电工电子技术实验
电工电子技术实验
48 第二部分 模拟电子技术 实验13 常用实验仪器的使用
一、实验目的
1．初步掌握示波器的使用方法；
2．初步掌握函数发生器的使用方法；
3．能够正确使用晶体管毫伏表。
二、实验仪器
1．示波器1台
2．信号发生器1台
3．晶体管交流毫伏表1台
三、预习要求
1．复习示波器显示波形的原理，了解触发扫描电路的作用
2．预习信号发生器和毫伏表的使用方法及使用时的注意事项
3．了解相关仪器的面板及其功能
4．了解信号的干扰及抗干扰措施
四、实验内容
1．用信号发生器产生一频率为1kHz，峰—峰值为1Vp-p的正弦信号。
打开信号源开关；
选择输出波形类别：按下波形选择开关（FUNCTION）的正弦波按键；
调节输出信号幅度：调节输出幅度旋钮，并且选择输出衰减按钮（ATTENUATOR）20dB按钮或40dB按钮，直到显示电压LED显示1V；由于显示电压LED的读数只是输出峰峰值大小的近似值，并非准确，应结合示波器或交流毫伏表读数调整；
调节输出频率：选择频率选择开关（RANGE）“ 2k”按键，再调节频率调节旋钮（FREQ），观察频率显示LED读数，直至显示1kHz为止；
此时使信号发生器输出频率为1kHz，幅值为1Vp-p的正弦波。
2．用示波器显示此信号波形
接通示波器电源“POWER”，将示波器通道1的探头与信号源的输出相连，连接时注意仪器间的抗干扰共地，即将示波器探头的黑色夹子地与信号发生器输出线的黑色夹子地相接，示波器探头与信号发生器输出线的红色输出端相接。
在电子电路中，由于工作频率和电路阻抗较高，为避免外界干扰信号，多数电子仪器采用单端输入、单端输出的形式，即仪器的两个测量端总有一个与仪器外壳连接，并与信号测试线的外屏蔽线连接在一起接黑夹子，通常这个端点用符号“⊥”表示。应用时，将仪器的“⊥”和被测电路中的“⊥”都连接在一起，才能防止引入干扰，即称为共地。
信号发生器的信号线为同轴电缆，其外屏蔽线与黑色夹子连在一起，通常黑色夹子接在公共端。
信号线在电路中的接法如图13-1所示：
图13-1
调示波器辉度“INTEN”、聚焦“FOCUS”、垂直移位“R”、水平移位“Q”、电平“LEVEL”等旋钮至居中位置，调V/DIV，T/DIV等旋钮，使示波器上显示出合适的波形。
将触发源选择置“CH1”，触发耦合置“DC”，调电平旋钮使波形稳定。
调电平旋钮，观察不同触发电平对波形稳定显示的影响
使波形稳定，改变触发耦合，观察不同触发耦合对波形稳定显示的影响
使波形稳定，改变触发源，如“CH2”，“VERT”等，观察不同触发源对波形稳定显示的影响。
3．用示波器测量此信号的频率和幅值
将触发源选择置“CH1”，触发耦合置“DC”，调电平旋钮使波形稳定。用示波器测出信号的幅值和频率，注意相关的微调旋钮“VARIABLE”应顺时针旋转到底，即置于校准位置（CAL）。将用示波器测出的值与信号源的显示值相比较。
4．用毫伏表测量此信号的幅值
选择量程开关10V；
打开晶体管毫伏表开关；
将毫伏表、示波器、与信号源信号线相接，红色夹子相接，黑色夹子相接；
若毫伏表指针偏转角度太小，例如未超过满度1/3处，则应减小毫伏表量程，毫伏表读数要根据所选量程选择刻度线，若所选量程为1V，则看表头中满刻度为10的表盘刻度线；实际大小为指针所指刻度× 0.1，比如，指针在3.5的位置上，实际大小为
3.5 × 0.1=0.35（V）
注意晶体管毫伏表的读数为正弦波的有效值，而信号源显示的电压大小为峰—峰值，
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因此记录的数字不一样。如图13-2所示，正弦波有效值U 、峰—峰值U p-p 、幅度A 的关系为：
U p-p = 2A = 2
2U
图13-2
5． 调信号源输出，用毫伏表测量输出，使输出信号有效值为1V ，用万用表交流挡测量
此信号的幅值，比较两表的测量值。
6． 将信号衰减40dB ，分别用毫伏表和万用表测量此信号幅值。 7． 信号频率调至1MHz ，用毫伏表和万用表测量此信号幅值。
