模拟电子电路（更加注重实际应用）word版

1、模拟电子技术基础实验与课程设计指导书应用电子教研室二OO五年三月前言 本书是根据高等院校工科无线电、电子类专业的本课程教学大纲，并结合教学实际编写而成的一本设计性实验课教材。在编写过程中，摒弃了传统的单纯验证性实验模式，代之以设计性实验新模式，并结合计算机仿真技术的运用，旨在加强学生实验基本技能的综合训练，新实验手段的掌握，培养和提高学生的工程设计能力与实际动手能力。 本书以模拟电子技术基础的工程设计方法、测试方法及仿真技术为主线，突出工科特色，强调与工程实际接轨；以电路的功能为出发点设计选题，选题努力反映新技术，采用新器件，并均有设计举例和设计任务。本书具有体系结构新颖、注重工程应用、实验手

2、段先进、能启发思考、易于自学、理论紧密联系实际等特点。 全书共分三编。第一编为基本设计性实验。第二编为基础设计性实验。从功能电路的作用出发，编入4种功能电路、12个设计选题。每个功能电路中均详细介绍了电路原理、设计步骤、计算方法、典型电路及调试过程等内容。针对每种功能电路均给出A,B、C三个具有难度梯度的选题，学生可根据自身情况，选择难度适合的选题，达到因材施教的目的。第三编为课程设计(综合设计性实验)。在基本设计性实验的基础上进行，共有38个选题。既有中小型应用系统电路的设计，又有新器件的应用实例。在组织本教材的教学进度时，选题要由浅入深，由易到难，循序渐进，仿真手段的运用要适度，才能取得最

3、佳的教学效果。 本书在编写过程中，除了依据几年来摸索的教学实践经验外，还参阅借鉴了国内相关高等院校有关的教材，在此表示感谢。本书除了适合于大专院校的电类专业、自控专业以及仪器仪表专业外，还可作为夜大、电大等同类专业的教材。 由于编者水平所限，书中难免会有错误和不妥之处，恳切希望广大读者和同行给予批评指正。编者2005年3月 目 录第一编 模拟电子技术基础实验基本知识第一章 概述第二章 实验程序第三章 模拟电子技术基础实验常用仪器使用练习第四章 万用表对常用电子元器件的检测 第五章 集成运算放大器的主要参数测试 第六章 电路故障分析、排除及抗干扰、噪声抑制和自激振荡的消除 第二编 基本设计性实验

4、第一章 单管放大电路的设计与调试 第二章 集成运算放大电路设计实验第三章 反馈放大器实验第四章 波形产生电路的实验第五章 直流稳压电源的研究与设计 第三编 课程设计（综合设计性实验）第一章 课程设计的一般设计方法第二章 设计举例音响放大器的设计第三章 电子课程设计题目及要求第一节 音放大电路的输入级与音调控制电路的设计第二节 多频率点音调控制电路设计第三节 扩音器中电子分频电路的设计第四节 音频功率放大电路的设计第五节 扩音器的设计第六节 设计一个扩音器第七节 设计一个音响放大器第八节 设计一个音响放大器第九节 直流稳压电源的设计第十节 直流稳压电源的设计第十一节 设计一个方波、三角波、正弦波

5、函数发生器第十二节 设计一个方波、三角波、正弦波函数发生器第十三节 多用信号发生器的设计第十四节 设计音响系统的输出电平指示电第十五节 设计一个声控闪光器。第十六节 设计一种由三极管和集成电路组成的光动电路。第十七节 设计一种由比较器构成的光动报警电路。第十八节 设计一个温控装置第十九节 设计一个光电越限报警器第二十节 设计一个将脉搏跳动转换为电脉冲信号第一编 模拟电子技术基础实验基本知识第一章 概 述 模拟电子技术基础实验，实质上就是根据教学或工程实际的具体要求，进行实际电路设计、安装和调试的实验过程。通过模拟电路实验，我们既要验证模拟电路理论的正确性和实用性，又要从中发现理论的近似性和局限

6、性。同时，我们还可以发现新问题，形成新思路，产生新设想，从而进一步促进摸拟电路理论和应用技术的发展。在这一过程中，不仅要巩固深化基础理论和基础概念并付诸于实践，更要培养理论联系实际的学风，严谨求实的科学态度和基本工程素质(其中应特别注意动手能力的培养)，以适应将来实际工作的需要。 随着电子技术的迅速发展，新器件、新电路不断涌现，要认识和应用门类繁多的新器件和新电路，最有效的方法就是实验。可见，掌握模拟电路实验，对从事电子技术的人员是至关重要的。 一、模拟电子技术基础实验的分类 按实验目的与要求模拟电子技术基础实验可分为二大类： 1基本设计性实验 能够根据技术指标的要求，设计构成具有各种功能的单

