模拟电子技术实验与课程设计

1东华理工大学自编教材模拟电子技术实验指导书与课程设计编者:刘梅锋李百余朱兆优邓文娟审校：林刚勇东华理工学院电子工程学院二○○六年十月2前言《模拟电子技术》是电类专业重要的基础课，也是非电类工科专业的重要学习内容。模拟电子技术是一门实践性很强的课程，实验是学习电子技术的一个重要环节，它对巩固和加深课堂教学内容、提高学生的实际动手能力和工作技能，培养科学的工作作风具有重要的作用，为今后学好后续课和从事实际技术工作奠定坚实的基础。本门课程实验内容的安排遵循由浅到深、由易到难的规则，考虑不同层次的需要，既有基本测试验证性的内容，又有设计研究性的内容。为提高实验的思想性、科学性和启发性，有些实验只提出设计要求及电路原理简图，由学生自己完成方案的选择、实验步骤的安排和实验结果的表格记录等，充分发挥学生的创造性和主观能动性。本书还编写了基本实验、设计性实验共二十个，还编写了三个模拟电子技术课程设计。每个实验均可以在模拟电路实验系统中完成，学生可根据情况从中选做，实验前由任课老师根据各专业的具体情况和教学内容确定实验项目，选择实验内容。本课程是实践性、技能性和理论性很强的学科，必须理论联系实际，在理论知识的指导下，通过实践逐步加深对电子技术理论的理解，勤思考、多动手，不断地发现问题、分析问题和解决问题，注重自己能力的培养，才能有所收益、有所发展、有所创新。电子技术日新月异，教学改革任重道远，由于水平有限，对书中的错误和缺点恳请读者批评指正，以便今后不断改进。2006年10月17日3目录第一部分模拟电子技术实验...................................4实验一单级放大电路（一）.........................................5实验二单级放大电路（二）.........................................8实验三射极跟随器................................................10实验四差动放大电路..............................................13实验五积分与微分电路............................................16实验七RC正弦波振荡器...........................................22实验八LC正弦波振荡电路.........................................24实验九比较器...................................................26实验十波形发生器................................................29实验十一集成功率放大器..........................................32实验十二整流滤波和并联稳压电路..................................34实验十三串联稳压电路............................................37实验十四集成稳压器..............................................40实验十五电流/电压转换电路.......................................44实验十六电压/频率转换电路.......................................46实验十七设计带负反馈的二级放大电路..............................48实验十八运算放大器的应用设计....................................50实验十九互补对称功率放大器......................................51实验二十波形变换电路设计........................................53第二部分模拟电子技术课程设计............................54课题一多级放大电路的设计.........................................55课题二RC有源滤波器的快速设计....................................57课题三函数发生器.................................................65附录一：《模拟电子技术》课程设计报告撰写要求........................69附录二:模拟电路实验系统使用说明...................................714第一部分模拟电子技术实验5实验一单级放大电路（一）一、实验目的1．熟悉电子元器件和模拟电路实验箱，学习基本放大电路的组成。2．掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。3．学习测量放大器Q点和Av方法，了解共射极电路特性。二、实验仪器1．示波器2．信号发生器3．万用表4．模拟电路实验箱三、预习要求1．三极管及单管放大器工作原理。2．放大器动态和静态的测量方法。四、实验内容及步骤（一）装接电路与简单测量图1－1工作点稳定的放大电路1．判断实验箱上三极管的极性及好坏，测量+12V电源是否正常以及电解电容的极性和好坏。2．按图1-1所示连接电路（注意要关断电源之后再接线），Rp调到电阻最大位置。3．接完后仔细检查，经认真检查后方可通电。6（二）静态测量与调整1.改变Rp，记录Ic分别为0.8mA、1.2mA、1.6mA、2mA时三极管V的β值。提示：Ib和Ic的测量和计算方法①测Ib和Ic一般可用间接测量法，即通过测Vc和Vb，Rc和Rb计算出Ib和Ic（注意：图1－1中Ib为支路电流）。