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模拟电子电路的基础实验以天煌模电实验箱为平台.pptx

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1、实验2.1常用电子仪器的使用(2)双踪示波器。(3)万用表。(4)电阻、电容、二极管、二极管。三、实验原理在模拟电子电路实验中，经常使用的电子测量仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。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况的测试。上一页下一页返回第1页/共213页实验2.1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，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，各测量仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图2-1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在一起，称共地。信号源和交流毫伏

2、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，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。现着重指出下列几点:上一页下一页返回第2页/共213页实验2.1常用电子仪器的使用(1)寻找扫描光迹。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，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:适当调节亮度旋钮。角虫发方式开关置“自动”。适当调节垂直()、水平()位移旋钮，使扫描光迹位于屏幕中央。若示波器设有“寻迹”按键，可按下“寻迹”按键，判断光迹偏移基

3、线的方向。(2)双踪示波器一般有五种显示方式，即“Y1、Y2、Y1+Y2”二种单踪显示方式和“交替”、“断续”两种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“断续”显示一般适宜于输入信号频率较低时使用。上一页下一页返回第3页/共213页实验2.1常用电子仪器的使用(3)为了显示稳定的被测信号波形，触发源选择开关一般选为“内”触发，使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。(4)触发方式开关通常先置于“自动”调出波形后，若被显示的波形不稳定，可置触发方式开关于“常态”，通过调节触发电平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。有时，由于选择了较慢的扫描速率

4、，显示屏上将会出现闪烁的光迹，但被测信号的波形在X轴方向左右移动，这样的现象仍属于稳定显示。(5)适当调节扫描速率开关及Y轴灵敏度开关使屏幕上显示1一2个周期的被测信号波形。在测量幅值时，应注意将Y轴灵敏度微调旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。上一页下一页返回第4页/共213页实验2.1常用电子仪器的使用在测量周期时，应注意将X轴扫速微调旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。还要注意“扩展”旋钮的位置。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(div或cm)与扫速开关指示值(t/div)的乘积，即可算得信号频率的实测值。2.函数信号发生器

5、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20 Vp-p。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。上一页下一页返回第5页/共213页实验2.1常用电子仪器的使用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只能在其工作频率范围之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关置于量程较大的位置上，然后在测量中逐挡减小量程。四、实验内容 (一)双踪示波器的使用及测试 1.用机内校正信号对示波器进行自检 (1)扫

6、描基线调节:将示波器的显示方式开关置于“单踪”显示(Y，或Yz)，输入耦合方式开关置“GND，触发方式开关置于“自动”。上一页下一页返回第6页/共213页实验2.1常用电子仪器的使用开启电源开关后，调节辉度、聚焦、辅助聚焦等旋钮，使荧光屏上显示一条细且亮度适中的扫描基线。然后调节X轴位移()和Y轴位移()旋钮，使扫描线位于屏幕中央，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，触发源选择开关置“内”，内触发源选择置“Y1”或“Y2。调节X轴扫描速率开关(t/div)

7、和Y轴输入灵敏度开关(V/div，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。校准校正信号幅度。将Y轴灵敏度微调旋钮置“校准”位置，Y轴灵敏度开关置适当位置，读取校正信号幅度，记入表2-1中。上一页下一页返回第7页/共213页实验2.1常用电子仪器的使用注意:不同型号示波器标准值有所不同，请按所使用示波器的型号将标准值填入表格中。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2-1中。测量校正信号的上升时间和下降时间。调节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轴上，且上、下对称，便于阅读。通过扫速开关逐

8、级提高扫描速度，使波形在X轴方向扩展(必要时可以利用扫速扩展开关将波形再扩展10倍)，并同时调节触发电平旋钮，从显示屏上清楚地读出上升时间和下降时间，记入表2-1中。上一页下一页返回第8页/共213页实验2.1常用电子仪器的使用2.用示波器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100 Hz,1 kHz,10 kHz,100 kHz,有效值均为1V(交流毫伏表测量值)的正弦波信号。改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一峰值，记入表2-2中。3.测量两波形间相位差 (1)观察双踪显示波形“交替”与“断续”两种显示方式的特点:Y1.Y2均不加输