7、元电路，并用实验方法进行分析、修正，使之达到所规定的技术指标。通过基本设计性实验，既要验证电路基本原理，又要检测器件或电路的性能(即功能)指标，学会基本电量的测量方法。 2综合设计性实验(课程设计) 在完成模拟电子技术基础理论知识和基本设计性实验的基础上，综合运用有关知识，设计、安装与调试自成系统的，与工程实际接轨的，具有一定实用价值的电子线路装置。 二、模拟电子技术基础实验的方法 1直接电路实验法 设计者根据课题技术指标要求设计出各种功能的电路后，在实验中用元器件装接设计电路，并对装接电路进行观察、测试、分析，反复更换元器件进行测试，最终达到课题技术指标的要求。直接电路实验法优点是：直观、简

8、捷，技术方法简单，实验结果可靠；在工程实践中是一种普遍采用的实验研究方法。它存在的缺点是：元器件和材料消耗大；实验周期长；难以模拟电路中的某些故障；难以胜任大规模和超大规模集成电路的设计性实验任务。 2计算机软件仿真法 计算机软件仿真法是利用计算机速度快、存储容量大的特点，在计算机这一现代化“实验装置”上采用数学模拟的方法，运用各种软件直接模拟电子线路的功能，完成各种电路性能分析和技术指标的测量。目前，在模拟电子技术基础这一范畴里，常采用Electronic Workbench软件和Pspice软件完成电路的仿真。由于Electronic Workbench具有界面直观、形象，操作方法与真实实

9、验环境较为接近，所以在模拟电子技术基础实验中主要用它来进行电路仿真分析与测试。第二章 实验程序 实验一般可分为三个阶段，即实验准备、实验操作和实验总结。 一、实验准备 实验能否顺利地进行并达到预期目的，在很大程度上取决于实验前的准备工作。 1根据教，i乒对实验范围提出的要求，结合自己学习的实际情况，认真选择不同难度的设计选题。 2根据选题要求，自行设计电路。设计电路时，计算要正确，步骤要清楚，画出的电路要完整，元器件符号要标准化，参数要符合系列化标准值，并列出元器件潦单，完成一份设计报告。 3再列出本次设计实验所用元器件的清单，在实验前一周交实验室。 4拟定详细的实验步骤，包括实验电路的调试步

10、骤、测试电路及测试方法，并设计好实验数据记录表格，写在预习报告栏目中。 5实验开始，应认真检查所领到的元器件型号、规格和数量，并进行质量检查；检查所用仪器状态，若发现故障应及时提出。 二、实验操作 正确的操作方法和操作程序是提高实验效果的可靠保障。在进行每一项操作前，都应明白测什么?为什么测?做到目的明确。心中有数。 1仿真实验操作 (1)利用Ek=nI咖c w诎b朗ch仿真软件对所设计电路进行性能分析，检查能否达到技术指标要求。 (2)改变元器件参数，讨论其对电路性能的改变和影响。 (3)设置若干个不同的故障，总结其对电路的影响。 (4)将结果打印整理，写出分析总结报告。 2直接电路实验操作

11、 (1)在无焊接实验电路板(俗称面包板)上插接电路或在通用实验板上焊接电路。 (2)任何电路均应首先调试静态，然后进行动态测试。 (3)在通电的情况下，不得拔、插或焊接半导体器件，应在关闭电源情况下进行。 (4)实验中要先观察电路有无异常现象，然后再进行具体测试。 三、实验总结 实验总结就是按一定的格式和要求，写出一份实验报告。 写报告的过程，就是对电路的设计方法和实验方法加以总结，对实验数据进行处理，对所观察的现象加以分析，并从中找出客观规律和内在联系的过程，它是一个提高的过程。应引起大家的重视。 因各学科的实验性质和内容有别，报告要求也不一样，就模拟电子技术基础实验而言，实验报告一般应由以

12、下几部分组成。 1实验名称反映该报告的性质和内容。2实验目的简明扼要地交代本次实验要掌握什么?熟悉什么?了解什么?3实验仪器 列出实验仪器的名称和型号，其目的是让人了解实验仪器的精度等级和先进程度，以便对实验结果可信度做出恰当的评价。4实验电路原理图 按标准画出最后完成设计任务所要求的实验电路原理图，并标出元器件的名称及参数，特别是对实验过程中修改过的元器件及参数，应着重加以注明。若采用印刷电路板装配，则画出装配示意图。5实验内容及主要步骤 交待装配时的注意事项，调试时的方法、步骤及内容等。特别是当技术指标不满足或不符合设计要求时，分析、修正设计方案。 6实验数据处理 认真整理和处理实验数据，

