2012电工电子实验指导书-卓工版

机 电 工 程 学 院

工 电 子 学 》实 验 指 导 书

（卓工版）

机械工程实验教学中心

2012年7月

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《 电

目 录

前言 .................................................................................................................................................. 3 第一篇 电子电路调试与实验基础知识 ....................................................................................... 4

第一章 电工电子学基础实验须知 ..................................................................................... 4

1．1 电工电子学基础实验的目的和意义 ..................................................................... 4 1．2 电工电子学实验的一般要求 ................................................................................. 4 1．3误差分析 .................................................................................................................. 5 第二章 常用元器件的识别与简单测试 ........................................................................... 7

2．1 电阻器、电容器、电感器的识别与简单测试 ..................................................... 7 2．2半导体二极管、三极管的识别与简单测试 ........................................................ 17

第二篇 电路实验........................................................................................................................... 20

实验一 基尔霍夫定律与叠加原理 ..................................................................................... 20 实验二 电源的等效变换 ..................................................................................................... 23 实验三 戴维宁定理 ............................................................................................................. 28 第三篇 模拟电路基础实验 ........................................................................................................... 32

实验四 单级共射交流放大电路 ......................................................................................... 32 实验五 集成运算放大器 ..................................................................................................... 40 第四篇 数字电路实验 ................................................................................................................. 45

实验六 集成门电路逻辑功能测试及组合电路设计 ......................................................... 45 实验七 集成触发器的逻辑功能测试 ................................................................................. 48

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前言

众所周知，科学技术的发展离不开实验，实验是促进科学技术发展的重要手段。我国著名科学家张文裕在为《著名物理学实验及其在物理学发展中的作用》一书所写的序言中，精辟论述了科学实验的重要地位。他说：“科学实验是科学理论的源泉，自然科学的根本，也是工程技术的基础”。又说“基础研究、应用研究、开发研究和生产四个方面如果结合很好，经济建设和国防建设势必会兴旺发达。要把上述四个环节紧密贯穿在一起，必须有一条红线，这条红线就是科学实验。” 电工电子学是一门实践性很强的课程，既要求掌握电路分析、模拟电路、数字电路的基本理论知识，又要注重基本实践技能的培养，因此，实验是很重要的一个环节。电工电子学实验项目，按性质可分为验证性实验、训练性实验、综合性实验和设计性实验四大类。

验证性和训练性实验主要是针对本门学科范围内理论验证和实际技能的培养，着重奠定基础。这类实验除了巩固加深某些重要的基础理论外，主要在于帮助学生认识现象，掌握基本实验知识，基本实验方法和基本实验技能。综合性实验属于应用性实验，实验内容侧重于某些理论知识的综合应用，其目的是培养学生综合运用所学理论的能力和解决较为复杂的实际问题的能力。

设计性实验对于学生来说即有综合性又有探索性，它主要侧重于某些理论知识的灵活运用。例如，完成特定功能电子电路的设计、安装和调试等，要求学生在教师指导下独立进行查阅资料、设计方案与组织实验等工作，并写出设计报告。这类实验对于提高学生的素质和科学实验能力非常有益。

本实验指导书在编写过程中得到了机电学院基础教研室老师的大力支持，在此对他们表示衷心的感谢。

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第一篇 电子电路调试与实验基础知识 第一章 电工电子学基础实验须知

1．1 电工电子学基础实验的目的和意义

在电子技术飞速发展的今天，实验显得更加重要。在实际工作中，电子技术人员需要分析故障、测试器件与电路的性能指标、设计制作各种实用电路的样机，所有这些都离不开实验。此外，实验还有一个重要任务，即要我们养成勤奋、进取、严肃认真、理论联系实际的作风和为科学事业奋斗到底的精神。 1．2 电工电子学实验的一般要求

尽管电工电子学的各个实验目的和内容不同，但为了培养良好的学风，充分发挥学生的主动精神，促使基独立思考、独立完成实验并有所创造。我们对实验的准备阶段、进行阶段、完成阶段和实验报告分别提出下列基本要求。

1．实验准备阶段

为避免盲性，参加实验者应对实验内容进行预习。要明确实验目的要求，掌握有关电路的基本原理，查阅有关资料。拟出实验方法和步骤，设计实验表格，对思考题作出解答，初步估算（或分析）实验结果（包括参数和波形）。最后做出预习报告。实验前，教师要检查预习情况，并对学生进行提问，预习不合格者不准进行实验。

2．实验进行阶段

（1）参加实验者要自觉实验室规则。

（2）教师在实验前检查预习情况，讲授实验要求及注意事项。 （3）学生到指定桌位上作试验，首先做好三件事：

1按设备清单清点设备。注意仪器的设备的类型、规格和数量，辅肋设备○

是否齐全，同时了解设备的使用方法。

2做好记录的准备工作。 ○

3把暂时不用的设备整理放在一边，保持桌面的整洁。 ○

（4）接好实验线路。经自查无误并请指导老师复查通过后才能合上电源。 （5）要认真记录实验条件和所得数据、波形（并进行分析判断所得数据、

波形是否正确）。发生故障应独立思考，而耐心排除，并记下排除故障过程和方法。

（6）发生事故应立即切断电源，并报告指导老师和实验室有关人员，等候

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处理。

3．实验完成阶段

实验完成后，将记录送指导老师审阅签字后，才能拆除线路，清理现场。 4．实验报告

作为一个工程技术人员必须具有撰写报告这种技术文件的能力。实验报告是实验工作的全面总结，也是工程技术报告的模拟训练，要用简明的形式将实验结果完整和真实地表达出来。报告要求文理通顺，简明扼要，字迹端正，图表清晰，结论正确，分析合理，讨论深入。

实验报告内容一般包括以下几项：实验目的、实验仪器、实验原理、实验内容与步骤、实验数据图表及必要的计算步骤、实验结果的分析处理、结论、注意事项、心得体会和问题解答。 1．3误差分析

在科学实验与生产实践的过程中，为了获取表征被研究对象的特征的定量信息，必须准确地进行测量。而为了准确地测量某个参数的大小，首先要选用合适的仪器设备，并借助一定的实验方法，以获取必要的数据，然后再对这些实验数据进行误差分析与数据处理。但人们往往重视前者而忽视后者。