9、入信号，输入祸合方式置“GND，扫速开关置扫速较低挡位(如0.5 s/div挡)和扫速较高挡位(如5 us/div挡)，把显示方式开关分别置“交替”和“断续”位置，观察两条扫描基线的显示特点，记录之。上一页下一页返回第9页/共213页实验2.1常用电子仪器的使用(2)用双踪显示测量两波形间相位差:按图2-2连接实验电路，将函数信号发生器的输出电压调至频率为1 kHz,幅值为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，分别加到双踪示波器的Y1和Y2输入端。为便于稳定波形，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。把显示方式开关置“交替”挡位

10、，将Y1和Y2输入耦合方式开关置“上”挡位，调节Y1、Y2的上下移位旋钮，使两条扫描基线重合。上一页下一页返回第10页/共213页实验2.1常用电子仪器的使用将Y1,Y2输入耦合方式开关置“AC挡位，调节触发电平、扫速开关及Y1,Y2灵敏度开关位置，使在荧屏上显示出易于观察的两个相位不同的正弦波形ui及uR，如图2-3所示。根据两波形在水平方向差距X，及信号周期XT，则可求得两波形相位差:式中，XT为一周期所占格数;X为两波形在X轴方向差距格数。记录两波形相位差于表2-3中为数读和计算方便，可适当调节扫速开关及微调旋钮，使波形一周期占整数格。上一页下一页返回第11页/共213页实验2

11、.1常用电子仪器的使用(二)利用指针式万用表粗测二极管的质量及管脚极性晶体二极管由一个PN结组成，具有单向导电性，其正向电阻小(一般为几百欧)而反向电阻大(一般为几十千欧至几百千欧)，利用此点可进行判别。(1)管脚极性判别:将万用表拨到Rx100(或Rxl K)欧姆挡，把二极管的两只管脚分别接到万用表的两根测试笔上，如图2-4 (a)所示。如果测出的电阻较小(约几千欧)，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，如果测出的电阻较大(约百千欧)，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。上一页下一页返回第12页/共213页实验2.1常用电子仪器的使用(2)判别二极

12、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。如图2-4(b)所示，如果双向阻值都较小，说明二极管质量差，不能使用;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。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“V/插孔)带正电，黑表笔(插在“COM插孔)带负电。用两支表笔分别接触二极管两个电极，若显示一个数值，说明管子处于正向导通状态，红表笔接的是正极，黑表笔接的是负极。若显示溢出符号“1，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。上一页下一页返回第13页/共213页实验2.1常用电子仪器的使用用两支表

13、笔分别接触二极管两个电极，若两次显示一个数值，或均显示溢出符号“1则说明二极管短路或开路即已损坏。若一次显示一个数值，另一次显示溢出符号“1，则说明二极管是好的。(三)晶体三极管管脚、质量判别可以把晶体二极管的结构看做是两个背靠背的PN结，对NPN型来说基极是两个PN结的公共阳极，对PNP型管来说基极是两个PN结的公共阴极，分别如图2-5 (a)、图2-5(b)所示。上一页下一页返回第14页/共213页实验2.1常用电子仪器的使用(1)管型与基极的判别:万用表置电阻挡，量程选1 K挡(或R X l00，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

14、的电阻均很小(或均很大)，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，则前者假定的基极有错，应更换其他电极重测。若为数字万用表，则可置于二极管挡用红表笔先接触某一个电极假定的基极，黑表笔分别接触其他两个电极，当两次测得的电阻均很小(或均很大)，则红表笔所接电极为基极，如两次测得的阻值一大、一小，相差很多，则假定的基极有错，应更换其他电极重测。当两次测得的电阻均很小时该管属NPN型管，反之则是PNP型管。上一页下一页返回第15页/共213页实验2.1常用电子仪器的使用(2)发射极与集电极的判别。为使二极管具有电流放大作用，发射结需加正偏置，集电结加反偏置。如图2-6所示。当

15、二极管基极B确定后，便可判别集电极C和发射极E,同时还可以大致了解穿透电流ICEO和电流放大系数的大小。以PNP型管为例，若用红表笔(对应表内电池的负极)接集电极C，黑表笔接E极(相当C,E极间电源正接)，如图2-7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ICEO的大小(电阻值大，表示ICEO)。如果在C,B间跨接一只RB=100 k电阻，此时万用表指针将有较大摆动，它指示的电阻值较小，反映了集电极电流入:ICEO+的大小。且电阻值减小越多表示声越大。上一页下一页返回第16页/共213页实验2.1常用电子仪器的使用如果C,E极接反(相当于C,E间电源极性反接)，则二极

