电子技术基础实验 教学课件.pdf

第一章模拟电路试验实验一常用电子仪器的使用方法一、实验目的1.学习电子电路实验中常用的电子仪器示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、晶体管毫伏表等的主要技术指标、性能及正确使用方法；2.初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形、测量频率与电压的方法；3.培养阅读仪器说明书的能力、仪器操作能力和观察能力。二、实验原理在电子技术实验中，常常使用示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、晶体管毫伏表 和万用表等设备，为电子电路的静态和动态工作提供能源和测试工具。实验中要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以连线简捷、调节顺手、观 察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接一般可按照如 图1-1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的接地线应连接在一起，称共地。信号 源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源 接线使用普通导线。下面着重介绍几种电子技术实验中常用的仪器设备。图1-1仪器之间的连接图1.示波器示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号 进行频率、幅度等各种参数的测量，下面以固纬GDS-1022为例进行介绍。(1)面板介绍GDS-1022是即时取样率为250MSa/S；等效取样率为25GS/s的数字存储示波器，图1-2 是该示波器的面板，部分按键的主要功能已在图中注明，其中菜单键中主要按键的功能如下：图1-2示波器面板Ac q uir e键：设定撷取模式Dis pl a y键：显示器设定Util ity键：安装Ha r d c opy、系统资料、目录语言、校正和测试棒补偿Hel p键：按Hel p键后，再按其他相应的按键，在LCD显示器上显示该键的Hel p内容Autos e t键：寻找信号并设定适当的水平/垂直/触发设定Cur s or键：执行游标量测Mea s ur e键：安装并执行自动量测Sa ve/Rec a l l键：储存并读取影象、波形、面板设定Ha r d c opy键：传送数据到SD卡Run/Stop键：冻结信号(2)显示器GDS-1022数字示波器在显示器面板上显示了示波器在使用过程中波形的各种参数、状态 等数据，如图3所示，具体表现在：波形显示中通道1用黄色，通道2用兰色显示信号的波形 触发状态：Tr ig d 触发Tr ig?没有触发，显示器没有更新Auto没有触发，显示器已更新STOP 触发终止，也出现在Run/Stop触发设定：显示触发源、类型和斜率，视频触发则显示触发源和极性（4）通道状态：显示通道、耦合模式、垂直刻度和水平刻度波形标尺 波形位置运行/停止触发状态垂直状态 水平状态 输入信号 触发设定图1-3显示器面板（3）设定仪器在使用前必须对相关的参数进行设定，主要包括：信号连接、刻度调整和测试探头 补偿等方面，具体步骤如下：连接电源，按下电源开关，开启显示器 按Sa ve/Rec a l l key叫出厂内预设值（Def a ul t Setup）,重设系统连接测试棒到通道1输入端和测棒补偿信号输出（2Vp-p,1kHz方波）设定测棒衰减到X 10按Autos et键，屏幕中央出现方波 按Dis pl a y键，然后按Ty pe选择Vec tor波形调整测棒的补偿点使方波的边缘平坦继续其他操作步骤。（4）测量将被测波形通过探头连接到仪器上按CHI（CH2）键，开启相应的测试通道，波形出现在显示器上（再次按下将关闭该 通道，注意Autos et键不会自动开启信号通道）按下Autos et键，仪器将自动对水平刻度、垂直刻度和触发通道等参数自动安装设定，并将波形显不在屏幕中央，按Und o解除Autos et功能（开启Autos et功能5秒后，就可利用这 个功能），Autos et功能不适合测量频率小于20Hz,幅度小于30mV的输入信号 按Mea s ur e键，功能选项出现在屏幕上，通过选择Sour c e、Vol ta ge项选择信号通道和 电压值，并配合Va r ia bl e旋钮，使测量参数结果显示在屏幕上；也可通过按Cur s or键开启游 标测量功能，通过按Sour c e选择信号源通道、按XY选择水平或垂直标尺，并通过Va r ia bl e 旋钮移动游标，从而实现游标测量。