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模拟电路虚拟实验教学系统实验指导书

模拟电路虚拟实验教学系统

实验指导书
( )

北京邮电大学
北京润尼尔网络科技有限公司

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目 录
一、系统使用说明 4
1、实验环境 4
1.1整体界面 4
2、实验操作 5
2.1器材栏 5
2.1.1器材栏概述 5
2.1.2 器材栏操作 7
2.2 实验台 8
2.2.1 器材操作 8
2.2.2器材连线 9
2.3属性栏 9
2.3.1概述 9
2.3.2属性栏操作 10
二、典型实验 18
1、典型实验指导书 18
1.1实验一：测量三极管电流放大倍数（β值） 18
1.2实验二：二极管伏安特性的测量 20
1.3实验三：二极管限幅电路 22
1.4实验四：二极管桥式整流电路 24
1.5实验五：单管交流放大电路 26
1.6实验六：稳压二极管特性测试 29
1.7实验七：应用稳压二极管的双向限幅电路 32
1.8实验八：双极型晶体管主要参数的测量 34
1.9实验九：晶体管共发射极单管放大电路 37
1.10实验十：射极跟随器电路 41
1.11实验十一：差分放大电路 44
1.12实验十二：互补对称放大电路—单电源互补对称 48
1.13实验十三：结型场效应管放大电路—传输特性测量 53
1.14实验十四：结型场效应管放大电路 55
1.15实验十五：放大电路的频率特性—β及fβ测试 57
1.16实验十六：放大电路的频率特性—共发射极 60
1.17实验十七：放大电路的频率特性—共集极 63
1.18实验十八：共射共基组合放大电路 65
1.19实验十九：负反馈放大器—两级电压串联负反馈 68
1.20实验二十：负反馈放大器—无内阻 73
1.21实验二十一：负反馈放大器—电流串联负反馈 76
1.22实验二十二：集成运算放大器指标测试—开环实验 79
1.23实验二十三：集成运算放大器指标测试—闭环实验 82
1.24实验二十四：集成运算放大器的基本应用—反相电路 85
1.25实验二十五：集成运算放大器的基本应用—单电源反相电路 90
1.26实验二十六：算放大器的基本应用—积分电路 92
1.27实验二十七：集成运算放大器的基本应用—微分电路 94
1.28实验二十八：集成运算放大器的基本应用—同相加法电路 96
1.29实验二十九：集成运算放大器的基本应用—加减法电路 98
1.30实验三十：集成运算放大器的基本应用—低通滤波器 100
1.31实验三十一：集成运算放大器的基本应用—高通滤波器 103
1.32实验三十二：集成运算放大器的基本应用—过零比较器 105
1.33实验三十三：集成运算放大器的基本应用—滞迴比较器 107
1.34实验三十四：集成运算放大器的基本应用—窗口比较器 109
1.35实验三十五：集成运算放大器的基本应用—桥式正弦波 111
1.36实验三十六：集成运算放大器的基本应用—方波发生器 113
1.37实验三十七：集成运算放大器的基本应用—方波三角波振荡电路 116
1.38实验三十八：集成运算放大器的基本应用—压控锯齿波振荡电路 118
附录：泰克示波器测量电压及时长的方法 120

一、系统使用说明
本系统是针对各类大中专院校《模拟电路》实验课程配套开发的可在网上开展的虚拟实验室，软件由课程实验仿真平台和虚拟实验教学管理系统两部分组成。仿真平台模拟真实实验中用到的器材和设备，提供与真实实验相似的实验环境；虚拟实验教学管理系统提供全方位的虚拟实验教学辅助功能，包括：实验前的预习、实验的开课管理、典型实验库的维护、实验教学安排、实验过程的指导、实验结果的批改、实验成绩统计查询等功能，为实验教学环境提供服务并开展应用。可满足高校和各类培训机构实验教学环节的需要，尤其适用于远程教学。
1、实验环境
1.1整体界面
实验区
实验操作平台界面包括实验平台、器材栏和属性栏三部分，属性栏位置可自由移动（单击边框，鼠标拖动）。如图1-1所示。
属性栏
器材栏

