模拟电路实验课件1

课程名称：模拟电子技术实验主讲：张应省

班级：07自动化二班

课时：24学时

1．实验名称：常用电子仪器的使用

2．课时安排：3课时

实验一常用电子仪器的使用

一、实验目的

1、学习电子电路实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、交流毫伏表、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。

二、实验原理

在模拟电子电路实验中，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。

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，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1－1所示。接线时应注意，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，直流电源的接线用普通导线。

图1－1 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。现着重指出下列几点：

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：①适当调节亮度旋钮。②触发方式开关置“自动”。③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底时使用。

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，显示屏上将会出现闪烁的光迹，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”开关使屏幕上显示一～二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。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。

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

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。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最大可达20V

P－P

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档开关进行调节。

函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。

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位置上，然后在测量中逐档减小量程。

三、实验设备与器件

1、函数信号发生器

2、双踪示波器

3、交流毫伏表

四、实验内容

1、用机内校正信号对示波器进行自检。

1) 扫描基线调节

将示波器的显示方式开关置于“单踪”显示（Y

1或Y

2

），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，调节“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（Y

1或Y

2

），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

选择开关置“Y

1”或“Y

2

”。调节X轴“扫描速率”开关（t/div）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。

a. 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1－1。

表1－1

注：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。

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1－1。

c．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，从显示屏上清楚的读出上升时间和下降时间，记入表1－1。

2、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100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，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峰值，记入表1－2。

表1－2

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

Y 1、Y 2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（如5μS ／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。

2) 用双踪显示测量两波形间相位差

① 按图1－2连接实验电路， 将函数信号发生器的输出电压调至频率为1KHz ，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u i 和u R ，分别加到双踪示波器的Y 1和Y 2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。

图 1－2 两波形间相位差测量电路

② 把显示方式开关置“交替”挡位，将Y 1和Y 2输入耦合方式开关置“⊥”挡位，调节Y 1、Y 2的（ ）移位旋钮，使两条扫描基线重合。

③将Y 1、Y 2 输入耦合方式开关置“AC ”挡位，调节触发电平、扫速开关及 Y 1、Y 2 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u i 及u R ，如图1－3所示。根据两波形在水平方向差距X ，及信号周期X T ，则可求得两波形相位差。

图 1－3 双踪示波器显示两相位不同的正弦波

0T 360(div)

X X(div)

?=

θ

式中： X T —— 一周期所占格数

X —— 两波形在X 轴方向差距格数

记录两波形相位差于表1－3。 表1－3

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。

五、实验总结

1、 整理实验数据，并进行分析。

2、 问题讨论

1）如何操纵示波器有关旋钮，以便从示波器显示屏上观察到稳定、清晰的波形？

2) 用双踪显示波形，并要求比较相位时，为在显示屏上得到稳定波形，应

怎样选择下列开关的位置？

a) 显示方式选择（Y

1；Y

2

；Y

1

＋Y

2

；交替；断续）

b) 触发方式（常态；自动）

c) 触发源选择（内；外）

d)内触发源选择（Y

1、Y

2

、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引线，则屏蔽层一端应该接在哪个接线柱上?

4、交流毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压？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、阅读实验附录中有关示波器部分内容。

2、已知C＝0.01μf、R＝10K，计算图1－2 RC移相网络的阻抗角θ。

1．实验名称：单级放大电路 2．课时安排：3课时

实验二 单级放大电路

一、实验目的

1、熟悉电子元器件和模拟电路实验箱的使用。

2、掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。

3、学习测量放大器Q 点，A V ，r I ，r 0的方法,了解共射极电路特性。

4、学习放大器的动态性能。

5、学习基本交直流仪器仪表的使用方法。 二、实验仪器

1、示波器

2、信号发生器

3、数字万用表 三、预习要求

1、阅读各项实验内容，看懂三极管及单级放大器工作原理，明确实验目的。

2、学习放大器动态及静态工作参数测量方法。 四、实验内容及步骤

图2-1单级放大电路

（一） 基本单管放大电路的静态研究

（1） 用万用表判断实验箱上三极管 V 的极性和好坏，电解电容C 的极性和好坏。 （2） 按图 2-1所示，连接电路 (注意:接线前先测量+12V 电源，关断电源后再

连线)，将Rp1的阻值调到最大位置。

（3） 接线完毕仔细检查，确定无误后接通电源。调Rp1为某值，使Ve=1.9V （即Ie=

1mA ），然后按表1-1内容测量其它各值。

↑↓

说明：静态时测量的是直流量，应该用仪器仪表的直流档，并注意正确选择量程。（4）左右少许转动Rp1，分别定性观察表1-1各量的变化趋势，并记录在表2-1中。（5）改变Rp1，记录Ic分别为0.5A、1A、1.5A时三极管V的β值。

