《模拟电子技术及应用》课件第9章

一、实验目的

(1)了解低频信号发生器、交流毫伏表及示波器的性能，掌握其正确使用方法。

(2)初步掌握用示波器测量信号波形和参数的方法。实验一常用电子仪器的使用

二、实验说明

在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器包括示波器、信号发生器、交流毫伏表、直流稳压电源及频率计等。它们和万用表或直流电压表配合，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作状态的测试。本次实验着重学习示波器、信号发生器和交流毫伏表的使用方法，其在实验中的连接关系如图9-1所示。

图9-1信号发生器选用XD22型，它可以产生正弦、矩形及TTL三种波形的信号，信号频率范围为1Hz～1MHz。在模拟电路中，一般使用正弦信号。

交流毫伏表选用HZ1812型，它的用途是测量正弦信号电压的大小。

示波器是用来观测各种周期电压(或电流)波形的仪器。本实验中选用COS5020BF型，它是一种自带频率计的通用双踪示波器。

三、实验仪器

(1)低频信号发生器 XD22型

(2)交流毫伏表 HZ1812型

(3)示波器 COS5020BF型

四、实验内容及步骤

1.信号发生器和交流毫伏表的使用

1)信号频率的调节

根据表9-1中所列待调频率的数值，正确选择低频信号发生器左下方“波段”和“频率”旋钮的位置，使数码管显示的频率读数与待调频率一致，并将各旋钮的位置记入表9-1中。读数时要注意小数点位置和频率单位。

表9-1信号频率的调节

2)“输出衰减”各位置满刻度输出电压的测量

将XD22信号发生器频率调至1kHz，并调节“输出细调”旋钮，使表头指示保持为满刻度(6.3V)。从0dB开始依次改变“输出衰减”旋钮的位置，用交流毫伏表测量出对应的满刻度电压值并记入表9-2中。(注意正确连线及合理选择毫伏表的量程)

表9-2用交流毫伏表测量输出电压

3)用交流毫伏表测量给定信号的电压

若需要一个f＝1.0kHz，U＝10mV的正弦信号时，如何正确选择XD22信号发生器和HZ1812交流毫伏表的旋钮位置，思考后实验证明。

2.示波器的使用

1)示波器的调整

先检查几个重要开关旋钮的位置。将触发方式置“自动”，触发源置“内”，内触发置“常态”，电平调节旋钮逆时针锁住，输入耦合方式置“AC”或“DC”。

然后打开电源，调节“辉度”、“聚焦”及X轴和Y轴位移，使荧光屏正中出现一条亮度适中且清晰的扫描基线。

2)用示波器测量信号参数

使信号发生器的信号频率分别为100Hz、1kHz、10kHz,电压有效值均为1V(用毫伏表测量)。适当调节示波器Y轴灵敏度开关“V／div.”及扫描速度开关“T／div.”的位置，使示波器屏幕上显示合适高度的波形，则此时屏幕上垂直坐标表示每格的电压数值，水平坐标表示每格的时间数值。根据被测波形在垂直方向及水平方向一个周期所占格数便可读出被测信号电压的数值及信号周期。将实验结果记入表9-3中。

表9-3用示波器测量信号参数五、预习及思考

(1)阅读附录部分常用电子仪器简介。

(2)阅读实验指导书，了解实验基本内容和步骤以及待填表格的填法。

(3)在使用示波器时，波形的清晰、亮度的适中、波形的垂直和水平位置、波幅的改变、波形周期数的调整以及波形的稳定等，各与哪些旋钮、开关有关系?

(4)能否用交流毫伏表测量直流电压?六、实验报告

(1)整理实验数据，比较理论值和测量值的异同并分析误差原因。

(2)回答预习思考题。

一、实验目的

(1)认识常用二极管和三极管的外形特征。

(2)学会使用万用表判别晶体二极管的极性和三极管的管脚。

(3)熟悉用万用表判别二极管和三极管的质量。

(4)了解用晶体管特性图示仪测试晶体三极管输出特性曲线的方法。实验二二极管、三极管的识别与检测

二、实验说明

现代电子技术的核心是晶体管，熟悉晶体二极管和晶体三极管的性能是学习电子技术的基础，熟练用万用表粗测晶体二极管和三极管的性能也是电子技术工作者必须掌握的基本技能之一。本次实验中除学习用万用表判别晶体二极管及三极管管脚、极性，粗测其性能外，还要了解用晶体管特性图示仪测试晶体三极管输出特性曲线的方法。

