《模拟电子技术》实验指导书

《模拟电子技术》实验指导书2006年12月目录目录……………………………………………………………………………………………………（2）实验一、常用电子仪器的使用………………………………………………………………………（3）实验二、晶体管共射极单管放大器…………………………………………………………………（5）实验三、射极输出器…………………………………………………………………………………（11）实验四、差动放大器…………………………………………………………………………………（14）实验五、两级电压串联负反馈………………………………………………………………………（17）实验六、电流串联负反馈……………………………………………………………………………（20）实验七、电压并联负反馈……………………………………………………………………………（22）实验八、低频功率放大器OTL功率放大器、OCL功率放大器…………………………………（24）-2-一、课程性质与教学目标、要求模拟电子技术实验是《模拟电子技术》理论教学的重要的补充和继续。通过实验，学生可以对所学的知识进行验证，加深对理论的认识；可以提高分析和解决问题的能力，提高实际动手能力。具体地说，学生在完成指定的实验后，应具备以下能力：（1）熟悉并掌握基本实验设备、测试仪器的性能和使用方法；（2）能进行简单的具体实验线路设计，列出实验步骤；（3）掌握电子电路的构成及调试方法，系统参数的测试和整定方法，能初步设计和应用这些电路；（4）能够运用理论知识对实验现象、结果进行分析和处理，解决实验中遇到的问题；（5）能够综合实验数据，解释实验现象，编写实验报告。二、教学组织形式及实训设施、实训环境本课程在学生学习相关的理论知识基础上，由任课教师组织在相关电子电路实训实验室，利用电子技术实验台进行对应相关理论知识的实验实践。三、实训内容结构实验一常用电子仪器的使用一、实验目的掌握电子线路实验中常用电子仪器(函数信号发生器、交流毫伏表、示波器等仪器)的一般使用方法。二、仪器的基本组成及使用方法1.函数信号发生器函数信号发生器主要由信号产生电路、信号放大电路等部分组成。可输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出信号电压幅度可由输出幅度调节旋钮进行调节，输出信号频率可通过频段选择及调频旋钮进行调节。使用方法：首先打开电源开关，通过“波形选择”开关选择所需信号波形，通过“频段选择”找到所需信号频率所在的频段，配合“调频”旋钮，找到所需信号频率。通过“调幅”旋钮得到所需信号幅度。2.交流毫伏表交流毫伏表是一种用于测量正弦电压有效值的电子仪器。主要由分压器、交流放大器、检波器等主要部分组成。电压测量范围为1mV至300V，分十个量程。使用方法：将“测量范围”开关放到昀大量程档(300V)接通电源；将输入端短路，使“测量范围”开关置于昀小档(10mV)，调节“零点校准”使电表指示为0；去掉短路线接入被测信号电压，根据被测电压的数值，选择适当的量程，若事先不知被测电压的范围，应先将量程放到昀大档，再根据读数逐步减小量程，直到合适的量程为止；用完后，应将选择“测量范围”开关放到昀大量程档，然后关掉电源。注意事项：①接短路线时，应先接地线后接另一根线，取下短路线时，应先取另一根线后取地线；②测量时，仪器的地线应与被测电路的地线接在一起。3.示波器示波器是一种用来观测各种周期性变化电压波形的电子仪器，可用来测量其幅度、频率、相位等等。一个示波器主要由示波管、垂直放大器、水平放大器、锯齿波发生器、衰减器等部分组成。使用方法：打开电源开关，适当调节垂直(b)和水平(↔)移位旋钮，将光点或亮线移至荧光屏的中心位置。观测波形时，将被观测信号通过专用电缆线与Y1(或Y2)输入插口接通，将触发方式开关置于“自动”位置，触发源选择开关置于“内”，改变示波器扫速开关及Y轴灵敏度开关，在荧光屏上显示出一个或数个稳定的信号波形。-3-三、实验设备、部件与器件1.函数信号发生器(实验台面板右侧)2.交流毫伏表(实验台面板右下角)3.双踪示波器(另配)四、实验内容1.从函数信号发生器输出频率分别为：200Hz、1KHz、2KHz、10KHz、20KHz、100KHz(峰—峰值为1V)的正弦波、方波、三角波信号，用示波器观察并画出波形。2.从函数信号发生器输出频率分别为200Hz、1KHz、2KHz、10KHz，幅值分别为100mV和200mV(有效值)的正弦波信号。用示波器和交流毫伏表进行参数的测量并填入表1—1。表1—1示波器测量值示波器测量值信号频率信号电压毫伏表读数峰峰值有效值周期（mS）频率（Hz）100mV200Hz200mV100mV1KHz200mV100mV2KHz200mV100mV10KHz200mV五、实验报告整理实验数据，并进行分析。-4-实验二晶体管共射极单管放大器一、实验目的1.学会放大器静态工作点的调试方法，定性了解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、输出电阻及昀大不失真输出电压的测试方法。二、实验原理图2-1为典型的工作点稳定的阻容耦合单管放大器实验原理图。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UO，从而实现了电压放大。图2-1共射极单管放大器实验电路在图2-1电路中，静态工作点可用下式估算　UB≈ccBBBURRR211+　IE＝EBEBRUU−≈IC　UCE＝UCC-IC(RC+RE)电压放大倍数　AV＝beLCrRRβ−输入电阻Ri＝RB1‖RB2‖rbe输出电阻RO≈RC放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。1.放大器静态工作点的测量与调试1)静态工作点的测量测量放大器的静态工作点，应在输入信号Ui＝0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流IC，及各电极对地的电位UB、UC和UE。实验中为了避免断开集电极，通常采用测量电压，然后算出IC的方法。例如，只要测出UE，即可用IC≈IE＝EERU算出IC(也可根据IC＝RcUcUcc−，由UC确定IC)，同时也能算出UBE＝UB-UE，UCE＝UC-UE。为了减小误差，-5-提高测量精度应选用内阻较高的直流电压表。