众所周知，在测量过程中，由于各种原因，测量结果（待测量的测量值）和待测量的客观真值之间总存在一定差别，即测量误差。因此，分析误差产生的原因，如何采取措施减少误差，使测量结果更加准确等，对实验人员及科技工作者是应该了解和掌握的。 1.3.1误差的来源 一、测量误差的来源

测量误差的来源主要有以下几种： 1. 仪器误差

此误差是由于仪器的电气或机械性能不完善所产生的误差。 2. 使用误差

使用误差又称操作误差。它是指在使用仪器过程中，因安装、调节、布置、使用不当引起的误差。 3. 人身误差

人身误差是由于人的感觉器官和运动器官的限制下所造成的误差。 4. 影响误差

影响误差又称环境误差。它是指由于受到温度、湿度、大气压、电磁场、机械振动、声音、光照、放射性等影响和所造成的附加误差。 5. 方法误差

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方法误差又称理称误差。它是由于使用的测量方法不完善、理论依据不严密、对某些经典测量方法作了不适当的修改简化所产生的。即凡是在测量结果的表达式中没有得到反映的因素，而实际上这些因素以起作用所引起的误差。例如，用伏安法测电阻时，若直接以电压表示值与电流表示值之比作测量结果，而不计电表本身内阻的影响，就会引起误差。又如，测量并联揩振的谐振频率时，常用近似公式为：

f0?12?LC

若考虑L、C的实际串联损耗电阻rL和rC时，实际的谐振频率应为

f0'?12?LC1?rL2(C/L)1?r(C/L)2c

则有?f?f0'?f0

上述用近似公式带来的误差称为方法误差。 1.3.2误差表示法

按误差表示法可分为绝对误差和相对误差。 1．绝对误差

设被测量的真值为A0，仪器的示值为X，则绝对值为

ΔX=｜X-A0｜

在某一时间及空间条件下，被测量的真值虽然是客观存在的，但一般无法测得，只能尽量逼近它。故常用高一级标准仪仪表测量的示值A代替真值A0，则

ΔX=｜X-A｜

2. 相对误差

相对误差又分为实际相对误差、示值相对误差和引用（或满度）相对误差。 实际相对误差，是用绝对误差X与仪器给出值X的百分数来表示的相对误差，记为

VA??X?100% A示值相对误差，是用绝对误差X与仪器给出值X的百分数来表示的相对误差，即

VX??X?100% X6

引用（或满刻度）相对误差，是用绝对值误差ΔX与仪器的满刻度值Xm之比的百分数来表示的相对误差，即

Vm??X?100% Xm电工仪表的准确度等级就是由Vm 决定的。如1.5级的电表，表明Vm≤± 1.5%。我国电工仪表按Vm值共分七级：0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。若某仪表的等级是S级，它的满刻度值为Xm，则测量的绝对误差为

△X≤XmS%

其示值相对误差为

Vm?XmS% X 在上式中，总是满足X≤Xm的，可见当仪表等级S选定后，X愈接近Xm 时，Vm的上限值愈小，测量愈准确。因此，当我们使用这类仪表进行测量时，一般应使被测量的值尽可以在仪表满刻度值的二分之一以上。

例如，测量一个10V、50HZ 的电压，现有量程为150V、精度等级为1.0级的电压表和量程为15V、精度等级为1.5级的电压表。应何选用哪一种仪表进行测量？

用量程150V、精度等级为1.0z级的电压表时，测量产生的绝对误差为

?V?VmS%?150?(?1.0%)??1.50V

而用量程为15V、精度等级为1.5级的电压表时，测量产生的绝对误差为

?V?VmS%?15?(?1.5%)??0.225V

显然，用15V、精度等级为1.5级的电压表测量10V电压，绝对误差小得多。这说明商量结果的误差大小不仅取决于仪表的精度等级，还取决于仪表的量程。

第二章 常用元器件的识别与简单测试

任何电子电路都是由元器件组成的，而常用的主要是电阻器、电容器、电感器和各种半导体器件（如二极管、三极管、集成电路等）。为了能正确的选择和使用这些元器件，就必须掌握它们的性能、结构与规格等有关知识。 2．1 电阻器、电容器、电感器的识别与简单测试 2.1．1 电阻器和电位器

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一、电阻器

电阻器是电路元件中应用最广泛的一种，在电子设备中约占元件总数的30%以上，其质量的好坏对电路工作的稳定性有极大影响。电阻器主要用途是稳定和调节电路中的电流和电压，其次还可以为分流器、分压器和消耗电能的负载等。 电阻器主要分为薄膜电阻和线绕电阻两大类。薄膜电阻又可分为碳膜电阻和金属膜电阻两类。其中金属膜电阻应用较为普遍块金属膜电阻的精度可达0.001%，是当前最精密的电阻器之一。

图1 电阻器符号

常用电阻器的符号如图1所示。 二、电位器

电位器是一种具有三个接头的可变电阻器。其阻值可在一定范围内连续可调。电位器的分类有以下几种：

按电阻体材料分，可分为薄膜和线绕两种。薄膜又可分为WTX型小型碳膜电位器，WTH型合成碳膜电位器，WS型有机实芯电位器，WHJ型精密合成膜电位吕和WHD型多圈合成膜电位器等。线绕电位器的代号为WX型。一般，线绕电位器的误差不大于±10%，非线绕电位器的误差不大于±20%。其阻值、误差和型号均标在电位器上。

按调节机构的运动方式分，有旋转式、有直滑式。

按结构分，可分为单联、多联、带开关、开关形式又有旋转式、推拉式、按键式等。

按用途分，可分为普通电位器、精密电位器、功率电位器、微调电位器和专用电位器等。

按输出特性的函数关系，又可分为线性和非线性电位器。

它们的特点分别为：X式（直线式）：常用于示波器的聚焦电位器和万用表的调零电位器（如MF-20型万用表），其线性精度为±2%、±1%、±0.3%、±0.1%、±0.05%。

D式（对数式）：常用于电视机的黑白对比度调节电位器，其特点是，先粗调后细调。

Z式（指数式）：常用于电视机的音量调节电位器，其特点是，先细调后粗调。所有X、D、Z字母符号一般印在电位器上，合用时应注意。 三、电阻器和电位器的型号命名法

电阻器和电位器的型号命名法详见表1

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示例：RJ71-0.125-5.1KI型电阻器

由此可见，这是精密金属电阻器，其额定功率1/8W，标称电阻值5.1KΩ， 允许误差为±5%。

四、线性电阻器和电位器的主要性能指标

1．额定功率：电阻器的宝宝功率是在规定的环境温度和湿度下，假定周围空气不流通，在长期连续负载而不损坏或基本不改变性能的情况下，电阻器上允许消耗的最大功率。当超过额定功率时，电阻器的阴值将发生变化，甚至发热烧毁。为保证安全使用，一般选其额定功率比它在电路消耗的1-2倍。

