电工与电子技术实验指导 第四章 模拟电子技术实验.ppt

单元四单元四 模拟电子技术实验模拟电子技术实验4.1 常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用4.2 常用半导体器件的检测常用半导体器件的检测4.3 放大电路的静态与动态测试放大电路的静态与动态测试4.4 放大器电压增益与幅频特性的测试放大器电压增益与幅频特性的测试4.5 差动放大电路的测试差动放大电路的测试4.6 集成运放的性能指标及功能测试集成运放的性能指标及功能测试4.7 负反馈放大器性能的测试负反馈放大器性能的测试下一页返回单元四单元四 模拟电子技术实验模拟电子技术实验4.8 用运算放大器构成基本运算电路用运算放大器构成基本运算电路4.9 正弦波振荡电路正弦波振荡电路4.10 集成功率放大电路集成功率放大电路4.11 串联型稳压电源串联型稳压电源上一页返回4.1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用 一、实验目的一、实验目的(1)熟悉电子电路实验中常用的电子仪器熟悉电子电路实验中常用的电子仪器示波器、函数信号示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表和频率计等的主要技术发生器、直流稳压电源、交流毫伏表和频率计等的主要技术指标、性能及正确使用方法。指标、性能及正确使用方法。(2)初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。的方法。二、实验原理二、实验原理在电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信在电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表和频率计等。它们和号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表和频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对电子电路的静态和动态工作情况万用电表一起，可以完成对电子电路的静态和动态工作情况的测试。的测试。下一页返回4.1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用 实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布以连线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图图4.1所示。所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。接线用普通导线。(1)示波器。示波器是一种用途很广的电子测量仪器，又能示波器。示波器是一种用途很广的电子测量仪器，又能对电信号进行各种参数的测量。现着重指出下列几点对电信号进行各种参数的测量。现着重指出下列几点:寻找扫描光迹。将示波器寻找扫描光迹。将示波器Y轴显示方式置轴显示方式置“Y1”或或“Y2”，输入耦合方式置，输入耦合方式置GND，开机预热后，若在显示屏上不出现，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线:上一页 下一页返回4.1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用它既能直接显示电信号的波形，它既能直接显示电信号的波形，a.适当调节亮度旋钮适当调节亮度旋钮;b.触发方式开关置触发方式开关置“自动自动”;c.适当调节垂直适当调节垂直()、水平、水平()“位移位移”旋钮，使扫旋钮，使扫描光迹位于屏幕中央。描光迹位于屏幕中央。(若示波器设有若示波器设有“寻迹按键寻迹按键”，可按下，可按下寻迹按键，判断光迹偏移迹线的方向。寻迹按键，判断光迹偏移迹线的方向。)双踪示波器一般有五种显示方式，即双踪示波器一般有五种显示方式，即“Y1”、“Y2”、“Y1+Y2”三种单踪显示方式和三种单踪显示方式和“交替交替”“断续断续”两种双踪两种双踪显示方式。显示方式。“交替交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。用。“断续断续”显示一般适宜于输入信号频率较低时使用。显示一般适宜于输入信号频率较低时使用。上一页 下一页返回4.1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用 为了显示稳定的被测信号波形，为了显示稳定的被测信号波形，“触发源选择触发源选择”开关一般开关一般选为选为“内内”触发，使扫描触发信号取自示波器内部的触发，使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。