2022年计算机科学技术《模拟电路实验讲义》.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 试验一 常用电子仪器的使用 一、试验目的 1、学习电子电路试验中常用的电子仪器示波器、函数信号发生器、直流稳压电 源、沟通毫伏表、频率计等的主要技术指标、性能及正确使用方法； 2、初步把握用双踪示波器观看正弦信号波形和读取波形参数的方法；二、试验原理 在模拟电子电路试验中,常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、沟通毫伏表及频率计等；它们和万用电表一起,可以完成对模拟电子电路的静态和 动态工作情形的测试；试验中要对各种电子仪器进行综合使用,可依据信号流向,以连线简捷,调剂顺手,观看与读数便利等原就进行合理布局,各仪器与被测试

2、验装置之间的布局与连接如图 11 所示；接线时应留意,为防止外界干扰,各仪器的共公接地端应连接在一起,称共地；信 号源和沟通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 电源的接线用一般导线；图 11 模拟电子电路中常用电子仪器布局图 1、 示波器 示波器是一种用途很广的电子测量仪器,它既能直接显示电信号的波形,又能对电信 号进行各种参数的测量；现着重指出以下几点：1）、查找扫描光迹将示波器Y 轴显示方式置“Y1” 或“Y2” ,输入耦合方式置“GND” ,开机预热后,如在显示屏上不显现光点和扫描基线,可按以下操作去找到扫描线：适当调剂亮度旋钮；触发方式开关置“ 自动”

3、 ；适当调剂垂直 ）、水平 ）“ 位移” 旋钮,使扫描光迹位于屏幕中心；如示波器设有“ 寻迹” 按键,可按下“ 寻迹” 按键,判定光迹偏移基线 的方向；）2）、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“ 交替” “ 断续” 二种双踪显示方式；“ 交替” 显示一般相宜于输入信号频 率较高时使用；“ 断续” 显示一般相宜于输入信号频率较底时使用；3）、为了显示稳固的被测信号波形,“ 触发源挑选” 开关一般选为“ 内” 触发,使扫 描触发信号取自示波器内部的 Y通道；1 / 18 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 18 页精选学

4、习资料 - - - - - - - - - 4）、触发方式开关通常先置于“ 自动” 调出波形后,如被显示的波形不稳固,可置触 发方式开关于“ 常态” ,通过调剂“ 触发电平” 旋钮找到合适的触发电压,使被测试的波 形稳固地显示在示波器屏幕上；有时,由于挑选了较慢的扫描速率,显示屏上将会显现闪耀的光迹,但被 测信号的波形不在 X轴方向左右移动,这样的现象仍属于稳固显示；5）、适当调剂“ 扫描速率” 开关及“Y 轴灵敏度” 开关使屏幕上显示一二个周期的被测信号波形；在测量幅值时,应留意将“Y 轴灵敏度微调” 旋钮置于“ 校准” 位置,即顺时针旋究竟,且听到关的声音；在测量周期时,应留意将“X 轴扫

5、速 微调” 旋钮置于“ 校准” 位置,即顺时针旋究竟,且听到关的声音；仍要留意“ 扩展” 旋 钮的位置；依据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数div或 cm）与“Y 轴灵敏度” 开关指示值 v/div ）的乘积,即可算得信号幅值的实测值；依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 div 或 cm）与“ 扫速” 开关指示值 扫描基线调剂将示波器的显示方式开关置于“ 单踪” 显示Y1或Y2）,输入耦合方式开关置“ GND” ,触发方式开关置于“ 自动” ；开启电源开关后,调剂“ 辉度” 、“ 聚焦” 、“ 辅助聚焦” 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

6、调剂“X轴位移”旋钮,使扫描线位于屏幕中心,并且能上下左右移动自如；2）测试“ 校正信号” 波形的幅度、频率将示波器的“ 校正信号” 通过专用电缆线引入选定的Y通道 Y1或Y2）,将 Y轴输入耦合方式开关置于“AC” 或“DC” ,触发源挑选开关置“ 内” ,内触发源挑选开关置“Y1” 或2 / 18 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - “ Y2” ；调剂 X轴“ 扫描速率” 开关t/div）和 Y轴“ 输入灵敏度” 开关 频 率 fKHz 上升沿时间 S 下降沿时间 S 注：不同型号示波器标准值有所不同,请按所使用

7、示波器将标准值填入表格中；b. 校准“ 校正信号” 频率 将“ 扫速微调” 旋钮置“ 校准” 位置,“ 扫速” 开关置适当位置,读取校正信号周期,记 入表 11； c测量“ 校正信号” 的上升时间和下降时间 调剂“y轴灵敏度” 开关及微调旋钮,并移动波形,使方波波形在垂直方向上正好占据中心 X.轴方向扩 轴上,且上、下对称,便于阅读；通过扫速开关逐级提高扫描速度,使波形在展必要时可以利用“ 扫速扩展” 开关将波形再扩展10倍）,并同时调剂触发电平旋钮,从显示屏上清晰的读出上升时间和下降时间,记入表 11； 2、用示波器和沟通毫伏表测量信号参数调剂函数信号发生器有关旋钮,使输出频率分别为 均为

