模拟电子线路实验讲义

模拟电子线路实验讲义PAGEPAGE18模拟电子线路实验讲义段国俊主编前言为了适应《模拟电子线路》课的实验要求，根据我们多年来开设电子线路实验课的经验和碰到的问题，从目前实验仪器设备等条件的实际出发，对原有实验内容做了较大改动和增补。根据实验大纲的要求，本教材共安排了12个题目，内容主要针对模拟电子线路的最基本的电路进行设计，通过这些测量，学生不仅可以对理论有进一步的认识和理解，同时也锻炼了学生的动手能力及对常用仪器的使用能力。本教材以清华大学模拟电路实验箱为基础，并根据我们的实际情况做了必要的改动。本教材适用物理专业本、专科及电子类本、专科模拟电子线路实验，也适用于相关专业的模拟电子线路实验使用。由于编者水平有限，定有不妥之处，希望师生们在使用中指正。编者实验要求

上课前预习实验指导书，大致了解实验内容。不得迟到、早退，有病有事须事先请假。按照编好的实验小组对号入座，以后每次实验座位要相对固定下来。实验前要清点工具和器材，如有缺少或损坏应及时报告。未经许可不得随意拿走别人或老师的工具和器材。实验中应严格按照实验步骤正确操作，如因个人操作不当引起的仪器损坏，应由个人负责。注意安全。每次实验结束，应有5名值日生打扫卫生。实验报告要求

实验报告必须在做下次实验时交来。报告内容应符合指导书中的规定，一般包括实验内容、实验电路图、实验数据（原始数据和整理后的数据）、必要的曲线和波形，理论计算、理论与实际结果的分析比较以及本次实验的结论等。实验中出现的问题和解决方法。收获、体会、意见和建议。目录实验一常用元、器件的知识实验二常用仪器的使用实验三单级放大器的测量实验四两级放大器实验五负反馈放大器实验六射级跟随器实验七差动放大器实验八比例求和运算放大器实验九积分微分电路实验十RC正弦波震荡器实验十一LC震荡器及选频电路实验十二互补对称功率放大器实验一常用元、器件的知识实验目的了解元器件的基本知识，能够识别不同元器件的种类、规格及用途。实验内容及原理一、阻器：电阻是最常用、最基本的电子元件之一。其在电路中的主要用途是：分压、限流和充当负载。1、电阻器的分类：

（1）、绕线电阻（RX）:用电阻丝绕成，误差小、精度高、功率大。但分布电感大，不易获得高阻值。（2）、薄膜电阻：在陶瓷管表面覆以电阻薄膜。1、碳膜电阻（RT）：稳定性好；阻值范围宽，造价低。2、金属膜电阻（RJ）：体积小，稳定性好。（3）、敏感电阻：2、电位器：3、电阻器的参数：电阻最主要的参数是阻值和额定功率。额定功率为电阻在电路中允许消耗的最大功率（P＝UI）一个电阻，它所标称的阻值称为标称阻值，单位为Ω。标称值严格按照国际或国家标准标注。按不同的误差大小，其标称值在1～10之间的数量也不一样。4、电阻器的误差：±5％时，1～10之间有标称值24个。（E24系列）±10％时，1～10之间有标称值12个。（E12系列）±20％时，1～10之间有标称值6个。（E6系列）5、值标示方法直接法：用数字和单位直接标示阻值的方法，通常Ω可省略。如4.7K。符号法：用数字与特殊符号组合，常见符号有M、K、R。如4K7，1R9。表示法：常见于贴片电阻，用3～4位整数表示阻值，单位为Ω。（前2～3位表示有效值，末位表示倍率）如102＝1000Ω，1001＝1000Ω表示法：用不同颜色的色环在电阻表面上标志出电阻主要参数的方法。五位色环：在读色环电阻时，应正确识别第一色环，一般第一色环距电阻头较近。四位色环：如果只有3条色环，则代表此电阻的允许误差为±20％二、电容器：电容也是最常用、最基本的电子元件之一。电容在电路中，可用于隔直流、通交流，滤波、旁路或与电感线圈组成振荡回路。