1.万用表测试二极管的原理

晶体二极管内部实质上是一个PN结。当外加正向电压，即P端电位高于N端电时，二极管导通呈低电阻；当外加反向电压，即N端电位高于P端电位时，二极管截止呈高电阻。因此可应用万用表的电阻挡鉴别二极管的极性并判别其质量的好坏。如图9-2所示为万用表电阻挡的等效电路。

图9-2由图可知，表外电路的电流方向从万用表“－”端流向“＋”端，即万用表处于电阻挡时，其“－”端为内电源的正极，“＋”端为内电源的负极。Ro是电阻挡表面刻度中心阻值，n是电阻挡旋钮所指倍数。由等效电路图可算出电阻挡在n倍率下输出的短路电流值。测试时，可通过计算指针偏转角占全量程刻度的百分比

(可通过指针所处直流电压刻度位置估算之)来估算流经被测元器件的直流电流，其值为

在测试小功率二极管时，一般使用R×100(

)或R×1k(

)挡，才不致损坏管子。

2.万用表测试三极管的原理

1)基极和管型的判断

三极管内部有两个PN结，即集电结和发射结，如图9-3(a)所示为NPN型三极管。与二极管相似，三极管内的PN结同样具有单向导电性，因此，可用万用表欧姆挡判别出基极B和管型。例如NPN型三极管，当用黑表棒接基极B，用红表棒分别搭试集电极C和发射极E时，所测的阻值均较小；反之，表棒位置交换后，测的阻值均较大。但在测试时电极和管型均未知，因此对三个电极脚要调换测试，直到符合上述测量结果为止。然后，再根据在公共端电极上表棒所代表的电源极性，即可判别出基极B和管型，如图9-3(b)所示。

图9-3

2)集电极和发射极的判别

集电极和发射极的判别可根据三极管的电流放大作用来进行判断。在图9-4所示的电路中，当未接入RB时，无IB，则IC＝ICEO很小，测得C、E间电阻大；当接入RB时，则有IB，而IC＝

IB＋ICEO，因此，IC显然要增大，测得C、E间电阻比未接上RB时小。如果C、E调头，三极管成反向运用，则

小，无论RB接与不接，C、E间电阻均较大，因此可判断出C极和E极。例如，测量的管型是NPN型，若符合

大的情况，则与黑表棒相接的是集电极C。

图9-4

3)反向穿透电流ICEO的检查

ICEO的大小是衡量三极管质量的一个重要指标，要求越小越好。按产品指标应在UCE为某定值下测ICEO，因此用万用表电阻挡测试时，ICEO仅为一个参考值。测量方法如图9-4所示，此时基极应开路，根据指针偏转角的百分比

，由式I＝

［Εo／(nRo)］可估算出ICEO的大小。对于硅管来说，由于反向穿透电流很小，因此用万用表电阻挡测试时，基本读不出。

4)共发射极直流电流放大系数

的性能测试

的测试方法与集电极和发射极的判别方法相似。由三极管电流放大系数原理可知，在接RB时测得的阻值比未接RB时小，即

角百分比越大，说明三极管电流放大系数越大。

在掌握了上述基本方法后，即可判别二极管和三极管的PN结是否损坏、是开路还是短路等。而在实际测量判别时往往可借助测量者的手指短接C、E来代替图9-4中的RB。三、实验仪器

(1)晶体管特性图示仪

(2)指针式万用表

(3)二极管、三极管及电阻若干四、实验内容及步骤

1.测试二极管的正、负极性和正、反向电阻

用万用表电阻挡(R×100(

)或R×1k(

)挡)判别二极管的正、负极性并测试其正、反向电阻，将结果记入表9-4中。表9-4正、反向电阻测量值

2.判别三极管的管脚和管型(NPN型和PNP型)