表1 电阻器和电位器的型号命名法

第一部分 用字母表示主称 符号 R W 意义 电阻器 电位器 第二部分 用字母表示材料 符号 T P U C H I J Y S N

第三部分 用数字或字母表示特征 符号 1， 2 3 4 5 7 8 意义 普通 超高额 高阻 高温 精密 电阻器——高压 电位器——特殊函数 9 G 特殊 高功率 第四部分 用数字表示序号 包括： 额定功率 阻值 允许误差 精度等级 意义 碳膜 硼碳膜 硅碳膜 沉积膜 合成膜 玻璃釉膜 金属膜（箔） 氧化膜 有机实芯 无机实芯 9

X R G M 线绕 热敏 光敏 压敏 T X L W D 可调 小型 测量用 微调 多圈 额定功率分19个等级，常用的有1/20W、1/8W、1/4W、1/2W、1W、2W、4W、5W??。实际中应用较多的有1/4W、1/2W、1W、2W。线绕电位器应用较多的有2W、3W、5W、10W等。

2、标称阻值：标称阻值是产品标志“名义”阻值，其单位为欧（Ω）。标称阻

N

值都符合表2所列数值乖以10Ω,其中n为整数。

3、允许误差：允许误差是指电阻器和电位器实际阻值对于标称阻值的最大允许偏差范围。它表示产品的精度。允许误差等级如表3所示。线绕电位器的允许误差一般小于±10%，非线绕电位器的允许误差一般小于±20%。

表2 标称阻值

允许误差 ±5% 系列代号 E24 标称阻值系列 1.0 .1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.7 3.0 ±10% E12 1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2 ±20% E2 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8

表3 允许误差等级

级别 允许误差

电阻器的阻值和误差，一般常用数字标印在电阻上，但对于实芯碳膜电阻器和微型电阻器，则用画在其首总的四个色环表示。如图2所示。

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005 ±0.5% 01 ±1% 02 ±2% I ±5% Ⅱ ±10% Ⅲ ±20%

靠近一端有四道色环，它们的意义分别是：第一、二色环表示阻值的第一、二位数，第三色环表示二位数后零的个数，第四色环表示阻值的允许误差。各种色代表的意义如表4所示。表4 色环颜色的意义

颜色 图2

黑 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 含义 代表数值 误差 金 银 底色 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 ±5% ±10% ±20% 例如，第一、二、三、四色环分棕、绿、红、金色，则该电阻的阻值和误差分别为：

R=（1×10+5）×102Ω=1500Ω误差为±5%

即表示该电阻的阻值和误差是：1.5Ω±5%。

4、最高工作电压：最高工作电压是由电阻器、电位器最大电流密度、电阻体击穿及其结构等因素所规定的工作电压限度。对阻值较大的电阻器，当工作电压过高时，虽功率不超过规定值，但内部会发生电弧火花放电，导致电阻就变质损坏。一般1/8W碳膜电阻器或金属膜电阻器，最高工作电压分别不能超过150V或200V。 五、电阻器的简单测试

测量电阻的方法很多，可用欧姆表、电阻电桥和数字欧姆表直接测量，也可根据欧姆定律R=V/1，通过测量电阻的电流I及电阻上的压降V来间接测量电阻值。

当测量精度要求较高时，我们采用电阻电桥来测量电阻。电阻电桥有单臂电桥（惠斯登电桥）和双臂电桥（凯尔文电桥）两桥两种。这里不作详细介绍。 当测量精度要求不高时，可直接用欧姆表测量电阻。现以MF-500型万用表为例，介绍测量电阻的方法。首先将万用表的左边的开关旋钮旋至“Ω”档，右边的开关旋钮旋到合适档。将两根测试笔短接，表头指针应在Ω刻度线零点，若不在零点，则要调节“Ω”旋钮（零欧姆调整电位器）回零。调回零后把被测电阻串接与两根测试笔之间，此时表头指针偏转，待稳定后可从Ω刻度线上直接读出所示数值，再乘上事先所选择的量程，即可得到被测电阻的阻值。当另换一个量程时，必须再次短接两测试笔，重新调零。每换一量程档，都必须调零一次。 特别要指出的是，在测量电阻时，不能用双手同时捏住电阻或测试笔，因为那样的话，人体电阻将会与被测电阻并联在一起，表头上指示的数值就不单纯是

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被测电阻的阻值。 2.1.2 电容器 一、电容器的分类

电容器是一种储能元件。在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路和能量转换等。电容器和种类如下。

1．按其结构，可分为以下三种：

（1） 固定电容器：电容量是固定不可调的，我们称之为固定电容器。 图3所示为

图3 固定电容器符号

几种固定电容器的电路符号。

（2）半可变电容器（微调电容器）：电容器容量可在小范围内变化，其可变容量为十几——几十皮法，最高达一百皮法（以陶瓷为介质时），适用于整机调整后电容量需经常改变的场合。常以空气、云母或陶瓷做为介质。其电路符号如图4所示。

图4 半可变电容器符号

（3）可变电容器：电容器容可在一定范围内连续变化。常有“单联”、 “双联”之分，它们由若干片形状相同的金属片并接成一组定片或一组动片，其符号如图5所示。动片可以通过转轴转动，以改变动片插入定片的面积，从而改变电容量。一般以空气作介质，也有用有机薄膜作介质的。

图5 可变电容器符号

2．按电容器介质分，以铝、钽、铌、钛等金属氧化膜作介质的电容器。 （1）铝电解电容器。容量大、体积小，耐压高（但耐压越高，体积也就越小），应用最为广泛。一般在500V以下，常用于交流旁路和滤波。缺点是容量误差大，且随频率而变动，绝缘电阻低。电解电容有正、负极之分（外壳为负端，另一接头为正端）。一般，电容器外壳上都标有“+”“-”记号，如无标记则引线长的为“+”端引线短的为“-”端，使用时必须注意不要接反，若接反，电解作用会反向进行，氧化膜很快就薄，漏电流急剧增加，如果所加的直流电压过大，则电容器很快发热，甚至会引起爆炸。

