常用电子仪器的使用资料

1概述 2实验一常用电子仪器的使用 3实验二单级放大电路 6实验三射极跟随器 实验四多级放大电路的设计 16实验五差动放大电路 实验六负反馈放大电路 21实验七比例求和运算电路 24实验八积分与微分电路 28实验九有源滤波电路的设计 31 32实验十一整流、滤波与稳压电路 36实验十二信号发生器的设计 402概述1、正确使用常用的电子设备，掌握示波器、信号发生器、数字万用表、稳压电2、掌握基本的实验测试技术以及电子电路的主要技术指标。能设计常用的电子系统，并进行组装调试。具有查阅电子器件手册的能力。3、具有一定分析问题和解决问题的能力，具有查找和排除电子电路中常见故障3主要技术指标、性能及正确的使用方法。2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。二、实验设备与器件三、实验预习要求实验前应仔细阅读本次实验所用的仪器的使用说明书，了解各仪器面板旋纽的使用方法及注四、实验原理在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等：它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷、调节顺手、观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的连接示意图如图1—1所示。直流稳压电源直流稳压电源信号函数信号发生器静态测试万用表交流毫伏表输出波形动态测试实验电路示波器图1-1模拟电子技术实验中测量仪器连接示意图变流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，直流电源的接线用点4在开机半分钟后，如仍找不到光点，可调节亮度旋钮，并按下“寻迹”板键，从中判断光点位置，然后适当调节垂直(↑↓)和水平(←→)移位旋钮，将光点移至荧光屏中心位置。(2)显示稳定的波形为显示稳定的波形，需注意示波器面板上的下列几个控制开关(或旋钮)位置，此时触发信号仅取自YB，故仅对由YB输人的信号同步。常采用“交替”显示方式，仅当被观察信号频率很低时(如几十赫兹以下)，为在一次扫描过程中在测量波形的幅值时，应注意Y轴灵敏度“微调”旋钮置于“校准”位置(顺时针旋到底)。展”旋钮置于“推进”位置。度可由输出幅度调节旋钮进行连续调节。输出信号电压频率可以通过频率分挡开关进行调节，并由频率计读取频率值。信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。4、万用表：用于测量电路的静态工作点和直流信号值。5、交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作频率范围内，用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置处，然后在测量中逐渐减小量程。接通电源后，将输入端短接，进行调零。然后断开短路线，即可进行测量。五、实验内容与步骤1、直流稳压电源的使用-12V，用万用轰“DCV”档测量输出电压的值。2、熟悉示波器的使用方法5（3）观察示波器本身自校准信号的波形，测量其频率和峰-峰值。3、熟悉信号发生器面板上各旋扭的位置、用途及使用方法。4、用示波器观察信号发生器的输出波形。（1）打开信号发生器电源开关，调节其输出电压（峰值）为5V，频率为1KH峰-峰值、频率、周期、均方根值等。两条光标线，测量电压、周期和频率。将万用表的黑表笔插入COMMON孔，红表笔插入V-Q孔，分别选择不同的功能键及对应的档位，测量交流电压、直流电压及电阻。六、实验报告要求1、设计数据表格，将实验数据填入表格中。2、所测内容和标称值进行比较并进行误差分析。6UoUo1、熟悉电子元器件和模拟电路实验设备的使用。2、掌握放大器静态工作点的调试和测量方法及其对放大器性能的影响。4、熟悉晶体管偏置对工作点及动态范围的影响。5、测量放大器的动态范围，观察非线性失真。6、研究负载对非线性失真和放大倍数的影响。二、实验设备与器件三、预习要求1、阅读各项实验内容，看懂三极管及单级放大器工作原理，明确实验目的。2、学习放大器动态及静态工作参数测量方法。