模拟电子技术 指导实验

1、实验一 晶体管单管放大电路一、实验目的 1学习放大电路静态工作点调试方法，分析静态工作点对放大电路性能的影响。2学习放大电路电压放大倍数及最大不失真输出电压的测量方法。3测量放大电路输入、输出电阻。4进一步熟悉各种电子仪器的使用。二、实验原理图11为电阻分压式静态工作点稳定放大电路，它的偏置电路采用RB1 = RW1 + R3和RB2 = RW2 + R4组成的分压电路，并在发射级中接有电阻RE = R6，用来稳定静态工作点。当在放大电路输入端输入信号Ui后，在放大电路输出端便可得到与Ui相位相反、被放大了的输出信号U0，实现了电压放大。R1和R2组成输入信号的分压电路，其目的是防止输入信号过

2、大，损坏三极管。图11在电路中静态工作点为： 动态参数：电压放大倍数 其中输入电阻：若开关合上，即R7短接 输出电阻： 放大电路输入电阻测试方法：若输入信号源US经R1 = 5.1k与C1串联后再接到三极管V1的基极，测得US和，即可计算出 输出电阻可用下式计算：其中为RL未接入时（RL = ¥）U0之值，U0为接入RL时U0之值。1静态工作点的测试 1）静态工作点的测量放大电路的静态工作点是指在放大电路输入端不加输入信号Ui时，在电源电压VCC作用下，三极管的基极电流IB，集电极电流IC以及集成极与发射极之间的电压UCE等。测量静态工作点时，应使放大电路输入信号Ui = 0，即将信

3、号源输出旋钮旋至零（通常需将放大电路输入端与地短接）。然后测出IC，或测出RE两端电压，间接计算出IC来，IB = IC / b, UBE, UCE用数字式直流电压表进行测量，在测试中应注意：a) 测量电压UBE、UCE时，为防止引入干扰，应采用先测量B、C、E对地的电位后进行计算，即： UBE = UB UE UCE = UC UE b) 为了测量IB、IC和IE，为了方便起见，一般先直接测量出UE后，再由计算得到： 总之，为了测量静态工作点只需用直流电压表测出UC、UB、UE即可推算出。2）静态工作点的调试：放大电路的基本任务是在不失真的前提下，对输入信号进行放大，故设置放大电路静态工作点

4、的原则是：保证输出波形不失真并使放大电路具有较高的电压放大倍数。改变电路参数UCC、RC、RB都将引起静态工作点的变化，通常以调节上偏置电阻取得一合适的静态工作点，如图11中调节RW1。RB1减小将引起IC增加，使工作点偏高，放大电路容易产生饱和失真，如图12a所示，U0负半周被削顶。当RB1增加，则IC减小，使工作点偏低，放大电路容易产生截止失真，如图12b所示。U0正半周被缩顶。适当调节Rb1可得到合适的静态工作点。图122电压放大倍数的测量测量电压放大倍数的前提是放大电路输出波形不应失真，在测量时应同时观察输出电压波形。在U0不失真条件下分别测量输出电压U0和输入电压Ui的值，则：。电压

5、放大倍数大小和静态工作点位置有关，因此在测量前应先调试好一定的静态工作点。3最大不失真输出电压的测量为了在动态时获得最大不失真输出电压，静态工作点应尽可能选在交流负载线中点，因此在上述调试静态工作点的基础上，应尽量加大Ui，同时适当调节偏置电阻RB1（RW1），若加大Ui先出现饱和失真，说明静态工作点太高，应将RB1增大，使IC小下来，即静态工作点低下来。若加大Ui时先出现截止失真，则说明静态工作点太低，应减小RB1使IC增大。直至当Ui增大时截止失真和饱和失真几乎同时出现，此时的静态工作点即在交流负载线中点。这时，再慢慢减小Ui，当刚刚出现输出电压不失真时，此时的输出电压即为最大不失真输出。

6、三、实验设备及所用组件箱名 称数 量备 注 模拟（模数综合）电子技术实验箱 1 数字式直流电压、电流表 1 函数发生器及数字频率计 1 电子管毫伏表1 双踪电子示波器1四、实验步骤 1用图示仪测量所用管子的b值测量VCE = 6V, IC = 1mA和IC = 3mA时的b值。 b1 = 68 2静态工作点测试：a) 将三极管V1的信号输入端H与地短接（即用一短线将H端接地端连通）。用线短接电位器RW2和电阻R7。连接R6和C2的上面两端。b) 调节RW1，使IC = 2mA，测UC、UB、UE值计入表11中。表11 b = 68 测量值计算值IC (mA)UC (V)UB (V)UE (V)

