模拟电子技术实验

1、图1.4 脉冲参数的定义学习用数字万用表测试常用电子器件（电阻、电容、半导体二极管和三极管）。1电阻测量电阻值测量如图2.1 所示。万用表“功能开关”需置于电阻档。要注意读数的单位：例如，读出的数值是5.6，如果电阻档处于10K或100K的，则均为5.6K；如果电阻档处于10M，则为5.6M。2电容器测量电容器的精确测量，应借助于专门的测试仪器来进行，常用的有QS18A型万用电桥,TH2811B LCR数字电桥等。下面简单介绍利用数字万用表的电容挡来测试电容容量：（1）数字万用表有专门测电容的二个插孔，如图2.2所示。测电容时需把电容插入这二个插孔内，如果电容在电路板上不能拿下，还需要用引线帮

2、助。（2）测量时将“功能开关”置于F档的适当量程，此时数字屏显示的数字即为电容值，如显示数字为1，则应提高量程，此表最大能测20uF的电容值。2二极管极性的判别数字万用表的“ ”档专门用来测试PN结的导电特性：如图2.3所示，若将它的红笔(它与内电池“十”极性的一端相连)接二极管的阳极，它的黑笔接二极管的阴极，则二极管处于正向偏置状态，显示为压降0.3V或0.7V左右（分别对应锗管与硅管）。反之，如果红笔接二极管“”极，黑笔接二极管“+”极，则二极管处于反向偏置状态，流过电流很小，万用表显示为“1”。因此，根据两种连接方式下测得电压值的大小就可以判别二极管的极性与材料类型（硅管还是锗管）。3晶

3、体三极管管脚的判别(1) 管型和基极的判别晶体三极管从结构上看，可以看成是由两个背靠背的PN结组成的。对NPN型管来说，基极是两个等效二极管的公共"阳极”；对PNP型管来说，基极则是它们的公共“阴极”，分别如图2.4(a)和(b)所示。因此，判别出三极管的基极是公共“阳极”还是公共“阴极”，即能判别出三极管是NPN型还是PNP型。而且根据PN结正向压降是0.3V还是0.7V就可以判别出管子是硅管还是锗管,判别方法与二极管极性判别方法一样,不再重复。（a）NPN型三极管 （b）PNP型三极管图2.4 晶体三极管的结构(2) 集电极与发射极的判别用数字万用表的“hFE”档可以判别三极管的

4、发射极与集电极，并测出值。测试电路如图2.5所示。在判明一个晶体三级管是PNP还是NPN的管型和基极的条件下，选取数字万用表测量“hFE”档，将晶体管E、B、C三极分别插入对应管型的E、B、C三孔，其中必须将已判明的基极B插入对应的B孔。这时，数字屏上将显示一个数据；然后，保持基极B仍插在B孔，对换另外二极所插孔。此时，数字屏上将显示另一个数据。比较两次数据的大小，其中数据大的那一次，插在“E”孔的那一极为发射极E；插在“C”孔的那一极为集电极C。数据大的那一次的值为值。图 2.5 用数字万用表测hFE（值）1大概了解电子器件的常识（在本教材附录1中）；2仔细阅读本实验中的“实验原理”部分；3

5、1测电阻按图2.1用数字万用表测出二个电阻的阻值将数据记入表2.1；并与其色环所指示的电阻标称值进行比较。同时检查所发电位器中心头的功能，电位器可选用实验箱中的一个电位器。电阻可选用电路板中的任意二个元件；2测电容按图2.2用数字万用表测出三个电容器的电容值，将数据记入表2.1；并与标称值进行比较，电容可选用电路板中的任意三个元件； 表2. 1 3测二极管用数字万用表判别二极管的“+”极、“”极和管子材料，并测量其正向电压值，将数据记入表2.2。表2.2二极管型号 二极管导通电压（V） 二极管材料（硅还是锗） 4测三极管用数字万用表判别双极型晶体三极管的管脚排列和管子类型，将结果填入表2.3。

6、表2.3管子类型（NPN还是PNP）管脚排列(画底视图, 如图2.5 所示)管子材料（硅还是锗）hFE（）值1数字万电表 一只2电子元件1）电阻电容若干（可选用电路板元件，见附录3）2）电位器一个（可选用“模拟电路实验箱”中电位器）3）硅二极管与锗二极管各一个1学习放大器静态工作点的测量与调整；2学习放大器的放大倍数的测量方法；3实验参考电路如图3.1所示。该电路采用自动稳定静态工作点的分压式射极偏置电路，其温度稳定性好，电位器W用来调整静态工作点。COM红笔黑笔V-W万用表 图3.1 实验电路图1静态工作点的估算计算静态工作点，首先要画出直流通路（电容开路）。对图3.1，当Il>>

