...wd......wd......wd...2016—2017學(xué)年度電子技術(shù)根基實(shí)驗(yàn)〔教案〕電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容提要本章介紹了電子電路根基實(shí)驗(yàn)。通過根基實(shí)驗(yàn)教學(xué).可使學(xué)生掌握器件的基本性能、電子電路基本原理及基本的實(shí)驗(yàn)方法.從而驗(yàn)證理論.并發(fā)現(xiàn)理論知識(shí)在實(shí)際中的運(yùn)用條件.培養(yǎng)學(xué)生從大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中總結(jié)規(guī)律、發(fā)現(xiàn)問題的能力。在實(shí)驗(yàn)課的安排上.分成必做和選做題.同時(shí)配備了大量的思考題.使學(xué)習(xí)優(yōu)秀的學(xué)生有發(fā)揮的余地。本章內(nèi)容是進(jìn)展電子技術(shù)設(shè)計(jì)的根基。3．1模擬電子技術(shù)根基實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一常用電子儀器的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?〕掌握電子電路實(shí)驗(yàn)中常用的電子儀器—示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表、數(shù)字萬用表等的主要技術(shù)指標(biāo)、性能及正確使用方法?！?〕熟悉模擬實(shí)驗(yàn)裝置的構(gòu)造。二、實(shí)驗(yàn)類型驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。三、預(yù)習(xí)要求〔1〕閱讀有關(guān)示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表、數(shù)字萬用表局部?jī)?nèi)容?！?〕了解所用儀器儀表的主要用途并答復(fù)以下問題：①測(cè)量交流信號(hào)電壓時(shí).應(yīng)當(dāng)使用萬用表的交流檔還是使用交流毫伏表為什么②當(dāng)示波器顯示屏上的波形高度超出顯示屏?xí)r應(yīng)該調(diào)整哪個(gè)旋鈕③若何得到頻率f=1KHz.幅值為100mv〔有效值〕的正弦信號(hào)答復(fù)上述問題并將答案寫在實(shí)驗(yàn)報(bào)告上。四、實(shí)驗(yàn)原理在模擬電子電路實(shí)驗(yàn)中.經(jīng)常使用的電子儀器有示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表、直流穩(wěn)壓電源等.它們和數(shù)字萬用表一起.可以完成對(duì)模擬電子電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工作情況的測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中要對(duì)各種電子儀器進(jìn)展綜合使用.可按照信號(hào)流向.以連線簡(jiǎn)捷、調(diào)節(jié)順手、觀察與讀數(shù)方便等原則進(jìn)展合理布局.各儀器與被測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置之間的布局與連接如圖3-1所示。接線時(shí)應(yīng)注意.為防止外界干擾.各儀器的公共接地端應(yīng)連接在一起.稱共地。示波器、信號(hào)源和交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或?qū)Ｓ秒娎|線.直流電源的接線用普通導(dǎo)線.萬用表接線用專用的表筆線。示波器示波器是一種用途很廣的電子測(cè)量?jī)x器.它既能顯示電信號(hào)的波形.又能對(duì)電信號(hào)進(jìn)展各種參數(shù)的測(cè)量。現(xiàn)著重指出以下幾點(diǎn)：〔1〕尋找掃描光跡。開機(jī)預(yù)熱.然后將示波器“垂直〞顯示方式置“CH1〞或“CH2〞.輸入耦合方式置“GND〞.假設(shè)在顯示屏上不出現(xiàn)光點(diǎn)和掃描線.可按以下操作去找到掃描線。①適當(dāng)調(diào)節(jié)亮度旋鈕〔INTEN〕；②觸發(fā)方式開關(guān)置“自動(dòng)AUTO〞；③適當(dāng)調(diào)節(jié)垂直、水平“位移〞〔POSITION〕旋鈕.使掃描亮線位于屏幕的中央?！?〕雙蹤示波器一般有四種顯示方式.即“CH1〞、“CH2〞、“DUAL〞、“ADD〞?！?〕為了顯示穩(wěn)定的被測(cè)信號(hào)波形.“觸發(fā)源選擇〔SOURCE〕〞開關(guān)一般選為“CH1〞或“CH2〞觸發(fā).使掃描觸發(fā)信號(hào)取自示波器內(nèi)部的被測(cè)信號(hào)?！?〕觸發(fā)方式開關(guān)〔MODE〕通常先置于“自動(dòng)〔AUTO〕〞調(diào)出波形后.假設(shè)被顯示的波形不穩(wěn)定.可置觸發(fā)方式開關(guān)于“常態(tài)〔NORM〕〞.通過調(diào)節(jié)“觸發(fā)電平〞旋鈕〔LEVEL〕找到適宜的觸發(fā)電壓.使被測(cè)試的波形穩(wěn)定地顯示在示波器屏幕上。有時(shí).由于選擇了較慢的掃描速率.顯示屏上將會(huì)出現(xiàn)閃爍的光跡.但被測(cè)信號(hào)的波形不在X軸方向左右移動(dòng).這樣的現(xiàn)象仍屬于穩(wěn)定顯示?！?〕適當(dāng)調(diào)節(jié)“掃描時(shí)間〞開關(guān)〔TIME/DIV〕及“垂直衰減〞開關(guān)〔VOLTS/DIV〕.使顯示屏上能顯示1～2個(gè)周期的被測(cè)信號(hào)波形。在測(cè)量幅值時(shí).應(yīng)注意將“垂直靈敏度微調(diào)〞旋鈕〔VAR〕置于“校準(zhǔn)〞〔CAL〕位置.即順時(shí)針旋到底。根據(jù)被測(cè)波形在顯示屏坐標(biāo)刻度上垂直方向所占的格數(shù)〔DIV或CM〕與“垂直靈敏度〞旋鈕指示值〔VOLTS/DIV〕的乘積.即可算得信號(hào)幅值的實(shí)測(cè)值Vp-p。根據(jù)被測(cè)信號(hào)波形一個(gè)周期在顯示屏坐標(biāo)刻度水平方向所占的格數(shù)〔DIV或CM〕與“掃描時(shí)間〞旋鈕指示值〔TIME/DIV〕的乘積.即可得信號(hào)頻率的實(shí)測(cè)值。2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器按需要可以輸出正弦波、方波、三角波三種信號(hào)波形。輸出電壓最大可達(dá)9Vp-p.通過輸出衰減開關(guān)〔按下ATT和拉出AMPL各衰減20dB〕和輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕〔AMPL〕.可使輸出電壓在5mV～8V的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。輸出信號(hào)的幅度的有效值和峰值需用交流毫伏表和示波器測(cè)量。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)頻率可以通過頻率分檔開關(guān)〔1Hz～1MHz〕和頻率微調(diào)旋鈕〔FREQUENCY〕進(jìn)展調(diào)節(jié)。輸出的頻率從面板上的數(shù)碼顯示直接讀出。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器作為信號(hào)源.它的輸出端不允許短路。3、交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作頻率范圍之內(nèi)用來測(cè)量正弦交流電壓的有效值。為了防止過載而損壞.測(cè)量前一般先把量程開關(guān)置于量程較大位置上.然后在測(cè)量中逐檔減小量程。五、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件〔1〕示波器?！?〕函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。〔3〕雙輸入交流毫伏表?！?〕數(shù)字萬用表。〔5〕模擬電路實(shí)驗(yàn)箱。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求1、用機(jī)內(nèi)基準(zhǔn)信號(hào)〔CAL2Vp-p〕對(duì)示波器進(jìn)展自檢〔1〕掃描基線調(diào)節(jié)。開啟電源開關(guān)將示波器的顯示方式開關(guān)置于“CH1〞、或“CH2〞顯示.輸入耦合方式開關(guān)置“GND〞.觸發(fā)方式式開關(guān)置于“自動(dòng)AUTO〞。調(diào)節(jié)“輝度INTEN〞旋鈕和“聚集FOCUS〞旋鈕.使熒光屏上顯示一條細(xì)且亮度適中的掃描基線。然后調(diào)節(jié)“水平位移POSITION〞旋鈕和“垂直位移POSITION〞旋鈕.使掃描線位于屏幕中央.并且能上下左右移動(dòng)自如?！?〕測(cè)試“基準(zhǔn)信號(hào)〞波形的幅度、頻率。將示波器的“基準(zhǔn)信號(hào)CAL〞通過專用電纜線引入選定的CH1或CH2.將垂直輸入耦合方式開關(guān)置于“AC〞或“DC〞.觸發(fā)源選擇開關(guān)置于“CH1〞或“CH2〞。調(diào)節(jié)“掃描時(shí)間〞開關(guān)〔TIME/DIV〕和“垂直衰減〞開關(guān)〔VOLTS/DIV〕使示波器顯示屏上顯示出一個(gè)或數(shù)個(gè)周期穩(wěn)定的方波波形。①測(cè)量“基準(zhǔn)信號(hào)CAL〞幅度及頻率.將“垂直靈敏度微調(diào)〞旋鈕置“校準(zhǔn)CAL〞位置.“垂直衰減〞開關(guān)置適當(dāng)位置.讀取基準(zhǔn)信號(hào)幅值.記入表3-1中。②測(cè)量“基準(zhǔn)信號(hào)〞頻率。將“掃描微調(diào)〞旋鈕置“校準(zhǔn)〞位置.“掃描時(shí)間〞開關(guān)置適當(dāng)位置.讀取基準(zhǔn)信號(hào)頻率.記入表3-1中。用示波器和交流毫伏表測(cè)量信號(hào)參數(shù)調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器有關(guān)旋鈕.使輸出頻率分別為100Hz、1KHz、10KHZ、100KHz.有效值為0.5V、1V、10mV、50mV〔交流毫伏表測(cè)量值〕的正弦波信號(hào).將兩組數(shù)據(jù)分別填入表3-2中。改變示波器“掃描時(shí)間〞開關(guān)及“垂直衰減〞開關(guān)等位置.測(cè)量信號(hào)源輸出電壓的周期、頻率〔需換算〕及峰-峰值和有效值〔需換算〕記入表3-2中。3、用數(shù)字萬用表測(cè)量實(shí)驗(yàn)箱中的電源用數(shù)字萬用表測(cè)量實(shí)驗(yàn)箱中的直流穩(wěn)壓電源電壓值.并填入表3-3中.再用萬用表測(cè)量直流信號(hào)源的電壓值〔為一個(gè)電壓范圍〕填入表3-4中。七、本卷須知預(yù)習(xí)報(bào)告只需寫預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容.無需抄錄實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書中的所有內(nèi)容.實(shí)驗(yàn)過程中所有的測(cè)量數(shù)據(jù)需記錄在書中提供的便撕式原始數(shù)據(jù)記錄表。