模拟电子技术实验指导书.docx
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模拟电子技术实验指导书
模拟电子技术实验
指导书
信息工程系
实验前准备:
常用电子仪器使用
1、实验目的:
学习电子电路实验中常用电子仪器—示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、等的主要技术指标、性能及正确使用方法。
了解模拟电路实验箱的各模块。
2、实验内容:
熟悉常用电子仪器的使用方法,及各实验仪器的配合使用情况。
为接下来实验做准备。
例如:
为了掌握用函数信号发生器的使用及双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法,练习用函数信号发生器产生【频率】【1KHZ】【幅值】【5V】的正弦波,三角波,方波,并用示波器显示读数。
3、实验要求:
熟练掌握常用电子仪器的使用方法,及各实验仪器的配合使用情况。
4、主要仪器:
示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、模拟电路实验箱
实验一单管共射放大电路
(一)
一、实验目的
1、学习晶体管放大电路静态工作点的测试方法,进一步理解电路元件参数对静态工作点的影响,以及调整静态工作点的方法。
2、掌握电阻参数的变化对放大倍数的影响。
3、进一步熟悉常用仪器的使用方法。
二、实验设备
1、实验箱(台)2、示波器3、毫伏表4、数字万用表5、信号发生器
三、预习要求
1、熟悉单管放大电路,及其静态工作点。
2、了解负载变化及集电极电阻的变化对放大倍数的影响。
四、实验内容及步骤
1、测量并计算静态工作点
按图1-1接线。
将输入端对地短路,调节电位器RP2,使VC=3V,测量静态工作点VC、VE、VB及Vb1的数值,记入表3-1中。
按下式计算IB、IC,并记入表1-1中。
表1-1
调整Rb2
测量
计算
VC(V)
VE(V)
VB(V)
Vb1(V)
IC(mA)
IB(A)
2、改变RL,观察对电压放大倍数的影响
在实验步骤1的基础上,把输入端与地断开,接入f=1KHz、Vi=5mv的正弦波信号,负载电阻分别取RL=2KΩ、RL=5.1KΩ和RL=∞,用示波器观察输出电压波形,在保证输出波形不失真的前提下,测量Vi和V0,计算电压放大倍数:
Av=Vo/V1,填入表1-2中。
表1-2
RL()
Vi(mV)
VO(V)
Av
2K
5.1K
∞
3、改变RC,观察对放大倍数的影响
取RL=5.1K,在实验步骤2的基础上,把RC换成3K,重新测量Vi和V0,计算电压放大倍数:
Av=Vo/V1,填入表1-3中。
表1-3
RC()
Vi(mV)
VO(V)
AV
3K
2K
4、观察输入、输出电压相位关系
用示波器观察输入电压和输出电压波形,注意相位关系,画于表1-4中。
注:
为了防止噪声对小信号的干扰,而影响示波器的观测,信号发生器输出使用三通,用专用连接线(两头带高频插头)将小信号接示波器输入端。
表1-4
波形
五、实验报告
1、整理实验数据,填入表中,并按要求进行计算。
2、总结电路参数变化对静态工作点和电压放大倍数的影响。
3、讨论静态工作点对放大器输出波形的影响。
实验二单管共射放大电路
(二)
一、实验目的
1、深入理解放大器的工作原理;
2、学习测量输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压幅值的方法。
3、观察电路参数对失真的影响。
4、学习毫伏表、示波器及信号发生器的使用方法。
二、实验设备
1、实验箱(台)2、示波器3、毫伏表4、数字万用表5、信号发生器
三、预习要求
1、熟悉单管放大电路,掌握不失真放大的条件。
2、了解饱和失真、截止失真和固有失真的形成及波形;掌握消除失真方法。
四、实验内容及步骤
按图2-1接线。
1、测量输入和输出电阻,开关K1合上,调整滑动变阻器,使Vc=3V,输入端接入F=1KHZ,Vi=20mv的正弦信号,将开关K1打开,即串入R1(2K)电阻,分别测得R1两端对地信号电压Vi和Vi’,按下式计算输入电阻Ri。
测出负载电阻RL开路时输出电压Voo,和接入RL(2K)时的输出电压Vo,然后按下式计算出输出电阻Ro。
将测量数据及实验结果填入表2-1中:
表2-1
Vi(v)
Vi’(v)
Ri(Ω)
Voo(v)
Vo(v)
Ro(Ω)
2、观察静态工作点对放大器输出波形的影响,将观察结果填入表2-2,2-3中。
(1)输入信号不变,用示波器观察正常工作时输出电压Vo的波形并描画下来。
(2)逐渐减少滑动变阻器的值,观察输出电压的变化,在输出电压波形出现明显削顶失真时,把失真波形画下来,说明是哪种失真,如果滑动变阻器到零后仍不出现失真,可以加大输入信号Vi,直到出现明显失真波形。