1、电容器的分类；

根据介质的不同，分为陶瓷、云母、纸质、薄膜、电解电容几种。

陶瓷电容：体积小，自体电感小。云母电容：性能优良，高稳定，高精密。纸质电容：价格低，容量大。薄膜电容：体积小，但损耗大，不稳定。电解电容：容量大，稳定性差。（使用时应注意极性）2、电容的参数识别和选用主要参数是容量和耐压值。常用的容量单位有μF（10-6F）、nF（10-9F）和PF（10-12F），标注方法与电阻相同。电容的选用应考虑使用频率、耐压。电解电容还应注意极性，使+极接到直流高电位，还应考虑使用温度。3、电容大小的表示方法（一）标有单位的直接表示法：有的电容的表面上直接标志了其特性参数，如在电解电容上经常按如下的方法进行标志：4.7u/16V，表示此电容的标称容量为4.7uF，耐压16V。不标单位的数字表示法：许多电容受体积的限制，其表面经常不标注单位。但都遵循一定的识别规则。当数字小于1时，默认单位为微法,当数字大于等于1时，默认单位为皮法。4、电容大小的表示方法（二）p、n、u、m法：此时标识在数字中的字母：p、n、u、m即是量纲，又表示小数点位置。如某电容标注为4n7表示此电容标称容量为4.7×10-9F=4700pF。色环(点)表示法：该法同电阻的色环表示法,单位为pF。三、半导体器件：半导体器件是电子元器件中功能和品种最为复杂的一类器件。由于历史发展的原因，各国对其功能分类及命名的方法各不相同。1、我国国家标准（GB249-64）：根据我国国家标准（GB249-64），半导体器件的型号由5个部分组成：示例：参量管参量管CP型硅材料D稳压管WN型硅材料C微波管VP型锗材料B普通管PN型锗材料A二极管2意义符号意义符号意义序号用汉语拼音字母表示规格号用数字表示器件序号用汉语拼音字母表示器件的类型用汉语拼音字母表示器件的材料和极性用数字表示器件电目第五部分第四部分第三部分第二部分第一部分低频小功率管低频小功率管fT≤3MHz,Po<1WXNPN型硅材料D阻尼管NPNP型硅材料C开关管KNPN型锗材料BUPNPN型锗材料A三极管3意义符号意义符号意义序号用汉语拼音字母表示规格号用数字表示器件序号用汉语拼音字母表示器件的类型用汉语拼音字母表示器件的材料和极性用数字表示器件电目第五部分第四部分第三部分第二部分第一部分2、国际电子联合会（欧共体等一些国家）:命名由四部分组成。第一部分：用字母表示器件材料第二部分：用字母表示器件的类型及特性第三部分：表示登记号第四部分：表示分类如：BU508A表示大功率硅开关管3、美国（EIA电子协会）:命名由五部分组成。第一部分：表用途（军用或非军用）第二部分：用数字表示PN结数第三部分：用字母“N”表示在EIA注册第四部分：用多位数字表示注册号第五部分：用字母表示分档4、日本（日本工业标准JIS）:命名由5到7部分组成。第一部分：由数字表示PN结数，1为一个PN结，2为两个PN结。第二部分：字母‘S’表示在JIS注册。第三部分：表示极性类型。如：A（PNP高频）B（PNP低频）C（NPN高频）D（NPN低频）J（P沟道FET）K（N沟道FET）第四部分：在JIS的注册顺序号。第五部分：表示对原产品的改进产品。第六部分：表特殊用途。第七部分：表某参数分档标记。如：2SA1015表示PNP型高频三极管，有时简略为5、韩国：9000系列

常用晶体管如下表所示A1015。11001100400宽带高增益、放大NPN9018190625于9014配对PNP9015270625线性好，hFE高NPN9014625于9012配对作推挽NPN9013625极好的线性hFEPNP9012370400高、中频放大NPN9011fT(MHz)PT(mW)用途特点极性型号二极管:三极管:实验二常用仪器的使用实验目的:熟练掌握示波器、信号发生器、晶体管豪伏表的使用。了解其工作原理。实验仪器：

