电子技术基础 (教案)

2016—2017学年度

电子技术基础实验

（教 案）

电子技术实验

内容提要

本章介绍了电子电路基础实验。通过基础实验教学，可使学生掌握器件的基

本性能、电子电路基本原理及基本的实验方法，从而验证理论，并发现理论知识在实际中的运用条件，培养学生从大量的实验数据中总结规律、发现问题的能力。在实验课的安排上，分成必做和选做题，同时配备了大量的思考题，使学习优秀的学生有发挥的余地。本章内容是进行电子技术设计的基础。

3．1模拟电子技术基础实验

实验一 常用电子仪器的使用

一、实验目的

（1）掌握电子电路实验中常用的电子仪器—示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、数字万用表等的主要技术指标、性能及正确使用方法。

（2）熟悉模拟实验装置的结构。 二、实验类型 验证型实验。 三、预习要求

（1）阅读有关示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、数字万用表部分内容。 （2）了解所用仪器仪表的主要用途并回答下列问题：

① 测量交流信号电压时，应当使用万用表的交流档还是使用交流毫伏表？为什么？ ② 当示波器显示屏上的波形高度超出显示屏时应该调整哪个旋钮？ ③ 如何得到频率f=1KHz，幅值为100mv（有效值）的正弦信号？ 回答上述问题并将答案写在实验报告上。 四、实验原理

在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、直流稳压电源等，它们和数字万用表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。

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如图3-1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。示波器、信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，直流电源的接线用普通导线，

万用表接线用专用的表笔线。

1、 示波器

示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。现着重指出下列几点：

（1）寻找扫描光迹。开机预热，然后将示波器“垂直” 显示方式置“CH1”或“CH2”，输入耦合方式置“GND”，若在显示屏上不出现光点和扫描线，可按下列操作去找到扫描线。

① 适当调节亮度旋钮（INTEN）； ② 触发方式开关置“自动AUTO”；

③ 适当调节垂直、水平“位移”（POSITION）旋钮，使扫描亮线位于屏幕的中央。 （2）双踪示波器一般有四种显示方式，即“CH1”、“CH2”、“DUAL”、“ADD”。 （3）为了显示稳定的被测信号波形，“触发源选择（SOURCE）”开关一般选为“CH1”或“CH2”触发，使扫描触发信号取自示波器内部的被测信号。

（4）触发方式开关（MODE）通常先置于“自动（AUTO）”调出波形后，若被显示的波形不稳定，可置触发方式开关于“常态（NORM）”，通过调节“触发电平” 旋钮（LEVEL）找到合适的触发电压，使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。

有时，由于选择了较慢的扫描速率，显示屏上将会出现闪烁的光迹，但被测信号的波形不在X轴方向左右移动，这样的现象仍属于稳定显示。

（5）适当调节“扫描时间”开关（TIME/DIV）及“垂直衰减”开关（VOLTS/ DIV），使

显示屏上能显示1～2个周期的被测信号波形。在测量幅值时，应注意将“垂直灵敏度微调” 旋钮（VAR）置于“校准”（CAL）位置，即顺时针旋到底。

根据被测波形在显示屏坐标刻度上垂直方向所占的格数（DIV或CM）与“垂直灵敏度” 旋钮指示值（VOLTS/DIV）的乘积，即可算得信号幅值的实测值Vp-p。

根据被测信号波形一个周期在显示屏坐标刻度水平方向所占的格数（DIV或CM）与“扫描时间” 旋钮指示值（TIME/DIV）的乘积，即可得信号频率的实测值。

2、函数信号发生器

函数信号发生器按需要可以输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达9Vp-p，通过输出衰减开关（按下ATT和拉出AMPL各衰减20dB）和输出幅度调节旋钮（AMPL），可使输出电压在5mV～8V的范围内连续调节。输出信号的幅度的有效值和峰值需用交流毫伏表和示波器测量。

函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关（1Hz～1MHz）和频率微调旋钮（FREQUENCY）进行调节。输出的频率从面板上的数码显示直接读出。

函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。 3、交流毫伏表

交流毫伏表只能在其工作频率范围之内用来测量正弦交流电压的有效值。为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上，然后在测量中逐档减小量程。

五、实验设备与器件 （1）示波器。 （2）函数信号发生器。 （3）双输入交流毫伏表。 （4）数字万用表。 （5）模拟电路实验箱。 六、实验内容和要求

1、用机内基准信号（CAL 2Vp-p）对示波器进行自检

（1）扫描基线调节。开启电源开关将示波器的显示方式开关置于“CH1”、或“CH2”显示，输入耦合方式开关置“GND”，触发方式式开关置于“自动AUTO”。调节“辉度INTEN” 旋钮和“聚集FOCUS” 旋钮，使荧光屏上显示一条细且亮度适中的扫描基线。然后调节“水平位移POSITION” 旋钮和“垂直位移POSITION” 旋钮，使扫描线位于屏幕中央，并且能上下左右移动自如。

（2）测试“基准信号”波形的幅度、频率。将示波器的“基准信号CAL”通过专用电缆线引入选定的CH1或CH2，将垂直输入耦合方式开关置于“AC”或“DC”，触发源选择开关置于“CH1”或“CH2”。调节“扫描时间”开关（TIME/DIV）和“垂直衰减”开关（VOLTS/DIV）使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形。

① 测量“基准信号CAL”幅度及频率，将“垂直灵敏度微调” 旋钮置“校准CAL”位置，“垂直衰减”开关置适当位置，读取基准信号幅值，记入表3-1中。

② 测量“基准信号”频率。将“扫描微调”旋钮置“校准”位置，“扫描时间”开关置适当位置，读取基准信号频率，记入表3-1中。

2、 用示波器和交流毫伏表测量信号参数

调节函数信号发生器有关旋钮，使输出频率分别为100Hz、1KHz、10KHZ、100KHz，有效值为0.5V、1V、10mV、50mV（交流毫伏表测量值）的正弦波信号，将两组数据分别填入表3-2中。

改变示波器“扫描时间”开关及“垂直衰减”开关等位置，测量信号源输出电压的周期、频率（需换算）及峰-峰值和有效值（需换算）记入表3-2中。

3、用数字万用表测量实验箱中的电源

用数字万用表测量实验箱中的直流稳压电源电压值，并填入表3-3中，再用万用表测量直流信号源的电压值（为一个电压范围）填入表3-4中。

七、注意事项

预习报告只需写预习实验内容，无需抄录实验指导书中的所有内容，实验过程中所有的测量数据需记录在书中提供的便撕式原始数据记录表。待实验完成，经指导老师签字后撕下贴在实验报告的原始数据记录页。