13、注意确定实验数据的有效数字位数。并列出表格或西出曲线（在坐标上）7实验结果及分析反映所做实验的深度，是检验理论和实践结合情况的一个重要标准。（1）对实验结果进行理论分析，找出产生误差的原因，提出减少实验误差的措施。 (2)详细记录组装、调试和测试过程中发生的故障和问题，进行故障分析和说明故障排除的过程及方法。 (3)认真写出对本次实验的心得体会和意见，以及改进实验的建议。 第三章模拟电子技术基础实验常用仪器使用练习一、实验目的 了解DZX-2型电子综合实验装置、交流毫伏表和示波器的基本工作原理并初步掌握其使用方法。二、实验原理在模拟电子技术实验里，测试和定量分析电路的静态和动态的工作状况时，常

14、用的电子仪器有示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、晶体管毫伏表、数字式或指针式万用表等，如图3-1所示。直流稳压电源 实验信号 输出波形低频信号发生器器实 验 电 路示 波 器 静态测试 动态测试 万 用 表晶体管毫伏表图3-1 模拟电子技术实验中测量仪器连接框图直流稳压电源： 为电路提供能源。低频信号发生器： 为电路提供各种频率和幅度的输入信号。示波器： 用来观察电路中各点的波形，以监视电路是否正常工作，同时还用于测量波形的周期、副度、相位差及观察电路的特性曲线等。晶体管毫伏表： 用于测量电路的输入、输出信号的有效值。数字万用表： 用于测量电路的静态工作点和直流信号的值。上述测量仪器简介及

15、使用说明见附录一。使用仪器测量时应注意：1 选用电子测量仪器 各种电子仪器都具有不同的技术特性，只有在其技术性能允许的范围内使用，才能得到正确的结果，因此使用时必须选择恰当，如仪器所提供的信号频率范围或使用的频带宽度，最大输出电压或功率，允许的输出信号最大幅度以及其输入、输出阻抗等。2 正确选择仪器的功能和量程当使用仪器对电路进行测量前，必须将面板上各种控制旋钮选择到合适的功能和量程档位，一般选择量程时应先置于高档位，然后根据指针偏转的角度逐步将档位降至合适位置，并尽量使指针的偏转在满刻度的2/3以上为好。对于采用数码显示的仪器，其测量数据应在测试仪器接入后5秒以上，数码不再闪烁时再读取数值。

16、测试时应避免在测试表笔与电路接通时改变功能选择开关，因为这样做的后果与错用功能档位是一样的，都会损坏仪器、仪表。3 严格遵守实验规则使用仪器时，一定要了解仪器各控制旋钮的改动对被测电路的影响，然后正确使用仪器才能测到准确的数据和避免损坏仪器和器件。使用晶体管直流稳压电源时，一般应先调好所需的输出电压，而后关闭稳压电源，待检查全部电路的元件及线路正确无误后再将直流电源接上并启动。在使用信号发生器时，要注意在将“峰值电压范围”增大或“输出衰减”减小前，均应将与其配合使用的幅度微调旋钮先归零位，避免因仪器的电压剧增，损坏电路和器件。4、所有测量仪器及实验电路均应“共地”。在电子电路实验中，应特别注意

17、各个电子仪器及实验电路的“共地”（黑色接线柱、“”极与“”可视为一点），既它们的低端应按输入、输出的顺序可靠地连在一起，如图3-2所示。在一般电工测量中，当测量交流电压时，可以任意互换电极而不影响测量读数。但在电子电路中，由于工作频率和电路阻抗较高，故功率较低。为避免干扰信号，大多数仪器是采用单端输入、单端输出的形式。仪器的两个测量端总有一个与仪器外壳相连，并与电缆的外屏蔽线连接在一起，通常这个端点用符号“”表示。将所有的“”连接在一起，能防止可能引入的干扰，避免产生较大的测量误差。三、实验仪器及设备1、 DZX-2型电子综合实验装置 2、 双踪示波器（GOS-620型）3、 数字万用表 4、

18、交流毫伏表 四、实验内容熟悉DZX-2型电子综合实验台各部分的功能。1、 直流稳压电源、直流信号源的使用DZX-2型电子综合实验台中模电、数电两块实验板上各装有四路直流稳压电源（±5V、1A及两路018V、0.75A可调的直流稳压电源）。开启直流电源开关±5V输出指示灯亮，表示±5V的插孔处有电压输出；而018V电源，若输出正常，其相应的指示灯的亮度则随输出电压的升高而由暗渐趋明亮。模电实验板还提供了两路-5V+5V可调的直流信号。只要开启直流信号源开关，就有两路相应的-5V+5V直流可调信号输出。2、函数信号发生器与毫伏表的使用（1）函数信号发生器输出波形和输出

