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模拟电子技术实验讲义物理与教育技术系模拟电子技术实验须知课程教学目的使学生了解一些电子设备和电子元器件,理解一定的电子线路,学会使用常用的电子线路的仪器仪表,掌握基本的电路测量方法,要求学生通过实际操作,培养学生对电子元器件的识别,性能、参数的测试力;对基本单元电路的原理、性能的分析能力;对电子仪器的选择组合操作使用能力,实验过程中故障力;实验结果的处理、分析、研究和总结能力;培养__思考、__分析和__实验的能力进行初步的电路设计制作能力等实验须知1.实验预习每次实验前必须进行预习,弄清实验的目的、内容、原理、设备和仪器仪表、测量和记录项目等,做到心中有数,减少盲目性,提高实验效率2.电源实验室中的电源是统一供电,实验前应弄清电源各输出端点的电压数值直流电源在接入线路前应调好输出电压数值,使之符合实验线路的要求,严禁超过规定电压数值的电源接入电路运行;在进行线路的接线__或拆线以前,必须断开电源开关、严禁带电操作避免在接线或拆线过程中,造成电源设备或部分线路短路而损坏设备或线路元器件3.实验线路板认真熟悉实验线路原理图,能识图并按图接好实验线路,并先由同组同学相互检查,然后由实验老师检查同意后,才能接通电源,进行实验4.仪器仪表认真掌握每次实验所使用的仪器仪表的使用方法根据实验的内容调整实验仪器以便于实验数据的测量对于实验用的指示仪表应根据估算的物理数值选择好仪表的量程,弄清所选量程的刻度数值,通常实际测量值应处在仪表量程的一半以上,以减少测量误差避免量程选择过小而损坏仪表5.实验中异常现象的处理在实验过程中,如发现异常火花、异声、异味、冒烟、过热等现象,应立刻断开电源,保持现场,请指导教师一起检查原因6.实验结束整理1.实验结束后,应将实验记录交指导教师检查认可后,方可拆除线路2.在拆除线路前必须先断开电源3.实验桌上的仪器、仪表、导线、实验线路板等应摆放整齐后,方可离开实验室实验报告的书写要点实验报告是实验的总结,它应用理论分析实验数据、波形、现象,从中得到有价值的结论每一位学生都应在实验完成后及时写出分析中肯、结论简捷、字迹工整的实验报告这不仅能深化理论学习内容,而且更能培养正确总结实验工作和进行科学实验的能力模拟电子技术实验报告书写要点如下1.实验题目2.实验目的3.实验仪器仪表(型号,数量等)4.实验原理、内容、实验的步骤5.实验分析1)原始记录的整理2)使用原始数据实验、实验波形和实验现象分析验证实验线路或元件的物理特性、实现的功能、技术指标或电路性质、定理、规律6.实验结论模拟电子技术实验所涉及的实验均是验证性实验,所以根据实验结果指出实验得出结论或所验证的定理即可实验安排周次实验内容学时9实验一常用电子仪器使用210实验二常用电子元件测定211实验三单级晶体管电压放大212实验四射极输出器213实验五负反馈放大器214实验六直流差动放大电路215实验七集成运放的运用216实验八互补对称功率放大电路217实验九测试及超外差式收音机的__与调试实验一常用电子仪器的使用
一、实验目的1.掌握__发生器的工作原理及使用方法2.掌握交流毫伏表的工作原理及使用方法3.掌握双踪示波器的工作原理及使用方法
二、实验仪器
1、XD11__发生器一台
2、COS5020B双踪示波器一台
3、XZ2172毫伏表一只
三、实验内容一.COS5020B双踪示波器的使用方法基本操作将电源线插入交流电源插座之前,按下表设置仪器开关及控制旋钮(或按钮)项目位置设置项目位置设置电源开关断开位置辉度旋钮中间位置聚焦旋钮中间位置标尺亮度逆时针到底Y方式Y1垂直位移中间位置,推入V/cm10mv/cm微调顺时针到底,推入AC-地-DC地内触发Y1触发源内耦合AC极性+电平逆时针到底,锁定释抑逆时针到底,常态扫描方式自动t/cm
0.5ms/cm微调顺时针到底,推入水平位移中间位置X方式A仅用于HH4311A操作步骤1.插入电源插座,打开电源开关,电源指示灯亮,约20秒后,屏幕上将出现一扫描线2.调节“辉度”和“聚焦”旋钮,使用权扫描线亮度适中,且最清晰3.调节Y1“位移”旋钮,使扫描线和刻度线平行4.连接探极到Y1输入端,将
0.5VP-P标准__加到探头上5.将AC—地—DC开关置“AC”,如图一所示的波形将显示在屏幕上6.调节“聚焦”旋钮使波形达到最清晰7.为了便于观察,调节器“v/div”和“t/div”开关到适当的位置,使显示出来的波形幅度适中,周期适中8.调节“垂直位移”和“水平位移”两控制旋钮于适当的位置,使显示的波形对准刻度,以便于读出电压值(VP—P)和周期(T)电压测量1.将Y轴微调旋钮按顺时针方向旋至较准位置(即将开微调关置于关的位置)2.在标尺刻度上读出所测__两点间的Y轴距离(以div为单位)S;Y轴衰减开关V/div上对应的指示值K;及探极的衰减系数A3.所测量的电压例Y=
2.5div;K=
0.1V/div;A=10:1则:Vp—p=
2.5×
0.1×10/2=
2.5/2V=
1.25V周期的测量
1.将扫描微调开关按顺时针方向调到校准位置即将微调开关置于关闭位置
2.从标尺刻度上读出X轴方向的一个__周期的水平距离以div为单位L;时间扫描速度开关t\div上对应的读数k.