此法虽不直观，但操作比较简单，建议初学者采用。②直接测量法，即将微安表和毫安表直接串联在基极（集电极）中测量。此法直观，但操作不当容易损坏仪器和仪表。不建议初学者采用。③测量Rb时应关断电源，并断开Rp的下端。2.调整静态工作点，调RP使Ve=1.8V（或使Uce=5~6V），计算并填表1.1.表1.１实测计算Ube（v）Uce（v）Rb（kΩ）Ib（μA）Ic(mA)（三）动态研究1．按图1－2所示电路接线，调整Q点（方法同前）。图1－2小信号放大电路2．将信号发生器的输出信号调到f＝1KHz，UP-P为500mV，接至放大电路的A点，经过R1、R2衰减（100倍），Ui点得到5mV的小信号，观察Ui和Uo端7波形，并比较相位,填表1.2。3．信号频率不变，逐渐加大信号幅度，观察Vo不失真时的最大值并填入表1.2表1.2实测实测计算估算Ui(mv)Uo(v)AuAu五、实验报告1．记录全部的实验测量结果及波形。2．结合电路理论知识，计算单级放大电路的电压放大倍数,并与实际测量值进行比较，分析误差结果、产生误差的原因及改进办法或方案。3．按实验内容和测量要求详细写出实验报告。8实验二单级放大电路（二）一、实验目的1．学习测量放大器ri、r0的方法、观察放大器的非线性失真，了解共射极电路特性。2．学习放大电路的动态性能。二、实验仪器1．示波器2．信号发生器3．万用表4．模拟电路实验箱三、预习要求1．三极管及单管放大器工作原理。2．放大器动态和静态的测量方法。四、实验内容及步骤1．输入电阻测量按图1-1接线。如图2-1，在输入端串接一个5.1k电阻Rs，测量Us与Ui即可计算riri＝Ui/IbIb＝(US－Ui)/RS则ri＝[Ui/(US-Ui)].RS2．输出电阻测量按图1-1接线。如图2-2，测量有负载和空载时的U0，即可计算出r0，将上述测量及计算结果填入表2.1中。r0＝[(U0-UL)/UL]RL＝(U0/UL-1)RL9表2.1测输入电阻（Rs=5.1kΩ）测输出电阻(RL=5.1kΩ)实测计算估算实测计算估算US(mv)Ui(mv)ririU0RL=∞U0RL=ro(kΩ)ro(kΩ)3．按图1-2接线，保持Ui＝5mv不变，放大器接入负载RL，按表2.2中给定不同参数的情况下测量Ui和Uo，并将计算结果填表中。表2.2给定参数实测实测计算估算RCRLUi(mv)Uo(v)AuAu5K15K15K12K22K5K12K2K24．保持Ui＝5mv不变，转动电位器以增大或减小Rp，观察输出端Uo波形的变化，并用万用表测量三极管Vb、Vc、Ve的值，并填入表2.3中。表2.3(注意:如果截止失真不明显可适当增加输入信号的幅度.)Rp5VbVcVe输出波形现象小合适大五、实验报告1.记录全部的实验测量结果及波形。2.结合电路理论知识，计算单级放大电路的输入电阻、输出电阻，并与实际测量值进行比较，分析误差结果、产生误差的原因及改进办法或方案。3.按实验内容和测量要求详细写出的实验报告。10实验三射极跟随器一、实验目的1．掌握射极跟随器的特性和测量方法。2．进一步学习放大器中各项参数的测量方法。二、实验仪器1．示波器2．函数发生器3．万用表4．模拟电路实验箱三、预习要求1．参照教材有关章节内容，熟悉射极跟随器原理及特点。2．根据图3-1元器件参数，估算静态工作点，画出交、直流负载线。图3-1射极跟随器四、实验内容1．按图3-1电路接线。2．直流工作点的调整。接上电源，将电源开关合上，在B点输入频率f＝1KHz正弦波信号，电路的输出端用示波器观测，反复调节电位器Rp4及信号源的输出幅度，使电路的输出幅度在示11波器屏幕上得到一个最大不失真波形，然后断开输入信号，用万用表测量晶体管各极对地的电位，测量的结果即为该放大器静态工作点，将所测数据填入表3-1中。(也可按照前面所学的方法调整Q点.)表3-1Ve(V)Ube(V)Ic(mA)（计算值）测量值3．测量电压放大倍数AV接入负载RL=1KΩ，在B点输入频率为f＝1KHz正弦波信号，调节输入信号幅度（此时电位器Rp4不能再旋动），用示波器观察，在输出最大不失真情况下，测量Ui,UL的值，将所测数据填入表3-2中。表3-2Ui(V)UL(V)Au测量值4．测量输出电阻ro在B点输入频率为f＝1KHz的正弦波信号，幅度Ui＝100mv左右，当断开和接上负载RL＝2.2KΩ时，用示波器观测输出波形，分别测出空载时输出电压Uo(RL＝∞)和有负载输出电压UL(RL＝2.2KΩ)值，则ro=(Uo/UL-1)RL将所测数据填写入表3-3中。表3-3Uo(mV)UL(mV)ro测量值5．测量放大器输入电阻ri（采用换算法）在电路输入端串入一个5.1Ｋ电阻（如图3-1），从Ａ点加入频率为f＝1KHz的正弦信号，用示波器观察输出波形，再分别用示波器测量Ａ点、Ｂ点波形的幅值Us、Ui.则ri=[Ui/(Us-Ui)].Ｒs.将测量数据填写入表3-4中。12表3-4US(mV)Ui(mV)ri测量值6．测量射极跟随器的跟随特性在电路的输出端接入负载ＲL＝2.2KΩ,在Ｂ点加入频率为f＝1KHz正弦信号，逐渐增大输入信号幅度Ui，用示波器观测电路的输出端，在保证输出波形不失真的情况下，测出对应的UL值，根据测量结果计算Ａv电压放大倍数。将所测数据填写入表3-5中。表3-512345Ui(mV)UL(mV)Ａu五、实验报告要求1．给出实验原理图，标明实验的元件数值。2．整理实验数据，说明实验中出现的各种现象，得出有关的结论，画出必要的波形曲线。3．将实验结果与理论计算比较，分析产生误差的原因。13实验四差动放大电路一、实验目的1．熟悉差动放大器工作原理2．掌握差动放大器的基本测试方法二、实验仪器1．示波器2．函数发生器3．万用表4．模拟电路实验箱三、预习要求1．计算图4-1的静态工作点（设rbe=3K,β=100）及电压放大倍数在图4-1基础上画出单端输入和共模输入的电路四、实