19、频率的调节方法 启动函数信号发生器电源，选择正弦波输出端输出正弦波。将频率计开关（内测/外测）置于“内测”，即可测量函数信号发生器的信号输出频率。将频率计开关置于“外测”，则频率计显示由“输入”插口输入的被测信号的频率。调节“频率范围”旋钮，选择所需频率范围，通过调节频率“幅度调节”、“频率调节”确定频率值。由琴键开关切换选择信号源所输出的波形（正弦波、方波、三角波）。表3-1 US=5V f=1000Hz信号源输出衰减（dB） 0 20 40 60信号源频率（H） 100晶体管毫伏表测量值（V） 5（2）函数信号发生器输出幅度的调节方法 调节“衰减”旋钮（0dB、20dB、40dB、60dB

20、）和幅度调节钮，可在输出端得到所需的电压。衰减“0dB”，输出电压范围最大；衰减“20dB”，输出电压范围缩小10倍；衰减“40dB”，输出电压范围缩小100倍；衰减“60dB”，输出电压范围缩小1000倍。信号源输出电压的峰峰值为：015VP-P ，根据表3-1所提供的参数测试数据并记录。3、双踪示波器的使用（1）熟悉示波器面板上各控制旋钮的位置，按使用说明将各控制旋钮放置合适的档位，然后通电，调节各个旋钮，直至荧光屏上呈现清晰的扫描线。（2）按图3-2连线，选用幅度为100mV、频率不同的正弦波信号的输入。调节示波器不同的扫描频率，观察波形的稳定情况。毫伏表 示波器信号源 +- 图3-2

21、实验中测量仪器连接示意图注意：信号源的输出电压US在不同的频率值时均为100 mV。（3）适当调节V/cm旋钮,读取此时信号波形的Up-p值，并计算出有效值。（4）适当调节t/cm旋钮,读取此时信号波形的周期T，（当使用扩展旋钮时又应如何计算）。按表3-2中要求测试并记录。表3-2 Ui=100 mV信号源频率（H）信号源电压值示波器测量值计算有效值（V）毫伏表测量读数既有效值US（V）信号源电压峰峰值UP-P（V）周期T（ms）峰峰值Up-p（V）100Hz 100500Hz1kHz10kHz五、实验总结整理实验数据，画出波形（注意波形间的相位变化）。分析实验中出现的现象和问题。六、预习要求

22、参阅附录一，了解模拟电子技术基础实验常用仪器的性能指标、使用方法及注意事项。1、交流信号本无正、负之分，为何在测量时强调仪器的正、负极？2、使用信号发生器时，在改动“衰减“档位时，正确的操作方法是什么？ 第四章 用万用表对常用电子元器件检测用万用表可以对晶体二极管、三极管、电阻、电容等进行粗测。万用表电阻挡等值电路如图41所示，其中的R0为等效电阻，EO为表内电池，当万用表处于R×1、R×100、R×1K档时，一般，E01.5V，而处于R×10K档时，EO15V。测试电阻时要记住，红表笔接在表内电池负端（表笔插孔标“+”号），而黑表笔接在正端（表笔插孔标

23、以“”号）。1、晶体二极管管脚极性、质量的判别晶体二极管由一个PN结组成，具有单向导电性，其正向电阻小（一般为几百欧）而反向电阻大（一般为几十千欧至几百千欧），利用此点可进行判别。（1）管脚极性判别将万用表拨到R×100（或R×1K）的欧姆档（指针式），把二极管的两只管脚分别接到万用表的两根测试笔上，如图42所示。如果测出的电阻较小（约几百欧），则与万用表黑表笔相接的一端是正极，另一端就是负极。相反，如果测出的电阻较大（约百千欧），那么与万用表黑表笔相连接的一端是负极，另一端就是正极。图41万用表电阻档等值电路图42判断二极管极性（2）判别二极管质量的好坏一个二极管的正、反

24、向电阻差别越大，其性能就越好。如果双向电值都较小，说明二极管质量差，不能使用；如果双向阻值都为无穷大，则说明该二极管已经断路。如双向阻值均为零，说明二极管已被击穿。利用数字万用表的二极管档也可判别正、负极，此时红表笔（插在“V·”插孔）带正电，黑表笔（插在“COM”插孔）带负电。用两支表笔分别接触二极管两个电极，若显示值在1V以下，说明管子处于正向导通状态，红表笔接的是正极，黑表笔接的是负极。若显（a）NPN型 （b）PNP型图43 晶体三极管结构示意图示出符号“1”，表明管子处于反向截止状态，黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。2、晶体三极管管脚、质量判别可以把晶体三极管的结构看作

25、是两个背靠背的PN结，对NPN型来说基极是两个PN结的公共阳极，对PNP型管来说基极是两个PN结的公共阴极，分别如图43所示。（1）管型与基极的判别万用表置电阻档，量程选1K档（或R×100），将万用表任一表笔先接触某一个电极假定的公共极，另一表笔分别接触其他两个电极，当两次测得的电阻均很小（或均很大），则前者所接电极就是基极，如两次测得的阻值一大、一小，相差很多，则前者假定的基极有错，应更换其他电极重测。根据上述方法，可以找出公共极，该公共极就是基极，若公共极是阳极，该管属NPN型管，反之则是PNP型管。（2）发射极与集电极的判别为使三极管具有电流放大作用，发射结需加正偏置，集电结