3.则所测__的周期T=L*k;频率f=1/T;例:L=
2.5div;k=
0.5ms/divT=T=L×k=
2.5div×
0.5ms/div=
1.25ms;f=1/
1.25ms=800Hz二.XD11低频__发生器的使用.1.XD11低频__发生器可产生精密的正弦波、正负矩形波、正负尖脉冲波、锯齿波、单脉冲等七种__波形2.频率范围1Hz—1MHz;由波段开关分六档,每一档均有两个十进制波段开关及一个双连电位器连续调节频段控制Ⅰ1Hz—10Hz;Ⅱ10Hz—100Hz;Ⅲ100Hz—1KHz;Ⅳ1KHz—10KHz;Ⅴ10KHz—100KHz;Ⅵ100KHz—1MHz;3.输出幅度、输出阻抗各种波形输出幅度均大于5V且连续可调正弦波输出阻抗为600欧,其它的输出阻抗均为50欧4.使用方法1)功能转换根据所需波形种类,把“功能”开关调至相应的位置,方可得到所需的__波形2)频率调节面板上的左下端波段开关作分段的频率选择,可置于相应的波段,然后再用此开关上方的三个频率旋钮,按十进制的原则细调到所需的频率3)输出幅度由于该机七种__波形公用一个输出端子,所以必须将“功能”开关旋至相应的位置方可有所需的__波形输出,这时只要旋动面板上相应的“幅度”旋钮及“衰减”旋钮,就可以得到不同幅度的所需__“衰减”开关分
0、
2、
4、
8、16档,它们表示着对应“0”档衰减时输出电压幅度被衰减的倍数三)晶体管毫伏表XZ2172主要用于测量高频__电压的,其测量范围是0—300V,根据所测的__选择表的量程,根据所选择的量程读出数值,该数值就是所测__的“有效值”四)按照下图连接仪器,并将相应的数据填入表中测试要求1.__发生器的输出__为“正弦波”;2.按表中的要求调整__发生器的输出值;3.使__发生器的输出波形呈现在示波器的显示屏上,并且使波形在X、Y轴上有一定的幅度4.从示波器上读出__的幅度、周期、频率和在晶体管毫伏表读出其示值填入表中;__发生器晶体管毫伏表示波器频率(f)Hz电压(V)V电压(VP-P)V电压(V)V周期(T)ms频率(f)Hz50051K
31.5K
2.510K
1.515K1150K500mv500K250mv验证__发生器输出值的有效值和频率是否和示波器显示的值基本相符五)、思考题
1、使用一__好的示波器,出现下列现象如何操作
(1)荧光屏上看不见光标;
(2)所显示的波形总慢__;
(3)波形不清晰,亮度太低;
2、如果使__发生器的__输出电压为10mV,频率为1KHz,应如何正确调节__发生器?
3、在用示波器进行周期测量时标档位,问f的单位是什么?实验二常用电子元件的测量
一、实验目的
1、通过用逐点法和晶体管特性图示仪测绘晶体管的特性曲线,熟悉晶体管的特性
2、掌握用万用表测量二极管、三极管、电阻、大电容的方法
二、实验仪器
1、各种电子元件若干
2、万用表一只
3、晶体管特性测试仪一台
4、直流电流表(0~200μA)一只
5、直流电流表(0~30__)一只
6、直流稳压电源DH1718一台
三、实验原理及内容
1、色环电阻的读法电阻的阻值和误差,一般常用数字标印在电阻上,但对于实芯碳膜电阻和微型电阻,则用画在其首部的四个色环来表示如图一在靠近一端有四道色环,它们的意义分别是第一和第二道色环表示电阻阻值的第
一、第二位有效数字,第三道色环表示二位数有效数字后零的个数,第四道色环表示电阻阻值允许的误差各种颜色代表的意义如下表颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰白金银数值0123456789误差5%10%例如第
一、
二、
三、四色环分别是棕、绿、红、金,则该电阻的阻值和误差分别是R=(1×10+5)×102Ω=1500Ω;误差为5%电阻有四个性能指标1)额定功率2)标称阻值;3)误差范围;4)最高工作电压;电阻的测试可用万用表、电桥、数字欧姆表等测量
2.电容电容是一种储能元件在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路、能量转换等电容器的主要指标1)电容量;电容量是指电容加上电压后,储存电荷的能力常用单位有法(F),微法(mF),皮法(pF)皮法也称微微法它们三者的关系是1pF=10—6μF=10—12F一般电容器上都直接写出其容量,也有的则是用当用数字来标志容量的如有的电容上只标出“332”,则左起的两个数字表示电容量的第
一、第二个数字,而第三个数字表示附加零的个数,以pF为单位因此“332”即表示该电容的容量是3300pF2)标称电容量;3)允许误差4)额定工作电压;5)绝缘电阻,一般在5000MΩ;6)介质损耗(变成热能的那一部分)3)电容器的简单测试用万用表的欧姆档就可简单的测量出电解电容的优劣情况、粗略判别其漏电、容量的衰退减或失效情况测量方法电解电容用R*1K或R*10K档,将黑表笔接电容器的正极,红表笔接电容的负极,若表针摆动大,且返回慢,返回位置接近∞,则说明该电容器正常,且电容量大;若表针摆动虽大,但返回时表针显示的Ω值较小,则说明该电容的漏电较大;若表针摆动很大,接近“0Ω”,且不返回,说明该电容器已经被击穿;若表针不摆动,则说明该电容已经开路,失效无极电容的测量方法和上面是相同的