SG1026双低频信号发生器（工作原理介绍）→正在建设中信号发生器是一种能够产生正弦信号的电压源。其输出信号的频率和电压在一定的范围内能连续可调，以满足不同测量的需要。XD22型低频信号发生器是一种通用的多功能低频信号源。它能产生1Hz～1MHz的正弦波、矩形脉冲和TTL逻辑电平。正弦波具有较小的失真，良好的幅频特性，输出幅度0－6V（有效值）连续可调并具有标准的600Ω输出阻抗特性。输出频率由LED数码管显示，清晰直观。YB4365型双踪示波器（工作原理介绍）→示波器是把随时间变化的电过程，用波形显示出来的仪器。主要用来观察电信号（电压或电流）的波形及测定各种信号参数，如测定周期信号的幅度、频率、相位、调制度及脉冲信号的宽度、周期、前后沿等。它具有输入阻抗高，频率特性好，灵敏度高、直观方便等优点，是电子技术实验中最常用的仪器之一。TC2172型交流毫伏表（工作原理介绍）→正在建设中

晶体管毫伏表是一种测量正弦交流电压有效值的仪器。它具有输入阻抗高，灵敏度高等优点。常用的有高频毫伏表，低频毫伏表和数字电压表。ATC2172型交流毫伏表是用来测量频率较低的交流电压的仪器。能测量频率范围为5HZ-2MHZ、电压为0.1mv-300v的正弦波有效值电压。

主要技术参数

交流电压测量范围：0.1mv~300v。分12档测量电压的频率范围：5HZ～2MHZ。使用方法仪器接通电源前，检查表头指针是否指在零点，如不在零点，应机械调零。开机3秒钟后，量程自动置于最高档300V。将量程开关调到所需档。量程的选择，应该是表头指示值大于满刻度的30％，又小于满刻度值为最佳。量程转换时，指针将有所晃动，待稳定后即可读数。测量30V以上电压时，需注意安全。数字万用表实验箱

实验三单级放大器的测量观看该实验课件→实验目的：掌握放大器的电压放大倍数，动态范围，输入电阻，输出电阻的测量方法。定性了解静态工作点和交、直流负载对放大器放大倍数及输出波形的影响。实验仪器：低频信号发生器示波器晶体管毫伏表数字万用表实验箱预习要求：了解三极管单管放大器的工作原理及静态工作点的调整方法和测量方法。（放大电路静态工作点设置的讨论）实验内容及步骤：

实验电路图：

图1.1单级放大器实验过程：1、调整静态工作点：用低频信号发生器输入一个1KHz的信号，信号幅度约30mV，用示波器观察输出波形，调节信号的输出幅度，直到输出波形失真，从失真波形上判断静态工作点是否在交流负载线的中点，如波形不是同时失真即静态工作点不在负载线中点，需调节Rb直到波形在失真时正负半周同时失真。减小信号幅度使波形刚好在不失真的情况下。去掉低频信号发生器用万用表测量放大器的静态工作点。VbeVceIc=VRC/Rc2、测量放大倍数Av加入1KHz的交流信号，在不失真的情况下用晶体管毫伏表分别测量输入电压Vi和输出电压Vo，然后利用Av=Vo/Vi计算。3、测量输入电阻Ri和输出电阻RoRi和Ro测量原理图如下：用晶体管毫伏表分别测量出：VsViVoVoo(是放大器的空载时电压输出)用等式：Vi/Ri=Vs-Vi/R→Ri=(Vi/Vs-Vi)*RVo/Rl=Voo-Vo/Ro→Ro=(Voo/Vo-1)*Rl计算出输入、输出电阻。注意：在测量Voo时，应保证波形不失真。实验报告要求：分析负载和工作点对放大倍数和输出波形的影响。思考题：单级放大器输出波形失真的原因是什么？怎样防止失真产生？实验四两级放大器观看该实验课件→实验目的：

