模拟电路实验指导书(学生版10).doc

模拟电子技术基础实验实验指导书实验要求1实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。预习要求如下： 1)认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的估算。 2)完成各实验“预习要求”中指定的内容。 3)熟悉实验任务。 4)复习实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。2使用仪器和实验箱前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时应严格遵守。3万用表应先打到相应的量程后，在接入电路中测量。在使用完毕后立刻关闭。4探头线在连接时，注意不要垂到桌子下面5实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象(例如有元件冒烟、发烫或有异味)应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。找出原因、排除故障，经指导教师同意再继续实验。6实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线。7实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果(数据波形、现象)。8实验结束后，必须关断电源，并将仪器、设备、工具、导线、凳子摆放整齐；所有仪器的探头线不用拆下来，万用表的探头线不要缠绕。9实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告；实验报告的电路图、表格用铅笔绘图。实验一 单级交流放大电路一、实验目的 1.熟悉电子元器件和模拟电路实验箱， 2.掌握放大电路静态工作点的调试方法及其对放大电路性能的影响。 3.学习测量放大电路Q点，AV，ri，ro的方法，了解共射极电路特性。4.学习放大电路的动态性能。5.分清楚直流、交流电压的测量方法。二、实验仪器 1.示波器 2.信号发生器3.数字万用表三、预习要求 1.三极管及单管放大电路工作原理。2.放大电路静态和动态测量方法。四、实验内容及步骤1.装接电路与简单测量 图1.l 基本放大电路 (1)用万用表判断实验箱上三极管V的好坏，电解电容C的极性和好坏。l 在实验报告上写出判断三极管以及电容好坏的方法。 (2)按图1.1所示，连接电路(注意：接线前先测量+12V电源，关断电源后再连线)，将RP的阻值调到最大位置。 2.静态测量与调整(1) 接线完毕仔细检查，确定无误后接通电源。改变RP，记录IC分别为0.5mA、1mA、1.5mA时三极管V的值（其值较低）。（如果电流调不到，可选取较为接近的值代替）注意：Ib和Ic的测量和计算方法：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1.2中Ib为支路电流)。此法虽不直观，但操作较简单，建议初学者采用。IC0.511.5Ib (2)按图1.2接线，调整RP使VE=2.2V，计算并填表1.1。写出IB 、IC的计算过程。图1.2 工作点稳定的放大电路表1.1实测实测计算VBE(V)VCE(V)Rb(K)IB(A)IC(mA)3.动态研究（1）按图1.3所示电路接线，R1、R2不用接入电路中。（2）将信号发生器的输出信号调到f=1KHz，幅值为5mV，接至Vi点，观察Vi和VO端波形，并比较相位。（3）信号源频率不变，逐渐加大信号源幅度，如果输出失真调整RP，观察VO不失真时的最大值并填表1.2。Rbb=200欧姆，Ut=26mV 表1.2 RL=实测实测计算估算相位差Vi(mV)VO(V)AVAV图1.3 小信号放大电路(2) 保持Vi=5mV不变，放大器接入负载RL，在改变RC数值情况下测量，并将计算结果填表1.3。（R1、R2不用接入电路中，测量四组数据时，RP应保持不变，输出不能失真）表1.3给定参数实测实测计算估算RCRLVi(mV)VO(V)AVAV2k5K12k2K25k15K15k12K2(3) Vi=15mV，RC=5K1，不加RL时，如电位器RP调节范围不够，可改变Rb1(51K或150K)，增大和减小RP，观察VO波形变化，若失真观察不明显可增大Vi幅值（15 mV），并重测，将测量结果填入表1.4。