16、管处于倒置工作状态，此时电流放大系数很小(一般 UT或称之为U CS(off)时，沟道形成;在UDS=0时，沟道内横向电场等于零，所以ID=0;当UDS0时，沟道内的电子在横向电场的作用下，产生漏极电流ID。上一页下一页返回第20页/共213页实验2.2场效应管伏安特性的测试但当|UDS|较小时，由于UDS的变化对沟道的大小影响不大，沟道电阻基本为一常数，因此，ID基本随UDS作线性变化。当UCS恒定时，沟道导通电阻近似为一常数，但当UCS变化时，沟道的导通电阻将随UCS而变化，因此，该区域称为可变电阻区。利用这一特点，场效应管又可作为可变电阻器来使用。(2)恒流区(II区):当UCS恒定

17、，但未饱和时，增加UDS，使漏极电流ID增加。当加大UD到使靠近漏极端的栅漏电压等于开启电压，即UCD=UCS-UDS=UT或UDS=UCS-UT时，漏极电流达到最大值，漏极端的导电沟道将开始消失(称为预夹断)，此时场效应管刚好饱和。若继续增大UDS，即UDUCS-UT，会使漏极导电沟道被夹断而出现耗尽层，并随着UI,、的增加，夹断点向源极移动。上一页下一页返回第21页/共213页实验2.2场效应管伏安特性的测试由于耗尽层的电阻率远大于沟道的电阻率，因此当漏极端出现耗尽层后，所增加的UDS几乎全部降在耗尽层的两端，而加在沟道两端的电压几乎不变，从而使漏极电流ID几乎不随UDS而变化。在输出

18、伏安特性曲线上，将不同从、值时的预夹断点连接起来，即得到图2-8中左侧的虚线和右侧虚线的夹区域，即为恒流区(或称为饱和区)。场效应管作为放大器使用时，一般工作在此区域内。(3)击穿区(III区):当UDS增大到某一临界值时，ID开始迅速增加而出现击穿现象。此时，场效应管将不能正常工作，甚至烧毁，工作时要避免进入此区间。上一页下一页返回第22页/共213页实验2.2场效应管伏安特性的测试2.场效应管的基本应用 (1)电阻:场效应管可以当做非线性电阻来使用，电路如图2-9 (a)所示。将N沟道增强型绝缘栅场效应管MOSFET的栅极与漏极连接在一起，则UDS=UCS。当UCSUT时，ID=0。当

19、UCS UT时，UDS=UCS，漏极电流与漏源电压UDS呈非线性关系，即得如图2-9(a)所示的当做非线性电阻使用的电路。(2)开关:一个MOSFET用作开关来控制负载RD的电路如图2-9(b)所示。当输入信号U;低于截止电压UT时，漏极电流ID=0,MOSFET的D,S之间相当于开路一样。当UI UT时，若电压为一定值，则流过负载RD的电流的大小由电源UCC和负载RD的大小来决定，因此，MOSFET在电路中可以看做是由Ui控制的无触点开关。上一页下一页返回第23页/共213页实验2.2场效应管伏安特性的测试(3)镜像电流源:由两个参数几乎相同的MOS对管VT1,VT2组成的镜像电流源电路

20、如图2-10所示。因VT1,VT2具有相同的开启电压UT，且电源UCC与电阻RD，使VT1处于饱和状态(即UDSUCS-UT)，在忽略沟道长度调制效应的条件下:ID1=K1(UCS-UT)2=(UCC-UDS)/RD1 (2-1)若VT2也为饱和状态，则其电流IL为:IL=K2(UCS-UT)2 (2-2)由式(2-1)、式(2-2)可得:(UCS-UT)2=ID1/K1=IL/K2(2-3)上一页下一页返回第24页/共213页实验2.2场效应管伏安特性的测试又由于VT1和VT2具有相同的特性参数和相同的沟道宽长比，即K1=K2，则上式的ID1=IL。因此，当VT2也饱和时，流过负载RL的

21、电流等于流过VT1的漏极电流ID1，而与IL无关。四、实验内容1.场效应管作为开关使用实验电路如图2-11所示。实验步骤如下:(1)调节电位器RP，使UCS=0 V。(2)测量电压URD、UDS和电流ID，并注意发光二极管是否点亮(ID=URD/RD)。(3)调节RP，逐渐增大UCS直到ID略大于零，注意此时UCS是否为MOSFET的开启电压UT。上一页下一页返回第25页/共213页实验2.2场效应管伏安特性的测试(4)调节RP，逐渐增加UCS直到ID=15 mA，检查LED是否点亮。2.场效应管作为电阻使用实验电路如2-9 (a)所示，实验步骤如下:(1)调节直流电压源输出+1V作为U