(1)用万用表电阻挡先判别基极B和管型，将结果记入表9-5中。

(2)判别出集电极C和发射极E，并粗略测定ICEO和

的大小，将结果记入表9-5中。表9-5判别三极管的管型和管脚

(3)用万用表测试坏的二极管和三极管，分析判断管子的损坏情况。

(4)用晶体管特性图示仪测试并描绘晶体三极管输出特性曲线。五、预习与思考

(1)预习PN结外加正、反向电压时，导通、截止的工作原理以及三极管电流放大原理。

(2)为什么用万用表的不同电阻挡测量二极管正向电阻时，结果不一样？六、实验报告

(1)整理实验数据。

(2)分析总结测量结果，总结一般晶体二极管正、反向电阻的范围。

(3)画出所测三极管输出特性曲线。

一、实验目的

(1)掌握放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对输出波形失真的影响。

(2)掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。

(3)熟悉电子仪器在电子测量中的实际应用。实验三共射单管放大器二、实验说明

图9-5为常见的电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路，由于引入了直流电流负反馈，因此该电路具有自动稳定静态工作点的优点。

由于电子元器件的分散性较大，因此在设计、制作和维修晶体管放大电路时离不开测量和调试技术，放大器的测量和调试内容一般包括放大器静态工作点的测量与调试以及放大器各项动态参数的测量与调试等。

图9-5

1.静态工作点的测量与调试

1)静态工作点的测量

测量放大器的静态工作点时，应首先使放大器输入端与地短接，即使得Ui＝0。然后选用合适的仪表分别测量三极管的集电极电流和各电极对地的电位(为减小电压表内阻分流对测量结果的影响，不直接测量UBE和UCE)。而在一般测量中，为了避免断开电路测电流，所以改为测量电压再算出电流的方法，如只要测出UE，则IC≈IE＝UE／RE。

2)静态工作点的调试

放大器静态工作点的调试是指对三极管集电极电流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9-6(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即uo的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显)，如图9-6(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。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输入电压ui，检查输出电压uo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。

图9-6调试时，通常采用调节偏置电阻RB1的方法来改变静态工作点，若减小RB1，可使静态工作点提高；若增大RB1，则可使静态工作点降低。

必须说明的是工作点高低的确定与输入信号的幅度直接相关。输入信号幅度很小，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。对前级小信号放大器而言，较低的静态工作点有利于降低静态功耗和放大器噪声。而对后级大信号放大器而言，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点，以使放大器得到最大动态范围。

2.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Au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，在输出电压uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出ui和uo的有效值Ui和Uo，则

2)输入电阻Ri的测量

为了测量放大器的输入电阻，按图9-7所示电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻(电流取样电阻)R，在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出Us和Ui，则根据输入电阻的定义可得

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为同一数量级为好，本实验取R＝1k

。

图9-7

3)输出电阻Ro的测量

按图9-7所示电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载RL的输出电压Uo和接入负载后的输出电压UL，根据

即可求出

在测试中应注意，必须保持RL接入前后输入信号ui的大小不变。

4)最大不失真输出电压Uop-p的测量(最大动态范围)

为了得到最大动态范围，应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此，在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号ui的幅度，使示波器上显示的放大器输出波形出现削底或缩顶现象，再调节RP(改变静态工作点)，使失真现象消除；然后反复调ui及RP，直至输出波形将要同时出现削底和缩顶现象(如图9-8所示)时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。此时波形输出幅度最大，且无明显失真，用交流毫伏表测出Uo(有效值)，则动态范围等于 ，或用示波器直接读出Uop-p来。

图9-8

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Au与输入信号频率f之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图2-38所示，Aum为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的1／2，即0.707Aum时，所对应的频率分别称为下限频率fL和上限频率fH，则通频带为

fBW＝fH－fL

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Au。为此，可采用前述测量Au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，在低频段与高频段应多测几点，在中频段可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不得失真。三、实验仪器

(1)直流稳压电源

(2)低频信号发生器

(3)交流毫伏表

(4)直流电压表

(5)示波器

(6)放大器电路板四、实验内容及步骤

1.静态工作点的调试

先将直流稳压电源调至12V，然后按图9-5接入电路。调节RP使IC＝2.0mA(即使得UE＝2.0V)，用直流电压表测量UB、UE、UC并用万用表测量RB1值，将结果记入表9-6。表9-6静态工作点的测量与调试

