《模拟电子技术实验》实验指导书

北方民族大学Beifang University of Nationalities《模拟电子技术试验》课程指导书北方民族大学教务处0/37北方民族大学《模拟电子技术试验》课程指导书编著 杨艺丁拂晓校审杨艺北方民族大学教务处2023年三月1前言要设备包括模拟电子技术试验箱、信号发生器、示波器、数字万用表、沟通毫伏表和直流电源等。电路分析和设计方法，把握集成运放的使用及运算放大电路各项性能的测量，学会查找并排解试验故障，初步培育学生实际工程设计力气，学会仿真软件的使用，把握工程设计的概念和步骤，为以后学习和工作打下坚实的实践根底。大局部。路的测量等内容。主要培育学生分析电路的力气，把握电路根本参数的测量方法。。子产品开发的整个过程，提高学生的设计、制作、调试电路的力气。写出严谨、有理论分析、实事求是、文理通顺、字迹端正的试验报告。提出课程打算，由杨艺教师进展校对和排版。参与本书课程打算制订的还有电工电子课程组的全体教师。2023312目录试验一 常用电子仪器的使用〔2学时〕 4试验二 单管放大电路的测量〔4学时〕 9试验三 差动放大器〔2学时〕 17试验四 电压串联〔并联〕负反响放大电路的设计〔2学时〕 21试验五 集成运放根本运算电路〔2学时〕 24试验六 集成运放比较器〔2学时〕 28试验七 RC正弦波振荡器〔2学时〕 32试验八 试验考核〔2学时〕 363试验一 常用电子仪器的使用一、试验目的1、了解示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、沟通毫伏表及万用表的工作原理框图和主要技术性能。2、生疏常用仪器上各旋钮的功能，把握正确的使用方法。二、试验仪器1、低频信号发生器SG102612、直流稳压电源HY1711-2SD13、双踪示波器SS7802COS5020BF14、毫伏表TH191115、万用表VC9802A1三、试验原理在模拟电子电路试验中，常常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、沟通毫伏表及频率计等。它们和万用表一起，可以完成对模拟电子电路静态和动态工作状况的测试。试验中要对各种电子仪器进展综合使用，可依据信号流向，以连线简捷，调整顺手，观看与读数便利等原则进展合理布局，各仪器与被测试验装置之间的布局与连接如图1所示。接线时应留意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称“共地”。信号源和沟通毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用一般导线。图1 子电路中常用电子仪器布局图四、仪器使用留意事项4后及使用过程中，都应留意以下几个方面：1、仪器开机前留意事项①在开机通电前，应检查仪器设备的工作电压与电源电压是否相否。②在开机通电前，应检查仪器面板上各开关、旋钮、接线柱、插孔等是否松动或滑位，如发生这些现象，应加以紧固或整位，以防止因此而牵断仪器内部连线，造成断开、短路以及接触不良等人为故障。③在开机通电时，应检查电子仪器的接“地”状况是否良好。2、仪器开机时留意事项①在仪器开机通电时，应使仪器预热5—10②在开机通电时，应留意检查仪器的工作状况，即眼看、耳听、鼻闻以及检查有无不正常现象。如觉察仪器内部有响声、有臭味、冒烟等特别现象，应马上切断电源，再尚未查明缘由之前，应制止再次通电，以免扩大故障。③在开机通电时，如觉察仪器的保险丝烧断，应更换一样容量的保险管。如其次次开机通电，又烧断保险管，应马上检查，不应第三次调换保险管通电，更不应当任凭加大保险管容量，否则导致仪器内部故障扩大，造成严峻损坏。3、仪器使用过程中留意事项输入电缆的插接，应握住套管操作，不应直接用力拉扯电缆线，以免拉断内部导线。②信号发生器输出端不应直接连到直流电压电路上，以免损坏仪器。对于功率较大的电子仪器，二次开机时间间隔要长，不应关机后马上二次开机，否则会烧断保险丝。③使用仪器测试时，应先连接“低电位”端〔地线应先撤除“高电位”端，后撤除“低电位”端。否则，会导致仪器过负荷，甚至损坏仪表。4、仪器使用后留意事项①仪器使用完毕，应切断仪器电源开关。②仪器使用完毕，应整理好仪器零件，以免散失或错配而影响以后使用。③仪器使用完毕，应盖好仪器罩布，以免沾积灰尘。5、仪器测量时连接在电子测量时，应特别留意仪器的“共地”问题，即电子仪器相互连接或仪器与试验电路连接时相连，并与电缆引线的外屏蔽线连在一起，这个端点通常用符号“⊥”表示。在电子技术试验中，由于工作频率高，为避开外界干扰和仪器串扰，对试验结果带来影响，导致测量误差增大，全部仪器的“地”电位端与试验电路的“地”电位端必需牢靠连接在一起，即“共地5五、试验内容1、万用表的使用VC9802A数字万用表可测量直流电压、直流电流、沟通电压、沟通电流、电阻、电容、晶体管直流电流放大倍数h等。FE测量直流电压：开启直流稳压电源，调整输出电压大小，翻开万用表电源开关，将万用表的开关转到相应直流电压档上，选择适宜量程，将万用表并接在电源输出端，红表笔接电源“＋”极，黑表笔接电源“－”极，直接读值，即为所测直流电压。数据填入表1-1。1-1万用表的使用万用表档位万用表读数