3、二极管的测量方法二极管具有单向导电性,可用于整流、检波、稳压、混频电路中1)普通二极管的识别和简单测试普通二极管一般为玻璃封装和塑料封装两种,在其外壳上均有型号和标记,标记箭头所指的方向为阴极,有的二极管上只有一个色点,有色点的表示为阳极若遇到型号不清时,用万用表的欧姆档来作简单的判断在万用表的欧姆档中“黑”表楱为“正”,“红表棒为“负”,根据PN结的导通电阻小,反向电阻较大的原理来确定二极管的好坏测量方法用万用表的欧姆档的“R×100”或“R×1K”用万用表的红黑表棒分别测量二极管的两端,得到一个示值,然后调换表棒再测量一次,得到一示值,根据两组值的比较可判断出二极管的好坏如果两组值相差很大且在几百千欧以上,则说明二极管的单向导电性好,而且在值小的哪一组中,黑表棒接的哪一端是二极管阳极,红表棒接的哪一端是阴极;如果两组数值均很小,甚至为“零”则说明二极管被击穿如果两组数值均很大,甚至为“∞”则说明二极管已经开路2)特殊二极管的识别和简单测试
(1)发光二极管发光二极管和普通二极管一样具有单向导电性,正向导通时才能发光,其颜色很多一般正向工作电压为
1.5V-3V电流为虎作2-20__电流的大小决定了发光的亮度,新的二极管,引脚较长的一端是阳极,另一端是阴极由于发光二极管的工作电压较高,所以用普通万用表欧姆档不能测量出来用两表法测量
(2)稳压二极管,测量方法和普通二极管相同
(3)光电二极管,将光__变成电__
(4)变容二极管其结电容随着反向电压的增加而减少,主要应用于高频电路
4、三极管的测量方法三极管主要有NPN型,PNP型两大类可根据三极管管壳上的符号识别出它的型号和类型我国的半导体型号的组成及其意义如下表型号一般由五部分组成第一部分用___数字表示器件的电极数第二部分用汉语拼音字母表示器件的材料和极性第三部分用用汉语拼音字母表示器件的类型第四部分用___数字表示序号第五部分用用汉语拼音字母表示器件的规格号第一部分第二部分第三部分符号意义符号意义符号意义符号意义2二极管APNP锗P普通管S__管3三极管BNPN锗V微波管N阻尼管CPNP硅W稳压管U光电元件DNPN硅C参量管K开关管E化合物材料Z整流器X低频小功率管L整流堆G高频小功率管JG激光元件FH复合管BT特殊元件PINPIN型管第三部分第四部分第五部分符号意义用数字表示器件的序号用汉语拼音字母表示规格号D低频大功率管A高频大功率管T半导体闸流管Y体效应管B雪崩管J阶跃恢复管CS场效应器件例3DG6表示是一只硅材料低频小功率的NPN管管子外壳上的色点可以大致判断三极管的β值(电流放大倍数)黄色30-60;绿色50-110;兰色90-160;白色140-200;对于小功率三极管,通常有金属外壳封装或塑料外壳封装金属外壳封装的如果外壳上有“定位销”则判断三个电极的方法如图二从定位销起,按顺时针的方向依次为E、B、C如果无定位销,而且三根电极在半圆内如图三将三根电极的半圆置于上方,按顺时针方向依次为E、B、C当一只三极管无任何标记时,可用万用表来确定该三极管的好坏和类型(NPN或PNP),以及判断出E、B、C三个电极
(1)先判断出B极和三极管的类型一只质量好的普通的三极管,用万用表欧姆档的(R*100或R*1K档),对三只管脚“两两相测”其结果是得到两组较小且相近的值(用R*100档约几百欧姆,用R*1K档约为几千欧姆),其它值均很大,而且测量得到这两组较小值的过程中可以发现,有一只脚在测量过程中被用了“两次”即是测量的公共端那么这只脚就是“B”极如果是用“黑”表笔接“B”极,“红”表笔接其它两极得到的值是两个较小的值,则该三极管是一只“NPN”管,反之是一只“PNP”管
(2)集电极C和发射极E的判断根据三极管的导通原则,当发射结正偏,集电结反偏则三极管正常放大如图四判断NPN管C、E极的电原理图如上图如果待测量的是一只NPN管而且已经知道B极那么判断CE极的方法如下:假设剩余的两只管脚的任一只是C极另一只是E极则用万用表的黑表棒接假设的C极红表棒接假设的E极并用“手指”碰触黑表棒和“B”极,(B极和黑表棒不能相碰如上图用手指代替R1,用万用表的内阻代替R2)此时记下万用表的偏转值R然后在调换表棒再作一次测量,记下万用表的偏转值R/比较R1,R/的值如果R1R/则说明第一次测量估计正确黑表棒接的是三极管的C极红表棒接的是E极;如果R1R/则说明第二次测量估计正确黑表棒接的是三极管的C极红表棒接的是E极;如果三极管是一只“PNP”管,其测量方法和上面相同,但用手碰触的是“红表棒和B极”,而且黑表棒接的是三极管的E极红表棒接的是C极
四、思考题
1、用万用表R×1K测量电容时指针不摆动,可能是什么原因?