7、IC (mA)UCE (V)IB (V)25.504.213.602ma1.940.0293电压放大倍数的测量a) 将H、K点用一短线接通，保持IC = 2mA，调节函数发生器，使其输出正弦波信号，频率为f = 1kHz，信号加在US和接地端之间，逐渐加大输出信号幅度，使Ui = 5mV，（注意：Ui是H端对地的电压），同时用示波器观察输出信号U0的波形，在U0不失真情况下，测量下述二种情况下的U0值。记入表12中（1）RC = 3.3k RL = ¥（2）RC = 3.3k RL = 2kW表12RC (kW)RL (kW)U0 (V)Ui波形U0波形AU3.31.9图形互相反相1

8、903.320.7875b) 用示波器观察Ui、U0间相位关系，描绘之。4静态工作点对电压放大倍数的影响使RL = ¥，Ui = 5mV，用示波器监视U0波形，在U0不失真的范围内，测出数组IC和U0值。记入表13。表13IC (mV)0.511.522.5U0 (mV)0.611.51.92.4AU601001501902405最大不失真输出电压的测量使RL = ¥，尽量加大Ui，同时调节RW1改变静态工作点，使U0波形同时出现削顶失真和缩顶失真，再稍许减小Ui，使U0无明显失真，测量此时的Uimax和Uomx及IC值。记入表14。表14IC (mA)Uimax (mV)

9、Uomax (V)AU2.051432166静态工作点对放大电路失真的影响取IC = 1.5mA，RL = ¥，调节Ui，使之略小于Uimax，此时U0波形不失真，测量UCE和IC值，并绘出U0波形，调节RW1，使IC减小，观察U0波形的变化，当U0波形出现失真后，绘出U0波形，然后将函数发生器输出信号幅度调节旋钮至零，测量此时的UC、UCE。调节RW1，使IC增大，当U0波形产生失真后，绘出U0波形，然后将信号源输出旋钮旋至零，测量此时UCE、IC值，将上述结果记入表15。表15IC (mA)UCE (V)U0波形属何种失真1.54.56正常0.459.9失真截止失真2.161.2

10、7失真饱和失真7输入电阻ri的测量最简单的办法是采用如图13所示的串联电阻法，在放大电路与信号源之间串入一个已知阻值的电阻RS，通过测出US和Ui的电压来求得ri 本实验中，用R1代替RS，断开H、K间短线其余同前面实验，函数发生器输出信号电压US加于US和接地端之间（见图21）其余同前面实验。测得US、Ui'，记入表16，度计算出ri。图13测试时注意US不应取得太大，以免晶体管工作在非线性区。 表16 R1 = 5.1kW，RL = 2kWUi'US计算riU0¥U0L计算r025mv125mv1.25kW2v2.8v3 kW8输出电阻r0的测量测量输出电阻时的电

11、路如图13b所示，测出放大电路输出电压在接入负载RL时的值U0和不接负载（RL = ¥）时的输出电压U0'的变化来求得输出电阻。具体方法是将图11又恢复原状，即H、K再次短接起来，函数发生器输出从US和地端输入，且将放大电路输入信号的频率调至1kHz，幅度保持恒定（Ui约5mV）的正弦电压，用双踪示波器监视输入，输出波形不失真的前提下，测得负载电阻RL接入和不接入二种情况下放大电路的输出电压U0和U0'从而求得输出电阻 将测到的值记入表16，并计算出r0。将实验值与理论估算值相比较，分析差异得：1， 元气件本身在制作过程中就存在精度等级，与理论值有偏差。2， 在测量过

12、程中，测量仪器也有精度等级，也存在误差。3， 当加入输入信号以后，电路的稳定性不是很好，在测量的过程中，所测的数据与实际值有偏差，导致整个实验值与理论估算值存在误差。实验二 场效应管放大电路一、实验目的 1了解结型场效应管的性能和特点 2进一步熟悉放大电路动态参数的测试方法二、实验原理场效应管是一种电压控制型器件。按结构可分为结型和绝缘栅两种类型。由于场效应管栅源之间处于绝缘或反向偏置，所以输入电阻很高（一般可达上百兆欧）又由于场效应管是一种多数载流子控制器件，因此热稳定性好，抗辐射能力强，噪声系数小。加之制造工艺效简单，便于大规模集成，因此得到越来越广泛的应用。1结型场效应管的特性和参数场效

13、应管的特性主要有输出特性和转移特性。图21所示为N沟道结型场效应管3DJ16H的输出特性和转移特性曲线。其直流参数主要有饱和漏极电流IDSS，夹断电压UP等；图21 交流参数主要有低频跨导 表21列出了3DJ6H的典型参数值及测试条件。表21参数名称饱和漏极电流IDSS (mA)夹断电压UP (V)跨 导gm (mA/V)测试条件UDS = 10VUGS = 0VUDS = 10VIDS = 50mAUDS = 10VIDS = 3mAf = 1kHz参数值13.5|9|100 2场效应管放大电路性能分析图22为结型场效应管组成的共源级放大电路。其静态工作点 中频电压放大倍数 Au = -gm