图1-1 整体界面
实验区：在此区域中，搭建实验电路，进行实验操作，仪表读数等。
器材栏：提供当前实验所要使用的器材。使用器材的图标和相应描述文字进行显示和说明。
属性栏：提供用户在实验区中所选择的器材的属性和和对复杂器材的操作。
2、实验操作
2.1器材栏
2.1.1器材栏概述
2.1.1.1 器材栏种类
课程实验仿真台提供了十三大类136种实验器材模型：
² 电阻：57种常用阻值的电阻、1个可自定义阻值的电阻和1个滑动变阻器
² 电容：9种常用电容值的电容和1个可自定义电容值的电容
² 电感：2种常用电感值的电感和1个可自定义电感值的电感
² 二极管：6种一般二极管和5种稳压管
² 结型场效应管：3种场效应管和2种场效应管
² 双极型晶体管：7种晶体管和17种晶体管
² 仪器仪表：数字直流电流表、数字直流电压表、数字交流电流表、数字交流电压表、万用表、信号发生器、示波器、直流稳压电源、功率计、简易信号发生器、泰克示波器、岩崎示波器、频率计、固纬示波器
² 集成运算放大器：μA741、37、741
² 三端稳压器：7805三端稳压器
² 线性变压器：4_10变压器
² 桥堆：1B4B42桥堆
² 开关：单刀单掷开关、单刀双掷开关
² 继电器：201A05、
² 其它：电位器、滑动变阻器
普通电阻：

普通电容：

结型场效应管：

双极型晶体管：

二极管：

电感：

三端稳压器

线性变压器

桥堆

滑动变阻器

集成运算放大器

信号发生器：

数字直流电压表：

数字直流电流表：

数字交流电压表

数字交流电流表

功率计

单刀单掷开关

单刀双掷开关

万用表：

直流稳压电源：

泰克示波器：

岩崎示波器：

固维示波器：

图1-2 器材栏小图标含义
2.1.1.2 器材实物栏
器材实物栏由各类器材实物及符号显示，呈树状。点击器材树的结点处，可以打开或收起各类器材列表。
2.1.2 器材栏操作
2.1.2.1 显示和关闭器材栏
在实验平台任意位置单击鼠标右键，弹出如图1-3窗口，点击【显示器材栏】，弹出器材实物栏及器材属性窗口，如图1-4所示，从器材实物栏中可以选择实验所需要的器材。
当器材栏窗口处于显示状态下，在实验平台任意位置单击鼠标右键，弹出如图1-5的关闭器材栏窗口。点击【关闭器材栏】，器材实物栏及属性将被隐藏。

图1-3 显示器材栏窗口

图1-5关闭器材栏窗口

图1-４ 器材栏及器材属性窗口

2.2 实验台
2.2.1 器材操作
2.2.1.1 添加器材
选择器材栏的某个器材并单击鼠标左键，然后将光标移动到实验平台的合适位置（这期间可以放开鼠标左键），再单击左键，这时，系统会自动在该器材实物的四周加上红框，如图1-6所示，表示该器材的有效操作区域，现在的所有操作都是针对它进行的。于是所选器材实物将被添加到实验平台上。

图1-6 添加器材
2.2.1.2移动器材
实验器材添加到实验平台上后，可以自由移动器材的位置。选中器材后，单击左键并拖动，器材随光标在实验平台内任意移动，直到位置满意为止，放开左键，器材在新位置上显示出来。
2.2.1.3删除器材
选择实验平台的器材，单击右键会出现如图1-7所示的菜单。菜单中包含“关闭器材栏”、“删除器材”、“属性”三项功能。单击【删除器材】，出现如图1-8所示的对话框，点击【确定】按钮即可完成删除该器材的操作。

图1-7 右键菜单

图1-8 删除器材
将鼠标移到实验平台的空白处，点击右键出现如图1-9所示的菜单，点击【删除全部器材】，出现如图1-10所示的对话框，点击【确定】按钮，可将平台上的全部器材删除

图1-9 删除所有器材

图1-10 删除全部器材
2.2.2器材连线
实验区的器材，均有接线处。器材节点（接线处）用黑色圆环表示。当光标在某一节点附近，光标变成小手形状，此时单击左键，从此点拖出蓝色导线。导线随光标位置移动。当光标靠近另一个黑色圆环时，在圆环处单击左键，完成连线，导线固定。