26、加反偏置。如图44所示。 （a）NPN型 (b)PNP型图44晶体三极管的偏置情况当三极管基极B确定后，便可判别集电极C和发射极E，同时还可以大致了解穿透电流ICEO和电流放大系数ß的大小。以PNP型管为例，若用红表笔（对应表内电池的负极）接集电极C，黑表笔接E极，（相当C、E极间电源正确接法），如图45所示，这时万用表指针摆动很小，它所指示的电图45晶体三极管集电极C、发射极E的判别阻值反映管子穿透电流ICEO的大小（电阻值大，表示ICEO小）。如果在C、B间跨接一只RB100K电阻，此时万用表指针将有较大摆动，它指示的电阻值较小，反映了集电极电流ICICEOßIB的大小

27、。且电阻值减小愈多表示ß愈大。如果C、E极接反（相当于C-E间电源极性反接）则三极管处于倒置工作状态，此时电流放大系数很小（一般1）于是万用表指针摆动很小。因此，比较C-E极两种不同电源极性接法，便可判断C极和E极了。同时还可大致了解穿透电流ICEO和电流放大系数的大小，如万用表上有hFE插孔，可利用hFE来测量电流放大系数。3、检查整流桥堆的质量整流桥堆是把四只硅整流二极管接成桥式电路，再用环氧树脂（或绝缘塑料）封装而成的半导体器件。桥堆有交流输入端（A、B）和直流输出端（C、D），如图46所示。采用判定二极管的方法可以检查桥堆的质量。从图中可看出，交流输入端A-B之间总会有一只二

28、极管处于截止状态使A-B间总电阻趋向于无穷大。直流输出端D-C间的正向压降则等于两只硅二极管的压降之和。因此，用数字万用表的二极管档测A-B的正、反向电压时均显示溢出，而测D-C时显示大约1V，即可证明桥堆内部无短路现象。如果有一只二极管已经击穿短路，那么测A-B的正、反向电压时，必定有一次显示0.5V左右。图46 整流桥堆管脚及质量判别4、电容的测量电容的测量，一般应借助于专门的测试仪器。通常用电桥。而用万用表仅能粗略地检查一下电解电容是否失效或漏电情况。测量电路如图47所示图47电容的测量测量前应先将电解电容的两个引出线短接一下，使其上所充的电荷释放。然后将万用表置于1K档，并将电解电容的

29、正、负极分别与万用表的黑表笔、红表笔接触。在正常情况下，可以看到表头指针先是产生较大偏转（向零欧姆处），以后逐渐向起始零位（高阻值处）返回。这反映了电容器的充电过程，指针的偏转反映电容器充电电流的变化情况。一般说来，表头指针偏转愈大，返回速度愈慢，则说明电容器的容量愈大，若指针返回到接近零位（高阻值），说明电容器漏电阻很大，指针所指示电阻值，即为该电容器的漏电阻。对于合格的电解电容器而言，该阻值通常在500K以上。电解电容在失效时（电解液干涸，容量大幅度下降）表头指针就偏转很小，甚至不偏转。已被击穿的电容器，其阻值接近于零。对于容量较小的电容器（云母、瓷质电容等），原则上也可以用上述方法进行检

30、查，但由于电容量较小，表头指针偏转也很小，返回速度又很快，实际上难以对它们的电容量和性能进行鉴别，仅能检查它们是否短路或断路。这时应选用R×10K档测量。第五章集成运算放大器指标测试 一、实验目的 1、 掌握运算放大器主要指标的测试方法。 2、 通过对运算放大器A741指标的测试，了解集成运算放大器组件的主要参数的定义和表示方法。 二、实验原理集成运算放大器是一种线性集成电路，和其它半导体器件一样，它是用一些性能指标来衡量其质量的优劣。为了正确使用集成运放，就必须了解它的主要参数指标。集成运放组件的各项指标通常是由专用仪器进行测试的，这里介绍的是一种简易测试方法。本实验采用的集成运放

31、型号为A741（或F007），引脚排列如图51所示，它是八脚双列直插式组件，脚和脚为反相和同相输入端，脚为输出端，脚和脚为正、负电源端，脚和脚为失调调零端，脚之间可接入一只几十K的电位器并将滑动触头接到负电源端。 脚为空脚。1、 A741主要指标测试图51 A741管脚图 图52 U0S、I0S测试电路 1）输入失调电压U0S 理想运放组件，当输入信号为零时，其输出也为零。但是即使是最优质的集成组件，由于运放内部差动输入级参数的不完全对称，输出电压往往不为零。这种零输入时输出不为零的现象称为集成运放的失调。 输入失调电压U0S 是指输入信号为零时，输出端出现的电压折算到同相输入端的数值。失调电

