电工实验册 - 图文

2实验一. 常用电子仪器的使用

一．实验目的

通过实验,了解常用电子仪器的用途及主要性能指标，初步掌握正确使用常用电子仪器的方法和注意事项，初步掌握使用常用电子仪器观察各种电信号波形，测量各种波形参数的方法。 二．实验仪器

电子实验教学仪一台 数字万用表一台 双踪示波器一台 函数信号发生器一台 毫伏表一台333 直流稳压电源一台

三．实验原理与说明

在模拟电子技术实验中经常用到的仪器设备有示波器、函数信号发生器、交流毫伏表 直流稳压电源和万用表等。它们可以用来完成对电子电路的静态和动态工作情况的测试。如图1－1

函数信号发生器 万用表 毫伏表 静态测试动态测试 图1－1

实验中要对仪器进行综合使用，按照信号的流向，以连线简捷，调节顺手，观察与读取方便等原则进行合理布局。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，称为共地。在实验过程中不能反复开、关仪器，待实验结束并经教师检查试验数据后，再关闭仪器并整理好实验台方可离开。

1．直流稳压电源

直流稳压电源是一种将交流电变换成直流电的设备。用于供给电子电路稳定的直流工作电压。实验室用直流稳压电源一般都有两路或多路输出端子。

使用方法：

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直流稳压电源 实验电路 实验信号 输出波形 示波器 （1） 开机前检查各仪表指针应处于（机械）零点。

（2） 单电源工作方式：选择其中任一路，先将输出电压调到需要的大小，然后再接

入电路。

（3） 双电源工作方式：若需要正、负电源供电时，其连接方式如图1－2所示。

图1－2

（4） 串联工作方式：以两路串联为例，将第Ⅰ路的负极与第Ⅱ路的正极接在一起即

可。（即图1－2中两路之间的连线不要接地）

注意事项：

（1） 不能将正、负极输出端子用导线直接联系起来。

（2） 接线时应先将连接导线的一端与实验电路接好，然后再将连接导线的另一端与

电源相接（注意正、负极不能接反），拆线时应先拆去电源那一端。

2．函数信号发生器

函数信号发生器是一种能够产生多种波形的仪器设备，用于给被测电路提供所需波形，幅值和频率的测量信号。

使用方法：

（1） 开机前应先将“幅度微调”旋钮逆时针旋至最小。

（2） 选择波形：按下“波形选择”按钮开关中对应波形的按钮即可。

（3） 幅度调节：顺时针逐渐调节“幅度威调”按钮至所需要的信号大小。如果需要

输出较小信号，可将一个或几个“幅度衰减”按钮按下，以便于调节。此时衰减量按dB数相加。

（4） 频率调节：将“频段选择”按钮中所需频段的按钮按下，再顺时针调节“频率

微调”旋钮至所需频率。

注意事项：

（1） 不能将输出短路（输出电缆线的两个夹子不要相接）。 （2） 不能直接接到带有较高直流电压的两点之间。 3．晶体管毫伏表

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晶体管毫伏表是用来测量交流信号电压有效值的测量仪表。如DA－16型晶体管毫伏表，可测量频率为20HZ－1MHZ，幅度为0.1mv－300v的正弦信号电压有效值。分成1mv、3mv、10mv、30mv…….100v、300v共十一个量程档级。

使用方法：

（1） 开机前检查仪表指针应位于（机械）零点，并将“量程开关”置于较大量程，

如3v以上量程。

（2） 电调零：将输入端子短接后打开电源，若仪表指针不能稳定在零点，调节“调

零”旋钮，使指针处于零点位置。改变量程时应重新调整。

（3） 选择量程：测量前应置于较大或最大量程，待接入被测信号后再逐渐减小量程。

为了减小测量误差，应使仪表指针处于满刻度的三分之一以上。

（4） 正确读数：观测者位于仪表正前方适当距离。当量程开关位于1mv或

10mv…..100v量程时读表盘刻度0－10，当量程开关位于3mv或30mv…..300v量程时读表盘刻度0－30，且满刻度值＝量程开关指示值。改变量程或被测信号幅度后，应使指针稳定后再读取。

注意事项：

（1） 地线应“先接后拆”，即接线时先接地线，拆线时后拆地线。 （2） 被测电压的幅值不应超过毫伏表的最大允许输入电压。 4．示波器

示波器是一种既可用于定性的观察各种电信号波形，也可定量的测量电信号一些参数的测量仪器。

模拟示波器主要由三部分组成，即显示屏、垂直通道和水平通道。

显示屏：将电信息变成光信息，用来显示波形和参数。目前有阴极射线管显示屏和液晶显示屏等。

垂直通道：待测信号输入和预处理通道。用来耦合、放大、衰减和切换（多通道输入时）被测信号。

水平通道：用来产生代表时间轴的扫描时基信号，并提供同步，触发信号，保证波形清晰、稳定的显示。

使用方法：

（1） 开启电源。扫描方式（SWEEP MODE）置“自动（AUTO）”，找到扫描线，

如果找不到，则耦合方式置“地（┻）”，搞清扫描线偏离屏幕的方向，然后回到AC或DC耦合方式，调节Y通道上下位置（POSITION），让扫描线出现在显示屏中间。

（2） 如果扫描线比较模糊，可调节亮度（ILLUM）和聚焦（FOCUS），使之清晰。 （3） 从探头输入待测信号（高频时用10：1探头）。垂直模式（VERT MODE）选择。

单通道用CH1（或CH2），双通道用“DUAL”。调节垂直通道灵敏度（VOLTS /DIV），使信号显示大小适中。

（4） 调节时基（TIME/ DIV），使信号显示疏密合适。触发源（TRIG SOURCE）选

内（INT），即触发信号来自通道1（CH1）或通道2（CH2）。调节触发电平

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（LEVEL），使波形显示稳定。

注意事项：

（1） 显示亮度不宜过亮，且不应长时间显示固定亮点。

（2） 被测电压的幅值（直流加交流的峰值）不应超过示波器的最大允许输入电压。 （3） 不要将磁性物体（如指针式万用表）紧靠示波器，否则会使扫描基线倾斜。 四、实验内容与要求 1． 检查示波器本机标准信号