导线的删除：单击某一导线，导线变粗，右键单击导线，弹出菜单选择删除导线。

导线没有属性栏。导线特性如下：
（1）导线为直线，且只能为竖直或水平方向。
（2）两条导线可交叉，互不影响。
（4）两条导线除节点可相同外，不能出现重合部分。
（5）导线可拐弯，拖出待连导线后，在任意空白处单击左键，可作为固定的拐点。点击右键表示放弃连线。
（6）同一节点可同时连接多根导线。
2.3属性栏
2.3.1概述
每一器材的属性栏均由“属性设置”和“使用说明”两页组成。单击按钮处可以显示相应的内容。
利用“属性设置”页可实现对数字直流电流表、数字直流电压表、万用表、信号发生器、示波器五种器材的实际按钮、按键等的操作。对电阻、电容、电感等器材进行参数和名称设置。
“使用说明”页用文字介绍该器材的使用方法和注意事项。
2.3.2属性栏操作
2.3.2.1属性栏的显示
1、器材栏中的全部器材都有对应的属性栏。导线没有属性栏。
2、通过在在器材上点击右键选择“属性”，可以显示属性栏。
3、所有器材的属性栏可以同时显示。
2.3.2.2属性栏的移动和关闭
1、属性栏移动
将光标移动到属性栏的最上方横条框处，左键单击后拖动，放开左键，属性栏移动到当前虚线框停留的位置。
2、关闭属性栏
点击属性栏的“确定”或者关闭按钮就可关闭属性栏。
2.3.2.3属性栏具体操作
1、属性设置页
在属性栏中的属性设置页面中，可以对当前器材的属性进行设置。
2、使用说明页
在属性栏中，选择“使用说明”，在这里可以对当前器材的功能进行解释说明。
3、各器材具体属性
l 普通电阻
可进行相应的属性设置以及查看使用说明。
通过“参数设置”页可对电阻的“器材名称名称”及“电阻值”两个可变参数进行设置（见图1-11）：
【名称】默认名字为“”。0,1,2,3…
在向实验区放置一个新的电阻时，系统默认它的名称中的n的取值为：当前平台上的电阻个数减一。如平台上已有3个电阻，新放置的第4个电阻的名称将自动设置为“R3”。
直接在“器材名称”编辑框内填写，然后点击“确定”，就可以给电阻改名。可输入中文、英文（大小写均可）或数字以及其他符号。
【电阻值】默认电阻值为2000欧姆。
图1-11
直接在“电阻值”编辑框内填写新的电阻值，然后点击“确定”，就可以改变该电阻的阻值。
也可以点击编辑栏旁边的下拉箭头，选择电阻值。
固定电阻只能改变器材名称，不能改变电阻值。
l 电容
可进行相应的属性设置以及查看使用说明。
通过“参数设置”页可对电阻的“器材名称”及“电容值”两个可变参数进行设置（见图1-12）：
【名称】默认名字为“”。0,1,2,3…
在向实验区放置一个新的电容时，系统默认它的名称中的n的取值为：当前平台上的电容个数减一。如平台上已有3个电容，新放置的第4个电容的名称将自动设置为“C3”。
直接在“器材名称”编辑框内填写，然后点击“确定”，就可以给电容改名。可输入中文、英文（大小写均可）或数字以及其他符号。
【电容值】默认电阻值为0.01。
图1-12
直接在“电容值”编辑框内填写新的电容值，然后点击“确定”，就可以改变该电容值。
也可以点击编辑栏旁边的下拉箭头，选择电容值。
固定电容只能改变器材名称，不能改变电容值。
l 电感
可进行相应的属性设置以及查看使用说明。
通过“参数设置”页可对电阻的“器材名称”及“电感值”两个可变参数进行设置（见图1-13）：
【名称】默认名字为“”。0,1,2,3…
在向实验区放置一个新的电感时，系统默认它的名称中的n的取值为：当前平台上的电感个数减一。如平台上已有3个电感，新放置的第4个电感的名称将自动设置为“L3”。 图1-13
直接在“器材名称”编辑框内填写，然后点击“确定”，就可以给电感改名。可输入中文、英文（大小写均可）或数字以及其他符号。
【电感值】默认电感值为10。
直接在“电感值”编辑框内填写新的电感值，然后点击“确定”，就可以改变该电感值。
也可以点击编辑栏旁边的下拉箭头，选择电感值。
固定电感只能改变器材名称，不能改变电感值。
l 直流稳压电源
可进行相应的属性设置以及查看使用说明（见图1-14）。
正负电压输出按钮
电压调节旋钮
电源开关按键
数值显示屏