22、CC电源。(2)测量UDS和ID(ID=URD/RD)。(3)调节UCC依次为+2 V,+3 V,，+7 V并分别测量其对应的UDS和ID。(4)以测得的UDS为X轴，ID为Y轴，画出MOSFET栅极一漏极连接的电阻特性曲线。上一页下一页返回第26页/共213页实验2.2场效应管伏安特性的测试3.构成镜像电流源实验电路如图2-10所示，图中VT1和VT2为型号相同，特性相似的两个N沟道增强型MOSFET,RD1为1k，RL为1.5 k。实验步骤如下:(1)测量RD1和URL，并计算ID1和IL(ID1=URD1/RD1,IL=URL/RL)。(2)将RD1依次改为2.2 k,4.7 k和

23、8.2 k，分别重复步骤(1)，观察ID1和IL是否相同。(3)将RD1改为1 k，将RL依次改为2.2 k,4.7 k和8.2 k，分别重复步骤(2)。上一页下一页返回第27页/共213页实验2.2场效应管伏安特性的测试五、实验报告要求 (1)整理测试数据，并对数据进行相应的处理。(2)通过对数据的总结，对场效应管工作在不同情况下的特点进行分析，进一步掌握场效应管的应用特点。(3)判断MOSFET用作开关、非线性电阻和镜像电流源电路时，分别工作在输出特性曲线的什么区域?上一页返回第28页/共213页实验2.3场效应管基本放大电路一、实验目的 (1)了解结型场效应管的性能和特点。(2)掌

24、握场效应管放大器动态参数的测试方法。二、实验设备与器件 +12 V直流电源。函数信号发生器。双踪示波器。交流毫伏表。直流电压表。结型场效应管3DJ6F x 1、电阻器、电容器若干。三、实验原理场效应管是一种电压控制型器件。按结构可分为结型和绝缘栅型两种类型。下一页返回第29页/共213页实验2.3场效应管基本放大电路由于场效应管栅、源之间处于绝缘或反向偏置，所以输入电阻很高(一般可达上百兆欧)，又由于场效应管是一种多数载流子控制器件，因此热稳定性好，抗辐射能力强，噪声系数小。加之制造工艺较简单，便于大规模集成，因此得到越来越广泛的应用。1.结型场效应管的特性和参数场效应管的特性主要有输出

25、特性和转移特性。如图2-12所示为N沟道结型场效应管3 DJ6 F的输出特性和转移特性曲线。其直流参数主要有饱和漏极电流IDSS，夹断电压UP等;交流参数主要有低频跨导上一页下一页返回第30页/共213页实验2.3场效应管基本放大电路表2-4列出了3 DJ6 F的典型参数值及测试条件。2.场效应管放大器性能分析图2-13为结型场效应管组成的共源级放大电路。其静态工作点:中频电压放大倍数输入电阻:输出电阻:上一页下一页返回第31页/共213页实验2.3场效应管基本放大电路式中，跨导gm可由特性曲线用作图法求得，或用公式计算。但要注意，计算时UCS要用静态工作点处的数值。3.输入电阻的测量

26、方法场效应管放大器的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻的测量方法与晶体管放大器的测量方法相同。但由于场效应管的Ri比较大，如直接测输入电压US和Ui，则限于测量仪器的输入电阻有限，必然会带来较大的误差。因此为了减小误差，常利用被测放大器的隔离作用，通过测量输出电压截Uo来计算输入电阻。测量电路如图2-14所示。上一页下一页返回第32页/共213页实验2.3场效应管基本放大电路在放大器的输入端串入电阻R，把开关K掷向位置1(即使R=0)，测量放大器的输出电压Uo1=AV US;保持US不变，再把K掷向2(即接入卿，测量放大器的输出电压Uo2。由于两次测量中AV和US保持不变，故由