示波器本身有1KHZ/0.3V（或0.5V）的标准方波输出信号，用于检查示波器的工作状态。

将CH1通道输入探头接至校准信号的输出端子上，按表1－1调节示波器的控制开关以显示稳定方波。若波形在垂直方向占三格（或5格）。波形的一个周期在水平方向占5格，说明示波器工作正常。（1格为1cm单位长度）。

表1－1 控制件名称 亮度 聚焦 水平和垂直位移 垂直工作方式 输入耦合方式 幅度衰减 幅度微调 作用位置 适中 适中 适中 CH1 AC 0.1V/DIV 校准位置CAL

内触发源*——有的示波器面板上没有该控制开关。 2． 用示波器和万用表测量直流电压

按表1－2操作，示波器屏幕上显示出一条水平扫描线。调节“垂直位移”，使水平线处于适当位置（例如中心位置），可作为测量直流电压的“基准”。

将示波器CH1通道接至稳压电源输出端，稳压电源输出电压分别为表1－3所示。然后将表1－2中“输入耦合方式”置DC，调节“幅度衰减”开关，使“基线”向上或向下偏离“基准”位置的距离适中。将测量结果填入表1－3中。

表1－2 控制件名称 亮度 聚焦 水平和垂直位移 垂直工作方式 作用位置 适中 适中 适中 CH1 4

控制件名称 触发源 内触发源* 触发耦合方式 扫描方式 扫描速率 扫描微调 作用位置 INT CH1 AC AUTO 0.2mS/ DIV 校准位置CAL 控制件名称 输入耦合方式 扫描方式 扫描速率 作用位置 GND AUTO 0.5mS/ DIV 表1－3 直流稳压电源输出电压（V） 示波器幅度衰减开关位置（V/DIV） 被测电压偏离基准位置的距离（h） 电压测量值（V）（示波器） 电压测量值（V）（万用表） 3． 用示波器和毫伏表测量正弦信号

将函数信号发生器的输出与示波器的CH1通道输入端以及晶体管毫伏表输入端相连接，调节函数信号发生器，使输出频率为1KHZ的正弦信号，其输出电压有效值分别为表1－4所示，调节示波器的“扫描速率”开关，显示3－5个稳定波形；调节示波器的“幅度衰减”开关，使波形在垂直方向的高度尽量大些，示波器的其他控制开关的调节参见表1－1。将测量数据处理后填入表1－4中。

表1－4 交流毫伏表指示的电压有效值Vset 示波器幅度衰减开关位置（V/DIV） 峰到峰电压波形的高度（格）h 峰到峰电压测量值VP-P= V/DIV·h 峰到峰电压理论值VP-P=22Vset 100mV

4． 用示波器测量周期或频率

因为f＝1/T，在要求不太高的情况下，可以用示波器直接测量信号的周期。在预先校正好的条件下，此时扫描速率开关“t/div”的刻度值表示屏幕横向坐标每格所表示的时间值。根据被测信号波形在横向所占的格数直接读出信号的周期，若要测量频率只需将被测的周期求倒数即为频率值。

将示波器的CH1通道输入端接至函数信号发生器的输出，调节函数信号发生器的输出信号频率分别为表1－5所示，输出波形为正弦波，幅值适中。调节示波器的“幅度衰减”开关，使波形在垂直方向的高度适中，调节示波器的“扫描速率”开关，使波形的一个周期在水平方向的距离尽量大些，示波器的其他控制开关的调节参见表1－1，将测量数据处理后填入表1－5中。

表1－5 函数发生器的输出信号频率f 400Hz 5

1V

2.5V 5V 1V 3V 1kHz 125kHz

示波器扫描速率开关位置（TIEM/DIV） 波形的一个周期所占水平距离（格）X 信号周期测量值T= TIEM /DIV·X 信号频率测量值f=1/T

利用示波器测量某信号频率的方法还有李沙育图形法。将被测信号加到示波器的Y轴输入为fY，将信号发生器输出信号作为已知频率的信号加到示波器的X轴输入为fX，调节信号发生器的频率fX，当fX和fY之间成一定倍数关系时，屏幕上就能显示李沙育图形，由该图形及fX的读数即可定出被测信号的频率fY。调节信号发生器的频率，当示波器屏幕上出现圆形或椭圆形波形时，说明此时fX=fY，即此时信号发生器的输出频率就是被测信号的频率。

五、思考题

1． 什么是电压的有效值？什么是峰值？晶体管毫伏表测量出来的电压值是什么值？ 2． 如果示波器测出某正弦波的电压峰值为2.8V，该信号的有效值为多少？

3． 使用示波器时若要达到以下要求应调节哪些旋钮和开关。波形清晰，亮度适中；波

形稳定；移动波形位置；改变波形的个数；改变波形的高度；同时观察两路波形。

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实验二. 半导体分立元件特性及主要参数的测试

一、实验目的

了解晶体管特性图示仪的有关知识，学习用晶体管特性图示仪测量晶体二极管、稳压管、晶体三极管的特性和主要参数，学习用万用表判断二极管、三极管的电极和性能。 二、实验仪器

数字万用表一台 晶体管特性图示仪一台 三、实验原理与说明

晶体管特性图示仪是一种利用电子扫描原理，在示波管的荧光屏上直接显示晶体二极管、稳压管、晶体三极管、场效应管等器件的特性曲线的仪器。利用晶体管特性图示仪不仅可以直接观测晶体管的各种参数和特性曲线，还可以迅速比较两个同类晶体管的特性，以便于挑选配对。另外，还可以用来测试某些集成电路和光电器件的特性和曲线。

晶体管特性图示仪的原理框图如图2－1所示

图2－1

同步脉冲发生器：其作用是产生同步脉冲信号，使基极阶梯波信号和集电极扫描电压保持同步，以显示正确而稳定的特性曲线。

基极阶梯波发生器：提供大小呈阶梯变化的基极电流。

集电极扫描电压发生器：提供集电极扫描电压。一般直接将50HZ、220V的交流市电经全波整流后得到的半波正弦电压作为被测晶体管的集电极扫描电压。

测试转换开关：用以转换测试不同接法和不同类型的晶体管特性曲线参数。

示波器部分：由垂直放大器，水平放大器和示波管组成，用以显示被测晶体管的特性曲线，其工作原理与普通示波器相同。 四、实验内容与要求

1． 二极管、稳压管正向特性显示

将二极管的正极（P）插入“C”插孔，负极（N）插入“E”插孔，垂直标尺Ic（mA/div）的选择视管子电流大小而定（一般开关管，检波管电流较小，整流管电流较大）。电压极性选“＋”。将X轴峰值电压由0增大，显示出特性曲线。

