模拟电子技术实验指导书(学生)

1、模拟电子技术实验讲稿实验二 晶体管单管放大器一、实验目的1、掌握放大电路静态工作点的测量和调整方法及其对放大电路性能的影响。2、学习放大器放大倍数的测量方法，了解负载电阻对放大器的影响。3、进一步学习示波器、信号发生器、晶体管毫伏表的使用方法。二、实验原理对电压放大器的基本要求是：有足够的放大倍数，波形失真要小。放大器工作时，晶体管必须工作在放大区范围内。如果静态工作点选择不当，或输入信号过大，都会引起输出信号非线性失真，甚至会产生明显的饱和失真或截止失真。初步选择静态工作点时，可以选取直流负载线的中点，即 或，这样可获得最大输出动态范围。最大电压动态范围用输出电压幅值Vom表示，如图21所示

2、。当放大器输出端接负载电阻RL 时，其交流负载线比直流负载线陡。这时，放大器的电压动态范围就要减小。当有射极电阻时，也使动态范围减小。 图21从最优动态范围选择静态工作 为了获得适当的静态工作点，需要通过调试来确定。一般采用改变偏置电阻Rb的方法来调节静态工作点。当输入信号较小时，在保证输出信号波形不失真的情况下，常选取较低的静态工作点，以降低放大器的噪声。本实验采用具有较高稳定性能的分压式电流负反馈偏置电路如图22所示。 图22 晶体管单管放大器 图中基极电压由Rb （由RP1 和1R5 组成）和1R6分压供给。为防止RP1在调节时造成IB 过大，在Rb中包含一个33K 的固定电阻。反馈电阻

3、1R9、1R10 串联在发射极电路中起稳定静态工作点的作用。1C4 为交流旁路电容，放大后的交流信号通过耦合（隔直）电容1C2输出。静态工作点： VCEQVCC-ICQ(RC+1R9+1R10)电压放大倍数： 其中： 三、实验仪器1、DF1641信号发生器 一台2、XJ4328 双踪示波器 一台3、DF2172B 毫伏表 一台4、TPEA3实验箱 一台5、DT9205数字万用表 一块四、实验内容及步骤1、静态测量与调整（1）、按图2.2接线，其中R（1R7）=5K1（S2 闭合），输出开路（S3断开）。（2）、将输入对地短路（Vi=0），调节RP1 使VCE =6.00V，测量I1 、I2、

4、IC、VBE，计算IB= I1I2 和电流放大系数。将结果记录于表2.1中。2、动态研究（1）、测量小信号时的电压放大倍数断开输入短路点，在输入端接入Vi=50mV、f=1KHz 的正弦信号，用示波器观察输入、输出波形，比较其相位，在输出不失真的情况下，用毫伏表测量输出电压Vo，并记录在表22中。(2)、观察负载电阻对放大倍数的影响维持上述静态工作点和输入信号电压不变，在负载电阻分别为RL=5K1（1R11） 及RL=2K2(1R12) 的情况下分别测量输出电压Vo，将结果记录于表22中。3、观察静态工作点对放大器的影响(1)、偏置电阻的影响输入信号仍为Vi=50 mV、f=1KHz ,在RL

5、= 的情况下且RP1适中时，测量IC、VCE、Vo并记录其波形。调节Rp1 改变静态工作点。增大Rp1使VCE10和减少Rp使VCE2V可观察到截止失真和饱和失真，分别测量IC 、VCE、Vo，并记录输出电压波形，与Rp1 适中时的情况比较，将结果记录于表23中。*(2)、集电极电阻的影响 保持输入信号的幅值、频率，断开负载电阻RL ，在RC5K1时保持VCE6.00 V,测量IC、VCE、Vo的数值，记录输出波形。改变RC，在RC分别为22 k、2 k测量VCE 、IC 及Vo 的数值，并观察输出波形的变化，将结果记录天表24中。4、调节动态范围在RC=5K1、RL=时增加输入信号Vi的幅度

6、，同时用示波器观察输出波形Vo，如出现失真，可适当调节RP1调节静态工作点，直到输出端得到最大的不失真波形，测出此时Vo的值，并填入表25中。表21测试项目单位测试条件I1I2IBICVCEVBEAAAmAVVVi=06.00表22测试项目单位测试条件VoAvVi和Vo的相位关系VVi=50 mVf=1kHzRL=(S3断)RL=5k1（1R11）RL=2k2（1R12）表23 测试项目 单位测试条件ICVCEVo输出波形失真情况mAVVVi=50 mVf=1kHzRp1适中6.00Rp1增大10.00Rp1减小2.00表24 测试项目 单位测试条件ICVCEVo输出波形失真情况mAVVVi=

