模擬電子技術(shù)實(shí)驗教學(xué)大綱

1、山東學(xué)院Shandon University模擬電子技術(shù)實(shí)驗教學(xué)大綱 學(xué) 院 信息學(xué)院 專 業(yè) 電子信息工程 課程名稱 模擬電子技術(shù) 編寫時間 2016年3月 教務(wù)處制模擬電子技術(shù)實(shí)驗教學(xué)大綱課程編號： 01212001課程名稱： 模擬電子技術(shù)課程類型： 必修課學(xué)時： 64 學(xué)分： 3.5應(yīng)開實(shí)驗個數(shù)：6課程性質(zhì)：非獨(dú)立設(shè)課適用層次、專業(yè)：高職，電子信息工程一、實(shí)驗總體目標(biāo)與任務(wù)使學(xué)生掌握基本電子電路的工作原理、主要特性以及電路之間的互聯(lián)匹配等基本知識之后，學(xué)會閱讀器件產(chǎn)品手冊，了解以最少量的集成電路芯片設(shè)計出滿足技術(shù)要求、性能可靠、成本低廉的應(yīng)用電子電路的方法，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下基礎(chǔ)，

2、初步具備模擬電子電路的分析、設(shè)計和調(diào)試能力。二、本課程對培養(yǎng)學(xué)生實(shí)踐與創(chuàng)新能力的要求 要求掌握電子元件的識別與焊接技術(shù)，熟悉常用電子儀器的使用技術(shù)，理解簡單電子系統(tǒng)的分析和設(shè)計的方法能運(yùn)用常用電子儀器測試與調(diào)試模擬電子電路。三、實(shí)驗項目的設(shè)置實(shí)驗（上機(jī)）學(xué)時16應(yīng)開實(shí)驗項目個數(shù)6序號實(shí)驗項目名稱實(shí)驗要求學(xué)時分配實(shí)驗類型每組人數(shù)備注1常用電子儀器的使用必做2驗證12晶體管共射極單管放大電路必做3驗證13負(fù)反饋放大器必做3驗證14差動放大器必做2驗證15比例運(yùn)算電路的指標(biāo)測試必做2驗證16直流穩(wěn)壓電源必做4設(shè)計1四、實(shí)驗?zāi)康募皟?nèi)容實(shí)驗項目一 常用電子儀器的使用（2學(xué)時）【實(shí)驗?zāi)康摹?、學(xué)習(xí)電子電路

3、實(shí)驗中常用的電子儀器示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表、頻率計等的主要技術(shù)指標(biāo)、性能及正確使用方法。2、初步掌握用雙蹤示波器觀察正弦信號波形和讀取波形參數(shù)的方法。【實(shí)驗內(nèi)容】1、用機(jī)內(nèi)校正信號對示波器進(jìn)行自檢。 1) 掃描基線調(diào)節(jié)將示波器的顯示方式開關(guān)置于“單蹤”顯示（Y1或Y2），輸入耦合方式開關(guān)置“GND”，觸發(fā)方式開關(guān)置于“自動”。開啟電源開關(guān)后，調(diào)節(jié)“輝度”、“聚焦”、“輔助聚焦”等旋鈕，使熒光屏上顯示一條細(xì)而且亮度適中的掃描基線。然后調(diào)節(jié)“X軸位移”（）和“Y軸位移”( )旋鈕，使掃描線位于屏幕中央，并且能上下左右移動自如。2）測試“校正信號”波形的幅度、頻率將示波器的

