模拟电子实验思考题及答案.pdf

模拟电子技术实验 1 设备的使用设备的使用设备的使用设备的使用 1、 、示波器的使用 示波器的使用示波器的使用示波器的使用 0-20MHz 范围内的信号都可测量 。 三个 校准旋钮 顺时针拧到底 ； 五个按钮全要释放 ； 触发源要与输入通道一致 ；双通道输入时 （ DUAL）， 则触发源 CH1 和 CH2 都可 ； “ LEVEL”旋钮的使用 （波形水平移动 ，不稳定时 ）； “ 垂直衰减旋钮 ”要合适 ，尤其是数值和波形的幅值相比小太多时 ，波形太 大，出了屏幕 ，会看不到波形 ； Y 轴校准 方法 ； DC 和 AC 档位的区别 。 2、 、交流毫伏表的使用 交流毫伏表的使用交流毫伏表的使用交流毫伏表的使用 测量 10-2MHz 正弦信号 的有效值 。频带比示波器小 ，比万用表大 。 一定要选择合适的量程 ，否则误差 大。比如 ：正弦信号 Ui=1V，要选 3V 量 程档 ，用 30V 的话 ，误差大 ！ 3、 、数字 数字数字数字 万用表万用表万用表万用表 测直流 电压 、电流 信号 ，电阻值 。 测交流信号 不如交流毫伏表 精度 高，模拟电子技术实验室的 交流信号有效值 都用交流毫伏表测量 ！ 4、 、模拟万用表 模拟万用表模拟万用表模拟万用表 在本实验室只用于单管放大时 测静态工作点的电流 IB 和 IC。 5、 、信号发生器 信号发生器信号发生器信号发生器 正弦信号 输入是 有效值 ，切记 ！ 要注意分清题目给的条件是指正弦信号的有 效值 （示例 Ui =1V）和最大值 （示例 Uim=1V）。 6、 、集成运算放大器的使用 集成运算放大器的使用集成运算放大器的使用集成运算放大器的使用 +12V、地、 -12V 这三个电源必须接上 ，运放才能工作 。同时注意要打 开电 源开关 。 模拟电子技术实验 2 输入信号不是电源 ，切记 ！ 共地 ： “输入信号的地 ”、“示波器的地 ”一定要和 “电源的地 ”可靠地接在 一起 。 开环过零检查运放的好坏 。 比例运算电路要闭环调零减少误差 。 7、 、单管放大电路 单管放大电路单管放大电路单管放大电路 实验板实验板实验板实验板 +12V 和 地 要可靠连接 ； 共地 ： “输入信号的地 ”、“示波器的地 ”一定要和 “电源的地 ”可靠地接在 一起 。 线要连好 ，不要落了接某些线 。 模拟电子技术实验 3 实验中同学们出现的问题实验中同学们出现的问题实验中同学们出现的问题实验中同学们出现的问题 实验实验实验实验 1.1-1.4 的问题的问题的问题的问题 1、示波器 ： AC 耦合和 DC 耦合的区别 。 LEVEL 触发电平调整旋钮的使用 。 水平和垂直的校准微调旋钮顺时针拧到底 。 2、信号发生器 ：正弦波输入有效值 方波输入峰值 3、数字万用表 ：测二极管正向导通压降 档位用错 。 4、导线好坏的测量 实验实验实验实验 2.1 的问题的问题的问题的问题 1、测电阻要断开回路 、电路要断电 。 2、 ui 和 uo 用交流毫伏表测 ，并且要用能测被测信号的最小量程档位测 。 比如 10mV 正弦信号 ，要用 30mV 档而不是 3V。 实验实验实验实验 2.2-2.3 的问题的问题的问题的问题 1、区别电源和输入信号 电源 ： +12V、地、 -12V 输入信号 ：直流或 交流的 实验中要打开运放电源 。 2、积分电路 ，观察测相位差时 ， “TRIG.ALT”要释放 。 “CH2 INV”要释放 。 3、检查运放好坏 ：开环过零 4、减少误差 ：闭环调零 （调整时 ，输出应能在正负之间变化 ） 5、比例电路 ，如果输出是饱和值 ，说明没形成闭环 ，表示某些线没接或断 。 6、看准板上的元器件参数 ！ 比如 0.1 F 和 1 F， 10K 和 100K。 