2022年模拟电路实验讲义- .pdf

1 模拟电路实验讲义本讲义与实验参考书电子线路设计实验测试第三版 谢自美主编配合使用，预习时以本讲义为线索，重点参考上述实验教材的相关内容。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实验时接线要认真，相互仔细检查，确定无误才能接通电源，初学或没有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。4实验时应注意观察，假设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。5实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线。6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) 。所记录的实验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线路。7实验结束后， 必须关断电源、 拔出电源插头， 并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理。8实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页2 实验一 基本仪器的使用一、 实验目的1. 信号源的使用；2. 示波器的使用；3. 万用表的使用；二、 实验步骤1. 用信号源输出频率1KHz，幅值 0.5V ，偏置电压为0.0V ；2. 用示波器观察上述波形，验证频率、幅度和偏置电压。3. 用万用表测试电压、电流、电阻、电容和二极管。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页3 实验二单级放大电路及研究一、实验目的。 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。二、实验仪器 1.双踪示波器。 2.信号发生器。3. 万用表。三、预习要求重点。重点实验参考书P112-113 。3. 结合实验讲义内容弄懂实验方法，拟出详细的实验步骤及及实施方案。4. 结合电路对性能参数进行估算，有条件的同学可仿真结果。附加内容5. 双踪示波器的工作原理实验参考书P390 。6. 常用电子元器件常识实验参考书P408 。7. 设计性实验报告的要求实验参考书P406 。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的极性和好坏， 电解电容 C的极性和好坏。 (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。RECE10精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页4 (1) 接线完毕仔细检查，确定无误后接通电源。改变RP，记录 Ib和 Ic1mA 的测量值，计算三极管V的值 50200 ，估计出 rbe,测量时要保证三极管工作在放大状态，随时关注数据的合理性。注意： 测 Ib和 Ic一般可用间接测量法，通过测Vc和 Vb，Rc和 Rb计算出 Ib和 Ic( 注意：图中Ib为支路电流 ) 。建议初学者采用。 (2) 调整 RP使 VC=6V左右，测量、计算并填表1.1 。表 1.1 实测根据实测值计算VE(V) VB(V) VC(V) Rb(K )VBE(V) VCE(V) IB(A) IC(mA) rbe填写上表时， 请详细说明测量与计算方法，测量时要保证三极管工作在放大状态，随时关注数据的合理性。 = IC/ IB,EImVrbe26)1(200 (1)将信号发生器的输出信号调到f=1KHz，幅值为 500mV ，接至放大电路的A 点，经过R1、R2衰减 100 倍 ，Vi点得到 5mV的小信号，观察Vi和 VO端波形，并比较相位。(2) 信号源频率不变，逐渐加大信号源幅度，观察VO不失真时的最大值并填表 1.2 。表 1.2 RL=实测实测计算估算Vi(mV) VO(V) AV AV (3) 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 。给定参数实测实测计算估算RC RL Vi(mV) VO(V) AV AV 2K 5K1 2K 2K2 5K1 5K1 5K1 2K2 (4) Vi=5mV ，如电位电路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，假设失真观察不明显可增大Vi幅值 50 mV ，并重测，将测量结果填入表1.4 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页5 RP Vb Vc Ve 输出波形情况( 失真类型 ) 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 O，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 , 测量 VS与 Vi及 VO, 即可计算rO。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。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) ri ri VORL=VORL=5K1 RO(K)RO(K) 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。RVVVrisiiLLooRVVr)1(精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页6 实验三差动放大电路及研究一、实验目的 l.熟悉差动放大电路工作原理。 2.掌握差动放大电路的基本测试方法。二、实验仪器三、预习要求 1.计算图 2.1 的静态工作点( 设 rbc=3K， =100) 及电压放大倍数。 2.在图 2.1 基础上画出单端输入和共模输入的电路。四、实验内容及步骤图 2.1 差动放大原理图 1.测量静态工作点， (1)调零将输入端短路并接地，接通直流电源， 调节电位器RPl使双端输出电压V0=0。 (2)测量静态工作点测量 V1、V2、V3对地电压Vc1 Vc2 Vc3 Vb1 Vb2 Vb3 Ve1 Ve2 Ve3 测量值V2. 测量差模电压放大倍数。