通道。触发方式开关通常先置于触发方式开关通常先置于“自动自动”，调出波形后，若被显，调出波形后，若被显示的波形不稳定，可置触发方式开关于示的波形不稳定，可置触发方式开关于“常态常态”，通过调节，通过调节“触发电平触发电平”旋钮找到合适的触发电压，使被测试的波形稳旋钮找到合适的触发电压，使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。定地显示在示波器屏幕上。有时由于选择了较慢的扫描速率，显示屏上将会出现闪烁的有时由于选择了较慢的扫描速率，显示屏上将会出现闪烁的光迹，但被测信号的波形不在光迹，但被测信号的波形不在X轴方向左右移动，这样的现轴方向左右移动，这样的现象仍属于稳定显示。象仍属于稳定显示。上一页 下一页返回4.1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用适当调节适当调节“扫描速率扫描速率”开关及开关及“Y轴灵敏度轴灵敏度”开关使屏幕上开关使屏幕上显示显示12个周期的被测信号波形。在测量幅值时，应注意将个周期的被测信号波形。在测量幅值时，应注意将“Y轴灵敏度微调轴灵敏度微调”旋钮置于旋钮置于“校准校准”位置，即顺时针旋到底，位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。在测量周期时，应注意将且听到关的声音。在测量周期时，应注意将“X轴扫描微调轴扫描微调”旋钮置于旋钮置于“校准校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。还要注意还要注意“扩展扩展”旋钮的位置。旋钮的位置。根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数(div或或cm)与与“Y轴灵敏度轴灵敏度”开关指示值开关指示值(V/div)的乘积，即可算得的乘积，即可算得信号幅值的实测值。信号幅值的实测值。根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数格数(div或或cm)与与“扫速扫速”开关指示值开关指示值(t/div)的乘积，既可的乘积，既可以算得信号频率的实测值。以算得信号频率的实测值。上一页 下一页返回4.1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用(2)函数信号发生器函数信号发生器函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达波形。输出电压最大可达20Vp-p。通过输出衰减开关和输。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分挡开调节。函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分挡开关进行调节。关进行调节。函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。(3)交流毫伏表交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作频率范围内，用来测量正弦交流电交流毫伏表只能在其工作频率范围内，用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开压的有效值。为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程开关较大的位置上，然后在测量中逐挡减少量程。关置于量程开关较大的位置上，然后在测量中逐挡减少量程。上一页 下一页返回4.1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用 三、实验设备与器件三、实验设备与器件(1)函数信号发生器。函数信号发生器。(2)双踪示波器。双踪示波器。(3)交流毫伏表。交流毫伏表。四、实验内容四、实验内容(1)机内校正信号对示波器进行自检。机内校正信号对示波器进行自检。将示波器的显示方式开关置于将示波器的显示方式开关置于“单踪单踪”显示显示(Y1或或Y2)，输入，输入藕合方式开关置藕合方式开关置GND，触发方式开关置于，触发方式开关置于“自动自动”。开启电。开启电源开关后，调节源开关后，调节“辉度辉度”，“聚焦聚焦”、“辅助聚焦辅助聚焦”等旋钮，等旋钮，使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。