2.函数信号发生器函数信号发生器可按需要输出正弦波、方波和三角波三种信号波形。输出电压最大峰峰 值Vp-p可达20V（负载1MQ）。通过输出衰减按钮（Od B、20d B、40 d B 60d B可选）和输 出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏特级范围内连续调节。函数信号发生器输出信 号的频率可以通过频率分档按键进行调节。3.晶体管毫伏表晶体管毫伏表是一种常用的电子测量仪器，主要用来测量正弦交流电压的有效值。正弦 交流电压有效值U和峰值Um的关系是：Um=j2U,当测量非正弦交流电压时，晶体管毫 伏表的读数没有直接的意义。晶体管毫伏表不能用来测量直流电压。三、实验设备1.函数信号发生器，1台；2.双踪示波器，1台；3.晶体管毫伏表，1台；4.数字万用表，1块。四、实验内容与步骤1.用机内校正信号对示波器进行自检在通道1（通道2）的输入端和面板上测试信号补偿（校正信号）的输出端（2Vp-p,1kHz 方波）连接探头测试棒，设定衰减到X10,分别按Util ity键、按Pr obeComp、Wa ve ty pe选 择标准方波，然后按Autos e t键，测试信号就会出现在显示器上。通过改变水平/垂直位置和 水平/垂直刻度旋钮，读出波形的幅度和频率，记入表1-1。表1-1示波器自检测试标准值实测值幅度Up-p/V2频率f/Hz10002.用示波器、毫伏表测量函数信号发生器信号参数从信号发生器输出信号，用示波器和晶体管毫伏表分别测量该信号的有关参数的方法如 下：根据所需波形将“波形选择”相应开关按下（现为正弦波）。根据所需频率，选择频率范围，再调“频率微调”旋钮，使输出频率分别为100 Hz、1kHz、10 kHz和100 kHz的正弦波信号。根据实验要求，选择输出电压，先调“输出衰减”按钮（分为ODb、20d B、40d B、60d B 四挡，本实验要求有效值均为IV,故“输出衰减”可置Od B）的位置。从信号发生器输出端 输出信号至示波器和交流毫伏表，分别测量其频率及峰峰值，记入表1-2中。表1-2不同信号的测量信号电压频率/kHz示波器测量值电压毫伏表读数/V示波器测量值/V周期/ms频率/Hz峰峰值有效值0.1110100五、预习要求1.预习示波器、函数信号发生器和其他有关测量仪表的原理和使用说明。2.预习不同信号波形的有效值、平均值、峰峰值之间的换算关系。六、实验报告1.整理实验数据，并进行分析。2.如何操纵示波器有关旋钮，以便从示波器显示屏上观察到稳定、清晰的波形？3.函数信号发生器有哪几种输出波形？它的输出端能否短接，如用屏蔽线作为输出引线,则屏蔽层一端应该接在哪个接线柱上？4.晶体管毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压？它的表头指示值是被测信号的什么数值？它是否可以用来测量直流电压的大小？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,r i,r o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为固定电阻分压式偏置单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用Rp、氏加和 此2组成的分压电路，发射极电阻尺小Re2用于稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输 入端加入输入信号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 出信号U。，从而实现了电压放大。图2-1单级共射极放大电路在电路中，当流过偏置电阻Rp+R从和的电流远远大于（一般为710倍）晶体管VI的基极电流右时（一般710倍），则它的静态工作点可用下式估算:电压放大倍数输入电阻&=(Rp+RGRb2%输出电阻 Ro Rc由于电子器件性能的分散性比较大，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。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，放大器各项动态参数 进行的测量与调试等。