TPE-A实习指导书(第一版)

TPE-A型系列模拟电路实验箱实验指导书清华大学科教仪器厂前言实验是学习电子技术的一个重要环节。对巩固和加深课堂教学内容，高学生实际工作技能，培养科学作风，为学习后续课程和从事实践技术工作奠定基础具有重要作用。为适应电子科学技术的迅猛发展和教学改革不断深入的需要，我们在教学实践的基础上，运用多年从事教学仪器产品研制生产的经验，研制生产了TPE—A系列模拟电路实验箱，并编写了这本相应的实验指导书。本书以《高等工业学校电子技术基础课程教学基本要求》(1993年6月修订，报国家教委审批稿)中确定的教学实验要求为基础，包括了，《模拟电子技术基础》课程全部实验内容。不同层次不同需要的学校可根据本专业教学要求选择．实验内容的安排遵循由浅到深，由易到难的规律。考虑不同层次需要，既有测试，验证的内容，也有设计、研究的内容。有些选做实验只提供设计要求及原理简图，由学生自己完成方案选择，实验步骤及纪录表格等，充分发挥学生的创造性和主动性。本指导书中所有实验均可在TPE—A3型模拟电路实验箱上完成。对于TPE—A型系列其它型号的实验箱(学习机)，除基本实验(实验—～实验十一)之外，有部分实验须在面包板上完成，并需另备元器件。一般学习模拟电子技术课程实验数目在10个以内，本书提供的21个实验可供不同专业不同层次不同需要的课程实验选择。由于编者水平所限，时间仓促，错误及欠缺之处恳请批评指正。编者1998年6月于清华大学实验要求1．实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。预习要求如下：1)认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的估算。2)完成各实验“预习要求”中指定的内容。3)熟悉实验任务。4)复习实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。2．使用仪器和实验箱前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时应严格遵守。3．实验时接线要认真，相互仔细检查，确定无误才能接通电源，初学或没有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。4．模拟电路实验注意：1)在进行小信号放大实验时，由于所用信号发生器及连接电缆的缘故，往往在进入放大器前就出现噪声或不稳定，有些信号源调不到毫伏以下，实验时可采用在放大器输入端加衰减的方法。一般可用实验箱中电阻组成衰减器，这样连接电缆上信号电平较高，不易受干扰。2)做放大器实验时如发现波形削顶失真甚至变成方波，应检查工作点设置是否正确，或输入信号是否过大，由于实验箱所用三极管hfe较大，特别是两级放大电路容易饱和失真。5．实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象(例如有元件冒烟、发烫或有异味)应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。找出原因、排除故障，经指导教师同意再继续实验。6．实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线。7．实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果(数据波形、现象)。所记录的实验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线路。8．实验结束后，必须关断电源、拔出电源插头，并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理。9．实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告。目录实验一单管交流放大电路……………………………………………1实验二两级交流放大电路……………………………………………6实验三负反馈放大电路………………………………………………8实验四射级跟随电路…………………………………………………10实验五直流差动放大电路……………………………………………13实验六比例求和运算电路……………………………………………16实验七积分与微分电路………………………………………………20实验八波形发生电路…………………………………………………22实验九有源滤波器……………………………………………………25实验十电压比较器……………………………………………………27实验十—集成电路RC正弦波振荡电路……………………………29实验十二集成功率放大电路…………………………………………31实验十三整流滤波与并联稳压电路…………………………………33实验十四串联稳压电路………………………………………………35实验十五集成稳压电路………………………………………………38实验十六RC正弦波振荡电路…………………………………………41实验十七LC振荡电路及选频放大电路………………………………43实验十八电流／电压转换电路………………………………………45实验十九电压／频率转换电路………………………………………46实验二十互补对称功率放大电路……………………………………47实验二十—波形变换电路……………………………………………481实验一单级交流放大电路一、实验目的1.熟悉电子元器件和模拟电路实验箱，2.掌握放大电路静态工作点的调试方法及其对放大电路性能的影响。3.学习测量放大电路Q点，AV，ri，ro的方法，了解共射极电路特性。4.学习放大电路的动态性能。二、实验仪器1.示波器2.信号发生器3.数字万用表三、预习要求1.三极管及单管放大电路工作原理。2.放大电路静态和动态测量方法。四、实验内容及步骤1.装接电路与简单测量图1.l基本放大电路(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。(2)按图1.1所示，连接电路(注意：接线前先测量+12V电源，关断电源后再连线)，将RP的阻值调到最大位置。22.静态测量与调整(1)接线完毕仔细检查，确定无误后接通电源。改变RP，记录IC分别为0.5mA、1mA、1.5mA时三极管V的β值（其值较低）。