4、“校正信號”通過專用電纜線引入選定的Y通道（Y1或Y2），將Y軸輸入耦合方式開關(guān)置于“AC”或“DC”，觸發(fā)源選擇開關(guān)置“內(nèi)”，內(nèi)觸發(fā)源選擇開關(guān)置“Y1”或“Y2”。調(diào)節(jié)X軸“掃描速率”開關(guān)（t/div）和Y軸“輸入靈敏度”開關(guān)（V/div），使示波器顯示屏上顯示出一個或數(shù)個周期穩(wěn)定的方波波形。a. 校準(zhǔn)“校正信號”幅度將“y軸靈敏度微調(diào)”旋鈕置“校準(zhǔn)”位置，“y軸靈敏度”開關(guān)置適當(dāng)位置，讀取校正信號幅度，記入表11。 表11標(biāo) 準(zhǔn) 值實(shí) 測 值幅 度Up-p(V)頻 率f(KHz)上升沿時間S下降沿時間S 注：不同型號示波器標(biāo)準(zhǔn)值有所不同，請按所使用示波器將標(biāo)準(zhǔn)值填入表格中。b. 校準(zhǔn)“校正

5、信號”頻率 將“掃速微調(diào)”旋鈕置“校準(zhǔn)”位置，“掃速”開關(guān)置適當(dāng)位置，讀取校正信號周期，記入表11。 c 測量“校正信號”的上升時間和下降時間 調(diào)節(jié)“y軸靈敏度”開關(guān)及微調(diào)旋鈕，并移動波形，使方波波形在垂直方向上正好占據(jù)中心軸上，且上、下對稱，便于閱讀。通過掃速開關(guān)逐級提高掃描速度，使波形在X軸方向擴(kuò)展（必要時可以利用“掃速擴(kuò)展”開關(guān)將波形再擴(kuò)展10倍），并同時調(diào)節(jié)觸發(fā)電平旋鈕，從顯示屏上清楚的讀出上升時間和下降時間，記入表11。 2、用示波器和交流毫伏表測量信號參數(shù) 調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器有關(guān)旋鈕，使輸出頻率分別為100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，有效值均為1V（交流毫伏表測量值）

6、的正弦波信號。改變示波器“掃速”開關(guān)及“Y軸靈敏度”開關(guān)等位置，測量信號源輸出電壓頻率及峰峰值，記入表12。表12信號電壓頻率示波器測量值信號電壓毫伏表讀數(shù)（V）示波器測量值周期（ms）頻率（Hz）峰峰值（V）有效值（V）100Hz1KHz10KHz100KHz3、測量兩波形間相位差1) 觀察雙蹤顯示波形“交替”與“斷續(xù)”兩種顯示方式的特點(diǎn)Y1、Y2均不加輸入信號，輸入耦合方式置“GND”，掃速開關(guān)置掃速較低擋位（如0.5sdiv擋）和掃速較高擋位（如5Sdiv擋），把顯示方式開關(guān)分別置“交替”和“斷續(xù)”位置，觀察兩條掃描基線的顯示特點(diǎn)，記錄之。2) 用雙蹤顯示測量兩波形間相位差按圖12連接實(shí)

7、驗電路， 將函數(shù)信號發(fā)生器的輸出電壓調(diào)至頻率為1KHz，幅值為2V的正弦波，經(jīng)RC移相網(wǎng)絡(luò)獲得頻率相同但相位不同的兩路信號ui和uR，分別加到雙蹤示波器的Y1和Y2輸入端。為便于穩(wěn)定波形，比較兩波形相位差，應(yīng)使內(nèi)觸發(fā)信號取自被設(shè)定作為測量基準(zhǔn)的一路信號。圖 12 兩波形間相位差測量電路 把顯示方式開關(guān)置“交替”擋位，將Y1和Y2輸入耦合方式開關(guān)置“”擋位，調(diào)節(jié)Y1、Y2的（ ）移位旋鈕，使兩條掃描基線重合。將Y1、Y2 輸入耦合方式開關(guān)置“AC”擋位，調(diào)節(jié)觸發(fā)電平、掃速開關(guān)及 Y1、Y2 靈敏度開關(guān)位置，使在熒屏上顯示出易于觀察的兩個相位不同的正弦波形ui及uR，如圖13所示。根據(jù)兩波形在水平

