模拟电子线路实验讲义

模拟电子线路实验讲义1模拟电子线路实验讲义段国俊主编模拟电子线路实验讲义2前言为了适应《模拟电子线路》课的实验要求，根据我们多年来开设电子线路实验课的经验和碰到的问题，从目前实验仪器设备等条件的实际出发，对原有实验内容做了较大改动和增补。根据实验大纲的要求，本教材共安排了12个题目，内容主要针对模拟电子线路的最基本的电路进行设计，通过这些测量，学生不仅可以对理论有进一步的认识和理解，同时也锻炼了学生的动手能力及对常用仪器的使用能力。本教材以清华大学模拟电路实验箱为基础，并根据我们的实际情况做了必要的改动。本教材适用物理专业本、专科及电子类本、专科模拟电子线路实验，也适用于相关专业的模拟电子线路实验使用。由于编者水平有限，定有不妥之处，希望师生们在使用中指正。编者模拟电子线路实验讲义3实验要求1、上课前预习实验指导书，大致了解实验内容。2、不得迟到、早退，有病有事须事先请假。3、按照编好的实验小组对号入座，以后每次实验座位要相对固定下来。4、实验前要清点工具和器材，如有缺少或损坏应及时报告。5、未经许可不得随意拿走别人或老师的工具和器材。6、实验中应严格按照实验步骤正确操作，如因个人操作不当引起的仪器损坏，应由个人负责。7、注意安全。8、每次实验结束，应有5名值日生打扫卫生。实实验验报报告告要要求求1、实验报告必须在做下次实验时交来。2、报告内容应符合指导书中的规定，一般包括实验内容、实验电路图、实验数据（原始数据和整理后的数据）、必要的曲线和波形，理论计算、理论与实际结果的分析比较以及本次实验的结论等。3、实验中出现的问题和解决方法。4、收获、体会、意见和建议。模拟电子线路实验讲义4目录实验一常用元、器件的知识实验二常用仪器的使用实验三单级放大器的测量实验四两级放大器实验五负反馈放大器实验六射级跟随器实验七差动放大器实验八比例求和运算放大器实验九积分微分电路实验十RC正弦波震荡器实验十一LC震荡器及选频电路实验十二互补对称功率放大器模拟电子线路实验讲义5实验一常用元、器件的知识实实验验目目的的了解元器件的基本知识，能够识别不同元器件的种类、规格及用途。实验内容及原理一、阻器：电阻是最常用、最基本的电子元件之一。其在电路中的主要用途是：分压、限流和充当负载。1、电阻器的分类：（1）、绕线电阻（RX）:用电阻丝绕成，误差小、精度高、功率大。但分布电感大，不易获得高阻值。（2）、薄膜电阻：在陶瓷管表面覆以电阻薄膜。1、碳膜电阻（RT）：稳定性好；阻值范围宽，造价低。2、金属膜电阻（RJ）：体积小，稳定性好。（3）、敏感电阻：2、电位器：3、电阻器的参数：电阻最主要的参数是阻值和额定功率。额定功率为电阻在电路中允许消耗的最大功率（P＝UI）模拟电子线路实验讲义6一个电阻，它所标称的阻值称为标称阻值，单位为Ω。标称值严格按照国际或国家标准标注。按不同的误差大小，其标称值在1～10之间的数量也不一样。4、电阻器的误差：±5％时，1～10之间有标称值24个。（E24系列）±10％时，1～10之间有标称值12个。（E12系列）±20％时，1～10之间有标称值6个。（E6系列）5、值标示方法直接法：用数字和单位直接标示阻值的方法，通常Ω可省略。如4.7K。符号法：用数字与特殊符号组合，常见符号有M、K、R。如4K7，1R9。表示法：常见于贴片电阻，用3～4位整数表示阻值，单位为Ω。（前2～3位表示有效值，末位表示倍率）如102＝1000Ω，1001＝1000Ω表示法：用不同颜色的色环在电阻表面上标志出电阻主要参数的方法。五位色环：模拟电子线路实验讲义7在读色环电阻时，应正确识别第一色环，一般第一色环距电阻头较近。四位色环：如果只有3条色环，则代表此电阻的允许误差为±20％二、电容器：电容也是最常用、最基本的电子元件之一。电容在电路中，可用于隔直流、通交流，滤波、旁路或与电感线圈组成振荡回路。1、电容器的分类；根据介质的不同，分为陶瓷、云母、纸质、薄膜、电解电容几种。