模电实验附答案.docx

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模电实验附答案

实验一晶体管共射极单管放大器

一、实验目的

1．学会放大器静态工作点的调式方法和测量方法。

2．掌握放大器电压放大倍数的测试方法及放大器参数对放大倍数的影响。

3．熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。

二、实验原理

图2—1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。

偏置电阻RB1、RB2组成分压电路，并在发射极中接有电阻RE，以稳定放大器的静态工作点。

当在放大器的输入端加入输入信号后，在放大器的输出端便可得到一个与输入信号相位相反、幅值被放大了的输出信号，从而实现了电压放大。

三、实验设备

1、信号发生器

2、双踪示波器

3、交流毫伏表

4、模拟电路实验箱

5、万用表

四、实验内容

1．测量静态工作点

实验电路如图1所示，它的静态工作点估算方法为：

UB≈

图1共射极单管放大器实验电路图

IE＝

≈Ic

UCE=UCC－IC（RC＋RE）

实验中测量放大器的静态工作点，应在输入信号为零的情况下进行。

1）没通电前，将放大器输入端与地端短接，接好电源线（注意12V电源位置）。

2）检查接线无误后，接通电源。

3）用万用表的直流10V挡测量UE=2V左右，如果偏差太大可调节静态工作点（电位器RP）。

然后测量UB、UC，记入表1中。

表1

测量值

计算值

UB（V）

UE（V）

UC（V）

RB2（KΩ）

UBE（V）

UCE（V）

IC（mA）

2.6

2

7.2

60

0.6

5.2

2

4）关掉电源，断开开关S，用万用表的欧姆挡（1×1K）测量RB2。

将所有测量结果记入表2—1中。

5）根据实验结果可用：

IC≈IE＝

或IC＝

UBE＝UB－UE

UCE＝UC－UE

计算出放大器的静态工作点。

2．测量电压放大倍数

各仪器与放大器之间的连接图

关掉电源，各电子仪器可按上图连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起后接在公共接地端上。

1）检查线路无误后，接通电源。

从信号发生器输出一个频率为1KHz、幅值为10mv（用毫伏表测量ui）的正弦信号加入到放大器输入端。

2）用示波器观察放大器输出电压的波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下表中三种情况下的输出电压值，记入表中。

表2

RC（K）

RL（K）

uo（V）

AV

2．4

∞

1.5

150

1．2

∞

0.75

75

2．4

2．4

0.75

75

3）用双踪示波器观察输入和输出波形的相位关系，并描绘它们的波形。

*4．测量输入电阻和输出电阻

根据定义：

输入电阻

输出电阻

表3

us

（mv）

ui

（mv）

Ri（KΩ）

uL

（V）

u0

（V）

RO（KΩ）

测量值

计算值

测量值

计算值

100

10

1.1

0.75

1.5

2.4

2.4

置RC=2.4KΩ，RL=2.4KΩ，IC=2.0mA，输入f=1KHz，ui=10mV的正弦信号，在输出电压波形不是真的情况下，用交流毫伏表测出uS、ui和uL记入表中。

断开负载电阻RL，保持uS不变，测量输出电压u0，记入表中。

五、实验报告

1．列表整理实验结果，把实测的静态工作点与理论值进行比较、分析。

答：

静态工作点

UBE（V）

UCE（V）

IC（mA）

实测值

0.6

5.2

2

理论值

0.7

5.2

2

实测的静态工作点与理论值基本一致，实测UBE＝UB－UE＝0.6V，而理论为0.7V，产生误差的原因可能是UB、UE的值接近，这种接近的两个量相减的间接测量，则合成相对误差就比较大了。

2．分析静态工作点对放大器性能的影响。

答：

静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。

如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时u。

的负半周将被削底；

如工作点偏低则易产生截止，即u。

的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显）。

这些情况都不符合不失真放大的要求。

所以在选定工作点以后还必须进行动态测试，即在放大器的输入端加入一定的ui，以检查输出电压u。

的大小和波形是否满足要求。

如不满足，则应调节静态工作点的位置。

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实验二负反馈放大器

实验目的

加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项指标的影响。

实验原理

负反馈在电子电路中的作用：

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，但同时也会使放大器的放大倍数降低。

负反馈的几种状态：

电压串联，电压并联，电流串联，电流并联。

本实验以电压串联为例，分析负反馈对放大器指标的影响。

1.下图为带有电压串联负反馈的两极阻容耦合放大器电路，在电路中通过Rr把输出电压Uo引回到输入端，家在晶体管T1的发射极上，在发射极电阻Rf1上形成反馈电压Uf。