图1-14
直流稳压电源输出电压-36.9～+36.9v，显示屏可显示电压调节值。
正负电压输出按钮，当按钮弹起时输出的是正电压，按下按钮则输出负电压。
l 数字直流电压表
可进行相应的属性设置以及查看使用说明（见图1-15）。
量程选择按钮
电源开关按键
数值显示屏

图1-15
数字直流电压表的量程为：3、30、300、3V、30V、300V
l 数字直流电流表
可进行相应的属性设置以及查看使用说明（见图1-16）。
量程选择按钮
电源开关按键
数值显示屏

图1-16
数字直流电流表的量程为：0.2、2、20、200、2A、20A
l 数字交流电压表
可进行相应的属性设置以及查看使用说明（见图1-17）。
量程选择按钮
电源开关按键
数值显示屏

图1-17
数字交流电压表的量程为：3、30、300、3V、30V、300V
l 数字交流电流表
可进行相应的属性设置以及查看使用说明（见图1-18）。
量程选择按钮
电源开关按键
数值显示屏

图1-18
数字交流电流表的量程为：0.2、2、20、200、2A、20A

l 万用表
可进行相应的属性设置以及查看使用说明（见图1-19）。
量程选择旋钮
电源开关按
数值显示屏

图1-19
直流电压有5个量程，分别为200、2V、20V、200V、1000V；交流电压有5个量程，分别为200、2V、20V、200V、750V；直流电流有4个量程，分别为2、20、200、20A；交流电流有4个量程，分别为2、20、200、20A；电阻有7个量程，分别为200Ω、2KΩ、20KΩ、200KΩ、2MΩ、20MΩ、200MΩ；电容有5个量程，分别为200、2、200、20、2。
l 信号发生器
可进行相应的属性设置以及查看使用说明（见图1-20）。
20
19
18
17
16
15
14
13
12
11

10
9
8
7
6
5
4
3
2
1

图1-20
1、 电源开关按键
2、 波形选择按键：正弦波
3、 波形选择按键：方波
4、 波形选择按键：三角波
5、 确定按键
6、 复位按键
7、 振幅衰减按键
8、 振幅调节旋钮
9、 频率粗调旋钮
10、 频率微调旋钮
11、 振幅数值显示屏
12、 频率单位选择按键：1
13、 频率单位选择按键：10
14、 频率单位选择按键：100
15、 频率单位选择按键：1
16、 频率单位选择按键：10
17、 频率单位选择按键：100
18、 频率单位选择按键：1
19、 频率单位选择按键：10
20、 频率数值显示屏

l 示波器
可进行相应的属性设置以及查看使用说明（见图1-21）。
8
6
4
3
2
1

11
10
9
7
5

图1-21
1、 输出通道1的波形
2、 输出通道2的波形
3、 同时输出通道1和通道2的波形
4、 通道1纵轴位置调节旋钮
5、 通道1纵轴增益调节旋钮，刻度值可在面板图上直接读出
6、 通道2纵轴位置调节旋钮
7、 通道2纵轴增益调节旋钮，刻度值可在面板图上直接读出
8、 横轴位置调节旋钮
9、 横轴增益调节旋钮，刻度值可在面板图上直接读出
10、 波形显示屏
11、 电源开关按键
二、典型实验
1、典型实验指导书
1.1实验一：测量三极管电流放大倍数（β值）
【实验目的】
1. 熟悉三极管的器材参数
2. 掌握三极管电流放大倍数的测量方法
3. 掌握电流放大倍数β的计算方法
【实验器材】
1. 直流稳压电源
2. 直流电压表
3. 三极管
4. 数字万用表
5. 电阻、电容若干
【实验步骤】
1、 装接电路与简单测量

图2 基本放大电路
1) 按图2.1所示，连接电路(注意：接线前先测量+12V电源，关断电源后再连线)，将的阻值调到最大位置。
2、 测量与调整
a) 接线完毕仔细检查，确定无误后接通电源。
b) 改变，用直流电压表测量和之路电压，
c) 根据电压和电阻值计算之路电流
d) 记录分别为2、3、4、5时三极管的测量值。
e) 根据得到的测量值计算β值，将得到的数值填入到下列表格中