然后调节使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。然后调节“X上一页 下一页返回4.1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用轴位移轴位移”()和和“Y轴位移轴位移”()旋钮，使扫描线位于屏旋钮，使扫描线位于屏幕中央，并且能上下左右移动自如。幕中央，并且能上下左右移动自如。(2)测试测试“校正信号校正信号”波形的幅度、频率。波形的幅度、频率。将示波器的将示波器的“校正信号校正信号”通过专用电缆线引入选定的通过专用电缆线引入选定的Y通道通道(Y1或或Y2)，将，将Y轴输入耦合方式开关置于轴输入耦合方式开关置于“AC”或或“DC，触，触发源选择开关置发源选择开关置“内内”，内触发源选择开关置，内触发源选择开关置“Y1”或或“Y2”。调节。调节X轴轴“扫描速率扫描速率”开关开关(t/div)和和Y轴轴“输入灵输入灵敏度敏度”开关开关(V/div)，使示波器显示屏上显示出一个或数个周，使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形。期稳定的方波波形。校准校准“校正信号校正信号”幅值。将幅值。将“Y轴灵敏度微调轴灵敏度微调”旋钮置旋钮置“校校准准”位置，位置，“Y轴灵敏度轴灵敏度”开关置于适当位置，读取校正信号开关置于适当位置，读取校正信号幅值，记入幅值，记入表表4.1。上一页 下一页返回4.1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用 注意注意:不同型号示波器标准值有所不同，请按所使用示波器不同型号示波器标准值有所不同，请按所使用示波器将标准值填入表格中。将标准值填入表格中。标准标准“校正信号校正信号”频率。将频率。将“扫描微调扫描微调”旋钮置旋钮置“校准校准”位置，位置，“扫速扫速”开关置适当位置，读取校正信号周期，记入开关置适当位置，读取校正信号周期，记入表表4.1。测量测量“校正信号校正信号”的上升时间和下降时间。调节的上升时间和下降时间。调节“Y轴灵敏轴灵敏度度”开关及微调旋钮，并移动波形，使方波波形垂直方向上开关及微调旋钮，并移动波形，使方波波形垂直方向上正好占据中心轴上，且上、下对称，便于读取。通过扫速开正好占据中心轴上，且上、下对称，便于读取。通过扫速开关逐级提高扫描速度，使波形在关逐级提高扫描速度，使波形在X轴方向打一展轴方向打一展(必要时可以必要时可以用用“扫描打一展扫描打一展”开关将波形再扩展开关将波形再扩展10倍倍)，并同时调节触，并同时调节触发电平旋钮，从显示屏上清楚的读出上升时间和下降时间，发电平旋钮，从显示屏上清楚的读出上升时间和下降时间，记入表记入表4.1。上一页 下一页返回4.1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用(3)用示波器和交流毫伏表测量信号参数。用示波器和交流毫伏表测量信号参数。调节函数信号发生器有关旋钮，使输出频率分别为调节函数信号发生器有关旋钮，使输出频率分别为100 Hz、1kHz、10 kHz、100 kHz有效值均为有效值均为1V(交流毫伏表测交流毫伏表测量值量值)的正弦波信号。的正弦波信号。改变示波器改变示波器“扫速扫速”开关及开关及“Y轴灵敏度轴灵敏度”开关等位置，测量开关等位置，测量信号源输出电压频率及峰一峰值，记入信号源输出电压频率及峰一峰值，记入表表4.2。(4)测量两波形间相位差。测量两波形间相位差。观察双踪显示波形观察双踪显示波形“交替交替”与与“断续断续”两种显示方式的特两种显示方式的特点。点。Y1、Y2均不加输入信号，输入藕合方式置均不加输入信号，输入藕合方式置“GND，扫速开关，扫速开关置扫速较低挡位置扫速较低挡位(如如0.5 s/div挡挡)和扫速最高挡位和扫速最高挡位(如如5,s/div挡挡)，把显示开关分别置于，把显示开关分别置于“交替交替”和和“断续断续”位置，位置，观察两条扫描基线的显示特点，并记录观察两条扫描基线的显示特点，并记录.上一页 下一页返回4.1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用 用双踪显示测量两波形间相位差用双踪显示测量两波形间相位差:a.按按图图4.2所示连接实验电路，将函数信号发生器的输出电所示连接实验电路，将函数信号发生器的输出电压调至频率为压调至频率为1 kHz,幅值为幅值为2 V的正弦波，经的正弦波，经RC移相网络移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号获得频率相同但相位不同的两路信号ui和和uR，分别加到双踪，分别加到双踪示波器的示波器的Y1和和Y2输入端。