7、;IB时，可忽略IB, 得到下列公式： （3-1）UE = UB - UBE （3-2） （3-3） （3-4）2交流放大倍数估算为计算交流小信号性能指标，应首先画出交流通路（电容短路，直流电压源短路）。对图3.1电路，由（由输入回路得到），（由输出回路得到），以及，可得到电压放大倍数： （3-5） （3-6） 式（3-6）中，电流用IB，不是IE。3静态工作点的测量和调试由于电子器件性能的分散性很大，在设计制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。 1）静态工作点的测量 放大器静态工作点的测量，是在不加输入信号情况下，用万用表直流电压档分别测量放大电路的直流电压UB、UC和UE，如图3.1

8、所示。此外，可用ICIE = UE/Re算出IC。 2）静态工作点的调整在半导体三极管放大器的图解分析中已经介绍，为了获得最大不失真的输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。若Q点选得太高,易引起饱和失真；选得太低,又易引起截止失真。实验中，如果测得UCEQ<0.5V, 说明三极管已饱和；如测得UCEQVCC，则说明三极管已截止。静态工作点的位置与电路参数有关。当电路参数确定之后,工作点的调整主要是通过调节电位器W来实现的。W调小, 工作点增高；W1调大，工作点降低。一般使IE为mA数量级（例如2mA）；作为一个估算，UC大约可取电源电压的一半左右。 4、放大器的动态指

9、标测试放大器的动态指标有电压放大倍数AU、输入电阻Ri、输出电阻Ro和最大不失真电压UOMAX等。本实验只介绍电压放大倍数AU的测试。在进行动态测试时，各电子仪器与被测电路的接线方法如图3.2所示。从信号发生器向放大电路输入一正弦交流信号(1KHz、约10mV) 。用示波器观察放大器输出电压的波形uo。在没有明显失真的情况下，用毫伏表测出uo和ui 的大小。于是，可求得Au = uo / ui。由于放大倍数的大小与晶体管的工作点有关。因此，在动态测量前应首先按要求调整静态工作点。 图3.2 放大倍数的测量图1复习共射极放大电路的工作原理；2. 仔细阅读本实验中的“实验原理”部分；3取实验二测的

10、值。1安装电路按图3-1, 在“模拟电路实验箱”上组装共射放大电路，使用电路模板-晶体管放大器1与2（见附录3），经检查无误后, 接通+12V直流电源。2测量并调试静态工作点调节电位器W使其满足要求(IE2mA)；并测量静态工作点填入表3.1中3测量电压放大倍数按图3-2接线。输入频率为1KHZ的信号，调节输入信号使输出电压基本不失真。用“双踪显示模式”同时显示输入波形与输出波形，并测出输入与输出电压的交流幅度，填入表3.2中。表 3-1UB/VUC/VUE/VIE/mA测量值（由测量值计算）理论值表 3-2UiUOAU测量值理论值(1) GOS-620型双踪示波器 一台； (2) DF164

11、1A型函数信号发生器 一台； (3) SX2172型交流毫伏表 一台。(4) 模拟电路实验箱 一台。(5) 数字万用表 一只(6) 电子元件（使用电路模板-晶体管放大器1与2，见附录3）：Rc2.7K；R1Rb210K；RE1K；电位器=100K；Cl10F，C247F,Ce47F；NPN三极管一个1学习共集放大电路的测量与调整；2学习放大器性能指标的测量方法（输入，输出电阻、最大不失真输出电压）；3进一步实验参考电路如图4.1所示。共集放大电路具有输入电阻高、输出电阻低，电压放大倍数接近于1、输出动态范围大的特点。与共射极放大电路不同，共集放大电路从发射极输出（因而称射极跟随器）。图中电位器

12、W用来调整静态工作点。图4.1 实验电路图1静态工作点的估算静态工作点的计算，类似于共射极放大电路，只要令RC=0即可。2交流放大倍数估算对图4.1电路，由（由输入回路得到），（由输出回路得到），以及，可得到电压放大倍数： （4-1） 3静态工作点的测量和调试：参见实验三 4、放大器的动态指标测试放大器的动态指标有电压放大倍数AU、输入电阻Ri、输出电阻Ro和最大不失真电压UOMAX等。本实验将介绍输入电阻Ri、输出电阻Ro和最大不失真电压UOMAX的测试方法。1) 输入电阻的测量输入电阻Ri的大小表示放大电路从信号源或前级放大电路获取电流的多少。输入电阻越大，索取前级电流越小，对前级的影响就