待實(shí)驗(yàn)完成.經(jīng)指導(dǎo)教師簽字后撕下貼在實(shí)驗(yàn)報(bào)告的原始數(shù)據(jù)記錄頁(yè)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告是實(shí)驗(yàn)完畢后.經(jīng)過分析和整理實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果.并通過分析、討論給出心得體會(huì)。八、思考題1、測(cè)量實(shí)驗(yàn)箱上的直流電源+12V和-12V時(shí).萬用表的功能開關(guān)應(yīng)放在什么位置上擋位打到什么數(shù)值上2、實(shí)驗(yàn)過程中.可以從示波器讀取測(cè)量數(shù)據(jù).也可以用交流毫伏表測(cè)量數(shù)據(jù).度說明兩個(gè)測(cè)量結(jié)果有什么不同九、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù).對(duì)預(yù)習(xí)要求答復(fù)的問題進(jìn)展歸納。2、歸納本次實(shí)驗(yàn)用到的示波器、信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表和數(shù)字萬用表的使用方法。3、寫出通過本次實(shí)驗(yàn).掌握了哪些實(shí)驗(yàn)方法和需注意的地方對(duì)實(shí)驗(yàn)方法有何建議.若何改良4、答復(fù)預(yù)習(xí)要求的思考題中的問題目。5、附上原始數(shù)據(jù)記錄及指導(dǎo)教師簽名。實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄步驟1：表3-1用機(jī)內(nèi)基準(zhǔn)信號(hào)〔CSL2Vp-p〕對(duì)示波器進(jìn)展自檢參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)測(cè)值幅值Vp-p〔V〕頻率f(KHz)步驟2：表3-2用示波器和交流毫伏表測(cè)量信號(hào)參數(shù)正弦波信號(hào)頻率示波器測(cè)量值信號(hào)電壓毫伏表讀數(shù)示波器測(cè)量值周期〔ms〕頻率〔Hz〕峰-峰值有效值〔計(jì)算〕100Hz0．5V1KHz1V10KHz10mV100KHz50mV步驟3：表3-3用數(shù)字萬用表測(cè)量實(shí)驗(yàn)箱中的直流穩(wěn)壓電源電壓值直流穩(wěn)壓電源的電壓值〔V〕+12-12+5-5測(cè)量值〔V〕步驟4：表3-4用數(shù)字萬用表測(cè)量實(shí)驗(yàn)箱中的直流信號(hào)源的電壓值直流信號(hào)源-5V～+5V-5V～+5V是否可調(diào)可調(diào)〔〕不可調(diào)〔〕可調(diào)〔〕不可調(diào)〔〕指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)二共射極單管放大電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康恼莆辗糯笃黛o態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試方法.學(xué)會(huì)分析靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器性能的影響。掌握放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測(cè)試方法。熟悉常用電子儀器及模擬電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用。二、實(shí)驗(yàn)類型驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。三、預(yù)習(xí)要求1、閱讀教材中有關(guān)單管放大電路的內(nèi)容并估算實(shí)驗(yàn)電路的性能指標(biāo)。假設(shè)：NPN三極管的....。估算放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)和電壓放大倍數(shù)。2、改變靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大電路的輸入電阻是否有影響改變外接電阻對(duì)輸出電阻是否有影響四、實(shí)驗(yàn)原理圖3-2為電阻分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定單管放大器實(shí)驗(yàn)電路圖。它的偏置電路采用RB2和RB1組成的分壓電路.并在發(fā)射極中接有電阻RE.以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)在放大器的輸入端參加輸入信號(hào)Ui后.在放大器的輸出端便可得到一個(gè)與Ui相位相反.幅值被放大了的輸出信號(hào)U0.從而實(shí)現(xiàn)了電壓放大。圖3-2共射極單管放大器實(shí)驗(yàn)電路在圖3-2電路中.當(dāng)流過偏置電阻RB1和RB2的電流遠(yuǎn)大于晶體管T的基極電流IB時(shí)〔一般5~10倍〕.則它的靜態(tài)工作點(diǎn)可用下式估算.UCC為供電電源.此為+12V。〔3-1〕〔3-2〕〔3-3〕電壓放大倍數(shù)〔3-4〕輸入電阻〔3-5〕輸出電阻〔3-6〕放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量與調(diào)試靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量測(cè)量放大器的靜態(tài)工作點(diǎn).應(yīng)在輸入信號(hào)Ui=0的情況下進(jìn)展.即將放大器輸入端與地端短接.然后選用量程適宜的數(shù)字萬用表.分別測(cè)量晶體管的集電極電流IC以及各電極對(duì)地的電位UB、UC和UE。一般實(shí)驗(yàn)中.為了防止斷開集電極.所以采用測(cè)量電壓.然后算出IC的方法.例如.只要測(cè)出UE.即可用算出IC〔也可根據(jù).由UC確定IC〕.同時(shí)也能算出。靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試是指對(duì)三極管集電極電流IC〔或UCE〕調(diào)整與測(cè)試。靜態(tài)工作點(diǎn)是否適宜.對(duì)放大器的性能和輸出波形都有很大的影響。如工作點(diǎn)偏高.放大器在參加交流信號(hào)以后易產(chǎn)生飽和失真.此時(shí)uO的負(fù)半周將被削底.如圖3-3〔a〕所示.如工作點(diǎn)偏低則易產(chǎn)生截止失真.即uO的正半周被縮頂〔一般截止失真不如飽和失真明顯〕.如圖3-3〔b〕所示。這些情況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作點(diǎn)以后還必須進(jìn)展動(dòng)態(tài)調(diào)試.即在放大器的輸入端參加一定的ui.檢查輸出電壓uO的大小和波形是否滿足要求。如不滿足.則應(yīng)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的位置。(a)飽和失真(b)截止失真圖3-3靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)U0波形失真的影響改變電路參數(shù)UCC.RC.RB〔RB1.RB2〕都會(huì)引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變化.如圖3-4所示.但通常多采用調(diào)節(jié)偏電阻RB2的方法來改變靜態(tài)工作點(diǎn).如減小RB2.則可使靜態(tài)工作點(diǎn)提高等。最后還要說明的是.上面所說的工作點(diǎn)“偏高〞或“偏低〞不是絕對(duì)的.應(yīng)該是相對(duì)信號(hào)的幅度而言.如信號(hào)幅度很小.即使工作點(diǎn)較高或較低也不一定會(huì)出現(xiàn)失真。所以確切的說.產(chǎn)生波形失真是信號(hào)幅度與靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置配合不當(dāng)所致。如須滿足較大信號(hào)的要求.靜態(tài)工作點(diǎn)最好盡量靠近交流負(fù)載線的中點(diǎn)。圖3-4電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響3、放大器動(dòng)態(tài)指標(biāo)測(cè)試放大器動(dòng)態(tài)指標(biāo)測(cè)試包括電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓〔動(dòng)態(tài)范圍〕和通頻帶等?！?〕電壓放大倍數(shù)AV的測(cè)量調(diào)整放大器到適宜的靜態(tài)工作點(diǎn).然后參加輸入電壓ui.在輸出電壓uo不失真的情況下.用交流毫伏表測(cè)出ui和uo的有效值Ui和Uo.則AV=〔3-7〕〔2〕輸入電阻Ri的測(cè)量為了測(cè)量放大器的輸入電阻.按圖3-5電路在被測(cè)放大器的輸入端與信號(hào)源之間串入一電阻R.在放大器正常工作的情況下.用交流毫伏表測(cè)出US和Ui.則根據(jù)輸入電阻的定義可得：R===〔3-8〕測(cè)量時(shí)應(yīng)注意測(cè)量R兩端電壓UR時(shí)必須分別測(cè)出US和Ui.然后按UR=US-Ui求出UR值。電阻R的值不宜取得過大或過小.以免產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差.通常取R與Ri為同一數(shù)量級(jí)為好.本實(shí)驗(yàn)可取R=1～2KΩ?！?〕輸出電阻RO的測(cè)量按圖3-5電路.在放大器正常工作條件下.測(cè)出輸出端不接負(fù)載RL的輸出電壓UO和接入負(fù)載后輸出電壓UL.根據(jù)U=〔3-9〕即可求出RORO=〔〕R〔3-10〕在測(cè)試中應(yīng)注意.必須保持RL接入前后輸入信號(hào)的大小不變。圖3-5輸入、輸出電阻測(cè)量電路最大不失真輸出電壓UOPP的測(cè)量〔最大動(dòng)態(tài)范圍〕如上所述.為了得到最大動(dòng)態(tài)范圍.應(yīng)將靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。為此在放大器正常工作情況下.逐步增大輸入信號(hào)的幅度.并同時(shí)調(diào)節(jié)RW〔改變靜態(tài)工作點(diǎn)〕.用示波器觀察uo.當(dāng)輸出波形同時(shí)出現(xiàn)削底和縮頂現(xiàn)象〔如圖3-6〕時(shí).說明靜態(tài)工作點(diǎn)已調(diào)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。然后反復(fù)調(diào)整輸入信號(hào).使波形輸出幅度最大.且無明顯失真時(shí).用交流毫伏表測(cè)出UO〔有效值〕.則動(dòng)態(tài)范圍等于2UO?；蛴檬静ㄆ髦苯幼x出UOPP來。圖3-6靜態(tài)工作點(diǎn)正常.輸入信號(hào)太大引起的失真②放大器頻率特性的測(cè)量放大器的頻率特性是指放大器的電壓放大倍數(shù)AV與輸入信號(hào)頻率f之間的關(guān)系曲線。單管阻容耦合放大電路的幅頻特性曲線如圖3-7所示：圖3-7幅頻特性曲線Avm為中頻電壓放大倍數(shù).