还剩47页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
目录TOC\o1-3\h\z\u实验一常用电子测量仪器的使用2实验二晶体管共射单管放大器10实验三晶体管两级放大器15实验四负反馈放大器17实验五差动放大器20实验六低频功率放大器25实验七集成运算放大器的基本应用29实验八集成运算放大器的基本应用33实验九集成运算放大器的基本应用37实验十集成运算放大器的基本应用41实验十一串联稳压电路45实验十二温度控制电路的调试(控温电路)49实验一常用电子测量仪器的使用
1、实验目的
1、掌握常用电子仪器的使用方法;
2、掌握电压、频率等的测量方法
2、实验仪器及器材双踪示波器、__发生器、数字万用表表、交流毫伏表等
3、实验原理在电子技术实验里,测试和定量分析电路的静态和动态的工作状况时,最常用的电子仪器有示波器、低频__发生器、直流稳压电源、晶体管毫伏表、万用表等,如下图所示(具体操作详见仪器使作说明书)
1、示波器
1.有关仪器的电路原理和使用方法请参阅有关内容及实验室所提供的仪器使用说明书
2.示波器上波形的显示和观察1扫描基线的显示接通示波器的电源,打开电源开关,将示波器的输入探头短接,预热约5分钟后,依次调节辉度旋钮、垂直移位旋钮,即可在示波器的屏幕上观察到亮度适中的扫描基线再调节示波器的聚焦旋钮,可使扫描基线更加清晰对于单踪示波器,只有一条扫描基线,对于双踪示波器可显示一条扫描基线,也可显示两条扫描基线当需要观察的__只有一个时,可将示波器的“垂直功能键”选在单通道的“通道1”或“通道2”这时,屏幕上只显示通道1或通道2的扫描基线当需要同时观测两个__时,须将“垂直功能键”的“双通道”键按下,这时屏幕上将同时显示通道1和通道2的两根扫描基线一般正常使用的示波器,开机后在屏幕上会很快显示出扫描基线如果开机约5分钟后,还没有扫描基线出现,可能是由于“辉度”旋钮开的太小或者“Y移位”旋钮的位置偏离中间位置太远而使扫描基线移到屏幕的有效范围之外这时,应试调“辉度”旋钮或“Y移位”旋钮,找到扫描基线2__波形的显示
①__的输入在屏幕上观察到扫描基线后,就可以将被测__通过示波器探头输入示波器,进行观察和测量如果被测__只有一个,则可以通过通道1的探头或通道2的探头将__输入其中的一个通道如果要同时观测两个被测__,则需要将__同时通过通道1和通道2的探头输入示波器的探头上有衰减开关,开关有“×1”和“×10”两档开关打到“×1”档,表示输入__不通过衰减而直接输入示波器开关打到“×10”档,表示输入__通过探头衰减10倍20dB一般采用“×1”档,在输入__的幅度太大时,才采用“×10”档
②__波形的稳定显示当__通过探头输入示波器后,一般情况下还不能马上显示一个稳定的__这时需要选择合适的“触发源”和“触发电平”才能使波形稳定对双踪示波器而言,“触发源”一般有“通道1触发”、“通道2触发”、“交替触发”和“外触发”四种当两个输入通道都有__输入即双踪显示时,使用前三种触发方式的任意一种都可以得到稳定的波形显示当只有一个通道例如通道1有__输入时,只能选择本通道触发例如“通道1触发”或“交替触发”“触发源”选定以后,再调节“触发电平”旋钮,便会得到稳定的波形显示
③__波形的位置调节配合调节“Y移位”旋钮和“X移位”旋钮可以使波形显示在屏幕的任意位置上
④__波形的幅度调节调节示波器的“垂直灵敏度”即V/DIV波段开关和“垂直灵敏度微调”旋钮,可以改变屏幕上波形的幅度波段开关起“粗调”作用,微调旋钮起“细调”作用通过二者的配合调节,可以在屏幕上得到任意幅度的波形
⑤__波形个数的调节调节示波器的“扫描时间”即t/cm或TIME/DIV波段开关和“扫描时间微调”旋钮,就可以改变屏幕上显示的波形的个数通过二者的配合调节,就可以在屏幕上得到便于观察的几个__波形
3.__波形幅度的测量通过对__波形幅度的测量,可以得到__所代表的电压值直接测得或电流值通过换算求得测量的方法和步骤是1将“垂直灵敏度微调”旋钮置于校准CAL位置2调节“垂直灵敏度”波段开关,使__波形显示为便于测量的幅度即幅度不能太大或太小3测量结果被测__的电压峰-峰值VP-P等于波形在屏幕上垂直方向所占的格数n与该通道的“垂直灵敏度”波段开关的指示值V/DIV以及探头衰减量K的乘积,即
4.正弦__波形周期和频率的测量对__波形周期和频率的测量实际上都是对时间的测量测量的方法和步骤是1将“水平扫描时间微调”旋钮置于校准CAL位置2调节“扫描时间”波段开关,使在屏幕上显示几个便于测量的完整波形即不应太多、太少或不完整3测量结果__的周期T就是屏幕上波形的两个峰值点或两个谷值点之间所对应的时间间隔其值等于屏幕上该两点之间的波形在水平方向上所占的格数n与“扫描时间”波段开关所指示的值t/DIV的乘积,即__的频率为周期的倒数,即利用上述方法还可以测量波形上任意两点之间的时间间隔示波器的应用很广,它可以来测试各种周期性变化的电__波形,可测量电__的幅度、频率等示波器的种类很多,本实验主要使用双踪示波器,其原理和使用详细参见相关资料,现着重指出以下几点1)寻找扫描光迹点在开机半分钟后,如仍找不到光点,可调节亮度旋钮,并按下“寻迹”板键,从中判断光点位置,然后适当调节垂直(↓↑)和水平( )移位旋钮,将光点移至荧光屏的中心位置2)为显示稳定的波形,需注意示波器面板上的下列几个控制开关(或旋钮)的位置a、“扫描速率”开关()——它的位置应根据被观察__的周期来确定b、“触发源选择”开关(内、外)——通常选为内触发c、“内触发源选择”开关(拉)——通常置于常态(推进位置)些时对单一从或输入的__均能同步,仅在需要双路同时显示时,为比较两个波形的相对位置,才将其置于拉出(拉)位置,此时触发__仅取自,故仅对由输入的__同步d、“触发方式”开关——通常可先置于“自动”位置,以必须同时调节电平旋钮,使波形稳定3)示波器有五种显示方式属单踪显示有“”、“”、“”;属双踪显示有“交替”与“断续”作双踪显示时,通常采用“交替”显示方式,仅当被观察__频率很低时(如几十赫兹以下),为在一次扫描过程中同时显示两个波形,才采用“断续”显示方式4)在测量波形的幅度时,应注意Y轴灵敏度“微调”旋钮置于“校准”位置(顺时钟旋到底)在测量波形的周期时,应将扫描速率“微调”旋钮置于“校准”位置(顺时钟旋到底)
2、函数__发生器按需要可输出正弦波、方波、三角波三种__波形输出__幅度可连续调节,幅度可以调节到mV级,输出__频率可进行调节,频范围较广,上限频率可达1MHZ以上函数__发生器作为__源,实验箱自带的简易__源精度有限,只能定性分析实验现象,在做实验时最好自备__源
3、数字万用表可测量直流交流电压,电流,电阻等功能任何万用表都可以,用数字万用表便于读数,由于本实验箱测量交流电压时一般万用表频率规格不能满足,故要用交流毫伏表另外用万用表测电流时先估计电流的最大值,调节最大档来测量电流,以免烧坏表内的保险管,然后在测量时逐挡减少量程
4、交流毫伏表交流毫伏表只能工作在其频率范围内,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处,然后在测量逐挡减少量程 交流毫伏表接通电源后,将输入端短接,进行调零,然后断开短路线,即可进行测量
四、实验内容与步骤
1、熟悉相关仪器面板、按钮及旋钮的名称和功能;
2、交流电压__幅值的测量使低频__发生器__频率为1kHz、__幅度为5V,适当选择示波器灵敏度选择开关“V/div”的位置,使示波器屏上能观察到完整而稳定的正弦波,则此时屏上纵向坐标表示每格的电压伏特数,根据被测波形在纵向调试所占格数便可读出电压的数值,将__发生器的分贝衰减置于表1中要求的位置并其结果记入表中表1 幅度测量输出衰减(dB)0-20-40-60示波器V/div位置 峰峰波形高度(格) 峰峰电压V 电压有效值 注意若使用10:1示波器探头时,应将探头本身的衰减量考虑进去
