模拟电子技术基础实验(课堂PPT)课件(PPT 67页).pptx

1、模拟电子技术基础实验n计算机专业实践中心计算机专业实践中心1第1页，共67页。电子元器件n1、电阻，电位器n2、电容n3、二极管n4、三极管n5、运算放大器2第2页，共67页。电阻，电位器符号3第3页，共67页。电容符号4第4页，共67页。二极管5第5页，共67页。三极管6第6页，共67页。运算放大器7第7页，共67页。实验仪器使用n1、直流稳压源n2、信号源n3、示波器n4、万用表n5、模拟电路实验箱8第8页，共67页。直流稳压源9第9页，共67页。信号源10第10页，共67页。示波器11第11页，共67页。数字万用表电阻档电阻档交流电压档交流电压档直流电压档直流电压档电容档电容档三极管三极

2、管参数档参数档12第12页，共67页。模拟电路实验箱13第13页，共67页。实验内容n实验一实验一 二极管特性及其应用二极管特性及其应用n实验二实验二 三极管单级交流放大电路三极管单级交流放大电路 n实验实验三三 三极管负反馈交流放大电路三极管负反馈交流放大电路n实验四实验四 运算放大器应用（一）运算放大器应用（一）n实验五实验五 运算放大器应用（二）运算放大器应用（二）14第14页，共67页。实验一实验一 二极管特性及其应用二极管特性及其应用 n一、实验目的n了解半导体二极管在电子电路中的多种用途n掌握电子电路实验仪器的基本使用方法n熟悉和掌握示波器、信号发生器的正确使用方法。15第15页，

3、共67页。1、二极管特性测试与分析正向输入直流电压Vi0.2V0.5V0.7V1.0V1.5V2.0V2.5V3V输出电压Vo （1）、二极管单向导电性a16第16页，共67页。1、二极管特性测试与分析（1）、二极管单向导电性b反向输入直流电压Vi0.5V1.0V1.5V2.0V2.5V3.0V3.5V4.0V输出电压Vo 17第17页，共67页。2、限幅特性输入交流有效电压0.2V0.5V0.7V1.0V1.5V2.0V2.5V3.0 V输出电压波形 实验电路 a18第18页，共67页。2、限幅特性n 实验电路b 输 入 交 流有效电压0.2V0.5V0.7V1.0V1.5V2.0V2.5V

4、3.0V输 出 电 压波形 19第19页，共67页。3、半波整流电路n实验电路 用信号源给电路输入频率分别为 100Hz、1000 Hz,Vi=10V(有效值)正弦波信号，在RL=240，RW=10K，调节RW，测出VO的值，用双踪示波器观察电路相应的输入/输出波形，并记录相应的波形图，分析并说明输出波形随RW变化情况。20第20页，共67页。实验二实验二 三极管单级交流放大电路三极管单级交流放大电路1.1.通过实验搞清楚电路中各元件与静态工通过实验搞清楚电路中各元件与静态工作点的关系。学习晶体管放大器静态工作点的关系。学习晶体管放大器静态工作点的调整与测量方法。作点的调整与测量方法。2.2.

5、分析、观察工作点对放大器动态范围的分析、观察工作点对放大器动态范围的影响。影响。3.3.搞清电路中各元件对放大器性能指标的搞清电路中各元件对放大器性能指标的影响。掌握放大器诸性能指标的测量方影响。掌握放大器诸性能指标的测量方法。法。21第21页，共67页。实验内容 n（一）、基本放大器电路工作状态调整与参数测量22第22页，共67页。1电路参数对放大器工作点的影响n（l）Rbl对工作点的影响n测试电路设置条件：电源电压 EC为 10V，将电位器 W2旋至最大或最小，测量晶体管集电极、基极和发射极对地电压VC、VB、VE，并计算VBE、VCE和IC的值。Rb1VC(v)VB(v)VE(v)VCE

6、(v)VBE(v)IC(mA)Rb1min Rb1max 23第23页，共67页。1电路参数对放大器工作点的影响n（2）EC对工作点的影响n测试电路设置条件：将Rb1调至50K，改变电源电压EC，测量VC、VB、VE，并计算VBE、VCE和IC。EC(v)VC(v)VB(v)VE(v)VCE(v)VBE(v)IC(mA)10 12 15 24第24页，共67页。2工作点对波形的影响n测试电路设置条件：EC10V，RL=（开路），Rbl=Rblmax，Vi20mVP-P，f=1KHz，观察并记录输出波形（按比例画出波形），逐渐减小Rbl直至Rbl=Rblmin，观察输出波形有何变化，并记录输出波