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由于铝电解电容具有不少缺点，在要求较高的地方常用钽、铌或钛电容。它们比铝电解电容的漏电流小、体积小，但成本高。

（2）云母电容器：以去母片作介质的电容器。其特点是高频性能稳定，损耗小，漏电流小，耐压高（几百伏∽几万皮法）。 （3）瓷介电容器：以高介电常数、低损耗的陶瓷材料为介质，故体积小、损耗小、温度系数小，可工作在超高频范围，但耐压较低（一般为60V∽70V），容量较小（一般为1pF∽1000pF）。为克服容量小的缺点，现在采用了铁电陶瓷和独石电容。它们的容量分别可达680pF∽0.047uF和0.01uF∽几微法，但其温度系数大、损耗大、容量大、容量误差大。

（4）玻璃釉电容：以玻璃做介质，它具有瓷介电容的优点，具体积比同容量的瓷介电容小。其容量范围为4。7pF∽4uF。另外，其介电常数在很宽的频率范围内保持不变，还可应用到125OC高温下。

（5）纸介电容器：纸介电容器的电极用铝箔或锡箔做成，绝缘介质是浸蜡的纸，相叠后卷成圆柱体，外包防潮物抟，有时外壳采用密封的铁壳以提高了望潮性。大容量的电容器常在铁壳里灌满电容器油或变压器油，以提高耐压强度，被称为油浸纸介电容器。

纸介电容器的优点是在一定体积内可以得到较大的电容量，且结构简单，价格低廉。但介质损耗大，稳定性不高。主要用于低频电路和隔直电容。其容时一般为100pF∽10Uf。

新发展的纸介电容器用蒸发的方法金属附着于纸上作为电极，因此体积大大缩小，击穿好，有自愈作用，即电压恢复正常仍能工作。

（6）有机薄膜电容器：用聚苯乙烯、聚四氟乙烯或涤纶等有机薄膜代替纸介质，做成的各种电容器。与纸介电容器相比，糨的优点是体积小、耐压高、损耗小、绝缘电阻大、稳定性好，但温度系数大。 二、电容器型号命名法

电容器的型号命名法见表5。 示例：CJX-250-0.33-±10%电容器

表5 电容器的型号命名法

三、电容器的主要性能指标

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1．电容量：电容量是指电容器加上电压后，储存电荷的能力。常用单位是：法（F）、微法（μF）和皮法（pF）。皮法也称微微法。三者的关系为：

1pF=10-6μF=10-12F

表5 电容器型号命名法

第一部分 用字母表示主称 符号 C 意义 电容器 第二部分 用字母表示材料 符号 C I O Y V Z J B F L S Q H D A G N T M E 意义 瓷介 玻璃釉 玻璃膜 云母 云母纸 纸介 金属化纸 聚苯乙烯 聚四氟乙烯 涤纶（聚酯） 聚碳酸酯 漆膜 纸膜复合 铝电解 钽电解 金属电解 铌电解 钛电解 压敏 其他材料电解 第三部分 用字母表示特征 符号 T W J X S D M Y C 意义 铁电 微调 金属化 小型 独石 低压 密封 高压 穿心式 第四部分 用字母或数字表示序号 包括品种、尺寸代号、温度特性、直流工作电压、标称值、允许误差、标准代号 一般，电容器上都直接写其容量，也有的则是用数字来标志容量的。如有

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的电容上只标出“332”三为数值，左起两位数字给出电容量的第一、二位数字，而第三为数字则表示附加上零的个数，以pF为单位。因此“332“即表示该电容的电容量为3300pF。

2．标称电容量：标称电容量是标志在电容器上的“名义”电容量。我国固定式电容器标称电容量系列为E24、E12、E6。电容的电容量为330pF，3.3、4.7、6.8（以uF为单位）。 3．允许误差：允许误差是实际电容量对于标称电容量的最大允许偏差范围。固定电容器的允许误差分8级，如表6所示。

表6 允许误差等级

级别 允许 误差 01 02 Ⅰ Ⅱ ±10% Ⅲ ±20% Ⅳ ± Ⅴ ± Ⅵ ± ±±1% ±2% 5% 20%-30% 50%--20% 100%--10%

4．额定工作电压：额定工作电压是电容器在规定的工作温度范围内，长期、可靠地工作能承受的最高电压。常用固定式电容器的真流工作电压系列为：6.3V、10V、25V、40V、63V、100V、160V、250V和400V。

5．绝缘电阻：绝缘电阻是加其上的直流电压与通过它的漏电流的比值。绝缘电阻一般应在5000MΩ以上。优质电容器可达TΩ（1012Ω，称为太欧）级。 6．介质损耗：理想的电容器应没有能理损耗。但实际上电容器在电场的作用下，总有一部分电能转换成了热能，所损耗的能成为了电容器的损耗，它包括金属极板的损耗和介质的损耗两部分。小功率电容器主要是介质损耗。

所谓介质损耗，是指质缓慢极化和介质电导所引志的损耗。通常损耗功率和电容器的无功功率这比，即损耗的正切值来表示：

tg?损耗功率

无功功率 在同容量，同工作条件下，损耗角越大，电容器的损耗也越大。损耗角大的电容不适合高频情况下工作。 四、电容器质量优劣的简单测试

一般，我们利用万用表的欧姆档就可以简单地测量出电解电容器地优劣情况，粗略地辨别其漏电、电容衰减或失效地情况。具体方法是：选用“R×1K”或“R×100”档，将黑表笔接电容地正极，红表笔接电容器地负极，若表针摆动不动，且返回慢，返回位置接近∽，说明该电容正常，且电容量大；若表针摆动虽大，但返回时，表针显示的Ω值较小，说明该电容漏电流较大；若表针摆动很大，接近0Ω，且不返回，说明该电容器已击穿；若表针摆动，则说明该电容器

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已开路，失效。

该方法叶可以适用于辨别其他类型的电容器。但如果电容器容量较小时，应选择万用表的“R×10K”档测量。另外，如果需要对电容器再一次测量时，必须将其放电后方能进行。

如果要求更精确的测量，我们可以采用交流电桥和Q表（谐振法）来测量，这里不作介绍。 2．1．3电感器 一、电感器

1．电感器的分类

电感器一般由线圈构成。为了增加电感量L，提高品质因素Q和减小体积，通常在线圈中加入软磁性材料的磁芯。

根据电感器的电感量是否可调，电感器分为固定、可变和微调电感器。 可变电感器的电感量可利用磁心在线圈内移动而在较大的范围内调节。它与固定电容器配合使用于谐振电路中起调谐作用。