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，然后选用量程合适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Ub、Uc和Ue。实验中，为了避免断开集电极，一般采用测量电压Ue或 Uc，然后算出Ic的方法，例如，只要测出Ue，即可用U-U算出Ic，也可根据=分由Uc确定Ic。同时也能算出Ube=be，Lz JTJ UL-2电阻器用于稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入信号后，放大器的输出端便可得到一个与输入信号相位相反的输出 信号。其中：尺尸为一个可变电阻，用来调节三极管的偏置电压。双踪示波器XSC1用来观察 放大器的输入信号和输出信号电压波形。4-图2-8单管放大器2.仿真步骤1）在Mul tis im仿真软件工作平台上，绘制单管共射仿真放大电路，从指针元件库中，选择电流表、电压表（注意DC和AC的区别），从虚拟仪器库中选取示波器和函数信号发生 器放入电路中的位置，如图2-8所示。函数信号发生器设置如图2Tl所示。按下仿真按钮，仿真实验结果。2）测试静态工作点Q 通过A（s hif t+A）键调节Rp1的阻值，自拟实验表格，等仿真过程稳定以后，记录图 2-8中各电流表、电压表的读数，求得静态工作点Q。把仿真实验数据与理论计算值比较，分 析误差原因。单击 Mul tis im 界面菜单“Simul a te/Ana l y s es/DC oper a ting Point”按钮。在弹 出的对话框中选择待分析的电路节点，如图2-9所示。单击“Simul a te”按钮进行直流工作 点仿真分析，即有所选节点的分析结果显示在“Ana l y s is Gr a ph”对话框中，如图2-10所示,比较实测的结果。图2-9直流分析选项对话框图2-10直流工作点分析结果图3）测试电压放大倍数A”调节图2-8中信号源输出正弦波信号：频率IKHz、有效值0.694mV,按下仿真按钮，调 节Rpi的阻值，在保证输出波形不失真的情况下，记录放大电路输入、输出电压有效值。求出 电压放大倍数Auo4）观察输入、输出波形。双击图2-8中虚拟示波器，弹出示波器面板窗口，放大器输入交流信号送入示波器A通道，输出的交流信号送入B通道，调节A、B通道的输入耦合方式为AC,调节A、B通道的 Sc a l e使Y轴每格代表的电压值分别为2mV、50mV；X轴每格代表的时间为1ms。从示波器上 观察输入、输出波形（如图2-12所示）以及它们的相位关系，得出什么结论？图2-11信号发生器XFG1设置图2-12双踪示波器XSC1的波形测量输入、输出波形的幅度、周期。示波器上有两个游标，可用来直接读取每个游标处的数据。如图2-12中游标1（红色）、游标2（兰色）所示的位置，可直接读出输入信 号的周期。移动游标分别到输入、输出波形的波峰、波谷处，就可读出输入、输出波形的幅 值，并求出电压放大倍数。增加放大电路的输入信号，观察输出波形的变化情况，直到输出波形出现失真为止，分析失真原因。（4）单击Mul tis im界面菜单“Simul a te/Ana l y s es/AC Ana l y s is”按钮。在弹出的对话框“Output”选项中，选择待分析的电路节点，如图2-13所示。在启动的频率特性分析参数设 置对话框中设定相关参数，单击“Simul a te”按钮进行交流仿真分析，即可得到该放大电路 的幅频特性曲线和相频特性曲线，如图2-14所示。移动幅频特性曲线上的游标，可得中频段电压增益约为80.IDbo移动游标，减小3d B（约 为77.l d B）,女阍2-14所示，可分别得到下限截止频率fL和上限截止频率fH分别为1.83kHz和4.99MHz。由此可得到放大电路的通频带：BW=fH 一/=(4.99 1.8 3x10-3)MHz=4.99MzAC Ana lysis图2-13交流分析选项设置AC Ana lysisCir c uit 1AC.Ana l y s is?4 4*y&1.8321k77.03894.9964M77.14304.9946H104.0767r o200.2179n9.60831.000010.0000G535.0116r o80.1379 0.0000 0.0000Xl yi x2 y2 dx dy 1/dx 1/dy min xma x x min y ma x y o f f se t x o f f se t y，2三图2-14单管放大电路的幅频特性曲线和相频特性曲线5）输入电阻属的测量测量输入电阻R,的仿真电路如图2-15所示，Rs=5.Ik Q,信号源输入Upp=l mV,观察示波器显示的输出波形，在保证输出波形不失真的情况下，用交流电压表U1测出信号源的输入电压Us、U2测出放大电路输入信号的电压值Ui,代入耳=6 4，计算出输入电U7；阻舄。