14、RL' = gmR17 | RL输入电阻 ri = RG + (R19 +RW4) | R16输出电阻 ro » R17式中跨导gm可由特性曲线用作图法求得，或用公式 计算。但要注意，计算时UGS要用静态工作点处之数值。图223输入电阻的测量方法场效应放大电路的静态工作点、电压放大倍数和输出电阻的测量方法，与实验一中晶体管放大电路的测量方法相同。其输入电阻的测量，从原理上讲，也可采用实验一中所述方法，但由于场效应管的ri比较大，如直接测输入电压US和Ui，则限于测量仪器的输入电阻有限，必然会带来较大的误差。因此为了减小误差，常利用被测放大电路的隔离作用，通过测量输出电压U0来

15、计算输入电阻。测量电路如图23所示。在放大电路的输入端串入电阻R，把开关K掷向位置1（即使R0），测量放大电路的输出电压U01 = Au US；保持US不变，再把K掷向2（即接入R），测出放大电路的输出电压U02。由于两次测量中Au和US保持不变，故： ，由此可以求出 式中R和ri不要相差太大，本实验可取R = 100200kW。图23三、实验设备及所用组件箱名 称数量备 注 模拟（模数综合）电子技术实验箱 1 函数信号发生器1 双踪示波器1 直流数字电压表1 电子管毫伏表1四、实验步骤 1静态工作点的测量和调整 1）根据附录查阅，或用图示仪测量实验中所用场效应管的特性曲线和参数，记录下来备用

16、。2）接图22连接电路，接通12V，用数字直流电压表测量UG、US和UD，同时调节电位器RW4，使静态工作点在特性曲线放大区的中间部分。如合适则把结果记入表22中。表22测 量 值计 算 值UG(V)US(V)UD(V)UDS(V)UGS(V)ID(mA)UDS(V)UGS(V)ID(mA)1.4711.66511.029.3650.190.3279.3550.1840.322电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的测量（1）Au和ro的测量在放大电路的输入端B2加入f = 1kHz的正弦信号Ui(»50100mV)，并用示波器监视输出电压Uo的波形。在输出电压Uo没有失真的条件下，用电子

17、管毫伏表分别测量RL = ¥和RL = 2kW的输出电压Uo。（注意：保持Ui不变），记入表23中。表23测 量 值计算值Ui和Uo波形Ui(V)Uo(V)Auro(kW)Auro(kW)互相相反RL = ¥50mv18.08ma0.37660.366RL = 2k50mv54.42ma0.2881.08用示波器同时观察Ui和Uo的波形，描绘出来并分析它们的相位关系。（2）输入电阻的测量按图23改接实验电路，选择合适大小的输入电压Us（约50100mV），将开关K掷向“1”，测出R = 0时的输出电压Uo1，然后将开关掷向“2”，（接入R），保持Us不变，再测出Uo2，根据

18、公式 求出ri，把结果记入表24中。表24测 量 值计 算 值Uo1(V)Uo2(V)ri(kW)ri(kW)53.96mv49.07mv10001000五、实验报告1 整理实验数据，将测得的Au、ri、ro和理论计算值进行比较； 计算值与实际值有点差别,差别不是很大.2 把场效应管放大电路与晶体管放大电路进行比较，总结场效应管放大电路的特点电压增益小，输入与输出电压同相，输入电阻高输入电容小，输出电阻小，可作阻抗变换用。实验三 晶体管多级放大电路一、实验目的 1掌握多级放大电路的电压放大倍数的测量方法。2测量多级放大电路的频率特性。3了解工作点对动态范围的影响。二、实验原理 实验电路如图31

19、所示。总的电压放大倍数图31本实验电路输入端加入了一个的分压器，其目的是为了使交流毫伏表可在同一量程下测US和U02，以减少因仪表不同量程带来的附加误差。电阻R1、R2应选精密电阻，且R2<< ri1。接入C7 = 6800pF是为了使放大电路的fh下降，便于用一般实验室仪器进行测量。必须指出，当改变信号源频率时，其输出电压的大小略有变化，测放大电路幅频特性时，应予以注意。三、实验设备及所用组件箱名 称数 量备 注 模拟（模数综合）电子技术实验箱 1 数字式直流电压、电流表 1 函数发生器及数字频率计 1 电子管毫伏表1 双踪示波器1四、实验步骤 1实验一中已测了三极管V1的b1的

