《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．学习和掌握示波器、低频信号发生器、交流毫伏表、稳压源、万用表的正确使用方法。 2．用示波器测量交流信号的有效值和频率。 二、实验设备和器件 1．双踪示波器 2．低频信号发生器 3．直流稳压源

4．交流毫伏表、万用表 三、实验说明

1．实验前应仔细查阅实验所用仪器的使用说明书，了解仪器面板上各旋钮的功能。 2．示波器常用于观察波形，测量信号的频率、幅度等参数。

（1）示波器有单踪、双踪两类显示方式。单踪显示包括YA、YB、YA +YB，双踪显示包括交替和断续，共计五种显示方式。在做双踪显示时如果信号频率较低，易采用断续方式，以便在一次扫描中同时显示两个波形，通常情况下常采用交替方式显示。 （2）开机后可通过寻迹按钮快速找到扫描光点，然后通过水平和垂直调节旋钮将光点置中。 （3）调节波形显示时，以下几个控制开关和按钮有助于稳定波形。 扫描速率开关（旋钮）：根据被测信号频率大小选择合适的位置。 灵敏度开关（旋钮）：根据被测信号幅度大小选择合适的位置。 触发源选择开关：通常为内触发。

触发方式开关：为便于找到波形通常置于自动位置，当波形稳定情况较差时，可置于常态位置，通过调节触发电平旋钮，在示波器上调出稳定波形。

（4）测量波形幅度时，应注意将Y轴偏转灵敏度微调旋钮打到校准位置，而测量波形频率时，应注意将X轴扫描速率微调旋钮打到校准位置，并且注意是否使用了扫描速率扩展开关。

2．低频信号发生器可以按需要输出正弦波、三角波、方波、锯齿波等信号波形，在输出幅度调节旋钮和输出衰减开关的控制下，输出电压可在毫伏级上连续调节。输出信号的频率也可以通过频率开关进行分档选择，在作为信号源使用时注意输出端不要被短路。

3．交流毫伏表只能在工作频率范围内测量正弦交流电压，其值为正弦交流成分的有效值。使用时注意先把输入端短接进行调零。为防止电压过大损坏仪器，测量时，先把量程打到最大，然后再根据测量实际情况逐档减小来读出读数。

4．示波器、低频信号发生器、交流毫伏表要注意使用专用电缆线或屏蔽线减小外界干扰，同时使用时，各仪器的公共端要接在一起。 三、实验内容

1．直流稳压源的使用

（1）将直流稳压源连接成正负电源输出形式，输出±5V直流电压。 （2）万用表选择相应量程测量输出电压。

（3）变换输出电压重复上述内容，并记录稳压源输出值和万用表测量值。 2．测量示波器内“校准信号”

（1）调出“校准信号”波形。将校准信号输出端接YA或YB，触发方式选择自动，触发源选择内触发，内触发选择开关置于常态。选择合适的扫描速率开关及Y轴灵敏度开关位置，调出波形，使波形清晰、亮度适中，可显示的个数和幅度适当。

（2）Y轴灵敏度微调旋钮打到校准位置，选择恰当的Y轴灵敏度开关位置，测量校准信号

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的幅度，填入表1。标准值为仪器的技术指标，可通过查阅示波器手册获得。

表1 校准信号指标测量 指标 幅度（V） 频率（Hz） 上升时间（μs） 下降时间（μs） 标准值 扫描速率开关位置 Y轴灵敏度开关位置 实测值 （3）扫描速率微调旋钮打到校准位置，选择恰当的扫描速率开关位置，测量校准信号的频率，填入表1。

（4）调节相关旋钮，将波形置于中心对称位置，并使波形沿X轴方向扩展，测量校准信号的上升时间和下降时间，填入表1。

（5）将触发方式选择常态，调节触发电平旋钮，在示波器上调出稳定波形，说明不同触发方式的特点。

3．测量交流信号的有效值和频率

（1）用低频信号发生器输出频率为100Hz、1k Hz、10k Hz的三角波，用示波器测量信号的频率，填入表2。

表2 三角波信号的频率测量 刻度值 扫描速率开关位置 Y轴灵敏度开关位置 实测值 100Hz 1k Hz 10k Hz （2）用低频信号发生器输出频率为100Hz、1k Hz、10k Hz的正弦波，使其有效值经交流毫伏表测量均为1V。然后用示波器测量信号的幅度，填入表3。

