西工大模电实验报告

模拟电子技术基础实验报告目录实验一单极共射放大电路实验二集成运算放大器的线性应用实验三多级负反馈放大电路实验四RC正弦波振荡器实验五方波发生器实验六有源滤波器综合设计实验用运算放大器组成万用表的设计实验一单极共射放大电路一、实验目的1、掌握用MultiSim仿真软件分析单级放大器主要性能指标的方法。2、掌握晶体管放大器静态工作点的调试和调整方法，观察静态工作点对放大器输出波形的影响。3、测量放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻。4、掌握用MultiSim仿真软件分析单级放大器的频率特性的方法。5、测量放大器的幅频特性。二、实验原理及结果如图所示：1.静态工作点的调整和测量（1）输入端加入1KHz、幅度为50mV的正弦波，如图所示。当按照上述要求搭接好电路后，用示波器观察输出。静态工作点具体调整步骤如下：现象出现截止失真出现饱和失真两种失真都出现无失真动作减小WR增大WR减小输入信号加大输入信号根据示波器上观察到的现象，做出不同的调整动作，反复进行，使示波器所显示的输出波形达到最大不失真。（2）撤掉信号发生器，使输入信号电压0iV，用万用表测量三极管的三个极分别对地的电压，,,,,EBCCEQCQVVVVI，根据EQEQEVIR算出CQEQII.将测量值记录于下表，并与估算值进行比较。理论估算值实际测量值BVCVEVCEVCIBVCVEVCEVCI2.913v7.976v2.213v5.763v2.012mA2.881V8.069V2.173V5.912V1.964mA2.电压放大倍数的测量（1）输入信号为1kHz、幅度为50mV的正弦信号，输出端开路时，示波器分别测出iV，oV的大小，然后算出电压放大倍数。数据如下：iV=-70.708mVoV=1.227VA1=iOVV=-17.353（2）输出端接入2k的负载电阻Rl,保持输出电压iV不变，测出此时的输出电压oV，并算出此时的电压放大倍数，分析负载对放大电路的影响。数据如下：iV=-70.708mVoV=614.893mVAv=iOVV=-8.696（3）用示波器双踪观察oV和iV的波形，比较相位关系。相位互差180度3、输入电阻和输出电阻的测量（1）用示波器分别测出电阻两端的电压SV和iV，便可算出放大电路的输入电阻iR的大小，如图所示:图——负载开路时的电路图——接入负载时的电路（2）根据测得的负载开路时的输出电压'OV，和接入2K负载时的输出电压OV，便可算出放大电路的输出电阻OR。放大电路动态指标测试、计算结果如下：理论估算值实际测量值参数iVOVVAiRORiVOVVAiROR负载开路50mv875mv17.55.1k2k70.708mv1.226v17.3522.2k2.0kRl=2K50mv435mv8.75.1k2k70.708mv614.691mv8.6952.2k1.78krbe=200+(1+β)26/1.964=1KΩ三、实验分析静态工作点的理论估算值和实际测量值之间的误差原因：1）近似认为ICQ=IEQ，使得VCEQ偏小，IC偏大；2）近似计算三极管的体电阻为特定值，此特定值偏大；3）忽略三极管的极间电阻和极间电容；4）选用的元件有一定的精度差别，使得结果略有偏差。实验二集成运算放大器的线性应用一．实验目的（1）加深对集成运算放大器的基本应用电路和性能参数的理解。（2）了解集成运算放大器的特点，掌握集成运算放大器的正确使用方法和基本应用电路。（3）掌握有几成运算放大器组成的比例、加法、减法、和积分等基本运算电路的功能。（4）进一步熟悉仿真软件的应用。二．实验仪表及设备（1）双路直流稳压电流一台（2）函数信号发生器一台（3）示波器一台（4）毫伏级电压表一台（5）万用表一块（6）集成运算放大器（LM324）一片（7）电阻6.2KΩ一个，9.1KΩ一个，10KΩ两个，20KΩ三个，100KΩ两个（8）电容0.01μF两个（9）模拟电路实验箱一台三．