模拟电子技术实验指导书(2013-11).pdf
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1、模拟电子技术模拟电子技术实验指导书实验指导书上海大学理学院物理系上海大学理学院物理系二一三年十一月二一三年十一月目目录录实验一晶体二极管和三极管的测试(1N4007、9013)1实验二单管交流放大电路6实验三集成运放的参数测试9实验四反馈放大电路14实验五比例、求和运算电路17实验一实验一晶体二极管和三极管的测试晶体二极管和三极管的测试一实验目的一实验目的1.学习使用万用表对晶体二极管和三极管进行粗测,并判别晶体管的工作状态。2.测试晶体三极管的输入和输出特性。二电路原理简述二电路原理简述1.判断二极管极性用 500 型万用表测量电阻时,它的等效电路如图 1-1 所示,图中 R0为表内等效电阻
2、,U0为表内电源电压,当万用表处于 R*1、R*10、R*100、R*1k 档时,U0=1.5V。若将黑表棒接到二极管阳极,红表棒接到二极管阴极,则二极管正向偏置,呈现低阻,表头偏转大。反之,则二极管处于反偏,呈现高阻,表头偏转小,这样根据二次测得的阻值大小,就可以判别二极管的极性。必须注意,万用表电阻档不同,其等效内阻各不相同。同时测量时,一般先用 R*1k 档,这时较大,可以避免损坏二极管,不宜采用 R*10k 档,应为电源电压 U0=9V,容易损坏管子。图 1-12.晶体三极管管脚的判别(1)管型和基极 B 的判断可以把晶体三极管的结构看做是两个背靠背的 PN 结,如图 1-2 所示,对
3、 NPN管来说,基极是两个 PN 结的公共阳极;对 PNP 来说,基极是两个 PN 结的公共阴极,因此,判别基极是公共阳极还是公共阴极,即可知该管是 PNP 型还是 NPN型。图 1-21(2)发射极 E 和集电极 C 的判别如图 1-3把已判明三极管 B极接到 N0端,另外两个极任意接到 N1和N2两端。若集射间加的是正常放大所需极性的电源电压,例如PNP 性管 C 极为负,E 极为正,则集电极电流为Ic=IB+ICE (1-1)反之,若集射间加的是同正常放大相反极性的电源电压,则 Ic为Icr=rIB+ICE(1-2)式中 r为三极管集射间加与正常放大相反极性的电源电压是的直流放大倍数,一
4、般 =r,显然 IcIcr。图 1-3如图1-1所示,如果用万用表红表棒N1端,黑表棒N2端,则策的的电阻小(电流大,即 Ic大)如果红,黑表棒互换,则测得的电阻大(Ic小),可见,N1端是集电极 C,N2端是发射极 E。用两只手分别捏 B,C 两极(但不要使 B,C 两脚相碰上),人体亦可代替图 1-3中 Rb(100 欧)的作用。同一型号的晶体管由于分散性其参数差异很大,因此,在使用晶体管前需要测试它的特性,晶体管的特性曲线有输入特性曲线和输出特性曲线,输入特性曲线是指参量变量 Uce=常数时,Ib=f(Ube)的关系曲线;输出特性曲线是指参变量 Ib=常数时,Ic=f(Uce)关系曲线.
5、对应不同的参变量,可的一族曲线,图1-4就是某个晶体管的特性曲线,从特性曲线上可以求的管子的 ,Iceo的参数,上述特性曲线可以用逐点测试法测得。图 1-42本实验以 9013 晶体管为例。逐点测试法的测试电路如图 1-5,图中 Rw1用于调节基极电流 Ib,Rw2用于调节集电极电压 Uc2,测试输入特性时,Rw2用做调节参变量 Uce,并在测试过程中保持 Uce=正常数.测试输出特性时,Rw1用做调节参变量 Ib,逐点测试,每给定一个参变量可测的一条特性曲线,为了获的一族特性曲线,需调节一系列参变量进行多次测量。图1-5图 1-6在放大电路中,必须设置静态工作点,图 1-6 为固定偏置电路,
6、调节偏置电阻Rb,可以调节静态工作点。晶体管的直流(静态)工作状态可以用万用表检测.当管子处于截止区时,Uce=Ucc;管子处于饱和区时,集电极正偏;在实际工作中,常用上述方法来判别放大电路是否正常工作。实验原理图如图 1-7 所示。图 1-7三实验设备三实验设备名称数量型号1 直流稳压电源 1 台 GPS3303C2 万用表1 个 500 型/DMM40203 直流微安表(指针式)1 个 0100 A4 开关 2 只单刀双投*1双刀双投*15 电阻 4 只 2k*1 25k*1330k*2 6.电位器 3 只 1k*1 2.2k*1220k*17.二极管 1 只1N4007*138.三极管