2、___可以用万用表欧姆档测量晶体管的极性?实验三单级晶体管电压放大晶体管单级放大器是最基本的放大器,有高频和低频之分能将频率在几Hz至几百kHz的微弱__不失真地放大到所需要量值的放大器为低频放大器本实验研究低频放大器的性能
一、实验目的1.掌握晶体管放大电路静态工作点的调整和放大倍数、动态电阻、输入电阻、输出电阻及频率响应曲线的测试方法2.定性了解静态工作点和交直流负载对放大器放大倍数及波形的影响3.通过实验了解引起放大器失真的各种原因
二、实验设备
1、XD11__发生器一台
2、COS5020B双踪示波器一台
3、XZ2172毫伏表一只
4、TPE-A型模拟电路实验箱一台
三、实验原理及内容单管放大电路是放大电路中的基本环节,基本形式的单管电压放大电路的放大倍数__,由下式决定__=—βRL/rbe其中,RL=RCRL/RC+RL等效负载电阻;β晶体管的放大倍数;rbe晶体管的BE结在静态工作点的动态电阻;晶体管是一个非线性元件,输出特性线分为饱和区、线性放大区、截止区,为防止放大器工作时因进入非线性区而产生波形失真,必须给放大器设置一个合适的静态工作点,即在输入__幅度一定的情况,工作点设置过高,则放大器工作范围进入了饱和区;反之,进入了截止区另即使放大器的静态工作点设置在交流负载线的中点,但如果输入__的幅度过大时,同样会产生饱和失真和截止失真影响静态工作点的几个因素电源电压EC;集电极电阻RC;基极电流IB;这三个因素任一变化都会引起静态工作点的变化,当EC和RC确定后则调节IB来改变电路的静态工作点而该实验是采用调整偏置电阻RP来控制IB的大小,从而达到调整静态工作点的目的1.静态工作点的调整及测试将直流稳压电源输出调整到12V,按图一联线1)调整偏置电阻RP,初调,使VCQ=
6.5V用万用表的直流电压档测量左右2)用示波器观察波形,验证工作点调得是否合适,方法如下__发生器的输出调到正弦波1000Hz,电压调到100mv(用毫伏表测量),将此__送入放大电路的输入端,然后用示波器观察放大器的输入和输出波形,并比较它们的相位关系,所观察的波形若无失真,说明放大器的工作点已调好,否则应调整RP直到失真现象消失为止3)直流工作点的测试在输出波形无失真的条件下,用万用表的直流电压档分别测出VCQ、VBQ、VEQ并记入表一ICQ=(VCC-VCQ)/RCIEQ=VEQ/Re表一实测值实测计算值VBQ(V)VCQ(V)VEQ(V)RPkΩIBQICQIEQV__Q
2.放大倍数的测量按表二给出的条件测试输出电压V0,计算实测放大倍数__1,估算放大倍数__2,填入表中表二给定参数实测输出实测计算估算RCRLViV0__1__23K3K10mV3K
1.5K10mV
3、波形失真的原因在f=1000Hz、RL=
2.2k的条件下,按表三给出的条件,用示波器观察输入、输出波形,了解电压放大器静态工作点及输入__幅度对波形失真的影响,并将输出波形及失真的名称记入表三表三条件输出波形失真名称VCQ=
6.5VVi=100mv波形无失真工作点偏高工作点偏低VCQ=
6.5增加Vi
4.测量放大器的通频带1)当输入__f=1kHz,Vi=30mv(有效值),RL=
2.2k时,在示波器上测出V0的峰峰值Vopp的数值2)增加输入__的频率(但必须保持Vi=30mv不变)V0将会减小,当V0减小到
0.707Vopp时此时__发生器的频率就是该放大器的上限频率3)同理,减少输入__的频率(但也必须保持Vi=30mv不变),V0将会减小,当减小到
0.707Vopp时此时__发生器的频率就是该放大器的上限频率4)BW=fH-fL5)根据数据绘出放大器的幅频特性fV0V0=
0.707Vopp/2通频带BWfHBW=fH-fL=fL
五、思考题
1、将单级放大器中的NPN型晶体管换成PNP型时,电源VCC、耦合电容C
1、C2和旁路电容__的极性应怎样变化?绘图表示
2、单级放大器输出波形失真的原因是什么?怎样防止失真的产生?实验四射极输出器
1、实验目的1.熟悉射极输出器的电路特点2.熟悉放大器的输入、输出的电阻测量
二、实验设备
1、XD11__发生器一台
2、DH1718直流电压源一台
3、COS5020B双踪示波器一台
4、XZ2172毫伏表一只
5、TPE-A模电实验箱一台
三、电路及原理如图所示为射极输出器原理图,对于交流__,集电极成为输入__和输出__的公共端,所以称为共集电极电路射极输出器的输入电阻高、输出电阻小,电压放大倍数则接近1,输入电压和输出电压同相
四、实验内容及方法1.静态工作点的调整按图一电路接线,调节P使V__≈6V,将1KHz的正弦波__加至AC两点输入端,输出端用示波器观察,反复调整RP及__源幅度,使输出__在示波器上得到一个最大不失真电压波形,然后断开输入__,用万用表测量晶体管各级对地的电压,即为该放大器的静态工作点,将所测数据填入表中VBVCVEV__2.测量电压放大倍数如图二所示,接上负载RL(
2.2k),在AC两点间加入输入__,调输入__幅度(此时时偏置电位器RP不能再旋动),用示波器观察,在输出最大不失真情况下用毫伏表测量Vi和V0的值,将数据填入表中ViVo
3.用示波器观察输出电压和输入电压的相位关系用示波器分别观察输入__Vi和输出__Vo的相位关系并将波形图画在表中输入__Vi波形输出__Vo波形
4.测量射极输入器的跟随范围,逐渐增大__源的幅度电压VS值,直至输出电压刚刚要产生失真用毫伏表测得最大不失真的输入电压Vi和输出电压的有效值V0,所以跟随范围Vop-p=
1.414V0输入__只有不小于相应的值,射极输出器才有跟随作用,测量此时的输入电压及相应的输出电压值ViVo
5.测量输入电阻如图三,在__源VS与放大器输入端串入固定的电阻,R1=
5.1k,在输出波形不失真的情况下,测量VS和Vi填入表中VsVi
6.测量输出电阻R0如图四,加入输入__VS在输入__不失真的条件下测量含负载电阻时的V0(RL=
2.2K),然后断开RL,保持VS不变,测量开路时的输出电压VLRL=∞按下式算出R0的阻值填入表中VLVo
五、思考题___射随器在电路中可用做末级功率放大、中间级阻抗变换?实验五负反馈放大电路
1、实验目的
1.研究负反馈对放大电路性能的影响
2.掌握负反馈放大电路性能的测试方法
2、实验仪器
1.双踪示波器
2.音频__发生器
3.数字万用表
3、实验内容
1.放大倍数的测试㈠.开环电路
①按图接线,先不接入
②输入端接入的正弦波(注意输入1mV__采用输入端衰减法见实验一)调整接线和参数使输出不失真且无振荡
③按表