输入端。为便于稳定波形，比较两波形相位差时，应使内触发信号取为便于稳定波形，比较两波形相位差时，应使内触发信号取自被设定作为测量基准的一路信号。自被设定作为测量基准的一路信号。b.把显示方式开关置于把显示方式开关置于“交替交替”挡位，将挡位，将Y1和和Y2输入藕合方输入藕合方式开关置于式开关置于“土土”挡位，调节挡位，调节Y1、Y2的的()移位旋钮，使移位旋钮，使两条扫描基线重合。两条扫描基线重合。上一页 下一页返回4.1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用 c.将将Y1,Y2输入藕合方式开关置输入藕合方式开关置“AC挡位，调节触发电平、挡位，调节触发电平、扫速开关及扫速开关及Y1,Y2灵敏度开关位置，使在荧光屏上显示出易灵敏度开关位置，使在荧光屏上显示出易于观察的两个相位不同的正弦波形于观察的两个相位不同的正弦波形ui和和uR，如，如图图4.3所示。所示。根据两波形在水平方向差距根据两波形在水平方向差距X及信号周期及信号周期XT，可求得两波形，可求得两波形相位差相位差上一页 下一页返回4.1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用在在表表4.3中记录两个波形的相位差。中记录两个波形的相位差。为读数方便和计算方便，可适当调节扫速开关及微调旋钮，为读数方便和计算方便，可适当调节扫速开关及微调旋钮，使波形一周期占整数格。使波形一周期占整数格。五、实验总结五、实验总结(1)整理实验数据，并进行分析。整理实验数据，并进行分析。(2)问题讨论。问题讨论。如何操纵示波器有关旋钮，以便从示波器显示屏上得到稳定如何操纵示波器有关旋钮，以便从示波器显示屏上得到稳定波形，应怎样选择下列开关的位置。波形，应怎样选择下列开关的位置。显示方式选择显示方式选择(Y1;Y2;Y1+Y2;交替交替;断续断续);上一页 下一页返回4.1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用触发方式触发方式(常态常态;自动自动);触发源选择触发源选择(内内;外外);内触发源选择内触发源选择(Y1;Y2;交替交替)(3)函数信号发生器有哪几种输出波形函数信号发生器有哪几种输出波形?它的输出端能否短接，它的输出端能否短接，如用屏蔽线作为输出引线，则屏蔽层一端应该接在哪个接线如用屏蔽线作为输出引线，则屏蔽层一端应该接在哪个接线柱上柱上?(4)交流毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压交流毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压?它它的表头指示值是被测信号的什么数值的表头指示值是被测信号的什么数值?它是否可以用来测量直它是否可以用来测量直流电压的大小流电压的大小?上一页 下一页返回4.1常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用六、预习要求六、预习要求(1)阅读实验附录中有关示波器部分内容。阅读实验附录中有关示波器部分内容。(2)已知已知C=0.01 uF,R=10 k，计算图，计算图4.2中中RC移移相网络的阻抗角相网络的阻抗角。上一页返回4.2常用半导体器件的检测常用半导体器件的检测一、实验目的一、实验目的(1)了解器件的外形和标识方法，掌握根据外形识别元器件的了解器件的外形和标识方法，掌握根据外形识别元器件的方法。方法。(2)掌握用万用表判别二极管和三极管好坏和极性的方法。掌握用万用表判别二极管和三极管好坏和极性的方法。(3)初步掌握电子元器件手册的使用方法。初步掌握电子元器件手册的使用方法。二、实验原理二、实验原理用万用表可以对晶体二极管、三极管、电阻、电容等进行粗用万用表可以对晶体二极管、三极管、电阻、电容等进行粗测。万用表电阻挡等值电路如测。万用表电阻挡等值电路如图图4.4所示，其中的所示，其中的Ro为等效为等效电阻，电阻，Eo为表内电池。一般，当万用表处于为表内电池。一般，当万用表处于Rx1,Rx100,R x 1 k挡时，挡时，Eo=1.5 V。测试电阻时要。测试电阻时要下一页返回4.2常用半导体器件的检测常用半导体器件的检测记住，红表笔接在表内电池负端记住，红表笔接在表内电池负端(表笔插孔标表笔插孔标“+”号号)，而黑，而黑表笔接在正端表笔接在正端(表笔插孔标以表笔插孔标以“一一”号号)。(1)晶体二极管引脚极性、质量的判别。晶体二极管引脚极性、质量的判别。二极管由一个二极管由一个PN结组成，具有单向导电性，其正向电阻小结组成，具有单向导电性，其正向电阻小(一般为几百欧一般为几百欧)而反向电阻大而反向电阻大(一般为几十千欧至几百千欧一般为几十千欧至几百千欧)，利用此点可进行判别。