1、掌握如何合理设置静态工作点。2、学会放大器频率特性的测量方法。3、了解放大器的失真及消除方法。实验仪器：

低频信号发生器示波器晶体管毫伏表数字万用表实验箱预习要求：

复习教材多级放大电路内容及频率响应特性测量方法。实验内容：

电路图：

图2.1两级交流放大器实验过程：

1.设置静态工作点（1）.按图接线，注意接线尽可能短。（2）.静态工作点设置：要求第二级在输出波形不失真的前提下幅值尽管大，第一级为增加信噪比点尽可能底。（3）.在输入端加上1KHz幅度1mV的交流信号。（一般采用实验箱上加衰减的办法，即信号源用一个较大的信号。例如.100mV，在实验板上经100﹕1衰减电阻降为1mV）调整工作点使输出信号不失真。注意：如发现有寄生振荡，可采用以下措施消除：=1\*GB3①重新布线，尽可能走短线。=2\*GB3②可在三极管eb间加几p到几百p的电容。=3\*GB3③信号源与放大器用屏蔽线连接。2.按表2.1要求测量并计算，注意测静态工作点时应断开输入信号。表2.1静态工作点输入/输出电压（mV）电压放大倍数第一级第二级第一级第二级整体空载负载3.接入负载电阻，按表2.1测量并计算，比较实验内容2.3的结果。4.测两极放大器的频率特性（1）将放大器的负载断开，先将输入信号频率调到1KHz，幅度调到使输出幅度最大而不失真。（2）保持输入信号幅度不变，改变频率，按表2.2测量并记录。（3）接上负载、重复上述实验。表2.2f(HZ)501002505001000250050001000020000

四、实验报告：

1、整理实验数据，分析实验结果。2、提出增加频率范围的方法。实验五负反馈放大器观看该实验课件→实验目的：

1、研究负反馈对放大器性能的影响。2、掌握负反馈放大器性能的测试方法。实验仪器：

低频信号发生器示波器晶体管毫伏表数字万用表实验箱预习要求：认真阅读实验内容要求，估算待测内容的变化趋势。实验内容：

电路图：

图3.1反馈放大电路实验过程：

1.负反馈放大器开环和闭环放大倍数的测试（1）.开环电路=1\*GB3①按图接线，先不接入。=2\*GB3②输入端接入的正弦波（注意输入1mV信号采用输入端衰减法见实验二）。调整接线和参数使输出不失真且无振荡（参考实验二方法）。=3\*GB3③按表3.1要求进行测量并填表。=4\*GB3④根据实测值计算开环放大倍数和输出电阻。（2）.闭环电路=1\*GB3①接通按（一）的要求调整电路。=2\*GB3②按表3.1要求测量并填表，计算。=3\*GB3③根据实测结果，验证.表3.1开环11K51闭环11K512.负反馈对失真的改善作用（1）.将图3.1电路开环，逐步加大的幅度，使输出信号出现失真（注意不要过分失真）记录失真波形幅度。（2）.将电路闭环，观察输出情况，并适当增加幅度，使输出幅度接近开环时失真波形幅度。（3）.若不变，但接入的基极，会出现什么情况？实验验证之。（4）.画出上述各步实验的波形图。3.测放大器频率特性（1）.将图3.1电路开环，选择适当幅度（频率为1KHz）使输出信号在示波器上有满幅正弦波显示。（2）.保持输入信号幅度不变逐步增加频率，直到波减小为原来的70%，此时信号频率即为放大器。（3）.条件同上，但逐渐减小频率，测得。（4）.将电路闭环，重复步骤，并将结果填入表3.2。表3.2开环闭环