3.1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㈡.闭环电路
①接通按㈠的要求调整电路
②按表
3.1要求测量并填表,计算
③根据实测结果,验证表
3.1KΩmVmV()开环∞11K51闭环∞11K
512.负反馈对失真的改善作用㈠将图中电路开环,逐步加大的幅度,使输出__出现失真(注意不要过分失真)记录失真波形幅度㈡将电路闭环,观察输出情况,并适当增加幅度,使输出幅度接近开环时失真波形幅度㈢若=3K不变,但接入1V1的基极,会出现什么情况?实验验证㈣画出上述各步实验的波形图开环波形闭环波形RF接入基极
3.测放大电路频率特性㈠将图中电路先开环,选择适当幅度(频率为1KHz)使输出__在示波器上有满幅正弦波显示㈡保持输入__幅度不变逐步增加频率,直到波形减小为原来的70%,此时__频率即为放大电路同理,但逐渐减小频率,测得㈢将电路闭环,重复1~3步骤,并将结果填入表
3.2表
3.2HzHz开环闭环实验六直流差动放大电路差动放大电路是一种零点漂移十分微小的直接耦合式放大电路,常用以放大变化极其缓慢的直流__或频率较低的交流__,是电子线路的基本单元电路之一
1、实验目的
1.加深对差动放大电路性能及特点的理解
2.掌握差动放大电路性能的基本测试方法
3.握消除零点漂移,提高电路共模抑制比的方法
2、实验仪器
1.双踪示波器
2.数字万用表
3.__源
3、实验原理下图为典型的差动放大电路,其中两晶体管特性相同,电路结构对称,__从两基极输入,从两集电极输出电路利用一只管子的温度漂移可抵消另一只管子的温度漂移,达到互相补偿,抑制零漂的目的由于元器件的对称性难于完全达到,零点漂移抑制有限,故在两管发射极接入一个调零电位器,以改善电路的对称性和性能1.抑制零点漂移由于电路对称,因此,所以流过晶体管的集电极电流为两管射极电流之和为单管电流的两倍当温度或其它因素引起零点漂移时电路可自行补偿抵消如温度升高,增大,和的发射极电位成倍增加,结果使两管发射结电压和下降,从而使的增大受到强烈的抑制2.电压放大倍数对于差动放大电路来讲,其放大的__分为两种,一种是差模__,这是需要放大的有用__,它是大小相等,极性相反的一对__;另一种是共模__,它是大小相等,极性相同的一对__,是有害的干扰成分,如由电网引入的干扰__、零点漂移__等属此类,应当抑制
(1)差模__的放大能力是以电路对差模__的放大倍数来衡量的由于电路的对称,可以利用其半边电路来分析分别分析双端输入、单端输出的差模电压增益和双端输入、双端输出的差模电压增益;以及单端输出和双端输出时的共模电压增益
(2)共模抑制比共模抑制比是指差动放大电路对共模__的抑制能力,其定义为放大器的差模__的增益与共模__的增益之比,即,用分贝表示为,值越大,表明放大器放大差模__、抑制共模__的能力越强欲增大,在不损害放大器其它指标的前提下,尽可能地增大共模负反馈电阻
4、实验内容及步骤实验电路图如下所示
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,调节电位器使双端输出电压
(2)测量静态工作点测量、、各极对地电压填入表中对地电压测量值(V)
2.测量差模电压放大倍数在输入端加入直流电压__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将DC__源OUT1和OUT2分别接入和端,然后调节DC__源,使其输出为+
0.1V-
0.1V
3.测量共模电压放大倍数将输入端和短接,接到__源的输入端,__源另一端接地DC__分先后接OUT1和OUT2,分别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进一步算出共模抑制比测量及计算值输入__Vi差模输入共模输入共模和抑制比测量值V计算值测量值V计算值计算值KMRR+
0.1V-
0.1V
4.在实验板上组成单端输入的差放电路进行下列实验1在图中将接地,组成单端输入差动放大器,从端输入直流__,测量单端及双端输出,记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测量计算值输入__电压值放大倍数直流+
0.1V直流-
0.1V正弦__50mv、1KHZ
(3)从端加入正弦交流__分别测量、记录单端及双端输出电压,填表并计算单端及双端的差模放大倍数(注意输入交流__时,用示波器监视、波形,若有失真现象时,可减小输入电压值,使、都不失真为止)实验七集成运放的运用集成运算放大器是一种高增益、低零漂、高输入阻抗,低输出阻抗的直接耦合放大器,在输入端与输出端之间外接不同的反馈网络可构成各种功能的电路依功能的不同有__运算电路(对电__进行加、减、乖、除、积分、微分、对数、__数等运算)、__处理电路(有源滤波器、电压比较器等),__发生器(如正弦波、方波发生器等)、__变换电路平共处,其应用广泛,电路形式繁多本实验研究集成运算放大器的应用及主要参数的测试方法
一、实验目的
1、掌握集成运算放大器的性能和参数测试方法
2、掌握集成运算放大器的正确使用方法
二、实器设备
1、XD11__发生器一台
2、DH1718直流电压源一台
3、COS5020B双踪示波器一台
4、XZ2172毫伏表一只
5、TPE-A模电实验箱一台
三、实验原理
1、反相输入比例放大器(如图一)特点反馈组态电压并联负反馈;电压放大倍数;补偿电阻RP=R1//Rf;相位输入__和输出__反相
2、同相输入比例放大器(如图二)特点反馈组态电压串联负反馈;电压放大倍数相位输入__和输出__同相;RP=R1//Rf
3、反相求和放大电路(如图三)电路特点输出电压;RP=R1//R2//Rf
4、正弦波振荡电路,见图八(选做)RC振荡器是由放大器和具有选频特性的反馈网络两部分组成,常用的RC的RC振荡器为文氏电桥振荡器,图八为集成运算放大器构成的文氏电桥振荡电路,图中RP
1、C
1、R
2、C2组成的串并联网络为正反馈选频电路,RP2电压串联负反馈调节电路电路反馈系数为振荡频率为如果取RP1=R2=R;C1=C2=C;则起振条件为__≥3;__为放大器的闭环增益
四、实验内容及方法按图一到图八连接电路,并按表中的要求测量和计算数据表
一、反相比例放大电路直流输入电压VimV3010030010003000输出电压V0理论估算(mV实际值(mV)误差表
二、同相比例放大电路直流输入电压VimV_3010030010003000输出电压V0理论估算(mV实际值(mV)误差表
三、反相求和放大电路Vi1V
0.3—
0.3Vi2V
0.