7、50 mVf=1kHzRC=5K1（1R7）6.00RC=22 K（RP1）RC=2K（1R8） 六、数据处理（1、电流放大倍数：2、电压放大倍数：3、偏置电阻对放大器的影响：4、集电极电阻RC对放大器的影响：七、思考题1、负载电阻RL对放大器输出的动态范围有何影响？2、为什么静态工作点不能用毫伏表测量？3、如何使放大器的电压放大倍数为最大？4、放大电路中若将1C4去掉，放大倍数如何变化？5、若放大器输入为正弦波，输出波形如图a,b所示，分别为那种失真？是什么原因造成的？如何消除？ a b 实验四 差动式放大器一、实验目的1、了解差动式放大器的电路特点和静态工作点的测试方法。2、学习差动放大电

8、路的动态指标（差模放大倍数、共模放大倍数及共模抑制比）的测试方法。3、学习差动式放大器在不同输入、输出方式下的放大倍数及工作情况。二、实验原理在自动调节和测量系统中，需要放大一些变化缓慢的的非周期电信号，这就不能采用阻容耦合的方式，而只能采用直接耦合放大电路。直接耦合的放大电路主要用于放大变化缓慢的直流信号及频率较低的交流信号，因此克服零点漂移是直接耦合放大器的关键问题。为了减小零点漂移，广泛采用差动式放大电路。实验电路如图41所示。 图41 差动式放大器电路特点这是一个带恒流源的差动放大电路，它具有静态工作点稳定，对差模信号有放大能力，而对共模信号有较高的抑制能力的特点。其中2RP1为调零电

9、位器，2V3为恒流源。信号从Vi1、Vi2两端输入，在2V1、2V2两管的集电极输出。由于差动放大电路的实际电路不可能完全对称，加入调零电位器2RP1，使静态输出为零。在图41中，由于2V3的基极电位VB3由VCC、VEE经2R6、2R7分压而得，所以IC3基本上恒定，因此2V3等效的电阻非常大，相当于恒流源,可有效减小零点漂移，提高共模抑制比。2、差模放大倍数(1)、单端输入、单端输出在图41中，若Vi加在Vi1 、Vi2两端，Vi2接地，其差模放大倍数为：(2)、单端输入、双端输出在图41中，若Vi加在Vi1 、Vi2两端，Vi2接地，其差模放大倍数为： (3)、双端输入、单端输出在图41

10、中，若Vi加在Vi1 Vi2两端，其差模放大倍数为： (4)、双端输入、双端输出在图41中，输入信号Vi加在Vi1 、Vi2两端，其差模放大倍数为：3、共模放大倍数与共模抑制比在图41中，若将Vi1、Vi2两点相连，共模信号加在Vi1与地之间， 在双端输出时，其理想共模放大倍数 AC=0理想差动放大器的共模抑制比CMRR=CMRR越大，表示电路对称性越好，对漂移的抑制能力越强。而实际电路中，若要CMRR则要求Ad大AC小，在图41中，由于2V3的恒流作用，等效的电阻非常大，则CMRR很大。三、实验仪器1、DF1641信号发生器 一台2、XJ4328 双踪示波器 一台3、DF2172B 毫伏表

11、一台4、TPE A3实验箱 一台5、DT9205 数字万用表 一块四、实验内容及步骤1、测试静态工作点（1）调零按图4、1连线，将Vi1、Vi2分别接地，调节2RP1电位器，使双端输出电压VO=0。（2）测量静态工作点分别测量2V1、2V2、2V3各级对地电压， 将测试结果记录于表41中。2、测量差模放大倍数调整信号发生器使其输出100mV、500HZ的正弦信号加到RP3的两个固定端，调整RP3使Vi=50mV、500HZ。(1)、单端输入、单端输出将Vi=50mV、 f=500Hz电压信号接在Vi1、Vi2两点间，且把Vi2接地，在输出无明显失真的情况下，分别测量Vo1、Vo2，将结果记录于

12、表42中(2)、单端输入、双端输出输入信号连接方式不变，在输出无明显失真的情况下，分别测量Vo1 、Vo2，计算VoVo1Vo2，并计算放大倍数，将结果记录于表42中。(3)、双端输入、单端输出将上述电压信号接在Vi1、Vi2两点间，在输出无明显失真的情况下，分别测量Vo1 、Vo2，将结果记录于表42中，并计算放大倍数。(4)、双端输入、双端输出将上述电压信号接在Vi1、Vi2两点间，重复实验内容及步骤2(2)。3、测量共模放大倍数与共模抑制比将Vi1、Vi2两点相连，在Vi1(Vi2)与地之间加入500Hz、100mV的正弦电压信号，测量Vo1、 Vo2，计算VoVo1-Vo2，将结果记录