实验报告是实验结束后，经过分析和整理实验原始数据得出实验结果，并通过分析、讨论给出心得体会。

八、思考题

1、测量实验箱上的直流电源+12V和-12V时，万用表的功能开关应放在什么位置上？挡位打到什么数值上？

2、实验过程中，可以从示波器读取测量数据，也可以用交流毫伏表测量数据，度说明两个测量结果有什么不同？

九、实验报告

1、整理实验数据，对预习要求回答的问题进行归纳。

2、归纳本次实验用到的示波器、信号发生器、交流毫伏表和数字万用表的使用方法。

3、写出通过本次实验，掌握了哪些实验方法和需注意的地方？对实验方法有何建议，如何改进？

4、回答预习要求的思考题中的问题目。 5、附上原始数据记录及指导教师签名。

实验原始数据记录

步骤1：

表3-1 用机内基准信号（CSL 2Vp-p）对示波器进行自检

参数 幅值Vp-p（V） 频率f(KHz) 标准值 实测值 步骤2：

表3-2 用示波器和交流毫伏表测量信号参数 正弦波 信号频率 100Hz 1KHz 10KHz 100KHz 示波器测量值 周期（ms） 频率（Hz） 信号电压 毫伏表读数 0．5V 1V 10mV 50mV 示波器测量值 峰-峰值 有效值（计算） 步骤3：

表3-3 用数字万用表测量实验箱中的直流稳压电源电压值 直流稳压电源的电压值（V） 测量值（V） +12 -12 +5 -5 步骤4：

表3-4 用数字万用表测量实验箱中的直流信号源的电压值 直流信号源 是否可调 -5V～+5V 可调（ ） 不可调（ ） -5V～+5V 可调（ ） 不可调（ ） 指导教师： 实验日期：

实验二 共射极单管放大电路

一、实验目的

1． 掌握放大器静态工作点的调试方法，学会分析静态工作点对放大器性能的影响。 2． 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3． 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。 二、实验类型 验证型实验。 三、预习要求

1、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标。

假设：NPN三极管的??100，RB1?20k?，RB2?60k?，RC?2.4k?，RL?2.4k?。估算放大电路的静态工作点和电压放大倍数Au。

2、改变静态工作点对放大电路的输入电阻Ri是否有影响？改变外接电阻RL对输出电阻Ro是否有影响？

四、实验原理

图3-2为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用RB2和RB1

组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE，以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U0，从而实现了电压放大。

图3-2 共射极单管放大器实验电路

在图3-2电路中，当流过偏置电阻RB1和RB2的电流远大于晶体管T的基极电流IB时（一般5~10倍），则它的静态工作点可用下式估算，UCC为供电电源，此为+12V。

RB1UB?UCC （3-1）

RB1?RB2IE?UB?UBE?IC （3-2）

REUCE?UCC?IC(RC?RE) （3-3）

电压放大倍数

AV???RCRLrbe （3-4）

输入电阻 Ri?RB1RB2rbe （3-5） 输出电阻 R0?RC （3-6） 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=0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数字万用表，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。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压，然后算出IC的方法，例如，只要测出UE，即可用IC?IE?U?UCUE算出IC（也可根据IC?CCRERC，

由UC确定IC），同时也能算出UBE?UB?UE,UCE?UC?UE。

2、 静态工作点的调试

放大器静态工作点的调试是指对三极管集电极电流IC（或UCE）调整与测试。

静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大的影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时uO的负半周将被削底，如图3-3（a）所示，如工作点偏低则易产生截止失真，即uO的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图3-3（b）所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的ui，检查输出电压uO的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。

(a)饱和失真 (b)截止失真

图3-3 静态工作点对U0波形失真的影响

改变电路参数UCC，RC，RB（RB1，RB2）都会引起静态工作点的变化，如图3-4所示，但通常多采用调节偏电阻RB2的方法来改变静态工作点，如减小RB2，则可使静态工作点提高等。

最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切的说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如须满足较大信号的要求，

静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。

图3-4 电路参数对静态工作点的影响

3、放大器动态指标测试

放大器动态指标测试包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压（动态范围）和通频带等。

（1）电压放大倍数AV的测量

调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压ui，在输出电压uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出ui和uo的有效值Ui和Uo，则

AV=

UO （3-7） Ui（2）输入电阻Ri的测量 为了测量放大器的输入电阻，按图3-5电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R，在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出US和Ui，则根据输入电阻的定义可得：

Ri=

UiUiUi==R （3-8） IiURUS?UiR测量时应注意

① 测量R两端电压UR时必须分别测出US和Ui，然后按UR=US-Ui求出UR值。

② 电阻R的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取R与Ri

为同一数量级为好，本实验可取R=1～2KΩ。

（3）输出电阻RO的测量

按图3-5电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载RL的输出电压UO和接入负载后输出电压UL，根据

UL=

即可求出RO

RO=（

RLUO （3-9）

RO?RLUO?1）RL （3-10） UL在测试中应注意，必须保持RL接入前后输入信号的大小不变。

图3-5 输入、输出电阻测量电路

① 最大不失真输出电压UOPP的测量（最大动态范围） 如上所述，为了得到最大动态范围，应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节RW（改变静态工作点），用示波器观察uo，当输出波形同时出现削底和缩顶现象（如图3-6）时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用交流毫伏表测出UO（有效值），则动态范围等于22UO。或用示波器直接读出UOPP来。

图3-6 静态工作点正常，输入信号太大引起的失真

② 放大器频率特性的测量

放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数AV与输入信号频率f之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图3-7所示：

图3-7 幅频特性曲线

Avm为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的1/2倍，即0.707Avm所对应的频率分别称为下限频率fL和上限频率fH，则通频带 fBW=fH-fL （3-11）

放大器的幅频特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数AV。为此可采用前述测AV

的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时要注意取点要恰当，在低频段与高频段要多测几点，在中频可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不能失真。

五、实验设备与器件 1、模拟电路实验箱。 2、函数信号发生器。 3、双踪示波器。 4、交流毫伏表。 5、数字万用表。

6、实验中所需的电阻器件。 六、实验内容和要求 1．连线

在实验箱的晶体管系列模块中，按图3-2所示连接电路。 2．测量静态工作点

静态工作点测量条件：输入接地即使Ui=0.