也可利用仿真软件，在仿真电路中直接用交流电压表和交流电流表测试放大电路输 入端的电压Ui和电流l i,然后相除，即为输入电阻K。XFG1MSRs5.1 k00.707m10MXSC1VCC0.376m8 士图2-15测量输入电阻仿真电路6）Rpi+Rw对静态、动态的影响将仿真电路2-8中的负载电阻Rl、Ri、R2去掉，即输出端开路、输入不衰减时，输入信 号幅值设置为Upp=10mV,调整电阻RpI+&的值分别为40kQ、50 kQ、60 kQ、70kQ时,观察放大电路的输出波形，自拟实验表格记录放大电路的静态工作点及输出波形的情况。7）负载电阻Rl对动态的影响改变负载电阻Rl的大小，测量输入、输出电压，求出相应电路的电压放大倍数。将图2-8中的负载电阻Rl分别调整为5.1 kQ、2 kQ和去掉负载电阻使输出端开路三种情况时,开启仿真按钮，自拟实验表格记录输入、输出电压值，计算电压放大倍数A。分析实验结果,得出什么结论？8）测量输出电阻尺测量输出电阻刷只要在保证输出波形不失真的条件下，负载电阻为Rl=5.1 kQ时，记录输出电压Ik的值；当负载开路（空载）时，记录下输出电压U。的值，代入R。二-阳，就可计算出输出电阻鸟,。9）Ce对电压放大倍数的影响在图2-8仿真电路中，去掉射极电容Ce，保持负载不变，记录放大电路的输入电压Ui、输出电压U。，求出电压放大倍数Au；比较这一放大倍数与射极电容存在时电路的放大倍数有 何不同？分析射极电容Ce的作用。六、预习要求1.三级管单管放大器工作原理；2.放大器动态及静态测量方法。七、实验报告1.注明你完成的实验内容和思考题，简述相应的基本结论，2.选择你在实验中感觉最深的一个实验内容，写出教详细的报告，要求你能够使一个懂 得电子电路原理但没有看过本实验指导的人可以看懂你的实验报道，并相信你实验中得出的 基本结论。八、思考题1.如何选择正确的静态工作点？调试时应注意什么？2.如何利用测试的静态工作点估算三极管的电流放大倍数？3.放大电路的静态与动态测试有何区别？4.负载电阻对放大电路的静态工作点有无影响？对动态指标有无影响？实验三两级放大电路一、实验目的1.掌握如何合理设置静态工作点；2.学会放大器频率特性测试方法；3.了解放大器的失真及消除方法。二、实验原理单级放大电路的放大倍数一般都较低，往往不能满足实际电路的要求，这就需要将若干 单级放大电路串联起来，将前级的输出端加到后级的输入端，组成多级放大器，使信号经过 多次放大，达到所需的值，如图3-1所示。多级放大器的连接称为耦合，其耦合方式有三种,即阻容耦合、直接耦合、变压器耦合。微 第功旃第一级第二级Uo负 载图3-1多级放大器的组成本实验选用RC耦合两级放大电路来研究多级放大器的有关性能指标，如图3-2所示。图3-2两级阻容耦合放大器1.电压放大倍数Av在多级放大电路中，由于各级之间是串联起来的，后一级的输入电阻就是前载。所以多 级放大器的总电压放大倍数等于各级放大倍数的乘积，即A=4424声。注意各级放 大倍数应考虑前后级的相互影响。两级RC耦合放大器中：第一级 A一。9 第二级 A“2=_/3腾rbeX“2式中=吗21 岛22 2Rl2=Rc2 I I Rl2.输入、输出电阻多级放大电路中后一级放大电路的输入电阻就是前一级放大电路的输入电阻，放大电路 的输入电阻就是第一级的输入电阻，对于本实验的两级放大电路的输入电阻为：多级放大电路的输出电阻就是末级（输出级）的输出电阻，即厂0=%v；本实验的两级RC耦合放大电路的输出电阻为r0=ro2=Rc23.频率响应特性在实际应用，如通常要求放大器能够放大一定频率范围内的信号。放大器对不同频率的 信号往往放大倍数不尽相同，这样被放大的信号幅度变化和原来的输入信号就会不完全相同,即所谓出现失真。例如，在低频或高频时，放大器对其放大的信号达不到预期的要求，因而 造成放大器在低频或高频时放大性能变差。我们把放大器的放大倍数（幅值，相位）和工作 信号频率有关联的特性称为频率特性，相应的曲线为频率特性曲线。多级放大电路的幅频特 性曲线通频带比单级放大电路的通频带要窄。三、实验仪器1.两级放大电路2.双踪示波器3.