0.5v 5v

直流稳压电源输出7.5v 12v 24v2、示波器的使用——用机内校正信号对示波器进展自检示波器是一种电子图示测量仪器，它的突出特点是能够直接观测信号的波形，可以测量各种周期信号的电压、周期、频率、相位等。①扫描基线调整：翻开电源开关，依据光迹指示找出水平扫描基线，调整辉度、聚焦。转动聚焦旋钮，使水平扫描基线清楚且亮度适中。②把示波器上的“标准信号”通过专用电缆线接入通道Y输入，触发耦合方式开关置“AC”位。1按表1-2Y轴灵敏度”旋钮v/di〕和“扫描时间”旋钮t/di的幅度和周期，并填表。留意：①“Y轴灵敏度微调”旋钮和“扫描时间微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。标准信号Y信号显示格数标准信号Y信号显示格数计算实际测量幅值幅值扫描时间量程选择一周期显示格数计算实际测量频率〔f=1/T〕频率3、低频信号发生器的使用SG1026是一种通用的多功能低频信号源，主发生器能产生1Hz—1MHz正弦波〔有效值、矩形脉冲和TTL规律电平。其中正弦波具有较小的失真、良好的幅颇特性，输出幅度05〔连续可调600Ω输出阻抗特性等。6①翻开电源开关，指示灯亮，数码管显示频率大小。试验室用的信号发生器一种是由表头指针显示主发生器的输出电压。由于电路过渡特性影响，通电时指针瞬时满偏，待输出稳定时，指针返回，指示实际电压大小，另外一种是由数码管显示输出电压大小。②依据使用频率范围，调整“频率调整”旋钮，按十进制方式细调到所需的频率，此时数码管显示频率大小，指示灯指示输出频率的单位。1—5v0dB位，可以直接从电压表上读出输出电压大小，为准确读数，一般用示波器或沟通毫伏表测量输出电压。当输出电压小于1v时，的信号电压值。函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。4、沟通毫伏表的使用TH191110Hz—2MHz、电压为100ｕｖ—400ｖ的正弦波有效值电压。该仪器具有躁声低、线性刻度、测量精度高、测量电压频率范围宽，以及输入阻抗高等优点，同时仪器使用便利，换量程不用调零，4位数显，显示清楚度高，仪器具有输入端保护功能和超量程报警功能，前者确保输入端过载不会损坏仪器，后者使操作者便利地选择适宜量程，不会误读数据。留意：①将量程开关置于400ｖ5秒钟不规章的数字跳动，这是开机的正常现象，不说明它是故障。②使用时必需依据被测信号的大小，选择适宜量程。假设无法估量被测信号大小，应先选择较大量程，然后再调整到适当量程，以保护仪表。5、仪器间的联测调整低频信号发生器，使输出频率分别为500Hz、1KHz、10KHz，输出确定幅值的正弦信号，转变示波器“扫描速度”开关及“Y轴灵敏度”开关等位置，分别测量信号源输出电压频率，数据计入1-3；1-3仪器间的联测〔1〕信号信号500Hz1KHz10KHz扫描时间量程选择一周期显示格数计算频率用示波器和沟通毫伏表测量信号发生器〔0dB〕1KHz1ｖ〔沟通毫伏表测量值〕的正弦信号，然后在不同“输出衰减”位置时的输出电压，数据计入表1-4，留意测量7数据的单位。1-4仪器间的联测〔2〕信号输出衰减毫伏表读数示波器读数衰减倍数计算