通常規(guī)定電壓放大倍數(shù)隨頻率變化下降到中頻放大倍數(shù)的1/倍.即0.707Avm所對(duì)應(yīng)的頻率分別稱為下限頻率fL和上限頻率fH.則通頻帶fBW=fH-fL〔3-11〕放大器的幅頻特性就是測(cè)量不同頻率信號(hào)時(shí)的電壓放大倍數(shù)AV。為此可采用前述測(cè)AV的方法.每改變一個(gè)信號(hào)頻率.測(cè)量其相應(yīng)的電壓放大倍數(shù).測(cè)量時(shí)要注意取點(diǎn)要恰當(dāng).在低頻段與高頻段要多測(cè)幾點(diǎn).在中頻可以少測(cè)幾點(diǎn)。此外.在改變頻率時(shí).要保持輸入信號(hào)的幅度不變.且輸出波形不能失真。五、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1、模擬電路實(shí)驗(yàn)箱。2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。3、雙蹤示波器。4、交流毫伏表。5、數(shù)字萬用表。6、實(shí)驗(yàn)中所需的電阻器件。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求1．連線在實(shí)驗(yàn)箱的晶體管系列模塊中.按圖3-2所示連接電路。2．測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)量條件：輸入接地即使Ui=0.在步驟1連線根基上.Ui=0.翻開直流開關(guān).調(diào)節(jié)RW.使IC=2.0mA〔即UE=2.4V〕.用萬用表測(cè)量UB、UE、UC、RB2值。記入表3-5中。3．測(cè)量電壓放大倍數(shù)調(diào)節(jié)一個(gè)頻率為1KHz、峰峰值為50mV的正弦波作為輸入信號(hào)Ui。把輸入信號(hào)連接到放大電路的輸入端.同時(shí)用雙蹤示波器觀察放大器輸入電壓Ui和輸出電壓Uo的波形.在Uo波形不失真的條件下用毫伏表測(cè)量表3-6中三種情況下的和.并用雙蹤示波器觀察Uo和Ui的相位關(guān)系.記入表3-6中。注意：由于晶體管元件參數(shù)的分散性.定量分析時(shí)所給Ui為50mV不一定適合.具體情況需要根據(jù)實(shí)際給適當(dāng)?shù)腢i值.以后不再說明。由于Uo所測(cè)的值為有效值.故峰峰值Ui需要轉(zhuǎn)化為有效值或用毫伏表測(cè)得的Ui來計(jì)算AV值。切記萬用表、毫伏表測(cè)量都是有效值.而示波器觀察的都是峰峰值。4．觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響在步驟3的RC=2.4KΩ.RL=∞連線條件下.調(diào)節(jié)一個(gè)頻率為1KHz、峰峰值為50mV的正弦波作為輸入信號(hào)Ui。調(diào)節(jié)RW.用示波器監(jiān)視輸出電壓波形.在uo不失真的條件下.測(cè)量數(shù)組IC和UO的值.記入表3-7。測(cè)量IC時(shí).要使Ui=0〔斷開輸入信號(hào)Ui〕。5．觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形失真的影響在步驟3的RC=2.4KΩRL=∞連線條件下.使ui=0.調(diào)節(jié)RW使IC=2.0mA〔參見本實(shí)驗(yàn)步驟2〕.測(cè)出UCE值。調(diào)節(jié)一個(gè)頻率為1KHz、峰峰值為50mV的正弦波作為輸入信號(hào)Ui.再逐步加大輸入信號(hào).使輸出電壓Uo足夠大但不失真。然后保持輸入信號(hào)不變.分別增大和減小RW.使波形出現(xiàn)失真.繪出Uo的波形.并測(cè)出失真情況下的IC和UCE值.記入表3-8中。每次測(cè)IC和UCE值時(shí)要使輸入信號(hào)為零〔即使ui=0〕。6．測(cè)量最大不失真輸出電壓在步驟3的RC=2.4KΩRL=2.4KΩ連線條件下.同時(shí)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的幅度和電位器RW.用示波器和毫伏表測(cè)量UOPP及UO值.記入表3-9。*7．測(cè)量輸入電阻和輸出電阻按圖2-4所示.取R=2K.置RC=2.4KΩ.RL=2.4KΩ.IC=2.0mA。輸入f=1KHz、峰峰值為50mV的正弦信號(hào).在輸出電壓uo不失真的情況下.用毫伏表測(cè)出US.Ui和UL.用公式2-8〔3-8〕算出Ri。保持US不變.斷開RL.測(cè)量輸出電壓UO.參見公式3-10算出R0。*8．測(cè)量幅頻特性曲線取IC=2.0mA.RC=2.4KΩ.RL=2.4KΩ。保持上步輸入信號(hào)ui不變.改變信號(hào)源頻率f.逐點(diǎn)測(cè)出相應(yīng)的輸出電壓UO.自作表記錄之。為了頻率f取值適宜.可先粗測(cè)一下.找出中頻范圍.然后再仔細(xì)讀數(shù)。七、本卷須知1．檢測(cè)所用導(dǎo)線是否導(dǎo)通.盡量連接短導(dǎo)線防止干擾。接好電路檢查無誤再通電。2．選連接直流通路測(cè)靜態(tài)工作點(diǎn).接Ucc=+12V和地線.電路圖虛線局部需用導(dǎo)線連接.測(cè)量時(shí)開上接通.開關(guān)下斷開.測(cè)量電阻Rb2的時(shí)候需要將Rb2和電路斷開.即開關(guān)上斷開。3．測(cè)量靜態(tài)電壓時(shí).注意正確調(diào)整萬用表?yè)跷?；?shí)驗(yàn)中不直接測(cè)量電路電流值.通過測(cè)量?jī)牲c(diǎn)電壓.計(jì)算電流。調(diào)節(jié)電位器進(jìn)需緩慢些.靜態(tài)工作調(diào)好后.不要再動(dòng)電位器.以免影響測(cè)量。4．如果電路工作不正常.可自己檢測(cè)電路中的三極管。其方法：將萬用表的旋鈕撥到歐姆擋的R×100〔或R×1K〕位置.用紅表筆接觸基極.用黑表筆分別接觸另兩個(gè)電極.假設(shè)三極管為NPN型.則測(cè)量的兩個(gè)電阻值都較大〔幾百千歐以上〕；假設(shè)三極管為PNP型.則測(cè)量的兩個(gè)電阻值都較小〔幾百歐至幾千歐〕。如果不符合這個(gè)規(guī)律.則說明該三極管壞了。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1．整理測(cè)試數(shù)據(jù).并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展處理.畫出相關(guān)曲線；2．通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析各參數(shù)對(duì)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的影響.與理論分析結(jié)果進(jìn)展對(duì)比。3．答復(fù)預(yù)習(xí)要求和思考題中的問題；4．附上原始數(shù)據(jù)記錄及指導(dǎo)教師的簽名。九、思考題1．如果在實(shí)驗(yàn)電路中.將NPN型晶體管換成PNP型晶體管.試問Ucc及電解電容極性應(yīng)若何改動(dòng)2．在示波器上顯示的NPN和PNP型晶體管放大器輸出電壓的飽和失真和截止失真波形是否一樣說明其理由。3．在單級(jí)放大電路中.哪些元件是決定電路的靜態(tài)工作點(diǎn)的4．負(fù)載電阻RL變化時(shí).對(duì)電壓放大倍數(shù)有無影響實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄步驟1：表3-5測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)〔+IC=2.0mA〕步驟2：表3-6測(cè)量電壓放大倍數(shù)IC=2.0mAUi=mV〔有效值〕RC〔KΩ〕RL〔KΩ〕U0〔V〕AV觀察記錄一組U0和Ui波形2.4∞1.2∞2.42.4步驟3：表3-7觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響RC=2.4KΩRL=∞Ui=mVIC(mA)2.0U0(V)AV步驟4：表3-8觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形失真的影響RC=2.4KΩRL=∞Ui=mVIC(mA)UCE(V)U0波形失真情況管子工作狀態(tài)2.0步驟5：表3-9測(cè)量最大不失真輸出電壓RC=2.4KΩRL=2.4KΩIC(mA)Uim(mV)有效值Uom(V)有效值UOPP(V)峰峰值指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)三射極跟隨器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．掌握射極跟隨器的特性及測(cè)試方法2．進(jìn)一步學(xué)習(xí)放大器各項(xiàng)參數(shù)測(cè)試方法二、實(shí)驗(yàn)類型驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。三、預(yù)習(xí)要求1．復(fù)習(xí)射極跟隨器的工作原理。2．根據(jù)圖3-8的元件參數(shù)值估算靜態(tài)工作點(diǎn).并畫出交、直流負(fù)載線。四、實(shí)驗(yàn)原理圖3-8射極跟隨器實(shí)驗(yàn)電路圖3-8為射極跟隨器.輸出取自發(fā)射極.故稱其為射極跟隨器。RB調(diào)到最小值時(shí)易出現(xiàn)飽和失真.RB調(diào)到最大值時(shí)易出現(xiàn)截止失真.由于本實(shí)驗(yàn)不需要失真情況.故RW=100K取值對(duì)比適中.假設(shè)想看到飽和失真使RW=0K.增加輸入幅度即可出現(xiàn).假設(shè)想看到截止失真使RW=1M.增加輸入幅度即可出現(xiàn).有興趣的同學(xué)可以驗(yàn)證一下。本實(shí)驗(yàn)基于圖3-8做實(shí)驗(yàn).現(xiàn)分析射極跟隨器的特點(diǎn)。其特點(diǎn)是1.輸入電阻Ri高Ri=rbe+〔1+β〕RE〔3-12〕如考慮偏置電阻RB和負(fù)載電阻RL的影響.則Ri=RB∥[rbe+〔1+β〕〔RE∥RL〕]〔3-13〕由上式可知射極跟隨器的輸入電阻Ri比共射極單管放大器的輸入電阻Ri=RB∥rbe要高的多。輸入電阻的測(cè)試方法同單管放大器.實(shí)驗(yàn)線路如圖3-8所示.Ri=〔3-14〕即只要測(cè)得A、B兩點(diǎn)的對(duì)地電位即可。2.輸出電阻RO低RO=∥RE≈〔3-15〕如考慮信號(hào)源內(nèi)阻RS.則RO=∥RE≈〔3-16〕由上式可知射極跟隨器的輸出電阻RO比共射極單管放大器的輸出電阻RO=RC低得多。三極管的β愈高.輸出電阻愈小。輸出電阻RO的測(cè)試方法亦同單管放大器.即先測(cè)出空載輸出電壓UO.再測(cè)接入負(fù)載RL后的輸出電壓UL.根據(jù)UL=〔3-17〕即可求出RORO=〔〕RL〔3-18〕3.電壓放大倍數(shù)近似等于1圖3-8電路AV=<1〔3-19〕上式說明射極跟隨器的電壓放大倍數(shù)小于近似1且為正值。這是深度電壓負(fù)反響的結(jié)果。但它的射極電流仍比基極電流大〔1+β〕倍.所以它具有一定的電流和功率放大作用。五、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1、模擬電路實(shí)驗(yàn)箱。2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。3、雙蹤示波器。4、交流毫伏表。5、數(shù)字萬用表。6、實(shí)驗(yàn)中所需的電阻器件。