2
3
4
5
β
100.5
100.536
100.20
100.18
表1
注意：
和的测量和计算方法：
测和一般可用间接测量法，即通过测和，和计算出和，此法虽不直观，但操作较简单，建议初学者采用。
直接测量法，即将微安表和毫安表直接串联在基极(集电极)中测量。此法直观，但操作不当容易损坏器件和仪表。不建议初学者采用。
【实验报告】
1. 提交表1的计算测量数据
2. 写出计算放大倍数β值的计算公式
3. 三极管三段电压存在什么关系

1.2实验二：二极管伏安特性的测量
【实验目的】
1. 认识二极管的电压电流关系的特性。
2. 认识二极管特性在大信号应用电路中的表现。
3. 掌握二极管桥式整流电路的构成。
【实验预习】
二极管的伏安特性，二极管的恒压降模型，二极管的限幅及整流电路。
【实验器材】
1. 直流稳压电源
2. 信号发生器
3. 双踪示波器
4. 万用表
5. 直流电流表
6. 二极管
7. 电阻等
【实验原理】

图1 二极管伏安特性的测量
基于图1电路，逐点测量二极管（1N914快恢复开关二极管）的电压、电流关系。为较准确地设定电压，用电阻分压得到 。

【实验过程】
1. 二极管伏安特性的测试
按照图1电路所示，首先在实验台上搭建电路，在器材栏点击所用的器件或仪器，在实验台中的适当位置点击放置。为方便调整，电路中的R0、R1应选用器材栏中的可变电阻。二极管选用1N914（选其他的也可以），注意二极管图标上的标线端是正极端（2014/8版）。
接连导线时，点击器件或仪表的端点，引导连线到目的器件的端点再次点击，连线只能纵横走向，不能斜向，在需要折拐处需点击。只能在器件端点击建立连线，在线段的中间点击不能连接。接地点（）在一个电路里一般只应有一个，各仪表及电源的接地端均应连线到这一接地点。
表1列出管端电压的各测量点，要求测得相应的管电流。结果填入表1 。测试时，直流电源电压可固定在一个定值（例如2V），调整电阻R0或R1的阻值(双击打开其属性框)，由万用表直流电压挡读得各，由直流电流表(适当挡位)读得对应的。为便于再测试及验证，同时在表1中记录R0、R1的阻值。
根据测试结果画出二极管(1N914)的伏安特性()曲线（在实验报告中）。()应具有指数性的特征。

表1：二极管（1N914）的伏安特性的测试
(V)
0
0.1
0.3
0.5
0.6
0.7
0.75
0.8
()
0
0
0
0
0
0
0.001
0.004
电源2V
R01 (KΩ)
40/0
40/2
11.5/2
6/2
4.7/2
3.7/2
3.3/2
3.0/2
(V)
0.85
0.9
0.95
1
1.02
1.05
1.08

()
0.033
0.198
1.611
9.361
18.58
81.64
261

电源2V
R01 ( KΩ)
2.5/2
1.7/2
0.5/2
0.1/2
0.05/2
0.01/2
0.002/2

根据测试所得的1N914二极管伏安特性曲线，该管在大信号导通后的钳位电压值应该为多少?

【实验报告】
1. 根据表1的测量结果。
分析论述如下问题。
（1） 根据表1的数据，画出二极管的伏安特性()的曲线。根据曲线，该管在大信号导通后，在电流处于10~70的范围内时，的钳位电压值应该为多少? 在()曲线坐标中画出管的折线化模型。

（2） 【选做】论述二极管的折线化模型。什么是折线化模型？其依据是什么？为什么使用折线化模型。
解答参考：
（1） 伏安特性()的曲线如下图所示。根据()曲线，在电流处于10~70的范围内时，在1~1.05V ，可近似取为其中间值，即1.03V 。管的折线化模型如下图中绿线所示。

（2） 二极管的折线化模型是用两段或多段直线代替其实际的伏安特性曲线。
折线化模型的依据是，二极管伏安关系为指数型，在管端电压在小于其阈值电压时，电流很小，可以被近似处理为零，而当大于后，随的再增大而急剧增加，以致在处于较大的范围内，只比略增大，可被近似处理为等于。
管的折线化模型是一种近似模型，使用它可以简化电路的分析。