20.2V0V表
四、RC正弦波发生器在联接线路时首先调电位器RP1=R1RP1R1电容C频率计算实测值输出波形10K10K
0.1μ30K30K
0.1μ
五、思考题
1、图一到图三实验的运算电路有什么特点及性能?
2、___反相放大器存在“虚地”现象?同相运放有“虚地”吗?虚地与常说的“地”有什么不同?
3、在图七电路中,如何改变输出频率?设计2种方案并画出电路实验八互补对称功率放大电路
1、实验目的1.学习功率放大电路的输入功率、输出功率、效率和功率放大倍数的测量和计算2.认识工作点对输出波形的影响3.清楚产生交越失真现象的原因、并掌握克服的办法
2、实验设备1.XD11__发生器一台2.DH1718直流电压源一台3.COS5020B双踪示波器一台4.XZ2172毫伏表一只5.TPE-A型模电实验箱一台6.MF10型万用表一只
三、实验原理及内容功率放大电路的特点1.晶体管接近极限运行,电路具有较高的效率2.输出波形的非线性失真增加在甲类放大电路中,为了充分应用管子的动态范围,其静态工作点一般选在交流负载线的中点,静态电流比较大,因此效率较低即使有足够的输入__,在理想情况下,甲类放大电路的最高效率也只有50%,在实际电路中一般很少采用这种放大电路对于乙类推挽功率放大电路的静态工作点一般选得很低,而两只管子在__的正负半周内交替工作,在负载上得到一个完整的合成波形,其效率比甲类放大电路大为提高,在理想情况下,最高效率可达
78.5%但由于它的静态工作点选得过低,所以它的非线性失真较大,这是由于两只推挽管工作在截止区域而在输出波形上产生死区,称为“交越失真”,为了克服这种失真,则给两只推挽管加一定的静态偏置,使两只推挽管工作于“甲乙”类,则可消除交越失真如上图为分立元件的OTL电路T1管为集电极输出电路、作推动级;T
2、T3管组成互补对称电路Rp可改变T1管的偏置T1的直流偏直是通过Rp在中点电位点M引入,具有电压并联负反馈用来稳定静态工作点的作用稳定过程如下;假若由于温度的变化,使T1集电极电流发生了变化T2和T3功率放大构成射极跟随器,其输出阻抗小可带低阻抗负载在输出波形不失真的情况下,当OTL电路的负载电阻为RL,输出功率为P0,电源输出功率为PE时P0=V02/RL(V0为负载RL两端电压的有效值)PE=VCC*IC≈VCC*IE(IC电源供给的平均电流) η=P0/PE
四、实验内容及方法
1.静态直流工作点的调整和交越失真的观察__发生器不工作电路电源为6V,调节RP,使中点电位VM=3V左右,同时T2和T3管工作于乙类放大用__发生器输出一个很小的交流__(f=1kHz,__幅度小于10mv),调节RP,用示波器观察输出__的交越失真,并画出波形图若实验现象不明显,可直接断开直流电源,使功放管工作于乙类放大状态再调节RP消除交越失真2.最大不失真功率Po__x和效率η的测量增大输入__Vi,用示波器观察输出波形,并使它出现最大不失真电压此时用毫伏表测量负载R7两端电压Vo__x,则功放电路的最大不失真功率为P0__x=V0__x2/R7用万用表毫安档在R7处测量此时电流Ie则PE=VCC*IC≈VCC*Ie效率η=Po__x/PE负载V0__xICP0__xPEη
5.1K8Ω3.测量放大器的通频带在V0输出最大不失真电压的情1)增加输入__的频率V0将会减小,当V0减小到
0.707Vopp时此时__发生器的频率就是该放大器的上限频率2)同理,减少输入__的频率V0将会减小,当减小到
0.707Vopp时此时__发生器的频率就是该放大器的下限频率BW=fH-fLV0=
0.707Vo__x通频带BWfHBW=fH-fL=fL
五、集成功率放大电路按下图联接电路,重复上面的实验内容中的
2、3步负载8ΩV0__xICP0__x=V0__x2/RLPE=VCC*ICη=Po__x/PEK合闭K断开
六、思考题
1、加大推挽管的偏流___能消除交越失真?