（Vb Vc Ve是指三极管静态工作点的直流电压值，用万用表测量，测量时应断开输入信号）表1.4RPVbVcVe画出输出波形情况最大合适最小 4.测放大电路输入，输出电阻。(1) 输入电阻测量在输入端串接一个5K1电阻如图1.4，测量VS与Vi，即可计算ri。图1.4 输入电阻测量(2)输出电阻测量(见图1.5）图1.5 输出电阻测量在输出端接入可调电阻作为负载，选择合适的RL值使放大电路输出不失真(接示波器监视)，测量带负载时VL和空载时的VO，即可计算出rO。将上述测量及计算结果填入表1.5中。表1.5测算输入电阻（设：RS=5K1）测算输出电阻实测测算估算实测测算估算VS(mV)Vi(mV)ririVORL=VLRL=5K1RO(K)RO(K)5.测量放大电路的频率特性（1）将放大器负载断开，先将输入信号频率调到1KHz，幅度调到使输出幅度不失真（不要太小）。（2）保持输入信号幅度不变，改变频率，按表1.6测量并记录，（3）接上负载、重复上述实验。（4）画出实验电路的频率特性简图，标出fH和fL。表1.6 f(Hz)501002505001k2.5k5k10k20k200k500k1M2MVORL=RL=5K1五、实验报告： 1.注明你所完成的实验内容和思考题，简述相应的基本结论。 2.选择你在实验中感受最深的一个实验内容，写出较详细的报告。要求你能够使一个懂得电子电路原理但没有看过本实验指导书的人可以看懂你的实验报告，并相信你实验中得出的基本结论。实验二 两级交流放大电路一、实验目的 1.掌握如何合理设置静态工作点。 2.学会放大电路频率特性测试方法。 3.了解放大电路的失真及消除方法。二、实验仪器 1.双踪示波器。 2.数字万用表。 3.信号发生器，三、预习要求 1.复习教材多级放大电路内容及频率响应特性测量方法。 2.分析图2.1两级交流放大电路。初步估计测试内容的变化范围。四、实验内容 实验电路见图2.1图2.1 两级交流放大电路 1.设置静态工作点 (1)按图接线，注意接线尽可能短，R1、R2不用接入电路中。 (2)静态工作点设置：要求第二级在输出波形不失真的前提下幅值尽量大，第一级为增加信噪比，工作点尽可能低。 (3)在输入Vi端接入频率为1KHz幅度为1mV的交流信号，调整工作点使输出信号最大不失真。 注意：如发现有寄生振荡，可采用以下措施消除： 重新布线，尽可能走短线。 可在三极管b、e两极间加几p到几百p的电容。 信号源与放大电路用屏蔽线连接，2.按表2.l要求测量并计算，注意测静态工作点时应断开输入信号，注意哪些是交流电压值，哪些是直流电压值。表2.1静态工作点输入/输出电压（mA）电压放大倍数第一级第二级第1级第2级整体VC1Vb1Ve1VC2Vb2Ve2ViV01V02AV1AV2AV空载负载3.接入负载电阻RL=3K，按表2.1测量并计算，比较实验内容2，3的结果。4.测两级放大电路的频率特性（1）将放大器负载断开，先将输入信号频率调到1KHz，幅度调到使输出幅度最大而不失真。（2）保持输入信号幅度不变，改变频率，按表2.2测量并记录，（3）接上负载、重复上述实验。（4）画出实验电路的频率特性简图，标出fH和fL。表2.2 f(Hz)501002505001k2.5k5k10k20k200k500k1M2MVORL=RL=3K 五、实验报告：1.整理实验数据，分析实验结果。2.画出实验电路的频率特性简图，标出fH和fL。3.写出增加频率范围的方法。实验三 负反馈放大电路一、实验目的 1.研究负反馈对放大电路性能的影响。2.掌握负反馈放大电路性能的测试方法。二、实验仪器 1.双踪示波器。 2.音频信号发生器。3.数字万用表。三、预习要求 1.认真阅读实验内容要求，估计待测量内容的变化趋势。2.设图3.1电路晶体管值为40，计算该放大电路开环和闭环电压放大倍数。四、实验内容1.负反馈放大电路开环和闭环放大倍数的测试(1) 开环电路按图接线，R1、R2不用接入电路中，RF先不接入。输入端接入Vi=lmV f=lKHz的正弦波。调整接线和参数使输出不失真且无振荡(参考实验二方法) 。如果输出失真，那么在R9两端并联一个22K电阻。按表3.1要求进行测量并填表。 根据实测值计算开环放大倍数和输出电阻r0。