实验实验实验实验 2.3-2.4 的问题的问题的问题的问题 1、元器件看清 ： 稳压二极管 、二极管 100K 和 4.7K 可调电阻器 2、电路的 Uo 端不一定 是在运放的 Uo 端 3、接线 ：用不同颜色线区分 模拟电子技术实验 4 实验指导书思考题及答案实验指导书思考题及答案实验指导书思考题及答案实验指导书思考题及答案 实验实验实验实验 1.1 示波器的使用示波器的使用示波器的使用示波器的使用 四四四 四、 、 、实验总结报告分析提示 实验总结报告分析提示实验总结报告分析提示实验总结报告分析提示 circle6 Y 轴校零 ，把耦合方式放 “ GND”，调整输入通道的垂直 “ POSITION”旋钮 ， 将零基准线调到合适的位置 。 Y 轴校零 作用 ：确定信号零的位置 ，能看出波形相对于零是高还是低 。 circle6 思考题 1：示波器上的信号测试线 （同轴电缆 ）上黑夹子和红夹子在测试信 号时能否互换使用 ？黑夹子的正确接法 ？ 答： 不可以互换 。黑夹子必须接所测信号的 “地”端。 circle6 思考题 2：当用示波器测 “CAL”的波形时 ，说明 Y 轴输入耦合方式选 “DC” 档 与 “AC”档有什么不同 ？ 答： 有不同 ， “CAL”有 1V 直流分量 。 选“ DC”档：波形的交 、直流分量都能显示 。 选“ AC”档：输入信号要经过电容 ，因此只能显示交流分量 ，无直流 分量 。 模拟电子技术实验 5 五五五 五、 、 、预习要求 预习要求预习要求预习要求 阅读本实验内容 ，了解示波器的工作原理 、性能及面板上常用的各主要旋钮 、 按键的作用和调节方法 。试填写表 1-2-3 的选项内容 。 填空 ：当用示波器观测信号 ，已知信号频率为 1KHz，峰-峰值为 1V，则应 将 Y 轴衰减选择 0.2V /格的档位 ，扫描时间选择 0.2ms /格的档位 。（ 要 求：波形 Y 轴显 示占 5 格，X 轴显示一个周期占 5 格） 实验实验实验实验 1.2 数字扫频信号发生器的使用数字扫频信号发生器的使用数字扫频信号发生器的使用数字扫频信号发生器的使用 四四四 四、 、 、实验总结报告分析提示 实验总结报告分析提示实验总结报告分析提示实验总结报告分析提示 circle6 思考题 1：信号发生器测试线上的红夹子能与示波器的黑夹子相接吗 ？为什 么？ 答： 不能 。会造成信号发生器输出端短路 。 示波器的黑夹子必须和信号的 “地”端相连 ，也就是必须和信号发生器测试 线上的黑夹子相连 。信号发生器和示波器的黑夹子都与仪器自身的 “地”端以及 测试线的屏蔽层相连 ，接反会造成信号发生器输出端短路 。 circle6 思考题 2： TFG5003 数字扫频信号发生器显示的正弦交流电压是有效值还 表表表 表 1-1-3 选定示波器正确的操作方法选定示波器正确的操作方法选定示波器正确的操作方法选定示波器正确的操作方法 （ （正确的在方框内画 正确的在方框内画正确的在方框内画正确的在方框内画 ， ，错误的在方框内画 错误的在方框内画错误的在方框内画错误的在方框内画 ） ） 显示情况 操作方法 显示出的波形亮度低 调整聚焦调节旋钮 （）； 调整辉度调节旋钮 （） 显示出的波形线条粗 调整聚焦调节旋钮 （）； 调整辉度调节旋钮 （） 显示出的波形不稳定 （波形 在 X 轴方向移动 ） 调整触发电平旋钮 （）； 调整水平位移旋钮 （） 显示出的波形幅值太小 调整垂直衰减旋钮 （）； 调整垂直位移旋钮 （） 显示出的波形 X 轴太密 调整扫描时间旋钮 （）； 调整垂直衰减旋钮 （） 模拟电子技术实验 6 是峰值 ？信号发生器显示的方波电压 是峰 -峰值还是峰值 ？ 答：信号发生器显示的正弦交流电压是 有效值 。 信号发生器显示的方波电压是 峰值 。 circle6 思考题 3：当用示波器观测信号发生器输出方波信号时 ， Y 轴耦合方式选择 “AC”或 “DC”有什么不同 ？为什么 ？ 答： 波形没有不同 。因为信号发生器产生的方波信号没有直流分量 。 