2.测量电压放大倍数

在放大器输入端加入频率为1kHz的正弦信号Us，调节信号发生器的输出细调旋钮使B点对地电压Ui＝10mV，同时用示波器观察放大器输出电压Uo的波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述三种负载情况下的Uo值，将结果记入表9-7中。

表9-7电压放大倍数的测量

3.观察静态工作点对输出波形失真的影响

在上述静态条件下(IC＝2.0mA)，置RC＝2.4k

，RL＝∞，逐渐加大输入信号Ui，使输出电压波形足够大但不失真。然后保持输入信号不变，分别增大和减小RP的阻值，改变静态工作点使输出波形出现截止或饱和失真，分别绘出Uo的波形，并测量出相对应的IC和UCE值，记入表9-8中，每次测IC和UCE时均需将信号源关闭。表9-8静态工作点对输出波形失真的影响

4.测量最大不失真输出电压

仍置RC＝2.4k

，RL＝∞，将输入电压Ui从0开始逐渐加大，同时用示波器监视输出电压Uo的波形，待输出波形出现缩顶或削底失真时，调节RP使失真消除，然后再增大输入信号使输出波形出现失真，再调节RP使失真消除，如此反复调节直至输出波形将要同时出现缩顶和削底失真时，此时的输出电压就是放大器的最大不失真输出电压，而此时对应的静态工作点也称为最佳静态工作点，测试相应数据并记入表9-9。

表9-9最大不失真输出电压的测量

5.测量输入电阻

在上述状态下，用交流毫伏表测出信号源电压Us和放大器输入电压Ui，并记入表9-10。表9-10输入电阻的测量

6.测量输出电阻

在上述状态下，用交流毫伏表分别测量出RL＝∞和RL＝2.4k

时所对应的输出电压Uo和UL，并记入表9-10。五、预习及思考

(1)阅读教材中有关单管放大器的内容。

(2)分析图9-5中RP阻值的大小对放大器静态工作点的影响及与输出波形失真的关系。六、实验报告

(1)整理实验测试数据并与理论计算值对照，分析误差原因。

(2)总结分析在调试过程中出现的问题。

一、实验目的

(1)加深理解负反馈放大器的工作原理及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。实验四负反馈放大器二、实验说明

负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用，它虽然使放大器的放大倍数降低，但能在多方面改善放大器的动态指标，如稳定放大倍数，改变输入、输出电阻，减小非线性失真和展宽通频带等。因此几乎所有实用放大器都带有负反馈。

负反馈放大器有四种组态，即电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。本实验以图9-9所示两级电压串联负反馈放大电路为例，测试分析其对放大器各项性能指标的影响。

图9-9三、实验仪器

(1)直流稳压电源

(2)低频信号发生器

(3)交流毫伏表

(4)直流电压表

(5)示波器

(6)放大器电路板四、实验内容及步骤

1.静态工作点的调试与测量

按图9-9连接电路，取UCC＝＋12V，Ui＝0，IC1＝2.0mA，IC2＝2.5mA，用直流电压表分别测量第一级、第二级放大器的静态工作点，记入表9-11。表9-11静态工作点的测量

2.基本放大器性能指标的测量

将图9-9电路中的开关S扳至“断”的位置，此时负反馈支路断开，电路为两级阻容耦合基本放大器。

1)基本动态参数的测量

在放大器输入端加入f＝1kHz，Us≈5mV的正弦信号，用示波器监视输出电压Uo的波形，在Uo不失真的情况下(若有失真可适当减小Us，无失真则可适当增大Us)，用交流毫伏表测量Us、Ui、UL，记入表9-12。

保持Us不变，断开负载电阻RL，测量空载时的输出电压Uo，记入表9-12。表9-12基本动态参数的测量

2)通频带的测量

接入RL＝2.4k

，保持Us不变。用交流毫伏表监视Us的幅度，用示波器监视UL的幅度，然后增加和减小输入信号的频率(频率改变时应维持Us数值大小不变，若有变化则需调节信号输入使Us维持原有数值)，直至输出电压Uo降至中频时的0.7倍的时候，所对应的频率即为上限截止频率fH和下限截止频率fL。