注意：Ib和Ic的测量和计算方法①测Ib和Ic一般可用间接测量法，即通过测Vc和Vb，Rc和Rb计算出Ib和Ic(注意：图1.2中Ib为支路电流)。此法虽不直观，但操作较简单，建议初学者采用。②直接测量法，即将微安表和毫安表直接串联在基极和集电极中测量。此法直观，但操作不当容易损坏器件和仪表。不建议初学者采用。(2)按图1.2接线，调整RP使VE=2.2V，计算并填表1.1。图1.2工作点稳定的放大电路表1.1实测实测计算VBE(V)VCE(V)Rb(KΩ)IB(μA)IC(mA)3.动态研究(1)按图1.3所示电路接线。(2)将信号发生器的输出信号调到f=1KHz，幅值为500mV，接至放大电路的A点，经过R1、R2衰减（100倍），Vi点得到5mV的小信号，观察Vi和VO端波形，并比较相位。(3)信号源频率不变，逐渐加大信号源幅度，观察VO不失真时的最大值并填表1.2。3表1.2RL=∞实测实测计算估算Vi(mV)VO(V)AVAV图1.3小信号放大电路(3)保持Vi=5mV不变，放大器接入负载RL，在改变RC数值情况下测量，并将计算结果填表1.3。表1.3给定参数实测实测计算估算RCRLVi(mV)VO(V)AVAV2K5K12K2K25K15K15K12K2(4)Vi=5mV，如电位电路RP调节范围不够，可改变Rb1(51K或150K)，增大和减小RP，观察VO波形变化，若失真观察不明显可增大Vi幅值（＞50mV），并重测，将测量结果填入表1.4。4表1.4RPVbVcVe输出波形情况最大合适最小4.测放大电路输入，输出电阻。(1)输入电阻测量在输入端串接一个5K1电阻如图1.4，测量VS与Vi，即可计算ri。图1.4输入电阻测量(2)输出电阻测量(见图1.5）图1.5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RL值使放大电路输出不失真(接示波器监视)，测量带负载时VL和空载时的VO，即可计算出rO。将上述测量及计算结果填入表1.5中。RVVVrisiiLLooRVVr)1(5表1.5测算输入电阻（设：RS=5K1）测算输出电阻实测测算估算实测测算估算VS(mV)Vi(mV)ririVORL=∞VORL=RO(KΩ)RO(KΩ)五、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论。6实验二两级交流放大电路一、实验目的1.掌握如何合理设置静态工作点。2.学会放大电路频率特性测试方法。3.了解放大电路的失真及消除方法。二、实验仪器1.双踪示波器。2.数字万用表。3.信号发生器，三、预习要求1.复习教材多级放大电路内容及频率响应特性测量方法。2.分析图2.1两级交流放大电路。初步估计测试内容的变化范围。四、实验内容实验电路见图2.1图2.1两级交流放大电路71.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量大，第一级为增加信噪比，工作点尽可能低。(3)在输入A端接入频率为1KHz幅度为100mV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:l衰减电阻衰减,降为lmV)，使Vi1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重新布线，尽可能走短线。②可在三极管eb间加几p到几百p的电容。③信号源与放大电路用屏蔽线连接，2.按表2.l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（mA）电压放大倍数第一级第二级第1级第2级整体VC1Vb1Ve1VC2Vb2Ve2ViV01V02AV1AV2AV空载负载3.接入负载电阻RL=3K，按表2.1测量并计算，比较实验内容2，3的结果。4.测两级放大电路的频率特性(1)将放大器负载断开，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)501002505001000250050001000020000VORL=∞RL=3K五、实验报告：1.整理实验数据，分析实验结果。2.画出实验电路的频率特性简图，标出fH和fL。3.写出增加频率范围的方法。8实验三负反馈放大电路一、实验目的1.研究负反馈对放大电路性能的影响。2.掌握负反馈放大电路性能的测试方法。二、实验仪器1.双踪示波器。2.音频信号发生器。3.数字万用表。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。2.图3.1电路中晶体管β值为40，计算该放大电路开环和闭环电压放大倍数。四、实验内容1.负反馈放大电路开环和闭环放大倍数的测试(1)开环电路图3.1反馈放大电路①按图接线，RF先不接入。②输入端接入Vi=lmVf=lKHz的正弦波(注意：输入lmV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按表3.1要求进行测量并填表。④根据实测值计算开环放大倍数和输出电阻r0。9(2).闭环电路①接通Rf按(一)的要求调整电路。②按表3.1要求测量并填表，计算Avf。③根据实测结果，验证Avf≈F1。表3.1RL(KΩ)Vi(mV)V0(mV)AV(Avf)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Vi的幅度，使输出信号出现失真(注意不要过份失真)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Vi幅度，使输出幅度接近开环时失真波形幅度。(3)若RF=3K不变，但RF接入1V1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.测放大电路频率特性(1)将图3.1电路先开环，选择Vi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，直到波形减小为原来的70％，此时信号频率即为放大电路fH。(3)条件同上，但逐渐减小频率，测得fL。(4)将电路闭环，重复1～3步骤，并将结果填入表3.2。表3.2fH(Hz)fL(Hz)开环闭环五、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。10实验四射极跟随电路一、实验目的1.掌握射极跟随电路的