实验实验实验实验 1.3 数字交流毫伏表的使用数字交流毫伏表的使用数字交流毫伏表的使用数字交流毫伏表的使用 五五五 五、 、 、实验总结报告分析提示 实验总结报告分析提示实验总结报告分析提示实验总结报告分析提示 circle6 思考题 1：交流毫伏表测试线上的红夹子和黑夹子在测量交流信号时是否可 以互换 ？ 答： 不能 。 提示提示提示提示 ： ： 电 测 当测 电压时 换电极 响在一般工量中，量交流，可任意互而不影 测 读数 电 电量。但在子路中，由于频 电 较 较 为工作率和路阻抗高，故功率低。 扰 号 数电 仪 号发避免外界干信，多子器（交流毫伏表、示波器和信生器 ）采用 单 输 单 输 仪 两个测 输 总 与仪端入、 端出的形式，即器的量端或出端有一端 器外 壳连 并与 号测试电缆 屏 线连 夹 这个接，信的外蔽接在一起接黑子，通常端点用 号符“ 应 时 将仪”表示。用， 器的“ 测电”和被路中的“ 连”都接在一起 ，才 扰 称为能防止引入干 。即共地。 circle6 思考题 2：示波器 、信号发生器和交流毫伏表都使用的是同种测试线 ，哪种 仪器的测试线在单独使用时红夹子和黑夹子可以短接 ?为什么 ? 答： 示波器和交流毫伏表 在单独使用时 ，红黑 夹子可以短接 。 因为它们是信 号的输入端 ，短接时 ，输入信号为零 。 模拟电子技术实验 7 信号发生器 的红黑饺子不可短接 ， 短接会烧毁仪器 。因为它们是信号的输出 端，短接相当于把信号端直接接地 ，会烧毁设备 。 六六六 六、 、 、预习要求 预习要求预习要求预习要求 阅读本实验内容 ，了解双路数字交流毫伏表功能及技术指标 。当测量信号发 生器的输出交流信号 Ui =10mv；频率为 1KHz 时，试填写表 1-3-1。 实验实验实验实验 2.1 晶体管共射极单管放大电路晶体管共射极单管放大电路晶体管共射极单管放大电路晶体管共射极单管放大电路 理论要求理论要求理论要求理论要求 ： ：电路原理图参看实验指导书 。 1、静态工作点的计算 。 2、放大电路性能 ：电压放大倍数 、输入电阻 、输出电阻的计算 。 四四四 四、 、 、实验总结报告分析提示 实验总结报告分析提示实验总结报告分析提示实验总结报告分析提示 circle6 放大器静态工作点设置的不同对放大器工作有何影响 ？ 答：有影响的 。静态工作点不合适 ，放大器会处于 饱和 或者 截止 的工作 状态 。 Rp 减小 ， UB 过高 ，容易导致饱和 ； Rp 增加 ， UB 过低 ，容易导致截止 。 circle6 放大器负载 RL 对放大器的放大倍数 Au 的影响 。 表表表 表 1-3-1 选定双路数字交流毫伏表正确使用方法选定双路数字交流毫伏表正确使用方法选定双路数字交流毫伏表正确使用方法选定双路数字交流毫伏表正确使用方法 （ （正确的在方框内画勾 正确的在方框内画勾正确的在方框内画勾正确的在方框内画勾 ） ） 项 目 位 置 设 置 量程的选择 300V（）; 30mv （） 电压表头显示的电压值 交流有效 值（）; 峰值 （） 信号超过量程会出现什么现象 ？ 量程指示灯会闪烁 （）； 无指示反映 （） 测量信号前需要调零 ？ 需要 （）； 不需要 （） 能测信号中的直流量吗 ？ 能（）； 不能 （） 模拟电子技术实验 8 答： RL 的加入 ，会使得 Au 变小 。因为 , /L L C L be RAu R R R r = = 。而当 R L 增加时 ， Au 减小 。 circle6 思考题 ：当 Uo 波形失真时 ，用晶体管毫伏表测量 Uo 的电压值是否有意义 ？ 答：晶体管毫伏表测量的是 交流信号的有效值 ，当波形失真时 ，测量没有意义 。 五五五 五、 、 、预习要求 预习要求预习要求预习要求 circle6 设： RB1 40K， 50， UBE 0.7V, 估算图 2-1-2 静态理论值 ，并将数值 填入表 2-1-1 中。 