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和要求1.在晶體管系列實(shí)驗(yàn)?zāi)K中按圖3-8正確連接電路.此時(shí)開關(guān)K先開路.。2.靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整翻開直流開關(guān).在B點(diǎn)參加頻率為1KHZ、峰峰值為1V的正弦信號(hào)Ui.輸出端用示波器監(jiān)視.調(diào)節(jié)RW及信號(hào)源的輸出幅度.使在示波器的屏幕上得到一個(gè)最大不失真輸出波形.然后置Ui=0.用萬用表測(cè)量晶體管各電極對(duì)地電位.將測(cè)得數(shù)據(jù)記入表3-10中。在下面整個(gè)測(cè)試過程中應(yīng)保持RW和Rb值不變〔即IE不變〕。3.測(cè)量電壓放大倍數(shù)AV接入負(fù)載RL=1KΩ.在B點(diǎn)參加頻率為1KHZ、峰峰值為1V的正弦信號(hào)Ui.調(diào)節(jié)輸入信號(hào)幅度.用示波器觀察輸出波形Uo.在輸出最大不失真情況下.用毫伏表測(cè)Ui、U0值。記入表3-11。4.測(cè)量輸出電阻RO接上負(fù)載RL=1K.在B點(diǎn)參加頻率為1KHZ、峰峰值為1V的正弦信號(hào)Ui.用示波器監(jiān)視輸出波形.用毫伏表測(cè)空載輸出電壓UO.有負(fù)載時(shí)輸出電壓UL.記入表3-12。5.測(cè)量輸入電阻Ri在A點(diǎn)參加頻率為1KHZ、峰峰值為1V的正弦信號(hào)US..用示波器監(jiān)視輸出波形.用交流毫伏表分別測(cè)出A、B點(diǎn)對(duì)地的電位US、Ui.記入表3-13。6.測(cè)射極跟隨器的跟隨特性接入負(fù)載RL=1KΩ.在B點(diǎn)參加頻率為1KHZ、峰峰值為1V的正弦信號(hào)Ui.并保持不變.逐漸增大信號(hào)Ui幅度.用示波器監(jiān)視輸出波形直至輸出波形不失真時(shí).測(cè)所對(duì)應(yīng)的UL值.計(jì)算出AV記入表3-14。七、本卷須知電流值是經(jīng)由測(cè)量電壓和電阻值計(jì)算獲得.不進(jìn)展電流的直接測(cè)量。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1．整理測(cè)試數(shù)據(jù).并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展處理.畫出相關(guān)曲線；2．分析射極跟隨器的性能和特點(diǎn)各是什么3．答復(fù)預(yù)習(xí)要求和思考題中的問題；4．附上原始數(shù)據(jù)記錄及指導(dǎo)教師的簽名。九、思考題1．射極跟隨器和共射極放大電路的區(qū)別是什么2．為了減小電路對(duì)信號(hào)源的衰減.需要增加電路的輸入電阻.在射極跟隨器中應(yīng)該采取何種措施提高電路的輸入電阻實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄步驟1：表3-10靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)整UE(V)UB(V)UC(V)IE=UE/RE(mA)步驟2：表3-11測(cè)量電壓放大倍數(shù)AVUi(V)U0(V)AV=U0/Ui步驟3：表3-12測(cè)量輸出電阻ROU0(V)UL(V)R0=(U0/UL-1)RL(KΩ)步驟4：表3-13測(cè)量輸入電阻RiUs(V)Ui(V)步驟5：表3-14測(cè)射極跟隨器的跟隨特性1234Ui(V)UL(V)AV指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)四場(chǎng)效應(yīng)管放大器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的性能和特點(diǎn)。2．進(jìn)一步熟悉放大器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)類型驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。三、預(yù)習(xí)要求1．復(fù)習(xí)有關(guān)場(chǎng)效應(yīng)管局部?jī)?nèi)容.并分別用圖解法與估算法計(jì)算管子的靜態(tài)工作點(diǎn)〔根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路參數(shù)〕.求出工作點(diǎn)處的跨導(dǎo)gm。2．場(chǎng)效應(yīng)管放大器輸入回路的電容C1為什么可以取得小一些〔可以取C1=0.1μF〕?四、實(shí)驗(yàn)儀器1．雙蹤示波器2．萬用表3．交流毫伏表4．信號(hào)發(fā)生器5．電阻器、電容器假設(shè)干。五、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)電路如以以以下圖所示：.圖3-9結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管共源級(jí)放大器1.結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管的特性和參數(shù)圖3-103DJ6F的輸出特性和轉(zhuǎn)移特性曲線場(chǎng)效應(yīng)管的特性主要有輸出特性和轉(zhuǎn)移特性。圖3-10所示為N溝道結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管3DJ6F的輸出特性和轉(zhuǎn)移特性曲線。其直流參數(shù)主要有飽和漏極電流IDSS.夾斷電壓UP等；交流參數(shù)主要有低頻跨導(dǎo)gm=|UGS=常數(shù)。3DJ6F的典型參數(shù)值及測(cè)試條件如表3-15所示。表3-153DJ6F的典型參數(shù)值及測(cè)試條件。參數(shù)名稱飽和漏極電流IDSS(mA)夾斷電壓UP(V)跨導(dǎo)gm(μA/V)測(cè)試條件UDS=10VUGS=0VUDS=10VIDS=50μAUDS=10VIDS=3mAf=1KHz參數(shù)值1~3.5<|-9|>1000場(chǎng)效應(yīng)管放大器性能分析圖3-9為結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)管組成的共源極放大電路。其靜態(tài)工作點(diǎn)UGS=UG-US=UDD-IDRS〔3-20〕ID=IDSS〔1-〔3-21〕中頻電壓放大倍數(shù)AV=-gm=-gmRD║RL〔3-22〕輸入電阻Ri=RG+Rg1║Rg2〔3-23〕輸出電阻RO≈RD〔3-24〕式中跨導(dǎo)gm可由特性曲線用作圖法求得.或用公式gm=〔3-25〕計(jì)算。但要注意.計(jì)算時(shí)UGS要用靜態(tài)工作點(diǎn)處之?dāng)?shù)值。輸入電阻的測(cè)量方法場(chǎng)效應(yīng)管放大器靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)和輸出電阻的測(cè)量方法.與實(shí)驗(yàn)二中晶體管放大器測(cè)量方法一樣。其輸入電阻的測(cè)量.從原理上講.也可采用實(shí)驗(yàn)二中所述方法.但由于場(chǎng)效應(yīng)管的Ri對(duì)比大.如直接測(cè)量輸入電壓US和Ui.由于測(cè)量?jī)x器的輸入電阻有限.必然會(huì)帶來較大的誤差。因此為了減小誤差.常利用被測(cè)放大器的隔離作用.通過測(cè)量輸出電壓UO來計(jì)算輸入電阻。測(cè)量電路如圖3-11所示。圖3-11輸入電阻測(cè)量電路在放大器的輸入端串入電阻R.把開關(guān)K擲向位置1〔即使R=0〕.測(cè)量放大器的輸入電壓UO1=AVUS；保持US不變.再把K擲向2〔即接入R〕.測(cè)量放大器的輸出電壓UO2。由于兩次測(cè)量中AV和US保持不變.故UO2=AVUi=由此可以求出R=〔3-26〕式中R和Ri不要相差太大.本實(shí)驗(yàn)可取R=100～200KΩ。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．按圖3-9連接好電路.且使電位器RD初始值調(diào)到4.3K。2．靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量和調(diào)整1〕查閱場(chǎng)效應(yīng)管的特性曲線和參數(shù).記錄下來備用.如圖3-10可知放大區(qū)的中間局部：UDS在4~8V之間.UGS在-1~-0.2V之間。2〕使Ui=0.翻開直流開關(guān).用萬用表測(cè)量UG、US和UD。檢查靜態(tài)工作點(diǎn)是否在特性曲線放大區(qū)的中間局部。如適宜則把結(jié)果記入表3-16中。3〕假設(shè)不適宜.則適當(dāng)調(diào)整Rg2.調(diào)好后.再測(cè)量UG、US和UD記入表3-16中。3．電壓放大倍數(shù)AV、輸入電阻Ri和輸出電阻RO的測(cè)量1〕AV和RO的測(cè)量按圖3-9電路實(shí)驗(yàn).把RD值固定在4.3K接入電路.在放大器的輸入端參加頻率為1KHz、峰峰值為200mV的正弦信號(hào)Ui.并用示波器監(jiān)視輸出uo的波形。在輸出uo沒有失真的條件下.分別測(cè)量RL=∞和RL=10KΩ的輸出電壓UO(注意:保持Ui不變),記入表3-17中。.用示波器同時(shí)觀察ui和uo的波形,描繪出來并分析它們的相位關(guān)系。2)Ri的測(cè)量按圖3-11改接實(shí)驗(yàn)電路,把RD值固定在4.3K接入電路.選擇適宜大小的輸入電壓US.將開關(guān)K擲向“1〞.測(cè)出R=0時(shí)的輸出電壓UO1.然后將開關(guān)擲向“2〞(接入R).保持US不變.再測(cè)出UO2,根據(jù)公式Ri=求出Ri.記入表3-18中。七、本卷須知電流值是經(jīng)由測(cè)量電壓和電阻值計(jì)算獲得.不進(jìn)展電流的直接測(cè)量。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1．整理測(cè)試數(shù)據(jù).并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展處理.畫出相關(guān)曲線；2．把場(chǎng)效應(yīng)管放大器與晶體管放大器進(jìn)展對(duì)比.總結(jié)場(chǎng)效應(yīng)管放大器的特點(diǎn)。3．答復(fù)預(yù)習(xí)要求和思考題中的問題；4．附上原始數(shù)據(jù)記錄及指導(dǎo)教師的簽名。九、思考題1．場(chǎng)效應(yīng)管放大電路和晶體三極管放大電路的區(qū)別是什么2．為什么測(cè)量場(chǎng)效應(yīng)管輸入電阻時(shí)要用測(cè)量輸出電壓的方法實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄步驟1：表3-16靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量測(cè)量值計(jì)算值UG(V)US(V)UD(V)UDS(V)UGS(V)ID(mA)UDS(V)UGS(V)ID(mA)步驟2：表3-17AV和RO的測(cè)量測(cè)量值計(jì)算值Ui和U0波形Ui(V)U0(V)AVR0(KΩ)AVR0(KΩ)RL=∞RL=10K步驟3：表3-18Ri的測(cè)量測(cè)量值計(jì)算值U01(V)U02(V)Ri(KΩ)Ri(KΩ)指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)五差動(dòng)放大器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．