表3 正弦波信号的测量

刻度值 100Hz 1k Hz 10k Hz 毫伏表测量值 有效值（V） 频率实测值（Hz） 示波器测量值 实测峰-峰值（V） 折合有效值（V） （3）对所测数据进行比较分析。 四、实验报告

1．整理实验数据，对实验结果进行比较、分析。 2．总结对电子仪器使用的注意事项和体会。

五、思考题

1．在不知道被测电压大小时，毫伏表的量程开关应置于什么位置？ 2．在用示波器观察波形时如何调整波形位置和幅度？

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实验二 单管放大电路

一、实验目的

1．掌握单管放大电路的静态和动态性能。

2．熟悉放大电路静态工作点的调试方法，以及对放大电路性能的影响。 3．熟悉放大电路动态性能指标的测试方法。 二、实验设备和器件

1．示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、万用表、面包板 2．电阻、电容、三极管

三、实验内容

1． 放大电路静态工作点的测量与调整

（1）按图1所示电路接线，三极管采用9013型号，选择β值范围在100～200，将Rp调到最下端。

+12V47kΩRb13.3kΩRcC1++C210μF9013+68kΩ+10μFTRpRLCe10μFui-Rb220kΩRe1.8kΩuo-

图1 基极分压式射极偏置放大电路

（2）测量放大电路的静态工作点，计算并填入表1；Rp调到最上端，重新测量此时的静态工作点，计算并填入表1。

表1 静态工作点测量

UBQ UCEQ ICQ IBQ （3）若设计要求ICQ=1.5mA，应怎样进行调整？测出此时放大电路的静态工作点和实际偏置电阻的大小。

2．放大电路的动态性能

（1）调整好静态工作点，ICQ=1.5mA。输入端接低频信号发生器，输入幅值为1mV，频率为1kHz的正弦波。RL开路，观察输出波形的幅度和相位，输入信号频率不变，逐步加大幅度，观察输出波形在临界失真时，用毫伏表测出此时不失真输出电压的最大值和相应输入电压的大小，并填入表2。

表2 测量放大倍数 RL ∞ 2kΩ Ui Uo Au （2）RL=2kΩ，重复上述步骤，测出最大不失真电压填入表2。

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（3）根据测量数据计算放大倍数，并与估算值相比较。

（4）ICQ=1.5mA，RL=∞，调出最大不失真输出波形，然后按照实验内容1的方法，调节Rp大小改变静态工作点，使电路产生明显的饱和失真与截止失真，利用示波器观察输出波形情况，画出输出波形，测出相对应的集电极静态电流。 3．放大电路动态性能指标的测量

+12V47kΩRb1+Rp3.3kΩRcRs+5.1kΩC1+C210μF9013+ii+10μF68kΩTRLCe10μFus-ui-Rb220kΩRe1.8kΩuo-

图2 测量输入电阻

（1）如图2所示在输入端加入电阻Rs，用毫伏表分别测量Rs两端对地电压Us和Ui，从而可根据公式：

Ri?UiUi?Rs IiUs?Ui求出放大电路的输入电阻Ri。

（2）用毫伏表分别测出RL=∞时的空载电压Uo1和接入RL=2kΩ时的输出电压Uo2，注意输出波形不失真，从而可根据公式：

Ro?UoUo1?Uo2U??(o1?1)RL IoUo2/RLUo2求出放大电路的输出电阻Ro。

四、实验报告

1．整理实验数据，对实验结果进行分析总结。 2．画出测试动态性能指标时具体的接线图。

3．简述静态工作点的选择对放大电路性能的影响。 五、思考题

1．测试数据与理论值产生差异是什么原因？

2．射极电阻Re对放大电路静态和动态性能有什么样的影响？

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实验三 交流放大电路的调试及故障分析

一、实验目的

1．掌握共射极放大电路的特点。

2．熟悉放大电路的调试和排除故障的方法。

二、实验设备和器件

1．示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、万用表、面包板 2．电阻、电容、三极管

三、实验内容

三极管交流放大电路如图1所示，由指导教师人为设置故障，安排学生对带有故障的放大电路进行测试、分析，并排除故障。

+12V47kΩRb13.3kΩRcC1++C210μF9013+68kΩ+10μFTRpRLCe10μFui-Rb220kΩRe1.8kΩuo-

图1 实验电路

1．静态指标测试

（1）先检查放大电路中有无明显短路或断路现象并排除故障，然后利用直流稳压电源接入12V的电压。

（2）调节电阻Rp，使UCQ =6.75V，按表1填入测试和计算数据，确定静态工作点。

表1 确定静态工作点

理论值 测试值 UBQ UCQ UCEQ ICQ IBQ （3）如果不能调出UCQ =6.75V，则说明电路存在故障，按表2填入测试数据，比较测试数据与理论值找出故障点，排除故障。