8、方向差距X，及信號周期XT，則可求得兩波形相位差。圖 13 雙蹤示波器顯示兩相位不同的正弦波 式中： XT 一周期所占格數(shù) X 兩波形在X軸方向差距格數(shù)記錄兩波形相位差于表13。 表13一周期格數(shù)兩波形X軸差距格數(shù)相 位 差實(shí) 測 值計 算 值XTX為數(shù)讀和計算方便，可適當(dāng)調(diào)節(jié)掃速開關(guān)及微調(diào)旋鈕，使波形一周期占整數(shù)格。實(shí)驗項目二 晶體管共射極單管放大電路（3學(xué)時）【實(shí)驗?zāi)康摹?、 學(xué)會放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作點(diǎn)對放大器性能的影響。2、 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試方法。3、 熟悉常用電子儀器及模擬電路實(shí)驗設(shè)備的使用。【實(shí)驗內(nèi)容】實(shí)驗電路如

9、圖21所示。各電子儀器可按實(shí)驗一中圖11所示方式連接，為防止干擾，各儀器的公共端必須連在一起，同時信號源、交流毫伏表和示波器的引線應(yīng)采用專用電纜線或屏蔽線，如使用屏蔽線，則屏蔽線的外包金屬網(wǎng)應(yīng)接在公共接地端上。圖21 共射極單管放大器實(shí)驗電路1、調(diào)試靜態(tài)工作點(diǎn)接通直流電源前，先將RW調(diào)至最大， 函數(shù)信號發(fā)生器輸出旋鈕旋至零。接通12V電源、調(diào)節(jié)RW，使IC2.0mA（即UE2.0V）， 用直流電壓表測量UB、UE、UC及用萬用電表測量RB2值。記入表21。表2-1 IC2mA測 量 值計 算 值UB（V）UE（V）UC（V）RB2（K）UBE（V）UCE（V）IC（mA） 2、測量電壓放大倍數(shù)

10、在放大器輸入端加入頻率為1KHz的正弦信號uS，調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓Ui10mV，同時用示波器觀察放大器輸出電壓uO波形，在波形不失真的條件下用交流毫伏表測量下述三種情況下的UO值，并用雙蹤示波器觀察uO和ui的相位關(guān)系，記入表22。表22 Ic2.0mA Ui mVRC（K）RL(K)Uo(V)AV觀察記錄一組uO和u1波形2.41.22.42.43、觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對電壓放大倍數(shù)的影響置RC2.4K，RL，Ui適量，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，測量數(shù)組IC和UO值，記入表23。表23RC2.4K RL UimVIC(mA)2.0UO(V)

11、AV測量IC時，要先將信號源輸出旋鈕旋至零（即使Ui0）。4、觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形失真的影響置RC2.4K，RL2.4K， ui0，調(diào)節(jié)RW使IC2.0mA，測出UCE值，再逐步加大輸入信號，使輸出電壓u0 足夠大但不失真。 然后保持輸入信號不變，分別增大和減小RW，使波形出現(xiàn)失真，繪出u0的波形，并測出失真情況下的IC和UCE值，記入表24中。每次測IC和UCE 值時都要將信號源的輸出旋鈕旋至零。表24 RC2.4K RL UimVIC(mA)UCE(V)u0波形失真情況管子工作狀態(tài)2.0 5、測量最大不失真輸出電壓置RC2.4K，RL2.4K，按照實(shí)驗原理2.4)中所述方法，同時調(diào)節(jié)輸

12、入信號的幅度和電位器RW，用示波器和交流毫伏表測量UOPP及UO值，記入表25。 表25 RC2.4K RL2.4KIC(mA)Uim(mV)Uom(V)UOPP(V)*6、測量輸入電阻和輸出電阻 置RC2.4K，RL2.4K，IC2.0mA。輸入f1KHz的正弦信號，在輸出電壓uo不失真的情況下，用交流毫伏表測出US，Ui和UL記入表2-6。保持US不變，斷開RL，測量輸出電壓Uo，記入表2-6。表2-6 Ic2mA Rc2.4K RL2.4KUS(mv)Ui(mv)Ri（K）UL（V）UO（V）R0（K）測量值計算值測量值計算值*7、測量幅頻特性曲線取IC2.0mA，RC2.4K，RL2.