7、2 只9013*1 9012*19.短接桥和连接导线若干P8-1 和 5014810.实验用 9 孔插件方板 297mm300mm四四.实验内容与步骤实验内容与步骤1用万用表判别二极管和三极管(1)二极管的判别:用万用表判别二极管的阳极和阴极,用一个二极管分别用R*100 和 R*1k 挡测量其正、反向电阻,分别记录数据。(2)三极管管脚的判别:用万用表判别 NPN 型和 PNP 型三极管 E、B、C 3 个管脚,将所测数据填入表 1-1 中,其中 ICEO用等值电阻来表示。B、ICEO一般情况下不测。表 1-1测量项目管型9012黑表笔所接管脚9014用 R 表示ICEO值RCE(B、CRC
8、E(B、极间接入C 极间不电阻 RB)接 RB)判别基极RBERBC判别发射极(正常放大接法电阻)RCE(与正常放大接法相反)RRCE红表笔所接管脚2.测量晶体管输入特性按图 1-7 接线,K1置于“1”;K2置于“3”,使参变量 UcE=0;调节Rw1改变UBE,使 IB如表 1-2 所列之值。读出相应的 UBE值,测取 IB=f(UBE)|UCE=0特性。表 1-2IB(A)UBE(V)测试条件UCE=0UCE=2V012351020406080K2置于“1”,调节 Rw2,使参变量 UCE=2V,并保持 UCE值不变;调节 Rw1重复上述步骤,测取 IB=f(UBE)|UCE=2V特性。
9、3.测量晶体管输出特性4调节 Rw1使参变量 IB分别为 10 A、20 A、30 A,调节 Rw2使 UCE如表 1-3所列之值,做 Ic=f(UCE)|Ib=常数的特性曲线。表 1-3 UCE(V)IC(mA)测试条件IB=10 AIB=20 AIB=30 A0123510204060804.观察晶体管三种工作状态的特性按图 1-7 接线,K1置于“2”,K2置与“2”,调节 Rb,观察 Ib与 Ic的关系,读出临界饱和时的集电极电流 Ics(Ics=Ibs,Ib=Ibs/2,Ib=0(参考数据为 Ib=80uA,30uA 及将微安表断开)时,测量晶体管在放大、截止、饱和3 中状态下的静态
10、工作点。判断晶体管两个结的偏置状态及工作区域。五分析与讨论五分析与讨论1.说明实验内容 1(1)所测得的数据为何不同?2.根据表 1-2、表 1-3 的数据在方格纸上画出特性曲线,求晶体管的 值。3.由实验步骤 4 和所得结果,总结晶体管 3 个工作区域的特征,如何根据 UCE值判断晶体管的工作状态?5实验二实验二单管交流放大电路单管交流放大电路一实验目的一实验目的1掌握单管放大器静态工作点的调整及电压放大倍数的测量方法。2研究静态工作点和负载电阻对电压放大倍数的影响,进一步理解静态工作点对放大器工作的意义。3观察放大器输出波形的非线性失真。4熟悉低频信号发生器、示波器及晶体管毫伏表的使用方法
11、。二电路原理简述二电路原理简述单管放大器是放大器中最基本的一类,本实验采用固定偏置式放大电路,如图 2-1 所示。其中RB1=100K,RC1=2K,RL1=100,RW1=1M,RW3=2.2k,C1=C2=10 F/15V,T1为 9013(=160-200)。图 2-1为保证放大器正常工作,即不失真地放大信号,首先必须适当取代静态工作点。工作点太高将使输出信号产生饱和失真;太低则产生截止失真,因而工作点的选取,直接影响在不失真前提下的输出电压的大小,也就影响电压放大倍数(Av=V0/Vi)的大小。当晶体管和电源电压Vcc=12V 选定之后,电压放大倍数还与集电极总负载电阻RL(RL=Rc
12、/RL)有关,改变Rc或RL,则电压放大倍数将改变。在晶体管、电源电压 Vcc及电路其他参数(如 Rc等)确定之后,静态工作点主要取决于 IB的选择。因此,调整工作点主要是调节偏置电阻的数值(本实验通过调节 Rw1电位器来实现),进而可以观察工作点对输出电压波形的影响。三实验设备三实验设备名称数量型号1.直流稳压电源1 台GPS3303C2.函数信号发生器1 台SFG10033.示波器1 台TDS1001C6学校自备DMM4020100*1 2k*1100 k*17.电位器2 只 2.2 k*1 1M*18 电容2 只 10 F/15V*29.三极管1 只 9013*110 短接桥和连接导线若