在步骤1连线基础上，Ui=0，打开直流开关，调节RW，使IC=2.0mA（即UE=2.4V），用万用表测量UB、UE、UC、RB2值。记入表3-5中。

3．测量电压放大倍数

调节一个频率为1KHz、峰峰值为50mV的正弦波作为输入信号Ui 。把输入信号连接到

放大电路的输入端，同时用双踪示波器观察放大器输入电压Ui和输出电压Uo 的波形，在Uo波形不失真的条件下用毫伏表测量表3-6中三种情况下的U0和AV，并用双踪示波器观察Uo和Ui的相位关系，记入表3-6中。

注意：由于晶体管元件参数的分散性，定量分析时所给Ui为50mV不一定适合，具体情况需

要根据实际给适当的Ui值，以后不再说明。由于Uo所测的值为有效值，故峰峰值Ui需要转化为有效值或用毫伏表测得的Ui来计算AV值。切记万用表、毫伏表测量都是有效值，而示波器观察的都是峰峰值。 4．观察静态工作点对电压放大倍数的影响

在步骤3的RC=2.4KΩ，RL= ∞连线条件下，调节一个频率为1KHz、峰峰值为50mV的正弦波作为输入信号Ui。调节RW，用示波器监视输出电压波形，在uo不失真的条件下，测量数组IC和UO的值，记入表3-7。测量IC时，要使Ui=0（断开输入信号Ui）。

5．观察静态工作点对输出波形失真的影响

在步骤3的RC=2.4KΩ RL=∞连线条件下，使ui=0，调节RW使IC=2.0mA（参见本实验步骤2），测出UCE值。调节一个频率为1KHz、峰峰值为50mV的正弦波作为输入信号Ui，再逐步加大输入信号，使输出电压Uo足够大但不失真。然后保持输入信号不变，分别增大和减小RW，使波形出现失真，绘出Uo的波形，并测出失真情况下的IC和UCE值，记入表3-8中。每次测IC和UCE值时要使输入信号为零（即使ui=0）。

6．测量最大不失真输出电压

在步骤3的RC=2.4KΩ RL=2.4KΩ连线条件下，同时调节输入信号的幅度和电位器RW，用示波器和毫伏表测量UOPP及UO值，记入表3-9。

*7．测量输入电阻和输出电阻

按图2-4所示，取R=2K，置RC=2.4KΩ，RL=2.4KΩ，IC=2.0mA。输入f=1KHz、峰峰值为50mV的正弦信号，在输出电压uo不失真的情况下，用毫伏表测出US，Ui和UL，用公式2-8（3-8）算出Ri。

保持US不变，断开RL，测量输出电压UO，参见公式3-10算出R0。 *8．测量幅频特性曲线

取IC=2.0mA，RC=2.4KΩ，RL=2.4KΩ。保持上步输入信号ui不变，改变信号源频率f，逐点测出相应的输出电压UO，自作表记录之。为了频率f取值合适，可先粗测一下，找出中

频范围，然后再仔细读数。

七、注意事项

1．检测所用导线是否导通，尽量连接短导线避免干扰。接好电路检查无误再通电。 2．选连接直流通路测静态工作点，接Ucc=+12V和地线，电路图虚线部分需用导线连接，测量时开上接通，开关下断开，测量电阻Rb2的时候需要将Rb2和电路断开，即开关上断开。

3．测量静态电压时，注意正确调整万用表挡位；实验中不直接测量电路电流值，通过测量两点电压，计算电流。调节电位器进需缓慢些，静态工作调好后，不要再动电位器，以免影响测量。

4．如果电路工作不正常，可自己检测电路中的三极管。其方法：将万用表的旋钮拨到欧姆挡的R×100（或R×1K）位置，用红表笔接触基极，用黑表笔分别接触另两个电极，若三极管为NPN型，则测量的两个电阻值都较大（几百千欧以上）；若三极管为PNP型，则测量的两个电阻值都较小（几百欧至几千欧）。如果不符合这个规律，则表明该三极管坏了。

八、实验报告

1．整理测试数据，并对数据进行处理，画出相关曲线；

2．通过实验结果分析各参数对放大器静态工作点的影响，与理论分析结果进行比较。 3．回答预习要求和思考题中的问题； 4．附上原始数据记录及指导教师的签名。 九、思考题

1．如果在实验电路中，将NPN型晶体管换成PNP型晶体管，试问Ucc及电解电容极性应如何改动？

2．在示波器上显示的NPN和PNP型晶体管放大器输出电压的饱和失真和截止失真波形是否相同？说明其理由。

3．在单级放大电路中，哪些元件是决定电路的静态工作点的？ 4．负载电阻RL变化时，对电压放大倍数有无影响？

实验原始数据记录

步骤1：

表3-5 测量静态工作点（+IC=2.0mA）

测 量 值 UB（V） UE（V） UC（V） RB2（KΩ） UBE（V） 计 算 值 UCE（V） IC（mA）

步骤2：

表3-6 测量电压放大倍数 IC=2.0mA Ui= mV （有效值） RC（KΩ） 2.4 1.2 2.4 RL（KΩ） U0（V） AV ∞ ∞ 2.4 观察记录一组U0和Ui波形

步骤3：

表3-7 观察静态工作点对电压放大倍数的影响

RC=2.4KΩ RL= ∞ Ui= mV IC(mA) U0(V) AV 2.0

步骤4：

表3-8观察静态工作点对输出波形失真的影响

RC=2.4KΩ RL= ∞ Ui= mV IC(mA) 2.0 UCE(V) U0波形 失真情况 管子工作状态

步骤5：

表3-9 测量最大不失真输出电压

RC=2.4KΩ RL=2.4KΩ IC(mA)

Uim(mV)有效值 Uom(V)有效值 UOPP(V)峰峰值

指导教师： 实验日期：

实验三 射极跟随器

一、实验目的

1．掌握射极跟随器的特性及测试方法 2．进一步学习放大器各项参数测试方法 二、实验类型 验证型实验。 三、预习要求

1．复习射极跟随器的工作原理。

2．根据图3-8的元件参数值估算静态工作点，并画出交、直流负载线。 四、实验原理

图3-8 射极跟随器实验电路

图3-8为射极跟随器，输出取自发射极，故称其为射极跟随器。RB调到最小值时易出现饱和失真，RB调到最大值时易出现截止失真，由于本实验不需要失真情况，故RW=100K取值比较适中，若想看到饱和失真使RW=0K，增加输入幅度即可出现，若想看到截止失真使RW=1M，增加输入幅度即可出现，有兴趣的同学可以验证一下。本实验基于图3-8做实验，现分析射极跟随器的特点。

其特点是

1. 输入电阻Ri高

Ri=rbe+（1+β）RE （3-12） 如考虑偏置电阻RB和负载电阻RL的影响，则 Ri=RB∥[rbe+（1+β）（RE∥RL）] （3-13） 由上式可知射极跟随器的输入电阻Ri比共射极单管放大器的输入电阻Ri=RB∥rbe