8、1V沟通毫伏表测量值）的正弦波信号；100Hz、1KHz、10KHz、100KHz,有效值转变示波器“ 扫速” 开关及“Y轴灵敏度” 开关等位置,测量信号源输出电压频率及 峰峰值,记入表 12；表12 信号电示波器测量值信号电压示波器测量值周期 ms）频率 Hz）毫伏表读数峰峰值 V）有效值 V）压频率 观看双踪显示波形“ 交替” 与“ 断续” 两种显示方式的特点 Y1、Y2均不加输入信号,输入耦合方式置“GND” ,扫速开关置扫速较低挡位 如0.5s div 挡）和扫速较高挡位 用双踪显示测量两波形间相位差 按图 12 连接试验电路,将函数信号发生器的输出电压调至频率为 1KHz,幅值 为

9、2V 的正弦波,经 RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号 ui 和 uR,分别加到双 Y1和 Y2 输入端；踪示波器的 为便于稳固波形,比较两波形相位差,应使内触发信号取自被设定作为测量基准的一 路信号；图 1 2 两波形间相位差测量电路 把显示方式开关置“ 交替” 挡位,将Y1 和 Y2 输入耦合方式开关置“ ” 挡位,调节 Y1、Y2 的 用双踪显示波形,并要求比较相位时,为在显示屏上得到稳固波形,应怎样挑选以下开关的位置？a 显示方式挑选 触发方式 触发源挑选 内；外）d 内触发源挑选 Y1、Y2、交替）3、函数信号发生器有哪几种输出波形？它的输出端能否短接,如用屏蔽 线作为输出

10、引线,就屏蔽层一端应当接在哪个接线柱上 . 4、沟通毫伏表是用来测量正弦波电压仍是非正弦波电压？它的表头指示 值是被测信号的什么数值？它是否可以用来测量直流电压的大小？六、预习要求 1、 阅读试验附录中有关示波器部分内容； 2、 已知 C0.1 f 、R 1K,运算图 12 RC 移相网络的阻抗角 ；5 / 18 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 试验二 晶体管共射极单管放大器 一、试验目的 1、 学会放大器静态工作点的调试方法,分析静态工作点对放大器性能的影响；2、 把握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最

11、大不失真输出电压的测试方 法； 3、 熟识常用电子仪器及模拟电路试验设备的使用；二、试验原理 图 21 为电阻分压式工作点稳固单管放大器试验电路图；它的偏置电路采纳 RB1和 RB2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻RE,以稳固放大器的静态工作点；当在放大器的输入端加入输入信号 ui 后,在放大器的输出端便可得到一个与 ui 相位相反,幅值被放大了的输出信号 u0,从而实现了电压放大；图 21 共射极单管放大器试验电路在图 21 电路中,当流过偏置电阻RB1和 RB2 的电流远大于晶体管T 的基极电流 IB时一般 510 倍）,就它的静态工作点可用下式估算 U CEUCCI C 静态工作点的

12、测量ui 0 的情形下进行,即将放大器输入端与测量放大器的静态工作点,应在输入信号地端短接,然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表,分别测量晶体管的集电极电流 I C 以及各电极对地的电位 UB、 UC 和 UE；一般试验中,为了防止断开集电极,所以采纳测量 电压 UE或 UC,然后算出 I C的方法,例如,只要测出 UE,即可用算出 I C 静态工作点的调试放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流I C 所示；如工作点偏低就易产生截止失真,即 uO 的正半周被缩顶 所示；这些情形都不符合不失真放大的要求；所以在选定工作点以后仍必需进行动态调试,即在放大器的输入端加入肯定的输入电压 ui,

13、检查输出电压 uO的大小和波形是否满意要求；如不满意,就应调剂静态工作点的位置；a b 转变电路参数图 22 静态工作点对uO波形失真的影响23 所示；但UCC、 RC、 RBRB1、RB2）都会引起静态工作点的变化,如图7 / 18 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 通常多采纳调剂偏置电阻RB2 的方法来转变静态工作点,如减小RB2,就可使静态工作点提高等；图 23 电路参数对静态工作点的影响最终仍要说明的是,上面所说的工作点“ 偏高” 或“ 偏低” 不是肯定的,应当是相对 信号的幅度而言,如输入信号幅度很小,即