1.3实验三：二极管限幅电路
【实验目的】
1. 认识二极管的电压电流关系的特性。
2. 认识二极管特性在大信号应用电路中的表现。
3. 掌握二极管桥式整流电路的构成。
【实验预习】
二极管的伏安特性，二极管的恒压降模型，二极管的限幅及整流电路。
【实验器材】
1. 直流稳压电源
2. 信号发生器
3. 双踪示波器
4. 万用表
5. 直流电流表
6. 二极管
7. 电阻等
【实验原理】

图1 二极管限幅电路
图1电路为利用二极管的单向限幅电路，改变直流电源电压可调整限幅电压的门限点。
图1电路的设置是为了深化认识二极管伏安特性的折线化模型。

【实验过程】
1、二极管限幅电路
当输入信号在一定范围内时，限幅电路的输出与输入的波形相同，当超出范围时，保持在定值，不再随改变。利用二极管正向导通后两端电压表现出的钳位性（钳位电压，硅管的的经验值一般取为0.7V），可以实现限幅。
图1电路中，R0为限流电阻，目的是限制二极管的导通电流，避免其因过流而损坏。1N914平均整流输出电流()为75 , 浪涌电流可达1A。电路中输入电压为幅度4V的正弦波信号，流过R0的电流为正弦顶状脉冲，幅度为[()]0，为保证足够的裕量，取＜74，由此得出R0的下限值，约27Ω。取R0为100欧姆。
按照图1在实验台构建电路，信号源用幅度4V，频率500的正弦电压。用双踪示波器（泰克）观察、测量输入、输出信号波形，结果在表2中记录。测量精度±10% 。
测量时使用示波器的标尺。适时点击（泰克）示波器的“”按钮，使曲线恰显示到满屏时停止。点击 “”按钮，再点击控制按钮（示波器屏右侧按钮列的最上一个），使示波器屏上出现测量电压的两条水平标线，旋转示波器面板上的“垂直”区的两个“位置”旋钮，调整标线的上下位置，在示波器屏右下方读得测量值。

表1：二极管限幅电路
正弦信号源（）
幅度4V，频率500
限流电阻R0=100Ω
、 的波形（剪切图）
的波形，限幅电压值为多少

限幅电压1.9V
（由示波器屏上光标测得）

如果二极管正负极对调，或者电源换为负极性，或者二极管和限流电阻R0的位置对调，电路呈现什么样的限幅特性？实验者可自行试之。

【实验报告】
根据表1的实验结果。分析如下问题。
（1） 在实验中流过二极管的电流的范围是多少？
（2） 【选做】论述限流电阻R0的作用及取值范围。

解答参考：
（1）根据表2中的测量，限幅电压为1.9V， 为正弦顶状脉冲，峰值(4-1.9)0=2.1。的范围0~2.1
（2）限流电阻R0是为了限制流过二极管的导通电流， 使的平均值不超过管参数(平均正向整流电流)，如果超过，在实际工作中的二极管会因过热烧毁。
1.4实验四：二极管桥式整流电路
【实验目的】
1. 认识二极管的电压电流关系的特性。
2. 认识二极管特性在大信号应用电路中的表现。
3. 掌握二极管桥式整流电路的构成。
【实验预习】
二极管的伏安特性，二极管的恒压降模型，二极管的限幅及整流电路。
【实验器材】
1. 直流稳压电源
2. 信号发生器
3. 双踪示波器
4. 万用表
5. 直流电流表
6. 二极管
7. 电阻等
【实验原理】

图1 二极管桥式整流电路
图1电路为二极管桥式整流电路。
图1电路的设置是为了深化认识二极管伏安特性的折线化模型。

【实验过程】
1. 二极管桥式整流电路
整流电路的目的是为了从交流电源得到直流信号，二极管桥式电路是经典的整流电路。在图3 所示电路中，二极管D03呈桥式结构。当变压器次级输出电压2上正下负时，二极管D0、D3导通，D1、D2截止，负载得到的电压为正向，而当2上负下正时，D1、D2导通， D0、D3截止， 仍为正向。
按照图1在实验台搭建电路，二极管可选用1N914或其他整流型二极管， 为1KΩ。信号源选简易信号源，按表3设置。注：变压器的变比为1:0.08 。

