模拟电子技术实验指导书

河海大学文天学院电子技术实验指导书模拟电子技术王飞2014.2实验一晶体管单管放大电路一、实验目的1．学习放大电路静态工作点调试方法，分析静态工作点对放大电路性能的影响。2．学习放大电路电压放大倍数及最大不失真输出电压的测量方法。3．测量放大电路输入、输出电阻。4．进一步熟悉各种电子仪器的使用。二、实验原理图1－1为电阻分压式静态工作点稳定放大电路，它的偏置电路采用RB1=RW1+R3和RB2=RW2+R4组成的分压电路，并在发射级中接有电阻RE=R6，用来稳定静态工作点。当在放大电路输入端输入信号Ui后，在放大电路输出端便可得到与Ui相位相反、被放大了的输出信号U0，实现了电压放大。R1和R2组成输入信号的分压电路，其目的是防止输入信号过大，损坏三极管。图1－1在电路中静态工作点为：CCBBBBURRRU212EEEBEBERURUUI)(ECCCCCERRIUU动态参数：电压放大倍数k3.3//50RRRRUUACbeLCiU其中)mA()mv(26)1(300EbeIr输入电阻：若开关合上，即R7短接beBBirRRr////21输出电阻：5RRrCo放大电路输入电阻测试方法：若输入信号源US经R1=5.1k与C1串联后再接到三极管V1的基极，测得US和'iU，即可计算出1''RUUUriSii输出电阻可用下式计算：LRUUr)1(0'00其中'0U为RL未接入时（RL=）U0之值，U0为接入RL时U0之值。1．静态工作点的测试1）静态工作点的测量放大电路的静态工作点是指在放大电路输入端不加输入信号Ui时，在电源电压VCC作用下，三极管的基极电流IB，集电极电流IC以及集成极与发射极之间的电压UCE等。测量静态工作点时，应使放大电路输入信号Ui=0，即将信号源输出旋钮旋至零（通常需将放大电路输入端与地短接）。然后测出IC，或测出RE两端电压，间接计算出IC来，IB=IC/,UBE,UCE用数字式直流电压表进行测量，在测试中应注意：a)测量电压UBE、UCE时，为防止引入干扰，应采用先测量B、C、E对地的电位后进行计算，即：UBE=UB–UEUCE=UC–UEb)为了测量IB、IC和IE，为了方便起见，一般先直接测量出UE后，再由计算得到：EEECRUIICBII总之，为了测量静态工作点只需用直流电压表测出UC、UB、UE即可推算出。2）静态工作点的调试：放大电路的基本任务是在不失真的前提下，对输入信号进行放大，故设置放大电路静态工作点的原则是：保证输出波形不失真并使放大电路具有较高的电压放大倍数。改变电路参数UCC、RC、RB都将引起静态工作点的变化，通常以调节上偏置电阻取得一合适的静态工作点，如图1－1中调节RW1。RB1减小将引起IC增加，使工作点偏高，放大电路容易产生饱和失真，如图1－2－a所示，U0负半周被削顶。当RB1增加，则IC减小，使工作点偏低，放大电路容易产生截止失真，如图1－2－b所示。U0正半周被缩顶。适当调节Rb1可得到合适的静态工作点。图1－22．电压放大倍数的测量测量电压放大倍数的前提是放大电路输出波形不应失真，在测量时应同时观察输出电压波形。在U0不失真条件下分别测量输出电压U0和输入电压Ui的值，则：iUUUA0。电压放大倍数大小和静态工作点位置有关，因此在测量前应先调试好一定的静态工作点。3．最大不失真输出电压的测量为了在动态时获得最大不失真输出电压，静态工作点应尽可能选在交流负载线中点，因此在上述调试静态工作点的基础上，应尽量加大Ui，同时适当调节偏置电阻RB1（RW1），若加大Ui先出现饱和失真，说明静态工作点太高，应将RB1增大，使IC小下来，即静态工作点低下来。若加大Ui时先出现截止失真，则说明静态工作点太低，应减小RB1使IC增大。直至当Ui增大时截止失真和饱和失真几乎同时出现，此时的静态工作点即在交流负载线中点。这时，再慢慢减小Ui，当刚刚出现输出电压不失真时，此时的输出电压即为最大不失真输出。