2、实验中的交越失真与单管电压放大中的削波失真有何不同?原因何在?实验九超外差式收音机的__与调试
一、实验目的1.理解超外差式收音机的工作原理及主要调试原理2.学习和掌握超外差式收音机的__技术和调试方法
二、实验原理从天线接收到的高频调幅__输入到变频级,经过变频后从变频器输出一调幅中频__,送入中放级进行放大(中放一般有两级,是对固定中频频率进行放大的调谐放大器,所以它的放大倍数和选频特性都可以做得比较理想);再把放大了的中频__送入检波级检出音频__;检波级输出的音频__还需要经过低放级放大,然后去激励功率输出级输出足够的功率去推动喇叭发声一台超外差式收音机__完毕以后,还需要进行仔细的调试这主要包括直流工作点的调试、中频的调试和统调跟踪三部分1.直流工作点的调试在晶体管收音机电路中,由于各级的功能不同,各级晶体管的直流工作点也就不同变频级包括混频电路和振荡电路两部分从混频的要求来考虑,晶体管应工作在非线性区,工作电流要小但混频级还要求对中频__有一定的放大作用,因而工作电流不能太小所以,混频电路的工作电流一般取
0.3~
0.5__对振荡电路而言,工作电流大一些可使振荡电压强一些,从而提高变频增益但振荡电压太强了会使振荡波形失真,谐波成分增加,反而使变频增益下降,并使混频噪声大大增强,所以振荡电路的工作电流一般取
0.5~
0.8__在一般的收音机实验电路中,振荡电路与混频电路合用一只晶体管,变频级的工作电流同时兼顾混频与振荡的要求,这一级的工作电流应取折中值,一般为
0.4~
0.6__中放电路一般有二级第一级中放要起自动增益控制作用,工作点应选在非线性区,工作电流一般取
0.4~
0.6__这样加入自动增益控制后不易失真,效果也明显第二级中放要有足够的功率增益,工作电流应适当取大一点,一般取
0.6~
0.8__低放级的输入__是从检波级送来的音频__,幅度不大,所以该级的工作电流一般取
1.2~
2.5__功放级一般采用推挽电路,为了消除交越失真,提高效率,应使它工作在甲乙类,工作电流一般取2~6__
2.中频的调整收音机中频的调整是指调整收音机的中频放大电路中的中频变压器(简称“中周”),使各中频变压器组成的调谐放大器都谐振在规定的465kHz的中频频率上从而使收音机达到最高的灵敏度和最好的选择性因此中频调的好不好,对收音机的影响是很大的新的中频变压器在出厂时都经过调整但是,当这些中频变压器被__在收音机上以后,还是需要重新调整的这是由于它所并联的谐振电容的容量总存在误差,同时__后存在布线电容这些都会使新的中频变压器失谐另外,一些使用已久的收音机,其中频变压器的磁芯也会老化,元件也有可能变质这些也会使原来调整好的中频变压器失谐所以,仔细调整中频变压器是装配新收音机和维修旧收音机时不可缺少的一步工作一般超外差式收音机使用的都是通用的调感式中频变压器中频的调整主要是调节中频变压器的磁帽的相对位置,以改变中频变压器的电感量,从而使中频变压器组成的振荡回路谐振在465kHz上3.统调跟踪收音机的统调跟踪主要是调整超外差式收音机的输入电路和振荡电路之间的配合关系,使收音机在整个波段内都能正常收听电台广播,同时使整机灵敏度及选择性都达到最好的程度统调跟踪主要包括两个方面的工作一是校准频率刻度,二是调整补偿下面以收音机的中波段为例,说明统调跟踪的原理1校准频率刻度收音机的中波段通常规定在535kHz~1605kHz的范围内它是通过调节双连可变电容器,使电容器从最大容量变到最小容量来实现这种连续调谐的校准频率刻度的目的,就是通过调整收音机的本机振荡的频率,使收音机在整个波段内收听电台时都能正常工作,而且收音机指针所指出的频率刻度与接收到的电台频率相对应一般地,我们把整个频率范围内800kHz以下称为低端,将1200kHz以上称为高端,而将800~1200kHz之间称为中间正常的收音机,当双联电容器从最大容量旋到最小容量时,频率刻度指针恰好从520kHz移到1605kHz的位置,收音机也应该能接收到535~1605kHz范围内的电台__在这种情况下,我们称这台收音机的频率范围和频率刻度是准确的但是,没有调整过的新装收音机或者已经调乱了的收音机,其频率范围和频率刻度往往是不准的,不是偏高就是偏低例如,一个收音机所能接收到的__频率不是从535~1605kHz,而是从500~1500kHz,就称它的频率范围偏低如果收音机所能接收到的__频率是从700kHz~
2.1MHz,就称它的频率范围偏高如果接收到的__从535~1500kHz,就称它的高端频率范围不足如果接收到的频率从600~1605kHz,就称它的低端频率范围不足对于这些收音机,必须校准频率刻度,才能达到应有的性能指标在超外差式收音机中,决定接收频率或决定频率刻度的是本机振荡频率与中频频率的差值,而不是输入回路的频率当中频变压器调准也就是中频频率调准以后,校准收音机的频率刻度的任务实际上只需要通过调整本机振荡器的频率即可完成具体是在振荡__频率范围的低端进行调整我们知道,在本机振荡电路里,改变振荡线圈的电感量即改变振荡线圈的磁芯,可以较为显著地改变低端的振荡频率改变与振荡线圈并联的补偿电容CP(见图),可以较为显著地改变高端的振荡频率因此,校准频率刻度的基本原则是“低端调电感,高端调电容”如果将最高端和最低端调准了,中间频率点一般就是准确的2调整补偿本机振荡电路和中频变压器的频率调好后,就剩下对输入回路的调整了实际上,本机振荡频率与中频频率就确定了输入回路应接收的外来__频率而此时的输入回路是否与此__频率谐振,就决定了超外差式收音机的灵敏度和选择性调整补偿就是调整输入回路,使它与振荡回路跟踪并