2013本科模拟电子技术实验项目

4.1共射极单管放大电路的研究1.实验目的（1）学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响；（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）熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。2.实验设备与器材实验所用设备与器材见表4.1。表4.1实验4.1的设备与器材序号名称型号与规格数量备注1直流稳压电源双路0～30V1台2双踪示波器0～10M1台3函数信号发生器低频1台4模拟电路实验箱1台5电子毫伏表1只6万用表1只7数字电压表0～200V1只8数字毫安表0～200mA1只9晶体管特性图示仪1台全班共用10三极管90131只11电阻1kΩ/0.25W1只Re12电阻2.4kΩ/0.25W2只RS、Rc、RL13电阻20kΩ/0.25W1只Rb1、Rb214电阻500kΩ/0.25W1只Rb215铝电解电容10μF/25V2只C1、C216铝电解电容50μF/25V1只Ce3.实验电路与说明实验电路如图4.1所示，为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号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u0，从而实现了电压放大。安装电路时，要注意电解电容极性、直流电源正负极和信号源的极性。图4.1共射极单管放大器实验电路4.实验内容与步骤（1）电路安装①安装之前先检查各元器件的参数是否正确，区分三极管的三个电极，并测量其β值。②按图4.1所示电路，在面包板或实验台上搭接电路。安装完毕后，应认真检查连线是否正确、牢固。（2）测试静态工作点①电路安装完毕经检查无误后，首先将直流稳压电源调到12V，接通直流电源前，先将RW调至最大，函数信号发生器输出旋钮旋至零,再接通直流电源,调节RP，使IC＝2.0mA（即Ue＝2.0V）。②用万用表测量电路的静态电压UCC、UBQ、UEQ、UBEQ、UCEQ，并记录在表4.2中。表4.2静态工作点的测量测试内容UCC/VUbQ/VUeQ/VUbeQ/VUceQ/VIcQ/mA测量值理论计算值（3）测量电压放大倍数①将信号发生器的输出信号调到频率为1kHz、幅度为10mV左右的正弦波，接到放大电路输入端,然后用示波器观察输出信号的波形。在整个实验过程中，要保证输出信号不产生失真。如输出信号产生失真，可适当减小输入信号的幅度。②用电子毫伏表测量测量下述二种情况下的UO值，并用双踪示波器观察uO和ui的相位关系，记入表2－2；用公式ouiUAU和sousUAU，计算出不接负载时对输入电压Ui的电压放大倍数和对信号源Us的电压放大倍数，记录在表4.3中。表4.3电压放大倍数的测量测试不接负载（RL=∞）接上负载（RL=2.4kΩ）内容Us/mVUi/mVUo/VAuAusUs/mVUi/mVUo/VAuAus测量值理论计算值（4）观察静态工作点对输出波形失真的影响置Rc＝2.4kΩ，RL＝2.4kΩ，ui＝0，调节RP使Ic＝2.0mA，测出Uce值，再逐步加大输入信号，使输出电压u0足够大但不失真。然后保持输入信号不变，分别增大和减小RW，使波形出现失真，绘出u0的波形，并测出失真情况下的Ic和Uce值，记入表4.4中。每次测IC和UCE值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。表4.4Rc＝2.4kΩRL＝∞Ui＝mVIc/mAUce/Vu0波形失真情况管子工作状态2.0(5)测量最大不失真输出电压的幅度置RC＝2.4kΩ，RL＝2.4kΩ，调节信号发生器输出，使Us逐渐增大，用示波器观察输出信号的波形。直到输出波形刚要出现失真而没有出现失真时，停止增大Us，这时示波器所显示的正弦波电压幅度，就是放大电路的最大不失真输出电压幅度，将该值记录下来。然后继续增大Us，观察输出信号波形的失真情况。5.实验总结与分析（1）用理论分析方法计算出电路的静态工作点，填入表4.2中，再与测量值进行比较，并分析误差的原因。