《电路与模拟电子技术》实验指导书（第3版）

《电路与模拟电子技术》实验指导书（第3版）长江大学电信学院实验教学中心编著：金波卢容德付润江余仕求龙丛玉目录页码实验一常用电子仪器的使用…………………………1实验二基尔霍夫定理和叠加定理的验证……………14实验三电路定理实验…………………………………20实验四一阶电路响应的研究…………………………25实验五RC一阶电路的仿真（仿真实验）……………29实验六交流电路应用研究实验………………………34实验七三相电路中电压电流的关系…………………38实验八单管放大器实验………………………………42实验九两级放大器实验………………………………54实验十功率放大器设计………………………………60实验十一集成运放综合应用…………………………….66实验十二信号发生器设计……………………………….74实验十三直流稳压电源设计…………………………….82电路与模拟电子技术实验指导书-1-实验一常用电子仪器的使用常用电子实验仪器的使用一、实验目的1、学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、频率计等的主要技术指标、性能及正确使用方法。2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。二、测量原理在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1－1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。图1－1模拟电子电路中常用电子仪器布局图电路与模拟电子技术实验指导书-2-1、模拟示波器示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。现着重指出下列几点：1）、寻找扫描光迹将示波器Y轴显示方式置“Y1”或“Y2”，输入耦合方式置“GND”，开机预热，按下列操作找到扫描线：①适当调节亮度旋钮。②触发方式开关置“自动”。③适当调节垂直（）、水平（）“位移”旋钮，使扫描光迹位于屏幕中央。（若示波器设有“寻迹”按键，可按下“寻迹”按键，判断光迹偏移基线的方向。）2）、双踪示波器一般有五种显示方式，即“Y1”、“Y2”、“Y1＋Y2”三种单踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用，“断续”显示一般适宜于输入信号频率较底时使用。3）、为了显示稳定的被测信号波形，“触发源选择”开关一般选为“内”触发，使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。4）、触发方式开关通常先置于“自动”调出波形后，若被显示的波形不稳定，可置触发方式开关于“常态”，通过调节“触发电平”旋钮找到合适的触发电压，使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。5）、适当调节“扫描速率”开关及“Y轴灵敏度”开关使屏幕上显示一～二个周期的被测信号波形。在测量幅值时，应注意将“Y轴灵敏度微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。在测量周期时，应注意将“X轴扫速微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。还要注意“扩展”旋钮的位置。根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数（div或cm）与“Y轴灵敏度”开关指示值（v/div）的乘积，即可算得信号幅值的实测值。根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数（div或cm）与“扫速”开关指示值（t/div）的乘积，即可算得信号频率的实测值。2、函数信号发生器函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达电路与模拟电子技术实验指导书-3-20VP－P。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。3、交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作频率范围之内，用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上，然后在测量中逐档减小量程。三、实验内容1、用机内校正信号对示波器进行自检。1)扫描基线调节2）测试“校正信号”波形的幅度、频率a.校准“校正信号”幅度将“y轴灵敏度微调”旋钮置“校准”位置，“y轴灵敏度”开关置适当位置，读取校正信号幅度，记入表1－1。b.校准“校正信号”频率将“扫速微调”旋钮置“校准”位置，“扫速”开关置适当位置，读取校正信号周期，记入表1－1。c．测量“校正信号”的上升时间和下降时间调节“y轴灵敏度”开关及微调旋钮，并移动波形，使方波波形在垂直方向上正好占据中心轴上，且上、下对称，便于阅读。通过扫速开关逐级提高扫描速度，使波形在X轴方向扩展（必要时可以利用“扫速扩展”开关将波形再扩展10倍），并同时调节触发电平旋钮，从显示屏上清楚的读出上升时间和下降时间，记入表1－1。电路与模拟电子技术实验指导书-4-表1－1标准值实测值幅度Vp-p(V)频率f(KHz)上升沿时间μS下降沿时间μS注：不同型号示波器标准值有所不同，请按所使用示波器将标准值填入表格中。2、用示波器和交流毫伏表测量信号参数调节函数信号发生器有关旋钮，使输出频率分别为100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，峰峰值均为5V的正弦波信号。改变示波器“扫速”开关及“Y轴灵敏度”开关等位置，测量信号源输出电压频率及峰峰值，记入表1－2。