微调电感器可以满足整机调试的需要和补偿电感器生产中的分散性，一次调好后，一般不在变动。

根据电感器的结构可分为带磁芯、铁芯和磁芯有间隙的电感器等。 除此这外，还有一些小型电感器，如色码电感器、平面电感器和集成电感器，可满足电子设备小型化的需要。 2．电感器的主要性能指标

（1）电感量L：电感量是指电感器通过变化电流时产生感应电动势的能力。其大小与磁导率μ、线圈单位长度中的匝数n以及体积V有关。当线圈的长度远大于直径时，电感量：L??n2V

电感量的常用单位为H（亨利）、（毫亨）、μH（微亨）。

（2）品质因数Q：品质因数Q反映电感器传输能量的本领。Q值越大，传输能量的本领越大，即损耗越小。一般要求Q=50～300。

Q??LR

其中：ω为工作角频率，

L为线圈电感量。 R为线圈电阻

（3）额定电流：额定电流主要对高频电感器和大功器而言。通赤电感器的电流超过额定值时，电感器将发热，严重时会烧坏。

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二．电感器的简单测试

测量电感的方法与测量电容的方法相似，也可以用电桥法、谐振回路法来测量。常用测量电感的电桥有海氏电桥和克斯韦电桥。这里不作详细介绍。 2．2半导体二极管、三极管的识别与简单测试

半导体二极管和三极管是组成分立无件电子电路的核心器件。二极管具有单向电性，可用于整流、检波、稳压、混频电路中。三极管对信号具有放大作用和开关作用，它们的管壳上都印有规格和型号。其型号命名法见表7。

表7 半导体器件型号命名法

第一部分 用数字表示器件的电极数 符号 2 3 第二部分 第三部分 第四部分 用数字表示期间的序号 第五部分 用字母表示器件的材料和极性 用字母表示器件的类别 用字母表示规格号 意义 符号 A B C D A B C D E 意义 符号 P V W C Z L S N U K X G D 意义 意义 意义 二极管 三极管 N型 材料 P型 材料 N型硅材料 P型硅材料 PNP型 材料 NPN型 材料 PNP型硅材料 NPN型硅材料 化合物材料 普通管 微波管 稳压管 参量管 整流管 整流堆 隧道管 阻尼管 光电器件 开关管 低频小功率 (fa<3MHZ,PC<1W) 高频小功率 (fa≥3MHZ,PC<1W) 低频大功率 (fa<3MHZ,PC≥1W) 反映了极限参数、直流参数和交流参数等的差别。 反映了承受反向击穿电压的程度。如规格号为A、B、C、D??。其中A承受的反向击穿电压最低，B次之 17

A T Y B J 高频大功率 (fa≥3MHZ,PC>1W) 半导体闸流管 (可控整流器) 体效应器件 雪崩管 阶跃恢复器 CS 场效应器件 BT 半导体特殊器件 FH 复合管 PIN PIN管 JG 激光器件

2．2．1二极管的识别与简单测试

普通二极管一般为玻璃封装和塑料封装两种，他们我外壳印有型号和标记。标记箭头所指方向为阴极。有的二极管上只有一个色点，有色点的一端为阳极。 若遇到型号标记不清时，我们可以借肋万用表的欧姆档作简单判别。我们知道万用表正端（+）红笔接表内电池的负极，而负端（-）黑笔接表内电池的正极。根据PN结正向导通电阻值小，反正截止电阻值大的原理来简单确定二极管的好坏和极性。具体做法是：万用表欧姆档置“R×100”或“R×1K”处，将红、黑两表笔接角二极管两端，表头指于的阻值相差很大，说明该二极管单向导电笥好，并且阻值大（几百千欧以上）的那次红笔所接为二极管的阳极：若两次指于的阻值差很小，说明该二极管已失去单向导电性：若两次指示的阻值均很大，则说明该二极管已开路。

2．2．2三极管的识别与简单测试

三极管主要有NPN型和PNP型两大类。一般，我们可以根据命名法三极管管过上的符号 辨别出它的符号和类型。例如，三极管管壳上印的是：3DG6，表明它是NPN型高频小功率硅三极管。如印的是：3AX31。则表明它是PNP型低频小功率锗三极管。同时，我们还可以从管壳上色点的颜色亚判断出管子的电流放大系数β值的大致范围。以3DG6为例，若色点为黄色，表示β值在30～60之间：绿色，表示β值天150～110之间。但是也有的厂家并非按此规定，使用时要注意。

当我们从管壳上知道它们的类型和型号以及β值后，还应进一步辨别它们的三个电极。

18

对于小功率三极管来说，有金属外壳封装和塑料外壳封装两种。

金属外壳封装的如果带有定位销，那么，将管底朝上，从定位销起，按顺时针方向，三极管电极依次为e、b、c。如果管壳上无定位销，且三根电极在关圆内，我们将有三根电极的半圆置于上方，按顺时针方向，三根电极依次为e、b、c。

塑料外壳封装的，我们面对平面，三根电极置于下方，从左到右，三根电极依次为e、b、c。

对于大功率三极管，外形一般分为F型和G型两种。F型管，从外形上只能看到两根电极，我们将管底朝上，两根电置于左侧，则上为e,下为b,底座为c.G型管的三根电极一般在管壳的顶部，我们将管底朝下，三根电极置于左方，从最下电极起，顺时针方向，依次为e、b、c。

三极管的近脚必须正确确认，否则接入电路后不但不能正常工作，还可能烧坏管子。

当一个三极管没有任何标记时，我们可以用万用表来初步确定该三极管的好坏及其类型（NPN型还是PNP型），以及辨别出e、b、c三个电极。 1先判断基极b和三极管类型 ○

将万用表欧姆档置“R×100”或“R×1K”处，先假设三极管的某极为“基极”，并将黑表笔接在假设的基极上，瑞将红表笔先后接到其余两个电杉上，如果两咨测得的是阻值都很大（或者都很小），约为几千欧到十几千欧（或约几百欧到几千欧），而对换表笔后测得两个电阻都很小（或都很大），则可确定假设的基极是正确的，如果两次测得的电阻值是一大一小，则肯定原假设的基极是错误的，这时就必须重新假设另一电极为“基极”，再重复上述的测试，电多重复两次就可找出真正的基极。