加深理解差動(dòng)放大器的工作原理.電路特點(diǎn)和抑制零漂的方法。2．學(xué)習(xí)差動(dòng)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)試方法。3．學(xué)習(xí)差動(dòng)放大器的差模、共模放大倍數(shù)、共模抑制比的測(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)類型驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。三、預(yù)習(xí)要求1．根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路.估算典型差動(dòng)放大電路和具有恒流源的差動(dòng)放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)及差模電壓放大倍數(shù)〔取β1=β2=100〕。2.測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí).放大電路輸入端Us1、Us2與地若何連接3．若何進(jìn)展uo的靜態(tài)調(diào)零用什么儀表測(cè)量四、實(shí)驗(yàn)儀器1．雙蹤示波器2．萬用表3．交流毫伏表4．信號(hào)發(fā)生器五、實(shí)驗(yàn)原理圖3-12恒流源差動(dòng)放大器圖3-12所示電路為具有恒流源的差動(dòng)放大器.其中晶體管T1、T2稱為差分對(duì)管.它與電阻RB1、RB2、RC1、RC2及電位器RW1共同組成差動(dòng)放大的基本電路。其中RB1=RB2.RC1=RC2.RW1為調(diào)零電位器.假設(shè)電路完全對(duì)稱.靜態(tài)時(shí).RW1應(yīng)處為中點(diǎn)位置.假設(shè)電路不對(duì)稱.應(yīng)調(diào)節(jié)RW1.使U01、U02兩端靜態(tài)時(shí)的電位相等。晶體管T3、T4與電阻RE3、RE4、R和RW2共同組成鏡像恒流源電路.為差動(dòng)放大器提供恒定電流I0。要求T3、T4為差分對(duì)管。R1和R2為均衡電阻.且R1=R2.給差動(dòng)放大器提供對(duì)稱的差模輸入信號(hào)。由于電路參數(shù)完全對(duì)稱.當(dāng)外界溫度變化.或電源電壓波動(dòng)時(shí).對(duì)電路的影響是一樣的.因此差動(dòng)放大器能有效的抑制零點(diǎn)漂移。1．差動(dòng)放大電路的輸入輸出方式如圖7-1所示電路.根據(jù)輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的不同方式可以有四種連接方式。即：(1)雙端輸入—雙端輸出將差模信號(hào)加在US1、US2兩端.輸出取自U01、U02兩端。(2)雙端輸入—單端輸出將差模信號(hào)加在US1、US2兩端.輸出取自U01或U02到地的信號(hào)。(3)單端輸入—雙端輸出將差模信號(hào)加在US1上.US2接地〔或US1接地而信號(hào)加在US2上〕.輸出取自U01、U02兩端。(4)單端輸入—單端輸出將差模信號(hào)加在US1上.US2接地〔或US1接地而信號(hào)加在US2上〕.輸出取自U01或U02到地的信號(hào)。連接方式不同.電路的性能參數(shù)不同。2．靜態(tài)工作點(diǎn)的計(jì)算靜態(tài)時(shí)差動(dòng)放大器的輸入端不加信號(hào).由恒流源電路得〔3-27〕I0為IR的鏡像電流。由電路可得〔3-28〕由上式可見I0主要由-VEE〔-12V〕及電阻R、RW2、RE4決定.與晶體管的特性參數(shù)無關(guān)。差動(dòng)放大器中的T1、T2參數(shù)對(duì)稱.則IC1=IC2=I0/2〔3-29〕〔3-30〕〔3-31〕由此可見.差動(dòng)放大器的工作點(diǎn).主要由鏡像恒流源I0決定。3．差動(dòng)放大器的重要指標(biāo)計(jì)算(1)差模放大倍數(shù)AVd由分析可知.差動(dòng)放大器在單端輸入或雙端輸入.它們的差模電壓增益一樣。但是.要根據(jù)雙端輸出和單端輸出分別計(jì)算。在此分析雙端輸入.單端輸入自己分析。設(shè)差動(dòng)放大器的兩個(gè)輸入端輸入兩個(gè)大小相等.極性相反的信號(hào)Vid=Vid1-Vid2。雙端輸入—雙端輸出時(shí).差動(dòng)放大器的差模電壓增益為〔3-32〕式中。AVi為單管電壓增益。雙端輸入—單端輸出時(shí).電壓增益為〔3-33〕式中?！?〕共模放大倍數(shù)AVC設(shè)差動(dòng)放大器的兩個(gè)輸入端同時(shí)加上兩個(gè)大小相等.極性一樣的信號(hào)即Vic=Vi1=Vi2.單端輸出的差模電壓增益〔3-34〕式中為恒流源的交流等效電阻。即〔3-35〕〔3-36〕〔3-37〕由于一般為幾百千歐.所以則共模電壓增益AVC〈1.在單端輸出時(shí).共模信號(hào)得到了抑制。雙端輸出時(shí).在電路完全對(duì)稱情況下.則輸出電壓A0C1=VOC2.共模增益為〔3-38〕上式說明.雙單端輸出時(shí).對(duì)零點(diǎn)漂移.電源波動(dòng)等干擾信號(hào)有很強(qiáng)的抑制能力。注：如果電路的對(duì)稱性很好.恒流源恒定不變.則U01與U02的值近似為零.示波器觀測(cè)U01與U02的波形近似于一條水平直線。共模放大倍數(shù)近似為零.則共模抑制比KCMR為無窮大。如果電路的對(duì)稱性不好.或恒流源不恒定.則U01、U02為一對(duì)大小相等極性相反的正弦波〔示波器幅度調(diào)節(jié)到最低檔〕.用長(zhǎng)尾式差動(dòng)放大電路可觀察到U01、U02分別為正弦波.實(shí)際上對(duì)管參數(shù)不一致.受信號(hào)頻率與對(duì)管內(nèi)部容性的影響.大小和相位可能有出入.但不影響正弦波的出現(xiàn)?！?〕共模抑制比KCMR差動(dòng)放大電器性能的優(yōu)劣常用共模抑制比KCMR來衡量.即：或〔dB〕〔3-39〕單端輸出時(shí).共模抑制比為：〔3-40〕雙端輸出時(shí).共模抑制比為：〔3-41〕六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．參考本實(shí)驗(yàn)所附差動(dòng)放大模塊元件分布圖.對(duì)照實(shí)驗(yàn)原理圖圖3-12所示正確連接原理圖。2．調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)翻開直流開關(guān).不加輸入信號(hào).將輸入端US1、US2兩點(diǎn)對(duì)地短路.調(diào)節(jié)恒流源電路的RW2.使I0=1mA.即I0=2VRC1/RC1。再用萬用表直流檔分別測(cè)量差分對(duì)管T1、T2的集電極對(duì)地的電壓VC1、VC2.如果VC1≠VC2應(yīng)調(diào)整RW1使?jié)M足VC1=VC2。假設(shè)始終調(diào)節(jié)RW1與RW2無法滿足VC1=VC2.可適當(dāng)調(diào)電路參數(shù)如RC1或RC2.使RC1與RC2不相等以滿足電路對(duì)稱.再調(diào)節(jié)RW1與RW2滿足VC1=VC2。然后分別測(cè)VC1、VC2、VB1、VB2、VE1、VE2的電壓.記入3-19表中。3．測(cè)量差模放大倍數(shù)AVd將US2端接地.從US1端輸入Vid=50mV〔峰峰值〕、f=1KHz的差模信號(hào).用毫伏表分別測(cè)出雙端輸出差模電壓Vod〔Uo1-Uo2〕和單端輸出電壓Vod1(Uo1)、Vod2(Uo2)且用示波器觀察他們的波形(Vod的波形觀察方法：用兩個(gè)探頭.分別測(cè)Vod1、Vod2的波形.微調(diào)檔一樣.按下示波器Y2反相按鍵.在顯示方式中選擇疊加方式即可得到所測(cè)的差分波形)。并計(jì)算出差模雙端輸出的放大倍數(shù)Avd和單端輸出的差模放大倍數(shù)AVd1或Avd2。記入3-20表中。4．測(cè)量共模放大倍數(shù)AVC將輸入端US1、US2兩點(diǎn)連接在一起.R1與R2從電路中斷開.從US1端輸入10V〔峰峰值〕.f=1KHz的共模信號(hào).用毫伏表分別測(cè)量T1、T2兩管集電極對(duì)地的共模輸出電壓UOC1和UOC2且用示波器觀察他們的波形.則雙端輸出的共模電壓為UOC=UOC1-UOC2.并計(jì)算出單端輸出的共模放大倍數(shù)AVC1〔或AVC2〕和雙端輸出的共模放大倍數(shù)AVC。5．根據(jù)以上測(cè)量結(jié)果.分別計(jì)算雙端輸出.和單端輸出共模抑制比。即KCMR〔單〕和KCMR〔雙〕。*6．有條件的話可以觀察溫漂現(xiàn)象.首先調(diào)零.使VC1=VC2〔方法同步驟2〕.然后用電吹風(fēng)吹T1、T2.觀察雙端及單端輸出電壓的變化現(xiàn)象。7．用一固定電阻RE=10KΩ代替恒流源電路.即將RE接在-VEE和RW1中間觸點(diǎn)插孔之間組成長(zhǎng)尾式差動(dòng)放大電路.重復(fù)步驟3、4、5.并與恒流源電路相對(duì)比。七、本卷須知用交流毫伏表測(cè)量輸出電壓、時(shí).毫伏表后面板的開關(guān)打到“FLOAT〞位置.保證兩個(gè)被測(cè)信號(hào)不共地。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1．整理測(cè)試數(shù)據(jù).并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展處理.列表對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論估算值.分析誤差原因；2．計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)和差模電壓放大倍數(shù)。3．答復(fù)預(yù)習(xí)要求和思考題中的問題；4．附上原始數(shù)據(jù)記錄及指導(dǎo)教師的簽名。九、思考題1．差分放大電路中兩只FET元件是否對(duì)稱對(duì)電路性能有何影響2．為什麼要對(duì)差分放大電路進(jìn)展調(diào)零3．試表達(dá)本實(shí)驗(yàn)電路中的交流雙端輸入、雙端輸出的測(cè)試的方法.為什么

