模拟电子技术实验

实验一共射极单管放大电路的研究1. 实验目的（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）掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法；（3）熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。

2. 实验设备与器材实验所用设备与器材见表1.1。

表1.1 实验4.1的设备与器材序号名称型号与规格数量备注1 实验台1台2 双踪示波器0～20M 1台3 电子毫伏表1只4 万用表1只5 三极管1只6 电阻1kΩ/0.25W 1只R e7 电阻 2.4kΩ/0.25W 2只R S、R c、R L8 电阻20kΩ/0.25W 1只R b1、R b29 电阻500kΩ/0.25W 1只R b210 铝电解电容10μF/25V 2只C1、C211 铝电解电容50μF/25V 1只C e3. 实验电路与说明实验电路如图1.1所示，为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。

它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E，以稳定放大器的静态工作点。

当在放大器的输入端加入输入信号u i后，在放大器的输出端便可得到一个与u i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。

安装电路时，要注意电解电容极性、直流电源正负极和信号源的极性。

图1.1 共射极单管放大器实验电路I c/mA U ce/V u0波形失真情况管子工作状态2.0(5) 测量最大不失真输出电压的幅度置R C＝2.4kΩ，R L＝2.4kΩ，调节信号发生器输出，使U s逐渐增大，用示波器观察输出信号的波形。

直到输出波形刚要出现失真而没有出现失真时，停止增大U s，这时示波器所显示的正弦波电压幅度，就是放大电路的最大不失真输出电压幅度，将该值记录下来。

然后继续增大U s，观察输出信号波形的失真情况。

5. 实验总结与分析（1）用理论分析方法计算出电路的静态工作点，填入表1.2中，再与测量值进行比较，并分析误差的原因。

（2）通过电路的动态分析，计算出电路的电压放大倍数，包括不接负载时的A u、A us以及接上负载时的A u、A us。

将计算结果填入表1.3中，再与测量值进行比较，并分析产生误差的原因。

（3）回答以下问题：①放大电路所接负载电阻发生变化时，对电路的电压放大倍数有何影响？②怎样用测量信号电压的方法来测量放大电路的输入电阻和输出电阻？（4）心得体会与其他。

图2.1 带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器4. 实验内容与步骤（1）电路安装①安装之前先检查各元器件的参数是否正确，区分三极管的三个电极，并测量其β值。

②按图2.1所示电路，在面包板或实验台上搭接电路。

安装完毕后，应认真检查连线是否正确、牢固。

（2）测试静态工作点①电路安装完毕经检查无误后，首先将直流稳压电源调到12V，再接通直流电源，输入信号暂时不接。

②用直流电压表分别测量第一级、第二级的静态工作点，记入表2.1。

表2.1 静态工作点测量数据U b/V U e/V U C/V I C/mA第一级第二级（3）测试基本放大器的各项性能指标①把R f断开后，其他连线不动，将信号发生器的输出信号调到频率为1kHz、幅度为50mV左右的正弦波，接到放大电路输入端U S,然后用示波器观察输出信号的波形。

在整个实验过程中，要保证输出信号不产生失真。

如输出信号产生失真，可适当减小输入信号的幅度。

②在u O不失真的情况下，用交流毫伏表测量U S、U i、U L，记入表3.2中，保持U S不变，断开负载电阻R L（注意，R f不要断开），测量空载时的输出电压U O，记入表2.2中。

(4)测试负反馈放大器的各项性能指标将实验电路恢复为图2.1的负反馈放大电路。

适当加大U S（约30mV），在输出波形不失真的条件下，测量负反馈放大器的A uf、R if和R Of，记入表3.2。

实验三基本运算电路的设计1. 实验目的(1) 研究由集成运算放大器uA741组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能；(2) 学会上述电路的测试和分析方法。

2. 实验设备与器材实验所用设备与器材见表3.1示。

表3.1 实验设备与器材序号名称型号与规格数量备注1 实验台SL-162 1台2 双踪示波器0～20M 1台3 电子毫伏表1只4 万用表1只5 集成运算放大器μA741 1片6 电阻若干7 电容若干8 连接导线若干3. 实验电路与说明UA741引脚图集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。

当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。

在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。

基本运算电路(1) 反相比例运算电路电路如图2.1所示。

对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为f1iRU UR=-为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2＝R1 // R f。

(2) 反相加法电路电路如图2.2所示，输出电压与输入电压之间的关系为R R RU U U R =-+f f O i1i212()R 3＝R 1 // R 2 // R f图3.1 反相比例运算电路 图3.2 反相加法运算电路(3) 同相比例运算电路k Ω图3.3(a)是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为R U U R =+f O i1(1)R 2＝R 1 // R f当R 1→∞时，U O ＝U i ，即得到如图3.3(b)所示的电压跟随器。