（2）通过电路的动态分析，计算出电路的电压放大倍数，包括不接负载时的Au、Aus以及接上负载时的Au、Aus。将计算结果填入表8.3中，再与测量值进行比较，并分析产生误差的原因。（3）回答以下问题：①放大电路所接负载电阻发生变化时，对电路的电压放大倍数有何影响？②怎样用测量信号电压的方法来测量放大电路的输入电阻和输出电阻？（4）心得体会与其他。4.3负反馈放大电路的研究1.实验目的（1）加深理解放大电路中引入负反馈的方法；（2）研究负反馈对放大器性能的影响；（3）掌握负反馈放大器性能的测试方法。2.实验设备与器材实验所用设备与器材见表4.8。表4.8实验4.3的设备与器材序号名称型号与规格数量备注1直流稳压电源双路0～30V1台2双踪示波器0～10M1台3函数信号发生器低频1台4模拟电路实验箱1台5电子毫伏表1只6万用表1只7数字电压表0～200V1只8数字毫安表0～200mA1只9三极管90132只10电阻100Ω/0.25W1只RF111电阻1kΩ/0.25W2只Re1、Re212电阻2.4kΩ/0.25W3只RC1、RC2、RL13电阻5.1kΩ/0.25W1只RS14电阻8.2kΩ/0.25W1只Rf15电阻10kΩ/0.25W1只Rb216电阻20kΩ/0.25W1只Rb317电阻680kΩ/0.25W1只Rb118铝电解电容10μF/25V3只C1、C2、C319铝电解电容20μF/25V1只Cf20铝电解电容100μF/25V2只Ce1、Ce23.实验电路与说明由于晶体管的参数会随着环境温度改变而改变，不仅放大器的工作点、放大倍数不稳定，还存在失真、干扰等问题。为改善放大器的这些性能，常常在放大器中加入负反馈环节负反馈在电子电路中的应用,虽然它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根据输出端取样方式和输入端连接方式的不同，可以把负反馈放大器分成四种基本组态：电流串联负反馈、电压串联负反馈、电流并联负反馈、电压并联负反馈。图4.5为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路，在电路中通过Rf把输出电压uo引回到输入端，加在晶体管T1的发射极上，在发射极电阻Rf1上形成反馈电压uf。根据反馈的判断法可知，它属于电压串联负反馈图4.5带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器4.实验内容与步骤（1）电路安装①安装之前先检查各元器件的参数是否正确，区分三极管的三个电极，并测量其β值。②按图4.5所示电路，在面包板或实验台上搭接电路。安装完毕后，应认真检查连线是否正确、牢固。（2）测试静态工作点①电路安装完毕经检查无误后，首先将直流稳压电源调到12V，再接通直流电源，输入信号暂时不接。②用直流电压表分别测量第一级、第二级的静态工作点，记入表4.9。表4.9静态工作点测量数据Ub/VUe/VUC/VIC/mA第一级第二级（3）测试基本放大器的各项性能指标①把Rf断开后，其他连线不动，将信号发生器的输出信号调到频率为1kHz、幅度为5mV左右的正弦波，接到放大电路输入端,然后用示波器观察输出信号的波形。在整个实验过程中，要保证输出信号不产生失真。如输出信号产生失真，可适当减小输入信号的幅度。②在uO不失真的情况下，用交流毫伏表测量US、Ui、UL，记入表4.10中，保持US不变，断开负载电阻RL（注意，Rf不要断开），测量空载时的输出电压UO，记入表4.10中。(4)测试负反馈放大器的各项性能指标将实验电路恢复为图4.5的负反馈放大电路。适当加大US（约10mV），在输出波形不失真的条件下，测量负反馈放大器的Auf、Rif和ROf，记入表4.10。表4.10测量数据基本放大器US/mVUi/mVUL/VUO/VAuRi/kΩRO/kΩ负反馈放大器US/mVUi/mVUL/VUO/VAufRif/kΩROf/kΩ5.实验总结与分析（1）用理论分析方法计算出基本放大器和负反馈放大器动态参数，填入表4.7中，再与测量值进行比较，并分析误差的原因。（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。