当基极确定以后，将黑表笔接基极，红表笔分别接基他两极。此时，若测得的电阻值都很小，则该三极管为NPN型管：反之，则为PNP型管。 2再判断集电极c和发射极e ○

以NPN型管为例。把黑表笔接到假设的集电极c 上，红表笔接到假设的发射极e上，并且用手捏住b和c极（不能使 b、c直接接触），通过人体，相当于在b、c之间接入偏置电阻，读出表头所示c、e间的电阻值，然后将红、黑表笔反接得测。若第一次电阻值比第二次小，说明原假设成立，黑表笔所接为三极管集电极c，红表笔所接为三极管所发射极e，因为c、e间电阻值小，正说明通过万用表的电流大，偏置正常。

以上介绍的是比较简单的测试，要想进一步精确测试可以借肋于JT—1型晶体管图示仪。它能十分清晰地显示三极管的输入特性和输出特性曲线以及电流放大系数。

19

第二篇 电路实验

实验一 基尔霍夫定律与叠加原理

一、实验目的

1．验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。 2．学会用万用表测量各支路电流的方法。

3．验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性的认识和理解。二、原理说明 1、基尔霍夫定律

基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律。即对电路中的任一个节点而言，有ΣI＝0；对任何一个闭合回路而言,有ΣU＝0。

运用上述定律时必须注意电流的正方向，此方向即我们通常所说的参考方向，可预先任意设定。 2、叠加原理

在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时，在该元件上所产生的电流或电压的代数和。 三、实验设备 序号 1 2 3 4 5 6 6 名 称 直流稳压电源 万用表 通用线路板 电阻 电阻 电阻 二极管 型号与规格 两路0～30V 510Ω 330Ω 1kΩ IN4007 数量 1 1 1 3 1 1 1 备注 20

四、实验内容 1、基尔霍夫定律

按照图2.1.1的实验线路，在通用板上插上相关电阻、导线和插接件。

图2.1.1 基尔霍夫定律实验线路图

（1）实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图2.1.1中I1、I2、I3所示。 （2）分别将直流稳压电源的两路输出接入电路，令E1＝6V，E2＝12V。 （3）用万用表的直流电流档分别测量FA、AB和AD直路的电流。

（4）用万用表直流电压档分别测量两路电源及电阻元件上的电压值， 记录之

表2.1.1

被测量 I1(mA) I2(mA) I3(mA) E1(v) E2(v) UFA(v) UAB(v) UAD(v) UCD(v) UDE(v) 计算值 测量值 相对误差 2、叠加原理

图 2.1.2叠加原理实验线路图

21

F12（1） 将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处，R5（330Ω）接入电路，二极管IN4007断开。

（2）令U1电源单独作用（U1接入，K1断开，U2断开，K2短接）。用万用表直流电压档和直流毫安档测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表2-2。

表2.1.2

测量项目 实验内容 U1 (V) U2 (V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (V) UCD (V) UAD (V) UDE (V) UFA (V) U1单独作用 U2单独作用 U1、U2共同作用 （3） 令U2电源单独作用（U1断开，K1短接，U2接入，K2断开），重复实验步骤2的测量和记录，数据记入表2-2。

（4） 令U1和U2共同作用（U1、U2接入，K1、K2断开）， 重复上述的测量和记录，数据记入表2-2。

（5） 将R5（330Ω）换成二极管 1N4007，重复1～5的测量过程，数据记入表2.1.3。

表2.1.3

测量项目 实验内容 U1 (V) U2 (V) I1 (mA) I2 (mA) I3 (mA) UAB (V) UCD (V) UAD (V) UDE (V) UFA (V) U1单独作用 U2单独作用 U1、U2共同作用

五、实验注意事项

1. 所有需要测量的电压值，均以万用表测量读数为准， 不以电源表盘指示值为准。

2. 防止电源两端碰线短路。

22

3．换接线路时，必须关闭电源开关。

4．万用表测量直流电压、电流时，接入应注意极性与量程。 六、预习思考题

1. 已知某支路的电流约为16mA左右，应该选择万用表20mA还是50mA的量程档来进行测量？为什么？

2. 电压降和电位的区别在那里？

3. 在叠加原理实验中，要令U1、U2分别单独作用，应如何操作？可否直接将不作用的电源（U1或U2）短接置零？

4. 实验电路中，若有一个电阻器改为二极管， 试问叠加原理还成立吗？为什么？ 七、实验报告

1. 根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证KCL的正确性。 2. 根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。 3. 根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠加性。

4. 各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？ 试用上述实验数据，进行计算并作结论。

实验二 电源的等效变换

一、实验目的

1．掌握简易电流源的制作。 2．掌握电源外特性的测试方法。

3．验证电压源与电流源等效变换的条件。 二、原理说明

1. 一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。其外特性曲线，即其伏安特性曲线U＝f(I)是一条平行于I轴的直线。一个实用中的恒流源在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。

2. 一个实际的电压源（或电流源）， 其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变，因它具有一定的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来摸拟一个实际的电压源（或电流源）。 3. 一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源Us与一个电阻

23

R0相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源Is与一电导g0相并联的组合来表示。如果这两种电源能向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。

一个电压源与一个电流源等效变换的条件为：

Is＝Us／R0，g0＝1/R0 或 Us＝IsR0，R0＝ 1/ g0。如图2.2.1所示。

图 2.2.1 电源等效变换

＋I＋＋IIs=US/R0URLg0=1/R0＋IS －UsR0US=Is.R0R0=1/g0－g0URL－三、实验设备 序号 1 2 3 4 5 6 7 7 8 9 10

名 称 直流稳压电源 万用表 直流毫安表 通用实验电路板 电阻 电阻 电阻 电阻 电阻 变阻器 集成运放 型号与规格 两路0~30V 0~30mA 51Ω 200Ω 300Ω 1kΩ 510Ω 1kΩ μA741 数量 1 1 1 1 1 1 1 3 1 2 1 备 注 24

四、实验内容

1. 测定直流稳压电源与实际电压源的外特性

（1）在实验板上按图2.2.2接线。Us为＋6V直流稳压电源。调节R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数（mA为毫安表，V为万用表直流电压档，下同）。