图中R 2＝R f ，用以减小漂移和起保护作用。

一般R f 取10k Ω，R f 太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。

图3.3 同相比例运算电路（4）差动放大电路（减法器） 减法运算电路如图3.4所示。

图3.4 减法运算电路图 图3.5 积分运算电路对于图2.4所示的减法运算电路，当R 1＝R 2，R 3＝R f 时，有如下关系式f 0i2i11()R U U U R =-(5) 积分运算电路反相积分电路如图2.5所示。

在理想化条件下，输出电压u O (t )等于C 0idt+u (0)tu +=-⎰O 11u (t)R C式中，u C (0+)是t ＝0+时刻电容C 两端的电压值，即初始值。

如果u i (t )是幅值为E 的阶跃电压，并设u c (0+)＝0，则u t R C R C =-=⎰t O o111E(t)Edt -即输出电压 u o (t )随时间增长而线性下降。

显然RC 的数值越大，达到给定的U o 值所需的时间就越长。

积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值。

4. 实验内容与步骤实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。

（1）反相比例运算电路① 按图3.1连接实验电路，接通±12V 电源，输入端对地短路，进行调零和消振。

② 输入f ＝100Hz ，U i ＝0.5V 的正弦交流信号，测量相应的U o ，并用示波器观察u o (t )和u i (t )的相位关系，记入表3.2中表3.2 U i ＝0.5V ，f ＝100HzU i /VU 0/Vu i 波形 u o 波形A u实测值计算值（2） 反相加法运算电路① 按图3.2连接实验电路。

调零和消振。

② 输入信号i1U 、i 2U 采用直流信号，图2.6所示电路为简易直流信号源，由实验者自行完成。

实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。

用直流电压表测量输入电压U i1、U i2及输出电压U O ，记入表3.4中。

图3.12 简易可调直流信号源 表3.4 反相加法器测量数据U i1/V 0.5 0.4 U i2/V 0.4 0.3 U O /V（3）积分运算电路实验电路如图3.5所示。

① 打开S 2，闭合S 1，对运放输出进行调零。

② 调零完成后，再打开S 1，闭合S 2，使u C (o)＝0。

③ 预先调好交流输入电压U i ＝0.5V ，100HZ,接入实验电路，测量输出电压U O 。

5. 实验总结与分析(1) 整理实验数据，画出波形图（注意波形间的相位关系）。

(2) 将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。

(3) 分析讨论实验中出现的现象和问题。

(4) 回答以下问题：① 在反相加法器中，如U i1 和U i2 均采用直流信号，并选定U i2＝－1V ，当考虑到运算放大器的最大输出幅度(±12V)时，｜U i1｜的大小不应超过多少伏？② 在积分电路中，如R 1＝100k Ω， C ＝4.7μF ，求时间常数。

假设U i ＝0.5V ，问要使输出电压U O 达到5V ，需多长时间（设u C (o)＝0）？(5) 心得体会与其他。

实验四功率放大器(虚拟实验)一实验目的1 通过实验了解甲乙类功率放大器的工作原理、特性及使用方法，2特性及使用方法，掌握功率放大器的性能参数及主要指标的测量方法。

二实验原理如图4.1所示电路是一个OTL低频功率放大电路，其中Q3组成推动级（即前置放大级），Q1（NPN）和Q2（PNP）为对管，组成互补推挽OTL功率放大电路。

Q1和Q2都接成射极输出器的形式，因此具有输出电阻低，带负载能力强的优点，适合做功率输出级。

Q3管工作在甲类放大状态，集电极电流ＩＣ１为Q1和Q2提供合适的静态电流，从而使Q1和Q2工作在甲乙类状态，以避免输出出现交越失真。

Ａ点的电位约为电源电压一半，Ａ点与１８Ｋ电阻一端连接形成交、直流电压并联负反馈，从而稳定了放大电路的静态工作点，又改善了输出的非线性失真。

三实验内容（1）启动Multisim10，输入并保存图所示电路。

图4.1 OTL低频功率放大电路（2）测试准备：输入幅度400mV、1KHz的正弦波，运行电路，用示波器观察u s、u o的波形，以确保电路正常工作。

逐渐增大输入信号，使得输出电压达到最大不失真。

解答：最大不失真645mvp；波形图（3）观测输入信号：用交流电压表和电流表分别测量输入信号电压、电流值，计算输入功率值，完成输入信号参数的测试，数据记录于表1。

表１输入信号参数的测试u i i i P i(4) 观测甲类放大输出信号：用交流电压表和电流表分别测量Q3输出信号电压、电流值，计算输入功率值，完成中间级信号参数的测试，数据记录于表2。

表2 中间级信号参数的测试u o１i o１P o１（５）观测最大不失真输出功率：用交流电压表和电流表分别测量输出信号电压、电流值，完成输出信号参数的测试，数据记录于表3。

表3 输出信号参数的测试u o i o P o（６）观测直流电源提供的功率：用万用表分别测量直流电源的电压，电流值，完成直流电源供电参数的测试，数据记录于表4。