8． 按图13-3接线，信号发生器输出信号为一幅值为1V 、频率为1kHz 的正弦波，将此
信号接至RC 电路的两端，将示波器的CH1通道探头接至信号源的输出，将示波器的CH2通道接至电感C ，使示波器工作于双踪交替（ALT ）显示模式，屏幕上分别显示出RC 电路总电压及电感上的电压波形，计算出两信号间相位差。 9． 改变触发源选择，使触发源分别为“CH1”、“CH2”、“VERT”、“CHOP ”等，观察不同
触发源对两信号双踪显示时相位差的影响。
五、实验报告要求
图13-3
1kHz 、1V 正弦波
1．根据实验内容整理相关数据、波形，分析实验结果。
2．简明介绍使用示波器、晶体管毫伏表、函数发生器的注意事项。
六、思考题
1．观察示波器显示的图线时，波形不稳定，该从哪些方面解决？根据实验结果，说明用示波器观察波形时，需要调节哪些旋钮，可使：
① 波形清晰且亮度适中；
② 波形大小适当，且在光屏中央；
③ 波形完整；
④ 波形稳定。
2．由示波器读波形的幅度大小和周期，要注意什么？
3．信号发生器电压指示值是有效值还是峰—峰值，而晶体管毫伏表的读数呢？比较信号源输出电压指示读数、示波器实测峰峰值、晶体管毫伏表实测值，分析其不同的原因。4．用万用表与毫伏表测同一交流信号时，读数是否一致？产生读数差异的原因是什么？与被测信号频率有什么关系?根据此分析结果，在电压测量时选用仪器应注意什么问题? 5．在电子实验中，为什么要注意仪器共地问题？使用仪器测量时，是否可以将信号线的红色与黑色夹子互换？
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52 实验14 晶体管单管放大电路
一、实验目的
1．掌握单级放大电路静态工作点的调试方法和测量方法。
2．掌握共射基本放大器的放大倍数、输入、输出电阻的测试方法。
3．观察静态工作点对放大电路输出波形的影响。
4．掌握双踪示波器、函数发生器、交流毫伏表、直流稳压电源、数字万用表、模拟实验箱的使用。
二、实验仪器
1．双踪示波器1台
2．函数发生器1台
3．数字万用表1台
4．交流毫伏表1台
5．直流稳压电源1台
6．模拟实验箱
三、预习要求
1．掌握小信号低频电压放大器静态工作点的选择原则和放大器主要性能指标的定义及其测量方法。
2．复习共射极放大电路的工作原理，静态工作点的估算及A u 、R i、R o的计算。
3．为了避免干扰，放大器的输出与各电子仪器、仪表的连接应当“共地”，即将示波器、函数发生器、稳压电源、晶体管毫伏表的“地”端都连在一起，也就是黑夹子只能接“⊥”上。
4．正确选用仪表，频率在1kHz以上的交流信号或幅值较小的交流信号要用交流毫伏表测量，而不能用普通数字万用表或指针式万用表测量。（它们仅能测量400Hz以下的交流信号）
5．不可以在电路中直接测量电位器或电阻的阻值，需要测量它们的阻值时，应将它们从电路中脱离出来。
实验14 晶体管单管放大电路
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四、实验内容及步骤
1．检查三极管的好坏
b
图14- 1 三极管符号示意图
三极管可以看成是两个背靠的PN 结，如图14-1是两个结的公共阳极。本实验使用的是NPN 档来判断它的好坏。
方法如下：
① 数字万用表的红笔接三极的b 极，黑笔分别接c 、e 极，显示“0.5~0.7”。 ② 数字万用表的黑笔接三极的b 极，红笔分别接c 、e 极，显示“1”。 ③ 数字万用表的红笔接三极的e 极，黑笔分别接c 极，显示“1”。红笔与黑笔交换，
显示“1”。
测试三极管时如果满足上面数值，则基本上可以认为三极管是好的。 2．按图14-2接线。
+
u o
图14-2 共射放大电路实验原理图
注 部分实验板的参数如下：
Rs=1k Rb1=4.7k Rp=470k Rb2=12k Rc=2.4k Re1=100 Re2=1k R L =2.4k
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3．静态工作点的确定和测量