2． 二极管、稳压管反向特性显示

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将电压极性选“－”，或用PNP，二极管正极（P）仍插入“C”插孔，负极（N）插入“E”插孔，增大X轴峰值电压，出现击穿特性。从中可以读出反向击穿电压。 3． 测量晶体管3DG6的共射输出特性并测量其主要参数。

（1）显示输出特性

3DG6为NPN管，故管型选择开关置NPN，极性置“＋”。

Y轴偏转因数设置：3DG6为小功率三极管，集电极电流IC旋钮置1－10mA/div，视曲线疏密而定。

X轴扫描电压：集电极峰值电压旋钮应从零开始逐渐增大，灵敏度可选1－2V/div左右，视曲线显示范围合适而定。如果不测击穿电压，则集电极峰值电压最好不要太大。

基极阶梯电流：一般为1－10级可调，电流大小视管子需要而定。对于3DG6之类的小功率晶体管，可选10－20μV/级左右，极性为“＋”。置重复显示，不要置单次显示。

调整好各旋钮位置后，插上晶体管，选“共发射极”，打开测试开关，在显示屏上可获得输出特性曲线。

（2）测量参数

根据输出特性曲线，可以测得Q点（UCEQ=5V）的交流β值

???ICQ

?IBQUCEQ?常数小功率硅管的ICEO很小，约为纳安量级，所以将IC量程置最小，如10μA/div，然后按下“零电流”按键（即IB=0），显示屏将显示一条曲线，读出该曲线的IC值即为ICEO。

将集电极峰值电压加大，UCE量程也加大（如加大到10V/div），使曲线出现击穿现象，读出对应IB=0的曲线击穿电压，即U（BR）CEO值。

*4．用万用表判断二极管的质量与极性

根据二极管单向导电特性，用万用表电阻档量程RX100或RX1K分别用红表笔与黑表笔碰触二极管的两个电极，表笔经过两次对二极管的交换测量，若测量的结果电阻由明显的差异，则可认定被测二极管是好的。测量结果呈低电阻时黑表笔所接电极为二极管的正极，另一端为负极。

因万用表内部电池正极接黑表笔，而电池负极接红表笔，所以黑表笔带正电压，红表笔带负电压，测量结果可对照表2－1来进一步对二极管的质量作出判断。

表2－1 正向电阻 一百欧到几千欧 0 ∞ 正、反向电阻比较接近

表中规定的只是大致范围。实际上，正，反向电阻不仅与被测管有关，还与万用表型号有关。若RX1K档的欧姆中心值不同，虽然电池电压均为1.5v，向二极管提供的电流却不

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反向电阻 几千欧到几百千欧 0 ∞ 管子好坏 好 短路损坏 开路损坏 管子失效 相等。反映的电阻值就有一定的差异。若选择RX100档或RX1K档，则电阻档愈低向被测管提供的电流愈大，测出的电阻值愈小。

*5．用万用表判断三极管的电极

用万用表RX100或RX1K档，将红表笔任意接一管脚，黑表笔分别接另外两个管脚，可测出两个阻值；然后再将红表笔换接另一个管脚，重复上述测量。共测三次，得三组电阻值（每组有两个阻值），其中必有一组两个阻值在同一数量级，对应着这组测量时红表笔所接得那个管脚是基极b。如这组阻值小，则此管为PNP管；如这组阻值都较大，则为NPN管。为慎重起见，若该组电阻都大，可调换表笔，如测得此时该组电阻都小，则证实为NPN管。

确定三极管基极后，再测量e、c极间的电阻，然后交换表笔重测一次，两次测量的结果应不相等，其中电阻值较小的一次为正常接法，正常接法对于NPN管，红表笔接的是e极，黑表笔接的是c极；对于PNP管，黑表笔接的是e极，而红表笔接的是c极。

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实验三． 共发射极单管放大器

一、实验目的

1．学习交流放大器静态工作点的调整、测试方法，了解静态工作点对输出波形失真的影响，复习常用电子仪器（示波器、晶体管毫伏表、函数信号发生器）的使用。

2．学习放大器动态指标电压放大倍数AU、输入电阻RI、输出电阻RO的测试方式，进一步了解电路元件参数对放大器性能的影响。 二、实验仪器

电子实验教学仪一台 双踪示波器一台 函数信号发生器一台 毫伏表一台 数字万用表一只 三、实验原理与说明

图3-1为共发射极单管放大器，采用分压式电流负反馈偏置电路。其中

Rbl=Rpl+R3，Rb2=Rp2+R4分别为上下偏置电阻。基极偏置电压由Rbl和Rb2分压供给，反馈电阻RE=R6＋R7串接在射极电路中，CE=C2为交流旁路电容，Rl与R2组成输入信号的分压电路，即Ui?R2511Us?Us?Us，构成对US信号衰

R1?R21005.1?103?51减100倍的电路，其目的在于使毫伏表在同一量程下测量US和UO，减小因仪器不同量程带来的附加误差，同时也可减小干扰而提高信噪比，(即有用信号与干扰噪声信号之比)。因此有电压放大倍数为Au?UoUoUo???100。 UsUiUs100

图3－1

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一级得静态工作点基本调好；再用示波器观察第二级输出波形，调节RP3使输出波形不失真，增加（或减小）输入信号的幅值。同时调节RP3，直到第二级输出同时产生饱和与截止失真为止，则第二级静态工作点也调好，达到最大不失真工作状态。

撤去输入信号，用万用表测量相关数值填入表4－1中。

二级电容经常掉落 表4－1 测量值 UB(V) 第一级 第二级 UE(V) UC(V) 计算值 URC(V) [5，7]初调至4.3左右 [5，19]初调至4.6左右 UBE(V) UCE(V) IC(mA) 只观察20号Uo2信号波形，调整二级URC找到饱和及截止状态的临界点，调整至两者中间就是中心点，若仍有失真说明UO1过大，则回头调整一级URC ——也就是将中间级信号幅度调小些，确保二级输出信号基本不失真即可 2.电压放大倍数的测量 在保持静态工作点不变情况下，调节信号发生器将US=100mV，f＝1KHz的正弦信号加在1点与2点之间，观察放大器输出波形，在输出不失真条件下测量有关数据填入表4－2中