要高的多。输入电阻的测试方法同单管放大器，实验线路如图3-8所示，

Ri=

UiUi?R1 （3-14） IiUS?Ui即只要测得A、B两点的对地电位即可。 2. 输出电阻RO低

RO=

rbe?∥RE≈

rbe? （3-15）

如考虑信号源内阻RS，则 RO=

rbe?(RS//RB)?∥RE≈

rbe?(RS//RB)? （3-16）

由上式可知射极跟随器的输出电阻RO比共射极单管放大器的输出电阻RO=RC低得多。三极管的β愈高，输出电阻愈小。

输出电阻RO的测试方法亦同单管放大器，即先测出空载输出电压UO，再测接入负载RL后的输出电压UL，根据

UL=

即可求出RO

UORL （3-17）

RO?RL RO=（

UO?1）RL （3-18） UL3. 电压放大倍数近似等于1 图3-8电路 AV=

(1??)(RE//RL)<1 （3-19）

rbe?(1??)(RE//RL)上式说明射极跟随器的电压放大倍数小于近似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极电流大（1+β）倍，所以它具有一定的电流和功率放大作用。

五、实验设备与器件 1、模拟电路实验箱。 2、函数信号发生器。 3、双踪示波器。

4、交流毫伏表。 5、数字万用表。

6、实验中所需的电阻器件。 六、实验内容和要求

1.在晶体管系列实验模块中按图3-8正确连接电路，此时开关K先开路，。 2. 静态工作点的调整

打开直流开关，在B点加入频率为1KHZ、峰峰值为1V的正弦信号Ui，输出端用示波器监视，调节RW及信号源的输出幅度，使在示波器的屏幕上得到一个最大不失真输出波形，然后置Ui=0，用万用表测量晶体管各电极对地电位，将测得数据记入表3-10中。

在下面整个测试过程中应保持RW和Rb值不变（即IE不变）。

3. 测量电压放大倍数AV

接入负载RL=1KΩ，在B点加入频率为1KHZ、峰峰值为1V的正弦信号Ui，调节输入信号幅度，用示波器观察输出波形Uo，在输出最大不失真情况下，用毫伏表测Ui、U0值。记入表3-11。

4. 测量输出电阻RO

接上负载RL=1K，在B点加入频率为1KHZ、峰峰值为1V的正弦信号Ui，用示波器监视输出波形，用毫伏表测空载输出电压UO，有负载时输出电压UL，记入表3-12。

5. 测量输入电阻Ri

在A点加入频率为1KHZ、峰峰值为1V的正弦信号US，，用示波器监视输出波形，用交流毫伏表分别测出A、B点对地的电位US、Ui，记入表3-13。

6. 测射极跟随器的跟随特性

接入负载RL=1KΩ，在B点加入频率为1KHZ、峰峰值为1V的正弦信号Ui，并保持不变，逐渐增大信号Ui幅度，用示波器监视输出波形直至输出波形不失真时，测所对应的UL值，计算出AV记入表3-14。

七、注意事项

电流值是经由测量电压和电阻值计算获得，不进行电流的直接测量。 八、实验报告

1．整理测试数据，并对数据进行处理，画出相关曲线； 2．分析射极跟随器的性能和特点各是什么？

3．回答预习要求和思考题中的问题； 4．附上原始数据记录及指导教师的签名。 九、思考题

1．射极跟随器和共射极放大电路的区别是什么？

2．为了减小电路对信号源的衰减，需要增加电路的输入电阻，在射极跟随器中应该采取何种措施提高电路的输入电阻？

实验原始数据记录

步骤1：

表3-10静态工作点的调整

UE(V) 步骤2：

Ui(V) UB(V) UC(V) IE=UE/RE(mA) 表3-11测量电压放大倍数AV U0(V) AV=U0/Ui

步骤3：

表3-12测量输出电阻RO U0(V) UL(V) R0=(U0/UL-1)RL(KΩ)

步骤4：

表3-13测量输入电阻Ri Us(V) Ui(V) Ri? UiR(K?)?US?Ui

步骤5：

表3-14 测射极跟随器的跟随特性 Ui(V) UL(V) AV

1

2 3 4

指导教师：

实验日期：

实验四 场效应管放大器

一、实验目的

1．了解结型场效应管的性能和特点。 2．进一步熟悉放大器动态参数的测试方法。 二、实验类型

验证型实验。 三、预习要求

1．复习有关场效应管部分内容，并分别用图解法与估算法计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gm。

2．场效应管放大器输入回路的电容C1为什么可以取得小一些（可以取C1=0.1μF）? 四、实验仪器

1．双踪示波器 2．万用表 3．交流毫伏表 4．信号发生器

5．电阻器、电容器若干。 五、实验原理 实验电路如下图所示：

.

图3-9 结型场效应管共源级放大器

1. 结型场效应管的特性和参数

图3-10 3DJ6F的输出特性和转移特性曲线

场效应管的特性主要有输出特性和转移特性。图3-10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IDSS，夹断电压UP等；交流参数主要有低频跨导gm=

?ID|UGS=常数。3DJ6F的典型参数值及测试条件如表3-15所示。 ?UGS表3-15 3DJ6F的典型参数值及测试条件。 饱和漏极电流IDSS(mA) UDS=10V UGS=0V 1~3.5 夹断电压UP(V) UDS=10V IDS=50μA <|-9| 跨导gm(μA/V) UDS=10V IDS=3mA f=1KHz >1000 参数名称 测试条件 参数值 2. 场效应管放大器性能分析

图3-9为结型场效应管组成的共源极放大电路。其静态工作点 UGS=UG-US=

Rg1Rg1?Rg2UDD-IDRS （3-20）

ID=IDSS（1-'UGS2) （3-21） UP中频电压放大倍数 AV=-gmRL=-gmRD║RL （3-22） 输入电阻 Ri=RG+Rg1║Rg2 （3-23） 输出电阻 RO≈RD （3-24） 式中跨导gm可由特性曲线用作图法求得，或用公式 gm=

2IDSSU(1?GS) （3-25） UPUP计算。但要注意，计算时UGS要用静态工作点处之数值。

3. 输入电阻的测量方法

场效应管放大器静态工作点、电压放大倍数和输出电阻的测量方法，与实验二中晶体管放大器测量方法相同。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Ri比较大，如直接测量输入电压US和Ui，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UO来计算输入电阻。测量电路如图3-11所示。

图3-11 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=0），测量放大器的输入电压UO1=AVUS；保持US不变，再把K掷向2（即接入R），测量放大器的输出电压UO2。由于两次测量中AV和US保持不变，故 UO2=AVUi=

