模拟电路指导书精简版.docx
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1、前S实验是学习电子技术的一个重要环节。对稳固和加深课堂教学的内容,提高学生实际工作技能,培养科学作风,为学习后续课程和从事实践技术工作奠定根底具有重要作用。为适应电子科学技术的迅猛开展和教学改革不断深入的需要,我们在教学实践的根底上,运用多年从事教学仪器产品研制生产的经验,研制生产了DJ-A系列模拟电路实验箱,并编写了这本相应的实验指导书。本书以高等工业学校电了技术根底课程教学根本要术(1993年6月修订,报国家教委审批稿)中确定的教学实验要求为根底,包括了模拟电子技术根底课程全部实验内容。不同层次不同需要的学校可根据本专业教学要求选择。实验内容的安排遵循由浅到难的规律。考虑不同层次需要,既有
2、测试、验证的内容,也有设计、研究的内容。有些选做实验只提供设计要求及原理简图,由学生自己完成方案选择,实验步骤及记录表格等,充分发挥学生的创造性和主动性。本指导书中所有实验均可在DJ-A2型模拟电路实验箱上完成。对于DJ-A系列其它型号的实验箱(学习机),除根本实验之外,有局部实验须在面包板上完成,并需另备各元器件。一般学习模拟电子技术课程实验数目在10个以内,本书提供的27个实验可供不同专业不同层次不同需要的课程实验选择。由于编者水平所限,时间仓促,错误及欠缺之处恳请批评指正。编者2006年7月目录实验要求1第一篇根底实验2实验一常用电子仪器使用练习、用万用表测试二极管、三极管实验二单级放大
3、电路6实验三场效应管放大器13实验四两级放大电路17实验五负反应放大电路20实验六射级跟随器23实验七差动放大电路27实验八比例求和运算电路30实验九积分与微分电路34实验十波形发生电路37实验十一有源滤波器41实验十二电压比拟器44实验十三集成电路RC正弦波振荡器47实验十四集成功率放大器50实验十五整流滤波与并联稳压电路52实验十六串联稳压电路56实验十七集成稳压器59实验十八RC正弦波振荡器64实验十九LC振荡器及选频放大器66实验二十电流/电压转换电路69实验二H电压/频率转换电路71实验二十二互补对称功率放大器73实验二十三波形变换电路77实验二十四晶闸管实验电路79第二篇综合性实验
4、83实验二十五函数信号发生器的组装与调试83实验二十六温度监测及控制电路86实验二十七用运算放大器组成万用电表的设计与调试92附录一DJ-A2模拟电路实验箱面板图97附录二实验箱简介98实验要求1、实验前必须充分预习,完成指定的预习任务。预习要求如下:1)认真阅读实验指导书,分析、掌握实验电路的工作原理,并进行必要的估算。2)完成各实验“预习要求”中指定的内容。3)熟悉实验任务。4)复习实验中所用各仪器的使用方法及考前须知。2、使用仪器和实验箱前必须了解其性能、操作方法及考前须知,在使用时应严格遵守。3、实验时接线要认真,相互仔细检查,确定无误才能接通电源,初学或没有把握应经指导教师审查同意后
5、再接通电源。4、模拟电路实验注意:1)在进行小信号放大实验时,由于所用信号发生器及连接电缆的缘故,往往在进入放大器前就出现噪声或不稳定,有些信号源调不到毫伏以下,实验时可采用在放大器输入端加衰减的方法。一般可用实验箱中电阻组成衰减器,这样连接电缆上信号电平较高,不易受干扰。2)做放大器实验时如出现波形削顶失真甚至变成方波,应检查工作点设置是否正确,或输入信号是否过大,由于实验箱所用三极管hfe较大,特别是两级放大电路容易饱和失真。5、实验时应注意观察,假设发现有破坏性异常现象(例如有元件冒烟、发烫或有异味)应立即关断电源,保持现场,报告指导教师。找出原因、排除故障,经指导教师同意再继续实验。6
6、实验过程中需要改接线时,应关断电源后才能拆、接线.7、实验过程中应仔细观察实验现象,认真记录实验结果(数据、波形、现象所记录的实验结果经指导教师审阅签字后再撤除实验线路。8、实验结束后,必须关断电源、拔出电源插头,并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理。9、实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告。实验一常用电子仪器使用练习、用万用表测试二极管、三极管模拟电子技术根底实验常用的电子仪器有:1、通用示波器20MHZ2、低频信号发生器HG1021型3、晶体管毫伏表:DA-164、万用表500型)或数字万用表5、直流稳压电源+12V、500mA为了在实验中能准确地测量数据,观察实验现象,必须学会正
7、确地使用这些仪器的方法,这是一项重要的实验技能,因此以后每次实验都要反复进行这方面的练习。一、实验目的(一)、学习或复习示波器、低频信号发生器、晶体管毫伏表及直流稳压电源的使用方法。(二)学习用万用表区分二极管、三极管管脚的方法及判断它们的好坏。(三)学习识别各种类型的元件。二、实验原理示波器是一种用途很广的电子测量仪器。利用它可以测出电信号的一系列参数,如信号电压(或电流)的幅度、周期(或频率)、相位等。通用示波器的结构包括示波管、垂直放大、水平放大、触发、扫描及电源等六个主要局部,各局部作用见附录。YX4320型波器。三、预习要求实验前必须预习实验时使用的示波器、低频信号发生器,万用表的使