四、实验原理入输入信号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UO，RwRB2AUsRsBUiC1RB1100K20K20KMARc2.4KTRE+Vcc+12VC2RL2.4KCE100u7输入电阻输出电阻REVrrbe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调试（1）静态工作点的测量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以及各电极对地例如，只要测出UE即可用IC≈IE=UE/RE算出IC(也可根据IC=（UCC-UCRc，由UC确定IC)，同时也能算出UBE=UB-UE，UCE=UC-UE。为了减少误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流（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2—2a所示； 不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的Ui，检查输出电压U0的大小和波形是否满足要求、如不满足，则应调节静态工作点的位置。度，如信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。8响2．放大器动态指标测试动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、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AV的测量调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压Ui，在输Ui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间串入一已知电阻R，在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出UO和Ui，则根据输入电阻的定义可得：iiRIiUR/RUsUi测量时应注意②电阻R的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取R与Ri为同一数量9UU按图2—4电路，在放大器正当工作条件下，测出输出端不接负载RL的输出电压Uo和接人RROUL在测试中应注意，必须保持RL接入前后输入信号的大小不变。应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器图2-5静态工作点正常，输入信号太大引起的失真（5）放大器频率特性的测量随频率变化下降到中频放大倍数的12倍，即0．707AVM所对应的频率分别称为下限频率fL和上/限频率fH，则通频带：f=fHfL放大器的幅频特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数Av。为此可采用前述测Av的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时应注意取点要恰当。在低频段与五、实验内容与步骤（1）用万用表判断实验箱上三极管V的极性和好坏，电解电容C的极性和好坏。（3）接线完毕仔细检查，确定无误后接通电源。RR+RVi++时测量的是直流量，应该用仪器仪表的直流档，并注意正确选择量程。3、动态研究（1）将信号发生器调到f=lKHz，幅值为500mv，接到放大器输入端Ui，观察Vi和V0端波0Ve（V）实测计算Rb（KΩ)Ib(μA）Ic（mA）测实Av测实Av（V）Vi（V）ViVoVi（mv）Vo(V)AvAvL最大合适输出波形情况VbVVc注意，若失真观察不明显可增大或减小Vi幅值重测。重新测量并记录静态各量，确定Q点的位置，解释出现失真的原因。显失真为止，重复（2）中的测量与讨论。说明：晶体管的截止并非突变过程，因此所谓截止失真并不像饱和失真那样有明显的分界可供4、测放大器输入、输出电阻在输入端串接一个5KΩ电阻，测量Vs与Vi，即可计算ri.（2）输出电阻测量在输出端接入可调电阻作为负载，选择合适的R值使放大器输出不失真L测量有负载和空载时的V0，即可计算r0。测输入电阻测输入电阻R=5KΩ测输出电阻r0r0六、实验报告1、注明你所完成的实验内容和思考题，简述相应的基本结论。2、选择你在实验中感受最深的一个实验内容，写出较详细的报告。要求你能够使一个懂得电子电路原理但没有看过本实验指导书的人可以看懂你的实验报告，并相信你实验中得出的基本结2、进一步学习放大器各项参数测量方法。二、实验设备与器件7、3DG12×1(β=50~100）电阻器、电容器若干三、预习要求1、参照教材有关章节内容，熟悉射极跟随器原理及特点。四、实验原理射极跟随器的输出取自发射极，故称其为射极输出器。