模拟电子技术基础实验教程

模拟电子技术基础实验教程教材内容依照教学规律按照由浅入深、循序暂进的学习和能力培养原则，分层次安排实验内容，后一层次的内容以前一层次为基础，逐步加深。模拟电子技术基础实验教程肇庆学院光机电一体化综合性实验教学示范中心实验教材之五模拟电子技术基础实验教程肇庆学院电子信息与机电工程学院编二00八年九月前言这本教材是为肇庆学院光机电一体化综合性实验教学示范中心编写的。根据实验教学示范中心建设立项对教材建设的要求，结合教学实践、教学条件以及学生实际情况，编写了这本实用的、符合当前教学改革需要的《模拟电子技术基础实验指导书》。教材内容保持与本课程的教学大纲一致，依照教学规律按照由浅入深、循序暂进的学习和能力培养原则，分层次安排实验内容，后一层次的内容以前一层次为基础，逐步加深。教材内容按照基础实验、综合性实验、设计性实验三部分编写，既相互独立，又相互联系，可根据不同专业教学需要、培养目标进行取舍、组合，构建出不同的实验教学模块。编写过程力争既切合学生学习的实际情况，又能结合实验基础和实验条件，使实验内容可以实现保障学生掌握模拟电子电路原理，掌握电子电路性能参数的调试、测试方法、故障分析排除等基本能力。锻炼、培养学生具有初步的模拟电子电路的综合分析和设计电路的能力。另外，还为根据不同的实验教学时数，在实验的数量上、内容的难易程度上保留了充分的选择余地，可以照顾不同实验课时需要，也可以照顾到不同学习水平的学生因人而异，因材施教地选择实验学习内容。由于编者的能力和水平所限，对于编写原则和书中具体内容的欠缺、疏漏和错误之处，恳请各位同行、专家多加指正。编者麻幼学2008.12.12目录前言目录第一章绪论一、电子技术实验的性质与任务……………………………………1二、电子技术实验的基本程序………………………………………2三、电子技术实验的操作规程………………………………………3四、实验报告的编写与要求…………………………………………5第二章基础实验实验一常用电子元器件的测试………………………………………7实验二晶体管共射极单管放大器……………………………………12实验三负反馈放大器………………………………………………21实验四集成运算放大器的基本应用（模拟运算电路）…………26实验五低频功率放大电路……………………………………………32实验六直流稳压电源…………………………………………………34第三章综合性设计实验实验七音频功率放大电路的设计……………………………………38实验八低频函数信号发生器的设计…………………………………45实验九低频数字频率计的设计………………………………………63实验十数控直流稳压电源的设计……………………………………74第四章模拟电路设计实验实验十一负反馈放大电路……………………………………………84实验十二比例求和运算电路…………………………………………86实验十三有源滤波电路实验…………………………………………88实验十四波形产生电路实验…………………………………………90实验十五集成放大电路………………………………………………92实验十六集成稳压器………………………………………………94附录A.TDS1002型示波器…………………………………………………95B.MF500型指针式万用表的使用方法………………………………110C.DZX-1型电子学综合实验装置使用说明…………………………112参考文献……………………………………………………………………115第一章绪论一、电子技术实验的性质与任务电子工作者通过实验的方法和手段，分析器件、电路的工作原理，完成器件、电路性能指标的检测，验证和扩展器件、电路的功能及其使用范围，设计并组装各种实用电路和整机。通过实验手段，使学生获得电子技术方面的基本知识和基本技能，并运用所学理论来分析和解决实际问题，提高实际工作的能力。熟练地掌握电子实验技术，无论是对从事电子技术领域工作的工程技术人员，还是对正在进行本课程学习的学生来说，都是极其重要的。