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器件。当外界接入线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活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。在大多数情况下，将运放看成是理想的，有以下三条基本结论:(1)开环电压增益Av=∞。(2)运算放大器的两个输入端电压近似相等，即V﹢=V﹣，成为虚短。(3)运算放大器同相和反相两个输入端电流可视为0，成为虚断。1.基本运算电路（1）反向比例运算电路。电路如下图所示：输入电压与输出电压的关系：V。=-（Rｆ/R1）Vｉ为了减少输入级偏置电流引起的运算错误，在同相端应接入平衡电阻R2：R2=R1//Rf.（2）反相加法运算电路。电路如下图所示：输入电压与输出电压的关系：V0=-(Rf/R1*Vi1+Rf/R2*Vi2)当R2=R1=Rf时，V0=-（Vi1+Vi2）（3）反相积分运算电路。电路如下图所示：输入电压与输出电压关系：V0(t)=-1/（R1*C）∫Vidt+Vc(0)式中，Vc(0)是t=0时刻电容C两端的电压值，即初始值。四．实验步骤1.反相比例电路创建工作窗口，运算放大器采用LM324，输入端加入幅值100mv、频率为1KHz的正弦信号，R1,R2,Rf分别取10kΩ,9.1kΩ,100kΩ。单击仿真开关，进行仿真分析,观察并记录结果。2．反相加法电路创建工作窗口，运算放大器采用LM324，输入端加入幅值200mv、频率为1KHz的正弦信号Vi1p和幅值200mv、频率为1KHz的正弦信号Vi2p。R1,R2,R3,Rf分别取10kΩ,20kΩ,6.1kΩ，100kΩ。单击仿真开关，进行仿真分析,观察并记录结果。3.反相积分电路创建工作窗口，运算放大器采用LM324，输入端加入幅值100mv、频率为1KHz的方波信号。R1,R2分别取10kΩ,20kΩ，电容C取0.01μf。单击仿真开关，进行仿真分析,观察并记录结果。五．实验结果记录及分析1.反相比例电路输入输出波形实验数据处理Vip/mV100mvVop/mV2890Av理论值10实测值9.632.反相加法电路输入输出波形实验数据处理Vi1p/mV200mvVi2p/mV200mvVop/mV2750Av理论值15实测值13.753.反相积分电路输入输出波形Vip/mv100R110kΩVop/mv253实验三多级负反馈放大电路一．实验目的（1）掌握用仿真软件研究多级负反馈放大电路。（2）学习集成运算放大器的应用，掌握多级集成运放电路的工作特点。（3）研究负反馈对放大器性能的影响，掌握负反馈放大器性能指标的测试方法。1.测试开环和闭环的电压放大倍数、输入电阻、反馈网络的电压反馈系数和通频带；2.比较电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带在开环和闭环时的差别；3.观察负反馈对非线性失真的改善。二．实验仪表及设备（1）双路直流稳压电流一台（2）函数信号发生器一台（3）示波器一台（4）万用表一块（5）集成运算放大器（μA741）一片（10）电阻1KΩ一个，2.7KΩ一个，3.4KΩ一个，3.9KΩ一个，5.1KΩ一个，6.2KΩ一个，6.8KΩ两个，10KΩ三个，13.6KΩ一个，20KΩ一个，22KΩ一个，27KΩ一个，47KΩ一个，100KΩ一个，10KΩ，200KΩ电位器各一个（11）电容0.01μF两个，0.047μF两个，0.094μF，0.1μF，0.2μF各一个（12）二极管两个，稳压二极管02DZ4.7两个（13）模拟电路实验箱一台三．实验原理（1）基本概念：在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定的电路形式作用到输入回路，用来影响其输入量（放大电路的输入电压或输入电流）的措施称为反馈。