正好在这一外来__的频率上谐振,从而使收音机的整机灵敏度和选择性达到最佳状态调整补偿要进行所谓“三点统调”,即在输入调谐回路的低端600kHz、中间1000kHz和高端1500kHz处进行调整调低端时,应调整输入回路线圈在磁棒上的位置调高端时,应调整与输入回路线圈并联的微调电容C2(见图)所以,调整补偿电容的基本原则仍可归纳为“低端调电感,高端调电容”振荡回路和输入回路调好后,使用时只要调节双连可变电容器,就可以使输入回路和振荡回路的频率同时发生连续的变化,从而使这两个回路的频率差值保持465kHz,即所谓同步跟踪但是,要使整个波段内每一点都达到同步是不易实现的我们前面所进行的对刻度和调整补偿也都只是在特殊的频率点上进行的,所以严格的说,超外差式收音机的输入回路和振荡回路在整个波段内实际上只有三点是跟踪的上述调试过程也称为“三点统调”下面将进一步叙述三点统调的原理4.三点统调原理超外差式收音机的主要特色之一是它有一个变频级典型的变频电路如图所示变频级有三个谐振回路一个是L
2、C1a、C2组成的输入回路,调节这个回路可以选择不同频率的电台__fS;一个是由L23(变压器Tr3的2,3端之间的电感)、C1b、CD、CP组成的本机振荡回路,调节这个回路,可以改变本机振荡的频率fL;另一个是由L35(变压器Tr3的3,5端之间的电感)、C3组成的中频回路,它谐振于固定的中频fI(465kHz)三种频率之间的关系满足关系fL-fS=fI时,称为外差跟踪当所接收的__频率fS改变时,本振频率fL也得做相应的改变,才能保持上述的跟踪关系改变fS及fL是通过改变回路电容实现的为了简单起见,一般把两个回路的可变电容C1a和C1b的动片联在同一个轴上组成所谓的“双连电容”,来满足两个调谐回路的需要这种通过改变双连电容的容量,使三个调谐回路的频率满足fL-fS=fI的过程,称为跟踪调谐收音机工作在中波段时,输入__频率范围为535~1605kHz,其频率覆盖系数为s实验十串联式稳压电源工作原理1.小功率直流稳压电源的系统结构如图一所示220V交流电压经电源变压器变压后,得到所需的电压V1该电压是一个呈50Hz的交变的交流电压必须将其变为一个单方向变化的交流电压通常采用二极管进行整流后变为一个单方向变化的交流电压V2再采用电容器进行滤波,得到一个直流电压在工程上,一般取V2=
0.9V1;V3=
1.1~
1.2V1;此时得到的直流电压是一个不稳定的电压它随着外电网和负载的变化而变化,所以必须进行稳压如图四是一个串联式稳压电源其方框图如下调整电路由V
1、V2及相关元件组成;取样电路由R
4、R
5、RP组成;比较放大电路由V3及相关元件组成;基准电路由R3,D组成限流式保护电路由R5及相关元件组成其工作原理如下V0≈Vi-V__1;主要利用调整管V1的调节作用,来达到稳压的目的,只要控制V1的导通程度就可控制输出电压V0利用大回环负反馈进行稳压其稳压过程如下通过取样电路的得到输出电压V0的变化情况,送到比较放大管V3的基极,和其发射极的基准电压(由稳压二极管控制)进行比较,控制V3的导通程度由于V
1、V2调整管的基极受控于V3,所以当V0发生变化时通过V3就可以控制V1调整管的导通程度,从而控制V0的输出电压保持衡定限流式保护电路工作原理如下R2限流电阻当稳压电源正常工作的情况下,发光二极管LED为截止不发光当负载出现短路的情况时,负载电流急迅速上升,R2上的电压增大,使V
1、V2迅速截止,使输出电压为“0”,从而达到保护的作用同时发光二极管LED由于正偏而发光
2、实验内容直流稳压电源由电源变压器、整流、滤波和稳压电路四部分组成,其原理框图如图18-1所示电网供给的交流电压u1220V50Hz经电源变压器降压后,得到符合电路需要的交流电压u2,然后由整流电路变换成方向不变、大小随时间变化的脉动电压u3,再用滤波器滤去其交流分量,就可得到比较平直的直流电压uI但这样的直流输出电压,还会随交流电网电压的波动或负载的变动而变化在对直流供电要求较高的场合,还需要使用稳压电路,以保证输出直流电压更加稳定测 试 值计算值I0(__)U0(V)R0(Ω)空载 R012=R023=5012100 测 试 值计算值U2(V)UI(V)UO(V)S14 S12=S23= 16 1218 6测量输出纹波电压 图18-2是由分立元件组成的串联型稳压电源的电路图其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路稳压部分为串联型稳压电路,它由调整元件(晶体管T1);比较放大器T
2、R7;取样电路R
1、R
2、RW,基准电压DW、R3和过流保护电路T3管及电阻R
4、R
5、R6等组成整个稳压电路是一个具有电压串联负反馈的闭环系统,其稳压过程为当电网电压波动或负载变动引起输出直流电压发生变化时,取样电路取出输出电压的一部分送入比较放大器,并与基准电压进行比较,产生的误差__经T2放大后送至调整管T1的基极,使调整管改变其管压降,以补偿输出电压的变化,从而达到稳定输出电压的目的 取U2=16V,U0=12V,I0=100__,测量输出纹波电压U0,记录之7调整过流保护电路 a.断开工频电源,接上保护回路,再接通工频电源,调节RW及RL使U0=12V,I0=100__,此时保护电路应不起作用测出T3管各极电位值 b.逐渐减小RL,使I0增加到120__,观察U0是否下降,并测出保护起作用时T3管各极的电位值若保护作用过早或迟后,可改变R6之值进行调整 c.用导线瞬时短接一下输出端,测量U0值,然后去掉导线,检查电路是否能自动恢复正常工作。