表2 故障测试数据

理论值 测试值 故障说明 UBQ UCQ

2．动态指标测试

（1）输入端接低频信号发生器，输入幅值为5mV，频率为1kHz的正弦波。

（2）RL开路，用示波器观察输出波形是否产生失真，测出输出电压，重新测量此状态下的

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静态值，填入表3。

表3 故障测试数据 参数 Ui RL =∞ RL =2kΩ UBQ UCQ Uo Au Uo Au 理论值 实测值 波形 故障说明 — — （3）RL=2kΩ，重复上述步骤。

（4）根据测量数据，分析故障现象，查找故障点。

（5）排除故障，并将正常工作情况下的数据填入表3，说明产生故障的原因。

四、实验报告

1．整理实验数据。

2．简述故障现象，分析产生故障的原因，给出解决故障的方法。 3．总结共射极放大电路的特点。

五、思考题

1．若Rc短路，会出现什么现象？

2．如果放大倍数较小，应如何调整电路参数？

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实验四 集成运算电路

一、实验目的

1．熟悉集成运算放大器的使用方法。

2．掌握由集成运算放大器构成的加法、减法、积分等基本运算电路的功能和特点。 二、实验设备和器件

1．示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、万用表、面包板 2．LM324 集成运算放大器 3．电阻、电容 三、实验内容 1．电压跟随器

（1）LM324内部有四个独立的高增益运算放大器组成，具有内部频率补偿，其引脚排列如图1（a）所示。按照图1（b）接线，组成电压跟随器。

11OUT21N-4OUT144N-134N+12GND113N+103N-9-12V+12V31N+4UCC52N+62N--∞LM324LM324+ui+uoRL72OUT3OUT8

（2）分别在RL开路和RL=10kΩ情况下按表1输入数据，测量相应的输出电压大小并填入表1。

表1 电压跟随器测试数据 Ui（V） RL =∞ RL =10kΩ Uo（V） -3 -1 0 1 3 (a)引脚排列(b)实验电路（3）用低频信号发生器产生正弦波从输入端输入，在示波器上观察输入输出波形关系，画出波形。

2．加法运算电路

（1）按照图2所示电路接线，组成加法运算电路。

ui1ui2R120kΩRf47kΩ+12VR210kΩ-∞LM324++10kΩuoR-12V

图2 加法运算电路

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（2）根据表2所示数据输入两路信号，测试输出电压大小，填入表2。

表2 加法运算电路测试数据 Ui1 Ui2 Uo -0.3 0.2 0 0 0.5 0.3 1 0.5 （3）与计算结果相验证。 3．减法运算电路

（1）按照图3所示电路接线，组成减法运算电路。

Rf10kΩ+12Vui2ui1R210kΩ-∞R110kΩLM324++R-12V10kΩuo

图3 减法运算电路

（2）根据表3所示数据输入两路信号，测试输出电压大小，填入表3。

表3 减法运算电路测试数据 Ui1 Ui2 Uo 2 1 0 0 2 3 （3）与计算结果相验证。 4．积分运算电路

（1）按照图4所示电路接线，组成积分运算电路。

C0.1μFRf100kΩ+12VuiR110kΩ-∞LM324+10kΩuoR+-12V

图4 积分运算电路

（2）输入信号为1V、500Hz的正弦波，用示波器观察输入输出的波形，测出其幅度和相位差，画出波形图。

（3）改变正弦波频率，观察输入输出波形的幅度和相位变化情况。 （4）将正弦波改为方波，重复上述步骤。 5．微分运算电路

（1）按照图5所示电路接线，组成微分运算电路。

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Cf1000pFRf10kΩ+12VuiC-0.1μF∞LM324+Ruo+-12V10kΩ