基本放大电路静态工作点的设置是否合适，会直接影响其性能。若设置不当，将会产生饱和失真和截止失真。由于工作点选择不当而引起的失真情况如图14-3所示。
B =0
图14-3 由于工作点选择不当引起的失真
图14-3中Q1点选得太高，易造成饱和失真，Q2点选得太低，易造成截止失真，Q0
点则选得合适。静态工作点应该选在输出特性曲线上交流负载线的中点。一般使U CEQ ≈
2
1V cc 。
在测量静态要作点时，需要测量测量I CQ 、I BQ ，测量的方法有：
① 直接测量，将万用表置于适当量程的直流电流档，断开集电极回路，将两表笔串入回路中测读。这种方法精度高，但较麻烦。
② 间接测量，用万用表直流电压档先测出R c 、R e 上的电压，再由它们的标称值，然后通过I =
R
U 求得，这种方法有时会比较方便，是测量中常用的方法。
调整R p ，使U CEQ ≈6V ，并填表14-1，其中电流用方法②求得。 表中有关参数说明如下： R p 为电位器的阻值，测量时应将电位器的一端断开。U BEQ 为三极管b 与e 之间的电压，U R CQ 为电阻R c 上的电压降，U EQ 为电阻R e 1和R e 2 上的电压降之和，这样可求得： I CQ =
c R R CQ
U ， I EQ =
2
1Re Re EQ
+U ，I BQ = I EQ －I CQ
若采用方法①，I CQ 、I BQ 则可以直接测量。
表14-1 静态工作点的有关参数
实测 实测计算
U BEQ （V ） U R C Q （V ）U EQ V ）R p(k Ω)I CQ (mA ）I EQ （mA ）I BQ （mA ）
β
实验14 晶体管单管放大电路
55
4．测量此静态工作点处放大器的电压放大倍数
①断开负载电阻R L ，调节函数发生器，使其输出U i ≈5mV （有效值，用交流毫伏表测量），?≈1KHz 的正弦电压信号，然后加在放大器的A 端。用双踪示波器分别观察U i 和U o 波形，若有失真，可以减少U i 。在输出信号U o 不失真的情况下，观察U i 及U o 的相位关系，并在图14-3中分别画出它们的波形。
图 14-3 U i 及U o 的波形
②用交流毫伏表测量放大器的输入电压U i 、输出电压U o 的有效值，填表14-2。
表14- 2 输入、输出电压及电压放大倍数
负载电阻 实测
实测计算
R L U i (mV)
U o (V) A u 5k1
∞
注 部分实验板R L =2.4K
5．测量输入电阻和输出电阻
①输入电阻
输入电阻R i =
i
i
i u ，由于R i 不能直接测到，往往采用如图14-4所示的换算法测量，方法是在信号源与放大器之间串入一个采样电阻R s ，再分别测出U s ，U i ，则输入电阻R i =
i i
i
u =s
i s i R u u u ?=i
s i u -u u R s 。 图14-4 换算法测量输入电阻
电工电子技术实验
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调节函数发生器，使其输出U s ≈10mV （有效值，用交流毫伏表测量），?≈1kHz 的正弦电压信号，加在放大器的B 端。用示波器观察U o ，保证输出不失真。然后用交流毫伏表测量放大器A 端的电压U i 。则可以用上面的式子计算出R i 。
将所测到的数据填入表14-3中。
表14-3 输入电阻的测量
实测
实测计算 U s (mV) U i (mV)
R i(k Ω)
② 输出电阻
输出电阻也采用换算法进行测量，如图14-5所示。在放大器输入端加一固定电压U i ，分别测量已知负载R L 断开和接上的输出电压U ′o 和U o 。由图14-5可知
L )1o
'o
(o R
U U R ?= o
图 14-5 换算法测量输出电阻
6．观察静态工作点位置对输出波形的影响
①维持静态工作点不变，逐渐增大U i 幅值，直到U o 的波形的正或负峰刚要出现削波失真，记下此时的U i ，U o 。