13、4K。 保持輸入信號ui的幅度不變，改變信號源頻率f，逐點(diǎn)測出相應(yīng)的輸出電壓UO，記入表27。 表27 Ui mV fl fo fn f（KHz）UO（V）AVUO/Ui 為了信號源頻率f取值合適，可先粗測一下，找出中頻范圍， 然后再仔細(xì)讀數(shù)。 說明：本實(shí)驗內(nèi)容較多，其中6、7可作為選作內(nèi)容。實(shí)驗項目三 負(fù)反饋放大器（3學(xué)時）【實(shí)驗?zāi)康摹考由罾斫夥糯箅娐分幸胴?fù)反饋的方法和負(fù)反饋對放大器各項性能指標(biāo)的影響?！緦?shí)驗內(nèi)容】1、測量靜態(tài)工作點(diǎn)按圖31連接實(shí)驗電路，取UCC12V，Ui0，用直流電壓表分別測量第一級、第二級的靜態(tài)工作點(diǎn)，記入表3-1。圖31 帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的兩級阻容耦合放大器表31

14、UB（V）UE（V）UC（V）IC（mA）第一級第二級2、測試基本放大器的各項性能指標(biāo)將實(shí)驗電路按圖32改接，即把Rf斷開后分別并在RF1和RL上，其它連線不動。1)測量中頻電壓放大倍數(shù)AV，輸入電阻Ri和輸出電阻RO。 以f1KHZ，US約5mV正弦信號輸入放大器， 用示波器監(jiān)視輸出波形uO，在uO不失真的情況下，用交流毫伏表測量US、Ui、UL，記入表32。表3-2 基本放大器US(mv)Ui(mv)UL(V)UO(V)AVRi(K)RO(K)負(fù)反饋放大器US(mv)Ui(mv)UL(V)UO(V)AVfRif(K)ROf(K)保持US不變，斷開負(fù)載電阻RL（注意，Rf不要斷開），測量空載

15、時的輸出電壓UO，記入表32。2)測量通頻帶接上RL，保持1)中的US不變，然后增加和減小輸入信號的頻率，找出上、下限頻率fh和fl，記入表33。3、測試負(fù)反饋放大器的各項性能指標(biāo)將實(shí)驗電路恢復(fù)為圖31的負(fù)反饋放大電路。 適當(dāng)加大US（約10mV），在輸出波形不失真的條件下，測量負(fù)反饋放大器的AVf、Rif和ROf， 記入表32；測量fhf和fLf，記入表33。表33基本放大器fL(KHz)fH(KHz)f(KHz)負(fù)反饋放大器fLf(KHz)fHf(KHz)ff(KHz) *4、觀察負(fù)反饋對非線性失真的改善1)實(shí)驗電路改接成基本放大器形式，在輸入端加入f1KHz 的正弦信號，輸出端接示波器，

16、逐漸增大輸入信號的幅度，使輸出波形開始出現(xiàn)失真，記下此時的波形和輸出電壓的幅度。2)再將實(shí)驗電路改接成負(fù)反饋放大器形式，增大輸入信號幅度，使輸出電壓幅度的大小與1)相同，比較有負(fù)反饋時，輸出波形的變化。實(shí)驗項目四 差動放大器（2學(xué)時）【實(shí)驗?zāi)康摹?、加深對差動放大器性能及特點(diǎn)的理解2、學(xué)習(xí)差動放大器主要性能指標(biāo)的測試方法【實(shí)驗內(nèi)容】1、典型差動放大器性能測試按圖4-1連接實(shí)驗電路，開關(guān)K撥向左邊構(gòu)成典型差動放大器。圖41 差動放大器實(shí)驗電路 1) 測量靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)節(jié)放大器零點(diǎn)信號源不接入。將放大器輸入端A、B與地短接，接通±12V直流電源，用直流電壓表測量輸出電壓UO，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器