7、形，并写出结论。25第25页，共67页。3放大器最大不失真输出的调整 n测试电路设置条件：Ec=10V，RL(W3)4.7K，当输入电压Vi由小增大时，放大器输出波形将先出现饱和失真（或截止失真），这表明放大器静态工作点不在交流负载线中点。调节 W2使输出波形失真消失。然后再增大 Vi，又出现失真，再调节 W2使失真消失。如此反复调节，直至输入电压稍有增加，输出波形同时出现饱和与截止失真。测量这时放大器的输出波形最大而不失真时的输入电压 Vimax和输出电压VOmax；然后去掉交流输入信号，测量工作状态VC、VB、VE。26第26页，共67页。4放大器电压放大倍数AV测试 n放大器电压放大倍数

8、为输出电压V0与输入电压Vi之比，即 AV=VO/Vi在实验内容3所调定的工作状态下，输入信号Vi=10mVP-P，f=1KHz，改变负载电阻RL（W3），测量VOL，并计算AV值。RL(k)VOL(V)AV2 3 4.7 27第27页，共67页。5测量放大器输入电阻ri 在实验内容3所调定的工作状态下，输入信号加到A端，f=1KHz，调节信号源输出电压，使D点电压为10mVP-P，测量VA和W1值，计算出放大器输入电阻ri。VA(mV)VD(mV)W1(k)ri(k)10 28第28页，共67页。6测量放大器输出电阻rOn在实验内容 3所调定的工作状态下，输入信号 Vi10mV（有效值），f

9、=1KHz，。测量负载开路时的输出电压 VO和接上负载 RL4.7K时的输出电压 VOL，计算放大器的输出电阻rO。RL(k)VO(V)VOL(V)rO(k)/4.7/29第29页，共67页。(二)、设计单级共射极交流电压放大电路n电路器件：三极管为 NPN型，为100；nRs=200,RL=5K，Rc=2 K；n基极上下偏置电阻Rb1 Rb2自定（10 K100 K）n电源工作电压为10Vn输入信号频率f=2kHz，Vimin=5mV,Vimax=100 mV；n放大器电路基本要求：保证输出信号不失真时，电压放大倍数不小于50。借用EDA工具软件Multism2001设计该电路，并用计算机进

10、行仿真（确定电路中个元件的参数值）。30第30页，共67页。实验实验三三 三极管负反馈交流放大电路三极管负反馈交流放大电路n 一、实验目的 1加深对负反馈对放大器性能的理解。2学习电压串联负反馈放大器的调试和测量方法。3学会EDA工具软件Multisim设计、仿真、调试基本负反馈放大器的方法。31第31页，共67页。(一)负反馈放大器电路调整与参数测量 32第32页，共67页。模拟电路实验箱33第33页，共67页。l调整放大器静态工作点n输入信号频率 f=1KHz，断开反馈（将 S1开关拨向接地），接通 S2，使负载电阻RL=W4max=4.7K。用示波器观察输出波形。逐渐增大输入信号，适当调

11、节W2和W3，把放大器的静态工作点调到负载线的中点（即当输入信号稍有增加时，输出电压波形的正负幅值同时出现失真）。去掉输入信号，并将放大器输入端短路，测量并记录放大器的静态工作状态。各极对地电压Q1Q2VC(V)VB(V)VE(V)34第34页，共67页。2.电压串联负反馈对放大倍数的影响n输入信号Vi5mVP-P，f1KHz，负载电阻RLW4max4.7K，测量、记录、有无反馈时的输出电压VO，并计算AV和AVF。VO(V)VR3(mV)FVF/VOAVAVF计算值实测值无反馈/有反馈 /35第35页，共67页。3.负载变化对放大器放大倍数的影响 n 输入信号 Vi=5mVP-P，f=1KH