13、越小。输入电阻的测量原理如图4-2 所示。在信号源与放大电路之间串入一个已知阻值的电阻R ，用交流毫伏表分别测出Us和Ui, 则输入电阻为 (4-3)电阻R 的值不宜取得过大，过大易引入干扰；但也不宜取得太小，太小易引起较大的测量误差。最好取R与Ri的阻值为同一数量级。2) 输出电阻的测量输出电阻的大小表示电路带负载能力的大小。输出电阻越小, 带负载能力越强。其测量原理如图4-3所示。用交流毫伏表分别测量放大器输出电压：Uo - RL=时的输出电压UOL - 有RL时的输出电压则输出电阻可通过下式计算求得： (4-3)为了测量值尽可能精确，最好取RL与RO的阻值为同一数量级。注意图4-3中，R

14、S是信号发生器的内阻，在测输出电阻时不要在信号源与放大器之间串入电阻。 图4-2 测试输入电阻原理图 图4-3 测试输出电阻原理图3）最大不失真输出电压的测量放大器的线性工作范围与晶体管的工作点位置有关。下面介绍共集放大器的波形失真情况。截止失真：下端缩顶当ICQ太小时，放大器产生截止失真，uo波形下端出现“缩顶” 失真，如图4.4(a) 所示。uo波形的截止失真并不明显，不是出现明显的“削顶”，而是出现“缩顶” 失真饱和失真：上端削顶当ICQ太大时，容易产生饱和失真，波形上端开始“削顶”，如图4.4(b)所示。uo波形的饱和失真比较明显。最大不失真输出电压UOMAX 测量方法当放大器的静态工

15、作点调整在晶体管线性工作范围的中心位置时，如果加大输入信号ui，则uo的波形两端同时出现“削顶” 和“缩顶” 失真，即饱和与截止失真同时出现如图4.4(c) 所示。由于现“缩顶” 失真不明显，因此最大不失真电压常以uo波形刚出现“削顶” 失真时为界，此时用毫伏表测出uo 的大小，即为放大器的最大不失真输出电压UOMAX。图4-4 波形失真示意图1复习共集放大电路的工作原理；2. 仔细阅读本实验中的“实验原理”部分；3取实验二测的值。1安装电路按图4-1, 在综合实验箱上组装电路, 经检查无误后, 接通+12V直流电源。2调试静态工作点并测量最大不失真电压1）从信号发生器输出f =1kHz的正弦

16、电压接到放大电路的输入端，并接到双踪示波器X轴输入端。将放大电路的输出电压接到双踪示波器Y轴输入端；2）调整电位器W，并调整信号发生器输出的幅度，使示波器上显示的放大电路输出波形达到最大不失真（无明显失真），测出放大电路的输入与输出幅度；并将测量结果填入表4-1 中。3）关闭信号发生器, 即Ui=0, 测试此时的静态工作点, 并将测量结果填入表4-1 中。3输入电阻的测量按图4-2 接电路。取R =10K, 信号发生器输出f =1kHz，Ui=200mV的正弦电压接到放大电路的输入端，用示波器或毫伏表分别测出US和Ui。将测量结果填入表4-2 中。4. 输出电阻的测量按图4-3 接电路。取RL

17、=, 信号发生器输出f =1kHz，Ui=200mV的正弦电压接到放大电路的输入端，用示波器或毫伏表分别测出RL=时的开路电压Uo及有RL时的输出电压UOL。将测量结果填入表4-2 中。表 4-1UiUOUBUEIE/mA测量值（由测量值计算）理论值表 4-2USUiRiUoUOLRo测量值理论值(1) GOS-620型双踪示波器 一台； (2) DF1641A型函数信号发生器 一台； (3) SX2172型交流毫伏表 一台；(5) 数字万用表 一只；(4) 模拟电路实验箱 一台；(6) 电子元件（使用电路模板-晶体管放大器1与2，见附录3）：Rb1Rb251K；RE5.1K；RL；R10K；

18、电位器=1M；Cl10F；C2100F；NPN三极管一个1研究放大电路中引入负反馈后对各项性能指标的影响；2学习放大器的频率特性的测量方法。实验参考电路如图5.1所示。该电路在发射极支路串联一只电阻RF ，引入了“串联电流负反馈”。电位器W用来调整静态工作点。图5.1电流串联负反馈，1静态工作点的估算静态工作点的计算，类似于共射极放大电路（实验三），只要令Re = Re1 + RF即可。2引入交流负反馈后对各项性能指标的影响与估算1）负反馈后对各项性能指标的影响引入交流负反馈后，可改善放大器的交流性能指标。例如，减小非线性失真、扩展通频带、提高输出电压或电流的稳定性、改变输入输出阻抗。负反馈有