3、交流__频率的测量将示波器扫描速率中的“微调”旋钮置于校准位置,在预先校正好的条件下,此时扫描速率开关“t/div”的刻度值表示屏幕横向坐标每格所表示的时间值根据被测__一个完整周期波形在横向所占的格数直接读出__的周期,若要测量频率,只需将测得的周期求倒数即可按表2所示频率,由__发生器输出__,用示波器测出周期并计算频率,将所测量结果与已知频率进行比较表2 周期测量__频率(kHz)1510100200扫描速度(t/div) 一个周期占有水平格数 __频率
4、用__发生器分别输出幅度为1V、频率为1KHz及幅度为
0.1V、频率为10KHz的正弦波、方波和三角波,用示波器观察输出__的波形;用毫伏表测量其有效值,记录数据及波形调节__幅度为1V、频率为1KHz、占空比为30%的波形并记录
5、调节以上波形占空比,观察测其变化范围说明使用示波器观察__波形时,为达到下列要求应怎样进行调节
(1)波形清晰且亮度适中;
(2)波形在荧光屏__且大小适中;
(3)波形完整;
(4)波形稳定
五、思考题
1、总结用示波器测量__幅度及周期的方法
2、示波器和毫伏表读数的关系示波器前面板说明CRT显示屏INTEN:轨迹及光点亮度控制钮FOCUS:轨迹聚焦调整钮4TRA__ROTATION:使水平轨迹与刻度线成平行的调整钮POWER:电源主开关﹐压下此钮可接通电源﹐电源指示灯会发亮﹔再按一次﹐开关凸起时﹐则切断电源FILTER:滤光镜片﹐可使波形易于观察VERTICAL垂直偏向VOLTS/DIV:垂直衰减选择钮﹐以此钮选择CH1及CH2的输入__衰减幅度﹐范围为5mV/DIV5V/DIV﹐共10檔10AC-GND-DC:输入__耦合选择按键组AC:垂直输入__电容耦合,截止直流或极低频__输入GND:按下此键则隔离__输入,并将垂直衰减器输入端接地,使之产生一个零电压参考__DC:垂直输入__直流耦合,AC与DC__一齐输入放大器CH1X输入:CH1的垂直输入端﹔在X-Y模式中﹐为X轴的__输入端VARIABLE:灵敏度微调控制﹐至少可调到显示值的1/
2.5在CAL位置时﹐灵敏度即为档位显示值当此旋钮拉出时×5__G状态﹐垂直放大器灵敏度增加5倍CH2Y输入:CH2的垂直输入端﹔在X-Y模式中﹐为Y轴的__输入端11POSITION:轨迹及光点的垂直位置调整钮14VERTMODE:CH1及CH2选择垂直操作模式CH1:设定本示波器以CH1单一频道方式工作CH2:设定本示波器以CH2单一频道方式工作DUAL:设定本示波器以CH1及CH2双频道方式工作﹐此时并可切换ALT/CHOP模式来显示两轨迹ADD:用以显示CH1及CH2的相加__﹔当CH2INV键为压下状态时﹐即可显示CH1及CH2的相减__CH1CH2DCBAL.:调整垂直直流平衡点﹐详细调整部骤请参照4-11DCBAL的调整ALT/CHOP:当在双轨迹模式下﹐放开此键﹐则CH1CH2以交替方式显示一般使用于较快速之水平扫描文件位当在双轨迹模式下﹐按下此键﹐则CH1CH2以切割方式显示一般使用于较慢速之水平扫描文件位CH2INV:此键按下时﹐CH2的讯号将会被反向CH2输入讯号于ADD模式时﹐CH2触发截选讯号TriggerSignalPickoff亦会被反向TRIGGER触发26SLOPE:触发斜率选择键:凸起时为正斜率触发﹐当__正向通过触发准位时进行触发:压下时为负斜率触发﹐当__负向通过触发准位时进行触发EXTTRIG.IN:TRIG.IN输入端子﹐可输入外部触发__欲用此端子时﹐须先将SOUR__选择器23置于EXT位置TRIG.ALT:触发源交替设定键﹐当VERTMODE选择器14在DUAL或ADD位置﹐且SOUR__选择器23置于CH1或CH2位置时﹐按下此键﹐本仪器即会自动设定CH1与CH2的输入__以交替方式轮流作为内部触发__源23SOUR__:内部触发源__及外部EXTTRIG.IN输入__选择器CH1:当VERTMODE选择器14在DUAL或ADD位置时﹐以CH1输入端的__作为内部触发源CH2:当VERTMODE选择器14在DUAL或ADD位置时﹐以CH2输入端的__作为内部触发源LINE:将AC电源线频率作为触发__EXT:将TRIG.IN端子输入的__作为外部触发__源TRIGGERMODE:触发模式选择开关AUTO:当没有触发__或触发__的频率小于25Hz时﹐扫描会自动产生NORM:当没有触发__时﹐扫描将处于预备状态﹐屏幕上不会显示任何轨迹本功能主要用于观察25Hz之__TV-V:用于观测电视讯号之垂直画面讯号TV-H:用于观测电视讯号之水平画面讯号LEVEL:触发准位调整钮﹐旋转此钮以同步波形﹐并设定该波形的起始点将旋钮向“”方向旋转﹐触发准位会向上移;将旋钮向“”方向旋转,则触发准位向下移水平偏向TIME/DIV:扫描时间选择钮﹐扫描范围从
0.2µS/DIV到
0.5µS/DIV共20个档位X-Y:设定为X-Y模式30SWP.VAR:扫描时间的可变控制旋钮﹐若按下SWP.UNCAL键﹐并旋转此控制钮﹐扫描时间可延长至少为指示数值的
2.5倍﹔该键若未压下时﹐则指示数值将被校准10__G:水平放大键﹐按下此键可将扫描放大10倍32POSITION:轨迹及光点的水平位置调整钮其它功能CAL2Vp-p:此端子会输出一个2Vp-p1kHz的方波用以校正测试棒及检查垂直偏向的灵敏度15GND:本示波器接地端子实验二晶体管共射单管放大器
一、实验目的1.掌握放大器静态工作点的调试方法,学会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
二、实验仪器1.双踪示波器2.万用表3.交流毫伏表4.__发生器
三、实验原理图2-1单级阻容耦合晶体管放大器实验电路图2-1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RB2和RB1组成的分压电路,并在发射极中接有电阻RE,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__Ui后,在放大器的输出端便可得到一个与Ui相位相反,幅值被放大了的输出__U0,从而实现了电压放大在图2-1电路中,当流过偏置电阻RB1和RB2的电流远大于晶体管T的基极电流IB时(一般5~10倍),则它的静态工作点可用下式估算,UCC为供电电源,此为+12V(2-1)(2-2)(2-3)电压放大倍数(2-4)输入电阻(2-5)输出电阻(2-6)放大器静态工作点的测量与调试1)静态工作点的测量测量放大器的静态工作点,应在输入__Ui=0的情况下进行,即将放大器输入端与地端短接,然后选用量程合适的数字万用表,分别测量晶体管的集电极电流IC以及各电极对地的电位UB、UC和UE一般实验中,为了避免断开集电极,所以采用测量电压,然后算出IC的方法,例如,只要测出UE,即可用算出IC(也可根据,由UC确定IC),同时也能算出2)静态工作点的调试放大器静态工作点的调试是指对三极管集电极电流IC(或U__)调整与测试静态工作点是否合适,对放大器的性能和输出波形都有很大的影响如工作点偏高,放大器在加入交流__以后易产生饱和失真,此时uO的负半周将被削底,如图2-2(a)所示,如工作点偏低则易产生截止失真,即uO的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显),如图2-2(b)所示这些情况都不符合不失真放大的要求所以在选定工作点以后还必须进行动态调试,即在放大器的输入端加入一定的ui,检查输出电压uO的大小和波形是否满足要求如不满足,则应调节静态工作点的位置a饱和失真b截止失真图2-2静态工作点对U0波形失真的影响改变电路参数UCC,RC,RB(RB1,RB2)都会引起静态工作点的变化,如图2-3所示,但通常多采用调节偏电阻RB2的方法来改变静态工作点,如减小RB2,则可使静态工作点提高等最后还要说明的是,上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的,应该是相对__的幅度而言,如__幅度很小,即使工作点较高或较低也不一定会出现失真所以确切的说,产生波形失真是__幅度与静态工作点设置配合不当所致如须满足较大__的要求,静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点图2-3电路参数对静态工作点的影响