12、z。改变负载电阻RL，测量并记录有、无反馈时的 VO值。RL4.7 KRL3 KdAV/AV1dAVF/AVF1VO(V)AV1AVF1VO(V)AV2AVF2计算值实测值无反馈 /有反馈/36第36页，共67页。4.电压串联负反馈对输入电阻的影响n输入信号Vs从G端输入，f=1KHz，调节输入信号。使Vi=5mVP-P，测量有、无反馈时的Vs值。并由测得的两电压值和W1值计算出有、无反馈时的输入电阻。VS(mV)W1(K)ri(K)riF(K)计算值实测值无反馈 /有反馈 /37第37页，共67页。5.电压串联负反馈对输出电阻的影响n 输入信号Vi5mVP-P，f1KHz，在有、无反馈的情况

13、下，分别测量空载和有载时的输出电压VO，根据测得的VO值求出输出电阻值。RLVO(V)RL4.7KVO(V)RO(K)riF(K)计算值实测值无反馈 /有反馈 /38第38页，共67页。(二)设计电压串联负反馈放大电路 n电路器件：三极管电路器件：三极管Q1Q1、Q2Q2为为 NPNNPN型，型，为为100100；nR Rs s=200,R=200,RL L=5K=5K，R Rc c=2 K=2 K；nQ1Q1、Q2Q2基极上下偏置电阻基极上下偏置电阻R Rb1b1 R Rb2b2自定（自定（10 10 KK100 K100 K）n电源工作电压为电源工作电压为1010V Vn输入信号频率输入信

14、号频率f=2kHzf=2kHz，ViViminmin=1mV,Vi=1mV,Vimaxmax=100 mV=100 mV；n放大器电路基本要求：保证输出信号不失真时，电压放大倍数不小放大器电路基本要求：保证输出信号不失真时，电压放大倍数不小于于5050。借用。借用EDAEDA工具软件工具软件Multism2001Multism2001设计该电路，并用计算机进设计该电路，并用计算机进行仿真行仿真 （确定电路中个元件的参数值）。（确定电路中个元件的参数值）。39第39页，共67页。实验四实验四 运算放大器应用（一）运算放大器应用（一）n一、实验目的 学会用EDA工具软件Multism2001设计该

15、电路，并用计算机进行仿真（确定电路中个元件的参数值）。熟悉和了解运算放大器的参数和性能 熟悉和掌握运算放大器在比例运算、加法运算、积分及微分方面的应用。40第40页，共67页。实验器件A741介绍n A741是单片高性能内补偿运算放大器，具有较宽的共模电压范围。该器件的主要特点是：不需要外部频率补偿；具有短路保护功能；失调电压调到零的能力；较宽的共模和差模电压范围；功耗低。实验所用运放采用8引脚DIP封装,下图为其顶视封装。各管脚功能如下:1、5:调零端 2:反相输入端 3:同相输入端 4:-VEE 6:输出 7:+VCC 8:空脚 41第41页，共67页。正负电源连接方法正负电源连接方法42

16、第42页，共67页。1反相比例放大器 43第43页，共67页。n1）将输入端接地（Vi0），调节调零电位器W，使输出端电位为零。（XMM是万用表）n2）输入端输入正负不同直流电压，测量大器的实际放大输出端VO的对应值，并求出放倍数。Vi0.10V0.50V1.0V-0.10V-0.5V-1.0V1.5VVO AV 44第44页，共67页。n3）输入端输入不同电压交流信号Vip-p，f=1kHz，测量输出端VO的对应值。求出放大器的实际放大倍数。（注意：VO的测量值必须要在放大器的线性范围之内。）Vip-p5mV50mV100mV500mV1.0V1.5VVO AV VO波形 45第45页，共6

17、7页。2同相比例放大器 46第46页，共67页。n1）放大器输出调零。n2）输入端输入正负不同直流电压（见下表），测量输出端VO的对应值，并求出放大器的实际放大倍数。Vi0.10V0.50V1.0V-0.1V-0.5V-1.0V1.5VVO AV 47第47页，共67页。n3）输入端输入不同电压交流信号Vip-p，f=1kHz，测量输出端VO的对应值。求出放大器的实际放大倍数。（注意：VO的测量值必须要在放大器的线性范围之内。）Vip-p5mV50mV100mV500mV1.0V1.5VVO AV 48第48页，共67页。3反相加法器 49第49页，共67页。1）放大器输出调零。2)在输入端(