实验报告：1、将实验值与理论值比较，分析误差原因。2、根据实验内容总结负反馈对放大器电路的影响。实验六射级跟随器观看该实验课件→实验目的：

1、掌握射级跟随器的特性及测量方法。2、进一步学习放大器各项参数测量方法。实验仪器：

低频信号发生器示波器晶体管毫伏表数字万用表实验箱预习要求：

参照教材有关章节内容，熟悉射级跟随器原理及特点。实验内容与步骤：

实验电路：

图4.1射级跟随器电路图实验过程：

按图4.1电路接线。直流工作点的调整。将电源+12V接上，在B点加正弦波信号，输出端用示波器监视，反复调整及信号源输出幅度，使输出幅度在示波器屏幕上得到一个最大不失真波形，然后断开输入信号，用万用表测量晶体管各级对地的电位，即为该放大器静态工作点，将所测数据填入表4.1。表4.1测量电压放大倍数接入负载，在B点加信号。调整输入信号幅度（此时偏置电位器不能再旋动），用示波器观察，在输出最大不失真情况下测、值。将所测数据填入表4.2中。表4.2测量输出电阻R。在B点加正弦波信号，左右，接上负载时，用示波器观察输出波形，测空载输出电压（），有负载输出电压（）的值。则将所测数据填入表4.3中。表4.3测量放大器输入电阻（采用换算法）在输入端串入5K1电阻，A点加入的正弦信号，用示波器观察输出波形，用毫伏表分别测A、B点对地的电位、。则将测量数据填入表4.4中。表4.4测射极跟随特性并测量输出电压峰峰值。接入负载，在B点加入的正弦信号，逐点增大输入信号幅度，用示波器监视输出端，在波形不失真时，测所对应的值，计算出，并用示波器测量输出电压的峰峰值，与电压表读测的对应输出电压有效值比较。将所测数据填入表4.5。表4.51234

实验报告：

整理实验数据并说明实验中出现的各种现象，得出有关结论。实验七差动放大器 观看该实验课件→实验目的：

熟悉差动放大器工作原理，掌握差动放大器的基本测试方法。实验仪器：

低频信号发生器示波器晶体管毫伏表数字万用表实验箱预习要求：

计算图5.1的静态工作点（设rb2=3k,β=100）及电压放大倍数。实验内容与步骤：

实验电路图：

图5.1差动放大器实验过程：

测量静态工作点。（1）、调零将输入端短路并接地，接通直流电源，调节电位器使双端输出电压。（2）、测量静态工作点测量、、各级对地电压填入表5.1中表5.1对地电压测量值（V）测量差模电压放大倍数。在输入端加入直流电压信号按表5.2要求测量并记录，由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。注意先调好DC信号的OUT1和OUT2，使其分别为+0.1V和-0.1V在接入和。测量共模电压放大倍数。将输入端、短接，接到信号源的输入端，信号源另一端接地。DC信号分先后接OUT1和OUT2，分别测量并填入表5.2。由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。进一步算出共模抑制比。表5.2测量及计算值输入信号差模输入共模输入共模抑制比测量值计算值测量值计算值计算值Vc1(V)Vc2(V)V0双(V)Ad1Ad2A双Vc1(V)Vc2(V)V0双(V)Ac1Ac2Ac双CMRR在实验板上组成单端输入的差放电路进行下列实验。（1）.在图1中将接地，组成单端输入差动放大器，从端输入直流信号，测量单端及双端输出，填表5.3记录电压值。计算单端输入时的单端及双端输出的电压放大倍数。并与双端输入时的单端及双端差模电压放大倍数进行比较。表5.3测量仪计算值输入信号电压值放大倍数直流+0.1V直流-0.1V正弦信号（50mv、1KHz）(2).从端加入正弦交流信号，分别测量、记录单端及双端输出电压，填表5.3计算单端及双端的差模放大倍数。(注意：输入交流信号时，用示波器监视、波形，若有失真现象时，可减小输入电压值，使、都不失真为止_实验报告：