表4-2 负载 输入 Ui（mv） RL= ∞ RL= 2KΩ 1 mv 1 mv 测量值 UO1(mv)11 100mv档 12~45mv 200-300 mv 计算值：AU1×AU2 =AU AU1 AU2 UO2/ UO1 AU UO2/ Ui UO2/V20 10v档 几V，<4V UO1/ Ui 变小 变化不大 *3.幅频特性的测量

幅频特性及通频带的测试方法通常有两种： （1）静态法（逐点法）

在保持输入信号大小不变的情况下，改变输入信号频率，用晶体管毫伏表（或用双踪示波器分别测量放大器输入和输出电压的峰峰值）逐点测出输出电压。按顺序列表记录，计算出电压放大倍数AU，并进行归一化处理。在单对数坐标纸上，将所测数据逐点描绘出频率特性曲线（AU-f曲线）。找出上限频率FH和下限频率FL，求出通频带BW。

（2）动态法（扫频法） 是利用扫频仪直接在屏幕上显示出放大器的AU-f曲线，由屏幕显示的曲线测出通频带BW。 本实验采用静态法对放大器进行幅频特性的测量。在保持US=100mV的条件下改

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变输入信号的频率，首先找出U02/2 (RL=∞)所对应的上限频率和下限频率，改变输入信号频率，测量不同频率时所对应的输出电压，将测量数据填入表4－3中。（测量时在截止频率附近多测几个点，其余频率处可以少测几个点） 表4-3 fL = fH = f Ui U0 Au U02*0.707 U02 fL(100~300Hz) 1khz 1mv U02*0.707 fH(25k~70kHz) 五、思考题

1． 多级放大器电压放大倍数在理论计算中应注意哪些问题？ 2． 测量通频带应注意什么问题？

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实验五． 集成功率放大器

一．实验目的

通过对集成功率放大器测试，了解集成功率放大器的性能和使用方法，学习集成功率放大器的使用和主要性能指标的测试。了解自举电路对改善放大器性能所起的作用。 二．实验仪器

电子实验教学仪一台 双踪示波器一台 函数信号发生器一台 晶体管毫伏表一台 直流稳压电源一台 数字万用表一只 三．实验原理与说明

功率放大器一般位于多级放大器的末级，主要任务是向负载提供足够的信号频率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能地高。功率放大器既有集成运放和晶体管组成的功率放大器，也有专用集成电路功率放大器芯片。

本实验采用的是LA4100音频集成功率放大器芯片，其实验原理图如图5－1所示。（OTL电路）

图5－1

图5－2是集成功率放大器LA4100的管脚图和管脚说明。

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图5－2

LA4100主要技术指标 (1) 电源电压 UCC=6V

(2) 直流参数 静态电流 ICCO 15~25mA 输入电阻 Ri 12~20KΩ

⑶交流参数 电压增益 Au 45dB

输出功率 Pom 1W(RL=8Ω) 总谐波失真 THD 1.5% 噪声 UNO 3mv

四．实验内容与要求

1． 测量静态时功率放大器直流电压

按照原理图安装电路，经仔细检查无误后方可通电。将输入端接地，测量集成功率放大器各管脚对地电压，将数据填入表5－1中 表5－1 管脚 1 2

3

4 5

6

7

8 9

10

11 12 13

14 电压（V）

2． 功率放大器的主要参数及测试 （1）最大不失真输出功率Pom

采用间接测量的方法，先测出负载RL上的电压或电流，然后根据公式计算得到功率。 其测量方法是：给放大器输入f＝1KHZ，UI=5mv的正弦信号，用示波器观察负载RL

两端的输入电压UO的波形，逐渐增大输入信号，使输出为最大不失真波形。测量有关数据填入表5－2中。

Uo2Pom?

RL（2）直流电源供给的平均功率PV

就定义而言，PV是电源供给输出级的功率，但由于前级功率消耗不大，故可以近似认为电源供给整个电路的功率即为PV。所以在动态情况下，只要串入供电线路一只直流电流表测得输出信号为最大不失真输出时电源提供得平均电流IC，即可求出PV。即

PV=UCCIC

将测量数据填入表5－2中。

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（3）效率η

最大不失真输出功率与电源供给功率之比即为效率。 η＝Pom/PV

表5－2 测量值 UI(mv)

(4)电压增益AU与输入灵敏度UI

功率放大器的电压增益与一般放大器的电压增益定义相同。

输入灵敏度是指功率放大器输出达到额定功率时所需要的输出电压UI。其测量方法是：同最大输出功率Pom的测量方法，这时的UI就是输入灵敏度，同时可以计算得到电压增益AU。

*3．自举电路的研究

将自举电容断开，重复实验内容2的测试，将有关的数据填入表5－3中，并将结果与表5－2中的结果相比较。

表5－3 测量值 UI(mv)

五．思考题

1． 提高功率放大器效率的途径有哪些?

2． 比较测量值与理论值的差异，其误差主要来自何处？ 3． 自举电容对最大输出功率有何影响？

UO(V) IC(mA) Pom PV 计算值 η AU UO(V) IC(mA) Pom PV 计算值 η AU 20

实验六 差动式放大器

一．实验目的

加深理解差动放大器的性能和特点，学习差动放大器静态工作点的测试和基本参数的测试，了解具有恒流源差动放大器的工作原理和对主要性能指标的改善。 二．实验仪器

电子实验教学仪一台 双踪示波器一台 函数信号发生器一台 晶体管毫伏表一台 数字万用表一台 三．实验原理与说明

差动放大器是一个直接耦合放大器，它具有电路结构对称， 元器件参数对称的特点。理想的差动放大器只对差模信号进行放大，对共模信号进行抑制，因而它具有抑制零点漂移、抗干扰和抑制共模信号的良好作用。图6－1是实验的原理图。