图 2.2.2 图 2.2.3

表2.2.1

－ 6V ＋ U S ＋ ＋ － ＋ U S ＋ － mA mA R 1 200Ω

－ 6V ＋ R 1 200Ω

V － R 2 R 0 1kΩ V 51Ω － R 2 1kΩ R2 U （V） I（mA） 1000 800 600 400 300 200 100 （2） 在实验板上按图2.2.3接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。

表2.2.2

R2 U （V） I（mA） 1000 800 600 400 300 200 100

2. 测定电流源的外特性

（1）利用μA741制作简易电流源

在通用线路板上，按照图2.2.4的接法制作一个简易电流源。RL为负载，断开时，输出端电压接近12V，一般情况下RL应短接。通过调节1kΩ变阻器，输出电流范围约为4~12mA，将直流毫安表接入RL位置，调节1kΩ变阻器，记录

25

电流数值范围。

图 2.2.4 基于μA741的简易电流源

RL 1kΩ 1kΩ +12V μA741 510Ω 1kΩ （2）简易电流源的特性测试

按图2.2.5接线，Is为上述制作的简易电流源，调节其输出为10mA，令R0分别为1kΩ和∞（即接入和断开），调节电位器RL（从0至1000Ω），测出这两种情况下的电压表和电流表的读数，填入表2.2.3和表2.2.4。

图 2.2.5 电流源特性的测试线路图

表2.2.3 R0=∞

RL U （V） I（mA） 1000 800 600 400 300 200 100

26

表2.2.4 R0=1kΩ

RL U （V） I（mA） 1000 800 600 400 300 200 100

3. 测定电源等效变换的条件

先按图2.2.6（a）线路接线，记录线路中两表的读数。然后利用图2.2.6(a)中右侧的元件和仪表，按图2.2.6(b)接线。调节简易电流源的输出电流IS，使两表的

读数与2.2.6(a)时的数值相等，记录Is之值，验证等效变换条件的正确性。（注意：简易电流源接入电路之前应先将电流调至最小。）

图 2.2.6 电压源和电流源等效变换

－ ＋ ＋ mA － ＋ 200Ω ＋ mA － ＋ I S U S 6V R S 300Ω V － － R S 300Ω ＋ 200Ω V － (a)

(b) 五、实验注意事项

1．在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值， 测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，注意电流源负载电压不超过12伏。

2．测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的＋、－号后，记入数据表格。

3．注意仪表量程的及时更换。

4．保留制作的简易电流源，实验三要再次使用。 六、预习思考题

通常直流稳压电源的输出端不允许短路，直流电流源的输出端不允许开路，为什么？

27

七、实验报告

1．根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、 归纳各类电源的特性。

2．从实验结果，验证电源等效变换的条件。 3．归纳、总结实验结果

实验三 戴维宁定理

一、实验目的

1、通过实验证明戴维宁定理，加深对该定理的理解。 2. 掌握测量有源二端网络等效参数的方法。

二、原理说明

1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。 2、戴维宁定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个等效电压源来代替，此电压源的电动势Es等于这个有源二端网络的开路电压UOC，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。

UOC和R0称为有源二端网络的等效参数。

有源二端网络等效参数的测量方法： (1) 开路电压、短路电流法

在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压UOC，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流ISC，则内阻为

RO=

(2) 伏安法

用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图2.3.1所示。根据外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻

R0=tgφ=

ΔUΔI?UOCISCUOC ISC

28

用伏安法，主要是测量开路电压及电流为额定值IN时的输出端电压值UN，则内阻为

R0?Uoc?UN IN 若二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电流。

图 2.3.1 伏安法 图 2.3.2 半电压法

(3) 半电压法

如图2.3.2所示，当负载电压为被测网络开路电压一半时，负载电阻(由电阻箱的读数确定)即为被测有源二端网络的等效内阻值。 (4) 零示法

在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大的误差，为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图2.3.3所示。

图 2.3.3 零示法

零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”，然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压， 即为被测有源二端网络的开路电压。

29

三、实验设备

序号 名 称 1 2 3 4 5 6 7 8 可调直流稳压电源 可调直流电流源 万用表 电阻 电阻 电阻 变阻器 通用实验线路板 型号与规格 两路0～30V 4～12mA 10Ω 330Ω 510Ω 1kΩ 数量 备 注 1 1 1 1 1 2 1 1 自制 RL 四、实验内容

1、在通用实验线路板上搭建如图2.3.4(a)所示的有源二端网络。

(a) (b)

图 2.3.4 实验线路及戴维宁等效电路

2、用开路电压、短路电流法测定戴维宁等效电路的UOC和R0。

按图2.3.4(a)电路接入稳压电源ES和自制电流源IS及可变电阻器RL，测定 UOC和R0，填入表2.3.1。

30

表 2.3.1

UOC(V) 3、 负载实验

按图2.3.4(a)改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性，数据填入表2.3.2。

表 2.3.2

RL(Ω) U(V) I(mA) 0 200 400 600 800 1000 ∞ ISC(mA) R0=UOC/ISC(Ω) 4、验证戴维宁定理

用一只1kΩ的电位器，将其阻值调整到等于按步骤2所得的等效电阻R0之值，然后令其与直流稳压电源（调到步骤2时所测得的开路电压UOC之值）相串联，如图2.3.4(b)所示，仿照步骤3测其外特性，数据填入表2.3.3，对戴维宁定理进行验证。

表 2.3.3

RL(Ω) U(V) I(mA) 0 200 400 600 800 1000 ∞ 五、实验注意事项

1.测量各支路电流时,应注意仪表的极性, 及数据表格中“＋、－”号记录。 2. 注意仪表量程的及时更换。 六、预习思考题

说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点。 七、实验报告

1. 根据步骤3和4，分别绘出曲线，验证戴维宁定理的正确性，并分析产生误差的原因。

2．归纳、总结实验结果。

31

第三篇 模拟电路基础实验 实验四 单级共射交流放大电路

一、实验目的

1、学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器、直流稳压电源的主要技术指标、性能及正确使用方法。

2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。 3、学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。

4、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。 二、实验原理

1、常用电子仪器的使用

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、直流稳压电源等。它们和万用表一起，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3.4.1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”。信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。

图3.4.1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图

（1）示波器

示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，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

