU,逐渐加大PR,观察oU出现什么失真波形(如果失真波形不明显,可以加大信号源电压,并记录相对应的CEU值(万用表的直流电压档;
再逐渐减小PR,观察oU出现什么失真波形,并记录相对应的CEU值(万用表的直流电压档,说明晶体管工作在什么状态?
记入表2.5-5。
表2.5-5静态工作点随输出波形的影响
1.测量放大电路的输入电阻时,若串联电阻的阻值比其输入电阻大的多或小得多,对测量结果会有什么影响?
2.分析放大电路产生饱和、截止失真的原因?
3.测量静态值能否使用晶体毫伏表?
八、实验报告要求
1.列表整理测量结果,并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻值与理论计算值比较,分析误差原因。
2.总结1cR、1LR及静态工作点对电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。
3.讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。
4.回答思考题。
实验2.4差动放大电路
1.了解差动放大电路的工作原理、产生零漂的原因及抑制方法。
2.熟悉差放电路的性能和特点。
3.掌握差动放大电路的测试方法。
1.复习差动放大电路的工作原理,按图2.4-1所给的电路参数,分别计算电路的静态工作点,双端输入、(单双端输出的差模电压放大倍数,单端输入、(单双端输出的差模电压放大倍数,共模电压放大倍数。
2.熟悉仿真软件Mulstim2001的使用。
高文焕等,《电子技术实验》,P72-P75,清华大学出版社;
童诗白,《模拟电子技术基础》,计算图2.4-1差动放大电路各参数的理论值。
1.实验步骤中带☆为选做实验内容。
2.本实验中的单Ou为三极管1T或2T的集电极输出电压。
四、原理说明
1.实验电路
图2.4-1差动放大电路
如图2.4-1所示的长尾式差动放大电路,电路参数理想对称,bbbRRR==21,cccRRR==21
;
1T管与2T的特性相同,βββ==21,bebeberrr==21,eR为公共发射
极电阻,PR为调零电位器,计算理论值时,滑动端处于中点。
输入信号从2iU、2iU两端输入,输出由1T、2T的集电极输出。
1R、2R为均压电阻。
2.实验原理(1静态分析
当输入信号021==IIuu时,电阻eR中的电流等于1T管和2T管的发射极电流之和,只要合理的选择eR的阻值,并与电源EEV相配合,就可以设置合适的静态工作点。
发射极的静态电流:
e
BEQ
EEEQRU
VI2-≈
(2.4-1
基极电流:
β
+=
1EQBQII(2.4-2
管压降:
BEQCCQCCEQCQCEQURIVUUU+-≈-=(2.4-3由于21CQCQUU=,所以021=-=CQCQOUUu。
(2差分放大电路的四种接法A.双端输入、双端输出
输入信号Iu加于1Iu、2Iu两端,IIuu2
11=
IIuu2
12=
由两管的集电极输出,
则
(
1112
OcdPI
bbeuRARuRrββ
+++双(2.4-4
B.单端输入、双端输出
将2Iu接地,输入信号仍加于1Iu、2Iu两端,则有:
IIuu=1,02=Iu,并由两管的集电极输出,电压放大倍数同式(2.4-1。
C.(单双端
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