20、值，本实验中再测三极管V2和V3的b值，记入表31中。表31b1b2b37077852调节工作点（1）按图31接线，图中H、K用线接起来，RW2两端用线短接，与R7并联的小开关合上，连接R6和C2的上面两端，将V1的集电极与C4电容正极接通，就组成了图31的两级阻容耦合放大电路。（2）调节RW1和RW3，使IE1 » 1.3mA，IE3 = 4.9mA（通过测量R6、R12上电压求得），将V1、V3的工作点记入表32。表32 工作点测试UB1(V)UE1(V)UC1(V)IC1(mA)UB3(V)UE3(V)UC3(V)IC3(mA)实验值3.152.3707.7121.2993.1

21、42.3297.0174.892表中：UB1、UE1、UC1分别代表三极管V1的基极对地电位，发射极对地及集电极对地电位。 UB3、UE3、UC3分别代表三极管V3的基极、发射极、集电极对地电位，IC1为V1的集电极电流；IC3的集电极电流。3测量放大倍数当输入信号Ui的频率f = 1KHz，Ui的大小应使输出电压不失真，RL = 2kW时，测试各级放大倍数。测得的数据填入表32。但须注意，应在示波器监视输出波形不失真条件下，才能读取数据。表32 各级放大倍数测试（RL = 2kW）Ui(mV)U01(mV)U02(mV)Au1Au2Au总实验值10019.232.580. 1925.84.9

22、计算值10019.002.5A01 =0.19A02 = 25.8Au = 4.94测量幅频特性保持US = 100mV的条件下，改变输入信号的频率，先找出本放大电路的fL和fh，然后测试多级放大电路的幅频特性。测放大电路下限频率fL和上限频率fh的方法是：在测量放大倍数实验（3）中，已测出了中频段的电压放大倍数Au，和此时放大电路的输出电压U0 = U02的值。调节函数发生器输出正弦波频率，若先降低频率，且保持Ui大小不变，测U0的值，当输出电压的值降到中频段输出电压值的0.707倍时，此时对应的频率即为下限频率。再将信号源的频率升高，当f升高到一定值，若输出电压值再度降到中频段输出电压的0

23、.707倍时，此时对应的频率即为上限频率fh。 表33 频率特性测试 fL = 155hz fh = 80khz f(Hz)100090060040020015550k60k70k80kV02(mV)2.62.62.532.62.11.832.22.01.91.82Au262625.3262118.3222019182注：用双对数座标纸画出幅频特性5末级动态范围测试（RL = 2kW）用示波器观察U02的波形，输入信号频率f = 1kHz，调节US从100mV逐渐增大，直到U02的波形在正或负峰值附近开始产生削波，这时适当调节RW3，直到在某一个US下，U02的波形在正、负峰值附近同时开始削波

24、，这表明V3的静态工作点正好们于动态（交流）负载线的中点。再缓慢减小US到U02无明显失真将V3的工作点（UB2、UC2、UE2）以及U02PP记入表34中。表34 末级动态范围测试实 验 值 U02PP = 3.857图 解 法 U02PP = 3.500实验四 多级放大负反馈电路、射级跟随电路一、实验目的1验证负反馈对放大器性能（放大倍数，频率特性，输出阻抗等）的影响。2掌握射极跟随器基本性能及应用。二、实验原理图41 实验电路如图41所示。（1）若H接K，RW2短接，K1合上，A'接D，F接地，电路就成为无射极跟随无级间电压负反馈的两级阻容耦合放大器，同前一实验电路。（2）若H接

25、K，RW2短接，K1断开，F接G，A'接D，则电路成为无射极跟随但有级间负反馈放大器。（3）H接K，RW2短接，K1合上，A'接B，CC'接通，E接D，F接地，电路成为有射极跟随无级间电压负反馈放大器。接入RL是为了测量放大器输出电阻，其原理在实验一中已有。负反馈放大器的一般表示式为 A为开环放大倍数，Af为闭环放大倍数，F为反馈系数。若Am表示中频开环放大倍数，且增益表达式只有一个主极点频率，则加负反馈后 fhf = fh (1 +AmF) fLf = fL (1 + AmF)其中fhf、fLf为加负反馈后上、下限频率。本实验中rif = ri (1 + AmF) r

26、of 其中rif、rof为加负反馈后的输入、输出电阻。三、实验设备及所用组件箱。名 称数 量备 注 模拟（模数综合）电子技术实验箱 1 数字式直流电压、电流表 1 函数发生器及数字频率计 1 电子管毫伏表1 双踪示波器1四、实验步骤 1测量静态工作点UCC = +12V，A'接D，F接地，连接R6和C2的上面两端，调节RW3、RW1，使UE1 = UE3 = 2.3V（即V1和V3的发射极对地电位），把工作点有关数值入记表41。表41计 算 值级bIE(mA)UE(V)UC(V)rbe(W)UE(V)UC(V)IE(V)第一级802.3127.8441.276第三级802.2607.1774.8892测无射跟无级间反馈的放大器的指标（方法、步骤同实验三）。加信号电压US = 100mV, f = 1kHz，测量中频