（二）基本单管放大电路的动态研究动态研究

1、定性观察放大现象

（1）将信号发生器调到f=lKHz，幅值为500mv，接到放大器输入端Uin，观察V i 和V0端波形、并比较相位。

（2）信号源频率不变，逐渐加大幅度，观察V0不失真时的最大值并填表2-2。

表2-2

2、观察负载对放大倍数的影响

保持Vi=5mv不变，放大器接入负载R L，在改变Rc数值情况下测量，并将计算结果填表2-3。

表2-3

3、观察静态工作点对动态性能的影响

（1）保持V I=5mv不变，增大和减小Rp1，观察Vo的幅值随Rp1的变化情况，测量并填入表2-4。

表2-4

注意，若失真观察不明显可增大或减小Vi 幅值重测。

（2）断开R L ，慢慢减小Rp1

直至V o 刚刚出现饱和和失真。然后去掉信号源，按表1-1的内容，重新测量并记录静态各量，确定Q 点的位置，解释出现失真的原因。

（3）仍断开R L ，调信号源电压，使Uin ≈15mV ，然后慢慢加大Rp1，使Vo 的正半周出现明显失真为止，重复（2）中的测量与讨论。 说明：晶体管的截止并非突变过程，因此所谓截止失真并不象饱和失真那样有明显的分界可供判断。

（三）测放大器输入、输出电阻 (1)输入电阻测量

在输入端串接一个5Kl 电阻如图2-2，测量V s 与V i ，即可计算r i.

图2-2输入电阻测量

(2)输出电阻测量

图2-3输出电阻测量

在输出端接入可调电阻作为负载，选择合适的R L 值使放大器输出不失真（接示波器监视），测量有负载和空载时的V 0，即可计算r 0。 将上述测量及计算结果填入表2-5中。

表2-5

五、实验报告:

1、注明你所完成的实验内容和思考题，简述相应的基本结论。

2、选择你在实验中感受最深的一个实验内容，写出较详细的报告。要求你能够使一个懂得电子电路原理但没有看过本实验指导书的人可以看懂你的实验报告，并相信你实验中得出的基本结论。

1．实验名称：差动放大电路

2．课时安排：3课时

实验三差动放大电路

一、实验目的

1、熟悉差动放大器工作原理。

2、掌握差动放大器的基本测试方法。

二、实验仪器

1、双踪示波器

2、数字万用表

3、信号源

三、预习要求

1、计算图3-1的静态工作点(设r bc=3K，β=100)及电压放大倍数。

2、在图3-1基础上画出单端输入和共模输入的电路。

四、实验内容及步骤

实验电路如图3-1所示

图3-1差动放大原理图

1、测量静态工作点。

(1) 调零

将输入端短路并接地，接通直流电源，调节电位器R P3，使双端输出电压V0=0。

（2) 测量静态工作点

测量V1、V2、V3各极对地电压填入表3-l中

表3-1

2、测量差模电压放大倍数。

在输入端加入直流电压信号V id =±0.lV ,按表3-2要求测量并记录，由测量数

据算出单端和双端输出的电压放大倍数。注意先调好直流信号的OUTl 和OUT2， 使其分别为十0.lV 和一0.lV ,再接入V i1和V i2。 3、测量共模电压放大倍数。

将输入端b 1、b 2短接，接到信号源的输入端，信号源另一端接地。直流信号分先 后接OUTl 和OUT2，分别测量并填入表3-2。由测量数据算出单端和双端输出 的电压放大倍数。进一步算出共模抑制比:

4、在实验板上组成单端输入的差放电路进行下列实验。

(1)在图3-1中将b 2接地，组成单端输入差动放大器；从b 1端输入直流信号Vi=士 0.1V ，测量单端及双端输出，填表3-3记录电压值。计算单端输入时的单端及 双端输出的电压放大倍数，并与双端输入时的单端及双端差模电压放大倍数进行 比较。

(2)从b 1端加人正弦交流信号V i =0.05V ，f=l000 Hz 分别测量、记录单端及双端输 出电压，填入表3-3计算单端及双端的差模放大倍数。

注意：输入交流信号时，用示波器监视V C1、V C2波形，若有失真现象时，可减 小输入电压值，使V C1、V C2都不失真为止。

五、实验报告

1、根据实测数据计算图1电路的静态工作点，与预计计算结果相比较。

2、整理实验数据，计算各种接法的A d ，并与理论计算值相比较。

3、计算实验步骤3中A C 和CMRR 值。

4、总结差放电路的性能和特点。

CMRR= A A

d c

1．实验名称：比例求和运算电路

2．课时安排：3课时

实验四比例求和运算电路

一、实验目的

1、掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。

2、学会上述电路的测试和分析方法。

3、学会用运算放大器组成积分微分电路。

4、学会积分微分电路的特点及性能。

二、实验仪器

1、数字万用表

2、示波器

3、信号发生器

三、预习要求

1、计算表4-1中的V0和A f。

2、估算表4-3的理论值。

3、估算表4-

4、表4-5中的理论值。

4、计算表4-6中的V0值。

5、计算表4-7中的V0值。

6、分析图4-6电路，若输入正弦波，V0与V i 相位差是多少?当输入信号为100Hz有效

值为2V时，V0=?