，利用此点可进行判别。引脚极性判别。将万用表拨到引脚极性判别。将万用表拨到Rx100(或或R x 1 k)的欧的欧姆挡，把二极管的两只引脚分别接到万用表的两根测试笔上，姆挡，把二极管的两只引脚分别接到万用表的两根测试笔上，如如图图4.5所示。如果测出的电阻较小所示。如果测出的电阻较小(约几百欧约几百欧)，则与万用，则与万用表黑表笔相接的一端是正极，另一端就是负极。相反，表黑表笔相接的一端是正极，另一端就是负极。相反，上一页 下一页返回4.2常用半导体器件的检测常用半导体器件的检测如果测出的电阻较大如果测出的电阻较大(约几百千欧约几百千欧)，那么与万用表黑表笔相，那么与万用表黑表笔相连接的一端是负极，另一端就是正极。连接的一端是负极，另一端就是正极。判断二极管质量的好坏。一个二极管的正、反向电阻差别判断二极管质量的好坏。一个二极管的正、反向电阻差别越大，其性能就越好。如果双向阻值都较小，说明二极管质越大，其性能就越好。如果双向阻值都较小，说明二极管质量差，不能使用量差，不能使用;如果双向阻值都为无穷大，则说明该二极管如果双向阻值都为无穷大，则说明该二极管已经断路。如双向阻值均为零，说明二极管已被击穿。已经断路。如双向阻值均为零，说明二极管已被击穿。利用数字万用表的二极管挡也可判别正、负极，此时红表笔利用数字万用表的二极管挡也可判别正、负极，此时红表笔(插在插在“Vn”插孔插孔)带正电，黑表笔带正电，黑表笔(插在插在“COM插孔插孔)带负带负电。用两支笔分别接触二极管两个电极，若显示值在电。用两支笔分别接触二极管两个电极，若显示值在1V以下，以下，说明管子处于正向导通状态，红表笔接的是正级，黑表笔接说明管子处于正向导通状态，红表笔接的是正级，黑表笔接的是负接。若显示溢出符号的是负接。若显示溢出符号“1，表明管子处于反向截止状，表明管子处于反向截止状态，黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。态，黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。上一页 下一页返回4.2常用半导体器件的检测常用半导体器件的检测(2)三极管引脚、质量判别。三极管引脚、质量判别。可以把三极管的结构看做是两个背靠的可以把三极管的结构看做是两个背靠的PN结，对结，对NPN型管型管来说，基极是两个来说，基极是两个PN结公共阳极，对结公共阳极，对PNP型管来说型管来说基级是两个基级是两个PN结的公共阴极，分别如结的公共阴极，分别如图图4.6所示。所示。管型与基极的判别。万用表置电阻挡，量程选管型与基极的判别。万用表置电阻挡，量程选1 kSZ挡挡(或或Rx100)，将万用表任一表笔先接触某一个电极假定的公共，将万用表任一表笔先接触某一个电极假定的公共极，另一表笔分别接触其他两个电极，当两次测得的电阻均极，另一表笔分别接触其他两个电极，当两次测得的电阻均很小很小(或均很大或均很大)，则前者所接电极就是基极，如两次测得的，则前者所接电极就是基极，如两次测得的阻值一大、一小，相差很多，则前血假定的基极有错，应更阻值一大、一小，相差很多，则前血假定的基极有错，应更换其他电极重测。换其他电极重测。根据上述方法，可以找出公共极，该公共极就是基极根据上述方法，可以找出公共极，该公共极就是基极B，若公，若公共极是阳极，该管属共极是阳极，该管属NPN型管，反之则是型管，反之则是PNP型管型管。上一页 下一页返回4.2常用半导体器件的检测常用半导体器件的检测发射极与集电极的判别。为使三极管具有电流放大作用，发射极与集电极的判别。为使三极管具有电流放大作用，发射极需加正偏置，集电结加反偏置。如发射极需加正偏置，集电结加反偏置。如图图4.7所示。所示。当三极管基极当三极管基极B确定后，便可判别集电极确定后，便可判别集电极C和发射极和发射极E，同时，同时还可以大致了解穿透电流还可以大致了解穿透电流Iceo和电流放大系数和电流放大系数a的大小。的大小。以以PNP型管为例，若用红表笔型管为例，若用红表笔(对应表内电池的负极对应表内电池的负极)接集电接集电极极C，黑表笔接，黑表笔接E极，极，(相当相当C,E极间电源正确接法极间电源正确接法)，如，如图图4.8所示，这时万用表指针摆动很小，它所指示的电阻值反映管所示，这时万用表指针摆动很小，它所指示的电阻值反映管子穿透电流子穿透电流Iceo的大小的大小(电阻值大，表示电阻值大，表示Iceo小小)。上一页 下一页返回4.2常用半导体器件的检测常用半导体器件的检测如果在如果在C,B间跨接一只电阻间跨接一只电阻RB=100k电阻，此时万用表电阻，此时万用表指针将有较大摆动，它指示的电阻值较小，反映了集电极电指针将有较大摆动，它指示的电阻值较小，反映了集电极电流流Ic=Iceo+IB的大小。