图6－1

电路中RP4 是调零电位器，当L 点与 M点短接时构成典型的差动放大器（也称射极耦合式），RE 为两管公共发射极电阻，对差模信号无负反馈作用，故不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用，因而对共模信号有抑制作用。RE 与负电源 UEE配合使两晶体管有合适的静态工作点。将L 点与 N点短接时则构成具有恒流源的差动放大器，它用晶体管恒流源来代替发射极电阻RE ，可进一步提高差动放大器的共模抑制能力。

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四．实验内容与要求

1．调节与测量静态工作点。

将L点与M点短接，放大器输入端短路并接地（24点、25点、26点短接）接通电源，调节RP4使放大器输出端Uo=0，测量晶体管V4、V5各电极电压及电阻RC1、RC2两端电压，将测量数据填入表6－1。

表6－1 射极耦合式 恒流源式 UB4(V) UE4(v) UC4(v) URC1(V) UB5(v) UE5(v) UC5(v) URC2(v) 2．测量电压放大倍数

每次改变输入方式后，需重新校正放大器零点，以求测量数据准确。

(1)差模双端输入

将输入正弦信号Ui=100mv，f=1KHz加到电路中UI1与UI2两点之间，(信号发生器输出端接电路24点，信号发生器接地端与26点相接)测量有关数据填入表6-2，并用示波器同时观察输入波形和输出波形并注意其相位关系。

表6-2 射极耦合式 恒流源式 Ui1(mv) Ui2(mv) UO1(v) Ui/2 Ui/2 Uo/2 UO2(V) Uo/2 UO(v) Aud1 UO1/ Ui Aud2 UO2/ Ui Aud UO/ Ui <3V

（2）差模单端输入

输入信号保持不变，加到UI1和地之间，UI2接地。测量有关数据填入表6－3中，并用示波器同时观察输入和输出波形并注意其相位关系。

表6－3 射极耦合式 恒流源式 Ui1(mv) Ui2(mv) UO1(v) Ui UO2(V) Uo/2 UO(v) Aud1 Aud2 Aud 0 Uo/2 <2V

（3）共模输入

输入信号保持不变，加到UI1与地之间。电路中24点与26点短接，测量有关数

据填入表6—4。用示波器同时观察输入波形和输出波形并注意其相位关系。 表6-4{ UO2 =UO1 } 射极耦合式 恒流源式 Ui1(mv) Ui2(mv) UO1(v) Ui Ui UO2(V) UO(v) Auc1 Auc2 Auc →0 更小 →0 更小 →0 更小

*3．具有恒流源的差动放大器的测试

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将L点与N点短接，此时为具有恒流源的差动放大器，重复试验内容1和2，测量有关数据填入相应的表格内。

五、思考题

1． 为什么电路在工作前需进行零点调整？

2． 若静态时已调零，输入共模信号时，共模电压放大倍数是否一定为零？为什么？ 3． 在差动放大器中，单端输入－单端输出方式与单管放大器有何区别？

23

实验七． 负反馈放大器

一．实验目的

巩固负反馈的基本概念，了解负反馈对放大器性能指标的改善作用，学习负反馈放大器性能指标的测试。 二．实验仪器

电子实验教学仪一台 双踪示波器一台 函数信号发生器一台 晶体管毫伏表一台 数字万用表一只 三．实验原理与说明

反馈理论及反馈技术在自动控制、信号处理、电子线路及电子设备中有着十分重要的作用。它在放大器中主要用来改善放大器的性能指标，但这些性能的改善都要以降低放大器的增益为代价。

图8－1是该实验的原理图。当8点与16点短接（或11点与17点短接），即构成两级阻容耦合放大器。当开关K1断开且10点与15点短接时，就构成两级串联电压负反馈电路。

图7－1

四．实验内容与要求 1． 调节静态工作点

将电路中3点与4点短接，8点与16点短接（或11点与17点短接），RL=∞，此时为两级阻容耦合放大器。调节合适的静态工作点。调节方法参看实验五中实验内容与要求步骤一。

2． 观察负反馈对放大器电压放大倍数的影响

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实验电路中除了有级间串联电压负反馈之外，第一级本身还有串联电流负反馈。 静态工作点调整好后，在不加负反馈时（即K1闭合，10点与15点断开）在放大器输入端输入信号Us=100mV，f=1KHz的正弦信号，测量有关数据填入表7－１中。

保持输入信号不变，在接入串联电流负反馈时（将Ｋ1断开）测量有关数据填入表7－１中。

保持输入信号不变，在接入串联电压负反馈时（将Ｋ１断开、１０点与１５点短接）测量有关数据填入表7－１中。

表7－１ ①无反馈 RL ∞ 2KΩ ②有串联电流负反馈 ③有串联电压负反馈

３．观察负反馈对放大器非线性失真的改善

在放大器不加负反馈但带负载的情况下，逐渐增大输入信号Us，直至输出电压Uo2

波形出现较明显的失真，测量有关数据填入表7－2。

在输入信号保持不变的条件下，先接入串联电流负反馈，观察输出电压波形有否改善，测量有关数据填入表7－2。

在输入信号保持不变的条件下，再接入串联电压负反馈，观察输出波形有否改善，将有测量关数据填入表7－2。

20，21短接，f不变，增大Us至200~300mV 表7－2 ①无负反馈 ②有串联电流负反馈 ③有串联电压负反馈

*4．观察负反馈对放大器通频带的影响

当电路没有负反馈，只是两级阻容耦合两级放大器时，输入信号为Us=100mV,f=1KHz.的正弦信号，测量有关数据填入表7－3。

当电路接有串联电压负反馈时，保持输入信号不变，测量有关数据填入表7－3。 （这里f=1KHz.相当于中频段，在测截止频率时，需保持信号大小不变，改变频率，

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测量值 Ui 1mv 1mv 1mv 1mv 1mv 1mv 11Uo1 几十mv 计算值 20Uo2 UOC <10V UOL略小 UOC UOL UOC UOL Au1 Au2 Au ∞ 2KΩ ∞ 2KΩ RL 2KΩ 2KΩ 2KΩ Ui（mv） Us/100 Us/100 Us/100 Uo2（V） Au 输出波形

分别测出fH 和fL） 断开20，21； Us恢复为100 mv，改变f ，由1 KHz开始增大或减小，直至20端交流电压值Uo2减小至Uo2/2，记录此时信号源上的频率读值fH fL 表7－3 计算值Uo2/2 ①无负反馈 ③有负反馈