数字万用表4.信号发生器5.交流毫伏表四、实验内容实验电路见图3-21.设置静态工作点（1）按图接线，注意接线尽可能短，（2）静态工作点设置：要求第二级在输出波形不失真的前提下幅值尽管大；第一级为增 加信嗓比点尽可能低。（3）在输入端加上IKHz幅度为0.3mV的交流信号,调整工作点使输出信号不失真。注意：如发现有寄生振荡，可采用以下措施消除：重新布线，尽可能走线短。可在三极管b e间加几P到几百P电容。信号源与放大器用屏蔽线连接。2.按表3-1要求测量并计算，注意测静态工作点时应断开输入信号。表3-1静态工作点输入/输出电压（mV）电压放大倍数第一级第二级第1级第2 级整体Uc iUbiUeiUc 2Ub2Ue2UiUO1U02AuiAu2Au空载负载3.接入负载电阻Rl=3KQ,按表2-1测量并计算，比较实验内容2.3的结果,4.测两级放大器的频率特性（1）将放大器负载断开，先将输入信号频率调到IKHz,幅度调到使输出幅度最大而不失 真。（2）保持输入信号幅度不变，改变频率（频率的选取时，在输出幅值变化大时可多取几 个测试点），按表3-2测量并记录。（3）接上负载、重复上述实验。表3-2f(HZ)501002505001000250050001000020000VoRl=ooRl=3K五、仿真分析1.两级阻容耦合放大器电路组成图3-3所示电路为两级阻容耦合放大器仿真电路。前一级电路采用共射极放大电路，后 一级放大电路与实验二的单管放大电路一样，采用电阻分压式工作点稳定的单管放大器。双 踪示波器XSC1用来观察一级和二级输出信号电压波形。C2T(-10UF-POL|Re-J Ce1,OkO=；10uF-POL图3-3两级阻容耦合放大器2.参数设置1）在仿真软件中按图3-3连接电路，双击信号发生器XFG1,按图3-4进行设置参数。2）根据实验要求在图3-3中加入直流电流表、电压表，调节Rpi、Rp2阻值，利用示波器观 察两级放大电路的输出，在保证不失真的条件下，自拟实验表格，记录下两级放大电路的静 态工作点，并通过改变Rn、Rp2阻值观察波形的变化情况；同时也可以通过单击Mul tis im界面 菜单r tSimul a te/Ana l y s es/DC oper a ting Point”按钮，得出直流工作点分析表格，对直 流参数进行分析，得出什么结论?3）双击双踪示波器XSC1,按图3-5设置可观察到两级电路放大后的波形。从图中读出两级放大输出的波形幅度，计算出放大倍数，与实际测量进行比较，得出什么结论？去掉负载后再重复测量，分析实验结果。图3-4信号发生器XFG1设置图3-5两级阻容耦合放大器仿真波形4）单击Mul tis im界面菜单Simul a te/Ana l y s es/AC Ana l y s is”按钮。在弹出的对话框“Output”选项中，选择待分析的电路节点V9O在启动的频率特性分析参数设置对话框中设 定相关参数，单击“Simul a te”按钮进行交流仿真分析，即可得到两级放大电路的幅频特性曲线和相频特性曲线，得出电路的上、下限频率和通频带宽度，如图3-6所示。Selected Diagram：AC Analysis图3-6两级放大电路的幅频和相频曲线六、预习要求1.复习教材多级放大电路内容及频率响应特性测量方法。2.分析图3-2两级交流放大电路，初步估计测试内容的变化范围。七、实殆报告1.整理实验数据，与仿真数据比较，分析实验结果，找出误差原因。2.画出实验电路的频率特性简图，标出抗。3.写出增加频率范围的方法。八、思考题1.静态工作点的变化对放大器的放大倍数和输出波形有何影响？2.分析两级放大电路级与级之间相互影响的原因？3.放大电路的上限频率和下限频率受哪些因数的影响？实验四 射极跟随器（共集电极电路）一、实验目的1.掌握射极跟随器的特性及测量方法。2.进一步学习放大器各项参数测量方法。二、实验原理共集电极电路又名射极跟随器或射极输出器，射极输出器的输出取自发射极，它是一个 电压串联负反馈放大电路，具有输入阻抗高，输出阻抗低，输出电压能够在较大范围内跟随 输入电压作线性变化以及输入输出信号同相位等特点。图3-1为射极输出器实验电路。射极输出器的有关基本关系式如下（参照图4-1电路）1.静态工作点估算U-TJJ=u CC u BEB&+（1+4）&I C=BU CE=U c c I eRe2.电压放大倍数近似等于1“二（1+夕）（%七）1%+（i+0（Re 七）上式说明射极跟随器的电压放大倍数小于近于1,且为正值。这是深度电压负反馈的结果。