13、干P8-1 和 5014811 实验用 9 孔插件方板297mm300mm四四.实验内容与步骤实验内容与步骤1调整静态工作点实验电路见 9 孔插件方板上的“单管交流放大电路”单元,如下图 2-2 所示。方板上的直流稳压电源的输入电压为+12V,用导线将电源输出分别接入方板上的“单管交流放大电路”的+12V 和地端,将图 2-2 中 J1、J2用一短线相连,J3、J4相连(即 Rc1=5k),J5、J6相连,并将 RW3放在最大位置(即负载电阻RL=RL1+RW3=2.7k 左右),检查无误后接通电源。4.晶体管毫伏表1 只5.万用表1 只6.电阻3 只图 2-2使用万用表测量晶体管电压 VCE
14、,同时调节电位器 RW1,使 VCE=5V 左右,从而使静态工作点位于负载线的中点。为了校验放大器的工作点是否合适,把信号发生器输出的 f=1kHz 的信号加到放大器的输入端,从零逐渐增加信号i的幅值,用示波器观察放大器的输出电压0的波形。若放大器工作点调整合适,则放大器的截止失真和饱和失真应该同时出现,若不是同时出现,只要稍微改变 RW1的阻值便可得到合适的工作点。此时把信号 Vi移出,即使 Vi=0,使用万用表,分别测量晶体管各点对地电压Vc、VB和 VE,填入表 2-1 中,然后按下式计算静态工作点。VCCVCIC=RC17IBIC,值为给定的VCCVB得出 IB,式中 VB0.7V,V
15、CE=VC。RB注:测量 RB阻值时,务必断开电源。同时应断开 J4、J2间的连线。*或者量出 R(,再由 IB=BRB=RW1+RB1)表 2-1VC测量值VBVEIB计算值ICVCE2测量放大器的电压放大倍数,观察 RC1和 RL对放大倍数的影响。在步骤 1 的基础上,将信号发生器调至 f=1kHz、输出为 5mV。随后接入单级放大电路的输入端,即 Vi=5mV,观察输出端 0的波形,并在不失真的情况下分两种情况用晶体管毫伏表测量输出电压 V0值和 V0值:带负载 RL,即 J5、J6相连,测 V0值不带负载 RL,即 J5、J6不连,测 V0值。再将 RC1放在 2k 位置,仍分以上两种
16、情况测取输出电压 V0和 V0值,并将所有测量结果填入表 2-2 中。采用下式求取其电压放大倍数:V0带负载 RL时,AV=ViV0不带负载 RL时,AV=Vi表 2-2RC15k2kRL=RL=2.7kRL=RL=2.7kVi测量值V0V0计算值AVAV3观察静态基极电流对放大器输出电压波形的影响在实验步骤 2 的基础上,将 RW1减小,同时增大信号发生器的输入电压 Vi值,直到示波器上产生输出信号有明显饱和失真后,立即加大 RW1值直到出现截止失真为止。五分析与讨论五分析与讨论1解释 AV随 RL变化的原因。2.静态工作点对放大器输出波形的影响如何?8实验三实验三 集成运算放大器的参数测试
17、集成运算放大器的参数测试一实验目的一实验目的1.通过对集成运算放大器主要参数的测试,了解其参数的意义及测试方法,加深对其参数定义的了解。2.掌握用示波器的 X-Y 显示观察传输特性的方法。二电路原理简述二电路原理简述1测试运算放大器的传输特性及输出电压的动态范围运算放大器输出电压的动态范围是指在不失真条件下所能达到的最大幅值。为了测试方便,在一般情况下就用其输出电压的最大摆幅 VOPP当作运算放大器的最大动态范围。其测试电路如图 3-1。图 3-1 运算放大器输出电压最大摆幅的测试电路图中 Vi为正弦信号。当接入负载 RL后,逐步加大输入信号 Vi的幅值,直至示波器上输出电压的波形顶部或底部出
18、现削波为止。此时的输出电压幅度 VOPP就是运算放大器的最大摆幅。若将 Vi送示波器的 X 轴,V0送 Y 轴,则可利用示波器的 X-Y 显示,观察到运算放大器的传输特性,并可测出 VOPP的大小。VOPP与负载电阻 RL有关,不同的RL,VOPP亦不相同。根据已知的 RL和 VOPP,可以求出运算放大器的输出电流的最大摆幅:IOPP=VOPP/RL。运算放大器的 VOPP除与 RL有关外,还与电源电压Vcc 和输入信号的频率有关。随着电源电压的降低和信号频率的升高,Vopp将降低。如果示波器 X-Y 显示出运算放大器的传输特性,即表明该放大器是好的,可以进一步测试运算放大器的其他几项参数。2
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- 模拟 电子技术 实验 指导书 2013 11
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