2.放大器动态指标测试放大器动态指标测试包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压(动态范围)和通频带等1)电压放大倍数__的测量调整放大器到合适的静态工作点,然后加入输入电压ui,在输出电压uo不失真的情况下,用交流毫伏表测出ui和uo的有效值Ui和Uo,则__=(2-7)2)输入电阻Ri的测量为了测量放大器的输入电阻,按图2-4电路在被测放大器的输入端与__源之间串入一已知电阻R,在放大器正常工作的情况下,用交流毫伏表测出US和Ui,则根据输入电阻的定义可得R===(2-8)测量时应注意1测量R两端电压UR时必须分别测出US和Ui,然后按UR=US-Ui求出UR值2电阻R的值不宜取得过大或过小,以免产生较大的测量误差,通常取R与Ri为同一数量级为好,本实验可取R=1~2KΩ3)输出电阻RO的测量按图2-4电路,在放大器正常工作条件下,测出输出端不接负载RL的输出电压UO和接入负载后输出电压UL,根据U=(2-9)即可求出RORO=()R(2-10)在测试中应注意,必须保持RL接入前后输入__的大小不变图2-4输入、输出电阻测量电路4)最大不失真输出电压UOPP的测量(最大动态范围)如上所述,为了得到最大动态范围,应将静态工作点调在交流负载线的中点为此在放大器正常工作情况下,逐步增大输入__的幅度,并同时调节RW(改变静态工作点),用示波器观察uo,当输出波形同时出现削底和缩顶现象(如图2-5)时,说明静态工作点已调在交流负载线的中点然后反复调整输入__,使波形输出幅度最大,且无明显失真时,用交流毫伏表测出UO(有效值),则动态范围等于2UO或用示波器直接读出UOPP来图2-5静态工作点正常,输入__太大引起的失真5)放大器频率特性的测量放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数__与输入__频率f之间的关系曲线单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图2-6所示图2-6幅频特性曲线__m为中频电压放大倍数,通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的1/倍,即
0.707__m所对应的频率分别称为下限频率fL和上限频率fH,则通频带fBW=fH-fL(2-11)放大器的幅频特性就是测量不同频率__时的电压放大倍数__为此可采用前述测__的方法,每改变一个__频率,测量其相应的电压放大倍数,测量时要注意取点要恰当,在低频段与高频段要多测几点,在中频可以少测几点此外,在改变频率时,要保持输入__的幅度不变,且输出波形不能失真
三、实验内容1.连线在实验箱的晶体管系列模块中,按图2-1所示连接电路DTP5作为__Ui的输入端,DTP4(电容的正级)连接到DTP26(三极管基极),DTP26连接到DTP57,DTP63连接到DTP64(或任何GND),DTP26连接到DTP47(或任何10K电阻),再由DTP48连接到100K电位器(RW)的“1”端,“2”端和“3”端相连连接到DTP31,DTP27(三极管射极)连接到DTP51,DTP27连接到DTP59(或DTP60),DTP24连接到DTP32(或DTP33),DTP25先不接开路,最后把电源部分的+12V连接到DTP31注后续实验电路的组成都是这样按指导书提供的原理图在实验箱相应模块中进行连线,把分立元件组合在一起构成实验电路2.测量静态工作点静态工作点测量条件输入接地即使Ui=
0.在步骤1连线基础上,DTP5接地(即Ui=0),打开直流开关,调节RW,使IC=
2.0__(即UE=
2.4V),用万用表测量UB、UE、UC、RB2值记入表2-1表2-1IC=
2.0__测量值计算值UB(V)UE(V)UC(V)RB2(KΩ)UBE(V)U__(V)IC(__)3.测量电压放大倍数调节一个频率为1KHz、峰峰值为50mV的正弦波作为输入__Ui断开DTP5接地的线,把输入__连接到DTP5,同时用双踪示波器观察放大器输入电压Ui(DTP5处)和输出电压Uo(DTP25处)的波形,在Uo波形不失真的条件下用毫伏表测量下述三种情况下
1.不变实验电路时;
2.把DTP32和DTP33用连接线相连时;
3.断开DTP32和DTP33连接线,DTP25连接到DTP52时的Uo值(DTP25处),并用双踪示波器观察Uo和Ui的相位关系,记入表2-2表2-2IC=
2.0__Ui=mV(有效值)RC(KΩ)RL(KΩ)U0(V)__观察记录一组U0和Ui波形
2.4∞
1.2∞
2.
42.4注意由于晶体管元件参数的分散性,定量分析时所给Ui为50mV不一定适合,具体情况需要根据实际给适当的Ui值,以后不再说明由于Uo所测的值为有效值,故峰峰值Ui需要转化为有效值或用毫伏表测得的Ui来计算__值切记万用表、毫伏表测量都是有效值,而示波器观察的都是峰峰值4.观察静态工作点对电压放大倍数的影响在步骤3的RC=
2.4KΩ,RL=∞连线条件下,调节一个频率为1KHz、峰峰值为50mV的正弦波作为输入__Ui连到DTP5调节RW,用示波器监视输出电压波形,在uo不失真的条件下,测量数组IC和UO的值,记入表2-3测量IC时,要使Ui=0(断开输入__Ui,DTP5接地)表2-3RC=
2.4KΩRL=∞Ui=mV(有效值)IC__
2.0U0V__实验三晶体管两级放大器
一、实验目的1.掌握两级阻容放大器的静态分析和动态分析方法1.加深理解放大电路各项性能指标
二、实验仪器1.双踪示波器2.万用表3.交流毫伏表4.__发生器
三、实验原理实验电路图如下所示图3-1两级放大电路实验电路图1.阻容耦合因有隔直作用,故各级静态工作点互相__,只要按实验二分析方法,一级一级地计算就可以了2.两级放大电路的动态分析1中频电压放大倍数的估算(3-1)单管基本共射电路电压放大倍数的公式如下要特别注意的是,公式中的不仅是本级电路输出端的等效电阻,还应包含下级电路等效至输入端的电阻,即前一级输出端往后看总的等效电阻2)输入电阻的估算两级放大电路的输入电阻一般来说就是输入级电路的输入电阻,即(3-5)3输出电阻的估算两级放大电路的输出电阻一般来说就是输出级电路的输出电阻,即(3-6)3.两级放大电路的频率响应1)幅频特性已知两级放大电路总的电压放大倍数是各级放大电路放大倍数的乘积,则其对数幅频特性便是各级对数幅频特性之和,即(3-7)2)相频特性两级放大电路总的相位为各级放大电路相位移之和,即(3-8)
四、实验内容1.在实验箱的晶体管系列模块中,按图3-1所示正确连接电路,Ui、Uo悬空,接入+12V电源2.测量静态工作点在步骤1连线基础上,在Ui=0情况下,打开直流开关,第一级静态工作点已固定,可以直接测量调节100K电位器使第二级的IC2=
1.0__(即UE2=
0.43V),用万用表分别测量第一级、第二级的静态工作点,记入表3-1表3-1UBVUEVUCVIC__第一级第二级3.测试两级放大器的各项性能指标调节一个频率为1KHz、峰峰值为50mV的正弦波作为输入__Ui用示波器观察放大器输出电压Uo的波形,在不失真的情况下用毫伏表测量出Ui、U0,算出两级放大器的倍数,输出电阻和输入电阻的测量按实验二方法测得,U01与U02分别为第一级电压输出与第二级电压输出__1为第一级电压放大倍数,__2(U02/U01)为第二级电压放大倍数,__为整个电压放大倍数,根据接入的不同负载测量性能指标记入表3-2表3-2负载UimVU01VU02VU0V__1__2__RiKΩR0KΩRL=∞RL=10K4.测量频率特性曲线保持输入__Ui的幅度不变,改变__源频率f,逐点测出RL=10K时相应的输出电压UO,用双踪示波器观察U0与Ui的相位关系,自作表记录数据为了频率f取值合适,可先粗测一下,找出中频范围,然后再仔细读数实验四负反馈放大器
一、实验目的1.通过实验了解串联电压负反馈对放大器性能的改善2.了解负反馈放大器各项技术指标的测试方法2.掌握负反馈放大电路频率特性的测量方法