且电阻值减小愈多表示的大小。且电阻值减小愈多表示愈大。如愈大。如果果C,E极接反极接反(相当于相当于C-E间电源极性反接间电源极性反接)，则三极管处于倒，则三极管处于倒置工作状态，此时电流放大系数很小置工作状态，此时电流放大系数很小(一般一般,U0=Ui,即得到如图即得到如图3.47（b）所示的电压跟随）所示的电压跟随器，图中器，图中R2=RF，用以减小漂移和起保护作用。一般，用以减小漂移和起保护作用。一般RF取取10k,若若RF大小起不到保护作用，太大则影响跟随性。大小起不到保护作用，太大则影响跟随性。差动放大电路（减法器）。对于图差动放大电路（减法器）。对于图4.36所示的减法运算电所示的减法运算电路，当路，当R1=R2，R3=RF时，有如下关系式：时，有如下关系式：上一页 下一页返回4.8用运算放大器构成基木运算电用运算放大器构成基木运算电路路积分运算电路。反相积分电路如积分运算电路。反相积分电路如图图4.39所示，在理想化条所示，在理想化条件下，输出电压件下，输出电压Uo等于等于式中：式中：Uc（0）-t=0时电容时电容C两端的电压值，即初始值。两端的电压值，即初始值。如果如果Ui(t)是幅值为是幅值为E的阶跃电压，并设的阶跃电压，并设Uc=0，则，则上一页 下一页返回4.8用运算放大器构成基木运算电用运算放大器构成基木运算电路路 即输出电压即输出电压Uo(t)随时间增长而线性下降。显然随时间增长而线性下降。显然RC的数值越的数值越大，达到给定的大，达到给定的Uo值所需要的时间就越长。积分输出电压所值所需要的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限制。能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限制。在进行积分运算之前，首先应将运放调零。为了便于调节，在进行积分运算之前，首先应将运放调零。为了便于调节，将图中将图中S1闭合，即通过电阻闭合，即通过电阻R2的负反馈作用帮助实现调零。的负反馈作用帮助实现调零。在完成调零后，应将在完成调零后，应将S1打开，以免使打开，以免使R2的接入造成积分误差。的接入造成积分误差。S2的设置一方面为积分电容允电提供通路，同时可实现积分的设置一方面为积分电容允电提供通路，同时可实现积分电容初始电压电容初始电压Uc(0)=0;另一方面，可控制积分起始点，即在另一方面，可控制积分起始点，即在加入信号加入信号Ui后，只要后，只要S2打开，电容就将被恒流充电，电路也打开，电容就将被恒流充电，电路也就开始进行积分运算。就开始进行积分运算。上一页 下一页返回4.8用运算放大器构成基木运算电用运算放大器构成基木运算电路路 三、实验设备与器材三、实验设备与器材 (1)12 v直流电源直流电源;函数信号发生器函数信号发生器;(3)交流毫伏表交流毫伏表;(4)直流电压表直流电压表;(5)集成运放集成运放A470 x 1 以及若干电阻器和电容器。以及若干电阻器和电容器。四、实验内容四、实验内容 实验前要看清运放组件各引脚的位置实验前要看清运放组件各引脚的位置;切忌将正、负电源切忌将正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。上一页 下一页返回4.8用运算放大器构成基木运算电用运算放大器构成基木运算电路路(1)反相比例运算电路。反相比例运算电路。按图按图4.35所示连接实验电路，接通所示连接实验电路，接通12 V电源，输入端电源，输入端对地短路，进行调零和消振。对地短路，进行调零和消振。输入输入f=100 kHz,Ui=0.5 V的正弦交流信号，测量相的正弦交流信号，测量相应的应的Uo，并用示波器观察，并用示波器观察Uo和和Ui的相位关系，记入的相位关系，记入表表4.21。(2)同相比例运算电路。同相比例运算电路。按图按图4.37(a)连接实验电路。实验步骤同内容连接实验电路。实验步骤同内容1，将结果，将结果记人记人表表4.22。将图将图4.37(a)中的中的R1断开，得图断开，得图4.37(b)所示电路，所示电路，重复内容重复内容(1)。上一页 下一页返回4.8用运算放大器构成基木运算电用运算放大器构成基木运算电路路(3)反相加法运算电路。反相加法运算电路。按图按图4.36连接实验电路，并调零和消振。连接实验电路，并调零和消振。输入信号采用直流信号，输入信号采用直流信号，图图4.40所示电路为简易直流所示电路为简易直流信号源，由实验者自行完成。实验时要注意选择合适的直流信号源，由实验者自行完成。实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量信号幅度以确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量输入电压输入电压Ui1,Ui2及输出电压及输出电压Uo，记入，记入表表4.23。