14、使工作点较高或较低也不肯定会显现失真；所 以准确地说,产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置协作不当所致；如需满意较大信 号幅度的要求,静态工作点最好尽量靠近沟通负载线的中点；2、放大器动态指标测试 放大器动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压 电压放大倍数AV的测量ui,在输出电压uO不失真的情形调整放大器到合适的静态工作点,然后加入输入电压下,用沟通毫伏表测出ui 和 uo 的有效值 Ui 和 UO,就2 输入电阻 Ri 的测量为了测量放大器的输入电阻,按图24 电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R,在放大器正常工作的情形下,用沟通毫伏表测出US和

15、 Ui ,就依据输入电阻的定义可得8 / 18 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 24 输入、输出电阻测量电路测量时应留意以下几点: R 两端电压 UR 时必需分别测出US 和 由于电阻R 两端没有电路公共接地点,所以测量Ui ,然后按 URUSUi 求出 UR值； 电阻 R 的值不宜取得过大或过小,以免产生较大的测量误差,通常取 R 与 Ri 为同一数 量级为好,本试验可取 R1 2K ；3 输出电阻 R0 的测量 R L的输出电压 UO和接 按图 2-4 电路,在放大器正常工作条件下,测出输出端不接负载 入

16、负载后的输出电压 UL,依据即可求出在测试中应留意,必需保持RL 接入前后输入信号的大小不变；4 最大不失真输出电压UOPP的测量 最大动态范畴）如上所述,为了得到最大动态范畴,应将静态工作点调在沟通负载线的中点；为此在放大器正常工作情形下,逐步增大输入信号的幅度,并同时调剂RW转变静态工作点）,用示波器观看uO,当输出波形同时显现削底和缩顶现象如图 25）时,说明静态工作点已调在沟通负载线的中点；然后反复调整输入信号,使波形输出幅度最大,且无明显失真时,用沟通毫伏表测出UO 放大器幅频特性的测量AU 与输入信号频率f 之间的关系曲放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数线；单管阻容耦合放大电

17、路的幅频特性曲线如图26 所示, Aum为中频电压放大倍数,通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的倍,即0.707Aum所对应的频率分别称为下限频率f L 和上限频率f H,就通频带f BWf Hf L放大器的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数AU；为此,可采纳前述测AU 的方法,每转变一个信号频率,测量其相应的电压放大倍数,测量时应留意取点要恰9 / 18 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 当,在低频段与高频段应多测几点,在中频段可以少测几点；此外,在转变频率时,要保 持输入信号的幅度不变,

18、且输出波形不得失真；6 干扰和自激振荡的排除 参考试验附录 3DG 9011NPN 3CG 9012PNP 9013NPN 图 2 6 幅频特性曲线三、试验设备与器件图 2 7 晶体三极管管脚排列 51、 12V 直流电源 2、函数信号发生器27 所示）3、双踪示波器 4 、沟通毫伏表、直流电压表 6、直流毫安表7、频率计 8 、万用电表9、晶体三极管3DG6 1 50 100或 9011 1 管脚排列如图电阻器、电容器如干四、试验内容试验电路如图21 所示；各电子仪器可按试验一中图11 所示方式连接,为防止干扰,各仪器的公共端必需连在一起,同时信号源、沟通毫伏表和示波器的引线应采纳专用电缆线

19、或屏蔽线,如使用屏蔽线,就屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上；1、调试静态工作点接通直流电源前,先将 RW调至最大,函数信号发生器输出旋钮旋至零；接通12V 电源、调剂 RW,使 IC2.0mA即 UE2.0V）,用直流电压表测量 UB、 UE、 UC及用万用电表测量 RB2值；记入表 21；表 2-1 I C 2mA 测 量 值 计 算 值UBV）UEV）UCV）RB2K ）UBEV）UCEV）I CmA）2、测量电压放大倍数在放大器输入端加入频率为 1KHz的正弦信号 uS,调剂函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压 Ui 10mV,同时用示波器观看放大器输出电压 uO 波形,在波形不

20、失真的条件10 / 18 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 下用沟通毫伏表测量下述三种情形下的UO值,并用双踪示波器观看uO和 ui 的相位关系,记入表 2 2；表 22 Ic2.0mA Ui mV 观看记录一组uO和 u1 波形RC UoV AV2.4 1.2 2.4 2.4 3、观看静态工作点对电压放大倍数的影响置 RC2.4K ,RL, Ui 适量,调剂 RW,用示波器监视输出电压波形,在 uO不失真的条件下,测量数组 IC和 UO值,记入表 23；表 23 RC2.4K R L U imV I CmA 2

21、.0 UOV AV测量 I C时,要先将信号源输出旋钮旋至零 UCEV u0波形2.0 5、测量最大不失真输出电压置 RC 2.4K ,RL2.4K ,依据试验原理2.4 中所述方法,同时调剂输入信号的幅度和电位器 RW,用示波器和沟通毫伏表测量 UOPP及 UO值,记入表 25；表 25 R C 2.4K R L2.4K ICmA UimmV UomV UOPPV 11 / 18 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - *6 、测量输入电阻和输出电阻置 RC2.4K ,RL2.4K ,I C2.0mA；输入 f 1K