0dB 20dB 40dB 60dB10mv20dB40dB10mv一样吗？对测量放大电路的输出信号是否有影响？六、试验报告要求1、记录试验数据，填写试验数据记录表。2、整理试验数据，分析试验结果，认真书写试验报告，并答复思考题。七、思考题1、电子测量中，为什么要留意仪器“共地”问题？2、信号发生器最大输出为5ｖ，当“输出衰减”旋钮置于60dB档时，输出电压变化范围为多5mv/1KHz3①使波形清楚 ⑤波形左右移动②亮度适中 ⑥转变波形显示周期个数③波形稳定 ⑦转变波形显示高度④波形上下移动4、沟通毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压？它的表头指示值是被测信号的什么数值？它是否可以用来测量直流电压的大小？示波器使用时的留意事项1、荧光屏上光点〔扫描线〕亮度不行调得过亮，并且不行将光点〔或亮线〕固定在荧光屏上某一点时间过久，以免损坏荧光屏。2、示波器上全部开关及旋钮都有确定的调整限度，调整时不能用力太猛。3、双踪示波器的两路输入端YYYY1 2 1 2短路。8试验二 单管放大电路的测量一、试验目的1、生疏模拟电子技术试验箱的构造，学习电子线路的搭接方法。2、学习测量和调整放大电路的静态工作点，观看静态工作点设置对输出波形的影响。3、把握放大电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测试方法。二、试验说明2－1R和R组成的B1 B2分压电路，并在放射极中接有电阻R，以稳定放大电路的静态工作点。当在放大电路的输入端参与输E入信号uuui i 0实现了电压放大。2－1共射极单管放大器试验电路2－1C是使R对沟通短路，而不致于影响放大倍数，耦合电容C和CE E 1 2起隔直和传递沟通的作用R和R的电流远大于晶体管TI〔5～B1 B2 B10倍，则它的静态工作点可用下式估算：U RB1 U

IUBUBEIB RR CCB1 B2

E R EU＝U－I〔R＋R〕CE CC C C E

R//R电压放大倍数 AV

βC Lrbe输入电阻 R＝Ri B1

/R/rB2 be输出电阻 R≈RO C术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计供给必要的依据，在完成设计和装配以后，还必需结合的产物。因此，除了学习放大器的理论学问和设计方法外，还必需把握必要的测量和调试技术。9各项动态参数的测量与调试等。放大器静态工作点的测量与调试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u＝0的状况下进展，马上放大器输入端与地端短接，iI以及各电极对地的电CUUUU或U，然后算出IB C E E C C例如，只要测出U，即可用EIIC

UERE

算出I〔也可依据IC

UU CC RC

UC

确定I，C同时也能算出U＝U－UU＝U－UBE B E CE C E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。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I〔或U〕的调整与测试。C CE静态工作点是否适宜，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入沟通信号以后易产生饱和失真，此时u的负半周将被削底，如图2－2(a)所示；如工作点偏低则易O产生截止失真，即u的正半周被缩顶〔一般截止失真不如饱和失真明显，如图2－2(bO参与确定的输入电压uui O点的位置。(b)2－2静态工作点对uOU、RR〔R、R〕2－3CC C B B1 B2用调整偏置电阻R的方法来转变静态工作点，如减小R，则可使静态工作点提高等。B2 B22－3电路参数对静态工作点的影响10最终还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是确定的，应当是相对信号的幅度而言，如输入信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不愿定会消灭失真。所以精准地说，产生波尽量靠近沟通负载线的中点。放大器动态指标测试放大器动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压〔动态范围〕和通频带等。1、电压放大倍数AVuui O毫伏表测出uu的有效值UUi o i OUA 0V Ui2、输入电阻Ri为了测量放大器的输入电阻，按图2－4电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一电R，在放大器正常工作的状况下，用沟通毫伏表测出UUS iRUiUi Ui Ri I Ui R