表1－2示波器测量值示波器测量值信号电压频率周期（ms）频率（Hz）峰峰值（V）有效值（万用表测）有效值（计算）100Hz1KHz10KHz100KHz3、测量两波形间相位差（选做）1)观察双踪显示波形“交替”与“断续”两种显示方式的特点Y1、Y2均不加输入信号，输入耦合方式置“GND”，扫速开关置扫速较低挡位（如0.5s电路与模拟电子技术实验指导书-5-／div挡）和扫速较高挡位（如5μS／div挡），把显示方式开关分别置“交替”和“断续”位置，观察两条扫描基线的显示特点，记录之。2)用双踪显示测量两波形间相位差①按图1－2连接实验电路，将函数信号发生器的输出电压调至频率为1KHz，幅值为2V的正弦波，经RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号Vi和VR，分别加到双踪示波器的Y1和Y2输入端。为便于稳定波形，比较两波形相位差，应使内触发信号取自被设定作为测量基准的一路信号。图1－2两波形间相位差测量电路②把显示方式开关置“交替”挡位，将Y1和Y2输入耦合方式开关置“⊥”挡位，调节Y1、Y2的移位旋钮，使两条扫描基线重合。③将Y1、Y2输入耦合方式开关置“AC”挡位，调节触发电平、扫速开关及Y1、Y2灵敏度开关位置，使在荧屏上显示出易于观察的两个相位不同的正弦波形Vi及VR，如图1－3所示。根据两波形在水平方向差距X，及信号周期XT，则可求得两波形相位差。图1－3双踪示波器显示两相位不同的正弦波电路与模拟电子技术实验指导书-6-0T360(div)XX(div)θ式中：XT——一周期所占格数X——两波形在X轴方向差距格数记录两波形相位差于表1－3。表1－3相位差一周期格数两波形X轴差距格数实测值计算值XT＝X＝θ＝θ＝为数读和计算方便，可适当调节扫速开关及微调旋钮，使波形一周期占整数格。四、思考题1、问题讨论1）如何操纵示波器有关旋钮，以便从示波器显示屏上观察到稳定、清晰的波形？2)用双踪显示波形，并要求比较相位时，为在显示屏上得到稳定波形，应怎样选择下列开关的位置？a)显示方式选择（Y1；Y2；Y1＋Y2；交替；断续）b)触发方式（常态；自动）c)触发源选择（内；外）d)内触发源选择（Y1、Y2、交替）2、函数信号发生器有哪几种输出波形？它的输出端能否短接，如用屏蔽线作为输出引线，则屏蔽层一端应该接在哪个接线柱上?3、交流毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压？它的表头指示值是被测信号的什么数值？它是否可以用来测量直流电压的大小？电路与模拟电子技术实验指导书-7-现代电子实验仪器――泰克示波器的使用一、实验目的1．了解数字存贮式示波器与模拟示波器的区别2．了解泰克示波器TDS1002的基本功能3．学会使用泰克示波器的主要测式功能，重点掌握示波器的简单测量和XY方式，为下一个实验作准备。二、测量原理TDS1002型数字是存储示波器是一种小巧、轻便、便携式的可以进行以接地电平为参考点测量的双踪示波器。图1-4TDS1002型示波器的面板图(一)、性能TDS1002型是数字存储示波器具有：60MHz的可选带宽限制；每个通道都具有1GS/s取样率和2500D点记录长度；光标具有读出功能；五项自动测量功能；带温度补偿和可更换高分辨率和高对比度的液晶显示；设置和波形的存储/调出；提供快速设置的自动设定功能；波形的平均值和峰值检测；数字是存储；双时基；视频触发功能；不同的持续显示时间；配备十种语言的用户接口，由用户自选；电路与模拟电子技术实验指导书-8-（二）、基本操作常识前面板分为若干功能区，使用和寻找都很方便。见图1-4为TDS1002型示波器的面板图。TDS1002型示波器的显示区如图1-5所示。图1-5TDS1002型示波器显示区图显示区除了显示波形以外，还包括许多有关波形和仪器控制设定值的细节。根据图1-5，每一部分的说明如下：1.显示图标表示采集模式取样模式；峰值检测模式；均值模式。2.触发状态显示：已配备，示波器正在采集预触发数据，在此状态下忽略所有触发；准备就绪，示波器已采集所有预触发数据并准备接受触发；已触发，示波器已发现一个触发并正在采集触发后的数据；停止，示波器已停止采集波形数据；采集完成，示波器已完成一个“单次序列”采集；自动，示波器处于自动模式并在无触发状态下采集波形；扫描，在扫描模式下示波器连续采集并显示波形。电路与模拟电子技术实验指导书-9-3使用标记显示水平触发位置，旋转“水平位置”旋钮调整标记位置。4.用读数显示中心刻度线的时间，触发时间为零。5.使用标记显示“边沿”脉冲宽度触发电平，或选定的视频线或场。6.使用屏幕标记表明显示波形的接地参考点。如没有标记，不会显示通道。7.箭头图标表示波形是反相的。8.以读数显示通道的垂直刻度系统。9.BW图标表示通道是带宽限制的。10.以读数显示主时基设置。11.如使用窗口时基，以读数显示窗口时基设置。12.以读数显示触发使用的触发源。13.显示区域中将暂时显示“帮助向导”信息。采用图标显示以下选定的触发类型：-上升沿的“边沿”触发。-下升沿的“边沿”触发。-行同步的“视频”触发。-场同步的“视频”触发。-“脉冲宽度”触发，正极性。-“脉冲宽度”触发，负极性。14.用读数表示“边沿”脉冲宽度触发电平。15.显示区有用信息，有用信息仅显示三秒钟。如果调出某个存储的波形，读数就显示基准波形的信息，如RefS1.00V500μs。16.以读数显示触发频率。（三）、菜单系统的使用TDS1002示波器的用户界面可使用户通过菜单结构简便地实现各项专门功能，按前面板的某一菜单按钮，则与之相应的菜单标题将显示在屏幕的右上方，菜单标题下可能有多达五个菜单项。使用每个菜单项右方的BEZEL按钮可改变菜单设置。共有四种类型的菜单项可共改变设置选择：（如图1-6所示）（1）页（子菜单）选择：对于某些菜单，可使用顶端的选项按钮来选择两个或三个子菜单，每次按下顶端按钮时，选项都会随之改变，例如，按下“保存/调出”菜单内的顶端按钮，示波器将在“设置”和“波形”子菜单间进行切换。（2）循环列表：每次按下选项按钮时，示波器都会将参数设定为不同的值，例如，可按下“CH1”菜单按钮，然后按下顶端的选项按钮在“垂直（通道）耦合”各选项间切换。电路与模拟电子技术实验指导书-10-（3）动作：示波器显示按下“动作选项”（