27、此可以求出:式中，R和Ri不要相差太大，本实验可取R=100200 k。上一页下一页返回第33页/共213页实验2.3场效应管基本放大电路四、实验内容 1.静态工作点的测量和调整 (1)按图2-13连接电路，令ui=0，接通+12 V电源，用直流电压表测量UG、US和UD。检查静态工作点是否在特性曲线放大区的中间部分。如合适则把结果记入表2-5中。(2)若不合适，则适当调整Rg2和RS，调好后，再测量UG、US和UD，记入表2-5中。2.电压放大倍数AV,输入电阻Ri和输出电阻Ro的测量 (1)AV和Ro的测量。在放大器的输入端加入 f=1 kHz的正弦信号ui(50100 mV)，并用

28、示波器监视输出电压uo的波形。在输出电压uo没有失真的条件下，用交流毫伏表分别测量RL=和RL=10 k时的输出电压uo(注意:保持ui幅值不变)，记入表2-6中。上一页下一页返回第34页/共213页实验2.3场效应管基本放大电路用示波器同时观察ui和uo的波形，描绘出来并分析它们的相位关系。(2)Ri的测量:按图2-14改接实验电路，选择合适大小的输入电压US(50100 mV)，将开关K掷向“1，测出R=0时的输出电压Uo1，然后将开关掷向“2(接入R)，保持US不变，冉测出Uo2，根据公式:Ri=Uo2R(Uo1-Uo2)求出Ri，记入表2-7中。五、实验报告要求(1)整理实验数据，

29、将测得的AV,Ri,Ro和理论计算值进行比较。(2)把场效应管放大器与晶体管放大器进行比较，总结场效应管放大器的特点。(3)分析测试中的问题，总结实验收获。上一页返回第35页/共213页实验2.4负反馈放大电路一、实验目的加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的影响。二、实验设备与器件 +12 V直流电源。函数信号发生器。双踪示波器。万用表。晶体三极管3 DG6 x 2(=50100)或9011 x 2、电阻器、电容器若干。三、实验原理负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用，虽然它使放大器的放大倍数降低，但能在多方面改善放大器的动态指标，如稳定放大倍数，改变输入、输

30、出电阻，减小非线性失真和展宽通频带等。下一页返回第36页/共213页实验2.4负反馈放大电路因此，绝大多数的实用放大器都带有负反馈。负反馈放大器有四种组态，即电压串联，电压并联，电流串联，电流并联。本实验以电压串联负反馈为例，分析负反馈对放大器各项性能指标的影响。(1)图2-15为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路，在电路中通过Rf把输出电压uo引回到输入端，加在晶体管VT1的发射极上，在发射极电阻RF1上形成反馈电压uf。根据反馈的判断法可知，它属于电压串联负反馈。主要性能指标如下:闭环电压放大倍数:上一页下一页返回第37页/共213页实验2.4负反馈放大电路式中,Au=Uo/Ui为基本

31、放大器(无反馈)的电压放大倍数，即开环电压放大倍数;(1+AuFu)为反馈深度，它的大小决定了负反馈对放大器性能改善的程度。反馈系数:输入电阻:式中，Ri为基本放大器的输入电阻。输出电阻:上一页下一页返回第38页/共213页实验2.4负反馈放大电路式中，Ro为基本放大器的输出电阻;Auo为基本放大器RL=时的电压放大倍数。(2)本实验还需要测量基本放大器的动态参数，怎样实现无反馈而得到基本放大器呢?不能简单地断开反馈支路，而是要去掉反馈作用，但又要把反馈网络的影响(负载效应)考虑到基本放大器中去。因此:在画基本放大器的输入回路时，因为是电压负反馈，所以可将负反馈放大器的输出端交流短路，即令

32、uo=0，此时Rf相当于并联在RF1上。上一页下一页返回第39页/共213页实验2.4负反馈放大电路在画基本放大器的输出回路时，由于输入端是串联负反馈，因此需将反馈放大器的输入端(VT1管的射极)开路，此时Rf+RF1相当于并接在输出端。可近似认为Rf并接在输出端。根据上述规律，就可得到所要求的如图2-16所示的基本放大器。四、实验内容 1.测量静态工作点按图2-16连接实验电路，首先取US为合适的值，频率为1 kH，左右，调节电位器使放大器的输出不出现失真，然后使ui=0(即断开信号源的输出连接线)，用万用表直流电压挡分别测量第一、第二级的静态工作点，记入表2-8中。上一页下一页返