UUS iR2－4输入、输出电阻测量电路测量时应留意以下几点:①由于电阻RRU时必需分别测出UUR S iU＝UUUR S i RRRRi好，本试验可取R＝1～2KΩ。3、输出电阻R03-1RU和接入负载后L O的输出电压ULR即可求出

U L UL RROO L11R(O

UO1)RU L在测试中应留意，必需保持R接入前后输入信号的大小不变。L4、最大不失真输出电压U的测量〔最大动态范围〕OPP如上所述，为了得到最大动态范围，应将静态工作点调在沟通负载线的中点。为此在放大器正常工作状况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调整R〔转变静态工作点，用示波器观看u，当W O输出波形同时消灭削底和缩顶现象〔如图2－5〕时，说明静态工作点已调在沟通负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用沟通毫伏表测出U〔有效值，则O动态范围等于22U。或用示波器直接读出U来。0 OPP图2－5静态工作点正常，输入信号太大引起的失真5、放大器幅频特性的测量放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数A与输入信号频率f之间的关系曲线。单管阻容U2－6所示，A为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频um率变化下降到中频放大倍数的1/20.707A所对应的频率分别称为下限频率f和上限频率fvm L H则通频带f＝f－fBW H L放大器的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数A。为此，可承受前述测A的方法，v v每转变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时应留意取点要恰当，在低频段与高频段应多测几点，在中频段可以少测几点。此外，在转变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不得失真。6、干扰和自激振荡的消退参考相关资料。3DG 9011(NPN)3CG 9012(PNP)9013(NPN)图2－6幅频特性曲线 图2－7 晶体三极管管脚排列12三、试验内容2－11－1的公共端必需连在一起，同时信号源、沟通毫伏表和示波器的引线应承受专用电缆线或屏蔽线，如使用屏蔽线，则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。1、调试静态工作点Ru＝012V电源、W i调整R，使I＝2.0m〔即U＝2.2，由于II=U/R，用直流电压表测量U、U、U及用万W C E C E E E B E C用表电阻档测量R值。记入表2－1。B22-1调试静态工作点〔I＝2mA〕C测量值U〔V〕 U〔V〕 U〔V〕 R〔KΩ〕 U〔V〕B E C B2 BE

计算值U〔V〕 I〔mA〕CE C2、观看静态工作点对输出波形失真的影响1KHz，u＝0〔不接沟通输入。接通＋12V电源，调整R使I＝2.0mA，测出U值，i W C CE再逐步加大输入信号，使输出电压u足够大但不失真〔最大不失真输出状态。0然后保持输入信号不变，分别增大和减小Ru的波形，并测出失真情W 0况下的IU值，记入表2－2C CE留意：UUIU值时都要使信号源的输出u＝0。C E C CE iU表中I和U值要计算，II E，U＝U－U，U＝U－U。C CE

C E RE

BE

E CE C E表2－2观看静态工作点对输出波形失真的影响〔R＝∞ U＝ mv〕L iI(mA) U(V) u波形 失真状况 管子工作状态C CE 0U=CU=EU =CEU=C2.0 U=EU =CEU=CU=EU =CE3、测量电压放大倍数1KHz的正弦信号uiU10mv，同时用示波器观看放大器输出电压ui OUu和u的相位关系，留意标示波形幅值，记O O i2－3。13表2－3 测量电压放大倍数〔Ic＝2.0mA〕R〔KΩ〕C

L

U(mv)i〔示〕

U(mv) Ao V〔示〕

观看记录一组uuO 12.4 ∞1.2 ∞

〔毫〕〔示〕〔毫〕

〔毫〕〔示〕〔毫〕2.4

2.4

〔示〕〔毫〕

〔示〕〔毫〕*4、观看静态工作点对电压放大倍数的影响R＝2.4KΩ，R＝∞，U适量，调整RuC L i W O测量数组IU2－4。C O表2－4观看静态工作点对电压放大倍数的影响〔R＝2.4KΩ，R＝∞，U＝ mv〕C L iI(mA)CU(V)OAV