图 3.1反馈放大电路 (2).闭环电路（测量闭环放大倍数时，可适当增加输入信号幅值使输出波形稳定） 接通RF和CF ，按(一)的要求调整电路。 按表3.1要求测量并填表，计算Avf。根据实测结果，验证Avf，写出验证过程。根据实测值计算闭环放大倍数和输出电阻r0。表3.1RL(K)Vi(mV)V0(mV)AV(Avf)RO开环1 1K51闭环11K51 2.负反馈对失真的改善作用 (1)将图3.1电路开环，逐步加大Vi的幅度，使输出信号最大不失真，记录输入、输出波形幅度，填入表3.2中。(2)将电路闭环，观察输出情况，并适当增加Vi幅度，使输出信号最大不失真，记录输入、输出波形幅度，填入表3.2中。 (3)若RF=3K不变，但RF接入1V1的基极，会出现什么情况？实验验证之。画出实验的波形图，并分析波形产生原因。表3.2开环闭环ViVo 3.测放大电路频率特性(1)将图3.1电路先开环，选择Vi适当幅度，保持不变并调节频率使输出信号在示波器上有最大显示。(2)保持输入信号幅度不变逐步增加频率，直到波形减小为原来的70，此时信号频率即为放大电路fH。(3)条件同上，但逐渐减小频率，测得fL。(4)将电路闭环，重复13步骤，并将结果填入表3.3。表3.3fH(Hz)fL(Hz)开环闭环五、实验报告： 1.将实验值与理论值比较，分析误差原因。 2.根据实验内容总结负反馈对放大电路的影响。实验四 射极跟随电路一、实验目的 1.掌握射极跟随电路的特性及测量方法。2.进一步学习放大电路各项参数测量方法。二、实验仪器 1.示波器 2.信号发生器3.数字万用表三、预习要求 1.参照教材有关章节内容，熟悉射极跟随电路原理及特点，2.根据图4.l元器件参数，估算静态工作点。图41 射极跟随电路四、实验内容与步骤 1.按图4.1电路接线。 2.直流工作点的调整。 将电源+l2V接上，在B点加f=lKHz正弦波信号，输出端用示波器监视，反复调整RP及信号源输出幅度，使输出幅度在示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级对地的电位，即为该放大器静态工作点，将所测数据填入表4.1。表4.1Ve(V)Vb(V)VC(V)3.测量电压放大倍数Av 接入负载RL=1K。在B点加入f=1KHz正弦波信号，调输入信号幅度(此时偏置电位器RP不能再旋动)，用示波器观察，在输出最大不失真情况下测Vi和VL值，将所测数据填入表4.2中。表4.2Vi(V)VL(V) 4.测量输出电阻R。 在B点加入f=1KHz正弦波信号，接上负载RL=2K2时，用示波器观察输出波形，测空载时输出电压VO(RL=)，加负载时输出电压VL(R=2K2)的值。 则将所测数据填入表4.3中。表4.3RLV0(mV)VL(mV)5.测量放大电路输入电阻Ri（采用换算法） 在输入端串入RS=5K1电阻，A点加入f=1KHz的正弦波信号，用示波器观察输出波形，用毫伏表分别测A、B点对地电位VS、Vi。则 将测量数据填入表4.4。表4.4VS(V)Vi(V)6.测射极跟随电路的跟随特性并测量输出电压峰峰值VOP-P。 接入负载RL=2K2，在B点加入f=1KHz的正弦波信号，逐点增大输入信号幅度Vi，用示波器测量输出电压的峰峰值VOP-P，计算出AV，。将所测数据填入表4.5。表4.51234567Vi(峰值)（V）0.5123456VOP-PAV 五、实验报告 1.绘出实验原理电路图，标明实验的元件参数值， 2.整理实验数据及说明实验中出现的各种现象，得出有关的结论；画出必要的波形及曲线。 3.将实验结果与理论计算比较，分析产生误差的原因。实验六 比例求和运算电路一、实验目的 1.掌握用集成运算放大电路组成比例、求和电路的特点及性能。 2.学会上述电路的测试和分析方法。二、实验仪器 1.数字万用表 2.示波器3.信号发生器三、预习要求 1.计算表6.1中的VO和Af 2.估算表6.3的理论值 3.估算表6.4、表65中的理论值 4.计算表6.6中的VO值 5.计算表6.7中的VO值四、实验内容 1.电压跟随电路实验电路如图6.1所示。按表6.1内容实验并测量记录。注意：集成运算放大器，需要同时输入正12V与负12V电压以及把实验电路板与实验箱共地，才能够正常工作。图6.1 电压跟随电路表6.1Vi(V)20.500.51VO(V)RL=RL=5K12.