3.负反馈放大器性能指标的测量

将图9-9电路中开关S扳向“通”的位置，此时负反馈支路接入，电路成为具有串联电压负反馈的两级阻容耦合放大器。适当加大输入信号Us(约10mV)，在输出信号波形不失真的条件下，参照前面基本放大器的测试方法，测量负反馈放大器的Auf、Rif、Rof和Δf，记入表9-12及表9-13。

表9-13通频带的测量五、预习及思考

(1)复习教材中有关负反馈放大器的内容。

(2)估算图9-9电路的静态工作点。六、实验报告

(1)整理实验测试数据。

(2)根据实验结果总结电压串联负反馈对放大器性能的影响。

一、实验目的

(1)掌握射极跟随器的特性及测试方法。

(2)进一步熟悉放大器各项参数的测量方法。实验五射极跟随器二、实验说明

射极跟随器的原理如图9-10所示。它是一个电压串联负反馈放大电路，该电路具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近1，且输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、输出信号同相等特点。射极跟随器的测试内容和方法与单管放大器基本相同。

图9-10三、实验仪器

(1)直流稳压电源

(2)低频信号发生器

(3)交流毫伏表

(4)直流电压表

(5)示波器

(6)放大器电路板四、实验内容与步骤

1.调试静态工作点

接通＋12V直流电源，在电路输入端B点加入f＝1kHz正弦信号，电路输出端用示波器监视输出波形，反复调整RP的大小及信号源的输出幅度，使在示波器的屏幕上得到一个最大不失真输出波形，然后断开输入信号(即Ui＝0)，用直流电压表测量晶体管各电极对地电位，将所测数据记入表9-14。表9-14静态工作点的调整

2.测量电压放大器倍数Au

接入负载RL＝1k

，在电路输入端B点加入f＝1kHz的正弦信号Ui，调节输入信号的幅度并同时用示波器观察输出电压Uo的波形，在输出最大不失真的情况下，用交流毫伏表测量Ui、UL值，将所测数据记入表9-15中。表9-15电压放大器倍数的测量

3.测量输出电阻Ro

接入负载RL＝1k

，在电路B点加入f＝1

kHz正弦信号Ui，用示波器监视输出波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量空载输出电压Uo和带负载输出电压UL，将所测数据记入表9-16中。表9-16输出电阻的测量

4.测量输入电阻Ri

在电路A点加入f＝1kHz正弦信号Us，用示波器监视输出波形，在波形不失真的情况下用交流毫伏表分别测出A、B点对地的电压Us、Ui，将所测数据记入表9-17中。表9-17输入电阻的测量

5.测试跟随特性

接入负载RL＝1k

，在电路B点加入f＝1kHz正弦信号，用示波器监视跟随器输出波形，逐渐增大输入信号Ui的幅度，直至输出波形达到最大不失真，用交流毫伏表测量对应的Ui及UL，将所测数据记入表9-18中。表9-18跟随特性的测量

6.测试幅频特性

保持输入信号Ui幅度不变，从低到高逐渐改变信号源频率，用示波器监视输出信号波形，用交流毫伏表测量不同频率下的输出电压UL，将所测数据记入表9-19。

表9-19幅频特性的测量五、预习及思考

(1)复习射极跟随器的工作原理及其特点。

(2)根据图9-10中的元件参数估算该电路的静态工作点。六、实验报告

(1)整理实验数据并画出跟随特性和幅频特性曲线。

(2)总结射极跟随器的性能特点。

一、实验目的

(1)熟悉差动放大器的工作原理。

(2)掌握差动放大器的基本测试方法。实验六差动放大器二、实验说明

图9-11是差动放大器的基本结构，它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。当开关S扳向左边时构成典型的差动放大器，用调零电位器RP来调节V1、V2管的静态工作点，使得输入信号Ui＝0时，双端输出电压Uo＝0。RE为两管公用的发射极电阻，它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有很强的负反馈作用，能有效地抑制零漂，稳定静态工作点。当开关S扳向右边时构成具有恒流源的差动放大器，它由晶体管恒流源电路代替发射极电阻，可进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。