电子技术实验可以分为以下三个层次：第一个层次是验证性实验，它主要是以电子元器件特性、参数和基本单元电路为主，根据实验目的、实验电路、仪器设备和较详细的实验步骤，来验证电子技术的有关理论，从而进一步巩固所学基本知识和基本理论。第二个层次是综合性和提高性实验，它主要是根据给定的实验电路，由学生自行选择测试仪器，拟定实验步骤，完成规定的电路性能指标测试任务。第三个层次是设计性实验，学生根据给定的实验题目、内容和要求，自行设计实验电路，选择合适的元器件并组装实验电路，拟定出调整、测试方案，最后使电路达到设计要求，这个层次的实验，可以培养学生综合运用所学知识和解决实际问题的能力。实验的基本任务是使学生在“基本实践知识、基本实验理论和基本实验技能”三个方面受到较为系统的教学与训练，以逐步培养他们“爱实验、敢实验、会实验”，成为善于把理论与实践相结合的专门人材。电子技术实验内容极其丰富，涉及的知识面也很广，并且正在不断充实、更新。在整个实验过程中，对于示波器、信号源等常用电子仪器的使用方法；频率、相位、时间、脉冲波形参数和电压、电流的平均值、有效值、峰值以及各种电子电路主要技术指标的测试技术；常用元、器件的规格与型号，手册的查阅和参数的测量；小系统的设计、组装与调试技术；以及实验数据的分析、处理能力。为确保实验教学质量，应该采取下列基本教学方法和措施：1．强调以实验操作为主，实验理论教学为辅。围绕和配合各阶段实验的教学内容和要点，进行必要的和基本的实验理论教学。2．采用多媒体教学等多种手段，以提高实验教学效果。3．按照基本要求，分阶段进行实验。前阶段进行基本实验，每个基本实验着重解决两至三个基本问题。注意让某些重要的实验内容出现适当的重复，以加深印象和熟练操作。后阶段着重安排一些中型或大型实验，主要用于培养综合运用实验理论和加强实践技能的训练，特别应注意在理论指导下提高分析问题和解决问题的能力，例如：对实验中出现的一些现象能做出正确的解释，并在此基础上有能力解决一些实际问题。4．贯彻因材施教的原则，对不同程度的学生提出不同的要求。在完成规定的基本实验内容后，允许程度较好的学生选做加做某些实验内容。5．以严格的实验制度，确保实验教学质量。要求做到实验前有预习，实验后有报告，阶段有总结，期末有考核。考核内容包括实验理论、实验技能和基本实践知识三个方面，以口试、笔试和实际操作相结合的方式在期中或期末进行。二、电子技术实验的基本程序电子技术实验的内容广泛，每个实验的目的、步骤也有所不同，但基本过程却是类似的。为了达到每个实验的预期效果，要求参加实验者做到：1.实验前的预习为了避免盲目性，使实验过程有条不紊地进行，每个实验前都要做好以下几个方面实验准备：（1）阅读实验教材，明确实验目的、任务，了解实验内容及测试方法。（2）复习有关理论知识并掌握所用仪器的使用方法，认真完成所要求的电路设计、实验底板安装等任务。（3）根据实验内容拟好实验步骤，选择测试方案。（4）对实验中应记录的原始数据和待观察的波形，应先列表待用。2.测试前的准备上好实验课并严格遵守实验操作规则，是提高实验效果，保证实验质量的重要前提。在线路按要求安装完毕即将通电测试前，应做好以下准备工作：(1)首先检查220V交流电源和实验所需的元器件、仪器仪表等是否齐全并符合要求，检查各种仪器面板上的旋钮，使之处于所需的待用位置。例如直流稳压电源应置于所需的档级，并将其输出电压调整到所要求的数值。切勿在调整电压前随意与实验电路板接通。(2)对照实验电路图，对实验电路板中的元件和接线进行仔细的寻迹检查，检查各引线有无接错，特别是电源与电解电容的极性有否接反，各元件及接点有无漏焊、假焊，并注意防止碰线短路等问题。经过认真仔细检查，确认安装无差错后，方可按前述的接线原则，将实验电路板与电源和测试仪器接通。三、电子技术实验的操作规程和其它许多实践环节一样，电子技术实验也有它的基本操作规程。