19、四种组态，其特性如表5.1所示。表 5.1 四种组态负反馈放大器特性比较 组 态 基本放大电路的放大倍数A 反馈系数F 输出阻抗 输人阻抗 电压串联负反馈电压放大倍数 FuuF /uO 减小 增大 电流串联负反馈 转移电导 Fu i = ui /i o () 增大 增大 电压并联负反馈转移电阻 FiuI f /uo (1/) 减小 减小 电流并联负反馈电流放大倍数 Fi i i f / i o 增大 减小 组 态 输出电压稳定性输出电流稳定性 电压串联负反馈 提高 电流串联负反馈 提高 电压并联负反馈 提高 电流并联负反馈 提高 2）放大电路性能指标的估算对图5.1所示的电流串联负反馈，可对交

20、流性能指标的影响有：减小了非线性失真、扩展了通频带、提高了输出电流的稳定性、提高了输入输出阻抗。1）电压放大倍数开环放大电路放大倍数反馈系数 闭环放大倍数 闭环电压放大倍数 2）输入电阻开环输入电阻闭环输入电阻3. 放大电路频率特性的测量放大电路中耦合电容（图5.2中C1、C2与CE）会影响放大器的低频特性（低频时这些电容的容抗很大），三极管的内部电容将影响放大器的高频特性（高频时三极管的内部电容的容抗变小）。因此，放大器的幅频特性如图5.2所示。1复习负反馈放大电路的工作原理；2. 仔细阅读本实验中的“实验原理”部分；31安装电路按图5-1, 在“模拟电路实验箱”上组装电路，使用电路模板-晶

21、体管放大器1与2（见附录3），经检查无误后, 接通+12V直流电源。2测量并调试静态工作点调节电位器W使其满足要求(IE2mA)。3测量闭环电压放大倍数、频率特性对图5-1情况，即为闭环状态，按如下操作：1）测量闭环电压放大倍数：从信号发生器，产生信号频率为f=1KHZ，有效值为30mV的交流电压输入到电路；测量放大电路输出电压UO与输入电压Ui，填入数据表中，据此可计算闭环电压放大倍数Auf = UO/Ui；2）测量闭环幅频特性：从信号发生器，产生电压有效值为30mV的交流电压输入到电路；改变输入信号ui的频率，每改变一个频率就测出放大器的一个输出电压，填入数据表中；测出上限载止频率fHf与

22、下限载止频率fHf填入数据表中。按可画出闭环幅频特性，如图5.2所示。注意: （1）改变输入信号ui的频率时，输入信号ui的幅度不要改变；（2）频率点选择：中频大致范围：1KHz 100KHZ, 测2个频率点即可，求出的是中频放大倍数Aum, 在中频范围内放大倍数几乎不会变化。高频大致范围：100KHZ以上, 测几个频率点即可，对应放大位数为0.7Aum(0.7对应-3db) 的频率是上限频率fHf。低频大致范围：1KHZ下, 测几个频率点即可，对应放大位数为0.7Aum的频率是下限频率fLf。4测量开环电压放大倍数、频率特性在图5-1中，电容CF的上端接至三极管的发射极，即为工作在交流开环状

23、态，按如下操作：1）测量开环电压放大倍数：从信号发生器产生信号频率为f=1KHZ的交流电压输入到电路，用示波器观察输出电压，调节输入信号的幅度，使输出信号不失真；测量放大电路输出电压UO与输入电压Ui，填入数据表中，据此可计算开环电压放大倍数Au = UO/Ui；2）测量开环幅频特性：在上述情况下，改变输入信号ui的频率（不要改变幅度），每改变一个频率就测出放大器的一个输出电压，填入数据表中；测出上限载止频率fHf与下限载止频率fHf填入数据表中。按可画出开环幅频特性，如图5.2所示。(1) GOS-620型双踪示波器 一台； (2) DF1641A型函数信号发生器 一台； (3) SX217

24、2型交流毫伏表 一台。(4) 模拟电路实验箱 一台。(5) 数字万用表 一只(6) 电子元件（使用电路模板-晶体管放大器1与2，见附录3）：Rc2.7K；R1Rb210K；Re11K；电位器=100K；Cl10F，C247F,Ce47F；NPN三极管一个1、 设计集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路；2、 了解运算放大器在实际应用中应考虑的问题。LF353运放的内部电路结构及其引脚如图6-1所示。理想运放的输入电流为零（虚断）；在负反馈线性状态时，运放有V+ = V- （虚短）。由运放的这二个特点，可方便推出运放应用电路的计算公式。图6-1 LF353内部结构1同相比例运算图6.2为同相比例运算电路，其特点是输入电阻比较大。输入、输出电压之间的函数关系为： 电阻R2的接入同样是为了消除平均偏置电流的影响，故要求R2R1/Rf。图6-