图9-11三、实验仪器

(1)直流稳压电源

(2)低频信号发生器

(3)交流毫伏表

(4)直流电压表

(5)示波器

(6)放大器电路板四、实验内容及步骤

1.典型差动放大器性能测试

在图9-11中，将开关S扳向左边构成典型差动放大器。

1)调整静态工作点

接通±12V的直流电源，不接入信号源(Ui＝0)，用直流电压表测量三极管V1、V2集电极间输出电压Uo，同时调节调零电位器RP，使Uo＝0。调好后用直流电压表测量V1、V2各电极的电位，将结果记入表9-20中。

表9-20静态工作点的调整

2)测量差模电压放大倍数Ad

将信号发生器的输出端接在放大器A、B两输入端之间，构成双端输入方式，调节信号发生器使f＝1kHz、Ui＝100mV。用示波器监视输出端(集电极C1与地或C2与地之间)，在输出波形不失真的情况下，用交流毫伏表分别测量Ui、UC1、UC2，将结果记入表9-21中。

表9-21差模电压放大倍数的测量将放大器A、B两点短接，信号发生器的输出信号接在A端与地之间，此时A、B两端对地信号完全一致，构成共模输入方式。调节信号发生器使Ui＝1V，在输出电压无失真的情况下用毫伏表测量UC1、UC2，将结果记入表9-21中。

2.具有恒流源差动放大器性能测试

将图9-11电路开关扳向右边，构成具有恒流源的差动放大器。参照上述测量方法，测量其差摸电压放大倍数及共模电压放大倍数，将结果记入表9-21中，并根据测量值按要求计算共模抑制比。五、预习与思考

(1)根据实验电路参数(取

1＝

2＝100，rBE＝3k

)，估算典型差动放大器和具有恒流源差放大器的静态工作点和差动电压放大倍数。

(2)怎样进行静态调零？静态调零时用什么仪表测Uo？

(3)在实验中怎样获得双端和单端差模信号？怎样获得共模信号？

(4)怎样用两路独立稳压电源组成±12V双路直流稳压电源。六、实验报告

(1)整理实验数据。

(2)分析并总结差动放大器的性能特点。

一、实验目的

(1)掌握用集成运算放大器组成各种基本运算电路的方法。

(2)了解集成运算放大器的外形、引脚功能及正确使用方法。实验七运算放大器的线性应用二、实验说明

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。其用途非常广泛，几乎渗透到电子技术的各个领域。当其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，可以方便地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，则可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等各种模拟运算电路。

图9-12下面介绍几种基本运算电路。

1.反相比例运算电路

电路如图9-12所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为

为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2＝R1∥Rf。

2.反相加法电路

电路如图9-13所示，输出电压与输入电压之间的关系为

图9-13中，R3＝R1∥R2∥Rf。

图9-13

3.同相比例运算电路

图9-14(a)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

图9-14(a)中，R2＝R1∥Rf。

当R1→∞时，Uo＝Ui，即得到如图9-14(b)所示的电压跟随器。图9-14(b)中，R2＝Rf，用来减小漂移和起保护作用。一般Rf取10k

，Rf太小起不到保护作用，太大则影响跟随性能。

图9-14

4.差动放大电路(减法器)

对于图9-15所示的减法运算电路，当R1＝R2，R3＝Rf时，有如下关系式

图9-15

5.积分运算电路

反相积分电路如图9-16所示。在理想化条件下，输出电压uo为

式中，uC(0＋)是t＝0时刻电容C两端的电压值，即初始值。

图9-16如果ui(t)是幅值为E的阶跃电压，并设uC(0＋)＝0，则

即输出电压uo(t)随时间增长而线性下降。显然，RC的数值越大，达到给定的Uo值所需的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限制。在进行积分运算之前，首先应对运放进行调零。为了便于调节，将图9-16中S1闭合，即通过电阻R2的负反馈作用帮助实现调零。但在完成调零后，应将S1打开，以免因R2的接入造成积分误差。S2的设置一方面为积分电容放电提供通路，同时可实现积分电容初始电压uC(0＋)＝0，另一方面可控制积分起始点，即在加入信号ui后，只要S2一打开，电容就将被恒流充电，电路也就开始进行积分运算。

本实验所用运算放大器

A741各引脚排列如图9-17所示，简易信号源如图9-18所示。

图9-17图9-18三、实验仪器

(1)直流稳压电源

(2)低频信号发生器

(3)交流毫伏表

(4)直流电压表

(5)示波器

(6)