13、于表43中，并计算AC1 、AC2、AC、CMRR1、 CMRR2、 CMRR。*4、观察比较相位(1)、将放大器接成差模双端输入用示波器同时观察Vo1、 Vo2波形。 (2)、将放大器接成差模单端输入重复实验内容及步骤4(1)。五、实验原始数据表41测试项目 单位测试条件 Vc1Vc2Vc3Vb1Vb2Vb3Ve1Ve2Ve3VVVVVVVVVVi=0Vo=0表42 测试项目 单位测试条件单端输出双端输出Vo1Vo2Ad1Ad2Vo1Vo2VoAdVVVVVVi=50mVf=500Hz单端输入双端输入0表43测试项目单位测试条件单端输出双端输出VO1VO2AC1AC2CMRR1CMRR2VO

14、ACCMRRmVmVmVVi=100mV f=500HZ-31六、实验数据处理1、差模放大倍数：(1) 单端输入、单端输出：(2) 单端输入、双端输出：(3) 双端输入、单端输出：(4) 双端输入、双端输出：2、共模放大倍数和共模抑制比：（1）单端输出：（2）双端输出：七、思考题1、 差动放大器调零时为什么要把两个输入端接地？2、 使用不平衡仪器应注意什么问题？3、 恒流源有何作用？简要说明之。4、 差模放大倍数与什么有关？实验五 负反馈放大器一、实验目的1、进一步掌握多级放大器电压放大倍数的测量和计算方法。2、了解阻容耦合放大器级间的相互关系和相互影响。3、掌握引入电压串联负反馈后对放大器性

15、能（放大倍数、放大器稳定性、非线性失真、输入电阻、输出电阻）的影响。二、实验原理本实验在两级共射放大电路中引入电压串联负反馈，如图51所示。引入负反馈后，虽然使放大倍数降低，但却使放大器的许多性能得到改善。 图51负反馈放大器1、 负反馈对放大倍数的影响 负反馈放大器的一般表示式为： 其中A为开环放大倍数，Af为闭环放大倍数，F为反馈系数，1+AF为反馈深度。可见，加负反馈后，放大器的放大倍数比没加负反馈时降低了（1+AF）倍。2、 负反馈对放大器稳定性的影响 由于晶体管的非线性会使放大器产生波形失真，利用负反馈可在一定程度上减少输出波形的失真。当AF1时，Af 。可见，加负反馈后的放大倍数A

16、f基本上与放大器无关，而仅取决于反馈系数F。当反馈深度一定时有 这说明：引入负反馈后，放大器的稳定性提高了（1+AF）倍。 3、反馈对输入电阻和输出电阻的影响 负反馈对放大器输入电阻和输出电阻的影响比较复杂，不同的反馈形式对电阻的影响不同。凡是串联负反馈，其输入电阻将增加；凡是并联负反馈，其输入电阻将减小。凡是电压负反馈，其输出电阻将减小；凡是电流负反馈，其输出电阻将增加。本实验采用的是电压串联负反馈，所以，对整个放大器而言，输入电阻增加，而输出电阻降低。其增加和降低的幅度与反馈深度（1+AF）有关： 其中Ri 、Ro为未加反馈前的放大器的输入电阻和输出电阻，Rif 、Rof为加反馈后的输入电

17、阻和输出电阻。三、 实验仪器1、DF1641信号发生器 一台2、XJ4328 双踪示波器 一台3、DF2172B 毫伏表 一台4、TPE A3 实验箱 一台 5、DT9205 数字万用表 一块四、实验内容及步骤1、测试静态工作点按图51接线，S1、S2闭合，输入端对地短路，输出端开路（S3断开），不接负反馈（S4断开）。调节RP1 和RP2 使VCE1 =9.00V、VCE2 =6.00V，将测量结果记录于表51中。2、观察负反馈对放大器性能的影响（1）对放大倍数的影响两级放大器不接负反馈，在放大器输入端输入Vi=1mV、 f=1KHz的正弦电压信号，测量放大器不带负载和带负载时，第二级的输出