②将R p 值逐渐调小，用示波器观察U o 的波形变化，直至U o 的负半波出现失真（饱和失真），并将波形画在图14-6中。
图14-6 饱和失真和截止失真的波形
③ 将R p 值逐渐调大，用示波器观察U o 的波形变化，可以看到U o 幅值逐渐减小（当R p 、I e 、 r be 、A u ），当截止失真不明显，可适当加大输入信号，使U o 的正半周出现明显的失真为止（截止失真），并将波形画在图14-7中。当输入信号太大时，会产生如图
实验14 晶体管单管放大电路
14-7所示的失真，它主要表现在输入特性的起始弯曲部分，输出特性的间距不匀，就会使I b、U ce和I c的正负半周不对称。
图 14-7 晶体管输入特性的非线失真示意图
五、实验总结报告
1．整理实验数据（抱括静态工作点、电压放大倍数A u 、输入电阻R i、输出电阻R o、波形图）。
2．通过实验，说明R b变化对静态工作点、电压放大倍数和输出波形的影响。
3．计算电压放大倍数的估测值，与实测值进行比较。
六、思考题
1．测R b时，不断开与基极的连结行吗?为什么？
2．为了提高电压放大倍数，应采取哪些措施？
3．由放大倍数公式A u=βR c/r be可知，加大R c值可以提高A u，如果无限地增大R c，A u 是否可以无限增大？为什么？
4．测静态工作点应选用 仪表，测R b电阻应选用 仪表，测输入输出电阻应选用 仪表，测放大倍数应选 仪表。
5．分析图14-8中各种波形是什么类型的失真？是什么原因造成的，如何消除？
电工电子技术实验
58 实验15 两级阻感耦合放大电路
一、实验目的
1．学习两级阻感耦合放大电路静态工作点的调试方法。
2．学会多级放大电路放大倍数的测量和计算。
3．验证电压总放大倍数与单级电压放大倍数的关系，了解两级放大电路后级对前级的影响。
4．了解放大器的失真及消除方法。
5．学习放大电路频率特性的测试方法。
二、实验仪器
1．双踪示波器1台
2．函数发生器1台
3．数字万用表1台
4．交流毫伏表1台
5．直流稳压电源1台
6．模拟实验箱
三、预习要求
1．复习多级放大器的工作原理及有关计算其主要性能指标（A u、R i、R o）的方法。2．分析图15-1两级放大电路，初步估计测试内容变化范围。
四、实验内容及步骤
１．按图15-1接线，接线尽可能要短。
实验15 两级阻感耦合放大电路
59
3k
R L
图15- 1两级阻感耦合放大电路实验原理图
注 部分实验板的参数如下：
Rp1=470k Rb1=4.7k Rb2=12k Rc1=2.4k Re1=100 Re2=1k Rb3=4.7k Rp2=470k Rb3=4.7k Rb4=12k Re3=1k Rc2=2.4kk R L =2.4k
2．设置静态工作点
由于两级放大电路的放大倍数较大，为了保证输出不失真，输入信号的幅值必须较小（≈1mV ）。但是函数发生器输出1mV 的信号时，会出现很大的噪声且极不稳定，为了避免这种情况，图15-1中采用了电阻R 1、R 2对输入信号U s 进行分压，取出R 2上的电压作为输入信号U i 的方法。如果函数发生器小信号输出很稳定时，则不用采取上述电阻分压的方法。
在图15-1中的B 点处加入?≈1kHz 正弦信号，调节函数发生器的幅度，使A 点的电压约为1mV （用交流毫伏表测量）。
调节R p1、R p2使出波形不失真，要求第二级不失真的前提下幅值尽量大。 按表15-1的要求，测量静态工作点。 3．电压放大倍数的测量
①在空载时，在输出波形不失真的情况下，测量U i 、U o1、U o2填入表15-1中。
②在接上负载R L 后，再测量U i 、U o1、U o2填入表15-1中，分别计算A u1、A u2及A u 。
表15- 1 静态工作点及输入、输出电压，电压放大倍数 静态工作点(V)
电压放大倍数
第1级 第2级 输入、输出电压
（mV ） 第1级 第2级 第3级 负载
U B1
U C1
U E1
U B2
U C2
U E2
U i
U o1
U o2
A u1
A u2
A u
空载 R L =3k ?