但它的射极电流仍比基流大（1+/）倍，所以虽然没有电压放大作用但是具有一定的电流和功 率放大作用。可作为功率放大器输出级。3.输入电阻，=%+（1+）（&）rl=rlhre输入电阻的测试方法同单管放大器。参照图3-1,只要测得A、B两点的对地电位即可求出输入电阻。=RA UsU4.输出电阻七%+(8 Rb)1由上式可知射极跟随器的输出电阻G比共射极单管放大器的输出电阻r0=Rc低得多。三极管的越高，输出电阻越小。输出电阻二的测试方法也同单管放大器，即先测出空载输出电压U。，再测接人负载氏心后 的输出电压根据。乙=-氏小 即可求出=（2一1）&。ro+RL U L射极输出器虽然没有电压放大作用，但它具有高输入电阻和低输出电阻的特点，它在电 子电路中应用非常广泛，具体表现在：（1）射极输出器作为输入级。由于射极输出器具有很高的输入电阻，常用在多级放大电 路中作为输入级，尤其对高内阻的信号源更有重要意义。（2）射极输出器作为输出级。由于其输出电阻很低，当多级放大电路的负载变化时，其输 出电压的变化很小，带负载能力很强。（3）射极输出器作为中间级。在多级放大电路中，如果前一级的输出电阻较高，而后一级的输入电阻较低，则前后级之间就不能很好的配合。将射极输出器接入电路中，使前后级 匹配，起到阻抗变换的作用。三、实验仪器1.共集电极放大电路2.双踪示波器3.数字万用袭4.信号发生器5.交流毫伏表四、实验内容与步骤1.按图4-1电路接线2.直流工作点的调整将电源+12V接上，在B点加/=l KHz正弦波信号，输出端用示波器监视，反复调整 Rp及信号源输出幅度，使输出幅度在示波器屏幕上得到一个最大不失真波形，然后断开输入 信号，用万用表测量晶体管各极对地的电位，即为该放大器静态工作点，将所测数据填入表 4-1 o表4-1静态工作点测试数据UE(V)UB(V)Uc(V)Ie=i3.测量电压放大倍数接入负载Rl=1KQ,在B点加/=l KHz信号，调输入信号幅度（此时偏置电位器Rp不能再旋动），用示波器观察，在输出最大不失真情况下测知、肛值，将所测数据填入表4-2 中：表4-2电路放大倍数实验数据4.测量输出电阻Uj(V)uL(V)4=-在B点加/=l KHz正弦波信号，/=100mV左右，接上负载Rl=100 Q时，用示波器 观察输出波形，注意波形不出现失真，用毫伏表测量空载输出电压。（R=oo）,有负载输出 电压勺（Rl=100Q）的值（这两个测试数据数值比较接近，注意观察它们的数值关系），则0=（必一 1）Rl将所测数据填入表4-3中。uL表4-3输出电阻实验数据uo(mV)uL(mV)uL5.测量放大器输入电阻L（采用换算法）在输入端串入R=5K1电阻，A点加入的正弦信号，用示波器观察输出波形,用毫伏表分别测A、B点对地电位us、/。则 八二 R=us Ui 竺一 1 u i将测量数据填入表4-4。表4-4输入电阻实验数据us(V)%(V)R ri=US r-u i6.测射极跟随器的跟随特性并测量输出电压峰峰值Vopp。接入负载Rl=2 K。，在B点加入的正弦信号，逐点增大输入信号幅度小,用示波器监视输出端，在波形不失真时，测所对应的肛值，计算出A“，并用示波器测量输出电 压的峰峰值Vopp，与电压表读测的对应输出电压有效值比较.将所测数据填入表4-5。表4-5射极跟随器输出特性测试1234%uLVqppA五、仿真分析在Mul tis im软件中，按图4-2所示搭建共集电极放大电路，依前述方法，进行 仿真测量和仿真分析，得出静态、动态数据和频率响应曲线，如图4-3,4-4所示，自拟表格完成数据。图4-2射极跟随器射板跟随Se le cte d Dia gr a m：DC Ope r a ting Po i图4-3直流工作点分析表上.一二三I当F-I(”3二二一a射极跟随 AC Ana l y s isiYICOmF：c J-.irriiV(3 Iz)Se le cte d Dia gr a m AC Ana lysisHJJU 1AC An&lysinin xgx x nin y mix y if f se t x jf f se t yi.o o o u Lli.2755xn1.0000114.2755m0.00000.00001.000010.0000G 661.6280口 923.6173m0.0000 0.0000图4-4射极跟随器的仿真测量曲线六、预习要求1.参照教材有关章节内容，熟悉射极跟随器原理及特点。2.根据图4-1元器件参数，估算静态工作点，画交、直流负载线。七、实验报告1.绘出实验原理电路图，标明实验的元件参数值。2.