實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄步驟1：表3-19靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量測(cè)量值UC1(V)UB1(V)UE1(V)UC2(V)UB2(V)UE2(V)計(jì)算值IC(mA)IB(mA)UCE(V)步驟2：表3-20測(cè)量差模、共模電壓放大倍數(shù).測(cè)量UC1、UC2的值參數(shù)典型差動(dòng)放大電路具有恒流源差動(dòng)放大電路雙端輸入共模輸入雙端輸入共模輸入100mV1V100mV1V步驟3：指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)六負(fù)反響放大器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．通過實(shí)驗(yàn)了解串聯(lián)電壓負(fù)反響對(duì)放大器性能的改善。2．了解負(fù)反響放大器各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的測(cè)試方法。2．掌握負(fù)反響放大電路頻率特性的測(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)類型驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。三、預(yù)習(xí)要求1．復(fù)習(xí)教材中有負(fù)反響放大電路的內(nèi)容；2．按圖3-13估算放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)〔取〕。3．估算基本放大電路的、、；估算負(fù)反響放大電路的、和四、實(shí)驗(yàn)儀器1．雙蹤示波器2．萬用表3．交流毫伏表4．信號(hào)發(fā)生器五、實(shí)驗(yàn)原理圖3-13帶有電壓串聯(lián)負(fù)反響的兩級(jí)阻容耦合放大器圖3-13為帶有負(fù)反響的兩極阻容耦合放大電路.在電路中通過Rf把輸出電壓Uo引回到輸入端.加在晶體管T1的發(fā)射極上.在發(fā)射極電阻RF1上形成反響電壓Uf。根據(jù)反響網(wǎng)絡(luò)從基本放大器輸出端取樣方式的不同.可知它屬于電壓串聯(lián)負(fù)反響?；纠碚撝R(shí)參考課本。電壓串聯(lián)負(fù)反響對(duì)放大器性能的影響主要有以下幾點(diǎn)：1．負(fù)反響使放大器的放大倍數(shù)降低.AVf的表達(dá)式為：AVf=〔3-42〕從式中可見.加上負(fù)反響后.AVf比AV降低了〔1+AVFV〕倍.并且|1+AVFV|愈大.放大倍數(shù)降低愈多。深度反響時(shí).〔3-43〕2．反響系數(shù)FV=〔3-44〕3．負(fù)反響改變放大器的輸入電阻與輸出電阻負(fù)反響對(duì)放大器輸入阻抗和輸出阻抗的影響對(duì)比復(fù)雜。不同的反響形式.對(duì)阻抗的影響不一樣。一般并聯(lián)負(fù)反響能降低輸入阻抗；而串聯(lián)負(fù)反響則提高輸入阻抗.電壓負(fù)反響使輸出阻抗降低；電流負(fù)反響使輸出阻抗升高。輸入電阻Rif=〔1+AVFV〕Ri〔3-45〕輸出電阻Rof=〔3-46〕4．負(fù)反響擴(kuò)展了放大器的通頻帶引入負(fù)反響后.放大器的上限頻率與下限頻率的表達(dá)式分別為：(3-47)(3-48)(3-49)可見.引入負(fù)反響后.fHf向高端擴(kuò)展了〔1+AVFV〕倍.fLf向低端擴(kuò)展了〔1+AVFV〕倍.使通頻帶加寬。5．負(fù)反響提高了放大倍數(shù)的穩(wěn)定性。當(dāng)反響深度一定時(shí).有(3-50)可見引入負(fù)反響后.放大器閉環(huán)放大倍數(shù)AVf的相對(duì)變化量比開環(huán)放大倍數(shù)的相對(duì)變化量減少了〔1+AVFV〕倍.即閉環(huán)增益的穩(wěn)定性提高了〔1+AVFV〕倍。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．按圖3-13正確連接線路.K先斷開即反響網(wǎng)絡(luò)〔Rf+Cf〕先不接入。2．測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)翻開直流開關(guān).使US=0.第一級(jí)靜態(tài)工作點(diǎn)已固定.可以直接測(cè)量。調(diào)節(jié)100K電位器使第二級(jí)的IC2=1.0mA〔即UE2=0.43V〕.用萬用表分別測(cè)量第一級(jí)、第二級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn).記入表3-21中。3.測(cè)試基本放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)測(cè)量基本放大電路的AV、Ri、R0及fH和fL值并將其值填入表3-22中.測(cè)量方法參考實(shí)驗(yàn)二.輸入信號(hào)頻率為1KHz.Ui的峰峰值為50mV。4.測(cè)試負(fù)反響放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)在接入負(fù)反響支路Rf=10K的情況下.測(cè)量負(fù)反響放大器的Avf、Rif、Rof及fHf和fLf值并將其值填入表3-22中.輸入信號(hào)頻率為1KHz.Ui的峰峰值為50mV。注：測(cè)量值都應(yīng)統(tǒng)一為有效值的方式計(jì)算.絕不可將峰峰值和有效值混算.示波器所測(cè)量的為峰峰值.萬用表和毫伏表所測(cè)量的為有效值。測(cè)fH和fL時(shí).輸入U(xiǎn)i=50mV.f=1KHz的交流信號(hào).測(cè)得中頻時(shí)的U0值.然后改變信號(hào)源的頻率.先f增加.使U0值降到中頻時(shí)的0.707倍.但要保持Ui=50mV不變.此時(shí)輸入信號(hào)的頻率即為fH.降低頻率.使U0值降到中頻時(shí)的0.707倍.此時(shí)輸入信號(hào)的頻率即為fL。5.觀察負(fù)反響對(duì)非線性失真的改善先接成基本放大器〔K斷開〕.輸入f=1KHz的交流信號(hào).使U0出現(xiàn)輕度非線性失真.然后參加負(fù)反響Rf=10K〔K閉合〕并增大輸入信號(hào).使U0波形到達(dá)基本放大器同樣的幅度.觀察波形的失真程度。七、本卷須知1．注意電路中選擇開關(guān)K的使用。2．在用示波器觀察最大不失真輸出波形時(shí).假設(shè)出現(xiàn)信號(hào)幅度不穩(wěn)定、非正弦或高頻自激等現(xiàn)象.要加以排除前方可進(jìn)展下一步實(shí)驗(yàn)。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1．整理測(cè)試數(shù)據(jù).并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展處理.畫出相關(guān)曲線；2．通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析負(fù)反響對(duì)放大器性能的影響.與理論分析結(jié)果對(duì)比。3．答復(fù)預(yù)習(xí)要求和思考題中的問題；4．附上原始數(shù)據(jù)記錄及指導(dǎo)教師的簽名。九、思考題1．負(fù)反響對(duì)放大器性能的改善程度取決于反響深度.是否越大越好為什么2．測(cè)量放大器的輸入電阻、輸出電阻時(shí)信號(hào)取1KHz而不用100KHz或更高.為什么3．在調(diào)試中發(fā)現(xiàn)哪些元件對(duì)放大器的性能影響最明顯為什么4．在調(diào)整放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí).是否要參加反響為什么實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄步驟1：表3-21靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量UB(V)UE(V)UC(V)IC(mA)第一級(jí)第二級(jí)步驟2：表3-22基本放大器和負(fù)反響放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)數(shù)值KUS(mV)Ui(mV)U0(V)AVRi(KΩ)R0(KΩ)fH(KHz)fL(Hz)基本放大器〔K斷開〕RL=∞RL=10K負(fù)反響放大器〔K閉合〕RL=∞RL=10K指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)七集成運(yùn)算放大器指標(biāo)測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握運(yùn)算放大器主要指標(biāo)的測(cè)試方法。2.通過對(duì)運(yùn)算放大器μA741指標(biāo)的測(cè)試.了解集成運(yùn)算放大器組件的主要參數(shù)的定義和表示方法。二、實(shí)驗(yàn)類型驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。三、預(yù)習(xí)要求1．復(fù)習(xí)教材中有關(guān)集成運(yùn)算放大器的基本構(gòu)成、理想運(yùn)放的性能參數(shù)；2．先理解運(yùn)算放大器主要指標(biāo)的測(cè)試方法。四、實(shí)驗(yàn)儀器1．雙蹤示波器2．萬用表3．交流毫伏表4．信號(hào)發(fā)生器五、實(shí)驗(yàn)原理本實(shí)驗(yàn)采用的集成運(yùn)放型號(hào)為μA741：eq\o\ac(○,2)腳和eq\o\ac(○,3)腳為反相和同相輸入端.eq\o\ac(○,6)腳為輸出端.eq\o\ac(○,7)腳和eq\o\ac(○,4)分別為正〔UCC〕、負(fù)〔-UEE〕電源端.eq\o\ac(○,1)腳和eq\o\ac(○,5)腳為失調(diào)調(diào)零端。eq\o\ac(○,8)腳為空腳。表3-23為μA741的典型參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)：表3-23T=25℃UCC=UEE=15V參數(shù)名稱參數(shù)值參數(shù)名稱參數(shù)值輸入失調(diào)電壓1~5mV輸出電阻75Ω輸入失調(diào)電流10~20nA轉(zhuǎn)換速率0.5V/μs輸入偏置電流80nA輸出電壓峰值±13V輸入電阻2MΩ輸出電流峰值±20mA輸入電容1.5pF共模輸入電壓±13V開環(huán)差動(dòng)電壓增益100dB差模輸入電壓±30V共模抑制比90dB應(yīng)用頻率10KHz1.輸入失調(diào)電壓UOS輸入失調(diào)電壓UOS是指輸入信號(hào)為零時(shí).輸出端出現(xiàn)的電壓折算到同相輸入端的數(shù)值。失調(diào)電壓測(cè)試電路如圖3-14所示。圖3-14輸入失調(diào)電壓UOS測(cè)試電路測(cè)量此時(shí)的輸出電壓UO1即為輸出失調(diào)電壓.則輸入失調(diào)電壓為〔3-51〕實(shí)際輸出的UO1可能為正.也可能為負(fù).高質(zhì)量的運(yùn)放UOS一般在1mV以下。測(cè)試中應(yīng)注意：將運(yùn)放調(diào)零端開路。2.輸入失調(diào)電流IOS輸入失調(diào)電流IOS是指當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí).運(yùn)放的兩個(gè)輸入端的基極偏置電流之差.〔3-52〕由于IB1.IB2本身的數(shù)值已很小〔微安級(jí)〕.因此它們的差值通常不是直接測(cè)量的.測(cè)試電路如圖3-15所示.測(cè)試分兩步進(jìn)展。圖3-15輸入失調(diào)電流IOS測(cè)試電路1〕按圖3-14測(cè)出輸出電壓UO1.這是由輸入失調(diào)電壓UOS所引起的輸出電壓。2〕按圖3-14.測(cè)出兩個(gè)電阻RB1、RB2接入時(shí)的輸出電壓UO2.假設(shè)從中扣除輸入失調(diào)電壓UOS的影響.則輸入失調(diào)電流IOS為〔3-53〕一般.IOS在100mA以下。測(cè)試中應(yīng)注意：將運(yùn)放調(diào)零端開路。3．輸入偏置電流IIB輸入偏置電流IIB是指在無信號(hào)輸入時(shí).運(yùn)放兩輸入端靜態(tài)基極電流的平均值.一般是微安數(shù)量級(jí).假設(shè)IIB過大.不僅在不同信號(hào)內(nèi)阻的情況下對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)有較大的影響.而且也要影響溫漂和運(yùn)算精度.