电子技术工作者经常要对电子设备进行安装、调试和测量，因此，要求同学们一开始就注意培养正确、良好的操作习惯，并逐步积累经验，不断提高实验水平。1.实验仪器的合理布局实验时，各仪器仪表和实验对象（如实验板或实验装置等）之间，应按信号流向，并根据连线简捷、调节顺手、观察与读数方便的原则进行合理布局。图绪-1为实验仪器的一种布局形式。输入信号源置实验板的左侧，图绪-1实验仪器的布局测试用的示波器与电压表置实验板的右侧，实验用的直流电源放中间。2.电子实验器上的接插、安装与布线目前，在实验室中常用的各类电子技术实验台，通常有一块或数块多孔插座板。利用这些多孔插座板可以直接接插、安装和连接实验电路而无需焊接。然而，正确和整齐的布线在这里显得极为重要。这不仅是为了检查、测量的方便，更重要的是可以确保线路稳定可靠地工作，因而是顺利进行实验的基础。实践证明，草率的和杂乱无章的接线往往会使线路出现难以排除的故障，以致最后不得不重新接插和安装全部实验电路，浪费了很多时间。为此，在多孔插座板上接插安装时应注意做到以下几点：(1)首先要弄清楚多孔插座板和实验台的结构（可参见附录），然后根据实验台的结构特点来安排元器件位置和电路的布线。一般应以集成电路或晶体管为中心，并根据输入、输出分离的原则，以适当的间距来安排其它元件。最好先画出实物布置图和布线图，以免发生差错。(2)接插元器件和导线时要非常细心。接插前，必须先用钳子或镊子把待插元器件和导线的插脚弄平直。接插时，应小心地用力插入，以保证插脚与插座间接触良好。实验结束时，应一一轻轻拔下元器件和导线，切不可用力太猛。注意接插用的元器件插脚和连接导线均不能太粗或太细，一般以线径为0.5mm左右为宜，导线的剥线头长度约10mm。(3)布线的顺序一般是先布电源线与地线，然后按布线图，从输入到输出依次连接好各元器件和接线。在可能条件下应尽量做到接线短、接点少，但同时又要考虑到测量的方便。(4)在接通电源之前，要仔细检查所有的连接线。特别应注意检查各电源的连线和公共地线是否接得正确。查线时仍以集成电路或三极管的引脚为出发点，逐一检查与之相连接的元件和连线，在确认正确无误后方可接通电源。3.正确的接线规则(1)仪器和实验板间的接线要用颜色加以区别，以便于检查，如电源线（正极）常用红色，公共地线（负极）常用黑色。接线头要拧紧或夹牢，以防接触不良或因脱落而引起短路。(2)电路的公共接地端和各种仪表的接地端应连接在一起，既作为电路的参考零点（即零电位点），同时又可避免引起干扰，如图绪-2所示。在某些特殊场合，图绪-2仪器与实验电路板的连接还需将一些仪器的外壳与大地接通，这样可避免外壳带电而确保人身和设备安全，同时又能起到良好的屏蔽作用。如在焊接和测试MOS元件时，电烙铁和测试仪器均要接大地，以防它们漏电而造成MOS元件的击穿。(3)信号的传输应采用具有金属外套的屏蔽线，而不能用普通导线。并且屏蔽线外壳要选择一点接地，否则又可能引进干扰，而使测量结果和波形异常，如图绪-3所示。(a)采用普通导线会引入电磁干扰(b)采用屏蔽线避免了干扰图绪-3外界电磁干扰与屏蔽4.注意人身和仪器设备的安全(1)注意安全操作规程，确保人身安全为了确保人身安全，在调换仪器时须切断实验台的电源。另外为防止器件损坏，通常要求在切断实验电路板上的电源后才能改接线路。仪器设备的外壳如能良好接大地，可防止机壳带电，以保证人身安全。在调试时，要逐步养成用右手进行单手操作的习惯，并注意人体与大地之间有良好的绝缘。(2)爱护仪器设备，确保仪器和实验设备的使用安全在使用仪器过程中，不必经常开关电源。因为多次开关电源往往会引起冲击，结果反而使仪器的使用寿命缩短。切忌无目的地随意板弄仪器面板上的开关和旋钮。实验结束后，通常只要关断仪器电源和实验台的电源，而不必将仪器的电源线拔掉。为了确保仪器设备的安全，在实验室配电柜、实验台及各仪器中通常都安装有电源保险丝。仪器使用的保险丝，常用的有0.5A，1A，2A，3A和5A等几种规格，应注意按规定的容量调换保险丝，切