反相比例放大器实验电路如图6.2所示。图6.2 反相比例放大电路(1)按表6.2内容实验并测量记录。表6.2直流输入电压Vi(mV)3010030010003000fH输出电压VO理论估算(V)实际值(V)误差(mV) (2)按表6.3要求实验并测量记录，理论估算写出计算过程。表6.3测试条件理论估算值实测值V0RL开路，直流输入信号Vi由0变为800mVVAB VR2VR1V0LRL由开路变为5K1, Vi=800mV(3)测量图6.2电路的上限截止频率。（输入电压Vi=400mV，有效值） 3.同相比例放大电路 电路如图6.3所示(1) 按表6.4和6.5实验测量并记录，理论估算写出计算过程。 图6.3 同相比例放大电路表6.4直流输入电压Vi(mV)3010030010003000fH输出电压VO理论估算(V)实际值(V)误差(mV)表6.5测试条件理论估算值实测值V0RL开路，直流输入信号Vi由0变为800mVVABVR2 VR1V0LRL由开路变为5K1, Vi=800mV (2)测出电路的上限截止频率（输入电压Vi=400mV，有效值） 4.反相求和放大电路。 实验电路如图6.4所示。按表6.6内容进行实验测量，并与预习计算比较。图6.4 反相求和放大电路表6.6Vi1(V)0.30.3Vi2(V)0.20.2VO(V)VO估(V) 五、实验报告 1.总结本实验中5种运算电路的特点及性能。 2.分析理论计算与实验结果误差的原因。实验七 积分与微分电路一、实验目的 1.学会用运算放大器组成积分微分电路。 2.学会积分微分电路的特点及性能。二、实验仪器 l.数字万用表 2.信号发生器 3.双踪示波器三、预习要求1.分析图7.1电路，若输入正弦波，V0与Vi相位差是多少？当输入信号为100Hz有效值为2V时，VO=？2.分析图7.2电路，若输入方波，V。与Vi相位差多少？当输入信号为160Hz幅值为1V时，输出VO=？ 3.拟定实验步骤、做好记录表格。四、实验内容 1.积分电路：实验电路如图7.1所示图7.1 积分电路 (1)取Vi=-1V，断开开关K(开关K用一连线代替，拔出连线一端作为断开)用示波器观察VO变化。(2)测量饱和输出电压及有效积分时间。 (3)使图7.1中积分电容改为0.1，在积分电容两端并接100K电阻，断开K，Vi分别输入频率为100Hz幅值为1V（VP-P2V）的正弦波和方波信号，观察和比较Vi与V0的幅值大小及相位关系，并记录波形。（在同一坐标系中画出输入输出波形图） (4)改变信号频率(20Hz400Hz)，观察Vi与VO的相位、幅值及波形的变化。 2.微分电路实验电路如图7.2所示。图7.2微分电路 (1)输入正弦波信号，f=160Hz有效值为1V，用示波器观察Vi与VO波形并测量输出电压。（在同一坐标系中画出输入输出波形图）(2)改变正弦波频率(20Hz400Hz)，观察Vi与VO的相位、幅值变化情况并记录。 (3)输入方波信号，f=200Hz，V=200mV（VP-P400mV），在微分电容左端接入400左右的电阻（通过调节1K电位器得到），用示波器观察VO波形；（在同一坐标系中画出输入输出波形图）。(4)输入方波信号，f=200Hz，V=200mV（VP-P400mV），调节微分电容左端接入的电位器（1K），观察Vi与VO幅值及波形的变化情况并记录。正弦波方波信号频率增加电阻变化积分电路在同一坐标系中画出输入输出波形图，至少有两个周期在同一坐标系中画出输入输出波形图，至少有两个周期随着频率的增加，输出信号相位 ，幅值 ，波形 微分电路在同一坐标系中画出输入输出波形图，至少有两个周期在同一坐标系中画出输入输出波形图，至少有两个周期随着频率的增加，输出信号相位 ，幅值 ，波形 随着电阻R的增加，输出信号相位 ，幅值 ，波形 五、实验报告 1.整理实验中的数据及波形，总结积分，微分电路特点。 2.分析实验结果与理论计算的误差原因。实验九 有源滤波电路一、实验目的 1.熟悉有源滤波电路构成及其特性。 2.学会测量有源滤波电路幅频特性。二、仪器及设备 1.示波器 2.信号发生器三、预习要求 1.预习教材有关滤波电路内容。 2.分析图9.1，图9.2，图9.3所示电路。写出它们的增益特性表达式。 3.计算图9.1，图9.2电路的截止频率，图9.3电路的中心频率。4.