其特点是：iE如考虑偏置电阻R和负载R的影响，则BLL)]由上式可知射极跟随器的输入电阻比共射极单管放i/Ii=RUi/(UOUi)即只要测得A、B两点的对地电位即可。OUUrEEβO rβ由上式可知射极跟随器的输出电阻R比共射极单管放大器的输出电阻R=R输出电阻ROL据的测试方法亦同单管放大器，即先测出空载输出电压U，在测接入负载后的输OU0UL3、电压放大倍数近似等于1L)4、电压跟随范围电压跟随范围是指射极跟随器输出电压U0跟随输入电压Ui作线性变化的区域。当Ui超出一定范围时，U0便不能跟随Ui作线性变化，即U0波形产生了失真。为了使输出电压U正、负半周对称，并充分利用电压跟随范围，静态工作点应选在交流负载线中点，测量时可00五、实验内容与步骤、厂将电源+l2V接上，在B点加f=lkHz正弦波信号ui，输出端用示波器监视，反复调整RW及表测量晶体管各极对地的电位，即为该放大器静态工作点，将所测数据填入表3-1。UUE(V)UB(V)UC(V)IE=UE/RE3、测量电压放大倍数AV接入负载RL=lKΩ,在B点f=lkHz信号，调输入信号幅度(此时偏置电位器Rw不能再旋动)，用示波器观察，在输出最大不失真情况下测Ui、UL值，将所测数据填入表3-2中。Ui(V)UL(V)AV=UUi(V)UL(V)4、测量输出电阻R05、测量放大器输入电阻Ri在A点加入f=lKHZ的正弦波信号u，用示波器观察输出波形，用毫伏表分别测A，B点对地si/(UsUi)U（V）i/(U（V）i/(UsUi)i6、测量射极跟随器的跟随特性并测量输出电压峰值ULV接入负载RL=1KΩ,在B点加入f=lkHz的正弦信号，逐点增大输入信号Ui幅度，用示波器监视输出端，在波形不失真时，测量所对应的U值，计算出A,LVU。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3-5。UiULAV六、实验报告2、将实验结果与理论计算比较，分析产生误差的原因。2、熟悉多级放大器的调整及测试方法。二、预习要求1、复习有关多级放大器的2、根据设计要求和已知条件合理选择和计算电路及元件参数。三、实验设备与器件装有EWB软件的计算机四、设计要求1、已知条件晶体管两级放大器通常有阻容耦合放大器和直接耦合放大器，前者级间互相影调整方便。后者电路较为简单，元件少。本实验可考虑采用直接耦合放大器，参考电路见图4-1。五、实验内容按设计要求和给出条件计算出电路各元件数值，在EWB软件上调试，在输出波形正常情况2、测出电路各级的输出电压，并算出电路的放大倍数Av。3、测出电路的通频带BW。六、结果分析2、指出电路中哪些元件组成交流反馈电路和直流反馈电路。2、掌握差动放大器的基本测试方法。二、实验设备与器件4、交流毫伏表三、预习要求四、实验原理图5-1是差动放大器的基本结构。它由两个元件参数相同的基本放大电路组成。当开关K拨向左边时，构成典型的差动放大器。凋零电位器RP用来调节T1、T2管的静态工作点，使得输入 可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。典型电路EIc2=(1/2)IER-2(U+|U|)UIc1Ic2=(1/2)Ic32．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RE足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数Ad由输出端方式决定，与输入方式无关。i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能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比交流信号。本实验由函数发生器提供频率f=1kHz五、实验内容与步骤按图5-1所示连接电路，开关K拨向左边构成典型差动放大器。（2）测量静态工作点在输入端加入直流电压信号Uid=±0.lV，按表5-2要求测量并记录，由测量数据算出单端和再接入Ui1和Ui2。Ui=1V，在输出电压无失真的情况下，测量UC1、UC2之值，记入表5-24、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5-1中将B接地，组成单端输入差动放大器；从B端输入直流信号Ui=士0.测量单端及双端输出，填表4-3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。