circle6 空载时大电压放大倍数 Au=-201.6；负载 RL=5.1k 时， Au=-100.8。 circle6 阅读完本课实验内容后 ，填写表 2-1-4。 表表表 表 2 2-1-1 放大器静态工作点放大器静态工作点放大器静态工作点放大器静态工作点 UB(V) UBE(V ) UCE(V ) RB1(k ) IB( A) IC(mA) （ IC/IB） 理论估算值 3.724 0.7 1.965 40 27.5 1.375 50 模拟电子技术实验 9 实验实验实验实验 2.2 比例运算电路比例运算电路比例运算电路比例运算电路 理论要求理论要求理论要求理论要求 ： ： 会计算输入输出电压关系式 。电路原理图参看实验指导书 。 四四四 四、 、 、实验总结报告分析提示 实验总结报告分析提示实验总结报告分析提示实验总结报告分析提示 1、电路的特点 ： circle6 反相比例电路 ： 1 F o i RU U R= 。输入电阻 Ri=R1（输入电阻小 ，比如 20K，计 表表表 表 2 2-1-4 选定仪表正确使用的方法选定仪表正确使用的方法选定仪表正确使用的方法选定仪表正确使用的方法 （ （正确的在方框内画 正确的在方框内画正确的在方框内画正确的在方框内画 ， ， ，错误的在方框内画 错误的在方框内画错误的在方框内画错误的在方框内画 ） ） ） 项 目 操作步骤 测电阻 先选择合适的量程 ，将指针 万用表 测试笔输入端短接起来 ，调节调零 旋钮 ，使指针调在电阻表盘零位置 。（） 指针 万用表和数字万用表都要 断开测量电路的电源 （）；断其并联 回路测电阻 （） 测电流 将指针万用表表串接到电路中 （）；测 IB 用 A 档（）；测 IC 用 mA 档（）；不用断开其测量两点间的导线 （） 电压表选择 测量静态工作点使用万用表 （）；使用交流毫伏表 （） 测量交流参数 ui、 uo 使用万用表 （）；使用交流毫伏表 （） 示波器观测两波形 的相位 示波器垂直工作方式分别选 “ CH1”、“ CH2”通道进行观察 （） 示波器垂直工作方式选 用“ DUAL”，同时观测两信号 （） 实验结束仪器复位 先关所有仪器电源开关 ，再拆线 （） 毫伏表的测量夹子夹在一起 （）；毫伏表放在 30mv 档（）；毫伏 表放在 300v 档（） 万用表放在电阻档位 （）；万用表放在交流最大档位或 “ OFF”档（） 模拟电子技术实验 10 算公式 ： 1i ii i i U U RR I U U= = ）。 反相放大 ，比例系数可随意 。当 R1=RF 时， 为反相跟随器 。 circle6 同相比例电路 ： 1 (1 )Fo iRU UR= + ，输入电阻 Ri=（输入电阻大 ，计算公式 1( / )i i F i i i U U R RR I U U+ = = ）， 同相放大 ，比例系数只可大于 1。当 R1=RF 时，为 同相跟随器 。 circle6 反相求和电路 ： 1 2 1 2 ( )F Fo i iR RU U UR R= + ，特点类似于反相比例电路 ，可运用 叠加原理求输入输出电压关系式 。 circle6 误差原因 1、运放非 理想状态 ：开环放大倍数非 ，同相 、反相输入端电流非零 。 2、电阻等元件参数非标称值 。 3、测量仪器仪表 万用表 、示波器的误差 。 4、工作在非线性区域导致很大误差 。 3、比例电路输入输出电压传输特性曲线除了线性区外 ，要画到 实测的 正负饱和 值。 4、思考题 ：当表 2-2-3 中 Ui 大于等于 4V 时， Uo 会大于等于 12V 吗？为什么 ？ 答：不会 。因为运算放大器的直流电源是 12V 供电 ，其输出不会大于电源电压 。 模拟电子技术实验 11 五五五 五、 、 、预习要求 预习要求预习要求预习要求 实验实验实验实验 2.3 反相积分电路反相积分电路反相积分电路反相积分电路 理论要求理论要求理论要求理论要求 ： ： 会计算输入输出电压关系式 。