图5 微分运算电路

（2）输入信号为1V、160Hz的正弦波，用示波器观察输入输出的波形，测出其幅度和相位差，画出波形图。

（3）改变正弦波频率，观察输入输出波形的幅度和相位变化情况。 （4）将正弦波改为方波，重复上述步骤。 四、实验报告

1．整理实验数据，画出相关的波形图。 2．总结各运算电路的功能和特点。

3．比较测试结果与理论计算结果，分析产生误差的原因。 4．记录在实验过程中碰到的问题，是如何解决的。 五、思考题

1．是否可以使用同相端构成加法运算电路？有什么特点？ 2．在微分运算电路中为什么在Rf两端并联一个电容Cf？

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实验五 负反馈放大器

一、实验目的

1．了解负反馈对放大器主要性能的影响。

2．掌握深度负反馈条件下放大器性能的测试方法。 二、实验设备和器件

1．示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、万用表、面包板 2．LM324 集成运算放大器 3．电阻、电容 三、实验内容

1．电压串联负反馈放大电路

（1）按照图1所示电路接线，构成电压串联负反馈放大电路。

+12Vui+∞LM324+--12VR110kΩuoRf68kΩRL

图1 电压串联负反馈

（2）先不接Rf，输入端输入f=500Hz，Ui=0.3V的正弦信号，分别观察RL=∞和RL=1kΩ时输出波形并测量其值，记入表1。

表1 放大倍数测试 测试条件 开环 RL=∞ RL=1kΩ RL=∞ RL=1kΩ Ui Uo Au（Auf） 闭环 （3）接入Rf，重复步骤2。将实测值和理论值相验证，观察电压负反馈对输出电压的稳定作用。

（4）不接Rf将电路开环，RL=∞，如图2（a）所示在输入端串联Rs=10kΩ电阻，调整信号源使输出与表1中RL=∞时Uo的值相同，测出此时Us大小。根据公式：

Ri?UiUi?Rs，计算出开环输入电阻Ri。接入Rf将电路闭环，求出闭环输入电阻IiUs?UiRif。

（5）由图2（b）可知， Uo1、Uo2分别对应表1中RL=∞和RL=1kΩ时的输出电压，根据公式：Ro?UoU?(o1?1)RL，计算出开环输出电阻Ro和闭环输出电阻Rof。 IoUo210

RsusuiRifuouiRofuo1(b)输出电阻测量RLuo2(a)输入电阻测量

图2 输入输出电阻测量

（5）不接Rf将电路开环，调节输入信号幅度，观察输出波形使输出信号出现轻微失真。接入Rf将电路闭环，观察输出波形变化，分析负反馈对失真的改善作用。

（6）将电路开环，调节输入信号幅度，观察输出波形使输出信号显示满幅度正弦波。然后保持输入信号幅度不变，调节频率使其增大和减小，使输出波形变为原来的70%左右，分别测出此时所对应的信号频率fH、fL，填入表2。将电路闭环，重复本步骤。分析引入负反馈对通频带的影响。

表2 放大电路频率特性

开环 闭环 fH（Hz） fL（Hz） 2．电压并联负反馈放大电路

（1）按照图3所示电路接线，构成电压并联负反馈放大电路。

Rf68kΩ+12VuiR110kΩ-∞LM324++-12VuoR10kΩRL

图3 电压并联负反馈

（2）根据实验内容1分别测试放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。 （3）与电压串联负反馈放大电路的测试数据进行比较分析。 （4）在开环和闭环情况下观察对失真的改善作用。

四、实验报告

1．整理实验数据，分析实验结果。 2．总结两种负反馈放大电路的特点。

3．说明负反馈的引入对放大倍数等主要性能的影响。

五、思考题

1．输入信号中含有噪声，引入负反馈是否能改善输出波形？ 2．在测量输入电阻时串联的Rs应如何选择？

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实验六 集成运算放大器应用

一、实验目的

1．熟悉集成运算放大器的使用方法。

2．掌握由集成运算放大器构成的波形发生器的功能和特点。 二、实验设备和器件

1．示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、万用表、面包板 2．LM324 集成运算放大器 3．电阻、电容、双稳压管 三、实验内容