A741、电阻及电容若干四、实验内容及步骤

1.反向比例运算电路

(1)接图9-12连接实验电路。

(2)接通±12V直流电源，将电路输入端对地短接，用直流电压表监视输出端对地电压Uo，同时调节RP使Uo＝0。

(3)输入端对地加入f＝1kHz、Ui＝0.5V的正弦信号，测量对应的输出电压Uo，并用示波器观察uo和ui的相位关系，将结果记入表9-22中。

表9-22反向比例运算电路的测量

2.同相比例运算电路

(1)按图9-14(a)改接实验电路，实验测试内容及步骤同上，将结果记入表9-23中。

(2)将图9-14中的R1断开，得图9-14(b)电压跟随器电路，重复内容(1)。表9-23同相比例运算电路的测量

3.反相加法运算电路

按图9-13及图9-18连接信号源及实验电路。令f＝1kHz，Ui＝0.3V，分别测量Ui1，Ui2及Uo，将结果记入表9-24中。表9-24反相加法运算电路的测量

4.减法运算电路

按图9-15连接实验电路。信号源及实验测试内容同上，将结果记入表925中。表9-25减法运算电路的测量

5.积分运算电路

(1)按图9-16连接实验电路。

(2)打开S2，闭合S1，对运放进行调零。

(3)预先调好直流输入电压Ui＝0.5V，接入实验电路，再打开S2，然后用直流电压表测量输出电压Uo，每隔5秒读一次Uo，记入表9-26，直到Uo不再明显增大为止。表9-26积分运算电路的测量五、预习及思考

(1)阅读教材中有关模拟运算部分的内容，并根据实验电路参数计算各电路输出电压的理论值。

(2)为了不损坏集成块，实验中要注意哪些问题?六、实验报告

(1)整理实验数据，画出各表格中的波形图。

(2)比较理论计算与实际测量结果，分析误差原因。

一、实验目的

(1)熟悉OTL功率放大器的工作原理。

(2)学习OTL功率放大器基本性能指标的测试方法。实验八OTL低频功率放大器二、实验说明

图9-19所示为OTL低频功率放大器。其中由晶体三集管V1组成推动级(也称前置放大级)，V2、V3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL功放电路。由于每一个管子都接成射极输出形式，因此具有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。V1管工作在甲类状态，它的集电极电流IC1由电位器RP1进行调节。IC1的一部分流经电位器RP1及二极管VD，给V2、V3提供偏压。调节RP1，可以使V2、V3得到合适的静态电流而工作在甲、乙类状态，从而克服交越失真。静态时要求输出端中点A的电位UA＝0.5UCC，可以通过调节RP1来实现，又由于RP1的一端接在A点，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，一方面能够稳定放大器的静态工作点，同时也改善了非线性失真。

图9-19当输入正弦交流信号ui时，经V1放大、倒相后同时作用于V2、V3的基极，ui的负半周期使V2管导通(V3管截止)，有电流通过负载RL，同时向电容Co充电，在ui的正半周期，V3导通(V2管截止)，则已充好电的电容Co起着电源的作用，通过负载RL放电，这样就可得到完整的正弦波。

OTL电路的主要性能指标有如下几项。

(1)最大不失真输出功率Pom

(2)效率h

式中，PE＝UCCIdc。

(3)输入灵敏度。输入灵敏度是指输出最大不失真功率时，输入信号Ui的值。

(4)频率响应。三、实验仪器

(1)直流稳压电源

(2)低频信号发生器

(3)交流毫伏表

(4)直流电压表

(5)示波器

(6)放大器电路板四、实验内容

1.静态工作点的调试

按图9-19连接实验电路，将输入信号旋钮旋至零(Ui＝0)，电源进线中串入直流毫安表，电位器RP2置最小值，RP1置中间值。接通＋5V电源，观察毫安表指示，同时用手触摸输出级管子，若电流过大，或管子升温显著，应立即断开电源检查原因(如RP2开路，电路自激或输出管性能不好等)，如无异常现象，可开始调试。