*5．观察负反馈对放大器输入电阻的影响

断开电路中3点与4点的连接，在不加负反馈时，输入f=1KHz的正弦信号,在输出电压UO2波形不失真的情况下，测量有关数据填入表7－4中。

保持输入信号不变，在电路接入串联电压负反馈后，测量有关数据填入表7－4中。 频率恢复为f=1KHz，断开3，4；Us改为10 mv以下，毫伏表接6号孔，量程改为10mv或3mv

表7－4 ①无负反馈 ③有负反馈 *6．观察负反馈对放大器输出电阻的影响[重复表格1] 将电路中3点与4点短接，在不加负反馈时，输入Us=100mV，f=1KHz的正弦信号，测量有关数据填入表7－5中。

保持输入信号不变，在加入串联电压负反馈时，测量有关数据填入表7－5中。

表7－5 UOC（V） (RL=∞) ①无负反馈 ③有负反馈 五、思考题

1． 放大器接入负反馈后对放大器性能带来哪些影响？

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Ui（mv） Uo2（V） fH fL BW 1mv 1mv 25k---75k 增大 100---300 减小 fH - fL 增大 US（mv） <10mv <10mv UI（mv）6号孔 < US < US RI=UIRS/(US-UI) UOL（V）(RL=2KΩ) 减小 减小 RO=(UOC/UOL-1)RL 2． 测量放大器的输入电阻，输出电阻时输入信号频率取1KHZ而不是100KHZ或更高，

为什么？ ①→②→③ 表-1：Uo2幅值 表-2：Uo2波形失真度 表-3：

BW=fH - fL

表-4：RI 表-5：RO

实验八． 运算放大器在信号运算方面的应用

一、实验目的

学习集成运算放大器的基本使用方法,掌握集成运算放大器的基本运算电路。验证理论分析结果。 二、实验仪器

电子实验教学仪—台 双踪示波器一台 函数信号发生器一台 晶体管毫伏表一台 数字万用表一只 三、实验原理与说明

27

图8－1

集成运算放大器是一个高增益的多级直接耦合放大器。它不仅具有差动放大器对差模信号进行放大，对共模信号进行抑制的特点，而且还具有增益高（一般可达120dB左右）、输入阻抗高（通常为100KΩ－10MΩ）、输出阻抗低（通常可到70－300Ω）等特点，同时还具有性能好、功耗低、体积小、可靠性高、使用方便等优点。只要外加不同的反馈网络，就可以实现不同的运算功能。

图8－1是该实验的面板图，根据试验内容，在实验面板上进行接线，可以构成所需的实验电路。

集成运算放大器在使用时要注意两点：一是“调零”，二是“消振”。为了保证运算精度，需对集成运算放大器进行调零，当电路结构形式改变时，也需要重新调零。由于实验面板上生产厂家没有安装调零电路部分，故该试验中没有调零这一步骤，但调零这一概念同学们应该理解并熟记。 四、实验内容与要求

1、 反相输入比例运算 28

图8－2

按图8－2电路接线，检查无误后方可通电。在反相输入端输入f＝1KHZ，UI=0.5V的正弦信号，测量有关数据填入表8－1中，并用示波器同时观察输入和输出波形。

表8－1 Ui(V) 图8－3

按照图8－3电路接线，检查无误后方可通电。在同相输入端接入Ui=0.5V，f=1KHZ的正弦输入信号，测量有关数据填入表8—2，并用示波器同时观察输入与输出波形。

表8—2 Ui(V)

29 Uo(V) Au计算值 Au理论值 Ui波形 Uo波形 2．同相输入比例运算

Uo(V) Au计算值 Au理论值 Ui波形 Uo波形 3．反相加法运算

图8－4

按照图8－4电路接线，检查无误后方可通电。在两输入端分别输入直流电压，测量有关数据填入表8—3。

表8—3 Uil Ui2 U0 Au计算值 Au理论值 4．差动运算（减法运算）

图8－5

按照图8－5电路接线，检查无误后方可通电。在两输入端分别加入直流输入电压，测量有关数据填入表8—4。

表8－4 Uil Ui2 U0 Au计算值 Au理论值

五、思考题

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0.5v 0.5v －1v 0.5v －0.4v －0.6v －0.5v 0.5v 0.3v －0.2v －1v －0.5v

1、运算放大器在同相放大和反相放大形式时，在接法上有什么异同点？同相放大器若把反馈电路也接到同相端行不行？为什么？

2、理想运算放大器有哪些特点？

3、在图8－3中，若输入对地短路，输出电压UO不等于零，说明电路存在什么问题？应如何处理？

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实验九． 运算放大器在信号处理方面的应用

一．实验目的

进一步学习集成运算放大器的使用方法，学习用集成运算放大器组成电压比较器，学习用集成运算放大器组成有源滤波器。 二．实验仪器

电子实验教学仪一台 双踪示波器一台 函数信号发生器一台 晶体管毫伏表一台 数字万用表一只 直流稳压电源一台 三．实验原理与说明

集成运算放大器的应用极为广泛。在线性方面应用的有：基本放大器、基本运算、有源滤波器等；在非线性方面应用的有：函数发生器、比较器、精密交直流变换器等。它具有对不同信号进行组合、运算和处理等多种功能。因此，集成运算放大器在计算技术、自动控制和测量、通信技术、数据处理等方面都得到了普遍应用。

常用的信号处理电路有比较器，采样保持电路和有源滤波器等。

电压比较器是一个将输入信号电压UI与参考电压UR进行比较的电路。根据参考电压UR和外接电路的不同，比较器常分为过零比较器、任意电平比较器和迟滞比较器。

滤波器就是选频电路，它能使所选择的频率信号通过，而抑制（或极大衰减）带外的信号。由RC元件和集成运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器。因受集成运算放大器带宽的限制，此类滤波器只适用于低频范围。根据滤波器通过信号的频率范围可分为低通、高通、带通、带阻和全通滤波器等。 四．实验内容与要求

1．电压比较器 （1） 过零比较器

图9－1

32

实验电路如图9－1所示，输入信号Ui从反相输入端加入，同相端接地，双向稳压管DZ (也可以用二只稳压管反相串接代替)起限幅作用。

按图9－1接好电路，检查无误后方可通电。输入f=100Hz、Ui= 400mv的正弦信号，用示波器同时观察输入与输出波形的相位、幅值与周期并记录下来。改变输入Ui的大小，观察输出Uo变化。记录数据，画出电压传输特性。