8、用说明及考前须知等有关资料。四、实验内容及步骤(一)电子仪器使用练习1、将示波器电源速通1至2分钟,调节有关旋钮,使荧光屏上出现扫描线,熟悉“辉度”、“聚焦”、“X轴位移”、“Y轴位移”等到旋钮的作用。2、启动低频信号发生器,调节其输出电压(有效值)为15V,频率为IKHZ,用示波器观察信号电压波形,熟悉“Y轴衰减”和“Y轴增幅”旋钮的作用。3、调节有关旋钮,使荧光屏上显示出的波形增加或减少(例如在荧光屏上得到一个、三个或六个完整的正弦波),熟悉“扫描范围”及“扫描微调”旋钮的作用。4、用晶体管毫伏表测量信号发生器的输出电压。将信号发生器的“输出衰减”开关置Odb、20db40db、60db位
9、置,测量其对应的输出电压。测量时晶体管毫伏表的量程要选择适当,以使读数准确。注意不要过量程。(二)用万用表区分二极管的极性、区分二极管e、b、C各极、管子的类型(PNP或NPN)及其好坏。1、利用万用表测试晶体二极管。(1)鉴别正、负极性万用表欧姆档的内部电路可以用图IT(b)所示电路等效,由图可见,黑棒为正极性,红棒为负极性。将万用表选在RXlOo档,两棒接到二极管两端如图IT(a),假设表针指在几KQ以下的阻值,那么接黑棒一端为二极管的正极,二极管正向导通;反之,如果表针指向很大(几百千欧)的阻值,那么接红棒的那一端为正极。(2)鉴别性能将万用表的黑棒接二极管正极,红棒接二极管负极,测得二
10、极管的正向电阻。一般在几KC以下为好,要求正向电阻愈小愈好。将红棒接二极管的正极,黑棒接二极管负极,可测量出反向电阻。一般应大于200KQ以上。2、利用万用表测试小功率晶体三极管晶体三极管的结构犹如“背靠背”的两个二极管,如图1-2所示。测试时用RXlOO档。(1)判断基极b和管子的类型用万用表的红棒接晶体管的某一极,黑棒依次接其它两个极,假设两次测得电阻都很小(在几K。以下),那么红棒接的为PNP型管子的基极b;假设量得电阻都很大(在几百KQ以上),那么红棒所接的是NPN型管子的基极b。假设两次量得的阻值为一大一小,应换一个极再试量。(2)确定发射极e和集电极C以PNP型管子为例,基极确定以
11、后,用万用表两根棒分别接另两个未知电极,假设红棒所接电极为c,黑棒所接电极为e,用一个100KQ的电阻一端接b,一端接红棒(相当于注入一个Ib),观察接上电阻时表针摆动的幅度大小。再把两棒对调,重测一次。根据晶体管放大原理可知,表针摆动大的一次,红棒所接的为管子的集电极c,另一个极为发射极e。也可用手捏住基极b与红棒(不要使b极与棒相碰),以人体电阻代替IOoKC电阻,同样可以判别管子的电极。如图1-3所示。对于NPN型管,判断的方法相类似,读者可自行思考。测试过程中,假设发现晶体管任何两极之间的正、反电阻都很小(接近于零),或是都很大(表针不动),这说明管子已击穿或烧坏。(三)选择一些不同类
12、型的电阻、电位器、电容、电感、变压器等常用元件加以辩认。五、报告要求(一说明使用示波器观察波形时,为了到达以下要求,应调节哪些旋钮?1、波型清晰且亮度适中;2、波型在荧光屏中央且大小适中;3、波型完整;4、波型稳定;(二)说明用示波器观察正弦波电压时,假设荧光屏上分别出现以下图形时,是哪些旋钮位置不对,应如何调节?(三)总结用万用表测试二极管和三极管的方法。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。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,Av,力,的方法,了解共射极电路特性。4、学习放大器的动态性能。二、实验原理图2-1为电阻分
13、压式单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用Rfn和Rb2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参加输入信号U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信号U0,从而实现了电压放大。图21共射极单管放大器实验电路在图21电路中,当流过偏置电阻RM和g的电流远大于晶体管T的基极电流IB时(一般510倍),那么它的静态工作点可用下式估算电压放大倍数rbe输入电阻R=RBlA82I*bc输出电阻ROgRc由于电子器件性能的分散性比拟大,因此在设计和制作晶体管放大电路时,离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数,为电路设
14、计提供必要的依据,在完成设计和装配以后,还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器,必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此,除了学习放大器的理论知识和设计方法外,还必须掌握必要的测量和调试技术。放大器的测量和调试一般包括:放大器静态工作点的测量与调试,及放大器各项动态参数的测量与调试等。1、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,应在输入信号Ui=O的情况下进行,即将放大器输入端与地端短接,然后选用量程适宜的直流毫安表和直流电压表,分别测量晶体管的集电极电流Ic以及各电极对地的电位IVUC和Ue。一般实验中,为了防止断开集电极,所以采