17、RP，使UO0。 調(diào)節(jié)要仔細(xì)，力求準(zhǔn)確。測量靜態(tài)工作點(diǎn)零點(diǎn)調(diào)好以后，用直流電壓表測量T1、T2管各電極電位及射極電阻RE兩端電壓URE，記入表41。表4-1測量值UC1(V)UB1(V)UE1(V)UC2(V)UB2(V)UE2(V)URE(V)計算值IC(mA)IB(mA)UCE(V)2) 測量差模電壓放大倍數(shù)斷開直流電源，將函數(shù)信號發(fā)生器的輸出端接放大器輸入A端，地端接放大器輸入B端構(gòu)成單端輸入方式，調(diào)節(jié)輸入信號為頻率f1KHz的正弦信號，并使輸出旋鈕旋至零， 用示波器監(jiān)視輸出端（集電極C1或C2與地之間）。接通±12V直流電源，逐漸增大輸入電壓Ui（約100mV），在輸出波形無

18、失真的情況下，用交流毫伏表測 Ui，UC1，UC2，記入表42中，并觀察ui，uC1，uC2之間的相位關(guān)系及URE隨Ui改變而變化的情況。3)測量共模電壓放大倍數(shù)將放大器A、B短接，信號源接A端與地之間，構(gòu)成共模輸入方式， 調(diào)節(jié)輸入信號f=1kHz，Ui=1V，在輸出電壓無失真的情況下，測量UC1， UC2之值記入表42，并觀察ui， uC1， uC2之間的相位關(guān)系及URE隨Ui改變而變化的情況。表4-2 典型差動放大電路具有恒流源差動放大電路單端輸入共模輸入單端輸入共模輸入Ui100mV1V100mV1VUC1(V)UC2(V)/CMRR =2、具有恒流源的差動放大電路性能測試將圖41電路中

19、開關(guān)K撥向右邊，構(gòu)成具有恒流源的差動放大電路。重復(fù)內(nèi)容12)、13)的要求，記入表42。實(shí)驗項目五 集成運(yùn)算放大器的指標(biāo)測試（2學(xué)時）【實(shí)驗?zāi)康摹?、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)用時應(yīng)考慮的一些問題?！緦?shí)驗內(nèi)容】實(shí)驗前要看清運(yùn)放組件各管腳的位置；切忌正、負(fù)電源極性接反和輸出端短路，否則將會損壞集成塊。圖51 反相比例運(yùn)算電路 圖52 反相加法運(yùn)算電路(a) 同相比例運(yùn)算電路 (b) 電壓跟隨器圖5-3 同相比例運(yùn)算電路圖54 減法運(yùn)算電路圖 5-5 積分運(yùn)算電路 1、反相比例運(yùn)算電路1) 按圖51連接實(shí)驗電路，接通±

20、12V電源，輸入端對地短路，進(jìn)行調(diào)零和消振。2) 輸入f100Hz，Ui0.5V的正弦交流信號，測量相應(yīng)的UO，并用示波器觀察uO和ui的相位關(guān)系，記入表5-1。表5-1Ui0.5V，f100HzUi（V）U0（V）ui波形uO波形AV實(shí)測值計算值2、同相比例運(yùn)算電路1) 按圖53(a)連接實(shí)驗電路。實(shí)驗步驟同內(nèi)容1，將結(jié)果記入表52。 2) 將圖53(a)中的R1斷開，得圖53(b)電路重復(fù)內(nèi)容1)。表52Ui0.5Vf100HzUi（V）UO(V)ui波形uO波形AV實(shí)測值計算值3、 反相加法運(yùn)算電路按圖22連接實(shí)驗電路。調(diào)零和消振。2) 輸入信號采用直流信號，圖56所示電路為簡易直流信號