主要性能指标如下：

（1）闭环电压放大倍数Ar=Av/1+AvFv,Av为开环放大倍数。

图1为带有电压串联负反馈的两极阻容耦合放大器

（2）反馈系数Fv=RF1/Rf+RF1

（3）输入电阻R1f=（1+AvFv）RfRf为基本放大器的输入电阻

（4）输出电阻Rof=Ro/（1+AvoFv）Ro为基本放大器的输出电阻Avo为基本放大器Rl=∞时的电压放大倍数。

2.本实验还需测量放大器的动态参数，即去掉图1的反馈作用，得到基本放大器电路如下图2

图2基本放大器

实验设备与器件

模拟实验箱，函数信号发生器，双踪示波器，交流伏安表，数字万用表。

实验内容

1.静态工作点的测量

条件：

Ucc=12V,Ui=0V用直流电压表测第一级，第二级的静态工作点。

Us（V）

UE（V）

Uc（V）

Ic（mA）

第一级

2.81

2.14

7.33

2.00

第二级

2.72

2.05

7.35

2.00

表3—1

2.测量基本放大器的各项性能指标

实验将图2改接，即把Rf断开后风别并在RF1和RL上。

测量中频电压放大倍数Av，输入输出电阻Ri和Ro。

（1）条件;f=1KH,Us=5mV的正弦信号，用示波器监视输出波形，在输出波形不失真的情况下用交流毫伏表测量Us,Ui,UL计入3—2表

基本放大器

Us（mV）

Ui（mV）

UL（V）

Uo（V）

Av

Rf（KΩ）

Ro（KΩ）

5.0

0.5

0.25

0.48

500

1.11

2.208

负反馈放大器

Us（mV）

Ui（mV）

UL（V）

Uo（V）

Avf

Rif（KΩ）

Rof（KΩ）

5.0

2.3

0.14

0.20

87

8.52

1.028

表3—2

（2）保持Us不变，，断开负载电阻RL，测量空载时的输出电压Uo计入3—2表

2.观察负反馈对非线性失真的改善

（1）实验电路改接成基本放大器形式，在输入端加入f=1KH的正弦信号，输出端接示波器，逐步增大输入信号的幅度，使输出波形开始出现失真，记下此时的波形和输出电压的幅度。

其波形如下图一：

（2）再将实验电路改接负反馈放大器形式，增大输入信号幅度，使输出电压幅度的大小与

（1）相同，比较有负反馈时，输出波形的变化。

其波形如下图二：

图一图二

实验总结

（1）将基本放大器和负反馈放大器动态参数的实测值和理论估算值进行比较。

测量值

基本放大器

Us（mV）

Ui（mV）

UL（V）

Uo（V）

Av

Rf（KΩ）

Ro（KΩ）

5.0

0.5

0.25

0.48

500

1.11

2.208

负反馈放大器

Us（mV）

Ui（mV）

UL（V）

Uo（V）

Avf

Rif（KΩ）

Rof（KΩ）

5.0

2.3

0.14

0.20

87

8.52

1.028

（2）根据实验结果，总结电压串联负反馈对放大器性能的影响。

电压串联负反馈对放大电路的影响：

与基本放大电路实验时相比，其输入电阻变大，使电路在采集原始信号时其真度提高，即与上一级电路的衔接性增强；其输出电阻减小式电路携带负载的能力提高；同时其带宽增加；电路的的稳定性也有所增加；但是其放大倍数明显变低。

预习要求

（1）估算放大器的静态工作点。

（β=100）Ucc=12V,Ui=0V

UE（V）

Uc（V）

Ic（mA）

第一级

2.222

7.2

2.0

第二级

2.222

7.2

2.0

（2）怎样把负反馈放大器改接成基本放大器?

为何要把Rf并接在输入和输出端？

将负反馈放大电路的交流等效电路图画出来，并将负反馈网络等效在输入和输出端其电路图如下：

在画基本放大电路时其交流等效电路图应与上图的一样，所以要把Rf并接在输入和输出端。

（3）估算基本放大器的Av，Ri和Ro估算负反馈放大器的Avf，Rif和Rof，并验算它们之间的关系。

Avf=Av/（1+FAv）Rif=Ri（1+FAv）Rof=Ro/（1+FAv）

（4）如按深度负反馈估算，则闭环电压放大倍数Av=？

和测量值是否一致？

为什么？

闭环电压放大倍数Av=83和测得值不一样，此电路的反馈系数很小，不能用深度负反馈的即使计算来计算。

（5）如输入信号失真，能否用负反馈来改善？

不能用负反馈来改善输入失真，因为电路所接受的信号本身就是失真的，即使经过负反馈调节的输出波形正常其所得的信号也是失真的。

实验总结

通过这次实验我对负反馈电路有了新的认识，在分析电路实验时，可将电路整体等效为一个放大电路和一个负反馈，通过对输入及输出端的电压电流进行测量，中间环节可以不去刻意分析，这样在做实验和理解时更加简便快捷。

实验可以使我们对理论了解更深入透彻，在实验分析中将课本内容融汇进去.