15、用测量电压UE或Uc,然后算出IC的方法,例如,只要测出Ue,即可用IcIe=-算出IC(也可根据I。=,由UC确定L),ReRc同时也能算出UBE=UBUe,Uce=Uc-Ueo为了减小误差,提高测量精度,应选用内阻较高的直流电压表。(2)静态工作点的调试放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流Ic(或UnJ的调整与测试。静态工作点是否适宜,对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高,放大器在参加交流信号以后易产生饱和失真,此时U。的负半周将被削底,如图22(a)所示;如工作点偏低那么易产生截止失真,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22(b)所示。这些情况
16、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参加一定的输入电压U,检查输出电压UO的大小和波形是否满足要求。如不满足,那么应调节静态工作点的位置。(a)(b)图2-2静态工作点对Uo波形失真的影响改变电路参数Ucc、瓦、Rb(RbiR1J都会引起静态工作点的变化,如图23所示。但通常多采用调节偏置电阻取的方法来改变静态工作点,如减小3,那么可使静态工作点提高等O图2-3电路参数对静态工作点的影响最后还要说明的是,上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的,应该是相对信号的幅度而言,如输入信号幅度很小,即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说
17、产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大信号幅度的要求,静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。2、放大器动态指标测试放大器动态指标包括电压放大倍数、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AV的测量调整放大器到适宜的静态工作点,然后参加输入电压u”在输出电压不失真的情况下,用交流毫伏表测出Ui和u。的有效值Ui和U。,那么(2)输入电阻R的测量为了测量放大器的输入电阻,按图24电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一电阻R,在放大器正常工作的情况下,用交流毫伏表测出US和Ui,那么根据输入电阻的定义可得图24输入、输出电阻测
18、量电路测量时应注意以下几点:由于电阻R两端没有电路公共接地点,所以测量R两端电压UR时必须分别测出US和U”然后按UR=US-Ui求出UR值。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=12KQ0(3)输出电阻R。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U。和接入负载后的输出电压Ul,根据即可求出在测试中应注意,必须保持RL接入前后输入信号的大小不变。(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
19、步增大输入信号的幅度,并同时调节R(改变静态工作点),用示波器观察W,当输出波形同时出现削底和缩顶现象(如图25)时,说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号,使波形输出幅度最大,且无明显失真时,用交流毫伏表测出U。(有效值),那么动态范围等于2U或用示波器直接读出UOPP来。图2-5静态工作点正常,输入信号太大引起的失真(5)放大器幅频特性的测量放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数Al与输入信号频率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26所示,AUn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l倍,即0.707AS所对应的频
20、率分别称为下限频率。和上限频率九,那么通频带fBW=fH-fi,o放大器的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数却为此,可采用前述测AU的方法,每改变一个信号频率,测量其相应的电压放大倍数,测量时应注意取点要恰当,在低频段与高频段应多测几点,在中频段可以少测几点。此外,在改变频率时,要保持输入信号的幅度不变,且输出波形不得失真。图2-6幅频特性曲线三、实验仪器1、双踪示波器2、函数发生器3、数字万用表5、交流毫伏表3DG 9011(9011(NPN)3CG9012(PNP)9013(NPN)图2 - 7晶体三极管管脚排列4、频率计6、直流毫伏表7、分立元件放大电路模块四、预习要求1、三极
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