21、源，由實(shí)驗者自行完成。實(shí)驗時要注意選擇合適的直流信號幅度以確保集成運(yùn)放工作在線性區(qū)。用直流電壓表測量輸入電壓Ui1、Ui2及輸出電壓UO，記入表53。圖56 簡易可調(diào)直流信號源表5-3Ui1(V)Ui2(V)UO(V)4、減法運(yùn)算電路1) 按圖54連接實(shí)驗電路。調(diào)零和消振。2) 采用直流輸入信號，實(shí)驗步驟同內(nèi)容3，記入表54。 表54Ui1(V)Ui2(V)UO(V)5、積分運(yùn)算電路實(shí)驗電路如圖55所示。1)打開K2，閉合K1，對運(yùn)放輸出進(jìn)行調(diào)零。 2)調(diào)零完成后，再打開K1，閉合K2，使uC(o)0。3)預(yù)先調(diào)好直流輸入電壓Ui0.5V，接入實(shí)驗電路，再打開K2，然后用直流電壓表測量輸出電壓

22、UO，每隔5秒讀一次UO，記入表5-5，直到UO不繼續(xù)明顯增大為止。 表55 t(s)051015202530U0(V)實(shí)驗項目六 直流穩(wěn)壓電源（4學(xué)時）【實(shí)驗?zāi)康摹?、 研究單相橋式整流、電容濾波電路的特性。2、 掌握串聯(lián)型晶體管穩(wěn)壓電源主要技術(shù)指標(biāo)的測試方法?！緦?shí)驗內(nèi)容】1、 整流濾波電路測試按圖61 連接實(shí)驗電路。取可調(diào)工頻電源電壓為16V， 作為整流電路輸入電壓u2。圖61 整流濾波電路 1) 取RL240 ，不加濾波電容，測量直流輸出電壓UL 及紋波電壓L，并用示波器觀察u2和uL波形，記入表61 。 2) 取RL240 ，C470f ，重復(fù)內(nèi)容1)的要求，記入表61。3) 取RL1

23、20 ，C470f ，重復(fù)內(nèi)容1)的要求，記入表61。表6-1 U216V電 路 形 式UL（V）L（V）uL波形RL=240RL=240C=47OµfRL=120C=470µf注意 每次改接電路時，必須切斷工頻電源。 在觀察輸出電壓uL波形的過程中，“Y 軸靈敏度”旋鈕位置調(diào)好以后，不要再變動，否則將無法比較各波形的脈動情況。 2、串聯(lián)型穩(wěn)壓電源性能測試 切斷工頻電源，在圖61基礎(chǔ)上按圖62連接實(shí)驗電路。 1) 初測 穩(wěn)壓器輸出端負(fù)載開路，斷開保護(hù)電路，接通16V工頻電源， 測量整流電路輸入電壓U2，濾波電路輸出電壓UI（穩(wěn)壓器輸入電壓）及輸出電壓U0。調(diào)節(jié)電位器RW，觀察U0的大小和變化情況，如果U0能跟隨RW線性變化，這說明穩(wěn)壓電路各反饋環(huán)路工作基本正常。否則，說明穩(wěn)壓電路有故障，因為穩(wěn)壓器是一個深負(fù)反饋的閉環(huán)系統(tǒng)，只要環(huán)路中任一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障（某管截止或飽和），穩(wěn)壓器就會失去自動調(diào)節(jié)作用。此時可分別檢查基準(zhǔn)電壓UZ，輸入電壓UI，輸出電壓U0，以及比較放大器和調(diào)整管各電極的電位（主要是UBE和UCE），分析它們的工作狀態(tài)是否都處在線性區(qū)，從而找出不能正常工作的原因。排除故障以后就可以進(jìn)行下一步測試。 2) 測量輸出電壓可調(diào)范圍接入負(fù)載RL（滑線變阻器），并調(diào)節(jié)RL，使輸出電流I0100mA。再調(diào)節(jié)電位器R