模电实验

1

2

3

i c

V CC (+12V)

R Ｃ

o

图2．2 晶体管单管放大器 图中基极电压由R b （由R P1 和1R5 组成）和1R6分压供给。为防止R P1在调节时造成I B 过大，在R b 中包含一个33K Ω 的固定电阻。反馈电阻1R9、1R10 串联在发射极电路中起稳定静态工作点的作用。1C4 为交流旁路电容，放大后的交流信号通过耦合（隔直）电容1C2输出。 静态工作点： V CEQ ≈V CC -I CQ (R C +1R9+1R10) 电压放大倍数： O C

L

v i be

V R //R A =

=-βV r 其 中： ()

()()be

E 26mV r =300+1+βI mA

三、实验仪器

1、DF1641信号发生器 一台

2、XJ4328 双踪示波器 一台

3、DF2172B 毫伏表 一台

4、TPE —A3实验箱 一台

5、DT9205数字万用表 一块 四、实验内容及步骤 1、静态测量与调整 （1）、按图2.2接线，其中R Ｃ（1R7）=5K1（S 2 闭合），输出开路（S 3断开）。

（2）、将输入对地短路（V i =0），调节R P1 使V CE =6.00V ，测量I 1 、I 2、 I C 、V BE ，计算I B = I 1—I 2 和电流放大系数β。将结果记录于表2.1中。 2、动态研究

（1）、测量小信号时的电压放大倍数

断开输入短路点，在输入端接入V i=50mV、f=1KHz 的正弦信号，用示波器观察输入、输出波形，比较其相位，在输出不失真的情况下，用毫伏表测量输出电压V o，并记录在表2．2中。

(2)、观察负载电阻对放大倍数的影响

维持上述静态工作点和输入信号电压不变，在负载电阻分别为R L=5K1（1R11）及R L=2K2(1R12) 的情况下分别测量输出电压V o，将结果记录于表2．2中。

3、观察静态工作点对放大器的影响

(1)、偏置电阻的影响

①输入信号仍为V i=50 mV、f=1KHz ,在R L=∞的情况下且R P1适中时，测量I C、V CE、V o并记录其波形。

②调节R p1改变静态工作点。增大R p1使V CE＞10和减少R p使V CE＜2V可观察到截止失真和饱和失真，分别测量I C、V CE、V o，并记录输出电压波形，与R p1适中时的情况比较，将结果记录于表2．3中。

*(2)、集电极电阻的影响

①保持输入信号的幅值、频率，断开负载电阻R L，在R C＝5K1时保持V CE＝6.00 V,测量I C、V CE、V o的数值，记录输出波形。

②改变R C，在R C分别为22 kΩ、2 kΩ测量V CE、I C及V o的数值，并观察输出波形的变化，将结果记录天表2．4中。

4、调节动态范围

在R C=5K1、R L=∞时增加输入信号V i的幅度，同时用示波器观察输出波形V o，如出现失真，可适当调节RP1调节静态工作点，直到输出端得到最大的不失真波形，测出此时V o的值，并填入表2．5中。

表2．3

六、数据处理（

1、电流放大倍数：

2、电压放大倍数：

3、偏置电阻对放大器的影响：

4、集电极电阻R C 对放大器的影响： 七、思考题

1、负载电阻R L 对放大器输出的动态范围有何影响？

2、为什么静态工作点不能用毫伏表测量？

3、如何使放大器的电压放大倍数为最大？

4、放大电路中若将1C4去掉，放大倍数如何变化？

5、若放大器输入为正弦波，输出波形如图a,b 所示，分别为那种 失真？是什么原因造成的？如何消除？

a b

实验四 差动式放大器

一、实验目的

1、了解差动式放大器的电路特点和静态工作点的测试方法。

2、学习差动放大电路的动态指标（差模放大倍数、共模放大倍数及共模抑制比）的测试方法。

3、学习差动式放大器在不同输入、输出方式下的放大倍数及工作情况。 二、实验原理

在自动调节和测量系统中，需要放大一些变化缓慢的的非周期电信号，这就不能采用阻容耦合的方式，而只能采用直接耦合放大电路。直接耦合的放大电路主要用于放大变化缓慢的直流信号及频率较低的交流信号，因此克服零点漂移是直接耦合放大器的关键问题。为了减小零点漂移，广泛采用差动式放大电路。实验电路如图4．1所示。

(+12V)

(-12V)

V EE V CC

图4．1 差动式放大器

电路特点

这是一个带恒流源的差动放大电路，它具有静态工作点稳定，对差模信号有放大能力，而对共模信号有较高的抑制能力的特点。其中2R P1为调零电位器，2V3为恒流源。信号从V i1、V i2两端输入，在2V1、2V2两管的集电极输出。