18、电压Vo，计算开环放大倍数，记录结果于表52中。两级放大器接负反馈，重复实验内容及步骤2（1）计算闭环放大倍数，将结果记录于表52中。（2）对输入电阻和输出电阻的影响在图51中，断开S1、S3，在输入端与信号源之间串入电阻Rs。调节Vs，在输出为临界失真的情况下，测量Vs和Vi，计算开环输入电阻Ri，将结果记录于表53中。在图51中，闭合S4 ，重复实验内容及步骤2（2）计算闭环输入电阻Rif，将结果记录于表5.3中。在图51中输入信号Vi=1mV，f =1KHz，断开S4、闭合S1，在开关S3断开和闭合两种情况下，测得Vo 和VoL ，计算开环输出电阻Ro，记录于表54中。在图51中，闭合S

19、4，重复实验内容及步骤2（2）计算闭环输出电阻Rof ，将结果记录于表54中。（3）对非线性失真的影响放大器不接负反馈，带负载时， 逐渐增大输入信号Vi的幅度，使输出电压Vo处于临界失真状态，测量此时的输入电压Vi 记录于表55中。继续增加Vi，直至输出波形较明显的失真。接入负反馈，观察在上述输入幅度下失真波形是否改善，继续增大输入信号幅度，也使输出电压Vo处于临界失真状态，测量此时的输入电压Vi填入表55中，与实验内容及步骤2（3）比较。五、 实验原始数据表51 测试项目 单位测试条件VCEVRC计算IcVVmAVi=0第一级9.00第二级6.00表52测试项目单位测试条件Vo计算AVVi=

20、1mVf =1kHz无反馈RL=RL=1K5 有反馈RL=RL=1K5 表53( 测试项目 单位测试条件VsVi计算RimVmVRs=5K1开环(S4断开)闭环(S4闭合)表54( 测试项目 单位测试条件VoVoL计算RoVVVi=1mVf=1kHz开环(S4断开)闭环(S4闭合)表55测试项目单位测试条件VimV无反馈有反馈六、数据处理1、静态工作点：2、观察负反馈对放大器性能的影响（1）对放大倍数的影响无反馈有反馈（2）对输入电阻和输出电阻的影响（3）对非线性失真的影响七、思考题1、阻容耦合多级放大器级与级之间的关系如何？2、本实验为何种反馈方式，有何优缺点？3、 放大器引入负反馈后对输入

21、电阻、输出电阻有何影响？实验九 集成运算放大器的综合实验一、实验目的1、掌握波形发生电路的结构特点和分析方法。2、掌握波形转换原理及其指标的测试方法。二、实验原理波形发生电路包括正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路。它们不需要输入信号便能产生各种周期性波形，在自动控制、通信、自动测量等方面有着广泛的应用。1、方波发生电路由滞回比较器和积分器组成。如图91所示。 图91方波发生电路其中滞回比较器起开关作用；积分器起反馈和延迟作用。方波幅值由双向稳压管的稳定电压值决定，即限制在VZ 之间，方波的频率由R(2Rp2 +3R10)、C(3C5) 决定。改变 2RP2可调节其频率：2、占空比可调的矩形波发生

22、电路矩形波为高电平的时间与周期时间之比称为占空比。利用二极管的单向导电性可以使电容充电与放电回路不同，因而可使电容充电与放电的时间常数不同，图92就是按上述意图构成的占空比可调的矩形波发生电路，调节4Rp可使占空比的可调范围约为10% 90%图92占空比可调的矩形波发生电路矩形波的占空比为： q=3、方波三角波发生电路由同向迟滞比较器和反向积分器组成。迟滞比较器起开关作用，反向积分器起延时作用。比较器输出方波，积分器输出三角波。方波发生器由三角波触发，积分器对方波发生器的输出电路积分。 图93 三角波发生电路三角波输出的幅值为： 三角波的振荡周期为： 4、方波锯齿波发生器锯齿波和三角波的区别是

23、：三角波的上升和下降的斜率相等，而锯齿波的上升和下降的斜率不相等（通常相差很多）。因此只要把三角波发生电路稍加改动，即利用二极管的单向导电性，使积分电路中电容充电与放电的回路不同，便可得到锯齿波发生电路。如图94所示。 图94 锯齿波发生电路电容充电回路的等效电阻是： R/=rd1+R/P2电容放电回路的等效电阻是： R/=rd2+RP2-R/P2锯齿波输出的幅值为： VOM=VZ锯齿波的振荡周期为： T=2(rd1+rd2+RP2)C5、方波正弦波变换在带通滤波器的输入端接入方波，在其输出端则可获得一正弦波，正弦波的频率和方波的频率相同。三、实验仪器1、DF1641信号发生器 一台2、XJ4328 双踪示波器 一台3、TPE A3 实验箱 一台4、DT9205 数字万用表 一块四、实验内容及步骤1、方波发生电路（1）、实验参考电路如图91所示，分别测出2Rp2=0、2Rp2 =10时 Vc 、Vo 波形幅值及频率与预