注 部分实验板R L =2.4k
电工电子技术实验
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4．测量两级放大器的频率特性
①将放大器所接的负载断开，先将输入信号的频率调到1kHz ，幅度调到输出幅度最大不失真。
②保持输入信号的幅值不变，改变频率，按表15-2测量并记录各种频率下，空载和加载时输出电压，并计各点的放大倍数。
表15-2 频率特性测试表
? (Hz)
50100150 250 500 10001000050000100000200000 500000 空载 U o2
R L =3k ?
计算A u
注 部分实验板R L =2.4k
五、实验报告
1．总结多级放大器静态工作点对放大倍数及输出波形的影响。
2．整理实验数据，分析实验结果。
3．在图15-2中画出实验电路的频率特性，标出?H 、?L 。
10
1001000100001000001000000
1
1010010001000010000010000000.0
0.20.40.6
0.81.0
Y A x i s T i t l e
X Axis Title
图15-2
1
10
10
2
10
3
10
4
10
5
106
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8 1.0 A u ?
实验16 负反馈放大电路
实验16 负反馈放大电路
一、实验目的
1．加深理解负反馈放大电路的工作原理及负反馈对放大电路的性能影响。
2．学会识别负反馈电路的类型。
3．掌握负反馈放大电路性能的测量和调试方法。
二、实验仪器
1．双踪示波器1台
2．函数发生器1台
3．数字万用表1台
4．交流毫伏表1台
5．直流稳压电源1台
6．模拟实验箱
三、预习要求
1．复习课本中负反馈的基本概念、类型和性能，并学会判断放大电路中是否存在反馈以及判断负反馈的方法。
2．熟悉本实验中电压串联负反馈放大电路的工作原理及其对放大电路性能的影响。四、实验内容及步骤
1．按图16-1接线（虚线部分暂不接入）。
2．调整静态工作点
①断开负载电阻R L，在B端加入f≈1kHz的正弦信号，调节函数发生器的幅值，用交流毫伏表在A端测量（≈1mV）的电压。调节R p1、R p2使静态工作点在适合位置，即此时输入波形经两级放大后，波形不失真。
②去掉输入信号，按表16-1测量静态工作点的数值。
61
电工电子技术实验
62
1.5k
R L
注 部分实验板的参数如下：
Rp1=470k Rb1=4.7k Rb2=12k Rc1=2.4k Re1=100 Re2=1k Rb3=4.7k Rp2=470k Rb3=4.7k Rb4=12k Re3=1k Rc2=2.4kk R L =2.4k
图16-1 电压串联负反馈实验原理图
表16-1 静态工作点测试表
测试点
U B1 U C1 U E1 U B2 U C2 U E2
测量值(V)
2． 测试开环电路的性能
① 按表16-2进行测量，测量输出电压，及放大倍数、输出电阻（计算方法见《单管放大电路》）的实测计算，并填表。
表16-2 开环电路的性能
给定值 实测值 实测计算
R L U i(mV)
U o(V)
A u
R o （k ?）
∞ 1 1.5k ?