陶瓷电容：体积小，自体电感小。云母电容：性能优良，高稳定，高精密。纸质电容：价格低，容量大。薄膜电容：体积小，但损耗大，不稳定。电解电容：容量大，稳定性差。（使用时应注意极性）模拟电子线路实验讲义822、、电电容容的的参参数数识识别别和和选选用用主要参数是容量和耐压值。常用的容量单位有μF（10-6F）、nF（10-9F）和PF（10-12F），标注方法与电阻相同。电容的选用应考虑使用频率、耐压。电解电容还应注意极性，使+极接到直流高电位，还应考虑使用温度。33、、电电容容大大小小的的表表示示方方法法（（一一））标有单位的直接表示法：有的电容的表面上直接标志了其特性参数，如在电解电容上经常按如下的方法进行标志：4.7u/16V，表示此电容的标称容量为4.7uF，耐压16V。不标单位的数字表示法：许多电容受体积的限制，其表面经常不标注单位。但都遵循一定的识别规则。当数字小于1时，默认单位为微法,当数字大于等于1时，默认单位为皮法。44、、电电容容大大小小的的表表示示方方法法（（二二））p、n、u、m法：此时标识在数字中的字母：p、n、u、m即是量纲，又表示小数点位置。如某电容标注为4n7表示此电容标称容量为4.7×10-9F=4700pF。色环(点)表示法：该法同电阻的色环表示法,单位为pF。三、半半导导体体器器件件：：半导体器件是电子元器件中功能和品种最为复杂的一类器件。由于历史发展的原模拟电子线路实验讲义9因，各国对其功能分类及命名的方法各不相同。11、、我我国国国国家家标标准准（（GGBB224499--6644））：：根据我国国家标准（GB249-64），半导体器件的型号由5个部分组成：示示例例：：参量管CP型硅材料D稳压管WN型硅材料C微波管VP型锗材料B普通管PN型锗材料A二极管2意义符号意义符号意义序号用汉语拼音字母表示规格号用数字表示器件序号用汉语拼音字母表示器件的类型用汉语拼音字母表示器件的材料和极性用数字表示器件电目第五部分第四部分第三部分第二部分第一部分阻尼管NPNP型硅材料C开关管KNPN型锗材料BUPNPN型锗材料A三极管3意义符号意义符号意义序号用汉语拼音字母表示规格号用数字表示器件序号用汉语拼音字母表示器件的类型用汉语拼音字母表示器件的材料和极性用数字表示器件电目第五部分第四部分第三部分第二部分第一部分模拟电子线路实验讲义1022、、国国际际电电子子联联合合会会（（欧欧共共体体等等一一些些国国家家））::命名由四部分组成。第一部分：用字母表示器件材料第二部分：用字母表示器件的类型及特性第三部分：表示登记号第四部分：表示分类如：BU508A表示大功率硅开关管33、、美美国国（（EEIIAA电电子子协协会会））::命名由五部分组成。第一部分：表用途（军用或非军用）第二部分：用数字表示PN结数第三部分：用字母“N”表示在EIA注册第四部分：用多位数字表示注册号第五部分：用字母表示分档44、、日日本本（（日日本本工工业业标标准准JJIISS））::命名由5到7部分组成。第一部分：由数字表示PN结数，1为一个PN结，2为两个PN结。第二部分：字母‘S’表示在JIS注册。第三部分：表示极性类型。如：A（PNP高频）B（PNP低频）C（NPN高频）D（NPN低频）J（P沟道FET）K（N沟道FET）第四部分：在JIS的注册顺序号。第五部分：表示对原产品的改进产品。第六部分：表特殊用途。第七部分：表某参数分档标记。如：2SA1015表示PNP型高频三极管，有时简略为55、、韩韩国国：：99000000系系列列常常用用晶晶体体管管如如下下表表所所示示A1015。625于9012配对作推挽NPN9013625极好的线性hFEPNP9012370400高、中频放大NPN9011fT(MHz)PT(mW)用途特点极性型号模拟电子线路实验讲义11二二极极管管::三三极极管管::模拟电子线路实验讲义12实实验验二二常常用用仪仪器器的的使使用用实实验验目目的的::熟熟练练掌掌握握示示波波器器、、信信号号发发生生器器、、晶晶体体管管豪豪伏伏表表的的使使用用。。