（2）从B端加人正弦交流信号Ui=0.05V，f=l000Hz分别测量、记注意：输入交流信号时，用示波器监视U、U波形，若有失真现象时，可减小输入电压值，对地电压UUUUUUUUU测量值（V）测量值（V）计算值测量值（V）计算值输入信号Vi测量及计算值六、实验报告2、整理实验数据，计算各种接法的Ad，并与理论计算值相比较。输入信号测量仪计数值U1、研究负反馈对放大器性能（放大倍数，幅频特性、输入电阻、输出电阻等）的影响。2、掌握反馈放大器性能指标的测试方法。二、实验设备与器件7、晶体三极管3DG6×2(β=50~100电阻器、电容器若干三、预习要求1、认真阅读实验内容要求，估计待测量内容的变化趋势。四、实验原理2、负反馈提高了放大倍数的稳定性其式11AfAf3、负反馈对输入电阻的影响串联负反馈输入电阻增加，增加的程度与反馈深度1+AF有关，反馈越探，输入电阻增加4、负反馈对输出电阻的影响电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增加，同样，输出电阻的减小或增大5、负反馈扩展了放大器的通频带6、负反馈能减小非线性失真．抑制下扰和噪声应当指出：负反馈减小非线性失真，抑制干扰和噪声都针对放大器本身产生的非线性失真和噪声而言的，如果输入信号中已有失真或输入信号中已经寄生有干扰信号存在，则引入负反馈也无济于事。五、实验内容与步骤1、负反馈放大器开环和闭环放大倍数的测试F②输入端接入Ui=lmV，f=lkHZ的正弦波，在实验箱上加衰减电阻，使Ui=lmV，调整接线和工作点使输出信号不失真且无振荡。④根据实测值计算开环放大倍数和输出电阻r0。②按表6-1要求测量并填表，计算Avf。③根据实测结果，验证Avf≈1/F。讨论负反馈电路的带负载能力。（1）将图6-1电路开环，逐步加大Ui的幅度，使输出信号出现失真（注意不要过分失真）记录（2）将电路闭环，观察输出情况，并适当增加Ui幅度，使输出幅度接近开环时失真波++3KRRL（KΩ)Ui（mV）U0(mV)AV(AVf)3、负反馈对输入电阻的影响在图6－1电路的输入回路中，串入一个1KΩ的电阻，同时加入正弦信号使Uin=10mv，f=1KHZ，输出端空载。按表6-2所示，测量开环和闭环时的Uin和Ui，计算Iin和Ri值，比较负反馈对放大器输入UinUi4、测放大器频率特性(1)将图6－1电路先开环，选择Vi适当幅度（频率为lKHz）使输出信号在示波器上有满（2）保持输入信号幅度不变逐步增加频率，直到波形减小为原来的70%，此时信号频率即为放大器fH。（3）条件同上。但逐渐减小频率，测得fL。ffH(HZ)fL(HZ)开环六、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电路的影响。1、掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。2、学会上述电路的测试和分析方法。二、实验设备与器件2、函数信号发生器4、直流电压表三、预习要求00四、实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：当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活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。(1)反相比例运算电路电路如图7-1所示，对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压间的关系为Rf1为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接人平衡电阻f电路如图6-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为图7-3是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为Rf ff1(4)差动放大电路(减法器)RfR1五、实验内容与步骤V02、同相比例放大器(3)测出电路的上限截止频率3、反相求和放大电路Vi1Vi2(V)V0(V)4、双端输入求和放大电路VVi1(V)Vi2(V)V0(V)12六、实验报告2、分析理论计算与实验结果误差的原因。2、学会积分微分电路的特点及性能。二、实验设备与器件2、函数信号发生器三、预习要求四、实验原理假设电容器初始电压为零，积分电路输出电压v为：t t上式表明输出电压为输入电压对时间的积分，负号表示信号是从运放的反相输入端输入的。设t=0时，电容器的初始电压为零。微分电路输出电压.i五、实验内容与步骤1、积分电路实验电路如图（2）测量饱和输出电压及有效积分时间。