33、回第40页/共213页实验2.4负反馈放大电路2.测试基本放大器的各项性能指标将实验电路按图2-17改接，即把Rf断开后分别并在RF1和RL上，其他连线不动。(1)测量中频电压放大倍数Au，输入电阻Ri和输出电阻Ro以f=1 kHz,USP-P约20 mV正弦信号输入放大器，用示波器监视输出波形uo，在uo不失真的情况下，用示波器测量USP-P,UiP-P,ULP-P，记入表2-9中。保持USP-P不变，断开负载电阻RL(注意Rf不要断开)，测量空载时的输出电压UoP-P,记入表2-9中。(2)测量通频带:接上RL，保持(1)中的USP-P不变，然后增加和减小输入信号的频率，找出上、下限频率f

34、H和fL，记入表2-10中。上一页下一页返回第41页/共213页实验2.4负反馈放大电路3.测试负反馈放大器的各项性能指标将实验电路恢复为图2-17的负反馈放大电路。适当加大USP-P，在输出波形不失真的条件下，测量负反馈放大器的Auf,Rif和Rof，记入表2-9中;测量fHf和fLf，记入表2-10中。4.观察负反馈对非线性失真的改善 (1)实验电路改接成图2-16形式，在输入端加入 f=1 kHz的正弦信号，输出端接示波器，逐渐增大输入信号的幅度，使输出波形开始出现失真，记下此时的波形和输出电压的幅度。上一页下一页返回第42页/共213页实验2.4负反馈放大电路(2)再将实验电

35、路改接成图2-17形式，增大输入信号幅度，使输出电压幅度的大小与(1)相同，比较有负反馈时输出波形的变化。五、实验报告要求(1)将基本放大器和负反馈放大器动态参数的实测值和理论估算值列表进行比较。(2)根据实验结果，总结电压串联负反馈对放大器性能的影响。上一页返回第43页/共213页实验2.5差动放大电路一、实验目的 (1)加深对差动放大器性能及特点的理解;(2)学习差动放大器主要性能指标的测试方法。二、实验设备与器件士12 V直流电源。函数信号发生器。双踪示波器。万用表。晶体二极管3DG6 x3;(或9013 x 3)电阻器、电容器若干。三、实验原理图2-18是差动放大器的基本结构。它

36、由两个元件参数完全相同的基本共射放大电路组成。当开关K拨向左边时，构成典型的差动放大器。下一页返回第44页/共213页实验2.5差动放大电路调零电位器RP用来调节VT1,VT2管的静态工作点，使得输入信号Ui=0时，双端输出电压Uo=0。RE为两管共用的发射极电阻，它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有很强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。当开关K拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。它用晶体管恒流源代替发射极电阻RE，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。1.静态工作点的估算典型电路:上一页下一页返回第45页/共213页实验2.

37、5差动放大电路恒流源电路:2.差模电压放大倍数和共模电压放大倍数当差动放大器的射极电阻RE足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数Ad由输出方式决定，而与输入方式无关。上一页下一页返回第46页/共213页实验2.5差动放大电路双端输出:RE=，RP在中心位置时:单端输出:上一页下一页返回第47页/共213页实验2.5差动放大电路当输入共模信号时，若为单端输出，则有:若为双端输出，在理想情况下:实际上由于元件不可能完全对称，因此AC也不会绝对等于零。上一页下一页返回第48页/共213页实验2.5差动放大电路3.共模抑制比CMRR为了表征差动放大器对有用信号(差模信号)的放大作用

38、和对共模信号的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比或差动放大器的输入信号可采用直流信号也可采用交流信号。本实验由函数信号发生器提供频率f=1 kHz的正弦信号作为输入信号。上一页下一页返回第49页/共213页实验2.5差动放大电路四、实验内容 1.典型差动放大器性能测试如图2-18所示连接实验电路，开关K拨向左边构成典型差动放大器。(1)测量静态工作点。调节放大器零点。信号源不接入，将放大器输入端A,B与地短接，接通12 V直流电源，用万用表的直流电压挡测量输出电压Uo，调节调零电位器RP，使Uo=0。调节要仔细，力求准确。测量静态工作点。零点调好以后，用万用表的直流电压挡