画出三个电路的幅频特性曲线。四、实验内容 l.低通滤波电路实验电路如图9.1所示。其中：反馈电阻RF选用5K1的固定值电阻。图9.1 低通滤波电路按表9.1内容测量并记录。表9.1Vi(V)111111111111f(Hz)5101530405060100150200300400V0(V)2.高通滤波电路实验电路如图9.2所示，其中：反馈电阻RF选用5K1的固定值电阻。图9.2 高通滤波电路表9.2Vi(V)111111111111f(Hz)10203050100130140150160200300400V0(V)3.带阻滤波电路实验电路如图9.3所示图9.3 带阻滤波电路(1)实测电路中心频率。(2)以实测中心频率为中心，测出电路幅频特性。 1.整理实验数据，画出各电路曲线，并与计算值对比分析误差。 2.如何组成带通滤波电路？试设计一中心频率为300Hz，带宽200Hz的带通滤波电路。实验十 电压比较电路一、实验目的 1.掌握比较电路的电路构成及特点。 2.学会测试比较电路的方法。二、仪器设备 1.双踪示波器 2.信号发生器 3.数字万用表三、预习要求 l.分析图10.1电路，回答以下问题(1)比较电路是否要调零？原因何在？(2)比较电路两个输入端电阻是否要求对称？为什么？(3)运放两个输入端电位差如何估计？2.分析图10.2电路，计算：(1)使VO由Vom变为Vom的Vi临界值。(2)使V0由Vom变为Vom的Vi临界值。(3)若由Vi输入有效值为1V正弦波，试画出Vi一VO，波形图。3.分析图10.3电路，重复2的各步。4.按实习内容准备记录表格及记录波形的座标纸。四、实验内容 1.过零比较电路实验电路如图10.1所示图10.1 过零比较电路(1)按图接线Vi悬空时测VO电压，(2). Vi输入500Hz有效值为1V的正弦波，观察ViVO波形并记录。(3)改变Vi幅值，观察VO变化。2.反相滞回比较电路，实验电路如图10.2所示图 10.2 反相滞回比较电路 (1)按图接线，并将RF调为100K，Vi接DC电压源，测出VO由Vom一Vom时Vi的临界值。(2)同上，VO由Vom一Vom (3)Vi接500Hz有效值1V的正弦信号，观察并记录Vi一VO波形。(4)将电路中RF调为200K，重复上述实验。3.同相滞回比较电路。实验电路为图10.3所示图10.3 同相滞回比较电路(1)参照(二)自拟实验步骤及方法，(2)将结果与(二)相比较，五、实验报告 1.整理实验数据及波形图，并与予习计算值比较。 2.总结几种比较电路特点。实验八 波形发生电路一、实验目的 1.掌握波形发生电路的特点和分析方法 2.熟悉波形发生电路设计方法。二、实验仪器 1.双踪示波器 2.数字万用表三、预习要求 1.分析图8.1电路的工作原理，定性画出VO和VC波形。 2.若图8.1电路R=10K，计算VO的频率。 3.图8.2电路如何使输出波形占空比变大？利用实验箱上所标元器件画出原理图。 4.图8.3电路中，如何改变输出频率？设计2种方案并画图表示。 5.图8.4电路中如何连续改变振荡频率？画出电路图。(利用实验箱上的元器件)四、实验内容 1.方波发生电路实验电路如图8.1所示，双向稳压管稳压值一般为56V。图8.1 方波发生电路(1)按电路图接线，观察VC、VO波形及频率，与预习比较。(2)分别测出R=10K，110K时的频率，输出幅值，与预习比较。要想获得更低的频率应如何选择电路参数？试利用实验箱上给出的元器件进行条件实验并观测之。2.占空比可调的矩形波发生电路 实验电路如图8.2所示。图8.2 占空比可调的矩形波发生电路(1) 按电路图接线，观察VO波形及频率，与预习比较。(2) 观察两个滑动变阻器对输出波形的影响。3.三角波发生电路实验电路如图8.3所示。图8.3 三角波发生电路 (1)按图接线，分别观测V01及V02的波形并记录。(2)如何改变输出波形的频率？按预习方案分别实验并记录。4.锯齿波发生电路实验电路如图8.4所示。图8.4 锯齿波发生电路 (1)按图接线，观测电路输出波形和频率。 (2)按预习时的方案改变锯齿波频率并测量变化范围。五、实验报告 1.画出各实验的波形图。 2.画出各实验预习要求的设计方案，电路图，写出实验步骤及结果。 3.总结波形发生电路的特点，并回答。 (1)波形产生电路需调零吗？ (2)波形产生电路有没有输入端。