电路原理图参看实验指导书 。 直流电压输入 ： 1o iu u tRC= 正弦信号输入 ： sin( 90 )im Uuo t RC = + ringoperator 四四四 四、 、 、实验总结报告分析提示 实验总结报告分析提示实验总结报告分析提示实验总结报告分析提示 circle6 特点特点特点特点 直流积分 ：输出是输入信号对时间的积分 ，最后达到饱和值 。输出和输入信 号反相 。 1o iu u tRC= 交流积分 ：输出和输入信号相位差 90。 sini imu U t= sin( 90 )imo Uu tRC = + ringoperator 表表表 表 2-2-5 选定正确的测量方法选定正确的测量方法选定正确的测量方法选定正确的测量方法 （ （正确的在方框内画 正确的在方框内画正确的在方框内画正确的在方框内画 ， ，错误的在 错误的在错误的在错误的在 方框内画方框内画方框内画方框内画 ） ） 项 目 测量方法 使用运算放大器 开环过零是检测运算放大器的好坏 （） 闭环调零是消除运算放大器比例运算电路中的误差 （） 用 示 波 器 观 测 信 号，当信号中含有 交、直流分量时 显示全波形 ，则选择 Y 轴耦合方式为 “DC” （）； 则 选择 Y 轴耦合方式为 “AC” （） 仅显示交流波形 ，则选择 Y 轴耦合方式为 “DC” （）； 则选择 Y 轴耦合方式为 “AC” （） 模拟电子技术实验 12 circle6 误差原因误差原因误差原因误差原因 1、运放非理想状态 ：开环放大倍数非 ，同相反相输入端电流非零 。 2、电阻 、电容等元件参数非标称值 。 3、信号发生器产生的输入信号有误差 。 4、测量仪器仪表 示波器的误差 。 circle6 积分器输入正弦交流信号时分析 ui 与 uo 之间的相位关系 。 答： uo 相位 超前 ui 相位 90。 circle6 思考题 2：当输入正弦交流信号的频率发生变化时 ，积分器的输出会出现什 么变化 ？（ 分析相位差 、幅值 、周期 ） 答：积分器的输出 与输入的关系为 ： sin( 90 )imUuo tRC = + ringoperator uo 相位仍旧超前 ui 相位 90，相位差不变 。 输出信号的幅值为 imURC ，所以幅值会发生变化 。输入信号频率增加 ，输出 信号幅值减小 。 输出信号的周期和输入信号一样 ，所以也会变化 。输入信号频率增加 ，输出 信号频率也增加 。 五五五 五、 、 、预习要求 预习要求预习要求预习要求 阅读本实验内容 。熟练掌握示波器的使用 ，试填写表 2-3-1。 图 2-3-4 中，当 ui=UimSint （ Uim=1V； f=100Hz）时，分析积分器输出端 uo 的情况 , 理论估算输出幅值 Uom= 1.59V 。 （ 3 6110 10 0.1 10 2 100imo m UU R C pi= = ） 模拟电子技术实验 13 实验实验实验实验 2.4 电压比较器电压比较器电压比较器电压比较器 理论要求理论要求理论要求理论要求 ： ： 阈值电压的计算 。电路原理图参看实验指导书 。 反相单门限电压比较器 ：阈值电 压是同相端的电压 ，信号从反相端入 。 迟滞比较器 ： 1 1 2 OH T RUU R R+ = + ， 1 1 2 OL T RUU R R = + 四四四 四、 、 、实验总结报告分析提示 实验总结报告分析提示实验总结报告分析提示实验总结报告分析提示 1、电压比较器原理 ：输入端信号和阈值电压进行比较 。电路处于开环状态 ，输 出在运放正负饱和电压间跳变 ，经稳压二极管后 ，输出值在稳压二极管的稳压值 之间 跳变 。 2、思考题 ：当迟滞比较器输入交流信号 Uim 值小于门限电压 VT 时，比较 器输出 会出现什么情况 ？ 答：比较器的输出就不会发生跳变 。 输出可能为正饱和值或负饱和值 。 