(4)减法运算电路。减法运算电路。按按图图4.38连接实验电路，并调零和消振。连接实验电路，并调零和消振。采用直流输人信号，实验步骤同内容采用直流输人信号，实验步骤同内容3，将结果记人，将结果记人表表4.24。上一页 下一页返回4.8用运算放大器构成基木运算电用运算放大器构成基木运算电路路(5)积分运算电路。积分运算电路。实验电路如实验电路如图图4.39所示。所示。打开打开S2，闭合，闭合S1，对运放输出进行调零。，对运放输出进行调零。调零完成后，再打开调零完成后，再打开S1，闭合，闭合S2，使，使Uc=0。预先调好直流输人电压预先调好直流输人电压Ui=0.5v，接人实验电路，再打开，接人实验电路，再打开S2，然后用直流电压表测量输出电压，然后用直流电压表测量输出电压Uo，每隔，每隔5s读一次，读一次，记人记人表表4.25，直到，直到Uo不继续明显增大为止。不继续明显增大为止。五、实验总结五、实验总结(1)整理实验数据，画出波形图整理实验数据，画出波形图(注意波形间的相位关系注意波形间的相位关系)。上一页 下一页返回4.8用运算放大器构成基木运算电用运算放大器构成基木运算电路路(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。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。分析讨论实验中出现的现象和问题。六、预习要求六、预习要求(1)复习集成运放线性应用部分内容，并根据实验电路参数复习集成运放线性应用部分内容，并根据实验电路参数计算各电路输出电压的理论值。计算各电路输出电压的理论值。(2)在反相加法器中，如在反相加法器中，如Ui1和和Ui2均采用直流信号，并使选定均采用直流信号，并使选定Ui2=-1V，当考虑到运算放大器的最大输出幅度，当考虑到运算放大器的最大输出幅度(12 V)时，时，|Ui1|的大小不应超过多少伏的大小不应超过多少伏?上一页 下一页返回4.8用运算放大器构成基木运算电用运算放大器构成基木运算电路路(3)在积分电路中，如在积分电路中，如R1=100 k,C=4.7 F，求时，求时间常数。假设间常数。假设Ui=0.5 V，问要使输出电压，问要使输出电压Uo达到达到5V，需，需多长时间多长时间(设设Uc(0)=0)?(4)为了不损坏集成块，实验中应注意什么问题为了不损坏集成块，实验中应注意什么问题?上一页返回4.9正弦波振荡电路正弦波振荡电路一、实验目的一、实验目的 进一步学习进一步学习RC正弦振荡器的组成及其振荡条件。正弦振荡器的组成及其振荡条件。(2)学会测量、调试振荡器。学会测量、调试振荡器。二、实验原理二、实验原理从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的带选频网络的从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的带选频网络的正反馈放大器。若用正反馈放大器。若用R、C元器件组成选频网络，就称为元器件组成选频网络，就称为RC振荡器，一般用来产生振荡器，一般用来产生1 Hz一一1 MHz的低频信号。的低频信号。(1)RC移相振荡器。移相振荡器。下一页返回4.9正弦波振荡电路正弦波振荡电路电路形式如电路形式如图图4.41所示，选择所示，选择R i。振荡频率：振荡频率：起振条件起振条件:放大器放大器A的电压放大倍数的电压放大倍数|A|29。电路特点电路特点:简便，但选频作用差，振幅不稳，频率调节不便，简便，但选频作用差，振幅不稳，频率调节不便，一般用于频率固定且稳定性要求不高的场合。一般用于频率固定且稳定性要求不高的场合。频率范围频率范围:几赫至数千赫。几赫至数千赫。RC串联并联网络串联并联网络(文氏桥文氏桥)振荡器。振荡器。电路形式如电路形式如图图4.42所示。所示。上一页 下一页返回4.9正弦波振荡电路正弦波振荡电路电路特点电路特点 可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，可方便地连续改变振荡频率，便于加负反馈稳幅，容易得到良好的振荡波形。容易得到良好的振荡波形。(3)双双T选频网络振荡器。选频网络振荡器。电路形式如电路形式如图图4.43所示。所示。电路特点电路特点:选频特性好，调频困难，适于产生单一频率的选频特性好，调频困难，适于产生单一频率的振荡。振荡。上一页 下一页返回4.9正弦波振荡电路正弦波振荡电路注注:本实验采用两极共射极分立元器件放大器组成本实验采用两极共射极分立元器件放大器组成RC正弦波正弦波振荡器。振荡器。