RiUSAV 由此可以求出

R?Ri Ri=

UO2R （3-26）

UO1?UO2式中R和Ri不要相差太大，本实验可取R=100～200KΩ。 六、实验内容

1．按图3-9连接好电路，且使电位器RD初始值调到4.3K。 2．静态工作点的测量和调整

1）查阅场效应管的特性曲线和参数，记录下来备用，如图3-10可知放大区的中间部分：UDS在4~8V之间，UGS在-1~-0.2V之间。

2）使Ui=0，打开直流开关，用万用表测量UG、US和UD。检查静态工作点是否在特性曲线放大区的中间部分。如合适则把结果记入表3-16中。

3）若不合适，则适当调整Rg2，调好后，再测量UG、US和UD记入表3-16中。 3．电压放大倍数AV、输入电阻Ri和输出电阻RO的测量 1） AV和RO的测量 按图3-9电路实验，把RD值固定在4.3K接入电路，在放大器的输入端加入频率为1KHz、峰峰值为200mV的正弦信号Ui，并用示波器监视输出uo的波形。在输出uo没有失真的条件下，分别测量RL=∞和RL=10KΩ的输出电压UO(注意:保持Ui不变),记入表3-17中。.用示波器同时观察ui和uo的波形,描绘出来并分析它们的相位关系。 2) Ri的测量

按图3-11改接实验电路, 把RD值固定在4.3K接入电路，选择合适大小的输入电压US，将开关K掷向“1”，测出R=0时的输出电压UO1，然后将开关掷向“2”(接入R)，保持US不变，再测出UO2,根据公式 Ri=

UO2R 求出Ri，记入表3-18中。

UO1?UO2

七、注意事项

电流值是经由测量电压和电阻值计算获得，不进行电流的直接测量。 八、实验报告

1．整理测试数据，并对数据进行处理，画出相关曲线；

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．回答预习要求和思考题中的问题； 4．附上原始数据记录及指导教师的签名。 九、思考题

1．场效应管放大电路和晶体三极管放大电路的区别是什么？ 2．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？

实验原始数据记录

步骤1：

表3-16 静态工作点的测量

测 量 值 UG(V) US(V) UD(V) UDS(V) UGS(V) ID(mA) 计 算 值 UDS(V) UGS(V) ID(mA)

步骤2：

表3-17 AV和RO的测量 测 量 值 RL=∞ Ui(V) U0(V) AV 计 算 值 R0(KΩ) AV R0(KΩ) Ui和U0波形 RL=10K

步骤3：

表3-18 Ri的测量 测 量 值 U01(V)

U02(V) Ri(KΩ) 计 算 值 Ri(KΩ)

指导教师：

实验日期：

实验五 差动放大器

一、实验目的

1．加深理解差动放大器的工作原理，电路特点和抑制零漂的方法。 2．学习差动放大电路静态工作点的测试方法。

3．学习差动放大器的差模、共模放大倍数、共模抑制比的测量方法。 二、实验类型 验证型实验。

三、预习要求

1．根据实验电路，估算典型差动放大电路和具有恒流源的差动放大电路的静态工作点及差模电压放大倍数（取β1=β2=100）。

2.测量静态工作点时，放大电路输入端Us1、Us2与地如何连接？ 3．怎样进行uo的静态调零？用什么仪表测量？ 四、实验仪器 1．双踪示波器 2．万用表 3．交流毫伏表 4．信号发生器 五、实验原理

图3-12 恒流源差动放大器

图3-12所示电路为具有恒流源的差动放大器，其中晶体管T1、T2称为差分对管，它与电阻RB1、RB2、RC1、RC2及电位器RW1共同组成差动放大的基本电路。其中RB1=RB2，RC1=RC2，RW1为调零电位器，若电路完全对称，静态时，RW1应处为中点位置，若电

路不对称，应调节RW1，使U01、U02两端静态时的电位相等。

晶体管T3、T4与电阻RE3、RE4、R和RW2共同组成镜像恒流源电路，为差动放大器提供恒定电流I0。要求T3、T4为差分对管。R1和R2为均衡电阻，且R1=R2，给差动放大器提供对称的差模输入信号。由于电路参数完全对称，当外界温度变化，或电源电压波动时，对电路的影响是一样的，因此差动放大器能有效的抑制零点漂移。

1．差动放大电路的输入输出方式 如图7-1所示电路，根据输入信号和输出信号的不同方式可以有四种连接方式。即：(1)双端输入—双端输出 将差模信号加在US1、US2两端，输出取自U01、U02两端。 (2)双端输入—单端输出 将差模信号加在US1、US2两端，输出取自U01或U02到地

的信号。

(3)单端输入—双端输出 将差模信号加在US1上，US2接地（或US1接地而信号加在

US2上），输出取自U01、U02两端。

(4)单端输入—单端输出 将差模信号加在US1上，US2接地（或US1接地而信号加在

US2上），输出取自U01或U02到地的信号。

连接方式不同，电路的性能参数不同。 2．静态工作点的计算

静态时差动放大器的输入端不加信号，由恒流源电路得

IR?2IB4?IC4?2IC4??IC4?IC4?I0 （3-27）

I0为IR的镜像电流。由电路可得 I0?IR??VEE?0.7V （3-28）

(R?RW2)?RE4由上式可见I0主要由-VEE（-12V）及电阻R、RW2、RE4决定，与晶体管的特性参数无关。

差动放大器中的T1、T2参数对称，则

IC1=IC2=I0/2 （3-29）

VC1?VC2?VCC?IC1RC1?VCC?I0RC1 （3-30） 2hie?300??(1?hfe)26mV26mV（3-31） ?300??(1?hfe)ImAI0/2mA 由此可见，差动放大器的工作点，主要由镜像恒流源I0决定。

3．差动放大器的重要指标计算 (1)差模放大倍数AVd 由分析可知，差动放大器在单端输入或双端输入，它们的差模电压增益相同。但是，要根据双端输出和单端输出分别计算。在此分析双端输入，单端输入自己分析。

设差动放大器的两个输入端输入两个大小相等，极性相反的信号Vid=Vid1-Vid2。 双端输入—双端输出时，差动放大器的差模电压增益为 AVdVV?Vod2?od?od1?AVi?VidVid1?Vid2'?hfeRLRW1RB1?hie?(1?hfe)2（3-32）

'?RC|| 式中RLRL。AVi为单管电压增益。 2 双端输入—单端输出时，电压增益为 AVd1VV1?Od1?Od1?AVi?Vid2Vid12'?hfeRLRW12(RB1?hie?(1?hfe))2（3-33）

' 式中RL?RC||RL。

（2）共模放大倍数AVC

设差动放大器的两个输入端同时加上两个大小相等，极性相同的信号即Vic=Vi1=Vi2. 单端输出的差模电压增益 AVC1VV?0C1?0C2?AVC2?ViCViC''?hfeRLRL（3-34） ?RW12Re''RB1?hie?(1?hfe)?(1?hfe)Re2