表1：二极管整流实验电路
信号源
正弦波、50、310V
变压器次级输出信号2、负载输出电压信号的示波器屏幕剪切图
2的幅度2m，的幅度

224.5V ，23.6V

图1电路的输出电压为脉动型，不能认为就是直流信号。为得到直流电压，应在输出电阻并联滤波电容C，C的容量应满足≥(3~5)2 。实验者可自行试之。

【实验报告】
1. 根据表3的实验结果。分析如下问题。
（1） 分别叙述变压器次级电压2正半周期及负半周时，电流的流经通路。
（2） 的幅度为什么比2的低，理论上会低多少？

解答参考：
（1）当2上正下负时，电流通路为变压器次级正端→D0→→D3→次级负端，得正半周电压。
当2上负下正时，电流通路为变压器次级负端→D2→→D1→次级端正，得正半周电压。

（2）的幅度比2的低两个二极管钳位电压值。

1.5实验五：单管交流放大电路
【实验目的】
1. 熟悉电子元器件
2. 掌握放大电路静态工作点的调试方法及其对放大电路性能的影响
3. 学习测量放大电路Q点，，，的方法，了解共射极电路特性
4. 学习放大电路的动态性能
【实验器材】
1. 直流稳压电源
2. 信号发生器
3. 直流电压表
4. 示波器
5. 三极管
6. 数字万用表
7. 电阻、电容若干
【实验步骤】
1、 调整直流工作点：
按图2.2接线，调整使1.0V（精确度为3%）计算并填表2.1。

图2.2 工作点稳定的放大电路
表2.1
实测
实测计算
(V)
(V)
(V)
(V)
(KΩ)
(μA)
()
1.741
2.429
0.619
11.52
34

2、交流特性的研究
b) 按图2.2的基础上调Rb使Vc为6V。
c) 将信号发生器的输出信号调到1，接至放大电路的A点，点得到5的小信号，观察和端波形，并比较相位。
d) 信号源频率不变，逐渐加大信号源幅度，观察不失真时的最大值并填表2.2。
表2.2
实测
实测计算
()
(V)

5
0.238

8
0.383

11
0.525

14
0.661

e) 保持5不变，空载时调到6V，放大电路接入负载，按表2.3中给定不同参数的情况下测量和，并将计算结果填表中。
表2.3
给定参数
实测
实测计算

()
(V)

5K
5K
17
0.791

5K
2K
17
0.298

3、测放大电路输入，输出电阻
f) 输入电阻测量。
在输入端串接一个5K1电阻,输出端连接负载电阻，如图2.4，测量与，即可计算。

图2.4 输入电阻测量
i. 输出电阻测量，保持不变(见图2.5）

图2.5 输出电阻测量
在输出端接入可调电阻作为负载，选择合适的值使放大电路输出不失真(接示波器监视)，测量带负载时和空载时的，即可计算出。
将上述测量及计算结果填入表2.5中。
表2.5
测算输入电阻（设：5K1）
测算输出电阻
实测
测算
估算
实测
测算
估算
()
()

∞

(KΩ)
(KΩ)

1.6实验六：稳压二极管特性测试
【实验目的】
1. 认识稳压二极管的电压电流关系。
2. 了解稳压二极管的稳压应用电路。
【实验预习】
稳压二极管的伏安特性，稳压二极管的动态电阻，基于稳压二极管的稳压电路。
【实验器材】
1. 直流稳压电源
2. 万用表
3. 信号发生器
4. 双踪示波器
5. 稳压二极管
6. 电阻等
【实验原理】
()
(V)
0
1
76
3.3
+
-

图3 1N4728A的稳压工作区特性曲线

图1 稳压特性的测试
图1电路为典型的二极管稳压电路，稳压二极管工作于反向击穿状态，当电源电压或负载在一定范围内变化，二极管两端的电压保持在其额定电压，相对变化很小。稳压二极管1N4728A的稳压工作区特性曲线如图3所示，额定稳压值是3.3V，最大功耗1.3W，在电流76时的动态电阻为10欧姆。动态电阻越小，稳压特性越佳。