三、实验设备与器件三、实验设备与器件(1)+12 V直流电源直流电源;(2)函数信号发生器函数信号发生器;(3)双踪示波器双踪示波器;(4)频率计频率计;(5)直流电压表直流电压表;(6)三极管三极管3DG12 x2或或9013 x 2以及电阻、电容和电位器等。以及电阻、电容和电位器等。上一页 下一页返回4.9正弦波振荡电路正弦波振荡电路四、实验内容四、实验内容(1)RC串联选频网络振荡器。串联选频网络振荡器。按按图图4.44连接线路。连接线路。断开断开RC串并联网络，测量放大器静态工作点及电压放大倍串并联网络，测量放大器静态工作点及电压放大倍数。数。接通接通RC串并联网络，并使电路起振，用示波器观测输出电串并联网络，并使电路起振，用示波器观测输出电压压Uo波形，调节波形，调节Rf使获得满意的正弦信号，记录波形及其参使获得满意的正弦信号，记录波形及其参数。数。测量振荡频率，并与计算值进行比较。测量振荡频率，并与计算值进行比较。改变改变R或或C值，观察振荡频率变化情况。值，观察振荡频率变化情况。上一页 下一页返回4.9正弦波振荡电路正弦波振荡电路RC串并联网络幅频特性的观察。串并联网络幅频特性的观察。将将RC串并联网络与放大器断开，用函数信号发生器的正弦注串并联网络与放大器断开，用函数信号发生器的正弦注入入RC串并联网络，保持输入信号的幅度不变串并联网络，保持输入信号的幅度不变(约约3 V),频率频率由低到高变化，由低到高变化，RC串并联网络输出幅度值随之变化，当信号串并联网络输出幅度值随之变化，当信号源达到某一频率时，源达到某一频率时，RC串并联网络的输出将达到最大值串并联网络的输出将达到最大值(约约1 V)。且输入、输出同相位，此时信号源频率为。且输入、输出同相位，此时信号源频率为(2)双双T选频网络振荡器。选频网络振荡器。上一页 下一页返回4.9正弦波振荡电路正弦波振荡电路按按图图4.45连接线路。连接线路。断开双断开双T网络，调试网络，调试T1管静态工作管静态工作点，使点，使Uc1为为6 7 V。接入双接入双T网络，用示波器观察输出的波形。若不起振，调节网络，用示波器观察输出的波形。若不起振，调节Rp1，使电路起振。，使电路起振。测量电路振荡频率，并与计算值比较。测量电路振荡频率，并与计算值比较。(3)RC移相式振荡器的组装与调试。移相式振荡器的组装与调试。按按图图4.46连接线路。连接线路。断开断开RC移相电路，调整放大器的静态工作点，测量放大器移相电路，调整放大器的静态工作点，测量放大器电压放大倍数。电压放大倍数。上一页 下一页返回4.9正弦波振荡电路正弦波振荡电路接通接通RC移相电路，调节移相电路，调节RB2使电路起振，并使输出波形幅使电路起振，并使输出波形幅度最大，用示波器观测输出电压度最大，用示波器观测输出电压Uo的波形，同时用频率计和的波形，同时用频率计和示波器测量振荡频率，并与理论值比较。示波器测量振荡频率，并与理论值比较。注注:参数自选，时间不够可不做参数自选，时间不够可不做五、实验总结五、实验总结(1)用给定电路参数计算振荡频率，并与实测值比较，分析误用给定电路参数计算振荡频率，并与实测值比较，分析误差产生的原因。差产生的原因。(2)总结三类总结三类RC振荡器的特点。振荡器的特点。上一页 下一页返回4.9正弦波振荡电路正弦波振荡电路六、预习要求六、预习要求(1)复习教材有关三种类型复习教材有关三种类型RC振荡器的结构与工作原理。振荡器的结构与工作原理。(2)计算三种实验电路的振荡频率。计算三种实验电路的振荡频率。(3)如何用示波器来测量振荡电路的振荡频率。如何用示波器来测量振荡电路的振荡频率。上一页返回4.10集成功率放大电路集成功率放大电路一、实验目的一、实验目的了解功率放大集成块的应用。了解功率放大集成块的应用。(2)学习集成功率放大器基本技术指标的测试。学习集成功率放大器基本技术指标的测试。二、实验原理二、实验原理集成功率放大器由集成功放块和一些外部阻容元器件构成。集成功率放大器由集成功放块和一些外部阻容元器件构成。它具有线路简单，性能优越，工作可靠，调试方便等优点。它具有线路简单，性能优越，工作可靠，调试方便等优点。已经成为音频领域中应用十分广泛的功率放大器。已经成为音频领域中应用十分广泛的功率放大器。电路中最主要的组件为集成功放块，它的内部电路与一般分电路中最主要的组件为集成功放块，它的内部电路与一般分立元器件功率放大器不同，通常包括前置级、推动级和功率立元器件功率放大器不同，通常包括前置级、推动级和功率下一页返回4.10集成功率放大电路集成功率放大电路级等几部分。有些还具有一些特殊功能级等几部分。有些还具有一些特殊功能(消除噪声、短路保护消除噪声、短路保护等等)的电路。其电压增益较高的电路。其电压增益较高(不加负反馈时，电压增益达不加负反馈时，电压增益达70-80 dB，加典型负反馈时电压增益在，加典型负反馈时电压增益在400 dB以上