由于差动放大电路的实际电路不可能完全对称，加入调零电位器2R P1，使静态输出为零。

在图4．1中，由于2V3的基极电位V B3由V CC 、V EE 经2R6、2R7分压而得，所以I C3基本上恒定，因此2V3等效的电阻非常大，相当于恒流源,可有效减小零点漂移，提高共模抑制比。 2、差模放大倍数

(1)、单端输入、单端输出

在图4．1中， 若V i 加在V i1 、V i2两端，V i2接地，其差模放大倍数为：

o1C

d1P1

i1be V βR 1A =-2R V 2

r +(1+β)

2

(2)、单端输入、双端输出

在图4．1中，若V i 加在V i1 、V i2两端，V i2接地，，其差模放大倍数为：

o C

d P1i

be V R A =

-β

2R V r +(1+β)

2

≈

(3)、双端输入、单端输出

在图4．1中，若V i 加在V i1 V i2两端，其差模放大倍数为：

o1o2C d P1

i i be

V V βR 1A =

=-2R V V 2r +(1+β)2

≈

(4)、双端输入、双端输出

在图4．1中，输入信号V i 加在V i1 、V i2两端，其差模放大倍数为：

o C

d P1i

be V R A =-β

2R V r +(1+β)

2

≈

3、共模放大倍数与共模抑制比

在图4．1中，若将V i1、V i2两点相连，共模信号加在V i1与地之间， 在双端输出时，其理想共模放大倍数 A C =0 理想差动放大器的共模抑制比CMRR=

d c

A A =∞

CMRR 越大，表示电路对称性越好，对漂移的抑制能力越强。而实际电路中，若要CMRR →∝则要求A d 大A C 小，在图4．1中，由于2V3的恒流作用，等效的电阻非常大，则CMRR 很大。 三、实验仪器

1、DF1641信号发生器 一台

2、XJ4328 双踪示波器 一台

3、DF2172B 毫伏表 一台

4、TPE — A3实验箱 一台

5、DT9205 数字万用表 一块 四、实验内容及步骤 1、测试静态工作点 （1）调零

按图4、1连线，将V i1、V i2分别接地，调节2R P1电位器，使双端输出电压V O =0。 （2）测量静态工作点

分别测量2V1、2V2、2V3各级对地电压， 将测试结果记录于表4．1中。 2、测量差模放大倍数

调整信号发生器使其输出100mV 、500H Z 的正弦信号加到R P3的两个固定端，调整R P3使V i =50mV 、500H Z 。

(1)、单端输入、单端输出

将V i =50mV 、 f=500Hz 电压信号接在V i1、V i2两点间，且把V i2接地，在输出无明显失真的情况下，

分别测量V o1、V o2，将结果记录于表4．2中

(2)、单端输入、双端输出

输入信号连接方式不变，在输出无明显失真的情况下，分别测量V o1 、V o2，计算V o＝V o1＋V o2，并计算放大倍数，将结果记录于表4．2中。

(3)、双端输入、单端输出

将上述电压信号接在V i1、V i2两点间，在输出无明显失真的情况下，分别测量V o1 、V o2，将结果记录于表4．2中，并计算放大倍数。

(4)、双端输入、双端输出

将上述电压信号接在V i1、V i2两点间，重复实验内容及步骤2(2)。

3、测量共模放大倍数与共模抑制比

将V i1、V i2两点相连，在V i1(V i2)与地之间加入500Hz、100mV的正弦电压信号，测量V o1、V o2，计算V o＝V o1-V o2，将结果记录于表4．3中，并计算A C1、A C2、A C、CMRR1、CMRR2、CMRR。*4、观察比较相位

(1)、将放大器接成差模双端输入

用示波器同时观察V o1、V o2波形。

(2)、将放大器接成差模单端输入

重复实验内容及步骤4(1)。

五、实验原始数据

表4．1

六、实验数据处理

1、差模放大倍数：

(1) 单端输入、单端输出： (2) 单端输入、双端输出： (3) 双端输入、单端输出： (4) 双端输入、双端输出：

2、共模放大倍数和共模抑制比：

（1）单端输出： （2）双端输出：

七、思考题

1、 差动放大器调零时为什么要把两个输入端接地？

2、 使用不平衡仪器应注意什么问题？

3、 恒流源有何作用？简要说明之。

4、 差模放大倍数与什么有关？

实验五 负反馈放大器

一、实验目的

1、进一步掌握多级放大器电压放大倍数的测量和计算方法。

2、了解阻容耦合放大器级间的相互关系和相互影响。

3、掌握引入电压串联负反馈后对放大器性能（放大倍数、放大器 稳定性、非线性失真、输入电阻、输出电阻）的影响。 二、实验原理

本实验在两级共射放大电路中引入电压串联负反馈，如图5．1所示。引入负反馈后，虽然使放大倍

数降低，但却使放大器的许多性能得到改善。

V CC (+12V)