若反馈的结果使净输入量减小，则称之为负反馈；反之，称之为正反馈。若反馈存在于直流通路，则称为直流反馈；若反馈存在于交流通路，则称为交流反馈。交流负反馈有四种组态：电压串联负反馈；电压并联负反馈；电流串联负反馈；电流并联负反馈。若反馈量取自输出电压，则称之为电压反馈；若反馈量取自输出电流，则称之为电流反馈。输入量、反馈量和净输入量以电压形式相叠加，称为串联反馈；以电流形式相叠加，称为并联反馈。在分析反馈放大电路时，“有无反馈”决定于输出回路和输入回路是否存在反馈支路。“直流反馈或交流反馈”决定于反馈支路存在于直流通路还是交流通路；“正负反馈”的判断可采用瞬时极性法，反馈的结果使净输入量减小的为负反馈，使净输入量增大的为正反馈；“电压反馈或电流反馈”的判断可以看反馈支路与输出支路是否有直接接点，如果反馈支路与输出支路有直接接点则为电压反馈，否则为电流反馈；“串联反馈或并联反馈”的判断可以看反馈支路与输入支路是否有直接接点，如果反馈支路与输入支路有直接接点则为并联反馈，否则为串联反馈。引入交流负反馈后，可以改善放大电路多方面的性能：提高放大倍数的稳定性、改变输入电阻和输出电阻、展宽通频带、减小非线性失真等。实验电路如图所示。该放大电路由两级运放构成的反相比例器组成，在末级的输出端引入了反馈网路Cf、Rf2和Rf1，构成了交流电压串联负反馈电路。（2）放大器的基本参数：1）开环参数：将反馈之路的A点与P点断开、与B点相连，便可得到开环时的放大电路。由此可测出开环时的放大电路的电压放大倍数AV、输入电阻Ri、输出电阻Ro、反馈网路的电压反馈系数Fv和通频带BW，即：1'1iioviiNooLofVoHLVAVVRRVVVRRVVFVBWff式中：VN为N点对地的交流电压；Vo’为负载RL开路时的输出电压；Vf为B点对地的交流电压；fH和fL分别为放大器的上、下限频率，其定义为放大器的放大倍数下降为中频放大倍数的12时的频率值，即10.707210.7072VHVIVIVLVIVIAjfAAAjfAA2）闭环参数：通过开环时放大电路的电压放大倍数Av、输入电阻Ri、输出电阻Ro、反馈网络的电压反馈系数Fv和上、下限频率fH、fL，可以计算求得多级负反馈放大电路的闭环电压放大倍数AVf、输入电阻Rif、输出电阻Rof和通频带BWf的理论值，即'''1(1)()1(1)()1VVfVVifiVVooofVvViHfHVVfHfLfLLfVVAAAFRRAFRVRAAFVffAFBWffffAF其中：其中：测量放大电路的闭环特性时，应将反馈电路的A点与B点断开、与P点相连，以构成反馈网络。此时需要适当增大输入信号电压Vi，使输出电压Vo（接入负载RL时的测量值）达到开环时的测量值，然后分别测出Vi、VN、Vf、BWf和Vo’（负载RL开路时的测量值）的大小，并由此得到负反馈放大电路闭环特性的实际测量值为1'1iiovfiifNoofLofVofHfLfVAVVRRVVVRRVVFVBWff上述所得结果应与开环测试时所计算的理论值近似相等，否则应找出原因后重新测量。在进行上述测试时，应保证各点信号波形与输入信号为同频率且不失真的正弦波，否则应找出原因，排除故障后再进行测量。四．实验步骤1、负反馈放大器开环和闭环基本参数的测试(1)开环基本参数的测量：①按图所示连接电路，镜检查无误后接通正、负电源（注意极性不能接反，以免损坏集成芯片）。②将A点与P点断开、与B点相连，使放大电路处于开环状态，将信号发生器输出调为1kHz，20mV（峰峰值）正弦波，然后接入放大器的输入端，用示波器观察输入和输出的波形。③接入负载RL，用示波器分别测出Vi，VN，Vf，Vo，记入表中。④将负载RL开路，保持输入电压Vi的大小不变，用示波器测出输出电压Vo’，记入表中。⑤保持输入信号幅度不变，逐渐增加输入信号频率，知道输出波形减小为原来的1/√2（即0.707倍），此时信号频率即为放大器的上限频率fH，然后逐渐