二、实验仪器1.双踪示波器2.万用表3.模电实验箱4.__发生器
三、实验原理图4-1负反馈放大器实验电路图图4-1为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路,在电路中通过Rf把输出电压Uo引回到输入端,加在晶体管T1的发射极上,在发射极电阻RF1上形成反馈电压Uf根据反馈网络从基本放大器输出端取样方式的不同,可知它属于电压串联负反馈基本理论知识参考课本电压串联负反馈对放大器性能的影响主要有以下几点1.负反馈使放大器的放大倍数降低,__f的表达式为__f=(4-1)从式中可见,加上负反馈后,__f比__降低了(1+__FV)倍,并且|1+__FV|愈大,放大倍数降低愈多深度反馈时,(4-1)2.反馈系数FV=(4-3)3.负反馈改变放大器的输入电阻与输出电阻负反馈对放大器输入阻抗和输出阻抗的影响比较复杂不同的反馈形式,对阻抗的影响不一样一般并联负反馈能降低输入阻抗;而串联负反馈则提高输入阻抗,电压负反馈使输出阻抗降低;电流负反馈使输出阻抗升高输入电阻Rif=(1+__FV)Ri(4-4)输出电阻Rof=(4-5)4.负反馈扩展了放大器的通频带引入负反馈后,放大器的上限频率与下限频率的表达式分别为4-64-74-8可见,引入负反馈后,fHf向高端扩展了(1+__FV)倍,fLf向低端扩展了(1+__FV)倍,使通频带加宽5.负反馈提高了放大倍数的稳定性当反馈深度一定时,有4-9可见引入负反馈后,放大器闭环放大倍数__f的相对变化量比开环放大倍数的相对变化量减少了(1+__FV)倍,即闭环增益的稳定性提高了(1+__FV)倍
四、实验内容1.按图4-1正确连接线路,K先断开即反馈网络(Rf+Cf)先不接入2.测量静态工作点打开直流开关,使US=0,第一级静态工作点已固定,可以直接测量调节100K电位器使第二级的IC2=
1.0__(即UE2=
0.43V),用万用表分别测量第一级、第二级的静态工作点,记入表4-1表4-1UBVUEVUCVIC__第一级第二级
3.测试基本放大器的各项性能指标调节一个频率为1KHz、峰峰值为50mV的正弦波作为输入__Ui用示波器观察放大器输出电压Uo的波形,在不失真的情况下用毫伏表测量出Ui、U0,算出两级放大器的倍数,输出电阻和输入电阻的测量按实验二方法测得,U01与U02分别为第一级电压输出与第二级电压输出__1为第一级电压放大倍数,__2(U02/U01)为第二级电压放大倍数,__为整个电压放大倍数,根据接入的不同负载测量性能指标记入表4-2表4-2负载UimVU01VU02VU0V__1__2__RiKΩR0KΩRL=∞RL=
2.7K
4.测试负反馈放大器的各项性能指标在接入负反馈支路Rf=1K的情况下,测量负反馈放大器的__f、Rif、Rof及fHf和fLf值并将其值填入表4-3中,输入__频率为1KHz,Ui的峰峰值为50mV表4-3数值KUSmVUimVU0V__RiKΩR0KΩfHKHzfLHz基本放大器(K断开)RL=∞RL=
2.7K负反馈放大器(K闭合)RL=∞RL=
2.7K注测量值都应统一为有效值的方式计算,绝不可将峰峰值和有效值混算,示波器所测量的为峰峰值,万用表和毫伏表所测量的为有效值测fH和fL时,输入Ui=50mV,f=1KHz的交流__,测得中频时的U0值,然后改变__源的频率,先f增加,使U0值降到中频时的
0.707倍,但要保持Ui=50mV不变,此时输入__的频率即为fH,降低频率,使U0值降到中频时的
0.707倍,此时输入__的频率即为fL实验五差动放大器
一、实验目的1.加深理解差动放大器的工作原理,电路特点和抑制零漂的方法2.学习差动放大电路静态工作点的测试方法3.学习差动放大器的差模、共模放大倍数、共模抑制比的测量方法
二、实验仪器1.双踪示波器2.万用表3.模电实验箱4.__发生器
三、实验原理图7-1恒流源差动放大器图7-1所示电路为具有恒流源的差动放大器,其中晶体管T
1、T2称为差分对管,它与电阻RB
1、RB
2、RC
1、RC2及电位器RW1共同组成差动放大的基本电路其中RB1=RB2,RC1=RC2,RW1为调零电位器,若电路完全对称,静态时,RW1应处为中点位置,若电路不对称,应调节RW1,使U
01、U02两端静态时的电位相等晶体管T
3、T4与电阻RE
3、RE
4、R和RW2共同组成镜像恒流源电路,为差动放大器提供恒定电流I0要求T
3、T4为差分对管R1和R2为均衡电阻,且R1=R2,给差动放大器提供对称的差模输入__由于电路参数完全对称,当外界温度变化,或电源电压波动时,对电路的影响是一样的,因此差动放大器能有效的抑制零点漂移1.差动放大电路的输入输出方式如图7-1所示电路,根据输入__和输出__的不同方式可以有四种连接方式即1双端输入—双端输出将差模__加在US
1、US2两端,输出取自U
01、U02两端2双端输入—单端输出将差模__加在US
1、US2两端,输出取自U01或U02到地的__3单端输入—双端输出将差模__加在US1上,US2接地(或US1接地而__加在US2上),输出取自U
01、U02两端4单端输入—单端输出将差模__加在US1上,US2接地(或US1接地而__加在US2上),输出取自U01或U02到地的__连接方式不同,电路的性能参数不同2.静态工作点的计算静态时差动放大器的输入端不加__,由恒流源电路得(5-1)I0为IR的镜像电流由电路可得(5-2)由上式可见I0主要由-VEE(-12V)及电阻R、RW
2、RE4决定,与晶体管的特性参数无关差动放大器中的T
1、T2参数对称,则IC1=IC2=I0/2(5-3)(5-4)(5-5)由此可见,差动放大器的工作点,主要由镜像恒流源I0决定3.差动放大器的重要指标计算1差模放大倍数__d由分析可知,差动放大器在单端输入或双端输入,它们的差模电压增益相同但是,要根据双端输出和单端输出分别计算在此分析双端输入,单端输入自己分析设差动放大器的两个输入端输入两个大小相等,极性相反的__Vid=Vid1-Vid2双端输入—双端输出时,差动放大器的差模电压增益为(5-6)式中__i为单管电压增益双端输入—单端输出时,电压增益为(5-7)式中
(2)共模放大倍数__C设差动放大器的两个输入端同时加上两个大小相等,极性相同的__即Vic=Vi1=Vi
2.单端输出的差模电压增益(5-8)式中为恒流源的交流等效电阻即(5-9)(5-10)(5-11)由于一般为几百千欧,所以则共模电压增益__C〈1,在单端输出时,共模__得到了抑制双端输出时,在电路完全对称情况下,则输出电压A0C1=VOC2,共模增益为(5-12)上式说明,双单端输出时,对零点漂移,电源波动等干扰__有很强的抑制能力注如果电路的对称性很好,恒流源恒定不变,则U01与U02的值近似为零,示波器观测U01与U02的波形近似于一条水平直线共模放大倍数近似为零,则共模抑制比KCMR为无穷大如果电路的对称性不好,或恒流源不恒定,则U
01、U02为一对大小相等极性相反的正弦波(示波器幅度调节到最低档),用长尾式差动放大电路可观察到U
01、U02分别为正弦波,实际上对管参数不一致,受__频率与对管内部容性的影响,大小和相位可能有出入,但不影响正弦波的出现
(3)共模抑制比KCMR差动放大电器性能的优劣常用共模抑制比KCMR来衡量,即或(dB)(5-13)单端输出时,共模抑制比为(5-14)双端输出时,共模抑制比为(5-15)
三、实验内容1.参考本实验所附差动放大模块元件分布图,对照实验原理图图7-1所示正确连接原理图从FTP16连接到电位器RW2(10K)的一端,另一端接地,FTP12接到CTP52,FTP8接入CTP54,CTP53接地,FTP11连接FTP14,FTP1接+12V电源,FTP15接-12V电源,这样实验电路连接完毕2.调整静态工作点打开直流开关,不加输入__,将输入端US
1、US2两点对地短路,调节恒流源电路的RW2,使I0=1__,即I0=2VRC1/RC1再用万用表直流档测量差分对管T
1、T2的集电极的电压VC