7、分析图4-7电路，若输入方波，V0与V i 相位差多少?当输入信号为160Hz幅值为l

V时，输出V0=?

8、拟定实验步骤、做好记录表格。

四、实验内容

4.1 电压跟随器

实验电路如图4-1所示。

图4-1电压跟随器

按表4-1内容实验并测量记录。

表4-1

4.2 反相比例放大器

实验电路如图4-2所示。

图4-2 反相比例放大器

(1) 按表4-2内容实验并测量记录。

(2)按表4-3要求实验并测量记录。

(3)

4.3 同相比例放大器

电路加图4-3所示

图4-3同相比例放大器

(1)按表4-4和4-5实验测量并记录。

表4-4

表4-5

(2)测出电路的上限截止频率

4.4 反相求和放大电路

实验电路如图4-4所示。

图4-4反相求和放大电路

按表4-6内容进行实验测量，并与预习计算比较。

表4-6

4.5 双端输入求和放大电路

实验电路为图4-5所示。

图4-5双端输入求和放大电路

按表4-7要求实验并测量记录。

4.6、积分电路:

实验电路如图4-6所示

图4-6积分电路

（1）取Vi= - lV，断开开关K1，用示波器观察V o变化。（2）测量饱和输出电压及有效积分时间。

（3）使图4-6中积分电容改为0.1μ，断开K1，Vi分别输入100Hz幅值为2V的方波和正弦波信号，观察Vi和V o大小及相位关系，并记录波形。

（4）改变图4-6电路的频率，观察Vi与Vo的相位、幅值关系。

4.7、微分电路

实验电路如图4-7所示。

图4-7微分电路

(1)输入正弦波信号，f =160Hz有效值为lV，用示波器观察Vi与V o波形并测量输

出电压。

(2)改变正弦波频率(20HZ ~ 400HZ)，观察Vi与V o的相位、幅值变化情况并记录。

(3)输入方波，f =200Hz，V=士5V，用示波器观察V0波形，按上述步骤重复实验步

骤重复实验。

4.8、积分—微分电路

实验电路如图4-8所示

图4-8积分—微分电路

（1）在Vi输入f =200Hz，V=士6V的方波信号，用示波器观察Vi和V0的波形并记录。

（2）将f改为500Hz重复上述实验。

五、实验报告

1、总结本实验中5种运算电路的特点及性能。

2、分析理论计算与实验结果误差的原因。

1．实验名称：负反馈放大电路

2．课时安排：3课时

实验五负反馈放大电路

一、实验目的

1、研究负反馈对放大器性能的影响。

2、掌握反馈放大器性能的测试方法。

二、实验仪器

1、双踪示波器。

2、音频信号发生器。

3、数字万用表。

三、预习要求

1、认真阅读实验内容要求,估计待测量内容的变化趋势。

2、图5-1电路中晶体管β值为120。计算该放大器开环和闭环电压放大倍数。

3、放大器频率特性测量方法。

说明：计算开环电压放大倍数时，要考虑反馈网络对放大器的负载效应。对于第一级电路，该负载效应相当于Cf、Rf于1R7并联，由于1R7≤Rf，所以Cf、Rf的作用可以略去。对于第二级电路，该负载效应相当于Cf、Rf于1R7串联后作用在输出端，由于1R7≤Rf，所以近似看成第二级接有内部负载Cf、Rf。

4、在图5.1电路中，计算级间反馈系数F。

四、实验内容

1、负反馈放大器开环和闭环放大倍数的测试

(1)开环电路

①按图接线，R F先不接入。

②输入端接入Vi=lmV f=l kHZ的正弦波(注意输入lmV信号采用输入端衰减法见

实验二)。调整接线和参数使输出不失真且无振荡(参考实验二方法)。

③按表5-1要求进行测量并填表。

④根据实测值计算开环放大倍数和输出电阻r0。

(2)闭环电路

①接通R F，按(1)的要求调整电路。

②按表5-1要求测量并填表，计算A vf。

③根据实测结果，验证A vf≈1/F。讨论负反馈电路的带负载能力。

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