32、压测试电路如图52所示。闭合开关K1及K2，使电阻RB短接，测量此时的输出电压U01 即为输出失调电压，则输入失调电压实际测出的U01可能为正，也可能为负，一般在15mV，对于高质量的运放U0S在1mV以下。 测试中应注意：a、将运放调零端开路。 b、要求电阻R1和R2，R3和RF的参数严格对称。 2）输入失调电流I0S 输入失调电流I0S 是指当输入信号为零时，运放的两个输入端的基极偏置电流之差， 输入失调电流的大小反映了运放内部差动输入级两个晶体管的失配度，由于IB1 ，IB2 本身的数值已很小（微安级），因此它们的差值通常不是直接测量的，测试电路如图52所示，测试分两步进行 a、 闭合开

33、关K1及K2，在低输入电阻下，测出输出电压U01 ， 如前所述，这是由输入失调电压U0S 所引起的输出电压。 b、断开K1及K2，两个输入电阻RB接入，由于RB 阻值较大，流经它们的输入电流的差异，将变成输入电压的差异，因此，也会影响输出电压的大小，可见测出两个电阻RB接入时的输出电压U02 ，若从中扣除输入失调电压U0S 的影响，则输入失调电流I0S 为 一般,I0S 约为几十几百nA(10-9A)，高质量运放IOS低于1nA。测试中应注意：a、将运放调零端开路。 b、两输入端电阻RB必须精确配对。3）开环差模放大倍数Aud 集成运放在没有外部反馈时的直流差模放大倍数称为开环差模电压放大倍数

34、，用Aud 表示。它定义为开环输出电压U0与两个差分输入端之间所加信号电压Uid 之比 按定义Aud 应是信号频率为零时的直流放大倍数，但为了测试方便，通常采用低频（几十赫芝以下）正弦交流信号进行测量。由于集成运放的开环电压放大倍数很高，难以直接进行测量，故一般采用闭环测量方法。 Aud的测试方法很多，现采用交、直流同时闭环的测试方法，如图53所示。图53 Aud测试电路被测运放一方面通过RF、R1、R2完成直流闭环，以抑制输出电压漂移，另一方面通过RF和RS实现交流闭环，外加信号uS经R1、R2分压，使uid 足够小，以保证运放工作在线性区，同相输入端电阻R3应与反相输入端电阻R2相匹配，以

35、减小输入偏置电流的影响，电容C 为隔直电容。被测运放的开环电压放大倍数为 通常低增益运放Aud约为6070db，中增益运放约为80db，高增益在100db以上，可达120140db。测试中应注意：a、测试前电路应首先消振及调零。b、被测运放要工作在线性区。c、输入信号频率应较低，一般用50100HZ ，输出信号幅度应较小，且无明显失真。 4）共模抑制比CMRR集成运放的差模电压放大倍数Ad与共模电压放大倍数AC之比称为共模抑制比 共模抑制比在应用中是一个很重要的参数，理想运放对输入的共模信号其输出为零，但在实际的集成运放中，其输出不可能没有共模信号的成分，输出端共模信号愈小，说明电路对称性愈好

36、，也就是说运放对共模干扰信号的抑制能力愈强，即CMRR愈大。CMRR的测试电路如图54所示。集成运放工作在闭环状态下的差模电压放大倍数为当接入共模输入信号Uic时，测得U0C，则共模电压放大倍数为 得共模抑制比 图54 CMRR测试电路 测试中应注意：a、消振与调零b、R1与R2、R3与RF之间阻值严格对称 c、输入信号Uic 幅度必须小于集成运放的最大共模输入电压范围 Uicm 5） 共模输入电压范围Uicm集成运放所能承受的最大共模电压称为共模输入电压范围，超出这个范围，运放的CMRR会大大下降，输出波形产生失真，有些运放还会出现“自锁”现象以及永久性的损坏。Uicm的测试电路如图5-5所

37、示。被测运放接成电压跟随器形式，输出端接示波器，观察最大不失真输出波形，从而确定Uicm值。 6） 输出电压最大动态范围UOPP集成运放的动态范围与电源电压、外接负载及信号源频率有关。测试电路如图56所示。改变uS幅度，观察u0顶部失真开始时刻，从而确定u0的不失真范围，这就是运放在某一定电源电压下可能输出的电压峰峰值UOPP。图55 Uicm测试电路 图56 UOPP测试电路2、集成运放在使用时应考虑的一些问题 1) 输入信号选用交、直流量均可， 但在选取信号的频率和幅度时，应考虑运放的频响特性和输出幅度的限制。2) 调零。为提高运算精度，在运算前， 应首先对直流输出电位进行调零，即保证输入