1、VC2,如果VC1C2≠0应调整RW1使满足VC1C2=03.测量差模放大倍数__d将US2端接地,从US1端输入示数Vid=200mV(峰峰值)、f=1KHz的差模__,先用示波器测量Vid, 再用示波器分别测出双端输出差模电压Vod(Uo1-Uo2)和单端输出电压Vod1Uo
1、Vod2Uo2Vod的测量方法用两个探头,分别测Vod
1、Vod2的波形,微调档相同,按下示波器Y2反相按键,在显示方式中选择叠加方式即可得到所测的差分波形并计算出差模双端输出的放大倍数__d和单端输出的差模放大倍数__d1或__d2记入表一中 4.测量共模放大倍数__C将输入端US
1、US2两点连接在一起,R1与R2从电路中断开,从US1端输入示数10V(峰峰值),f=1KHz的共模__,用毫伏表分别测量T
1、T2两管集电极对地的共模输出电压UOC1和UOC2且用示波器观察他们的波形,则双端输出的共模电压为UOC=UOC1-UOC2,并计算出单端输出的共模放大倍数__C1(或__C2)和双端输出的共模放大倍数__C 5.根据以上测量结果,分别计算双端输出,和单端输出共模抑制比即KCMR(单)和KCMR(双)表一测量差模放大倍数__dVid单端输出Uo1(Uo2)__d1(__d2)双端输出Uo1-Uo2__d测量共模放大倍数__CViC单端输出UOC1(UOC)__C1(__C2)双端输出UOC__C共模抑制比KCMR(单)=KCMR(双)=6.用一固定电阻RE=10KΩ代替恒流源电路,即将RE接在-VEE和RW1中间触点插孔之间组成长尾式差动放大电路,重复步骤
3、
4、5,将结果填入表二中,并与恒流源电路相比较表二测量差模放大倍数__dVid单端输出Uo1(Uo2)__d1(__d2)双端输出Uo1-Uo2__d测量共模放大倍数__CViC单端输出UOC1(UOC)__C1(__C2)双端输出UOC__C共模抑制比KCMR(单)=KCMR(双)=实验六低频功率放大器----OTL功率放大器
1、实验目的1.进一步理解OTL功率放大器的工作原理2.加深理解OTL电路静态工作点的调整方法3.学会OTL电路调试及主要性能指标的测试方法
二、实验仪器
1、双踪示波器
2、万用表
3、交流毫伏表
4、__发生器
5、模电实验箱
三、实验原理图6-1OTL功率放大器实验电路图6-1所示为OTL低频功率放大器其中由晶体三极管T1组成推动级(也称前置放大级),T
2、T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管,它们组成互补推挽OTL功放电路由于每一个管子都接成射极输出器形式,因此具有输出电阻低,负载能力强等优点,适合于作功率输出级T1管工作于甲类状态,它的集电极电流IC1由电位器RW1进行调节IC1的一部分流经电位器RW2及二极管D,给T
2、T3提供偏压调节RW2,可以使T
2、T3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态,以克服交越失真静态时要求输出端中点A的电位,可以通过调节RW1来实现,又由于RW1的一端接在A点,因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈,一方面能够稳定放大器的静态工作点,同时也改善了非线性失真当输入正弦交流__Ui时,经T1放大、倒相后同时作用于T
2、T3的基极,Ui的负半周使T2管导通(T3管截止),有电流通过负载RL(用嗽叭作为负载RL,嗽叭接线如下只要把输出Uo用连接线连接到插孔LMTP即可),同时向电容C0充电,在Ui的正半周,T3导通(T2截止),则已充好电的电容器C0起着电源的作用,通过负载RL放电,这样在RL上就得到完整的正弦波C2和R构成自举电路,用于提高输出电压正半周的幅度,以得到大的动态范围由于__源输出阻抗不同,输入__源受OTL功率放大电路的输入阻抗影响而可能失真,R0作为失真时的输入匹配电阻调节电位器RW2时影响到静态工作点A点的电位,故调节静态工作点采用动态调节方法为了得到尽可能大的输出功率,晶体管一般工作在接近临界参数的状态,如ICM,U(BR)__O和PCM,这样工作时晶体管极易发热,有条件的话晶体管有时还要采用散热措施,由于三极管参数易受温度影响,在温度变化的情况下三极管的静态工作点也跟随着变化,这样定量分析电路时所测数据存在一定的误差,我们用动态调节方法来调节静态工作点,受三极管对温度的敏感性影响所测电路电流是个变化量,我们尽量在变化缓慢时读数作为定量分析的数据来减小误差OTL电路的主要性能指标1.最大不失真输出功率Pom理想情况下,在实验中可通过测量RL两端的电压有效值,来求得实际的(10-1)2.效率η(10-2)PE—直流电源供给的平均功率 理想情况下η__x=
78.5%在实验中,可测量电源供给的平均电流Idc(多测几次I取其平均值),从而求得(10-3)负载上的交流功率已用上述方法求出,因而也就可以计算实际效率了3.频率响应详见实验三有关部分内容4.输入灵敏度输入灵敏度是指输出最大不失真功率时,输入__Ui之值
四、实验内容1.连线按图6-1正确连接实验电路(两个电位器需要连接,其中A点在实验箱功率放大模块中标为结点了,实际上LTP2到LTP5为一根导线,LTP4和LTP
5、LTP6和LTP5之间都有一个大小为
2.2Ω的电阻连接,注意实验箱表面原理图未画出在做实验需要把LTP5连接差动放大模块处470uF电容的正极)电源进线中串入直流毫安表(若无直流毫安表可用数字万用表代替测电流I)输出先开路2.静态工作点的测试用动态调试法调节静态工作点,先使RW2=0,Us接地,打开直流开关,调节电位器RW1,用万用表测量A点电位,使再断开Us接地线,输入端接入频率为f=1KHZ、峰峰值为50mV的正弦__作为Us,逐渐加大输入__的幅值,用示波器观察输出波形,此时,输出波形有可能出现交越失真(注意没有饱和和截止失真),缓慢增大RW2,由于RW2调节影响A点电位,故需调节RW1,使(在Us=0的情况下测量)从减小交越失真角度而言,应适当加大输出极静态电流IC2及IC3,但该电流过大,会使效率降低,所以通过调节RW2一般以50__左右为宜即测量LTP4和LTP5,或LTP6和LTP5之间的电压为110mV左右为宜通过调节RW1使(在Us=0的情况下测量)若观察无交越失真(注意没有饱和和截止失真)时,停止调节RW2和RW1,恢复Us=0,测量各级静态工作点(在IC
2、IC3变化缓慢的情况下测量静态工作点),记入表6-1表6-1 IC2=IC3=__UA=
2.5VT1T2T3UBVUCVUEV注意
①在调整RW2时,一是要注意旋转方向,不要调得过大,更不能开路,以免损坏输出管
②输出管静态电流调好,如无特殊情况,不得随意旋动RW2的位置
③在IC
2、IC3受温度变化缓慢的情况下测量静态工作点(通过测量LTP4和LTP5,或LTP6和LTP5之间的电压除以
2.2Ω来计算IC
2、IC3)2.最大输出功率Pom和效率η的测试1)测量Pom输入端接f=1KHz、50mV的正弦__Us,输出端接上嗽叭即RL,用示波器观察输出电压U0波形逐渐增大Ui使输出电压达到最大不失真输出,用交流毫伏表测出负载RL上的电压Uom,则用下面公式计算出Pom 2)测量η当输出电压为最大不失真输出时,在Us=0情况下,用直流毫安表测量电源供给的平均电流Idc(多测几次I取其平均值)读出表中的电流值,此电流即为直流电源供给的平均电流Idc(有一定误差),由此可近似求得PE=UccIdc,再根据上面测得的Pom,即可求出3.输入灵敏度测试根据输入灵敏度的定义,在步骤2基础上,只要测出输出功率Po=Pom时(最大不失真输出情况)的输入电压值Ui即可4.频率响应的测试测试方法同实验二记入表10-2表6-2 Ui=mVfLfofHfHz1000UoV__在测试时,为保证电路的安全,应在较低电压下进行,通常取输入__为输入灵敏度的50%在整个测试过程中,应保持Ui为恒定值,且输出波形不得失真
五、思考题
1、测量结果与理论分析的误差来源分析
2、___引入自举电路能够扩大输出电压的动态范围?