2.0*5、测量最大不失真输出电压R＝2.4KΩ，R＝2.4KΩ，依据试验原理中所述方法，同时调整输入信号的幅度和电位器RC L W用示波器和沟通毫伏表测量U及U2－5。OPP O表2－5 测量最大不失真输出电压〔R＝2.4K，R＝2.4K〕C LI(mA)C

U(mv) U(v) U(v)im om OPP6、测量输入电阻和输出电阻R＝2.4KΩ，R＝2.4KΩ，I＝2.0mAAf＝1KHzU=10mv，在输C L C S出电压u不失真的状况下，用沟通毫伏表测出UU大小，计算Ro S i iI＝2.0mA，在电路B点输入f＝1KHz的正弦信号U=10mv，测量R＝∞时的U值；保持UC i L o i不变，测量R＝2.4KΩ时的输出电压U，计算R2-5。L o 02-5测量输入电阻和输出电阻〔I＝2mA，R＝2.4KΩ，R＝2.4KΩ〕c c LS U(mv) US

R〔KΩ〕i

OLU〔mv〕U〔mv〕OL

R〔KΩ〕0测量计算值

理论值

测量计算值

理论值14*7、测量幅频特性曲线I＝2.0mA，R＝2.4KΩ，R＝2.4KΩu的幅度不变，转变信号源频率f，逐C C L i点测出相应的输出电压U2－6。O表2－6 U＝ mvfLfLfofnf〔KHz〕U〔V〕OA＝U/UV O i为了信号源频率f取值适宜，可先粗测一下，找出中频范围，然后再认真读数。3、5四、试验报告要求1、认真做试验，记录试验数据。2、争论并总结静态工作点变化对放大器输出波形的影响。3、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算试验电路的性能指标。4〔即各仪器的接地端不再连在一起，将会消灭什么问题？5、阅读有关放大器干扰和自激振荡消退内容。五、预习要求1、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算试验电路的性能指标。B1 B2 C L估算放大器的静态工作点，电压放大倍数A，输入电阻R和输出电阻RV i O2UUUU的BE B E BE方法？3、怎样测量R阻值？B24R，使放大器输出波形消灭饱和或截止失真时，晶体管的管压降U怎样变B2 CE化？5、列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻之值与理论计算值比较〔取一组数据进展比较，分析产生误差缘由。6、总结R，R及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。C L15注：附图2－1所示为共射极单管放大器与带有负反响的两级放大器共用试验模块。如K、K1 2断开，则前级〔Ⅰ〕K、K接通，则前级〔Ⅰ〕与后级〔Ⅱ〕接1 2通，组成带有电压串联负反响两级放大器。2－116试验三差动放大器一、试验目的1、加深对差动放大器性能及特点的理解。2、学习差动放大器主要性能指标的测试方法。二、试验原理3－1K拨向左边时，构成典型的差动放大器。调零电位器R用来调整TT管的静态工作点，使得输入信号P 1 2U＝0U＝0。R为两管共用的放射极电阻，它对差模信号无负反响作用，因而不i O E影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反响作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。3－1差动放大器试验电路当开关K拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。它用晶体管恒流源代替放射极电阻RE可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的力气。1、静态工作点的估算典型电路UUI EE

〔认为U＝U

≈0〕E R B1 B2EII1IC1 C2 2E恒流源电路

R2

UIIC3

RR 1

CC EE BERE317

1IC1 C1

2C32、差模电压放大倍数和共模电压放大倍数当差动放大器的射极电阻RA由输出端方式E d打算，而与输入方式无关。双端输出:R＝∞，RE PA△UO βRCd △Ui单端输出

RrB

1(1β)R2 P当输入共模信号时，假设为单端输出，则有AA △UC1C1 C2 △Ui

RrB

βRC(1β)(

CRE1 R2RRE1 2P E假设为双端输出，在抱负状况下实际上由于元件不行能完全对称，因此A也不会确定等于零。C3、共模抑制比CMRR为了表征差动放大器对有用信号〔差模信号〕的放大作用和对共模信号的抑制力气，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比CMRR Ad 或Ac