在输入端加入直流电压信号Vid=土0.1V 按表 2.2 要求测量并记录，由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。注意：先将DC信号源OUTl 和OUT2分别接入 Vi1, 和 Vi2端， 然后调节 DC信号源，使其输出为 +0.1V 和 -0.1V 。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页7 3. 测量共模电压放大倍数。将输入端b1、b2短接，接到信号源的输入端，信号源另一端接地。DC信号分先后接OUTl 和 OUT2 ，分别测量并填入表2.2 。由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。进一步算出共模抑制比CMRR=cdAA。测量及计算值输入信号 Vi差模输入共模输入共模抑制比测量值 (V) 计算值测量值 (V) 计算值计算值Vc1 Vc2 V0双Ad1 Ad2 Ad 双Vc1 Vc2 V0双Ac1 Ac2 AC双CMRR 4. 在实验板上组成单端输入的差放电路进行以下实验。(1) 在图 1 中将 b2接地，组成单端输入差动放大器，从b1端输入直流信号V=0.1V ，测量单端及双端输出，填表2.3 记录电压值。计算单端输入时的单端及双端输出的电压放大倍数。并与双端输入时的单端及双端差模电压放大倍数进行比较。测量仪计算值输入信号电压值放大倍数AV Vc1 Vc2 Vo 正弦信号 (50mV、1KHz) (2)从 b1端加入正弦交流信号Vi=0.05V ，f=1000Hz 分别测量、 记录单端及双端输出电压，填入表2.3 计算单端及双端的差模放大倍数。 (注意： 输入交流信号时，用示波器监视C1、C2波形， 假设有失真现象时，可减小输入电压值，使C1、C2都不失真为止) 五、实验报告电路的静态工作点，与预习计算结果相比较。 2.整理实验数据，计算各种接法的Ad，并与理论计算值相比较。C和 CMRR 值。4. 总结差放电路的性能和特点。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页8 实验四负反馈放大电路及研究一、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. 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。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) 开环电路按图接线，RF先不接入。输入端接入Vi=lmV f=lKHz的正弦波 ( 注意：输入lmV 信号采用输入端衰减法见实验二)。 调整接线和参数使输出不失真且无振荡( 参考实验二方法) 。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。 (2).闭环电路接通 Rf 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AvfF1。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页9 RL(K) Vi(mV) V0(mV) AV(Avf) 开环1 1K5 1 闭环1 1K5 1 (1)将图 3.1 电路开环，逐步加大Vi的幅度，使输出信号出现失真( 注意不要过份失真 ) 记录失真波形幅度。(2) 将电路闭环，观察输出情况，并适当增加Vi幅度，使输出幅度接近开环时失真波形幅度。 (3)假设 RF=3K不变，但RF接入 1V1的基极，会出现什么情况？实验验证之。 (4)画出上述各步实验的波形图。(1) 将图 3.1 电路先开环， 选择 Vi适当幅度 ( 频率为 1KHz)使输出信号在示波器上有满幅正弦波显示，(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3.2 。fH(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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页10 实验五比例求和运算电路及研究一、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、实验仪器三、预习要求O和 Af 3.估算表 4.4 、表中的理论值O值O值四、实验内容实验电路如图4.1 所示。图 4.1 电压跟随电路按表 4.1 内容实验并测量记录。Vi(V) 2 0 1 VO(V) RL=RL=5K1 实验电路如图4.2 所示。图 4.2 反相比例放大电路(1) 按表 4.2 内容实验并测量记录。直流输入电压Vi(mV) 30 100 300 1000 3000 输出电压VO理论估算 (mV) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 12 页11 实际值 (mV) 误差 (2)按表 4.3 要求实验并测量记录。测试条件理论估算值实测值V0 RL开路，直流输入信号 Vi由 0 变为 800mV VABVR2VR1V0LRL由开路变为5K1, Vi=800mV (3)测量图 4.2 电路的上限截止频率。(1) 按表 4.4 和 4.5 实验测量并记录。图 4.3 同相比例放大电路直流输入电压Vi(mV) 30 100 300 1000 3000 输出电压VO理论估算 (mV) 实际值 (mV) 误差测试条件理论估算值实测值V0 RL开路，直流输入信号 Vi由 0 变为 800mV VABVR2VR1V0LRL由开路变为5K1, Vi=800mV (2)测出电路的上限截止频率 4.反相求和放大电路。实验电路如图4.4 所示。按表 4.6 内容进行实验测量，并与预习计算比较。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页12 图 4.4 反相求和放大电路实验电路为图4.5 所示。图 4.5 双端输入求和电路Vi1(V) 1 2 Vi2(V) VO(V) 按表 4.7 要求实验并测量记录。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。Vi1(V)Vi2(V)VO(V) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页