了了解解其其工工作作原原理理。。实实验验仪仪器器：：SG1026双低频信号发生器（工作原理介绍）→正在建设中信号发生器是一种能够产生正弦信号的电压源。其输出信号的频率和电压在一定的范围内能连续可调，以满足不同测量的需要。XD22型低频信号发生器是一种通用的多功能低频信号源。它能产生1Hz～1MHz的正弦波、矩形脉冲和TTL逻辑电平。正弦波具有较小的失真，良好的幅频特性，输出幅度0－6V（有效值）连模拟电子线路实验讲义13续可调并具有标准的600Ω输出阻抗特性。输出频率由LED数码管显示，清晰直观。YB4365型双踪示波器（工作原理介绍）→示波器是把随时间变化的电过程，用波形显示出来的仪器。主要用来观察电信号（电压或电流）的波形及测定各种信号参数，如测定周期信号的幅度、频率、相位、调制度及脉冲信号的宽度、周期、前后沿等。它具有输入阻抗高，频率特性好，灵敏度高、直观方便等优点，是电子技术实验中最常用的仪器之一。TC2172型交流毫伏表（工作原理介绍）→正在建设中晶体管毫伏表是一种测量正弦交流电压有效值的仪器。它具有输入阻抗高，灵敏度高等优点。常用的有高频毫伏表，低频毫伏表和数字电压表。ATC2172型交流毫伏表是用来测量频率较低的交流电压模拟电子线路实验讲义14的仪器。能测量频率范围为5HZ-2MHZ、电压为0.1mv-300v的正弦波有效值电压。主主要要技技术术参参数数交流电压测量范围：0.1mv~300v。分12档测量电压的频率范围：5HZ～2MHZ。使使用用方方法法仪器接通电源前，检查表头指针是否指在零点，如不在零点，应机械调零。开机3秒钟后，量程自动置于最高档300V。将量程开关调到所需档。量程的选择，应该是表头指示值大于满刻度的30％，又小于满刻度值为最佳。量程转换时，指针将有所晃动，待稳定后即可读数。测量30V以上电压时，需注意安全。数字万用表实验箱实验三单级放大器的测量观看该实验课件→实验目的：掌握放大器的电压放大倍数，动态范围，输入电阻，输出电阻的测量方法。定性了解静态工作点和交、直流负载对放大器放大倍数及输出波形的影响。实验仪器：低频信号发生器示波器晶体管毫伏表数字万用表实验箱预习要求：了解三极管单管放大器的工作原理及静态工作点的调整方法和测量方法。（放大电路静态工作点设置的讨论）实验内容及步骤：模拟电子线路实验讲义15实验电路图：图1.1单级放大器实验过程：1、调整静态工作点：用低频信号发生器输入一个1KHz的信号，信号幅度约30mV，用示波器观察输出波形，调节信号的输出幅度，直到输出波形失真，从失真波形上判断静态工作点是否在交流负载线的中点，如波形不是同时失真即静态工作点不在负载线中点，需调节Rb直到波形在失真时正负半周同时失真。减小信号幅度使波形刚好在不失真的情况下。去掉低频信号发生器用万用表测量放大器的静态工作点。VbeVceIc=VRC/Rc2、测量放大倍数Av加入1KHz的交流信号，在不失真的情况下用晶体管毫伏表分别测量输入电压Vi和输出电压Vo，然后利用Av=Vo/Vi计算。3、测量输入电阻Ri和输出电阻RoRi和Ro测量原理图如下：模拟电子线路实验讲义16用晶体管毫伏表分别测量出：VsViVoVoo(是放大器的空载时电压输出)用等式：Vi/Ri=Vs-Vi/R→Ri=(Vi/Vs-Vi)*RVo/Rl=Voo-Vo/Ro→Ro=(Voo/Vo-1)*Rl计算出输入、输出电阻。注意：在测量Voo时，应保证波形不失真。实验报告要求：分析负载和工作点对放大倍数和输出波形的影响。思考题：单级放大器输出波形失真的原因是什么？怎样防止失真产生？实验四两级放大器观看该实验课件→实验目的：1、掌握如何合理设置静态工作点。2、学会放大器频率特性的测量方法。3、了解放大器的失真及消除方法。实验仪器：低频信号发生器示波器晶体管毫伏表数字万用