38、为零时，输出也为零。当运放有外接调零端子时，可按组件要求接入调零电位器RW，调零时，将输入端接地，调零端接入电位器RW，用直流电压表测量输出电压U0，细心调节RW，使U0为零（即失调电压为零）。如运放没有调零端子，若要调零，可按图57所示电路进行调零。 一个运放如不能调零，大致有如下原因： 组件正常，接线有错误。 组件正常，但负反馈不够强（RFR1 太大），为此可将RF短路，观察是否能调零。 组件正常，但由于它所允许的共模输入电压太低，可能出现自锁现象，因而不能调零。为此可将电源断开后，再重新接通，如能恢复正常，则属于这种情况。组件正常，但电路有自激现象，应进行消振。组件内部损坏，应更换好的集

39、成块。 (a) (b)图57 调零电路 3) 消振。一个集成运放自激时，表现为即使输入信号为零， 亦会有输出，使各种运算功能无法实现，严重时还会损坏器件。在实验中，可用示波器监视输出波形。为消除运放的自激，常采用如下措施：若运放有相位补偿端子，可利用外接RC补偿电路，产品手册中有补偿电路及元件参数提供。电路布线、元、器件布局应尽量减少分布电容。在正、负电源进线与地之间接上几十F的电解电容和0.010.1F 的陶瓷电容相并联以减小电源引线的影响。 三、实验设备与器件1、TPE-A模拟电路实验箱 2、双踪示波 3、万用表 4、交流毫伏表 5、集成运算放大器A741×1、 电阻器、电容器若

40、干 四、实验内容实验前看清运放管脚排列及电源电压极性及数值，切忌正、负电源接反。 1、 测量输入失调电压U0S 按图52连接实验电路，闭合开关K1、K2，用万用表直流电压挡测量输出端电压U01 =（ ），并计算U0S 。记入表51。 2. 测量输入失调电流I0S实验电路如图 52，打开开关 K1、K2，用直流电压表测量 U02=（ ），并计算I0S 。记入表51。 表51UOS(mV)IOS(nA)Aud(db)CMRR(db)实测值典型值实测值典型值实测值典型值实测值典型值210501001001068086 3、测量开环差模电压放大倍数Aud 按图53连接实验电路，运放输入端加频率100H

41、z ，大小约3050mV正弦信号，用示波器监视输出波形。用交流毫伏表测量U0=（ ）和Ui=（ ），并计算Aud 。记入表51。 4、测量共模抑制比CMRR 按图54连接实验电路，运放输入端加 f100Hz ，UiC12V正弦信号，监视输出波形。测量U0C 和UiC，计算AC及CMRR。记入表51。 *5、测量共模输入电压范围Uicm及输出电压最大动态范围UOPP。 自拟实验步骤及方法。 五、实验总结 1、将所测得的数据与典型值进行比较。 2、对实验结果及实验中碰到的问题进行分析、讨论。 六、预习要求 1、查阅A741 典型指标数据及管脚功能。 2、测量输入失调参数时， 为什么运算放大器的反相

42、及同相输入端的电阻要精选，以保证严格对称。3、测量输入失调参数时，为什么要将运放调零端开路， 而在进行其它测试时，则要求对输出电压进行调零。第六章 放大器干扰、噪声抑制和自激振荡的消除放大器的调试一般包括调整和测量静态工作点，调整和测量放大器的性能指标：放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带等。由于放大电路是一种弱电系统，具有很高的灵敏度，因此很容易接受外界和内部一些无规则信号的影响。也就是在放大器的输入端短路时，输出端仍有杂乱无规则的电压输出，这就是放大器的噪声和干扰电压。另外，由于安装、布线不合理，负反馈太深以及各级放大器共用一个直流电源造成级间耦合等，也能使放大器没有输入信号时，有一定幅度

43、和频率的电压输出，例如收音机的尖叫声或“突突”的汽船声，这就是放大器发生了自激振荡。噪声、干扰和自激振荡的存在都妨碍了对有用信号的观察和测量，严重时放大器将不能正常工作。所以必须抑制干扰、噪声和消除自激振荡，才能进行正常的调试和测量。图61一、干扰和噪声的抑制把放大器输入端短路，在放大器输出端仍可测量到一定的噪声和干扰电压。其频率如果是50Hz（或100Hz），一般称为50Hz交流声， 有时是非周期性的，没有一定规律，可以用示波器观察到如图61所示波形。50Hz交流声大都来自电源变压器或交流电源线，100Hz交流声往往是由于整流滤波不良所造成的。另外，由电路周围的电磁波干扰信号引起的干扰电压也