整理实验数据及说明实验中出现的各种现象，得出有关的结论；画出必要的波形及曲 线。3.将实验数据、仿真结果与理论计算比较，分析产生误差的原因。八、思考题1.分析比较射极跟随器电路和共射极放大电路的性能和特点，两种电路分别适用在什么场合？实验五场效应管放大电路的测试一、实验目的1.学习测量结型场效应管的参数及转移特性。2.了解共源极放大电路的组成及动态参数的测试方法。二、实验原理场效应管是一种电压控制型器件。按结构可分为结型和绝缘栅型两种类型。由于场效应 管栅源之间处于绝缘或反向偏置，所以输入电阻很高（一般可达上百兆欧）又由于场效应管 是一种多数载流子控制器件，因此热稳定性好，抗辐射能力强，噪声系数小。加之制造工艺 较简单，便于大规模集成，因此得到越来越广泛的应用。1.结型场效应管的特性和参数场效应管的特性主要有输出特性和转移特性。图5-1所示为N沟道结型场效应管3DJ6F 的输出特性和转移特性曲线。其直流参数主要有饱和漏极电流/os s，夹断电压。尸等；交流 参数主要有低频跨导，即:g=Md m A gs。庾=常数2-A/mA1.4 12 1.0 0.8 0.6 04 0J 0 2 4图5-1 3DJ6F的输出特性和转移特性曲线%-o v-02 V-0.4 V-0.6 V-C.8V-1.0V-1JV-1 4V表5-1列出了 3DJ6F的典型参数值及测试条件。表5-1 3DJ6F的典型参数值及测试条件参数名称饱和漏极电流/mA夹断电压%/V跨导g33 v-i)测试条件os=VUgs=V/n=0uAUDS=10V1rls=3 mAf=1 kHz参数值1-3.51002.场效应管放大器性能分析图5-2为结型场效应管组成的共源极放大电路。其静态工作点电压、电阻为:uc s=uG-us=肃-idrsId=/dSs（1 一赞）2Au=一 gmRl.=gmRD RlRi=Rg+R.i/Rgz&=Rd式中，跨导gm可由特性曲线用作图法求得，或用公式计算，即：3.输入电阻的测量方法场效应管放大器的静态工作点、电压放大倍数和输出电阻的测量方法，与实验二中晶体 三极管放大器的测量方法相同。其输入电阻的测量，从原理上讲，也可采用实验二中所述方 法，但由于场效应管的R,比较大，如直接测量输入电压Us和Uj,则由于测量仪器的输入电 阻有限，必然会带来较大的误差。因此，为了减小误差，常利用被测放大器的隔离作用，通 过测量输出电压来计算输入电阻。测量电路如图5-3所示。图5-3输入电阻测量电路在放大器的输入端串入电阻R,把开关K掷向位置1（即使R=O）,测量放大器的输出电压 Uol=AuUs；保持不变，再把K掷向2（即接人R）,测量放大器的输出电压U2。由于 两次测量中A“和U.保持不变，故R。片也=UsAlR+Ri由此可以求出：式中R和此不要相差太大，本实验可取R=100200kC。三、实验设备1.模拟电子技术实验箱，1台；2.函数信号发生器，1台；3.双踪示波器，1台；4.晶体管毫伏表，1台；5.数字万用表，1块；四、实验内容1.静态工作点的测量和调整在实验箱中找出本实验所需的各种器件，并按图5-2连接电路，令ui=O,接M+l 2 V电源,用数字万用表直流电压挡测量Ug、和检查静态工作点是否在管子输出特性曲线放 大区的中部，如在，则静态工作点合适，应把结果记入表5-2。若不在，则不合适，应适当调整和火5,使静态工作点处于管子输出特性曲线放大区的中部，调好后，再测量Ug、0s和。并记入表5-2。表5-2结型场效应管共源极放大器静态指标测量值计算值Uc/Vus/vuD/vUdsNUGS/VID/mAuDS/vUGS/VID/mA2.电压放大倍数A“、输入电阻与和输出电阻火。的测量(1)A“和&的测量。在放大器的输入端加入/=1屉的正弦信号100 mV),并用示波器监视输出 电压。的波形。在输出电压没有失真的情况下，用交流毫伏表分别测量尺小。和尺小10 k。时的输出电压(注意：保持Uj幅值不变)，记入表5-3。表5-3共源极放大器交流指标测量值计算值%和乙波形UJVUJV4R/k Q4RJk Q.RL=（x）Ro=10 2用示波器同时观察处和。的波形，并绘于表5-3中，分析它们的相位关系。(2)一的测量。按图5-3改接实验电路，选择大小合适的输入电压Us(50100 mV),将开关K施“1”,测量R=0时的输出电压。1，然后将开关掷向“2”，(接入R),保持Us不变，再测量根据公式：求出与,并记入表5-4。表5-4输入电阻的测量测量值计算值%/vu。