2)静态工作点的调试静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时UO的负半周将被削底，如图2-2(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即UO的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显)，如图2-2(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的Ui，检查输出电压UO的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。电源电压UCC和电路参数RC、RB(RB1、RB2)都会引起静态工作点的变化，如图2-3所示。但通常多采用调节偏置电阻RB2的方法来改变静态工作点，如减小RB2，则可使静态工作点提高等。　　　　　　　　　　图2-2静态工作点对UO波形失真的影响　　　　　　图2-3电路参数对静态工作点的影响昀后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言。如信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点昀好尽量靠近交流负载线的中点。2.放大器动态指标测试放大器动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、昀大不失真输出电压(动态范围)和通频带等。1)电压放大倍数AV的测量调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压Ui，在输出电压UO不失真的情况下，用交流毫伏表测出有效值Ui和UO，则　AV＝ioUU2)输入电阻Ri的测量为了测量放大器的输入电阻，按图2-4电路，在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R。在放大器正常工作情况下，用交流毫伏表测出US和Ui，则根据输入电阻的定义可得　Ri＝iiIU=RUUURUUisiRi−=　　　　　　　　　　　　　-6-图2-4输入、输出电阻测量电路测量时应注意：①由于电阻R两端没有电路公共接地点，所以测量R两端电压UR时必须分别测出US和Ui，然后按UR＝US-Ui求出UR值。②电阻R的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取R与Ri为同一数量级为好，本实验可取R＝1～2KΩ。3)输出电阻RO的测量按图2-4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载RL的输出电压UO和接入负载后的输出电压UL，根据　UL＝oLoLURRR+即可求出RO　RO＝(LoUU-1)RL在测试中应注意，必须保持RL接入前后输入信号的大小不变。4)昀大不失真输出电压UOPP的测量(昀大动态范围)如上所述，为了得到昀大动态范围，应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节RW(改变静态工作点)，用示波器观察UO，当输出波形同时出现削底和缩顶现象(如图2-5)时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后调整输入信号，使波形输出幅度昀大且无明显失真时，用交流毫伏表测出UO(有效值)，则动态范围等于22UO，或用示波器直接读出UOPP来。图2-5静态工作点正常，输入信号太大引起的失真5)放大器频率特性的测量放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数AV与输入信号频率f之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图2-6所示，AVm为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化降到中频放大倍数的1/2倍，即0.707AVm所对应的频率分别称为下限频率fL和上限频率fH，则通频带-7-fBW＝fH-fL放大器的幅频特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数AV。为此可采用前述测量AV的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数。测量时应注意取点要恰当，在低频段与高频段应多测几点，在中频段可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不得失真。　　　图2-6幅频特性曲线图2-7常用三级管的引脚排列6)干扰和自激振荡的消除参考教材相关章节。三、实验设备、部件与器件1.+12V直流电源2.函数信号发生器3.双踪示波器(另配)4.交流毫伏表5.直流电压表6.直流毫安表7.频率计8.万用电表(另配)9.晶体三极管3DG6等(另配)图2-8四、实验内容实验电路如图2-8所示，本实验利用其中的第一级放大器。各电子仪器可按图2-9所示方式连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起，同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线。如使用屏蔽线，则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上，断开Cf2、Rf2支路和Cf、Rf，并短路Rf1。1.测量静态工作点接通电源前，将RW1调至昀大，放大器工作点昀低，函数信号发生器输出旋钮旋至零。接通+12V电源、调节RW1，使IC＝2.0mA(即UE＝2.0V)，用直流电压表测量UB、UE、UC的值。记入表2-1。　表2-1IC＝2.0mA-8-测量值计算值UB（V）UE（V）UC（V）UBE（V）UCE（V）IC（mA）≈IE2.测量电压放大倍数在放大器输入端(B点)加入频率为1KHz的正弦信号，调节函数信号发生器的输出旋钮，使Ui＝5mV。同时用示波器观察放大器输出电压UO(RL1两端)的波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述两种情况下的UO值，并用双踪示波器观察UO和Ui的相位关系，记入表2-2。　表2-2IC＝2.0mAUi＝5mVRC（KΩ）RL（KΩ）UO（V）AV观察记录一组UO和U1波形2.4∞2.42.43.观察静态工作点对电压放大倍数