——————————————————————————————————

实验三射极跟随器实验

一、实验目的

　　1、掌握射极跟随器的特性及测试方法

　　2、进一步学习放大器各项参数测试方法

2、实验仪器

DZX-1型电子学综合实验装置一个、TDS1002示波器一个、数字万用表一个、色环电阻一个、螺丝刀一把、导线若干

三、实验原理

射极跟随器的原理图如图1所示。

它是一个电压串联负反馈放大电路，它具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近于1，输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、输出信号同相等特点。

图1射极跟随器

射极跟随器的输出取自发射极，故称其为射极输出器。

1、输入电阻Ri

图1电路

Ri＝rbe＋（1＋β）RE

如考虑偏置电阻RB和负载RL的影响，则

Ri＝RB∥[rbe＋（1＋β）（RE∥RL）]

由上式可知射极跟随器的输入电阻Ri比共射极单管放大器的输入电阻Ri＝RB∥rbe要高得多，但由于偏置电阻RB的分流作用，输入电阻难以进一步提高。

输入电阻的测试方法同单管放大器，实验线路如图2所示。

图2射极跟随器实验电路

（其中，RL的测量值为0.995

，取1.00

；R的测量值为1.98

）

即只要测得A、B两点的对地电位即可计算出Ri。

　　2、输出电阻RO

图1电路

如考虑信号源内阻RS，则

由上式可知射极跟随器的输出电阻R0比共射极单管放大器的输出电阻RO≈RC低得多。

三极管的β愈高，输出电阻愈小。

输出电阻RO的测试方法亦同单管放大器，即先测出空载输出电压UO，再测接入负载RL后的输出电压UL，根据

即可求出RO

3、电压放大倍数

图1电路

≤1

上式说明射极跟随器的电压放大倍数小于近于1，且为正值。

这是深度电压负反馈的结果。

但它的射极电流仍比基流大（1＋β）倍，所以它具有一定的电流和功率放大作用。

4、电压跟随范围

电压跟随范围是指射极跟随器输出电压uO跟随输入电压ui作线性变化的区域。

当ui超过一定范围时，uO便不能跟随ui作线性变化，即uO波形产生了失真。

为了使输出电压uO正、负半周对称，并充分利用电压跟随范围，静态工作点应选在交流负载线中点，测量时可直接用示波器读取uO的峰峰值，即电压跟随范围；或用交流毫伏表读取uO的有效值，则电压跟随范围

U0P-P＝2

UO

四、实验内容

1、听课。

动手做实验前，听指导老师讲课，知道实验过程的注意事项，掌握各测量器材的使用方法。

2、按图2组接电路；静态工作点的调整

接通＋12V直流电源，在B点加入f＝1KHz正弦信号ui，输出端用示波器监视输出波形，反复调整RW及信号源的输出幅度，使在示波器的屏幕上得到一个最大不失真输出波形，然后置ui＝0，用万用表直流电压档测量晶体管各电极对地电位，将测得的原始数据记入表1。

表1晶体管各电极对地电位UE、UE和UC以及流过RE电流IE

UE（V）

UB（V）

UC（V）

IE（mA）

6.55

7.31

12.00

2.4

（在下面整个测试过程中保持RW值不变（即保持静工作点IE不变））

2、测量电压放大倍数Au

接入负载，在B点加f＝1KHz正弦信号ui，调节输入信号幅度，用示波器观察输出波形uo，在输出最大不失真情况下，用示波器测Ui、UL值。

将原始值记入表2。

表2Ui、UL的值和电压放大倍数Au

Ui（V）

UL（V）

Au

1.290

1.251

0.97

3、测量输出电阻R0

接上负载RL＝1K，在B点加f＝1KHz正弦信号ui，用示波器监视输出波形，测空载输出电压UO，有负载时输出电压UL，将原始值记入表3。

表3空载输出电压UO、有负载时输出电压UL和输出电阻R0

U0（V）

UL（V）

RO（KΩ）

1.271

1.243

9.2

4、测量输入电阻Ri

在A点加f＝1KHz的正弦信号uS，用示波器监视输出波形，分别测出A、B点对地的电位US、Ui，将原始值记入表4。

表4A、B点对地的电位US和Ui以及输入电阻Ri

US（V）

UI（V）

Ri（KΩ）

1.294

1.256

8

5、测试跟随特性

接入负载RL＝1KΩ，在B点加入f＝1KHz正弦信号ui，逐渐增大信号ui幅度，用示波器监视输出波形直至输出波形达最大不失真，并测量对应的UL值，将原始值记入表5。