图5．1 负反馈放大器

1、 负反馈对放大倍数的影响

负反馈放大器的一般表示式为：AF 1A

A f +=

其中A 为开环放大倍数，A f 为闭环放大倍数，F 为反馈系数，1+AF 为反馈深度。可见，加负反馈后，放大器的放大倍数比没加负反馈时降低了（1+AF ）倍。

2、 负反馈对放大器稳定性的影响

由于晶体管的非线性会使放大器产生波形失真，利用负反馈可在一定程度上减少输出波形的失真。当AF>>1时，A f ≈

F

1

。可见，加负反馈后的放大倍数A f 基本上与放大器无关，而仅取决于反馈系数F 。当反馈深度一定时有

A

dA

AF 11A dA f f ?+= 这说明：引入负反馈后，放大器的稳定性提高了（1+AF ）倍。

3、反馈对输入电阻和输出电阻的影响

负反馈对放大器输入电阻和输出电阻的影响比较复杂，不同的反馈形式对电阻的影响不同。凡是串联负反馈，其输入电阻将增加；凡是并联负反馈，其输入电阻将减小。凡是电压负反馈，其输出电阻将减小；凡是电流负反馈，其输出电阻将增加。本实验采用的是电压串联负反馈，所以，对整个放大器而言，输入电阻增加，而输出电阻降低。其增加和降低的幅度与反馈深度（1+AF ）有关：

if i

o

of

R =(1+AF)R R R =

1+AF

?

其中R i 、R o 为未加反馈前的放大器的输入电阻和输出电阻，R if 、R of 为加反馈后的输入电阻和输出电阻。

三、 实验仪器

1、DF1641信号发生器 一台

2、XJ4328 双踪示波器 一台

3、DF2172B 毫伏表 一台

4、TPE — A3 实验箱 一台

5、DT9205 数字万用表 一块 四、实验内容及步骤 1、测试静态工作点

按图5．1接线，S 1、S 2闭合，输入端对地短路，输出端开路（S 3断开），不接负反馈（S 4断开）。调节R P1 和R P2 使V CE1 =9.00V 、V CE2 =6.00V ，将测量结果记录于表5．1中。 2、观察负反馈对放大器性能的影响 （1）对放大倍数的影响

①两级放大器不接负反馈，在放大器输入端输入V i =1mV 、 f=1KHz 的正弦电压信号，测量放大器不带负载和带负载时，第二级的输出电压V o ，计算开环放大倍数，记录结果于表5．2中。

②两级放大器接负反馈，重复实验内容及步骤2（1）①计算闭环放大倍数，将结果记录于表5．2中。

（2）对输入电阻和输出电阻的影响

①在图5．1中，断开S 1、S 3，在输入端与信号源之间串入电阻R s 。调节V s ，在输出为临界失真的情况下，测量V s 和V i ，计算开环输入电阻R i ，将结果记录于表5．3中。

②在图5．1中，闭合S 4 ，重复实验内容及步骤2（2）①计算闭环输入电阻R if ，将结果记录于表5.3中。

③在图5．1中输入信号V i =1mV ，f =1KHz ，断开S 4、闭合S 1，在开关S 3断开和闭合两种情况下，测得V o∞ 和V oL ，计算开环输出电阻R o ，记录于表5．4中。 ④在图5．1中，闭合S 4，重复实验内容及步骤2（2）③计算闭环输出电阻R of ，将结果记录于表5．4

中。

（3）对非线性失真的影响

①放大器不接负反馈，带负载时，逐渐增大输入信号V i的幅度，使输出电压V o处于临界失真状态，测量此时的输入电压V i 记录于表5．5中。继续增加V i，直至输出波形较明显的失真。

②接入负反馈，观察在上述输入幅度下失真波形是否改善，继续增大输入信号幅度，也使输出电压V o处于临界失真状态，测量此时的输入电压V i填入表5．5中，与实验内容及步骤2（3）①比较。