39、测量VT1、VT2管各电极电位及射极电阻RE两端电压URE，记入表2-11中。上一页下一页返回第50页/共213页实验2.5差动放大电路(2)测量差模电压放大倍数。断开直流电源，将函数信号发生器的输出端接放大器输入A端，放大器输入B端接地构成单端输入方式，调节输入信号为频率f=1 kHz的正弦信号，并使输出旋钮旋至零，用示波器监视输出端(集电极C1或C2与地之间)。接通 12 V直流电源，逐渐增大输入电压ui，在输出波形无失真的情况下，用示波器测UiP-P，UC1P-P，UC2P-P记入表2-12中，并观察ui，UC1，UC2之间的相位关系及UREP-P随UiP-P改变而变化的情况。(3)

40、测量共模电压放大倍数。将放大器A,B短接，信号源接A端与地之间，构成共模输入方式，调节输入信号f=1 kHz,UiP-P=2 V，在输出电压无失真的情况下，测量UC1P-P，UC2P-P之值记入表2-12中，并观察ui，UC1，UC2之间的相位关系及认E随Ui改变而变化的情况。上一页下一页返回第51页/共213页实验2.5差动放大电路2.具有恒流源的差动放大电路性能测试将图2-10电路中开关K拨向右边，构成具有恒流源的差动放大电路。重复上述(2),(3)的要求，记入表2-12中。五、实验报告要求(1)整理实验数据，列表比较实验结果和理论估算值，分析产生误差的原因。将静态工作点和差模电压放

41、大倍数的实测值与理论值比较。将典型差动放大电路单端输出时CMRR的实测值与理论值比较。上一页下一页返回第52页/共213页实验2.5差动放大电路将典型差动放大电路单端输出时CMRR的实测值与具有恒流源的差动放大器CMRR实测值比较。(2)比较ui，UC1，UC2之间的相位关系。(3)根据实验结果，总结电阻RE和恒流源的作用。上一页返回第53页/共213页实验2.6集成运算放大器性能指标的测试一、实验目的 (1)掌握集成运算放大器主要指标的测试方法。(2)通过对集成运算放大器A741指标的测试，了解集成运算放大器组件的主要参数的定义和表示方法。二、实验设备与器件士12 V直流电源。函数信

42、号发生器。双踪示波器。万用表。集成运算放大器A741 x 1，电阻器、电容器若干。三、实验原理集成运算放大器是一种线性集成电路，和其他半导体器件一样，它是用一些性能指标来衡量其质量的优劣。为了正确使用集成运放，就必须了解它的主要参数指标。下一页返回第54页/共213页实验2.6集成运算放大器性能指标的测试集成运放组件的各项指标通常是由专用仪器进行测试的，这里介绍的是一种简易测试方法。集成运放A741(或F007，引脚排列如图2-19所示，它是八脚双列直插式组件，2,3脚分别为反相和同相输入端，6脚为输出端，7,4脚为正、负电源端，1,5脚为失调电压的调零端，1,5脚之间可接入一只几十k的电

43、位器并将滑动触头接到负电源端。8脚为空脚。1.A741主要指标测试 (1)输入失调电压UOS。理想运放组件，当输入信号为零时，其输出也为零。但是即使是最优质的集成组件，由于运放内部差动输入级参数的不完全对称，输出电压往往不为零。上一页下一页返回第55页/共213页实验2.6集成运算放大器性能指标的测试这种零输入时输出不为零的现象称为集成运放的“失调”。输入失调电压UOS是指输入信号为零时，输出端出现的电压折算到同相输入端的数值。失调电压测试电路如图2-20所示。闭合开关K1及K2，使电阻RB短接，测量此时的输出电压Uo1即为输出失调电压，则输入失调电压:测试时注意:一是将运放调零端开路。实

44、际测出的UO1可能为正，也可能为负，一般在15 mV，对于高质量的运放UOS在1 mV以下。二是要求电阻R1和R2，R3和R4的参数严格对称。上一页下一页返回第56页/共213页实验2.6集成运算放大器性能指标的测试(2)输入失调电流IOS。输入失调电流IOS是指当输入信号为零时，运放的两个输入端的基极偏置电流之差，即输入失调电流的大小反映了运放内部差动输入级两个晶体管月的失配度，由于IB1，IB2本身的数值已很小(微安级)，因此它们的差值通常不是直接测量的，测试电路如图2-20所示，测试分两步进行。闭合开关K1及K2，在低输入电阻下，测出输出电压Uo1，如前所述，这是由输入失调电压UO