式中Re'为恒流源的交流等效电阻。即

' Re?hfe3RE31(1?) （3-35） hoe3hie3?RE3?RB26mV （3-36）

IE3mA hie3?300??(1?hfe) RB?(R?RW2)//RE4 （3-37）

由于

1''一般为几百千欧，所以Re ??RLhoe3 则共模电压增益AVC〈1，在单端输出时，共模信号得到了抑制。

双端输出时，在电路完全对称情况下，则输出电压A0C1=VOC2，共模增益为 AVC?V0c1?V0c1 ?0 （3-38）

ViC 上式说明，双单端输出时，对零点漂移，电源波动等干扰信号有很强的抑制能力。 注：如果电路的对称性很好，恒流源恒定不变，则U01与U02的值近似为零，示波器观

测U01与U02的波形近似于一条水平直线。共模放大倍数近似为零，则共模抑制比KCMR为无穷大。如果电路的对称性不好，或恒流源不恒定，则U01、U02为一对大小相等极性相反的正弦波（示波器幅度调节到最低档），用长尾式差动放大电路可观察到U01、U02分别为正弦波，实际上对管参数不一致，受信号频率与对管内部容性的影响，大小和相位可能有出入，但不影响正弦波的出现。 （3）共模抑制比KCMR

差动放大电器性能的优劣常用共模抑制比KCMR来衡量，即：

KCMR?AVdA或 KCMR?20lgd（dB） （3-39） AVCAChfeRe'RW1RB1?hie?(1?hfe)2单端输出时，共模抑制比为： KCMRA?Vd1?AVC （3-40）

双端输出时，共模抑制比为：

KCMR?

AVd ?? （3-41）

AVC六、实验内容

1．参考本实验所附差动放大模块元件分布图，对照实验原理图图3-12所示正确连接原理图。

2．调整静态工作点

打开直流开关，不加输入信号，将输入端US1、US2两点对地短路，调节恒流源电路的RW2，使I0=1mA，即I0=2VRC1/RC1。再用万用表直流档分别测量差分对管T1、T2的集电极对地的电压VC1、VC2，如果VC1≠VC2应调整RW1使满足VC1=VC2。若始终调节RW1与RW2无法满足VC1=VC2，可适当调电路参数如RC1或RC2，使RC1与RC2不相等以满足电路对称，再调节RW1与RW2满足VC1=VC2。然后分别测VC1、VC2、VB1、VB2、VE1、VE2的电压，记入3-19表中。

3．测量差模放大倍数AVd

将US2端接地，从US1端输入Vid =50mV（峰峰值）、f=1KHz的差模信号，用毫伏表分别测出双端输出差模电压Vod（Uo1-Uo2）和单端输出电压Vod1(Uo1)、Vod2(Uo2)且用示波器观察他们的波形(Vod的波形观察方法：用两个探头，分别测Vod1、Vod2的波形，微调档相同，按下示波器Y2反相按键，在显示方式中选择叠加方式即可得到所测的差分波形)。并计算出差模双端输出的放大倍数Avd和单端输出的差模放大倍数AVd1或Avd2。记入3-20表中。

4．测量共模放大倍数AVC 将输入端US1、US2两点连接在一起，R1与R2从电路中断开，从US1端输入10V（峰峰值），f=1KHz的共模信号，用毫伏表分别测量T1、T2两管集电极对地的共模输出电压UOC1和UOC2且用示波器观察他们的波形，则双端输出的共模电压为UOC=UOC1-UOC2，并计算出单端输出的共模放大倍数AVC1（或AVC2）和双端输出的共模放大倍数AVC。

5．根据以上测量结果，分别计算双端输出，和单端输出共模抑制比。即KCMR（单）和KCMR（双）。

*6．有条件的话可以观察温漂现象，首先调零，使VC1=VC2（方法同步骤2），然后用电吹风吹T1、T2，观察双端及单端输出电压的变化现象。

7．用一固定电阻RE=10KΩ代替恒流源电路，即将RE接在-VEE和RW1中间触点插孔之间组成长尾式差动放大电路，重复步骤3、4、5，并与恒流源电路相比较。

七、注意事项

用交流毫伏表测量输出电压UC1、UC2时，毫伏表后面板的开关打到“FLOAT”位置，

保证两个被测信号不共地。

八、实验报告

1．整理测试数据，并对数据进行处理，列表比较实验结果和理论估算值，分析误差原因；

2．计算静态工作点和差模电压放大倍数。

3．回答预习要求和思考题中的问题； 4．附上原始数据记录及指导教师的签名。 九、思考题

1．差分放大电路中两只 FET 元件是否对称对电路性能有何影响？ 2．为什麼要对差分放大电路进行调零？

3．试叙述本实验电路中的交流双端输入、双端输出的测试的方法，为什么？

实验原始数据记录

步骤1：

表3-19 静态工作点的测量 UC1(V) 测量值 IC(mA) 计算值 步骤2： 表3-20 测量差模、共模电压放大倍数，测量UC1、UC2的值

典型差动放大电路 参 数 双端输入 Ui UB1(V) UE1(V) UC2(V) UB2(V) UE2(V) IB(mA) UCE(V) 具有恒流源差动放大电路 双端输入 100mV 共模输入 1V 共模输入 1V 100mV UC1(V) UC2(V) Aud1?Aud?Auc1?Auc?UC1 UiUo UiUc1 UiUo UiAud1 Auc1KCMR? 步骤3：

指导教师：

实验日期：

实验六 负反馈放大器

一、实验目的

1．通过实验了解串联电压负反馈对放大器性能的改善。 2．了解负反馈放大器各项技术指标的测试方法。 2．掌握负反馈放大电路频率特性的测量方法。 二、实验类型 验证型实验。 三、预习要求

1．复习教材中有负反馈放大电路的内容；

2．按图3-13估算放大电路的静态工作点（取?1??2?100）。

3．估算基本放大电路的Au、Ri、Ro；估算负反馈放大电路的Auf、Rif和Rof 四、实验仪器 1．双踪示波器 2．万用表 3．交流毫伏表 4．信号发生器 五、实验原理

图3-13 带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器

图3-13为带有负反馈的两极阻容耦合放大电路，在电路中通过Rf把输出电压Uo引回到输入端，加在晶体管T1的发射极上，在发射极电阻RF1上形成反馈电压Uf。根据反馈网络从基本放大器输出端取样方式的不同，可知它属于电压串联负反馈。基本理论知识参考课

本。电压串联负反馈对放大器性能的影响主要有以下几点：

1．负反馈使放大器的放大倍数降低，AVf的表达式为：

AVf=

AV （3-42）

1?AVFV从式中可见，加上负反馈后，AVf比AV降低了（1+AVFV）倍，并且|1+AVFV|愈大，放大倍数降低愈多。深度反馈时， AVf?2． 反馈系数

FV=

1 （3-43） FVRF1 （3-44）

Rf?RF13．负反馈改变放大器的输入电阻与输出电阻

负反馈对放大器输入阻抗和输出阻抗的影响比较复杂。不同的反馈形式，对阻抗的影响不一样。一般并联负反馈能降低输入阻抗；而串联负反馈则提高输入阻抗，电压负反馈使输出阻抗降低；电流负反馈使输出阻抗升高。