三、实验设备及所用组件箱名称数量备注模拟（模数综合）电子技术实验箱1数字式直流电压、电流表1函数发生器及数字频率计1电子管毫伏表1双踪电子示波器1四、实验步骤1．用图示仪测量所用管子的值测量VCE=6V,IC=1mA和IC=3mA时的值。1=2．静态工作点测试：a)将三极管V1的信号输入端H与地短接（即用一短线将H端接地端连通）。用线短接电位器RW2和电阻R7。连接R6和C2的上面两端。b)调节RW1，使IC=2mA，测UC、UB、UE值计入表1－1中。表1－1=测量值计算值IC(mA)UC(V)UB(V)UE(V)IC(mA)UCE(V)IB(V)3．电压放大倍数的测量a)将H、K点用一短线接通，保持IC=2mA，调节函数发生器，使其输出正弦波信号，频率为f=1kHz，信号加在US和接地端之间，逐渐加大输出信号幅度，使Ui=5mV，（注意：Ui是H端对地的电压），同时用示波器观察输出信号U0的波形，在U0不失真情况下，测量下述二种情况下的U0值。记入表1－2中（1）RC=3.3kRL=（2）RC=3.3kRL=2k表1－2RC(k)RL(k)U0(V)Ui波形U0波形AU图形互相反相b)用示波器观察Ui、U0间相位关系，描绘之。4．静态工作点对电压放大倍数的影响使RL=，Ui=5mV，用示波器监视U0波形，在U0不失真的范围内，测出数组IC和U0值。记入表1－3。表1－3IC(mV)U0(mV)AU5．最大不失真输出电压的测量使RL=，尽量加大Ui，同时调节RW1改变静态工作点，使U0波形同时出现削顶失真和缩顶失真，再稍许减小Ui，使U0无明显失真，测量此时的Uimax和Uomx及IC值。记入表1－4。表1－4IC(mA)Uimax(mV)Uomax(V)AU6．静态工作点对放大电路失真的影响取IC=1.5mA，RL=，调节Ui，使之略小于Uimax，此时U0波形不失真，测量UCE和IC值，并绘出U0波形，调节RW1，使IC减小，观察U0波形的变化，当U0波形出现失真后，绘出U0波形，然后将函数发生器输出信号幅度调节旋钮至零，测量此时的UC、UCE。调节RW1，使IC增大，当U0波形产生失真后，绘出U0波形，然后将信号源输出旋钮旋至零，测量此时UCE、IC值，将上述结果记入表1－5。表1－5IC(mA)UCE(V)U0波形属何种失真7．输入电阻ri的测量最简单的办法是采用如图1－3所示的串联电阻法，在放大电路与信号源之间串入一个已知阻值的电阻RS，通过测出US和Ui的电压来求得riSiSiiRUUUr''本实验中，用R1代替RS，断开H、K间短线其余同前面实验，函数发生器输出信号电压US加于US和接地端之间（见图2－1）其余同前面实验。测得US、Ui'，记入表1－6，度计算出ri。图1－3测试时注意US不应取得太大，以免晶体管工作在非线性区。表1－6R1=5.1k，RL=2kUi'US计算riU0U0L计算r08．输出电阻r0的测量测量输出电阻时的电路如图1－3－b所示，测出放大电路输出电压在接入负载RL时的值U0和不接负载（RL=）时的输出电压U0'的变化来求得输出电阻。具体方法是将图1－1又恢复原状，即H、K再次短接起来，函数发生器输出从US和地端输入，且将放大电路输入信号的频率调至1kHz，幅度保持恒定（Ui约5mV）的正弦电压，用双踪示波器监视输入，输出波形不失真的前提下，测得负载电阻RL接入和不接入二种情况下放大电路的输出电压U0和U0'从而求得输出电阻LRUUr)1(0'00将测到的值记入表1－6，并计算出r0。实验二晶体管多级放大电路一、实验目的1．掌握多级放大电路的电压放大倍数的测量方法。2．测量多级放大电路的频率特性。3．了解工作点对动态范围的影响。二、实验原理实验电路如图2－1所示。