(3)逐渐增大滑动变阻器的值,观察输出电压的变化,在输出电压波形出现明显削顶失真时,把失真波形画下来,说明是哪种失真,如果滑动变阻器到最大后仍不出现失真,可以加大输入信号Vi,直到出现明显失真波形。
(4)调解滑动变阻器,使输出电压波形不失真且幅值最大(这时的电压放大倍数最大),测量此时的静态工作点和输出电压的数值。
表2-2
滑动变阻器阻值
波形
何种失真
正常
减少
增大
表2-3
Vc(V)
VB(V)
Vo(V)
五、实验报告
1、分析输入和输出电阻的测试方法。
实验三OCL功率放大电路
一、实验目的
1、了解OCL功率放大电路的性能和特点。
2、加深理解负反馈对放大电路性能的影响。
3、掌握电路的测试方法。
二、实验设备
1、实验箱(台)2、示波器3、毫伏表4、信号源
三、实验内容和步骤
1、按实验电路图3-1接线。
图3-1
注意:
如果电路存在干扰,可在±12V电源之间接入0.033μF校正电容
2、调零:
将输入端对地短路,调节运放电位计,使功率放大电路的输出电压为零。
3、测量电源电压为±12V时的最大不失真输出功率和效率:
调整好信号源后在放大电路输入端输入f=1KHz,Vi=100mV的低频信号,用示波器观察输出波形,在无自激振荡的情况下,逐渐加大输入信号电压,至输出波形处于临界失真时,记录这时的最大不失真输出电压VO,并计算最大输出功率Pom和效率η,数据记入表3-1中:
表3-1
Vo(V)
η=Pom/PV
注:
PV为直流电源提供的功率。
4、测量放大电路在音频(20Hz-20KHz)范围内的频率特性。
在f=1KHz时,调输入信号Vi,使输出信号Vo=1V。
然后测量Vi值,保持Vi值不变的条件下改变信号频率f,记录所对应的Vo,并画出Vo~f曲线。
数据记入表3-2。
表3-2
保持Ui不变
f(Hz)
10
20
200
600
1K
10K
20K
60K
80K
Vi=(V)
Vo(V)
5、观察负反馈深度对波形失真的影响
调输入信号频率f=1KHz,用示波器观察输出波形,逐渐加大输入信号电压,至输出波形失真。
波形记入表3-3。
然后加强负反馈(即用100KΩ电阻与原反馈电阻Rf并联),观察输出波形失真有无变化。
波形记入表3-3。
表3-3
原输出失真波形
加强负反馈后的输出波形
6、用示波器观察负反馈放大电路的自激振荡现象及消除方法:
调整输入信号,使输出处于临界振荡状态,此时断开校正网络,电路将产生自激振荡,再将C接入观察变化。
五、实验报告
1、根据实验值计算最大不失真输出功率及相应的效率。
2、根据实验数据画出放大器的幅频特性曲线。
3、根据实验结果分析负反馈对波形失真的影响。
4、根据实验结果分析交越失真产生的原因及消除方法。
实验四 集成运算放大器的基本运算电路
(一)
一、实验目的
1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。
2、正确理解运算电路中各元件参数之间的关系和“虚短”、“虚断”、“虚地”的概念。
二、设计要求
1、设计反相比例运算电路,要求|Auf|=10,Ri≥10KΩ,确定外接电阻元件的值。
2、设计同相比例运算电路,要求|Auf|=11,确定外接电阻元件值。
三、实验原理
1、理想运算放大器特性
集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的元器件组成负反馈电路时,可以实现比例、加法、减法、积分、微分等模拟运算电路。
理想运放,是将运放的各项技术指标理想化,满足下列条件的运算放大器称为理想运放。
开环电压增益 Aud=∞
输入阻抗 ri=∞
输出阻抗 ro=0
带宽fBW=∞
失调与漂移均为零等。
理想运放在线性应用时的两个重要特性:
(1)输出电压UO与输入电压之间满足关系式
UO=Aud(U+-U-)
由于Aud=∞,而UO为有限值,因此,U+-U-≈0。
即U+≈U-,称为“虚短”。
(2)由于ri=∞,故流进运放两个输入端的电流可视为零,即IIB=0,称为“虚断”。
这说明运放对其前级吸取电流极小。
上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则,可简化运放电路的计算。
2、基本运算电路
(1)反相比例运算电路
电路如图4-1所示。
对于理想运放,该电路的输出电压与输入电压之间的关系为
为了减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻R2//100K=R1//RF。
图4-1反相比例运算电路
(3)同相比例运算电路
图4-2是同相比例运算电路,它的输出电压与输入电压之间的关系为
R2//100K=R1//RF