输入电阻 Rif =（1+AVFV）Ri （3-45）

输出电阻 Rof=

RO （3-46）

1?AVFV4．负反馈扩展了放大器的通频带

引入负反馈后，放大器的上限频率与下限频率的表达式分别为：

fHf?(1?AVFV)fH (3-47) fLf?1fL (3-48)

1?AVFV BW?fHf?fLf?fHf(fHf??fLf) (3-49)

可见，引入负反馈后，fHf向高端扩展了（1+AVFV）倍，fLf向低端扩展了（1+AVFV）倍，使通频带加宽。

5．负反馈提高了放大倍数的稳定性。 当反馈深度一定时，有

dAVfAVf?dA1?V (3-50)

1?AVFVAVdAVfAVf比开环放大倍数的

可见引入负反馈后，放大器闭环放大倍数AVf的相对变化量

相对变化量

dAV减少了（1+AVFV）倍，即闭环增益的稳定性提高了（1+AVFV）倍。 AV六、实验内容

1．按图3-13正确连接线路，K先断开即反馈网络（Rf+Cf）先不接入。 2．测量静态工作点

打开直流开关，使US=0，第一级静态工作点已固定，可以直接测量。调节100K电位器使第二级的IC2=1.0mA（即UE2=0.43V），用万用表分别测量第一级、第二级的静态工作点，记入表3-21中。 3. 测试基本放大器的各项性能指标

测量基本放大电路的AV、Ri、R0及fH和fL值并将其值填入表3-22中，测量方法参考实验二，输入信号频率为1KHz，Ui的峰峰值为50mV。

4. 测试负反馈放大器的各项性能指标

在接入负反馈支路Rf=10K的情况下，测量负反馈放大器的Avf、Rif、Rof及fHf和fLf

值并将其值填入表3-22中，输入信号频率为1KHz，Ui的峰峰值为50mV。

注：测量值都应统一为有效值的方式计算，绝不可将峰峰值和有效值混算，示波器所

测量的为峰峰值，万用表和毫伏表所测量的为有效值。测fH和fL时，输入Ui=50mV，f=1KHz的交流信号，测得中频时的U0值，然后改变信号源的频率，先f增加，使U0值降到中频时的0.707倍，但要保持Ui=50mV不变，此时输入信号的频率即为fH，降低频率，使U0值降到中频时的0.707倍，此时输入信号的频率即为fL。

5.观察负反馈对非线性失真的改善

先接成基本放大器（K断开），输入f=1KHz的交流信号，使U0出现轻度非线性失真，然后加入负反馈Rf=10K（K闭合）并增大输入信号，使U0波形达到基本放大器同样的幅度，观察波形的失真程度。

七、注意事项

1．注意电路中选择开关K的使用。

2．在用示波器观察最大不失真输出波形时，若出现信号幅度不稳定、非正弦或高频自激等现象，要加以排除后方可进行下一步实验。

八、实验报告

1．整理测试数据，并对数据进行处理，画出相关曲线；

2．通过实验结果分析负反馈对放大器性能的影响，与理论分析结果比较。 3．回答预习要求和思考题中的问题； 4．附上原始数据记录及指导教师的签名。 九、思考题

1．负反馈对放大器性能的改善程度取决于反馈深度1?AVFV，1?AVFV是否越大越好？为什么？

2．测量放大器的输入电阻、输出电阻时信号取1KHz而不用100KHz或更高，为什么？ 3．在调试中发现哪些元件对放大器的性能影响最明显？为什么？

4．在调整放大电路的静态工作点时，是否要加入反馈？为什么？

实验原始数据记录

步骤1：

表3-21 静态工作点的测量 第一级 第二级

步骤2：

UB(V) UE(V)

UC(V) IC(mA) 表3-22 基本放大器和负反馈放大器的各项性能指标 US K (mV) RL=∞ 基本放大器 （K断开） RL=10K 负反馈放大器 RL=∞ （K闭合） RL=10K 数值 Ui (mV) U0 (V) AV Ri (KΩ) R0 (KΩ) fH (KHz) fL (Hz)

指导教师：

实验日期：

实验七 集成运算放大器指标测试

一、实验目的

1. 掌握运算放大器主要指标的测试方法。

2. 通过对运算放大器μA741指标的测试，了解集成运算放大器组件的主要参数的定义和表示方法。

二、实验类型

验证型实验。 三、预习要求

1．复习教材中有关集成运算放大器的基本构成、理想运放的性能参数； 2．先理解运算放大器主要指标的测试方法。

四、实验仪器 1．双踪示波器 2．万用表

3．交流毫伏表 4．信号发生器

五、实验原理

2脚和○3脚为反相和同相输入端，6脚为输出本实验采用的集成运放型号为μA741：○○7脚和○4分别为正（UCC）1脚和○5脚为失调调零端。○8脚为端，○、负（-UEE）电源端，○

空脚。表3-23为μA741的典型参数规范：

表3-23 T=25℃ UCC=UEE=15V 参数名称 参数值 参数名称 参数值 1~5mV 75Ω 输入失调电压 输出电阻 10~20nA 0.5V/μs 输入失调电流 转换速率 80nA 输入偏置电流 输出电压峰值 ±13V 2MΩ 输入电阻 输出电流峰值 ±20mA 1.5pF 输入电容 共模输入电压 ±13V 100dB 开环差动电压增益 差模输入电压 ±30V 90dB 10KHz 共模抑制比 应用频率 1. 输入失调电压UOS

输入失调电压UOS是指输入信号为零时，输出端出现的电压折算到同相输入端的数值。失调电压测试电路如图3-14所示。

图3-14 输入失调电压UOS测试电路

测量此时的输出电压UO1即为输出失调电压，则输入失调电压为

UOS?R1UO1 （3-51）

R1?RF实际输出的UO1可能为正，也可能为负，高质量的运放UOS一般在1mV以下。 测试中应注意：将运放调零端开路。 2. 输入失调电流IOS

输入失调电流IOS是指当输入信号为零时，运放的两个输入端的基极偏置电流之差，

IOS?IB1?IB2 （3-52）

由于IB1，IB2本身的数值已很小（微安级），因此它们的差值通常不是直接测量的，测试电路如图3-15所示，测试分两步进行。

图3-15 输入失调电流IOS测试电路

1）按图3-14测出输出电压UO1，这是由输入失调电压UOS所引起的输出电压。 2）按图3-14，测出两个电阻RB1、RB2接入时的输出电压UO2，若从中扣除输入失调电压UOS的影响，则输入失调电流IOS为