1)调节输出端中点电位UA

调节电位器RP1，用直流电压表测量Ａ点电位，使UA＝0.5UCC。

2)各级静态工作点的调试

调节RP2，使V2、V3管的IC2＝IC3＝5～10ｍA。从减小交越失真角度而言，应适当加大输出级静态电流，但该电流过大，会使效率降低，所以一般以5～10ｍＡ为宜。由于毫安表是串在电源进线中的，因此测得的是整个放大器的电流，但一般由于V1的集电极电流IC1较小，从而可以把测得的总电流近似当作末级的静态电流。如要准确得到末级静态电流，则可从总电流中减去IC1的值。

调整输出级静态电流的另一种方法是动态调试法。先使RP2＝0，在输入端接入f＝1kHz的正弦信号Ui。逐渐加大输入信号的幅值，此时，输出波形应出现较严重的交越失真(注意：没有饱和失真和截止失真)，然后缓慢增大RP2，当交越失真刚好消失时，停止调节RP2，恢复Ui＝0，此时直流毫安表读数即为输出级静态电流。一般读数也应在5～10ｍA，如过大，则要检查电路。

输出级电流调好后，测量各级静态工作点，将结果记入表9-27中。

表9-27静态工作点的调试

2.最大输出功率Pom和效率h的测量

1)测量Pom

输入端接入f＝1kHz的正弦信号ui，输出端用示波器观察输出电压uo波形。逐渐增大ui，在使输出电压达到最大不失真输出时，用交流毫伏表测出负载RL上的电压Uom，则Pom＝

。

2)测量h

当输出电压为最大不失真输出时，读出直流毫安表中的电流值，此电流即为直流电源供给的平均电流Idc，由此可以近似求得PE＝UCCIdc，再根据上面测得的Pom，即可求出h＝Pom／PE。

3.输入灵敏度测量

根据输入灵敏度的定义，只要测出输出功率Po＝Pom时的输入电压值Ui即可。

4.频率响应的测量

测量方法同实验三，将结果记入表9-28。表9-28频率响应的测量在测试时，为了保证电路的安全，应在较低电压下进行，通常取输入信号为输入灵敏度的50％。在整个测量过程中，应保持Ui为恒定值，且输出波形不得失真。

5.研究自举电路的作用

(1)测量有自举电路，且Po＝Pomax时的电压增益Au＝Uom／Ui。

(2)将C2开路，R短接(无自举)，再测量Po＝Pomax时的Au。

用示波器观察(1)、(2)两种情况下的输出电压波形，并将以上两项测量结果进行比较，分析研究自举电路的作用。

6.噪声电压的测量

测量时将输入端短路(ui＝0)，观察输出噪声波形，并用交流毫伏表测量输出电压，即为噪声电压UV，本电路若UV<15mV，即满足要求。五、预习及思考

(1)复习有关OTL电路工作原理部分内容。

(2)交越失真产生的原因是什么？

(3)如何发现电路的自激现象，怎样消除？六、实验报告

(1)整理实验数据，画出幅频特性曲线。

(2)讨论并总结实验中出现的问题及解决方法。

一、实验目的

(1)熟悉RC串并联网络振荡器的工作原理与振荡条件。

(2)学习测量、调试振荡器的方法。实验九RC正弦波振荡器二、实验说明

对LC选频网络振荡器来说，当频率较低时，其电感器、电容器的体积必将增大而品质因数必将降低，所以低频振荡器常选用RC选频网络振荡器。根据RC选频网络的接法不同，又分为RC串并联正弦波振荡器、RC移相振荡器及双T型选频网络振荡器。图9-20实验电路为采用两级共射极分立元件放大器组成的RC串并联(文氏电桥)网络正弦波振荡器。其中RC串并联支路构成振荡器的正反馈支路，同时兼作选频网络，Rf支路构成负反馈支路，用来改变负反馈深度，以满足振荡的幅值条件和改善信号波形。

图9-20电路的振荡频率为

起振的幅值条件为

|A|＞3

三、实验器材

(1)直流稳压电源

(2)低频信号发生器

(3)交流毫伏表

(4)直流电压表

(5)示波器

(6)振荡器电路板四、实验内容与步骤

1.调整电路并测量振荡频率

(1)按图9-20电路连接电路。

(2)用示波器观察输出波形，调节Rf使电路刚好能产生振荡并输出稳定的正弦波。