总的电压放大倍数21010201020UUiiAAUUUUUUA图2－1本实验电路输入端加入了一个100151101.5513212RRR的分压器，其目的是为了使交流毫伏表可在同一量程下测US和U02，以减少因仪表不同量程带来的附加误差。电阻R1、R2应选精密电阻，且R2ri1。接入C7=6800pF是为了使放大电路的fh下降，便于用一般实验室仪器进行测量。必须指出，当改变信号源频率时，其输出电压的大小略有变化，测放大电路幅频特性时，应予以注意。三、实验设备及所用组件箱名称数量备注模拟（模数综合）电子技术实验箱1数字式直流电压、电流表1函数发生器及数字频率计1电子管毫伏表1双踪示波器1四、实验步骤1．实验一中已测了三极管V1的1的值，本实验中再测三极管V2和V3的值，记入表2－1中。表2－11232．调节工作点（1）按图3－1接线，图中H、K用线接起来，RW2两端用线短接，与R7并联的小开关合上，连接R6和C2的上面两端，将V1的集电极与C4电容正极接通，就组成了图3－1的两级阻容耦合放大电路。（2）调节RW1和RW3，使IE11.3mA，IE3=4.9mA（通过测量R6、R12上电压求得），将V1、V3的工作点记入表2－2。表2－2工作点测试UB1(V)UE1(V)UC1(V)IC1(mA)UB3(V)UE3(V)UC3(V)IC3(mA)实验值表中：UB1、UE1、UC1分别代表三极管V1的基极对地电位，发射极对地及集电极对地电位。UB3、UE3、UC3分别代表三极管V3的基极、发射极、集电极对地电位，IC1为V1的集电极电流611RVIEC；IC3的集电极电流1233RVIEC。3．测量放大倍数当输入信号Ui的频率f=1KHz，Ui的大小应使输出电压不失真，RL=2k时，测试各级放大倍数。测得的数据填入表2－3。但须注意，应在示波器监视输出波形不失真条件下，才能读取数据。表2－3各级放大倍数测试（RL=2k）Ui(mV)U01(mV)U02(mV)Au1Au2Au总实验值计算值4．测量幅频特性保持US=100mV的条件下，改变输入信号的频率，先找出本放大电路的fL和fh，然后测试多级放大电路的幅频特性。测放大电路下限频率fL和上限频率fh的方法是：在测量放大倍数实验（3）中，已测出了中频段的电压放大倍数Au，和此时放大电路的输出电压U0=U02的值。调节函数发生器输出正弦波频率，若先降低频率，且保持Ui大小不变，测U0的值，当输出电压的值降到中频段输出电压值的0.707倍时，此时对应的频率即为下限频率。再将信号源的频率升高，当f升高到一定值，若输出电压值再度降到中频段输出电压的0.707倍时，此时对应的频率即为上限频率fh。表2－4频率特性测试fL=fh=f(Hz)100090060040020015550k60k70k80kV02(mV)Au注：用双对数座标纸画出幅频特性5．末级动态范围测试（RL=2k）用示波器观察U02的波形，输入信号频率f=1kHz，调节US从100mV逐渐增大，直到U02的波形在正或负峰值附近开始产生削波，这时适当调节RW3，直到在某一个US下，U02的波形在正、负峰值附近同时开始削波，这表明V3的静态工作点正好们于动态（交流）负载线的中点。再缓慢减小US到U02无明显失真将V3的工作点（UB2、UC2、UE2）以及U02PP记入表2－5中。表2－5末级动态范围测试实验值图解法实验三多级放大负反馈电路、射级跟随电路一、实验目的1．验证负反馈对放大器性能（放大倍数，频率特性，输出阻抗等）的影响。2．掌握射极跟随器基本性能及应用。二、实验原理图3－1实验电路如图3－1所示。（1）若H接K，RW2短接，K1合上，A'接D，F接地，电路就成为无射极跟随无级间电压负反馈的两级阻容耦合放大器，同前一实验电路。（2）若H接K，RW2短接，K1断开，F接G，A'接D，则电路成为无射极跟随但有级间负反馈放大器。（3）H接K，RW2短接，K1合上，A'接B，CC'接通，E接D，F接地，电路成为有射极跟随无级