（2） 任意电平比较器

图9－2

按照图9－2电路接线，检查无误后方可通电。UR接0.5v直流电压，Ui接f=100Hz、Ui=1v的正弦信号，用示波器同时观察输出和输入波形的相位、幅值和周期。并记录下来。改变输入Ui的大小，观察输出Uo变化。记录数据，画出电压传输特性。

（3）迟滞比较器

开环电压比较器的抗干扰能力差。因为运放的开环增益很大，当输入电压在参考电压附近有微小波动时，则输出电压会在正、负输出值之间跳变，也就是说，当有干扰信号输入时，比较器会误翻转，解决办法是引入正反馈构成迟滞比较器。

图9－3

按照图9－3电路接线，检查无误后方可通电。输入f=100Hz，Ui=lv的正弦信号。用示波器同时观察输出和输入波形的相位、幅值和周期。并记录下来，改变Ui的大小，观察输出Uo变化。记录数据，画出电压传输特性。

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2．有源滤波器 （1） 一阶低通滤波器

图9－4 按照图9－4接好电路，先将输入端接地，调零、消振。然后加入输入信号，保持Ui = lv不变，调节信号发生器，改变输入信号的频率，测量相应频率时的输出电压值，将有关数据填入表9－1中。

表9－1 f(HZ) Uo(V) Au

*（2）二阶低通滤波器

一阶低通滤波器电路简单，但滤波效果不好，在阻带区衰减太慢。二阶低通滤波器是在一阶的基础上再加一级RC滤波器，其滤波效果大大提高。

图9－5

34

0 20 50 100 140 160 180 200 250 300 400 按照图9－5接好电路，先将输入端接地、调零、消振。然后加入输入信号Ui = lv保持大小不变，调节信号发生器，改变输入信号的频率，测得相应频率时的输出电压值，将有关数据填入表9－2。

表9－2 f(HZ) Uo(V) Au

五．思考题

1． 若将电压比较器的输入信号Ui与参考电压UR对换一下接入运放的输入端，输出与输入的电压关系曲线有何变化? ，

2． 如何区别低通滤波器的一阶，二阶电路? 它们有什么共性和不同点？它们的幅频特性曲线有区别吗?

3． 在有源滤波器幅频特性曲线的测量过程中，改变信号的频率时，信号的幅值是否也要做相应的改变?

0 20 50 100 140 160 180 200 250 300 400 35

1. 单相桥式整流电路

按实验原理图中，整流快1点与变压器副边绕组15V输出端相连，2点与0点相连，3点与8点相连，构成单相桥式整流电路，测量有关的数据填入表11-1，并用示波器观察输出波形。

2. 单相桥式整流滤波电路

在以上基础上，将5点与3点和8点相连，构成单相桥式整流滤波电路，测量有关的数据填入表11-1。并用示波器观察输出波形。 3. 单相桥式整流滤波稳压电路

在以上实验基础上，断开8点与3点和5点的连接，使3点与5点和6点相连，7点与8点相连，则构成单相桥式整流滤波稳压电路，测量有关的数据填入表11-1，并用示波器观察输出波形。

表11－1

4. 观察输入电压和负载电流变化时对直流稳压电源的影响

调节负载，在表11-1中所给出的负载电流的条件下，测量有关数据填入表11-1。 改变输入电压的大小，在表11-1中所给出的输入电压条件下，测量有关数据填入表11-1。 *5．稳压电源性能指标的测量

18 整流滤波稳压器 15 50 20 75 50 整流滤波 15 50 电路 桥式整流 电路图 U2（V） U2波形 15 UL（V） UL波形 UC（V） IL（mA） 50 9 41

（1） 纹波电压及纹波系数的测量

直流稳压电源把交流电压变成直流电压的过程中，或多或少的存在着交流分量，这些交流分量总称为纹波。它是衡量稳压电源的一个质量指标，常用纹波电压或纹波系数表示。 纹波系数＝输出交流分量总有效值纹波电压＝

输出直流分量UL可见纹波电压越小越好。

其测量方法是：由滤波原理可知，纹波是锯齿波，测量时可用高灵敏示波器测量。为了方便，也可用交流毫伏表近似测量。将测量得到的纹波电压值代入上式可求得纹波系数。 （2） 稳压系数的测量

稳压系数是指保持负载不变时，输出直流电压相对变化量与输入直流电压相对变化量之比，（输入直流电压即为整流滤波电路的输出电压，其数值可近似认为与交流电源电压成正比，三端稳压器应用时要求Ui比Uo至少高出2～3V低于此值，则失去稳压作用）。

?UoU稳压系数＝o

?UiUi可见稳压系数越小表明稳压电源克服输入电压变化的能力越强，即稳定性越好。 （3） 输出电阻

（4） 输出电阻的定义为：当输入电压不变时，负载变化所引起的输出电压与电流变

化之比。

Ro??Uo ?Io输出电阻越小，表明负载变化对输出电压影响越小，输出越稳定。（一般要求Ro约为10-1～10-3Ω） 五、思考题

1． 在测量过程中，如果纹波电压过大，试分析可能产生故障的元件。

2． 稳压电源的输出电压由哪些元件参数决定，电路中电容的参数发生变化或失效会对稳压

电源的性能产生什么影响？

3． 毫伏表和万用表在测量工作中的用途有什么不同？

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设计性实验

实验一 晶体管放大器的设计

一、实验目的：

通过本实验，掌握晶体管共射放大器元件参数的计算和选择，静态工作点的设置与调整方法，放大器基本性能指标的测试方法。 二、预习要求

根据实验任务中的条件和要求设计好电路，选好元器件。写出设计预习报告，拟定测试方案和步骤。 三、实验仪器

双路直流稳压电源 一台 双踪示波器 一台 函数信号发生器 一台 晶体管毫伏表 一台 数字万用表 一台 电子实验教学仪 一台 四、实验任务

设计一个由分立元件构成的单级阻容耦合分压式晶体管共射放大器 已知条件：Ucc=+12V RL=2KΩ Ui=10mV

性能指标要求：AV >30 Ri >2KΩ R0 <3KΩ Δf=20Hz~200Hz,电路稳定性好 五、实验要求

1．按设计好的电路图连接电路，检查无误后接通电源 2．测量与调整静态工作点，使其满足设计要求 3．测量所设计电路的实际电压放大倍数 4．测量所设计电路的实际输入，输出电阻