CMRR20Log

Ac差动放大器的输入信号可承受直流信号也可承受沟通信号。本试验由函数信号发生器供给频率f＝1KHZ三、试验内容1、典型差动放大器性能测试3-1连接试验电路，开关K测量静态工作点①调整放大器零点信号源不接入。将放大器输入端A、B与地短接，接通±12V直流电源，用直流电压表测量输出UR，使U＝0。调整要认真，力求准确。O P O②测量静态工作点TT管各电极电位及射极电阻R两端电压U3－1。1 2 E RE18测量值U(V)测量值U(V)C1U(V)B1U(V)E1U(V)C2U(V)B2U(V)E2U(V)RE计算值I(mA)EI(mA)cU(V)CE测量差模电压放大倍数断开直流电源，将函数信号发生器的输出端接放大器输入AB端，构成单端输入方式，调整输入信号为频率f1KHz的正弦信号，并使输出旋钮旋至零〔先使U等于，i用示波器监视输出端〔集电极CC与地之间。1 212V直流电源，渐渐增大输入电压U〔100m，用沟通毫伏表测量，在输出波形无失真的i状况下，用沟通毫伏表测u，u，u3－2中，并观看u，u与ui C1 C2 C1 C2 i测量共模电压放大倍数将放大器A、BAf=1kHz，U=1Vi〔用沟通毫伏表测量，在输出电压无失真的状况下，测量u，u之值记入表32，并观看uuC1 C2 C1 C2ui表3-2 测量电压放大倍数典型差动放大电路典型差动放大电路具有恒流源差动放大电路单端输入 共模输入 单端输入 共模输入uiu(V)C1u(V)C2A uC1d1u//iAdu0ui//A C1uC1ui//A Cu0u//iCMRR=│Ad1│AC12、具有恒流源的差动放大电路性能测试将图3－1电路中开关K1－2)、1－3)的3－2。19相位关系的记录方法：1典型差动放大电路单端输时u与u之间的相位 〔一样或者相反u与u之间C1 i C2 i的相位 〔一样或者相反；典型差动放大电路共模输时u与u之间的相位 〔一样或者相反，u与u之间的C1 i C2 i相位 〔一样或者相反；2具有恒流源差动放大电路单端输入时，u与u之间的相位 〔一样或者相反，uC1 i C2与u之间的相位 〔一样或者相反；i具有恒流源差动放大电路共模输时u与u之间的相位 〔一样或者相反，u与uC1 i C2 i之间的相位 〔一样或者相反。四、试验报告要求1、整理试验数据，列表比较试验结果和理论估算值，分析误差缘由。静态工作点和差模电压放大倍数。典型差动放大电路单端输出时的CMRR实测值与理论值比较。典型差动放大电路单端输出时CMRR的实测值与具有恒流源的差动放大器CMRR实测值比较。2、比较u，u和u之间的相位关系。i C1 C23、依据试验结果，总结电阻R和恒流源的作用。E五、预习要求1、依据试验电路参数，估算典型差动放大器和具有恒流源的差动放大器的静态工作点及差模电压放大倍数〔取β＝β100。1 22、测量静态工作点时，放大器输入端A、B3、试验中怎样获得双端和单端输入差模信号？怎样获得共模信号？画出A、B端与信号源之间的连接图。4、怎样进展静态调零点？用什么仪表测U？O5、怎样用沟通毫伏表测双端输出电压U？O20试验四 电压串联〔并联〕负反响放大电路的设计一、试验目的1、了解引入负反响后对放大器主要性能的影响。2、把握深度负反响条件下，各项性能的测试方法。二、试验说明在实际的负反响电路里，有四种常见的组态：电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。引入负反响后，放大电路的很多性能得到改善，如：提高了输出的稳定性；改善了输入、输出电阻〔增大或减小；展宽频带；降低非线性失真。电压串联负反响放大电路是根本运算电路。本试验仅对电压串联负反响放大电路的放大倍数、输入电阻、输出电阻及上限频率进展测试。电压串联负反响，即同相比例运算电路，其主要特点是：〔1〕VV=V+ － i于输入电压，对集成运放的CMRR要求比较高。〔2〕1+AF小，带负载力气强。电压并联深度负反响，即反相比例运算电路，其主要特点是：集成运放的反相输入端为虚地点，集成运放的共模输入电压近似为0，故这种电路对运放的CMRR由于是并联负反响，输入电阻低，R=Rif 1R≈0，带负载力气强。of三、试验内容〔一〕电压串联负反响电路1、电路的电压放大倍数AVf令R=10k R=100k R′=10k1 F输入：f=500Hz，V=0.5vV值，计算Ai o VfA=V／VVf o iR=0，R′=∞时，A是多少？请实际测一测，这种电路叫什么电路？特点是什F Vf21么？表4-1 测量电压放大倍数仪器仪器V〔v〕iV〔v〕oA〔计算值〕VfA〔理论值〕Vf毫伏表示波器2、电路的输入电阻RifR前面串接R，令R=1M，测量VV，计算R。1 S S S i ifVR=if VS