五五五 五、 、 、预习要求 预习要求预习要求预习要求 阅读本实验内容 ，了解由运算放大器组成电压比较器的工作原理 。填写表 表表表 表 2-3-1 选定正确的测量方法选定正确的测量方法选定正确的测量方法选定正确的测量方法 （ （正确的在方框内画 正确的在方框内画正确的在方框内画正确的在方框内画 ， ，错误 错误错误错误 的在方框内画的在方框内画的在方框内画的在方框内画 ） ） 项 目 测量方法 图 2-3-4 中，输入交 流信号 Uim=1V ； f=100Hz，用示波器 观测两波形相位关 系 示波器扫描时间选择 “0.5s/格 ”档位 （） 示波器扫描时间选择 “2ms/格 ”档位 （） 示波器 Y 轴工作方式分别选用 CH1、 CH2 通道进行观察 （） 示波器 Y 轴工作方式选用 “ DUAL”（交替显示 ）（） Uim 是正弦交流信号有效值 （） Uim 是正弦交流信号峰值 （） 模拟电子技术实验 14 2-4-1 中的内容 。 理论计算图 2-4-2（ a）电路中 ，上限门电压 UT+= 0.73V ；下限门 电压 UT= -0.73V 。 ( 1 1 2 OH T RUU R R+ = + , 1 1 2 OL T RUU R R = + ) 实验实验实验实验 2.5 波形发生器波形发生器波形发生器波形发生器 理论要求理论要求理论要求理论要求 ： ： 电路原理图参看实验指导书 。 RC 正弦波发生器 ： 12f RCpi= 方波 （矩形波 ）发生器 ： T=2 1 2 ln(1 2 )F RR C R+ ，占空比 50%。 uc 波形中充 、 放电的幅值 取决于运算放大器同相输入端 U+的电压值 ，即 1 1 2 DZ R U R R+ 。 四四四 四、 、 、实验总结报告分析提示 实验总结报告分析提示实验总结报告分析提示实验总结报告分析提示 circle6 思考题 1：方形波发生器图 2-5-3，当 R3 的电阻增大时 ，会对输出产生什么 影响 ？ 答：一般情况下 R3 增大 ，不会对输出电压的大小产生影响 。它的作用是限 流，使流过稳压管的电流不过大 。 表表表 表 2-4-1 选定正确的操作方法选定正确的操作方法选定正确的操作方法选定正确的操作方法（正确的在方框内画正确的在方框内画正确的在方框内画正确的在方框内画，错误的在方框内画错误的在方框内画错误的在方框内画错误的在方框内画） 项 目 操作方法 运算放大器使用 运算放大器使用时须提供直流电源 （ 12V 和地 ）（） 运算放大器须检测好坏 ，方法是开环过零 （） 电压比较器仍须要调零 （） 迟滞比较器 利用迟滞比较器将输入的正弦波转换为输出的矩型波 ， 对输入信号幅值大小没有要求 （） 模拟电子技术实验 15 circle6 思考题 2：方形波发生器图 2-5-3， uc 波形中充 、放电的幅值由什么决定 ？ 充、放电的时间由什么决定 ？ 答：方形波发生器 是由迟滞比较器和积分电路组合而成 。 uc 波形中充 、放 电的幅值 取决于运算放大器同相输入端 U+的电压值 ，即 1 1 2 DZ R U R R+ 。充电和放 电的时间是 一样长的 ，都等于 半个周期 ，而周期为 1 2 2 ln (1 2 )F RT R C R= + 。 circle6 思考题 3： RC 正弦波发生器图 2-5-1 中，电位器 RP 的作用是调节正弦波的 频率吗 ？它的作用是什么 ？ 答：不是调节正弦波的频率 。它的作用是调节放大电路的 Av 值，使之满足 振幅平衡条件 Av=3（ AF =1）。 五五五 五、 、 、预习要求 预习要求预习要求预习要求 计算 RC 正弦波发生器 （图 2-5-1）的输出振荡频率 fo= 159Hz 。 （ 12f RCpi= ） 计算方波发生器 （图 2-5-3）当 RF=10K 时，输出 方波的周期 T= 2.2ms 。 （ 1 2 2 ln (1 2 )F RT R C R= + ）