3、交越失真产生的原因是什么?怎样克服交越失真?实验七集成运算放大器的基本应用 ——模拟运算电路
一、实验目的
1.研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能
2.了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题
二、实验仪器1.双踪示波器2.万用表3.模电实验箱4.__发生器
三、实验原理在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数、指数等模拟运算电路1)反相比例运算电路电路如图6-1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(6-1)图6-1反相比例运算电路为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∥RF2)反相加法电路图6-2反相加法运算电路电路如图6-2所示,输出电压与输入电压之间的关系为R3=R1∥R2∥RF(6-2)3)同相比例运算电路图6-3(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R2=R1∥RF(6-3)当R1→∞时,UO=Ui,即得到如图6-3(b)所示的电压跟随器图中R2=RF,用以减小漂移和起保护作用一般RF取10KΩ,RF太小起不到保护作用,太大则影响跟随性图6-3同相比例运算电路4)差动放大电路减法器对于图6-4所示的减法运算电路,当R1=R2,R3=RF时,有如下关系式(6-4)图6-4减法运算电路图6-5积分运算电路
四、实验内容实验时切忌将输出端短路,否则将会损坏集成块输入__时先按实验所给的值调好__源再加入运放输入端,另外做实验前先对运放调零,若失调电压对输出影响不大,可以不用调零,以后不再说明调零情况1.反相比例运算电路1)按图6-1正确连线2)输入f=100Hz,Ui=
0.5V(峰峰值)的正弦交流__,打开直流开关,用毫伏表测量Ui、U0值,并用示波器观察U0和Ui的相位关系,记入表6-1表6-1Ui=
0.5V(峰峰值),f=100HzUiVU0VUi波形U0波形__实测值理论值2.同相比例运算电路1)按图6-3a连接实验电路实验步骤同上,将结果记入表6-22)将图6-3a改为6-3b电路重复内容1表6-2Ui=
0.5Vf=100HzUiVU0VUi波形U0波形__实测值理论值3.反相加法运算电路1)按图6-2正确连接实验电路2)输入__采用直流__源,图6-7所示电路为简易直流__源Ui
1、Ui2图6-7简易可调直流__源用万用表测量输入电压Ui
1、Ui2且要求均大于零小于
0.5V及输出电压U0,记入下表表6-3Ui1VUi2VU0V理论值误差4.减法运算电路1)按图6-4正确连接实验电路2)采用直流输入__,实验步骤同内容3,记入表6-4表11-4Ui1VUi2VU0V理论值误差
五、思考题
1、在反相加法器中,如Ui1和Ui2均采用直流__,并选定Ui2=-1V,当考虑到运算放大器的最大输出幅度(12V)时,的大小不应超过多少伏?
2、做比例、求和等运算电路实验时,如果不先调零,行吗?___?实验八集成运算放大器的基本应用——波形发生器
一、实验目的1.学习用集成运放构成正弦波、方波和三角波发生器2.学习波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法
二、实验仪器1.双踪示波器2.万用表3.模电实验箱
三、实验原理1.RC桥式正弦波振荡器(文氏电桥振荡器)图8-1RC桥式正弦波振荡器图7-1RC串、并联电路构成正反馈支路同时兼作选频网络,R
1、R
2、RW及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节调节电位器RW,可以改变负反馈深度,以满足振荡的振幅条件和改善波形利用两个反向并联二极管D
1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅D
1、D2采用硅管(温度稳定性好),且要求特性匹配,才能保证输出波形正、负半周对称R3的接入是为了削弱二极管非线性影响,以改善波形失真 电路的振荡频率(7-1)起振的幅值条件(7-2)式中RF=RW+R2+(R3||rD),rD——二极管正向导通电阻调整RW,使电路起振,且波形失真最小如不能起振,则说明负反馈太强,应适当加大RF如波形失真严重,则应适当减小RF改变选频网络的参数C或R,即可调节振荡频率一般采用改变电容C作频率量程切换,而调节R作量程内的频率细调2.方波发生器由集成运放构成的方波发生器和三角波发生器,一般均包括比较器和RC积分器两大部分图7-2所示为由迟回比较器及简单RC积分电路组成的方波——三角波发生器它的特点是线路简单,但三角波的线性度较差主要用于产生方波,或对三角波要求不高的场合该电路的振荡频率(7-3)RW从中点触头分为RW1和RW2,方波的输出幅值Uom=±Uz(7-4)式中Uz为两级稳压管稳压值三角波的幅值(7-5)调节电位器RW(即改变),可以改变振荡频率,但三角波的幅值也随之变化如要互不影响,则可通过改变Rf(或Cf)来实现振荡频率的调节图8-2方波发生器3.三角波和方波发生器如把滞回比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统,如图7-3所示,则比较器输出的方波经积分器积分可到三角波,三角波又触发比较器自动翻转形成方波,这样即可构成三角波、方波发生器由于采用运放组成的积分电路,因此可实现恒流充电,使三角波线性大大改善电路的振荡频率(7-6)方波的幅值Uom=±Uz(7-7)三角波的幅值U1m=±R1·Uz/R2(7-8)调节RW可以改变振荡频率,改变比值R1/R2可调节三角波的幅值图8-3三角波、方波发生器
四、实验内容1.RC桥式正弦波振荡器1)按图7-1连接实验电路,输出端Uo接示波器2)打开直流开关,调节电位器RW,使输出波形从无到有,从正弦波到出现失真描绘U0的波形,记下临界起振、正弦波输出及失真情况下的RW值,分析负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响3)调节电位器RW,使输出电压U0幅值最大且不失真,用示波器分别测量输出电压U
0、反馈电压U+(运放
③脚电压)和U-(运放
②脚电压),分析研究振荡的幅值条件4)用示波器测量振荡频率f0,然后在选频网络的两个电阻R上并联同一阻值电阻,观察记录振荡频率的变化情况,并与理论值进行比较5)断开二极管D
1、D2,重复3)的内容,将测试结果与3)进行比较分析D
1、D2的稳幅作用6)整理实验数据,画出波形,把实测频率与理论值进行比较表8-1频率测量值理论值波形初 态并联R=10K断开D
1、D22.方波发生器1将22K电位器(RW)调至中心位置按图7-2接入实验电路,正确连接电路后,打开直流开关,用双踪示波器观察U01及U02的波形(注意对应关系),测量其幅值及频率,记录之2)改变RW动点的位置,观察U
01、U02幅值及频率变化情况把动点调至最上端和最下端,用示波器测出频率范围,记录之3)将RW恢复到中心位置,将稳压管D1两端短接,观察U0波形,分析D2的限幅作用4)整理实验数据,在同一坐标系上,按比例画出方波和三角波的波形图(标出时间和电压幅度)表8-2RW1的值11K(中心) K K K波形U01U02U01D1短接U02D1短接3.三角波和方波发生器1)按图7-3连接实验电路,打开直流开关,调节RW起振,用双踪示波器观察U0和U1的波形,测其幅值、频率及RW值,记录之2)改变RW的位置,观察对U
0、U1幅值及频率的影响3)改变R1(或R2),观察对U
0、U1幅值及频率的影响4)列表整理实验数据,画出波形,把实测频率与理论值进行比较表8-3RW1的值 K K改变R1R1 K改变R2R2= K波形U0测量理论U1测量理论
五、思考题
1、测量结果与理论分析的误差来源分析
2、___在RC正弦波振电路中要引入负反馈支路?___要增加二极管D1和D2?它们是怎样稳幅的?