* 5．观察静态工作点变化时，对输出波形及电压放大倍数的影响 六、实验报告要求

1．列出设计步骤和有关计算公式，画出电路图并标出参数 2．将实测指标与设计要求进行比较讨论 七、思考题

1．调整静态工作点时，RB1需用一固定电阻与电位器相串联，而不能直接用电位器，为什么？

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实验二 基本运算电路的设计[参考基础实验8 P26]

一、实验目的

学会用运算放大器设计基本运算电路，掌握设计电路时元器件参数的选择方法，加深对输入输出间函数关系的理解，了解运放使用中应注意的事项。 二、预习要求

根据实验任务中的条件和要求设计好电路，选好元器件，写出设计预习报告，拟定测试方案和步骤。 三、实验仪器

双路直流稳压电源 一台 双踪示波器 一台 函数信号发生器 一台 晶体管毫伏表 一台 数字万用表 一台 电子实验教学仪 一台 四、实验任务

1．设计一个由运放构成的反相比例加法运算电路，要求U0=-（2Ui1+5Ui2）负号波形反相 Rf =100K/10K

R1=51K/5.1K R2=20K/2K

10K/1K/接地 COM2

2．设计一个由运放构成的减法运算电路，要求U0=5(Ui1-Ui2)

R1 =20K/2K

Rf =100K/10K

R2 =20K/2K

R3 =100K/10K

COM2

? 3．设计一个由两个运放组成的运算电路，要求U0= -10（-Ui1）-2Ui2-5Ui3

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Rf1 =10K

R2=51K R3=20K

Rf2=100K

R3 =10K

R4=10K

10K/接地 COM2

8.2K/接地 COM2

何霄鹏

五、实验要求

1．按设计好的电路图连接电路，检查无误后接通电源

2．对反相比例加法电路，[1]当输入直流电压Ui1=-0.5V Ui2=0.2V时，测量输出电压。 [2]当Ui1为1KHz，峰峰值为2V的三角波；Ui2为1KHz，峰峰值为2V的方波时，用示波器观察输入输出波形并记录。注意输入输出的大小和相位关系。U0=-（2Ui1+5Ui2）负号波形反相 3．对减法运算电路和两运放电路，取Ui1=0.1~0.5V，Ui2=0.5~1V，Ui3=0.2~1V,在所给输入信号范围内任选三组信号输入，测出相应的输出电压，将实测值与理论值作比较。输出满额则反馈无限大-----检查反馈电阻线路 六、实验报告要求

1．列出设计步骤和有关计算公式，画出电路图并标出参数。 2．将实测值与理论值作比较并分析误差。 七、思考题

1．本实验中哪些电路需要调零？若需要将怎样操作？

2．在加法运算电路中，若要实现不同比例的运算，应改变电路中哪些元件的参数？ Ui1=0.1~0.5V， Ui2=0.5~1V， Ui3=0.2~1V Ui1 黄凤岐

Ui2 Ui3 Uo 理论值 Uo 测量值 误差△ 45

实验三 信号处理电路的设计

一、实验目的

学会用运算放大器设计运算电路，掌握设计电路时元器件参数的选择方法，加深对输入输出间函数关系的理解，了解运放使用中应注意的事项。 二、预习要求

根据实验任务中的条件和要求设计好电路，选好各元件，写出设计预习报告，拟定测试方案和步骤。 三、实验仪器

双路直流稳压电源 一台 双踪示波器 一台 函数信号发生器 一台 晶体管毫伏表 一台 数字万用表 一台 电子实验教学仪 一台 四、实验任务

1．设计一个反相放大器，要求AU=-10，Ri=10KΩ,供电电源为±12V。

2．设计一个将方波转换成三角波的反相积分器，其输入信号为f=1KHz，幅值为4V的方波。 五、实验要求

1．按设计好的电路图连接电路，检查无误后接通电源

2．对反相放大器，取Ui=－0.5~0.5V，测量输出电压。输入1KHz，Ui=1V的正弦信号，测量输出电压，用示波器观察输入输出波形并记录，注意输入输出的大小和相位关系。 3．对反相积分器，加入方波输入信号，用示波器观察输入输出波形并记录，注意输入输出的大小和相位关系。 六、实验报告要求

1．列出设计步骤和有关计算公式，画出电路图并标出参数。 2．整理测量数据，与理论值进行比较、分析和讨论。 七、思考题

1．在比例运算放大器中，当Ui达到一定数值后，Ui再增大时，U0不随着增大。为什么？ 2．在积分器实验中，若信号源提供不出平均值为零的方波，能否通过耦合电容隔直流？ 3．电阻和电容本身就可以组成一个积分器，为什么还要用运算放大器？

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实验四 RC正弦波振荡器的设计

一、实验目的

学会用运算放大器设计RC正弦波振荡器，学习RC振荡器的调试，掌握设计电路时元器件参数的选择方法，了解运放使用中应注意的事项。 二、预习要求

根据试验任务中的条件和要求设计好电路，选好元器件，写出设计预习报告，拟定测试方案和步骤。 三、实验仪器

双路直流稳压电源 一台 双踪示波器 一台 晶体管毫伏表 一台 数字万用表 一台 电子实验教学仪 一台 四、实验任务

设计一个具有自稳幅的文氏电桥RC正弦波振荡器 已知条件：供电电压±12V，二极管用2CP10

性能指标要求：振荡频率f0=1KHz Uop-p≥10V且不失真 五、实验要求

1．按设计好的电路图连接电路，检查无误后接通电源 2．调整电路使电路起振，且波形失真最小

3．测量输出电压和频率，检验电路是否满足设计指标。若不满足，需调整设计参数，直至达到设计要求为止。 六、实验报告要求

1．列出设计步骤和有关计算公式，画出电路图并标出参数 2．将测量数据与设计要求指标进行比较讨论 七、思考题

1．若电路设计无误，安装也没有问题，但通电后电路不起振，该调哪些元件？为什么？ 2．若输出波形出现上下削波，该如何调整电路？为什么？

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