22、Hz 的正弦信号,在输出电压 uo 不失真的情形下,用沟通毫伏表测出 US,Ui 和 UL记入表 2-6 ；保持 US不变,断开 RL,测量输出电压 Uo,记入表 2-6 ；表 2-6 I c2mA R c2.4K R L2.4K US Ui RiK ）ULV UOV R0 mv 测量值 运算值）测量值 运算值*7 、测量幅频特性曲线取 I C 2.0mA,RC2.4K ,RL2.4K ； 保持输入信号 频率 f ,逐点测出相应的输出电压 UO,记入表 27；表 27 U i mV ui 的幅度不变,转变信号源 fl fo fnfKHz）UOV）AVUO/Ui为了信号源频率 f 取值合适,可先

23、粗测一下,找出中频范畴,然后再认真读数；说明：本试验内容较多,其中 6、 7 可作为选作内容；五、试验总结1、 列表整理测量结果,并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻之值与理论运算值比较 取一组数据进行比较）,分析产生误差缘由； 2、总结 RC,RL及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响；3、争论静态工作点变化对放大器输出波形的影响；4、分析争论在调试过程中显现的问题；六、预习要求1、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算试验电路的性能指标；假设： 3DG6 的 100,RB120K ,RB260K ,RC2.4K ,RL2.4K ； 2估算放大器的静态工

24、作点,电压放大倍数AV,输入电阻Ri 和输出电阻RO、阅读试验附录中有关放大器干扰和自激振荡排除内容；UB、UE,再间接3、 能否用直流电压表直接测量晶体管的UBE？ 为什么试验中要采纳测算出 UBE的方法？ 4、怎样测量 RB2阻值？5、当调剂偏置电阻 RB2,使放大器输出波形显现饱和或截止失真时,晶体管的管压降UCE怎样变化？ 6、转变静态工作点对放大器的输入电阻Ri 有否影响？转变外接电阻RL 对输出电阻RO12 / 18 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 有否影响？ 7、在测试 AV,Ri 和 RO时怎样

25、挑选输入信号的大小和频率？为什么信号频率一般选 1KHz,而不选 100KHz 或更高？注：附图 21 所示为共射极单管放大器与带有负反馈的两级放大器共用试验模块；如将 K1、K2 断开,就前级 ）为典型电阻分压式单管放大器；如将 与后级 ）接通,组成带有电压串联负反馈两级放大器；附图 21 13 / 18 K1、K2接通,就前级 ）名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 试验三 RC正弦波振荡器一、试验目的 1、 进一步学习 RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件 2、 学会测量、调试振荡器 二、试验原理 从结构上看,正

26、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；如用R、C元件组成选频网络,就称为RC 振荡器,一般用来产生1Hz1MHz的低频信号； 1、 RC 移相振荡器电路型式如图71 所示 , 挑选 R Ri ；图 71 RC 移相振荡器原理图振荡频率起振条件 放大器 A 的电压放大倍数 29 电 路 特 点 简 便 , 但 选 频 作 用 差 , 振 幅 不 稳 , 频 率 调 节 不 便 , 一 般 用于频率固定且稳固性要求不高的场合；频率范畴 几赫数十千赫； 2、 RC 串并联网络 断开 RC串并联网络,测量放大器静态工作点及电压放大倍数；uO波形,调剂Rf 使 3 接通 RC串并联网络,

27、并使电路起振,用示波器观测输出电压获得中意的正弦信号,记录波形及其参数； 4 测量振荡频率,并与运算值进行比较；5 转变 R或 C值,观看振荡频率变化情形；6 RC 串并联网络幅频特性的观看 将 RC串并联网络与放大器断开,用函数信号发生器的正弦信号注入 RC串并联网络,约 3V）,频率由低到高变化,RC 串并联网络输出幅值将随之变 保持输入信号的幅度不变 化,当信号源达某一频率时,RC串并联网络的输出将达最大值 按图 75 组接线路RW1,使电路起振； 2 断开双 T 网络,调试T1 管静态工作点,使UC1为 67V； 3 接入双 T 网络,用示波器观看输出波形；如不起振,调剂 4 测量电路

28、振荡频率,并与运算值比较；16 / 18 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 75 双 T 网络 RC正弦波振荡器五、试验总结 21、 由给定电路参数运算振荡频率,并与实测值比较,分析误差产生的缘由；、 总结三类 RC振荡器的特点；六、预习要求1、 复习教材有关三种类型 RC振荡器的结构与工作原理；2、 运算三种试验电路的振荡频率；3、 如何用示波器来测量振荡电路的振荡频率；17 / 18 名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 18 / 18 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页,共 18 页