3、怎样改变图7-
2、7-3电路中方波及三角波的频率及幅度?实验九集成运算放大器的基本应用——电压比较器
1、实验目的1.掌握比较器的电路构成及特点2.学会测试比较器的方法
二、实验仪器1.双踪示波器2.字万用表3.模电实验箱4.__发生器
三、实验原理1.图9-1所示为一最简单的电压比较器,UR为参考电压,输入电压Ui加在反相输入端图14-1b为a图比较器的传输特性图9-1电压比较器当UiUR时,运放输出高电平,稳压管Dz反向稳压工作输出端电位被其箝位在稳压管的稳定电压Uz,即U0=Uz当UiUR时,运放输出低电平,Dz正向导通,输出电压等于稳压管的正向压降UD,即U0=-UD因此,以UR为界,当输入电压Ui变化时,输出端反映出两种状态高电位和低电位2.常用的幅度比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器(又称Schmitt触发器)、双限比较器(又称窗口比较器)等1)图9-2为简单过零比较器图9-2过零比较器2)图9-3为具有滞回特性的过零比较器过零比较器在实际工作时,如果Ui恰好在过零值附近,则由于零点漂移的存在,U0将不断由一个极限值转换到另一个极限值,这在控制系统中,对执行机构将是很不利的为此,就需要输出特性具有滞回现象如图9-3所示图9-3具有滞回特性的过零比较器从输出端引一个电阻分压支路到同相输入端,若U0改变状态,U∑点也随着改变电位,使过零点离开原来位置当U0为正(记作),则当UDU∑后,U0即由正变负记作-UD,此时U∑变为-U∑故只有当Ui下降到-U∑以下,才能使U0再度回升到UD,于是出现图b中所示的滞回特性-U∑与U∑的差别称为回差改变R2的数值可以改变回差的大小3)窗口(双限)比较器图9-4两个简单比较器组成的窗口比较器简单的比较器仅能鉴别输入电压Ui比参考电压UR高或低的情况,窗口比较电路是由两个简单比较器组成,如图14-4所示,它能指示出Ui值是否处于之间
四、实验内容1.过零电压比较器
(1)如图9-5所示在运放系列模块中正确连接电路,打开直流开关,用万用表测量Ui悬空时的U0电压
(2)输入直流电压,改变Ui幅值,测量Vi、Vo,绘出传输特性曲线
(3)从Ui输入500Hz、峰峰值为2V的正弦__,用双踪示波器观察Ui—U0波形并记录图9-5过零比较器2.反相滞回比较器图9-6反相滞回比较器
(1)如图9-6所示正确连接电路,打开直流开关,调好一个-
4.2V-+
4.2V可调直流__源作为Ui,用万用表测出Ui由+
4.2V→-
4.2V时U0值发生跳变时Ui的临界值
(2)同上,测出Ui由-
4.2V→+
4.2V时U0值发生跳变时Ui的临界值
(3)把Ui改为接500Hz,峰峰值为2V的正弦__,用双踪示波器观察Ui—U0波形,并记录其波形*
(4)将分压支路100K电阻(R3)改为200K100K+100K,重复上述实验,测定传输特性表一变化方向+
4.2V→-
4.2-
4.2V→+
4.2V前后前后UiU03.同相滞回比较器图9-7同相滞回比较器
(1)如图9-6所示正确连接电路,打开直流开关,调好一个-
4.2V-+
4.2V可调直流__源作为Ui,用万用表测出Ui由+
4.2V→-
4.2V时U0值发生跳变时Ui的临界值
(2)同上,测出Ui由-
4.2V→+
4.2V时U0值发生跳变时Ui的临界值
(3)把Ui改为接500Hz,峰峰值为2V的正弦__,用双踪示波器观察Ui—U0波形,并记录其波形*
(4)将分压支路100K电阻(R3)改为200K100K+100K,重复上述实验,测定传输特性
(5)将结果与2相比较表二变化方向+
4.2V→-
4.2-
4.2V→+
4.2V前后前后UiU0*4.窗口比较器参照图9-4自拟实验步骤和方法测定其传输特性
五、思考题
1、测量结果与理论分析的误差来源分析
2、比较器是否需要调零?___?实验十集成运算放大器的基本应用 ——有源滤波器
一、实验目的1.熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器及其特性2.学会测量有源滤波器的幅频特性
二、实验仪器1.双踪示波器2.数字万用表3.模电实验箱4.__发生器
三、实验原理1.低通滤波器低通滤波器是指低频__能通过而高频__不能通过的滤波器,用一级RC网络组成的称为一阶RC有源低通滤波器,如图7-1所示图10-1基本的有源低通滤波器为了改善滤波效果,在图7-1a的基础上再加一级RC网络,为了克服在截止频率附近的通频带范围内幅度下降过多的缺点,通常采用将第一级电容C的接地端改接到输出端的方式,如图7-2所示,即为一个典型的二阶有源低通滤波器图10-2二阶低通滤波器这种有源滤波器的幅频率特性为(7-1)式中为二阶低通滤波器的通带增益;为截止频率,它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率为品质因数,它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状注式中S代表
2.高通滤波器只要将低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换,即可变成有源高通滤波器,如图7-3所示其频率响应和低通滤波器是“镜象”关系图10-3高通滤波器这种高通滤波器的幅频特性为(7-2)式中的意义与前同3.带通滤波器这种滤波电路的作用是只允许在某一个通频带范围内的__通过,而比通频带下限频率低和比上限频率高的__都被阻断典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波电路中将其中一级改成高通而成如图7-4所示,它的输入输出关系为(7-3)中心角频率(7-4)频带宽(7-5)选择性(7-6)图10-4典型二阶带通滤波器这种电路的优点是改变Rf和R1的比例就可改变频带宽而不影响中心频率4.带阻滤波器如图7-5所示,这种电路的性能和带通滤波器相反,即在规定的频带内,__不能通过(或受到很大衰减),而在其余频率范围,__则能顺利通过常用于抗干扰设备中图10-5二阶带阻滤波器这种电路的输入、输出关系为(7-7)式中由式中可见,愈接近2,愈大,即起到阻断范围变窄的作用
四、实验内容1.二阶低通滤波器实验电路如图10-2正确连接电路图,打开直流开关,取Ui=1V(峰峰值)的正弦波,改变其频率(接近理论上的截止频率338Hz附近改变),并维持Ui=1V(峰峰值)不变,用示波器监视输出波形,并测量出输入频率和输出电压U0,记入表10-1表10-1fHzU0V输入方波,调节频率(接近理论上的截止频率338Hz附近调节),取Ui=1V(峰峰值),观察输出波形,越接近截止频率得到的正弦波越好,频率远小于截止频率时波形几乎不变仍为方波有兴趣的同学以下滤波器也可用方波作为输入,因为方波频谱分量丰富,可以用示波器更好的观察滤波器的效果2.二阶高通滤波器实验电路如图10-3正确连接电路图,打开直流开关,取Ui=1V(峰峰值)的正弦波,改变其频率(接近理论上的高通截止频率
1.6K附近改变),并维持Ui=1V(峰峰值)不变,用示波器监视输出波形,并测量出输入频率和输出电压U0,记入表7-2表10-2fHzU0V3.带通滤波器实验电路如图10-4正确连接电路图,打开直流开关,取Ui=1V(峰峰值)的正弦波,改变其频率(接近中心频率为1023Hz附近改变),并维持Ui=1V(峰峰值)不变,用示波器测量输出电压U0用示波器监视输出波形,并测量出输入频率和输出电压U0,记入表7-3理论值中心频率为1023Hz,上限频率为1074Hz,下限频率为974Hz
(1)实测电路的中心频率f0
(2)以实测中心频率为中心,测出电路的幅频特性表10-3fHz97410231074U0V4.带阻滤波器实验电路选定为如图10-5所示的双T型RC网络,打开直流开关,取Ui=1V(峰峰值)的正弦波,改变其频率(接近中心频率为
2.34KHz附近改变),并维持Ui=1V(峰峰值)不变,用示波器监视输出波形,并测量出输入频率和输出电压U0,记入表10-4理论值中心频率为
2.34KHz
(1)实测电路的中心频率
(2)测出电路的幅频特性fKHz
2.34U0V
五、思考题测量结果与理论分析的误差来源分析实验十一串联稳压电路
1、实验目的 1.研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性 2.掌握稳压管、串联晶体管稳压电源主要技术指标的测试方法
二、实验仪器1.双踪示波器2.万用表3.毫伏表
三、实验原理1.稳压管稳压如图11-1所示图11-1稳压管稳压实验电路其整流部分为单相桥式整流、电容滤波电路,稳压部分分两种情况分析
(1)若电网电压波动,使UI上升时,则UI↑→U0↑→IZ↑↑→IR↑→UR↑U0↓