2 1VRJk QRJk Q五、仿真在Mul tis im软件中，按图5-2所示搭建场效应管共源极放大电路，依前述方法,开启仿真开关，进行仿真测量，如图5-4所示仿真电路和输入、输出仿真波形。并依 次从仪表库中调出3个测量笔分别放置在电路中场效应管三个电极s、g、d处，启动 仿真开关，进行在路动态测量，如图5-5所示。XSC1图5-4场效应管共源放大电路仿真实验图5-5场效应管共源放大电路在路动态仿真测量1、改变Rg2和Rs的阻值，记录静态和动态参数的变化，分析变化的原因？2、改变分析带负载和开路时波形的变化情况。3、利用仿真电路测试H,，并与实验结果进行比较分析。六、预习要求1.复习教科书中有关场效应管部分的内容，并分别用图解法与计算法估算管子的静态工 作点（根据实验电路参数），求出工作点处的跨导2.在测量场效应管静态工作电压Ugs时，能否用直流电压表直接并在G、S两端测量？为 什么？3.为什么测量场效应管输入电阻时要用测量输出电压的方法？七、实验报告1.整理实验数据，将测得的A“、R火。和理论计算值进行比较。2.把场效应管放大器与晶体管放大器进行比较，总结场效应管放大器的特点。3.分析测试中的问题，总结实验收获。实验六负反馈放大电路一、实验目的1.研究负反馈对放大器性能的影响。2.掌握反馈放大器性能的测试方法。二、实验原理负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用，虽然它使放大器的放大倍数降低，但能在多 方面改善放大器的动态指标，如稳定放大倍数、改变输入、输出电阻、减小非线性失真和展 宽通频带等。因此，几乎所有的实用放大器都带有负反馈。负反馈放大器有四种组态，即电压串联、电压并联、电流串联和电流并联。本实验以电 压串联负反馈为例，分析负反馈对放大器各项性能指标的影响。1.图6T为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路，在电路中通过火一把输出电压。引回 到输入端，加在三极管V1的发射极上，在发射极电阻人上形成反馈电压了。根据反馈的判 断法可知，它属于电压串联负反馈。图6-1两级阻容耦合电压串联负反馈放大电路主要性能指标如下：闭环电压放大倍数A_141+4工其中，A=o/j为基本放大器（无反馈）的电压放大倍数，即开环电压放大倍数。1+AuFu为反馈深度，它的大小决定了负反馈对放大器性能改善的程度。反馈系数F=&Rf+Re输入电阻Rif=（l+Au Fu）R.均为基本放大器的输入电阻。输出电阻n RORo f=-1+Au o Fu为基本放大器的输出电阻。Au 0为基本放大器Rl=s时的电压放大倍数。2、本实验还需要测量基本放大器的动态参数，怎样实现无反馈而得到基本放大器呢？不能简单地断开反馈支路，而是要去掉反馈作用，但又要把反馈网络的影响（负载效应）考 虑到基本放大器中去。为此：在画基本放大器的输入回路时，因为是电压负反馈，所以可将负反馈放大器的输出 端交流短路，即令。=0,此时相当于并联在凡上。在画基本放大器的输出回路时，由于输入端是串联负反馈，因此需将反馈放大器的 输入端（V1管的射极）开路，此时（氏,+凡）相当于并接在输出端。可近似认为并接在输 出端。根据上述规律，就可得到所要求的如图6-2所示的基本放大器。图6-2等效基本放大电路三、实验仪器1.两级阻容耦合负反馈放大电路2.双踪小波器3.信号发生器4.数字万用表5.交流毫伏表四、实验内容1.负反馈放大器开环和闭环放大倍数的测试（1）开环电路按图接线，号先不接入。输入端接入%=0.5mV,/=l kHz的正弦波（注意输入信号采用输入端衰减法），调 整接线和参数使输出不失真且无振荡（参考实验二方法）。按表6-1要求进行测量并填表。根据实测值计算开环放大倍数和输出电阻厂。（2）闭环电路 接通按要求调整电路。按表6-1要求测量并填表，计算Auf o根据实测结果，验证Auf-o表6-1开环、闭环增益实验数据Rl(Q)%(mV)o(mV)A”(A/)开环OO0.51K50.5闭环OO0.51K50.52.负反馈对失真的改善作用（1）将图6-1电路开环，逐步加大处的幅度，使输出信号出现失真（注意不要过分失真）记录失真波形幅度.（2）将电路闭环，观察输出情况，并适当增加小幅度，使输出幅度接近开环时失真波形 幅度。（3）若H/=3K。不变，但接入VI的基极，会出现什么情况？实验验证之。（4）画出上述各步实验的波形图。3.测放大器频率椅性（1）将图6-1电路先开环，选择/适当幅度（频率为IKHz）使输出信号在示波器上有 满幅正弦波显示。（2）保持输入信号幅度不变逐步增加频率，直到波形减小为原来的70%,此时信号频