1
注 部分实验板R L =2.4k
② 测试带宽f bw
在R L =∞时，输入适当幅值的信号（?≈1kHz ），使输出电压在示波器上显示出适度而基本不失真的正弦波。保持输入不变，提高输入频率，直至示波器上显示的波形幅值缩小到原来幅值的70％，此时输入信号频率即为?H ，同样，保持输入不变，降低信号的频率，直至示波器上显示的波形幅值缩小到原来幅值的70％，此时输入信号频率即为?L ，这样就可以算出带宽?bw =?H －?L 。当然，也可以用交流毫伏表进行测量，从而求得带宽
实验16 负反馈放大电路
63
?bw ，这种方法更为方便。
将上面测量得到的参数填入表16-3中。
表16-3 开环电路的带宽
?H （Hz ）
?L （Hz ）
?bw =?H －?L （Hz ）
3． 测试闭环电路的性能
①将虚线部分电路接入，按表16-4进行测量，测量输出电压，计算放大倍数、输出电阻（计算方法见《单管放大电路》），并填表。
表16-4 开环电路的性能
给定值 实测值 实测计算
R L
U i(mV)
U o(V)
A u
R o （k Ω）
∞ 1 1.5K 1
注 部分实验板R L =2.4k
②根据表16-3，验证A u ≈
F
1。 ③测试带宽?bw
测试方法同上，将上面测量得到的参数填入表16-5中。
表16-5开环电路的带宽
?H （Hz ）
?L （Hz ）
?bw =?H －?L （Hz ）
五、实验报告
1．根据实验所得到的数据，求出无反馈和有反馈时的电压放大倍数、输出电阻，频带宽。 2．根据实验结果说明电压串联负反馈对放器性能有何影响。
实验17 射极跟随器
一、实验目的
1、掌握射极跟随器的电路特点。
2、进一步学习放大器各项参数测量的方法。
3、了解射极跟随器的应用。
二、实验仪器
1．双踪示波器1台
2．函数发生器1台
3．数字万用表1台
4．交流毫伏表1台
5．直流稳压电源1台
6．模拟实验箱
三、预习要求
1．复习射极跟随器的工作原理及电路特点。
2．进一步复习测试放大电路的静态工作点，放大倍数及输入、输出电阻的方法。
3．掌握射极跟随器的几个特点，并了解它在电子电路中的一般应用。
三、实验感及步骤
1．按图17-1接线。
2．调整静态工作点
把函数发生器的正弦信号调至?≈1kHz，接到放大器的A点。接通电源后，用示波器观察输出信号，反复调节R p并改变函数发生器的电压幅值，直到示波器屏幕上得到一个最大不失真的输出波形为止，然后填表17-1。(测量电流的方法见《单管放大电路》) 表17-1中有关参数说明如下：
R p为电位器的阻值，测量时应将电位器的一端断开；
U BEQ为三极管b与e之间的电压；
U CEQ为三极管c与e之间的电压；
5
9
实验17 射极跟随器
65
o
注 部分实验板的参数如下：
Rs=1k Rb=4.7k Rp=470k Re1=100 Re2=1k
图17-1 射极跟随器实验原理图
U RB Q 为电阻R b 和R p 的电压降之和；
U EQ 为电阻R e 1和R e 2 上的电压降之和，这样可求得：
P b
RBQ R
R U I BQ +=
e2
e1EQ EQ R R
U I +=
I CQ = I EQ －I BQ
若用方法①进行测量， I CQ 、I BQ 可以直接测量。
表17-1
实测
实测计算 U BEQ (V)
U CEQ (V)
U RBQ (V)
U EQ (V)
R P (k Ω)
I CQ (mA ）
I EQ （mA ）
I BQ （mA ）
β
3． 测量电压放大器A u
①接上负载电阻R L ，在射极跟随器的A 点加入U i ≈1V ，?≈1kHz 的正弦信号。用示波器观察输入、输出信号，并将它们的波形画于图17-2中。
电工电子技术实验
66
图 17-2 U i 及U o 波形图
②用交流毫伏表测量U o ，计算出电压放大倍数
i
o u U U A =
4． 测量输入电阻
测量原理见《单管放大电路》，在射极放大器的B 点加入U i ≈1V ，f ≈1kHz 的正弦信号，用示波器观测输出信号U o ，在保证波形不失真的情况下，测量U s 、U i ，将所测数据填入表17-2中。 计算R i ：
s
i
s i i R U U U
R ?=
表 17-2 输入电阻的测量
实测
实测计算 U s (V) U i (V) R i (k ?)
5． 测量输出电阻
测量原理见《单管放大电路》，先断开负载电阻R L ，在A 点加入U i ≈100mV ，f ≈1kHz 的正弦信号，用示波器观察其输出波形，若有失真可以适当减小输入信号，在保证不失真的情况下，测量空载输出电压U ′o ，然后接上负载电阻R L ，测量带上负载后的输出电压U o 。将所测的参数填入表17-3中。 计算R o ：
实验17 射极跟随器
67
R o =（
o
,
o U U －1）R L
表17-3 输出电阻的测量
实测
实测计算
U ′o (V)
U o (V) R o (k Ω)
四、实验报告
1．记录与整理实验数据及波形。
2．列出实验所测数据，完成A u 、R i 、 R o 实测值的计算。
3．通过实验总结射极跟随器的主要特点，简要说明射极输出器的应用。