i RVi

S表4-2 测量输入电阻仪器仪器V〔v〕SVi〔v〕R〔计算值〕ifR〔理论值〕if毫伏表示波器3、电路的输出电阻RofR=510L输入：f=500Hz，V=0.5vR=∞时的VR=510i L o LV值，计算R。oL ofR=of

V V0V 0LR0L

L表4-3 测量输出电阻仪器仪器V〔v〕iV〔v〕oV〔v〕oLR〔计算值〕R〔理论值〕of of毫伏表示波器*4、测量电路的上限频率fHf输入：V0.5vV不变，转变信号频率，测量f〔当VA下降到0.707i i Hf o Vf倍中频放大倍数时所对应的频率值〕5、观看AV0.1v、0.2v、0.5v、0.6v时，测量Ai表4-4 观看A点电位VV〔v〕iV〔有R〕0.1v0.2v0.5v0.6vA F6、设计一个负反响放大器，要求A=10，输入阻抗R﹥1M。画出电路图，计算电路参数，Vf if并实际测量是否到达设计要求。〔二〕电压并联负反响电路22自行设计。四、试验报告要求1、计算A的理论值。Vf2、什么是“虚短”现象？什么是“虚断”现象？什么是“虚地点”？请用试验数据说明。五、思考题1、电压串联负反响的特点是什么？在什么状况下被承受？2、假设在测电路的输入电阻之后，遗忘拆掉串在R

前面的R1M ，就接着测量电路f，这时1 S Hf测得的f值应当是偏高还是偏低？试说明信号源内阻的大小，对于电压串联负反响的反响效果影响Hf如何？对于电压并联负反响的反响效果影响如何？3、电压并联负反响的特点是什么？在什么状况下被承受？六、备注LM324uA741通用高增益运算通用放大器,早些年最常用的运放之一.应用格外广泛,双列直插8脚或圆8脚封装。可以代换的其他运放有,uA709,LM301,LM308,LF356,OP07，op37,max427等。23试验五 集成运放根本运算电路一、试验目的1、争论由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等根本运算电路的功能。2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。二、试验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路非线性元器件组成输入和负反响电路时，可以灵敏地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。抱负运算放大器特性在大多数状况下，将运放视为抱负运放，就是将运放的各项技术指标抱负化，满足以下条件的运算放大器称为抱负运放。开环电压增益A=∞ud输入阻抗 r=∞i输出阻抗 r=0o带宽 f=∞BW失调与漂移均为零等。抱负运放在线性应用时的两个重要特性：〔1〕输出电压U与输入电压之间满足关系式OU＝A〔U－U〕O ud + －A=∞，而UUU≈0。即U≈Uud O + － + －〔2〕由于rI＝0i IB放对其前级吸取电流微小。上述两个特性是分析抱负运放应用电路的根本原则，可简化运放电路的计算。根本运算电路1.加法器是指输出信号为几个输入信号之和的放大器。用数学式子表示为：y=x+x+……+x1 2 n24i+i+i+……+i=i1 2 3 n fV fVi1Vi2 i3 in=V fR R R R于是有V=Rf (V+V+V+……+V)0 i1 i2 i3 inR

R R R V

fV fV fV0 R i11

R 2

R inn2、减法器是指输出信号为两个输入信号之差的放大器。用数学关系表示时，可写为：yx-x1 2以以下图为减法器的根本构造图。由于V=VA BVi i1VAV