所以輸入偏置電流越小越好。測(cè)量輸入偏置電流的電路如圖3-16所示。圖3-16輸入偏置電流測(cè)試電路測(cè)試中應(yīng)注意：測(cè)試前電路應(yīng)首先調(diào)零.即調(diào)節(jié)RW使輸入接地情況下失調(diào)電壓為零.以后除說明開路外都要調(diào)零.不再說明。4．開環(huán)差模放大倍數(shù)Aud集成運(yùn)放在沒有外部反響時(shí)的支流差模放大倍數(shù)稱為開環(huán)差模電壓放大倍數(shù).用Aud表示。它定義為開環(huán)輸出電壓UO與兩個(gè)差分輸入端之間所加信號(hào)電壓Uid之比〔3-54〕按定義Aud應(yīng)是信號(hào)頻率為零時(shí)的直流放大倍數(shù).但為了測(cè)試方便.通常采用低頻〔幾十赫茲以下〕正弦交流信號(hào)進(jìn)展測(cè)量。由于集成運(yùn)放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)很高.難以直接進(jìn)展測(cè)量.故一般采用閉環(huán)測(cè)量方法。Aud的測(cè)試方法很多.現(xiàn)采用交、直流同時(shí)閉環(huán)的測(cè)量方法.如圖3-17所示：圖3-17開環(huán)差模放大倍數(shù)Aud測(cè)試電路被測(cè)運(yùn)放一方面通過RF、R1、R2完成直流閉環(huán).以抑制輸出電壓漂移.另一方面通過RF和RS實(shí)現(xiàn)交流閉環(huán).外加信號(hào)Us經(jīng)R1、R2分壓.使Uid足夠小.以保證運(yùn)放工作在線性區(qū).同相輸入端電阻R3應(yīng)與反相輸入端電阻R2相匹配.以減小輸入偏置電流的影響.電容C為隔直電容。被測(cè)運(yùn)放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)為〔3-55〕5.共模抑制比KCMRKCMR的測(cè)試電路如圖3-18所示：圖3-18共模抑制比KCMR測(cè)試電路集成運(yùn)放的差模電壓放大倍數(shù)Ad與共模電壓放大倍數(shù)AC之比稱為共模抑制比或〔3-56〕理想運(yùn)放對(duì)輸入的共模信號(hào)其輸出為零.但在實(shí)際的集成運(yùn)放中.其輸出不可能沒有共模信號(hào)的成分.輸出端共模信號(hào)愈小.說明電路對(duì)稱性愈好.也就是說運(yùn)放對(duì)共模干擾信號(hào)的抑制能力愈強(qiáng).即KCMR愈大。集成運(yùn)放工作在閉環(huán)狀態(tài)下的差模電壓放大倍數(shù)為〔3-57〕當(dāng)接入共模輸入信號(hào)Uic時(shí).測(cè)得UOC.則共模電壓放大倍數(shù)為〔3-58〕得共模抑制比為〔3-59〕六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容為防正負(fù)電源接反損壞集成塊.運(yùn)放系列實(shí)驗(yàn)中μA741的電源已接上。另外輸出端切忌不可短路.否則將會(huì)損壞集成塊。1．測(cè)量輸入失調(diào)電壓UOS在運(yùn)放系列模塊中.按圖3-14正確連接實(shí)驗(yàn)電路.翻開直流開關(guān).用萬用表測(cè)量輸出端電壓UO1.并用公式3-52〔3-51〕計(jì)算UOS。記入表3-24中。2．測(cè)量輸入失調(diào)電流IOS在運(yùn)放系列模塊中.按圖3-15正確連接實(shí)驗(yàn)電路.翻開直流開關(guān).用萬用表測(cè)量UO2.并用公式3-54〔3-53〕計(jì)算IOS。記入表3-24中。3．測(cè)量輸入偏置電流IIB假設(shè)無微安級(jí)精度儀器此實(shí)驗(yàn)略過.有則先調(diào)零〔調(diào)零方法：如圖3-19所示連接電路.調(diào)節(jié)RW使Uo為零即調(diào)零完畢.斷開電路其它連線.假設(shè)保持調(diào)零端的電位器RW接入運(yùn)放中.則后續(xù)實(shí)驗(yàn)可不用調(diào)零。調(diào)零時(shí)必須小心.不要使電位器的接線端與地線或正電源線相碰.否則會(huì)損壞運(yùn)算放大器〕后.如圖3-16正確連接電路.記錄所測(cè)數(shù)據(jù)。4．測(cè)量開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aud先調(diào)零〔方法見步驟3說明〕.然后按圖3-17正確連接實(shí)驗(yàn)電路.運(yùn)放輸入端參加一個(gè)頻率20HZ.峰峰值為100mV正弦信號(hào).用示波器監(jiān)視輸出波形。用毫伏表測(cè)量UO和Ui.并用公式3-56〔3-55〕計(jì)算Aud。記入表3-24中。5．測(cè)量共模抑制比KCMR先調(diào)零〔方法見步驟3說明〕.然后按圖3-18正確連接實(shí)驗(yàn)電路.運(yùn)放輸入端加f=100HZ.Uic=10V〔峰峰值〕正弦信號(hào).用毫伏表測(cè)量UOC和Uic.并用公式3-58、3-59計(jì)算AC及KCMR。記入表3-24中。圖3-19調(diào)零電路七、本卷須知1．測(cè)試時(shí)輸入的共模電壓Ui.必須小于被測(cè)量的集成運(yùn)放的最大共模輸入電壓Uic,max.否則運(yùn)放的共模抑制比將顯著下降；2．假設(shè)存在自激振蕩現(xiàn)象.應(yīng)在排除運(yùn)放的自激后才能進(jìn)展測(cè)量。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1．整理測(cè)試數(shù)據(jù).并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展處理；2．將實(shí)際測(cè)得的參數(shù)與所用的集成運(yùn)算放大器在手冊(cè)上標(biāo)明的參數(shù)進(jìn)展對(duì)比.分析產(chǎn)生誤差的原因；3．簡(jiǎn)要分析這些參數(shù)對(duì)用集成運(yùn)放組成的電路所造成的影響和誤差。4．答復(fù)預(yù)習(xí)要求和思考題中的問題；5．附上原始數(shù)據(jù)記錄及指導(dǎo)教師的簽名。九、思考題產(chǎn)生輸入失調(diào)電壓與輸入失調(diào)電流的原因有何不同實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄步驟1：表3-24測(cè)量輸入失調(diào)電壓UOSUOS(mV)IOS(μA)Aud(db)Ac(db)KCMR(db)實(shí)測(cè)值典型值實(shí)測(cè)值典型值實(shí)測(cè)值典型值實(shí)測(cè)值典型值實(shí)測(cè)值典型值指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)八集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用——模擬運(yùn)算電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.研究由集成運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運(yùn)算電路的功能。2.了解運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮的一些問題。二、實(shí)驗(yàn)類型設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)。三、預(yù)習(xí)要求1、復(fù)習(xí)有關(guān)集成運(yùn)放基本運(yùn)算電路的知識(shí)；2．詳細(xì)閱讀實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.弄清實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、方法和步驟；3．用給定的元器件自行設(shè)計(jì)基本運(yùn)算電路.并列出相應(yīng)的表格.得出計(jì)算結(jié)果。四、實(shí)驗(yàn)儀器1．雙蹤示波器2．萬用表3．交流毫伏表4．信號(hào)發(fā)生器五、實(shí)驗(yàn)原理在線性應(yīng)用方面.可組成比例、加法、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)、指數(shù)等模擬運(yùn)算電路。1〕反相比例運(yùn)算電路電路如圖3-20所示。對(duì)于理想運(yùn)放.該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為〔3-60〕圖3-20反相比例運(yùn)算電路為減小輸入級(jí)偏置電流引起的運(yùn)算誤差.在同相輸入端應(yīng)接入平衡電阻R2=R1∥RF。2〕反相加法電路圖3-21反相加法運(yùn)算電路電路如圖3-21所示.輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為R3=R1∥R2∥RF〔3-61〕3〕同相比例運(yùn)算電路圖3-22〔a〕是同相比例運(yùn)算電路.它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為R2=R1∥RF〔3-62〕當(dāng)R1→∞時(shí).UO=Ui.即得到如圖3-22〔b〕所示的電壓跟隨器。圖中R2=RF.用以減小漂移和起保護(hù)作用。一般RF取10KΩ.RF太小起不到保護(hù)作用.太大則影響跟隨性。圖3-22同相比例運(yùn)算電路4〕差動(dòng)放大電路(減法器)對(duì)于圖3-23所示的減法運(yùn)算電路.當(dāng)R1=R2.R3=RF時(shí).有如下關(guān)系式：〔3-63〕圖3-23減法運(yùn)算電路5〕積分運(yùn)算電路圖3-24積分運(yùn)算電路反相積分電路如圖3-24所示。在理想化條件下.輸出電壓U0等于〔3-64〕式中UC(0)是t=0時(shí)刻電容C兩端的電壓值.即初始值。如果Ui(t)是幅值為E的階躍電壓.并設(shè)UC(0)=0.則〔3-65〕此時(shí)顯然RC的數(shù)值越大.到達(dá)給定的U0值所需的時(shí)間就越長(zhǎng).改變R或C的值積分波形也不同。一般方波變換為三角波.正弦波移相。6〕微分運(yùn)算電路微分電路的輸出電壓正比于輸入電壓對(duì)時(shí)間的微分.一般表達(dá)式為：=〔3-66〕利用微分電路可實(shí)現(xiàn)對(duì)波形的變換.矩形波變換為尖脈沖。如圖3-25所示。圖3-25微分運(yùn)算電路7〕對(duì)數(shù)運(yùn)算電路對(duì)數(shù)電路的輸出電壓與輸入電壓的對(duì)數(shù)成正比.其一般表達(dá)式為：u0=KlnuIK為負(fù)系數(shù)。〔3-67〕利用集成運(yùn)放和二極管組成如圖3-26基本對(duì)數(shù)電路。圖3-26對(duì)數(shù)運(yùn)算電路由于對(duì)數(shù)運(yùn)算精度受溫度、二極管的內(nèi)部載流子及內(nèi)阻影響.僅在一定的電流范圍才滿足指數(shù)特性.不容易調(diào)節(jié)。故本實(shí)驗(yàn)僅供有興趣的同學(xué)調(diào)試。按如圖3-26所示正確連接實(shí)驗(yàn)電路.D為普通二極管.取頻率為1KHz.峰峰值為500mV的三角波作為輸入信號(hào)Ui.翻開直流開關(guān).輸入和輸出端接雙蹤示波器.調(diào)節(jié)三角波的幅度.觀察輸入和輸出波形如圖3-27所示.在三角波上升沿階段輸出有較凸的下降沿.在三角波下降沿階段有較凹的上升沿。