1．RC正弦波发生器

（1）将集成运算放大器配以相应的选频网络，就可以构成正弦波振荡电路。按照图1所示电路接线，检查无误后，接通电源。

R116kΩRf51kΩ0.01μF+12VC1+C20.01μFRp∞LM324+R216kΩ47kΩuo--12V

图1 RC正弦波发生器

（2）调节Rp从一端到另一端，同时通过示波器观察输出端波形变化情况并分析原因。 （3）调节Rp大小，直到出现稳定的正弦波。在输出幅度最大且不失真条件下，测量输出电压的最大不失真电压和振荡频率。 （4）断开电源，测量此时Rp大小。

（5）将电容C换为0.1μF，重新测量输出电压的最大不失真电压和振荡频率。 2．三角波发生器

（1）按照图2所示电路接线，检查无误后，接通电源。

C+12V0.22μF+12VR25kΩ-∞LM324++-12VR110kΩuo1R310kΩRp1100kΩ-∞LM324++10kΩuoR5R46V10kΩ-12VRp2100kΩ

图2 三角波发生器

（2）用示波器分别观察uo1和uo的波形并记录。

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（3）调节Rp2使输出波形幅度为±6V，调节Rp1使输出波形周期为T=8ms，记录调节后Rp1、Rp2的值，画出输出uo波形。

（4）使三角波幅度为±3V，T=4ms，调好后，记录相关元件的值，画出输出uo波形。 四、实验报告

1．整理实验数据，画出相关的波形图。

2．总结RC正弦波发生器和三角波发生器的功能和特点。 3．比较测试结果与理论计算结果，分析产生误差的原因。 4．记录并分析在实验过程中碰到的问题。

五、思考题

1．RC正弦波发生器中哪些参数与振荡频率有关？如何改变振荡频率？ 2．三角波发生器中的稳压管应如何选择？

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实验七 整流滤波稳压电路

一、实验目的

1．熟悉桥式整流电路工作原理和电容滤波作用。 2．掌握三端集成稳压芯片的性能和应用。 3．了解直流稳压电源的性能指标。

二、实验设备和器件

1．示波器、交流毫伏表、万用表、面包板 2．LM7812 三端集成稳压芯片 3．电阻、电容、二极管

三、实验内容

Tr～220V+u2D4D3D1D2K1C1K3K2-Ui1INOUTLM7812123GND0.33μF+Uo-

+R1C2C30.1μFRL10kΩ470μF10kΩ图1 桥式整流滤波稳压电路

1．按照图1所示电路接线，检查无误后，接上220V交流电源，用调压器调出U2=15V。 （1）闭合K2，断开K1、K3，用示波器观察u2和R1上电压波形，分别用万用表和交流毫伏表测出R1上直流及交流成分大小，记入表1。

（2）闭合K1，断开K2、K3，用示波器观察电容C1两端电压波形，测出C1上直流及交流成分大小。再将K2闭合，用示波器观察R1上电压波形，测出R1上直流及交流成分大小，记入表1。

（3）闭合K1、K3，用示波器观察RL上输出电压波形，测出RL上直流及交流成分大小，记入表1。

表1 不同情况下的输出电压

电路状况 桥式整流 电容滤波 稳压 负载 输出电压 直流成分 交流成分 波形 R1=10kΩ R1=∞ R1=10kΩ RL=10kΩ 2．闭合K1、K3，调节调压器，使LM7812的1脚电压Ui1为表2中各数据，测出输出端电压Uo和负载电流Io的值，记入表2，根据公式：

Sr=?UO/UO

?UI/UI14

计算稳压系数Sr。

表2 稳压系数测试

Ui1 18V 15V 10V Uo Io 3．闭合K1、K3，调节调压器U2=15V，保持输入电压不变，按表3改变负载电阻RL，测出输出端电压Uo和负载电流Io的值，记入表3，根据公式：

RO=计算输出电阻RO。

?UO ?IO表3 输出电阻测试

RL ∞ 1kΩ 10kΩ Uo Io 4．根据测试数据分析稳压电路的性能。 四、实验报告

1．整理实验数据，画出波形图。 2．根据测试数据分析实验结果。

3．简述整流、滤波、稳压电路的工作原理和性能特点。

五、思考题

1．在图1中如何改变电路以获得负电压输出？试画出电路图。 2．LM7812输入输出端的电容有什么作用？

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