44、是常见的。由于放大器的放大倍数很高（特别是多级放大器），只要在它的前级引进一点微弱的干扰，经过几级放大，在输出端就可以产生一个很大的干扰电压。还有，电路中的地线接得不合理，也会引起干扰。抑制干扰和噪声的措施一般有以下几种1、选用低噪声的元器件如噪声小的集成运放和金属膜电阻等。另外可加低噪声的前置差动放大电路。由于集成运放内部电路复杂，因此它的噪声较大。即使是“极低噪声”的集成运放，也不如某些噪声小的场效应对管，或双极型超对管，所以在要求噪声系数极低的场合，以挑选噪声小对管组成前置差动放大电路为宜。也可加有源滤波器。2、合理布线放大器输入回路的导线和输出回路、交流电源的导线要分开，不要平行铺设或

45、捆扎在一起，以免相互感应。3、屏蔽小信号的输入线可以采用具有金属丝外套的屏蔽线，外套接地。整个输入级用单独金属盒罩起来，外罩接地。电源变压器的初、次级之间加屏蔽层。电源变压器要远离放大器前级，必要时可以把变压器也用金属盒罩起来，以利隔离。 4、滤波为防止电源串入干扰信号，可在交（直）流电源线的进线处加滤波电路。图62(a)、(b)、(c)所示的无源滤波器可以滤除天电干扰（雷电等引起）(a) (b) (c) (d)图62和工业干扰（电机、电磁铁等设备起、制动时引起）等干扰信号，而不影响50Hz电源的引入。图中电感，电容元件，一般L为几几十毫亨，C为几千微微法。图(d)中阻容串联电路对电源电压的突

46、变有吸收作用，以免其进入放大器。R和C的数值可选100和2F左右。5、选择合理的接地点在各级放大电路中，如果接地点安排不当，也会造成严重的干扰。例如，在图63 图 63中，同一台电子设备的放大器， 由前置放大级和功率放大级组成。当接地点如图中实线所示时，功率级的输出电流是比较大的，此电流通过导线产生的压降，与电源电压一起，作用于前置级，引起扰动，甚至产生振荡。还因负载电流流回电源时，造成机壳（地）与电源负端之间电压波动，而前置放大级的输入端接到这个不稳定的“地”上，会引起更为严重的干扰。如将接地点改成图中虚线所示，则可克服上述弊端。 二、自激振荡的消除检查放大器是否发生自激振荡，可以把输入端短

47、路，用示波器（或毫伏表）接在放大器的输出端进行观察， 如图64所示波形。自激振荡和噪声的区别是，自激振荡的频率一般为比较高的或极低的数值，而且频率随着放大器元件参数不同而改变（甚至拨动一下放大器内部导线的位置，频率也会改变），振荡波形一般是比较规则的，幅度也较大，往往使三极管处于饱和和截止状态。图64高频振荡主要是由于安装、布线不合理引起的。例如输入和输出线靠的太近，产生正反馈作用。对此应从安装工艺方面解决，如元件布置紧凑，接线要短等。也可以用一个小(a) (b)图65电阻电容或单一电容（一般100PF0.1F，由试验决定）， 进行高频滤波或负反馈，以压低放大电路对高频信号的放大倍数或移动高频

48、电压的相位，从而抑制高频振荡（如图65所示）。低频振荡是由于各级放大电路共用一个直流电源所引起。如图6-6所示，因为电源总有一定的内阻RO，特别是电池用得时间过长或稳压电源质量不高，使得内阻RO比较大时，则会引起处电位的波动，的波动作用到前级，使前级输出电压相应变化，经放大后，使波动更历害，如此循环，就会造成振荡现象。最常用的消除办法是在放大电路各级之间加上“去耦电路”如图中的R和C，从电源方面使前后级减小相互影响。去耦电路R的值一般为几百欧，电容C选几十微法或更大一些。图6-6第二编 基本设计性实验第一章 单管放大电路的设计与调试一、实验目的1、 学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作

49、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。 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11为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路，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ui后，在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反，幅值被放大了的输出信号u0，从而实现了电压放大。图11 共射极单管放大器实验电路在图11电路中，当流过偏置电阻RB1和RB2 的电流远大于晶体管T 的 基极电流IB时（一般510倍），则它的静态工作点可用下

50、式估算 UCEUCCIC（RCRE）电压放大倍数 输入电阻RiRB1 / RB2 / rbe输出电阻 RORC由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。1、 放大器静态工作点的测量与

51、调试1)静态工作点的测量测量放大器的静态工作点，应在输入信号ui0的情况下进行， 即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流IC以及各电极对地的电位UB、UC和UE。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压UE或UC，然后算出IC的方法，例如，只要测出UE，即可用算出IC（也可根据，由UC确定IC），同时也能算出UBEUBUE，UCEUCUE。为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。2)静态工作点的调试 放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流IC（或UCE）的调整与测试。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uO的负半周将被削底，如图