如假設(shè)波形的相位不對(duì)調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)妮斎腩l率。圖3-27對(duì)數(shù)運(yùn)算電路的輸入、輸出波形關(guān)系8〕指數(shù)運(yùn)算電路指數(shù)電路的輸出電壓與輸入電壓的指數(shù)成正比.其一般表達(dá)式為：〔3-68〕利用集成運(yùn)放和二極管組成如圖3-28基本指數(shù)電路。K為負(fù)系數(shù)。圖3-28指數(shù)運(yùn)算電路由于指數(shù)運(yùn)算精度同樣受溫度、二極管的內(nèi)部載流子及內(nèi)阻影響.本實(shí)驗(yàn)僅供有興趣的同學(xué)調(diào)試。按如圖3-28所示正確連接實(shí)驗(yàn)電路.D為普通二極管.取頻率為1KHz.峰峰值為1V的三角波作為輸入信號(hào)Ui.翻開直流開關(guān).輸入和輸出端接雙蹤示波器.調(diào)節(jié)三角波的幅度.觀察輸入和輸出波形如圖3-29所示.在三角波上升階段輸出有一個(gè)下降沿的指數(shù)運(yùn)算.在下降沿階段輸出有一個(gè)上升沿運(yùn)算階段。如假設(shè)波形的相位不對(duì)調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)妮斎腩l率。圖3-29指數(shù)運(yùn)算電路的的輸入、輸出波形關(guān)系六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)時(shí)切忌將輸出端短路.否則將會(huì)損壞集成塊。輸入信號(hào)時(shí)先按實(shí)驗(yàn)所給的值調(diào)好信號(hào)源再參加運(yùn)放輸入端.另外做實(shí)驗(yàn)前先對(duì)運(yùn)放調(diào)零.假設(shè)失調(diào)電壓對(duì)輸出影響不大.可以不用調(diào)零。1．反相比例運(yùn)算電路1〕按圖3-20正確連線。2〕輸入f=100Hz.Ui=0.5V〔峰峰值〕的正弦交流信號(hào).翻開直流開關(guān).用毫伏表測(cè)量Ui、U0值.并用示波器觀察U0和Ui的相位關(guān)系.記入表3-25中。2．同相比例運(yùn)算電路1〕按圖3-22(a)連接實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)步驟同上.將結(jié)果記入表3-26中。2〕將圖3-22(a)改為3-22(b)電路重復(fù)內(nèi)容1)。3．反相加法運(yùn)算電路1〕按圖3-21正確連接實(shí)驗(yàn)電路。2〕輸入信號(hào)采用直流信號(hào)源.圖3-30所示電路為簡(jiǎn)易直流信號(hào)源Ui1、Ui2：圖3-30簡(jiǎn)易可調(diào)直流信號(hào)源用萬用表測(cè)量輸入電壓Ui1、Ui2(且要求均大于零小于0.5V)及輸出電壓U0.記入表3-27中。4．減法運(yùn)算電路1〕按圖3-23正確連接實(shí)驗(yàn)電路。2〕采用直流輸入信號(hào).實(shí)驗(yàn)步驟同內(nèi)容3.記入表3-28中。5．積分運(yùn)算電路1〕按積分電路如圖3-24所示正確連接。2〕取頻率約為100Hz.峰峰值為2V的方波作為輸入信號(hào)Ui.翻開直流開關(guān).輸出端接示波器.可觀察到三角波波形輸出并記錄之。6．微分運(yùn)算電路1〕按微分電路如圖3-25所示正確連接。2〕取頻率約為100Hz.峰峰值為0.5V的方波作為輸入信號(hào)Ui.翻開直流開關(guān).輸出端接示波器.可觀察到尖頂波。七、本卷須知1．連接電路前.先用萬用表粗測(cè)μA741是否損壞；2．注意μA741電源引腳.一定不要將電源的正負(fù)接反。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1．整理測(cè)試數(shù)據(jù).并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展處理；2．對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)展分析.并與理論數(shù)據(jù)進(jìn)展對(duì)比、分析；3．答復(fù)預(yù)習(xí)要求和思考題中的問題；4．附上原始數(shù)據(jù)記錄及指導(dǎo)教師的簽名。九、思考題1．在實(shí)際運(yùn)用中.積分器的誤差與哪些因素有關(guān)最主要的有哪幾種2．積分器輸入方波信號(hào).輸出三角波信號(hào)的幅度大小受哪些因素制約實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄步驟1：表3-25Ui=0.5V〔峰峰值〕.f=100HzUi(V)U0(V)Ui波形U0波形Av實(shí)測(cè)值計(jì)算值步驟2：表3-26Ui=0.5V,f=100HzUi(V)U0(V)Ui波形U0波形Av實(shí)測(cè)值計(jì)算值步驟3：表3-27反相加法運(yùn)算電路Ui1(V)Ui2(V)U0(V)步驟4：表3-28減法運(yùn)算電路Ui1(V)Ui2(V)U0(V)指導(dǎo)教師：實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)九集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用——有源濾波器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．熟悉用運(yùn)放、電阻和電容組成有源低通濾波、高通濾波和帶通、帶阻濾波器及其特性。2．學(xué)會(huì)測(cè)量有源濾波器的幅頻特性。二、實(shí)驗(yàn)類型驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)。三、預(yù)習(xí)要求復(fù)習(xí)教材有關(guān)濾波器內(nèi)容。四、實(shí)驗(yàn)儀器1．雙蹤示波器2．頻率計(jì)3．交流毫伏表4．信號(hào)發(fā)生器五、實(shí)驗(yàn)原理1．低通濾波器低通濾波器是指低頻信號(hào)能通過而高頻信號(hào)不能通過的濾波器.用一級(jí)RC網(wǎng)絡(luò)組成的稱為一階RC有源低通濾波器.如圖3-31所示：圖3-31基本的有源低通濾波器為了改善濾波效果.在圖3-31(a)的根基上再加一級(jí)RC網(wǎng)絡(luò).為了抑制在截止頻率附近的通頻帶范圍內(nèi)幅度下降過多的缺點(diǎn).通常采用將第一級(jí)電容C的接地端改接到輸出端的方式.如圖3-32所示.即為一個(gè)典型的二階有源低通濾波器。圖3-32二階低通濾波器這種有源濾波器的幅頻率特性為〔3-69〕式中：為二階低通濾波器的通帶增益；為截止頻率.它是二階低通濾波器通帶與阻帶的界限頻率。為品質(zhì)因數(shù).它的大小影響低通濾波器在截止頻率處幅頻特性的形狀。注：式中S代表2．高通濾波器只要將低通濾波電路中起濾波作用的電阻、電容互換.即可變成有源高通濾波器.如圖3-33所示。其頻率響應(yīng)和低通濾波器是“鏡象〞關(guān)系。圖3-33高通濾波器這種高通濾波器的幅頻特性為〔3-70〕式中的意義與前同。3．帶通濾波器這種濾波電路的作用是只允許在某一個(gè)通頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)通過.而比通頻帶下限頻率低和比上限頻率高的信號(hào)都被阻斷。典型的帶通濾波器可以從二階低通濾波電路中將其中一級(jí)改成高通而成。如圖3-34所示.它的輸入輸出關(guān)系為〔3-71〕中心角頻率〔3-72〕頻帶寬〔3-73〕選擇性〔3-74〕圖3-34典型二階帶通濾波器這種電路的優(yōu)點(diǎn)是改變Rf和R1的比例就可改變頻帶寬而不影響中心頻率。4．帶阻濾波器如圖3-35所示.這種電路的性能和帶通濾波器相反.即在規(guī)定的頻帶內(nèi).信號(hào)不能通過〔或受到很大衰減〕.而在其余頻率范圍.信號(hào)則能順利通過。常用于抗干擾設(shè)備中。圖3-35二階帶阻濾波器這種電路的輸入、輸出關(guān)系為〔3-75〕式中：由式中可見.愈接近2.愈大.即起到阻斷范圍變窄的作用。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1．二階低通濾波器實(shí)驗(yàn)電路如圖3-32正確連接電路圖.翻開直流開關(guān).取Ui=1V〔峰峰值〕的正弦波.改變其頻率〔接近理論上的截止頻率338Hz附近改變〕.并維持Ui=1V〔峰峰值〕不變.用示波器監(jiān)視輸出波形.用頻率計(jì)測(cè)量輸入頻率.用毫伏表測(cè)量輸出電壓U0.記入表3-29中。輸入方波.調(diào)節(jié)頻率〔接近理論上的截止頻率338Hz附近調(diào)節(jié)〕.取Ui=1V〔峰峰值〕.觀察輸出波形.越接近截止頻率得到的正弦波越好.頻率遠(yuǎn)小于截止頻率時(shí)波形幾乎不變?nèi)詾榉讲āＳ信d趣的同學(xué)以下濾波器也可用方波作為輸入.因?yàn)榉讲l譜分量豐富.可以用示波器更好的觀察濾波器的效果。2．二階高通濾波器實(shí)驗(yàn)電路如圖3-33正確連接電路圖.翻開直流開關(guān).取Ui=1V〔峰峰值〕的正弦波.改變其頻率〔接近理論上的高通截止頻率1.6K附近改變〕.并維持Ui=1V〔峰峰值〕不變.用示波器監(jiān)視輸出波形.用頻率計(jì)測(cè)量輸入頻率.用毫伏表測(cè)量輸出電壓U0.記入表3-30。3．帶通濾波器實(shí)驗(yàn)電路如圖3-34正確連接電路圖.翻開直流開關(guān).取Ui=1V〔峰峰值〕的正弦波.改變其頻率〔接近中心頻率為1023Hz附近改變〕.并維持Ui=1V〔峰峰值〕不變.用示波器監(jiān)視輸出波形.用頻率計(jì)測(cè)量輸入頻率.用毫伏表測(cè)量輸出電壓U0.自擬表格記錄之。(記入表3-31。)理論值中心頻率為1023Hz.上限頻率為1074Hz.下限頻率為974Hz?！?〕實(shí)測(cè)電路的中心頻率f0。〔2〕以實(shí)測(cè)中心頻率為中心.測(cè)出電路的幅頻特性。4．帶阻濾波器實(shí)驗(yàn)電路選定為如圖3-35所示的雙T型RC網(wǎng)絡(luò).翻開直流開關(guān).取Ui=1V〔峰峰值〕的正弦波.改變其頻率〔接近中心頻率為2.34KHz附近改變〕.并維持Ui=1V〔峰峰值〕不變.用示波器監(jiān)視輸出波形.用頻率計(jì)測(cè)量輸入頻率.用毫伏表測(cè)量輸出電壓U0.自擬表格記錄之。(記入表3-32。)理論值中心頻率為2.34KHz?！?〕實(shí)測(cè)電路的中心頻率。〔2〕測(cè)出電路的幅頻特性。七、本卷須知1．連接電路前.先用萬用表粗測(cè)集成運(yùn)算放大器是否損壞；2．注意集成運(yùn)算放大器電源引腳.一定不要將電源的正負(fù)接反。八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1．整理測(cè)試數(shù)據(jù).并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展處理；2．對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)展分析.并與理論數(shù)據(jù)進(jìn)展對(duì)比、分析；3．答復(fù)預(yù)習(xí)要求和思考題中的問題；4．附上原始數(shù)據(jù)記錄及指導(dǎo)教師的簽名。九、思考題1．若何根據(jù)幅頻特性曲線得到截止頻率、中心頻率和帶寬2．運(yùn)算放大器的閉環(huán)放大倍數(shù)對(duì)有源濾波器的特性有何影響實(shí)驗(yàn)原始數(shù)據(jù)記錄步驟1：表3-29二階低通濾波器的幅頻特性f(Hz)U0(V)步驟2：表3