图4-2同相比例运算电路
四、实验设备与器件
1、±12V直流电源 2、函数信号发生器
3、交流毫伏表 4、直流电压表
5、集成运算放大器μA741,电阻器、电容器若干。
五、实验内容与步骤
实验前按设计要求选择运算放大器、电阻等元件的参数,看清运放组件各管脚的位置;切忌正、负电源极性接反和输出端短路,否则将会损坏集成块。
1、反相比例运算电路
(1)调零:
参照图4-3连接实验电路,输入端对地短路,接通±12V电源,调节运放电位器旋钮,使输出Uo=0V,运放此刻调零后,在后面实验中均不用调零。
图4-3
(2)参照4-1电路连接反向比例运算电路。
适当选取电路中反馈电阻RF的阻值,使得电路的电压放大倍数为|AV|=10。
按给定的Ui值计算和测量对应的Uo值,结果记入表4-1中。
表4-1
Vi
0.3V
0.5V
0.7V
1.0V
1.1V
1.2V
实际测量值
Vo
理论计算值
Vo
放大倍数
A
2、同相比例运算电路
(1)参照图4-2连接实验电路。
(2)适当选取电路中反馈电阻RF的阻值,使得电路的电压放大倍数为AV=11。
按给定的Ui值计算和测量对应的Uo值,结果记入表4-2中。
表4-2
Vi
0.3V
0.5V
0.7V
1.0V
1.1V
1.2V
实际测量值
Vo
理论计算值
Vo
放大倍数
A
六、实验总结
1、整理实验数据
2、将理论计算结果和实测数据相比较,分析产生误差的原因。
3、分析讨论实验中出现的现象和问题。
实验五集成运算放大器的基本运算电路
(二)
一、实验目的
掌握加法运算、减法运算电路的基本工作原理及测试方法。
二、实验内容及步骤:
1、加法运算:
电路如图5-1所示。
图5-1
测试几组不同的Ui1和Ui2的值,及对应的输出Uo值,验证:
4.7K=R1∥R2∥Rf
将计算结果及测试值填入表5-1中。
表5-1
输入信号Ui1
0V
0.3V
0.5V
0.7V
0.6V
0.5V
输入信号Ui2
0.3V
0.2V
0.3V
0.4V
0.4V
0.5V
理论计算值Uo
实际测量值Uo
2、减法运算:
电路如图5-2所示。
图5-2
按上图连好电路,接通电源,在输入端输入几组不同的Ui1和Ui2的值,及对应的输出Uo值,验证:
将计算结果及测试值填入表5-2中。
表5-2
输入信号Ui1
1.0V
0.7V
0.6V
0.5V
0.3V
0.2V
输入信号Ui2
1.2V
1.0V
0.8V
0.6V
0.5V
0.4V
理论计算值Uo
实际测量值Uo
三、实验设备
1.实验箱
2、数字万用表
四、实验报告
1、整理实验数据,填入表中。
2、分析运算关系。
实验六RC正弦波振荡器
一、实验目的
1、学习RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件。
2、学习如何设计、调试上述电路和测量电路输出波形的频率、幅度。
二、实验设备
1、实验箱(台) 2、示波器 3、频率计 4、毫伏表
三、实验内容及步骤
按图6-1接线(1、2两点接通)。
本电路为文氏电桥RC正弦波振荡器,可用来产生频率范围宽、波形较好的正弦波。
电路由放大器和反馈网络组成。
图6-1文氏电桥RC正弦波振荡器
1、有稳幅环节的文氏电桥振荡器。
(1)接通电源(1、2两点接通),用示波器观测有无正弦波电压Vo输出。
若无输出,可调节RP,使Vo为无明显失真的正弦波,并观察Vo值是否稳定。
用毫伏表测量Vo和Vf的有效值,填入表6-1中。
表6-1
VO (V)
Vf (V)
(2)观察在R3=R4=10KΩ、C1=C2=0.01μf和R3=R4=10kΩ、C1=C2=0.02μf两种情况下的输出波形(不失真),测量V0、Vf及f0,填入表6-2和表6-4中,并与计算结果比较。
表6-2
测试条件
R=10K C=O.01μf
R=10K C=O.02μf
测试项目
V0(V)
f0(KHz)
V0(V)
f0(KHz)
最小
最大
最高
最低
最小
最大
最高
最低
测量值
3.无稳幅环节的文氏电桥振荡器
(1)断开1、2两点的接线,接通电源,调节
使Vo输出为无明显失真的正弦波,测量V0、Vf和f0,填入表6-3和表6-4中,并与计算结果比较。
表6-3
测试条件
R=10K C=O.01μf
R=10K C=O.02μf
测试项目
V0(V)
f0(KHz)
V0(V)
f0(KHz)
最小
最大
最高
最低
最小
最大
最高
最低
测量值
表6-4
C(uF)
输 出 波 形
F(Hz)
Vf(V)
Vomax(V)
无稳幅
0.01
0.02
有稳副
0.01
0.02
四、实验报告
1、整理实验数据,填写表格。
2、测试Vo的频率并与计算结果比较。
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