45、S所引起的输出电压。上一页下一页返回第57页/共213页实验2.6集成运算放大器性能指标的测试断开K1及K2，两个输入电阻RB接入，由于RB阻值较大，流经它们的输入电流的差异，将变成输入电压的差异，因此，也会影响输出电压的大小，可见测出两个电阻RB接入时的输出电压Uo2，若从中扣除输入失调电压UOS的影响，则输入失调电流IOS为:一般情况下，IOS为几十几百nA(10-9A)，高质量运放IOS低于1 nA。测试时注意:一是将运放调零端开路。二是两输入端电阻RB必须精确配对。上一页下一页返回第58页/共213页实验2.6集成运算放大器性能指标的测试(3)开环差模放大倍数Aud。集成运放在

46、没有外部反馈时的直流差模放大倍数称为开环差模电压放大倍数，用Aud表示。它定义为开环输出电压Uo与两个差分输入端之间所加信号电压Uid之比为 Aud=Uo/Uid 按定义Aud应是信号频率为零时的直流放大倍数，但为了测试方便，通常采用低频(几十赫兹以下)正弦交流信号进行测量。由于集成运放的开环电压放大倍数很高，难以直接进行测量，故一般采用闭环测量方法。上一页下一页返回第59页/共213页实验2.6集成运算放大器性能指标的测试Aud的测试方法很多，现采用交、直流同时闭环的测试方法，如图2-21所示。被测运放一方面通过RF，R1，R2完成直流闭环，以抑制输出电压漂移;另一方面通过RF和RS实现

47、交流闭环，外加信号uS经 R1，R2分压，使uid足够小，以保证运放工作在线性区，同相输入端电阻R3应与反相输入端电阻R2相匹配，以减小输入偏置电流的影响，电容C为隔直电容。被测运放的开环电压放大倍数为:通常低增益运放Aud为6070 dB，中增益运放约为80 dB，高增益在100 dB以上，可达120140 dB。测试中应注意:上一页下一页返回第60页/共213页实验2.6集成运算放大器性能指标的测试测试前电路应首先消振及调零。被测运放要工作在线性区。输入信号频率应较低，一般用50100 Hz，输出信号幅度应较小，且无明显失真。(4)共模抑制比KCMRR。集成运放的差模电压放大倍数Ad与

48、共模电压放大倍数AC之比称为共模抑制比:或上一页下一页返回第61页/共213页实验2.6集成运算放大器性能指标的测试共模抑制比在应用中是一个很重要的参数，理想运放对输入的共模信号其输出为零，但在实际的集成运放中，其输出不可能没有共模信号的成分，输出端共模信号越小，说明电路对称性越好，也就是说运放对共模干扰信号的抑制能力越强，即KCMRR越大。KCMRR的测试电路如图2-22所示。集成运放工作在闭环状态下的差模电压放大倍数为:Ad=RF/R1 当接入共模输入信号UiC时，测得UoC，则共模电压放大倍数为:AC=UoC/UiC共模抑制比为:上一页下一页返回第62页/共213页实验2.6集

49、成运算放大器性能指标的测试测试时注意:消振与调零。R1与R2，R3与RF之间阻值严格对称。输入信号UiC幅度必须小于集成运放的最大共模输入电压范围UiCm。(5)共模输入电压范围UiCm。集成运放所能承受的最大共模电压称为共模输入电压范围，超出这个范围，运放的KCMRR会大大下降，输出波形产生失真，有些运放还会出现“自锁”现象以及永久性的损坏。UiCm的测试电路如图2-23所示。被测运放接成电压跟随器形式，输出端接示波器，观察最大不失真输出波形，从而确定UiCm值。上一页下一页返回第63页/共213页实验2.6集成运算放大器性能指标的测试(6)输出电压最大动态范围UoPP。集成运放的动态范

50、围与电源电压、外接负载及信号源频率有关。测试电路如图2-24所示。改变uS幅度，观察uo削顶失真开始时刻，从而确定uo的不失真范围，这就是运放在某一定电源电压下可能输出的电压峰一峰值UoP-P。2.集成运放在使用时应考虑的一些问题 (1)输入信号选用交、直流量均可，但在选取信号的频率和幅度时，应考虑运放的频响特性和输出幅度的限制。(2)调零。为提高运算精度，在运算前，应首先对直流输出电位进行调零，即保证输入为零时，输出也为零。当运放有外接调零端子时，可按组件要求接入调零电位器RW调零时，将输入端接地，调零端接入电位器RW用直流电压表测量输出电压Uo，细心调节RW使Uo为零(即失调电压为零)。如

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