VAV0i

V V Rf2 R1R所以V f0 R1

R ffV V i1 i2

B

RR1

f 〔R3

=R〕f3、积分器是指输出信号为输入信号积分后的结果，用数学关系表示为：y

txdt0右图是最根本的积分器的构造图。这里反响网络的一个局部用电容来代替电阻，则有： I Ii C上式表示了输出信号是输入信号积分的结果。4、微分器。微分是积分的反运算，微分器是指输出信号为输入信号微分运算的结果。用数学式子表示为： ydxdt以以下图示出微分器的根本原理图，利用“虚断”和和“虚短”的概念，可以建立以下关系式：25三、试验设计要求1、整理试验数据，画出波形图〔留意波形间的相位关系。2、将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的缘由。3、分析争论试验中消灭的现象和问题。试验提示：试验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。四、试验参考方案反相比例放大电路UiV〔理论值〕0V〔测量值〕0

0.3V 0.4V 0.5V毫伏表读数示波器读数毫伏表读数示波器读数毫伏表读数示波器读数反相加法运算电路按以以下图连接试验电路。调整信号源的输出。用沟通毫伏表或示波器测量输入电压VA、B点电压VVi A BV5－2。O265-2UiUAUBV〔理论值〕0V〔测量值〕0

0.1V 0.2V 0.3V毫伏表读数示波器读数毫伏表读数示波器读数毫伏表读数示波器读数减法运算电路5－3UiUAUBV〔理论值〕0V〔测量值〕0

0.5V 1.0V 1.5V毫伏表读数示波器读数毫伏表读数示波器读数毫伏表读数示波器读数五、思考题为了不损坏集成块，试验中应留意什么问题？27试验六 集成运放比较器一、试验目的1、把握电压比较器的电路构成及特点。2、学会测试比较器的方法。二、试验原理电压比较器是集成运放非线性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考电压相比较，在二者幅度相等的四周，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。6－1U为参考电压，加在运放的同相输入端，输入电压uR i在反相输入端。电路图 (b)传输特性6－1电压比较器u＜UDzi RU，即u＝UZ O ZuU时，运放输出低电平，D正向导通，输出电压等于稳压管的正向压降U，即u＝－Ui R Z D o D因此，以U为界，当输入电压u变化时，输出端反映出两种状态：高电位和低电位。R i表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线，称为传输特性。图6－1(b)为(a)图比较器的传输特性。常用的电压比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器、双限比较器〔又称窗口比较器〕等。1、过零比较器电路如图6－2所示为加限幅电路的过零比较器，D为限幅稳压管。信号从运放的反相输入端输Z入，参考电压为零,从同相端输入。当U＞0时，输出U＝-(U+U)，当U＜0U＝+(U+Ui O Z D i O Z D压传输特性如图6－2〔b〕所示。过零比较器构造简洁，灵敏度高，但抗干扰力气差。28过零比较器 (b)电压传输特性图6－2过零比较器2、滞回比较器6－3u恰好在过零值四周，i则由于零点漂移的存在，u将不断由一个极限值转换到另一个极限值，这在把握系统中，对执行机构O将是很不利的。为此，就需要输出特性具有滞回现象。如图6－3所示，从输出端引一个电阻分压正反响支路到同相输入端，假设uu为正o oR〔记作U〕U 2 U，则当uU后，u即由正变负〔记作U，此时U变为U。故只有 RR f 2

i ∑ O

- ∑ ∑uU以下，才能使u再度上升到U6-3(b)中所示的滞回特性。－UU的i ∑ O + ∑ ∑差异称为回差。转变R的数值可以转变回差的大小。2电路图 (b)传输特性6－3滞回比较器3、窗口〔双限〕比较器u比参考电压U高或低的状况，窗口比较电路是由两个简洁比i R6－4u

值是否处于U和U之间。如U＜UU，窗口比较器i R R R i RU

等于运放的正饱和输出电压(+U

UUUUU

等于运放O的负饱和输出电压(－U)。Omax

omax

i R i R 0〔a〕电路图 〔b〕传输特性6－