(2)若负载改变,使IL增大时,则IL↑→IR↑→U0↓→IZ↓↓→IR↓→UR↓U0↑从上可知稳压电路必须还要串接限流电阻R(82Ω+430Ω+120Ω/2W),根据稳压管的伏安特性,为防止外接负载RL时短路则串上100Ω/2W电阻,保护电位器才能实现稳压2.串联晶体管稳压如图11-2所示,稳压电源的主要性能指标1)输出电压U0和输出电压调节范围(11-1)调节RW1可以改变输出电压U02)最大负载电流Icm3)输出电阻R0输出电阻R0定义为当输入电压UI(稳压电路输入)保持不变,由于负载变化而引起的输出电压变化量与输出电流变化量之比,即(11-2)4)稳压系数S电压调整率稳压系数定义为当负载保持不变,输出电压相对变化量与输入电压相对变化量与输入电压相对变化量之比,即(11-3)由于工程上常把电网电压波动±10%做为极限条件,因此也有将此时输出电压的相对变化ΔU0/U0做为衡量指标,称为电压调整率5)纹波电压输出纹波电压是指在额定负载条件下,输出电压中所含交流分量的有效值或峰峰值图11-2串联型稳压电源实验电路
四、实验内容1.整流滤波电路测试图11-3整流滤波电路在稳压源实验模块中,按图11-3连接实验电路1)取RL=240Ω不加滤波电容,打开变压器开关,用万用表测量直流输出电压及纹波电压,并用示波器观察15V交流电压和波形,记入表11-12)取RL=240Ω,C=1000µf,重复内容1的要求,记入表11-13)取RL=120Ω,C=1000µf,重复内容1的要求,记入表11-1注意每次改接电路时,必须切断变压器电源表11-1U2=15V绘出电路图RL=240ΩRL=240ΩC=1000µfRL=120ΩC=1000µf2.稳压管稳压电源性能测试
(1)按图11-1正确连接实验电路,U0在开路时,打开变压器开关,用万用表测出稳压源稳压值
(2)接负载时,调节RL,用万用表测出在稳压情况下的最小负载
(3)断开变压器开关,把15V交流输入换为
7.5V输入,重复
(1)、
(2)内容注限流电阻R值为82Ω+430Ω+120Ω/2W,注意大于7V的稳压管具有正温度系数即在稳压电路长时间工作时随稳压管温度升高稳压值上升3.串联型稳压电源性能测试对照实验电路图11-2,虚线右边在稳压源实验模块中已经连接好了,BTP13输入,BTP15输出,BTP14或BTP16接地,只须从BTP13输入整流后电压即可,完成电路图11-2实验电路图的连接1)开路初测稳压器输出端负载开路,接通15V变压器输出电源,打开变压器开关,用万用表电压档测量整流电路输入电压U2(即虚线左端二级管组成的整流电路中1和3两端的电压,注仅此处用交流档测,所测为有效值),滤波电路输出电压UI即虚线左端二级管组成的整流电路中2和4两端的电压及输出电压U0调节电位器RW1,观察的大小和变化情况,如果能跟随RW1线性变化,这说明稳压电路各反馈环路工作基本正常否则,说明稳压电路有故障,因为稳压器是一个深负反馈的闭环系统,只要环路中任一个环节出现故障某管截止或饱和,稳压器就会失去自动调节作用此时可分别检查基准电压UZ,输入电压UI,输出电压,以及比较放大器和调整管各电极的电位主要是UBE和U__,分析它们的工作状态是否都处在线性区,从而找出不能正常工作的原因排除故障以后就可以进行下一步测试同样的断开电源,测试
7.5V整流输入电压时的可调范围2)带负载测量稳压范围带负载为100Ω/2W和串联1K电位器RW2,接通15V变压器输出电源,打开变压器开关,调节RW2使输出电流I0=25__再调节电位器RW1,测量输出电压可调范围Uomin~Uo__x3)测量各级静态工作点在2)测量稳压范围基础上调节输出电压U0=9V,输出电流I0=25__,测量各级静态工作点,记入表11-
2.表11-2U2=15VU0=9VI0=25__T1T2T3UBVUCVUEV4测量稳压系数S取I0=25__,按表11-3改变整流电路输入电压U2模拟电网电压波动,分别测出相应的稳压器输入电压UI及输出直流电压,记入表11-35)测量输出电阻R0取U2=15V,改变RW2,使I0为空载、25__和50__,测量相应的U0值,记入表11-4表11-3I0=25__表11-4U2=15V测试值计算值U2VUIVU0VS
7.5S=159测量值计算值I0__U0VROΩ空载RO12=259RO23=506)测量输出纹波电压纹波电压用示波器测量其峰峰值U0P–P,或者用毫伏表直接测量其有效值,由于不是正弦波,有一定的误差取U2=15V,U0=9V,I0=25__,测量输出纹波电压,记录之
五、思考题
1、测量结果与理论分析的误差来源分析
2、.怎样提高稳压电源性能指标减小S和?实验十二温度控制电路的调试(控温电路)
1、实验目的1.学习用各种基本电路组成实用电路的方法2.学会系统测量和调试
二、实验仪器a万用表b模电实验箱
三、实验原理图12-1控温实验电路1.实验电路如图12-1所示,它是由负温度系数电阻特性的热敏电阻NTC元件Rt为一臂组成测温电桥,其输出经测量放大器(A
1、A
2、A3组成),放大后由滞回比较器输出“加热”(灯亮)与“停止”(灯息)改变滞回比较器的比较电压UR即改变控温的范围,而控温的精度则由滞回比较器的滞环宽度确定Rt和100/2W困绑在一起2.控制温度的标定首先确定控制温度的范围设控温范围的t1~t2(℃),标定时将NTC元件Rt置于恒温槽中,使恒温槽温度为t1,调整RW1使UC=UD,此时的RW位置标为t1,同理可标定t2的位置根据控温精度要求,可在t1~t2之间标作若干点,在电位器RW1上标注相应的温度刻度即可若RW1调不到所要求值,则应改变R3或RW1的阻值控温电路工作时只要将RW1对准所要求温度,即可实现恒温控制由于不具备恒温槽条件,此实验仅模拟恒温控制的原理,对精度要求不高,另外受NTC元件限制只能升温,不能制冷,但原理是一样的我们调节RW1的t1(室温)和t2(UAB=30mV)进行比较、调试和原理说明3.实验电路分析实验中的加热装置用一个100Ω/2W的电阻模拟,将此电阻靠近Rt即可,调节RW2使UR=4V,当调节RW1由最大值逐渐减小到灯亮和灯息临界状态时为t1,跟据滞回比较器的传输特性,此时UC=UD此时100Ω/2W电阻的温度就是当前室温,不用测量温度可用手感觉到,调节到t2情况下,经过仪器放大器输出|UC|很大,跟据滞回比较器的传输特性,UE为正稳压值,复合管起放大作用向100Ω/2W电阻开始加热,灯亮此时Rt随电阻温度的增加而阻值减小,UA逐渐逼近UB值,|UC|逐渐减小到UCUD时灯息,UE为负稳压值,这样停止加热,Rt值增加,|UC|增加到加热的情况,这样灯亮灯息变化,保持在UC=UD的附近加热和停止,控制电阻温度在t2值不变,达到了恒温控制的目的
四、实验内容1.系统性能测试在实验箱恒温控制模块中,令输入端B点接地,A点引入0V直流__源,UJ左边的电源插孔接入+12V和-12V电源(不要接反电源,以免损坏芯片),C与Ci连接,连接好电位器RW2(中间触点接UTP3,两端分别接+12V和地),打开直流开关,调节RW2恒使UTP3输入电压为4V用万用表检测C或Ci点电压,并用示波器观察E0点电位,当缓慢改变A点电压及其极性时,分别记录使E0点电位发生正跳变和负跳变的UC值,并由此画出滞回特性曲线2.电压放大倍数的测量在步骤1连线的基础上,断开C与Ci的连接,调节A点输入电压使UAB=30mV,测量C处电压UC值,计算测量放大器的电压放大倍数3.系统调试在实验原理分析中,如图12-1所示,由于一旦加热即热敏电阻很快变化,这样A点的电位是动态变化的,因此为了达到我们所要求的恒温控制过程,我们要先在不加热情况下调整好一个恒温值,我们设为t2(如原理说明一致,即UAB=30mV,由于热敏电阻为负温差特性,随室温不同阻值是变化的,在冬天热敏电阻电阻值比较大,在热天热敏电阻电阻值很小,为了使UAB的值能调节到30mV,则相应改变R3的阻值来调节UAB,设室温情况下热敏电阻值为Rt,调节电阻值为R3,电位器最大阻值为RW1,则它们之间的关系为)来系统调试1)在实验箱中按照实验原理图12-1所示电路正确接线,开始接直流__源到电桥电路,C、E点即是C与Ci、E0与Ei相连点,我们先连接C与Ci,我们已把热敏电阻和功率源捆绑在一起,接在UJ插座上,黑色线为公共端相对J1插孔输出(即J1接地),白色线为热敏电阻输入端相对J2输入(即A插孔连接到J2),红色线为功率源输入端相对J3输入(即UTP10连接到J3);UJ左边的电源插孔接入+12V和-12V电源,除了E0与Ei不连接,UJ右边+12V电源插孔不接外,将图12-1所有连线连接完毕2)打开直流开关,调节直流__源ARW1使接入电桥的电压为1V(用万用表监测),调节RW2使UTP3恒为4V,调节RW1为t2UAB=30mV后,连接E0与Ei,UJ右边+12V电源插孔接入+12V,电路构成如图12-1所示闭环控温系统,用万用表测量A、C、D、E点各电压变化情况,列表记录数据,并结合数据分析恒温控制的工作过程3用万用表测量灯亮(“加热”)与灯息(“停止”)临点时C或Ci的电压值,绘制出滞回比较器的特性曲线
五、思考题
1、测量结果与理论分析的误差来源分析
2、电桥的测量原理是什么?试写出测量电桥输出电压的表达式AtttttAt1K。