IOS?IB1?IB2?UO2?UO1R11 （3-53）

R1?RFRB1一般，IOS在100mA以下。测试中应注意：将运放调零端开路。 3．输入偏置电流IIB

输入偏置电流IIB是指在无信号输入时，运放两输入端静态基极电流的平均值，

IIB?1(IB1?IB2)一般是微安数量级，若IIB过大，不仅在不同信号内阻的情况下对静2态工作点有较大的影响，而且也要影响温漂和运算精度，所以输入偏置电流越小越好。测量输入偏置电流的电路如图3-16所示。

图3-16 输入偏置电流测试电路

测试中应注意：测试前电路应首先调零，即调节RW使输入接地情况下失调电压为零，以后除说明开路外都要调零，不再说明。

4．开环差模放大倍数Aud

集成运放在没有外部反馈时的支流差模放大倍数称为开环差模电压放大倍数，用Aud表示。它定义为开环输出电压UO与两个差分输入端之间所加信号电压Uid之比

Aud?UO （3-54） Uid按定义Aud应是信号频率为零时的直流放大倍数，但为了测试方便，通常采用低频（几十赫兹以下）正弦交流信号进行测量。由于集成运放的开环电压放大倍数很高，难以直接进行测量，故一般采用闭环测量方法。Aud的测试方法很多，现采用交、直流同时闭环的测量方法，如图3-17所示：

图3-17 开环差模放大倍数Aud测试电路

被测运放一方面通过RF、R1、R2完成直流闭环，以抑制输出电压漂移，另一方面通过RF和RS实现交流闭环，外加信号Us经R1、R2分压，使Uid足够小，以保证运放工作在线性区，同相输入端电阻R3应与反相输入端电阻R2相匹配，以减小输入偏置电流的影响，电容C为隔直电容。被测运放的开环电压放大倍数为 Aud?UORU?(1?1)O （3-55） UidR2Ui

5. 共模抑制比KCMR

KCMR的测试电路如图3-18所示：

图3-18 共模抑制比KCMR测试电路

集成运放的差模电压放大倍数Ad与共模电压放大倍数AC之比称为共模抑制比 KCMR?AdA 或 KCMR?20lgd(db) （3-56） ACAc理想运放对输入的共模信号其输出为零，但在实际的集成运放中，其输出不可能没

有共模信号的成分，输出端共模信号愈小，说明电路对称性愈好，也就是说运放对共模干扰信号的抑制能力愈强，即KCMR愈大。

集成运放工作在闭环状态下的差模电压放大倍数为Ad??RF （3-57） R1当接入共模输入信号Uic时，测得UOC，则共模电压放大倍数为 AC?UOC （3-58） UiC得共模抑制比为 KCMR?AdRU?FiC （3-59） AcR1UOC六、实验内容

为防正负电源接反损坏集成块，运放系列实验中μA741的电源已接上。另外输出端切忌不可短路，否则将会损坏集成块。 1．测量输入失调电压UOS

在运放系列模块中，按图3-14正确连接实验电路，打开直流开关，用万用表测量输出端电压UO1，并用公式3-52（3-51）计算UOS。记入表3-24中。

2．测量输入失调电流IOS

在运放系列模块中，按图3-15正确连接实验电路，打开直流开关，用万用表测量UO2，并用公式3-54（3-53）计算IOS。记入表3-24中。

3．测量输入偏置电流IIB

若无微安级精度仪器此实验略过，有则先调零（调零方法：如图3-19所示连接电路， 调节RW使Uo为零即调零完毕，断开电路其它连线，若保持调零端的电位器RW接入运放中，则后续实验可不用调零。调零时必须小心，不要使电位器的接线端与地线或正电源线相碰，否则会损坏运算放大器）后，如图3-16正确连接电路，记录所测数据。

4．测量开环差模电压放大倍数Aud 先调零（方法见步骤3说明），然后按图3-17正确连接实验电路，运放输入端加入一个频率20HZ，峰峰值为100mV正弦信号，用示波器监视输出波形。用毫伏表测量UO和Ui，并用公式3-56（3-55）计算Aud。记入表3-24中。

5．测量共模抑制比KCMR

先调零（方法见步骤3说明），然后按图3-18正确连接实验电路，运放输入端加f=100HZ，Uic=10V（峰峰值）正弦信号，用毫伏表测量UOC和Uic，并用公式3-58、3-59计算AC及KCMR。记入表3-24中。

图3-19 调零电路

七、注意事项

1．测试时输入的共模电压Ui，必须小于被测量的集成运放的最大共模输入电压Uic,max，否则运放的共模抑制比将显著下降；

2．若存在自激振荡现象，应在排除运放的自激后才能进行测量。 八、实验报告

1．整理测试数据，并对数据进行处理；

2．将实际测得的参数与所用的集成运算放大器在手册上标明的参数进行比较，分析产生误差的原因；

3．简要分析这些参数对用集成运放组成的电路所造成的影响和误差。 4．回答预习要求和思考题中的问题； 5．附上原始数据记录及指导教师的签名。

九、思考题

产生输入失调电压与输入失调电流的原因有何不同？

实验原始数据记录

步骤1：

表3-24 测量输入失调电压UOS

IOS(μA) 实测 典型 实测典型值 值 值 值 UOS(mV) Aud(db) 实测典型值 值 Ac(db) 实测典型值 值 KCMR(db) 实测典型值 值

指导教师：

实验日期：

实验八 集成运算放大器的应用

—— 模拟运算电路

一、实验目的

1. 研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。 2. 了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验类型 设计型实验。 三、预习要求

1、复习有关集成运放基本运算电路的知识；

2．详细阅读实验指导书，弄清实验内容、方法和步骤；

3．用给定的元器件自行设计基本运算电路，并列出相应的表格，得出计算结果。 四、实验仪器 1．双踪示波器 2．万用表

3．交流毫伏表 4．信号发生器 五、实验原理

在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数、指数等模拟运算电路。

1）反相比例运算电路

电路如图3-20所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为

UO??RFUi （3-60） R1

图3-20 反相比例运算电路

为减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1∥RF。 2）反相加法电路

图3-21 反相加法运算电路

电路如图3-21所示，输出电压与输入电压之间的关系为

UO??(RFRUi1?FUi2) R3=R1∥R2∥RF （3-61） R1R23）同相比例运算电路

图3-22（a）是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为 UO?(1?RF)Ui R2=R1∥RF （3-62） R1当R1→∞时，UO=Ui，即得到如图3-22（b）所示的电压跟随器。图中R2=RF，用以减小漂移和起保护作用。一般RF取10KΩ，RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。

图3-22 同相比例运算电路

4）差动放大电路(减法器)

对于图3-23所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=RF时，有如下关系式：

U0?RF(Ui2?Ui1) （3-63） R1

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