（3）回答以下问题：①怎样把负反馈放大器改接成基本放大器？为什么要把Rf并接在输入和输出端？②如输入信号存在失真，能否用负反馈来改善？（4）心得体会与其他。实验八半导体直流稳压电源的设计与测试(综合性实验)1.实验目的(1)研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性；(2)掌握串联型晶体管稳压电源主要技术指标的测试方法；2.实验设备与器材实验所用设备与器材见表4.24。表4.24实验4.12的设备与器材序号名称型号与规格数量备注1直流可调稳压电源0~30V1台2交流电源220V1台3模拟电路实验箱1台4双踪示波器0～10M1台5电子毫伏表1台6万用表1只7直流数字电压表0～200V1只8直流数字毫安表0～200mA1只9三极管9011×2，9013×13只10二极管IN40074只11稳压管IN47351只12三端稳压器78091片13滑线变阻器200Ω/1A200Ω/1A1片14电阻若干15电容若干16铝电解电容若干3.实验电路与说明直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成。具体电路如图4.25所示,这是一个由分立元件组成的串联型稳压电源。其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路。稳压部分为串联型稳压电路，它由调整元件（晶体管T1）；比较放大器T2、R7；取样电路R1、R2、RW，基准电压DW、R3和过流保护电路T3管及电阻R4、R5、R6等组成。整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统，其稳压过程为：当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时，取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器，并与基准电压进行比较，产生的误差信号经T2放大后送至调整管T1的基极，使调整管改变其管压降，以补偿输出电压的变化，从而达到稳定输出电压的目的。稳压电源的主要性能指标:(1)、输出电压U0和输出电压调节范围12P0Z//2ce2()PRRRUUURR调节RP可以改变输出电压U0。(2)、最大负载电流I0m。图4.25串联型稳压电源实验电路(3)、输出电阻R0输出电阻R0定义为：当输入电压UI（指稳压电路输入电压）保持不变，由于负载变化而引起的输出电压变化量与输出电流变化量之比，即常数＝U△I△URIOOO(4)、稳压系数S（电压调整率）稳压系数定义为：当负载保持不变，输出电压相对变化量与输入电压相对变化量之比，即常数/U△U/U△USIIOOLR由于工程上常把电网电压波动±10％做为极限条件，因此也有将此时输出电压的相对变化△U0／U0做为衡量指标，称为电压调整率。(5)、纹波电压输出纹波电压是指在额定负载条件下，输出电压中所含交流分量的有效值（或峰值）。4.实验内容与步骤(1)整流滤波电路测试按图4.26连接实验电路。取可调工频电源电压为16V，作为整流电路输入电压u2。图4.26整流滤波电路①取RL＝240Ω，不加滤波电容，测量直流输出电压UL及纹波电压L，并用示波器观察u2和uL波形，记入表4.25中。②取RL＝240Ω，C＝470μF，重复内容(1)的要求，记入表4.25中。③取RL＝120Ω，C＝470μF，重复内容(1)的要求，记入表4.25中。表4.25U2＝16V电路形式UL/VL/VuL波形RL=240ΩRL=240ΩC=47OµFRL=120ΩC=470µF注意事项:①每次改接电路时，必须切断工频电源。②在观察输出电压uL波形的过程中，“Y轴灵敏度”旋钮位置调好以后，不要再变动，否则将无法比较各波形的脉动情况。(2)串联型稳压电源性能测试切断工频电源，在图4.26基础上按图4.25连接实验电路。①初测稳压器输出端负载开路，断开保护电路，接通16V工频电源，测量整流电路输入电压U2，滤波电路输出电压UI（稳压器输入电压）及输出电压U0。调节电位器RW，观察U0的大小和变化情况，如