信号，观察ui和uo大小及相位关系，并记六、实验报告1、整理实验中的数据及波形，总结积分、微分电路特点。2、分析实验结果与理论计算的误差原因。1、通过实验，学习有源滤波器的设计方法，体会调试方法在电路设计中的重要性。二、预习要求预习教材有关滤波电路内容。三、实验设备与器件装有EWB的微型计算机四、设计要五、实验内容1、写出设计报告，包括设计原理、设计电路及选择电路元件参数。2、在EWB软件上调试设计的电路，检验该电路是否满足设计指标，若不满足，改变电路参数使品质因素变化，重复测量电路的幅频特性曲线，进行比较得出结论)。附：二阶压控电压源低通滤波器的设计提示。2、电路传递函数和特性分析:六、实验报告UiR122C1+-U02、熟悉正弦波振荡器的调整、测试方法。3、观察RC参数对振荡频率的影响，学习振荡频率的测定方法。二、实验设备与器件三、预习要求四、实验原理振荡电路有RC正弦波振荡电路、桥式振荡电路、移相式振荡电路和双T网络式振荡电路等RC桥式振荡电路由RC串并联选频网络和同相放大电路组成，图中RC选频网络形成正Rf313//rd，rd为二极管的正向动态电阻根据设计所要求的振荡频率f，由式10-1先确定RC之积，即012πf0为了使选频网络的选频特性尽量不受集成运算放大器的输入电阻R和输出电阻R的影响，ioio一般R约为几百千欧以上，而R仅为几百欧以下，初步选定R之后，由式9-3算出电容Cio的值，然后再算出R取值能否满足振荡频率的要求1ff1fR，这样既能保证起振，也不致产生严重的波形失真。此外，为了减小输入失调电流和漂移的影1v3。实验证明，取R3≈rd时，效果最佳。五、实验内容与步骤率范围宽、波形较好的正弦波。电路由放大器和反馈网络组成。2、有稳幅环节的文氏电桥振荡器。显失真的正弦波，并观察Vo值是否稳定。用毫伏表测量Vo和V（V）（2）观察在R3=R4=10KΩ、C1=C2=0.01μf和R3=R4=10kΩ、C1=C2=0.02μf两种情况下的输），R=10R=10KC=O.02μfV0（V）f0（KHz）最小最大最高最低R=10KC=O.01μfV0（V）f0（KHz）最小最大最高最低测试条件测试项目3、无稳幅环节的文氏电桥振荡器断开1、2两点的接线，接通电源,调节,使Vo输出为无明显失真的正弦波,测量V0、Vf和测试条件测试项目R=10KC=O.01μfV0（V）f0（KHz）R=10KC=O.02μfV0（V）f0（KHz）C(uF)输C(uF)输出波形F(Hz)Vf(V)无稳幅有稳幅六、实验报告2、简述二极管稳幅环节的稳幅原理。3、了解并联稳压、集成稳压电路。二、实验设备与器件4、直流电压表三、实验原理1．单相桥式整流电路整流电路的任务是将交流电变换成直流电。完成这一任务主要是靠二因此二极管是构成整流电路的关键元件。在小功率整流电路中（200W以下），常见的整流电路有单相半波、全波、桥式和倍压整流电路。本实验主要研究单相桥式整流电路。两端并联电容器c，或与负载串联电感器L，以及由电容、电感组合而成的各种复式滤波电路。常用的结构由于电抗元件在电路中有储能作用，并联的电容器C在电源供给的电压升高时，它把部分能量存储起来，而当电源电压降低时，就把能量释放出来，使负载电压比较平滑，即电容c具有平波的作用：与负载串联的电感L当电源供给的电流增加(由电源电压增加引起)时，电感L就把能量存储起来，而当电流减小时，又把能量释放出来，使负载电流比较平滑，即电感L也有平波作滤波电路的形式很多，为了掌握它的分析规律，把它分为电容输入式(电容器c接在最前面，于小功率电源中，而后一种滤波电路多用于较大功率电源中(而且当电流很大时仅用一电感器与负载串联)。本实验重点分析小功率整流电源中应用较多的电容滤波电路。四、实验内容与步骤察V2及VL的波形。并测量V2、VD、VL。VVVVV2DL测量值波形测量值波形测量值波形全波2、电容滤波电路实（2）将RL改为150Ω,重复上述实验。RR(Ω)滤波电容V（V）波形LL∞（1）测量稳定输出电压VL。（2）电源输入电压不变，负载变化时电路的稳压性能。改变负载电阻RL观察输出电压VL的变化。找出保持稳定输出电压的最大负载电流，并记录UUU（V）I（mA）I（mA）ILRL改变电源电压观察输出电压VL的变化。找出保持稳定输出电压的最小输入电压。六、实验报告2、图11—4所示电路能输出电流最大为多少？为获得更大电流应如何选用电路元器件及参1、掌握集成运算放大器组成方波、三角波发生器的设计方法。2、熟悉利用示波器测量方波、三角波的幅度和频率的方法。1、复习有关利用集成运算放大器组成方波、三角波发生器的讲课内容。2、根据设计要求和给出的已知条件计算电路各元件的数值。3、了解改变方波、三角波