18、VX，VY)输入正负不同直流电压，测量输出端VO的对应值。VX0.5V1.0V1.0V-0.5V-1.0VVY0.1V0.5V1.OV-0.1V-0.5VVO 50第50页，共67页。4积分器 51第51页，共67页。n 1）放大器输出调零。n2）去掉积分电容短路线，输入端Vi加入连续的方波信号（Vip-p）6V，f1kHz，用示波器观察、测量并记录输入Vi和输出VO的波形参波（周期、脉冲宽度、幅度及电平等）。n3)根据测得的输入信号波形参数和电路参数，计算出积分器输出波形的参数，并与实测值相比较。周期(ms)脉冲/三角波宽度(ms)幅度(Vp-p)电平(dBm)方波Vi VO VO波形 52

19、第52页，共67页。5.微分器 53第53页，共67页。1）消除自激振荡和阻尼振荡 调节R1直到出现（图c）所示的波形，微分器即可正常工作。54第54页，共67页。n2)输入端加入连续的方波信号，Vip-p6V，f1kHz，用示波器观察并记录输入、输出波形。周期(ms)脉冲宽度(ms)幅度(V)电平(dBm)方波Vi VO VO波形 55第55页，共67页。（二）设计一个同相交流电压放大器 n 电压放大倍数为100n 运算放大器LM324 n 输入信号VP-P值为 Vimin=5mV,Vimax=10 mVn输入信号频率带宽范围为：04KHz；n放大器电路基本要求：保证输出信号不失真时，电压放

20、大倍数不小于50。借用EDA工 具 软 件Multism2001设计该电路，并用计算机进行仿真（确定电路中个元件的参数值）。56第56页，共67页。实验五实验五 运算放大器应用（二）运算放大器应用（二）n一、实验目的n 通过运算放大器在精密检波器、正交振荡器和电压一脉冲宽度调制器中的应用，进一步熟悉运算放大器的特性。n学会用EDA工具软件Multism2001设计该电路，并用计算机进行仿真（确定电路中个元件的参数值）。57第57页，共67页。1精密检波器性能测试 58第58页，共67页。n(1)将运算放大器输出调零 n(2)在输入端加入频率为1KHz，幅度从0到1伏（峰峰值）的正弦波信号。用双

21、线示波器观察并记录输入、输出波形。测量其传输特性曲线。Vip-p(mV)11020501005008001000VOp-p(V)VO波形 R1(kohm)/59第59页，共67页。2 2正交振荡器正交振荡器 60第60页，共67页。四运放集成电路LM324介绍 nLM324，它采用14脚双列直插（DIP）封装，LM324电压范围宽，静态功耗小，V可用单电源，价格低廉，广泛应用在各种电路中。“V+”、“V-”分别表示正、负电源端。61第61页，共67页。（2）、安装电路与测量n安装下图所示的正交振荡器电路。要求产生的正弦波信号幅度（峰峰值）范围520Vp-p，频率为8001000Hz；用示波器观

22、察并记录产生的V1、V2点的波形。测量其相位差、信号幅度和振荡频率。V1V2幅度(V)频率（Hz）相位差 62第62页，共67页。3脉冲宽度调制器 63第63页，共67页。+-+-10V10V机壳地（大地）不用+10V-10V地双电源的双电源的接法：接法：瓷片、独石电容的标称值：瓷片、独石电容的标称值：例：例：104，即，即100000pf，100nf，0.1uf64第64页，共67页。n(1)断开积分器U2和方波发生器U1A的连接线，将积分器输入端对地短路，短路积分电容C2，调节积分器的调零电位器W3 使积分器输出为零n(2)调节电位器W1，使方波发生器U1A产生频率为 1kHz，6V的方波信号。n(3)接通方波发生器U1A和积分器U2，调节电位器W2，使积分器输出幅值为-5V+5V的三角波。n(4)在调制信号输入端 Vm加入直流调制电压，用示波器观察并记录 V1、V2和 V3的波形。65第65页，共67页。n(5)改变Vm改变值测量V3输出端对应的正脉冲宽度填入下表：Vm-5V-3V-1V0V1V3V5V 66第66页，共67页。（二）设计一个三角波发生器n运算放大器为：LM324n电源电压 10Vn三角波周期要求 T=2ms，幅度值6Vn借用EDA工具软件Multism2001设计该电路，并用计算机进行仿真（确定电路中个元件的参数值）。67第67页，共67页。