整理实验数据，计算各种接法的Ad，并与理论计算值相比较。实验八比例求和运算放大器

观看该实验课件→实验目的：

掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能；学会上述电路的测试和分析方法。实验仪器：

低频信号发生器示波器晶体管毫伏表数字万用表实验箱预习要求：

1、计算表6.1中的VO和Af。2、计算表6.7中的Vo值。实验内容与步骤：

1、电压跟随器图6.1电压跟随器实验电路如图6.1所示。按表6.1内容实验并测量记录。表6.1-2-0.50+0.51

2、反向比例放大器图6.2反向比例放大器实验电路如图6.2所示。（1）.按表6.2内容实验并测量记录。表6.2直流输入电压3010030010003000输出电压理论估算（）实测值（）误差（2）.按表6.3内容实验并测量记录。表6.3测试条件理论估算值实测值开路，直流输入信号由0变为由开路变为5K1（3）.测量图6.2电路的上限截止频率。3、同向比例放大器图6.3同向比例放大器电路如图6.3所示。（1）.按表6.4和6.5实验测量并记录。表6.4直流输入电压301003001000输出电压理论估算（）实测值（）误差表6.5测试条件理论估算值实测值开路，直流输入信号由0变为由开路变为5K1（2）.测出电路的上限截止频率。4、反向求和放大电路图6.4反向求和放大器实验电路如图6.4所示。按表6.6内容进行实验测量，并与预习计算比较。表6.60.3-0.30.20.25、双端输入求和放大电路图6.5双端输入求和电路实验电路为图6.5所示。按表6.7要求实验并测量记录。表6.7120.20.51.8-0.2实验报告：

总结本实验中5种运算电路的特点及性能。实验九积分微分电路观看该实验课件→实验目的：

学会用运算放大器组成积分微分电路；了解积分微分电路的特点及性能。实验仪器：

低频信号发生器示波器晶体管毫伏表数字万用表实验箱预习要求：

拟订实验步骤，做好记录表格。实验内容与步骤：

1、积分电路：

图7.1积分电路实验电路如图7.1所示。（1）.取，断开开关K（开关K用一连线代替，拔出连线一端作为断开。）用示波器观察变化。（2）.测量饱和输出电压及有效积分时间。（3）.使图7.1中积分电容改为，断开K，分别输入100Hz幅值为2V的方波和正弦波信号，观察和大小及相位关系，并记录波形。（4）.改变图7.1电路的频率，观察和的相位，幅值关系。

2、微分电路：图7.2微分电路实验电路如图7.2所示。（1）.输入正弦信号，有效值为1V，用示波器观察与波形并测量输出电压。（2）.改变正弦波频率～，观察和的相位、幅值变化情况并记录。（3）.输入方波，，，用示波器观察波形；按上述步骤重复实验步骤重复实验。3、积分微分电路图7.3积分微分电路实验电路如图7.3所示。（1）.在输入，的方波信号，用示波器观察和的波形并记录。（2）.将改为重复上述实验。五、实验报告：

整理实验中的数据及波形，总结积分微分电路的特点。实验十RC正弦波震荡器实验目的：

了解双T网络震荡器组成与原理、震荡条件；学会测量、调试震荡器。实验仪器：

低频信号发生器示波器晶体管毫伏表数字万用表实验箱预习要求：

复习RC串联、并联震荡器的工作原理；计算图16.1电路的震荡频率。实验内容与步骤：

实验电路图：

图16.1RC正弦波震荡器实验内容：双T网络先不接入（A、B先不与A′B′连），调V1管静态工作点，使V1管静态工作点，使VB为7～8V。接入双T网络用示波器观察输出波形。若不起振调节RP3使电路振荡。用示波器测量振荡频率并预习值比较。由小到大调节1RP观察输出波形，并测量电路刚开始振荡时1RP的阻值（测量时断电并断开连线）。将图16.1中双T网络与放大器断开，用信号发生器的信号注入双T网络，观察输出波形，保持输入信号幅度不变，频率由低到高变化，找出输出信号幅值最低的频率。五、实验报告：

回答问题：1、R5在电路中起什么作用？2、为什么放大器后面要带射级跟随器？实验十一LC震荡器及选频电路观看LC震荡器原理→实验内容：

研究LC正弦波震荡器特点；LC选频放大