【实验内容】
1. 稳压特性的测试
在图1电路中，在电源电压高于二极管的反向击穿电压时，经过限流电阻R0使二极管反向击穿，为负载提供额定稳压值0。当或在一定范围内改变时，只要流过稳压二极管的电流在其稳压范围（）内，二极管可保证其两端电压在0点的相对改变量足够小。
限流电阻R0的作用是隔离电源和稳压二极管，保证管电流在其稳压范围（）内。对图1电路，当负载电阻为定值，电源电压在范围内，的范围处于 。和分别如式①、①所示。
——① ——①
在图1电路中，在3.5~5V范围内，在稳压范围为1，取为76，为3.3KΩ。将以上数值代入式①可得限流电阻R0的取值范围是20~100欧姆。电路中取R0为80Ω。
在实验台按图1搭建电路，器件及仪表从器材栏中点击、放置。稳压二极管选用1N4728A。注意二极管图标中有暗线端为正极。按照表1分别设置电源电压值，用万用表的直流挡读得稳压二极管两端的输出电压 。用直流电流表测量流经二极管的电流 。在表1中记录测量结果并计算相应的数值。
为认识稳压特性，表1中要求计算管击穿状态下的管端电压相对的变化量Δ。为管击穿工作后管端电压的平均值，可认为是稳压二极管在实际电路中的稳压值。表1中还要求计算管导通后的动态电阻和管耗功率 。可以用ΔΔ近似计算 。Δ为各测量挡的增量。为管电压、电流的乘积。

表1：稳压二极管（1N4728A）稳压特性的测试
电源电压
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
输出电压 (V)
1.95
2.44
2.93
3.21
3.25
3.27
3.29
3.3
流过稳压二极管的电流
()
0.0
0.0
0.0
2.55
8.36
14.26
20.26
26.29
稳压二极管的工作状态

管未反向击穿，
为R0与对的分压值
同左

同左

反向
击穿
状态
同左
同左
同左
同左
(V)
/
/
/
3.264
3.264
3.264
3.264
3.264
Δ
/
/
/
-1.65%
-0.43%
0.18%
0.8%
1.1%
动态电阻
(Ω)
/
/
/
110
6.9
3.4
3.3
1.7
管耗功率( )
≈0
≈0
≈0
8.2
27.17
46.6
66.7
86.8

表1的测试及计算意图巩固以下认识。
① 稳压二极管在反向击穿后，两端电压表现的稳压特性，是指当电源电压或负载改变致使管电流改变时，的相对变化足够小，并不是在数学上不变。
② 动态电阻越小，稳压特性越好。在本实验中，越大，越小。
③ 稳压二极管提供稳压特性是以损耗功率为代价的，越大，也会越大。

【实验报告】
1． 根据表1的测试、计算结果。
分析论述：稳压二极管的稳压特性和其动态电阻、工作电流、消耗功率的（趋势性）一般关系。

越小，稳压特性越好， 随增大而增大。在本实验中，越大，越小。的上限受器件最大功率损耗的限制。
1.7实验七：应用稳压二极管的双向限幅电路
【实验目的】
1. 认识稳压二极管的电压电流关系。
2. 了解稳压二极管的稳压应用电路。
【实验预习】
稳压二极管的伏安特性，稳压二极管的动态电阻，基于稳压二极管的稳压电路。
【实验器材】
1. 直流稳压电源
2. 万用表
3. 信号发生器
4. 双踪示波器
5. 稳压二极管
6. 电阻等
【实验原理】
()
(V)
0
1
76
3.3
+
-

图3 1N4728A的稳压工作区特性曲线

图2 应用稳压二极管的双向限幅电路

【实验内容】

1. 应用稳压二极管实现的双向限幅电路
图2电路常用于限制输出电压最大值及最小值。在实验台搭建好电路后，信号源按表2的要求设置，用双踪示波器（泰克）观察信号源信号及稳压输出信号。在表2中记录信号波形。
为全面了解稳压二极管在电路中的表现，将图电路中的直流稳压电源换为信号发生器，设置信号发生器为正弦波，频率100，幅度5V。直流电流表去掉。用双踪示波器（泰克）观察信号源信号及稳压输出信号。在表2中记录信号波形。
记录示波器波形时，适时点击（泰克）示波器的“”按钮，使曲线恰显示到满屏时停止。用系统的截图工具完成剪切，在表2格中粘贴。

表2：稳压二极管电路的信号波形
信号源：
正弦波，
频率100，
电压幅度5V
信号源输出和稳压二极管输出电压 （波形剪切图）
图1电路
图2电路

【实验报告】
1. 根据表2的结果。分析论述：
① 在输入表2给定的信号源电压时，图1、图2电路的输出波形中的上、下限幅时段，稳压二极管各处于什么状态？
② 【选做】