五、实验原始数据

六、数据处理

1、静态工作点：

2、观察负反馈对放大器性能的影响 （1）对放大倍数的影响 无反馈 有反馈

（2）对输入电阻和输出电阻的影响 （3）对非线性失真的影响 七、思考题

1、阻容耦合多级放大器级与级之间的关系如何？

2、本实验为何种反馈方式，有何优缺点？

3、 放大器引入负反馈后对输入电阻、输出电阻有何影响？

实验九 集成运算放大器的综合实验

一、实验目的

1、掌握波形发生电路的结构特点和分析方法。

2、掌握波形转换原理及其指标的测试方法。 二、实验原理

波形发生电路包括正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路。它们不需要输入信号便能产生各种周期性波形，在自动控制、通信、自动测量等方面有着广泛的应用。 1、方波发生电路

由滞回比较器和积分器组成。如图9．1所示。

2R P2

R

图9．1 方波发生电路

其中滞回比较器起开关作用；积分器起反馈和延迟作用。方波幅值由双向稳压管的稳定电压值决定，即限制在±V Z 之间，方波的频率由R(2R p2 +3R10)、C(3C5) 决定。改变 2R P2可调节其频率：

1

2

2R T =2RCLn(1+)R

2、占空比可调的矩形波发生电路

矩形波为高电平的时间与周期时间之比称为占空比。利用二极管的单向导电性可以使电容充电与放电回路不同，因而可使电容充电与放电的时间常数不同，图9．2就是按上述意图构成的占空比可调

的矩形波发生电路，调节4R p 可使占空比的可调范围约为10% — 90%

0、o

3C53D1

V o

图9．2 占空比可调的矩形波发生电路 矩形波的占空比为：

q=T T 1

=

放充充＋τττ=

2R

r r 4R R r 4R d2d1P d1/

P +++++≈

2R

4R R 4R P /

P ++

3、方波－三角波发生电路

由同向迟滞比较器和反向积分器组成。迟滞比较器起开关作用，反向积分器起延时作用。比较器输出方波，积分器输出三角波。方波发生器由三角波触发，积分器对方波发生器的输出电路积分。

R C(3C9)

图9．3 三角波发生电路 三角波输出的幅值为：

P2

OM Z 2

R V =±V R

三角波的振荡周期为：

3P224R R C T =R

4、方波－锯齿波发生器

锯齿波和三角波的区别是：三角波的上升和下降的斜率相等，而锯齿波的上升和下降的斜率不相等（通常相差很多）。因此只要把三角波发生电路稍加改动，即利用二极管的单向导电性，使积分电路中电容充电与放电的回路不同，便可得到锯齿波发生电路。如图9．4所示。

R 1

图9．4 锯齿波发生电路

电容充电回路的等效电阻是：

R /=r d1+R /P2

电容放电回路的等效电阻是：

R //=r d2+R P2-R /P2

锯齿波输出的幅值为：

V OM =2

1

R R

V Z 锯齿波的振荡周期为：

T=2

2

1

R R (r d1+r d2+R P2)C 5、方波－正弦波变换

在带通滤波器的输入端接入方波，在其输出端则可获得一正弦波，正弦波的频率和方波的频率相同。 三、实验仪器

1、DF1641信号发生器 一台

2、XJ4328 双踪示波器 一台

3、TPE — A3 实验箱 一台

4、DT9205 数字万用表 一块 四、实验内容及步骤 1、方波发生电路 （1）、实验参考电路如图9．1所示，分别测出2R p2=0、2R p2 =10Ｋ时 V c 、V o 波形幅值及频率与预习比较。

*（2）设计一方波发生电路，要求方波周期T =3.00mS 按预习方案实验并记录2R p2的值，将结果填

入表9．1中。

*2、占空比可调的矩形波发生电路

(1)、实验参考电路如图9．2所示，调节R P2使T =10．00mS 观察电路的振荡幅值及占空比。

(2)、调节4R P使其占空比为30%、60％应如何选择电路参数，并用实验验证。

3、方波－三角波发生电路

（1）实验参考电路如图9．3所示，调节R P2，观察测量V o1、V o2的波形。

（2）如何改变输出波形的频率？按预习方案分别实验并记录。

4、方波－锯齿波发生电路

（1）实验参考电路如9．4接线，观察电路输出波形和频率。

（2）调节R P2, 观察锯齿波的频率变化，并测量输出波形的幅值和振荡周期的最小值和最大值。

﹡5、方波－正弦波变换

（1）按自行设计的方波－正弦波变换电路接线，并使其正常工作。

（2）将方波发生器的输出端接到所设计的电路的输入端，使滤波器输出完好的正弦波形，测出正弦波的幅值和频率。

五、实验原始数据

六、数据处理过程

1、方波发生电路

2、占空比可调的矩形波发生电路

3、方波－三角波发生电路

三角波输出的幅值为：

三角波的振荡周期为：

七、思考题

1、波形发生电路需要调零吗？

2、波形发生电路有没有输入端？