表5输出波形达最大不失真时的Ui和UL值

Ui（V）

1.322

UL（V）

1.282

五、数据处理与分析

1、数据处理

将表1至表5的测量原始数据按三位有效数字对应填入表6至10。

表6晶体管各电极对地电位UE、UE和UC以及流过RE电流IE

UE（V）

UB（V）

UC（V）

IE（mA）

6.55

7.31

12.0

2.40

表7Ui、UL的值和电压放大倍数Au

Ui（V）

UL（V）

Au

1.29

1.25

0.97

2、数据分析

由

24.2KΩ，

83.2

可知，射极跟随器输入电阻高，输出电阻低。

由Au=0.97可知，射极跟随器的电压放大倍数小于近于1，且为正值。

这是深度电压负反馈的结果。

但它的射极电流仍比基流大（1＋β）倍，所以它具有一定的电流和功率放大作用。

6、实验结论

1、射极跟随器输入电阻高，输出电阻低；

2、射极跟随器的电压放大倍数小于近于1。

实验四、差动放大电路

1、熟悉差动放大器工作原理

2、掌握差动放大器的基本测试方法

1.计算下列差动放大器的静态工作点和电压放大倍数电路图

2、实验环境：

1.示波器

2.信号发生器

3.数字万用表

4.TPE-A3模拟电路实验箱

3、实验步骤：

1、将电路图5.1接线

2、测量静态工作点

3、测量差模电压放大倍数

4、测量共模电压放大倍数

5、在实验台上组成单端输入的差动电路进行下列实验

实验内容及数据记录

1、将电路图接线

2、测量静态工作点

①调零

将放大器输入端V11、V12接地，接通直流电源，调节调零电位器RP，使VO＝0。

②测量静态工作点：

测量V1，V2，V3各极各地电压，

并填入表5.1中。

5.1

对地电压

Vc1

Vc2

Vc3

Vb1

Vb2

Vb3

Ve1

Ve2

Ve3

测量值

6.29

6.31

-0.74

0

0

-7.77

-0.61

-0.61

-8.39

3）测量差模电压放大倍数

在两个输入端各自加入直流电压信号，按有5.2要求测量并记录，由测量得到的数据计算出单端和输出的电压放大倍数。

接入到V11t和V12，调节Dc信号源，使其输出为0.1和-0.1.

（须调节直流电压源Ui1=0.1V,Ui2=-0.1V）

4）　测量共模电压放大倍数

将输入端b1和b2短接，接到信号源的输入端，信号源另一端接地。

DC信号先后接OUT1和OUT2

测量有关数据后填入表5.32.，由测量得到的数据计算出单端和双端输出的电压放大倍数，并进一步计算出共模抑制比。

5.2

差模输入

共模输入

抑制比

测量值

计算值

测量值

计算值

计算值

Uc1

Uc2

Uo双

Ad1

Ad2

Ad双

Uc1

Uc2

Uco双

Ac1

Ac2

Ac双

CMRR

+0.1V

10.08

2.55

7.46

-16.86

16.86

-33.71

6.29

6.31

-0.02

0.005

0.005

0

186.5

-0.1V

6.29

6.31

-0.02

0.005

0.005

0

186.5

5、在实验台上组成单端输入的差放电路进行实验。

将b2接地，组成单端输入差动放大器。

在b1端先后输入直流信号，测量单端和双端输出的电压值。

填入表5.3计算单端输入时单端和双端输出的电压放大倍数。

并与表5.2中双端差模电压放大倍数进行比较。

输入信号Ui

测量仪计算值

电压值

放大倍数

（单端）

放大倍数

（双端）

Uc1

Uc2

Uo

直流+0.1V

4.76

7.84

-3.70

-52.3

-119.4

直流-0.1V

8.13

4.47

3.64

-53.2

-119.8

差分放大电路性能和特点：

输入阻抗较高,

抗干扰能力强是对双极性晶体管电路而言的.

输入阻抗越高，抗干扰能力就强

共模抑制比高（对差模信号有放大作用，对共模信号没有放大作用）

通常情况下，差动放大器用来放大微弱电信号的。