32

将示波器Y轴显示方式置“Y1”或“Y2”，输入耦合方式置“GND”，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，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（）旋钮（POSITION）、水平（

）旋钮（POSITION），使扫描光迹位

于屏幕中央。（若示波器设有“寻迹”按键，可按下“寻迹”按键，判断光迹偏移基线的方向。） 2）双踪示波器一般有四种显示方式，即“CH1”、“CH2”、“ADD”三种单踪显示方式和“DUAL”双踪显示方式。其中“ADD”方式一般用在波形的叠加，而“DUAL”一般用在对两个波形进行比较的时候。

3）当波形分别从“CH1”或“CH2”通道输入时，为了显示稳定的被测信号波形，“触发源选择（SOURCE）”开关一般分别选为“CH1”或“CH2”触发，使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。

4）触发方式开关通常先置于“自动”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（LEVEL）”旋钮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“扫描速率（TIME/DIV）”开关及“Y轴灵敏度（VOL/DIV）”开关使屏幕上显示一～二个周期的被测信号波形。在测量幅值时，应注意将“Y轴灵敏度微调（灰色部分）”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。在测量周期时，应注意将“X轴缩小（SWP.VAR）”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底。还要注意“扩展”旋钮应处于松开的位置。

根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数（div或cm）与“Y轴灵敏度”开关指示值（v/div）的乘积，即可算得信号幅值的实测值。根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数（div或cm）与“扫速”开关指示值（t/div）的乘积，即可算得信号频率的实测值。 （2）智能函数信号发生器

函数信号发生器可按需要输出正弦波、方波、三角波等信号波形可根据面板上的波形切换按钮进行切换。输出电压最大可达5VP－P（峰－峰值）。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。函数信号发生器的输出信号频率可以根据“粗( )、中( )、细( )”分三档进行调节。

函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。

2、单级交流放大电路

图3.4.2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

33

A

用RB1和RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R4，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。

A ＋ RS 5.1K

＋

B ＋

＋

＋ IB UB －

UCE －

RB2

IC

＋ UCC=12V －

?UO－

RL

2.2K

?Ui?Us－ － RB1

＋ －

U E

图3.4.2 共射极单管放大器实验电路

在图3.4.2电路中，当流过偏置电阻RB1和RB2 的电流远大于晶体管9013 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

UB?RB1UCC

RB1?RB2IE?UB?UBE?IC R4UCE≈UCC－IC（R3＋R4）

电压放大倍数

AV??βR3 // RL rbe输入电阻

Ri＝RB1 ∥RB2∥rbe

输出电阻

RO≈RC

1、 放大器静态工作点的测量与调试 1) 静态工作点的测量

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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，然后用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UE或UC，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?CC，由UC确定IC）， R4R3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管子集电极电流IC（或UCE）的调整与测

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3.4.3(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3.4.3(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输入电压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) (b)

图3.4.3 静态工作点对uo波形失真的影响

改变电路参数UCC、R3、RB（RB1、RB2）都会引起静态工作点的变化，如图3.4.4所示。但通常多采用调节偏置电阻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。

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图3.4.4 电路参数对静态工作点的影响

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，如输入信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，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。如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。

2、放大器动态指标测试

放大器动态指标包括电压放大倍数、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，用示波器读出ui和uo的有效值Ui和UO，则AV? 2) 输入电阻Ri的测量

为了测量放大器的输入电阻，按图3.4.5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Rs，在放大器正常工作的情况下，用示波器读出US和Ui，则根据输入电阻的定义可得

Ri?UiUiUi??Rs UIiUS?UiRRsU0。 Ui

s

图3.4.5 输入、输出电阻测量电路

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测量时应注意下列几点:

① 由于电阻Rs两端没有电路公共接地点，所以测量Rs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Rs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Rs＝5.1kΩ。 3) 输出电阻R0的测量

按图3.4.5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和接入负载后的输出电压UL，根据 URLL?RUO

O?RL即可求出 RUOO?(U?1)RL L 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。 四、实验设备与器件

1、＋12V直流电源

2、函数信号发生器

3、双踪示波器 4、万用表

5、电烙铁等焊接组件 6、电阻（5.1kΩ、2.2kΩ各1只）7、放大器制作套件（元件清单见表3.4.1）

表3.4.1

位号 名称 规格 数量 R1、R2 电阻 22k 2 R3 电阻 2.2k 1 R4 电阻 220 1 RP 可调电阻 500k 1 C1 电解电容 4.7uF 1 C3、C4 电解电容 100uF 2 C2 瓷片电容 102 1 Q 三极管 9013 1 X1、X2、X3 排针 2针 3 PCB板 40X30mm 1

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五、实验内容

按照如图3.4.2所示实验电路进行放大器的焊接制作。成品如图3.4.6所示。

图3.4.6 单管共射放大器实验板实物图

各电子仪器可按图3.4.1所示方式连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起，同时信号源示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线，如使用屏蔽线，则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。 1、调试静态工作点

接通直流电源前，先将RP调至最大， 函数信号发生器输出旋钮旋至零。接通＋12V电源、调节Rp，使IC＝2.0mA（即UE＝0.44V）， 用万用表测量UB、UE、UC、RB2值。记入表3.4.2。

表3.4.2 IC＝2.0mA

测 量 值 UB（V） UE（V） UC（V） RB2（kΩ） UBE（V） 计 算 值 UCEIC（mA） （V） 2、测量电压放大倍数

在放大器输入端加入频率为1kHz的正弦信号uS，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压Ui?10mV，同时用示波器观察放大器输出电压uO波形，在波形不失真的条件下用读出下述两种情况下的UO值，并用双踪示波器观察uO和ui的相位关系，记入表3.4.3。

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表3.4.3 Ic＝2.0mA Ui＝ 10 mV

R（ RL(kΩ) 3kΩ）Uo(V) AV ui 观察记录一组uO和ui波形 2.2 ∞ uo ui 2.2 2.2 uo 3、观察静态工作点对输出波形失真的影响

表3.4.4 R3＝2.2KΩ RL＝∞ Ui＝ mV

IC(mA) UCE(V) u0波形 失真情况 管子工作状态 2.0 置R3＝2.2KΩ，RL＝∞， ui＝0，调节Rp使IC＝2.0mA，测出UCE值，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

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别增大和减小Rp，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3.4.4中。每次测IC和UCE 值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。 六、实验总结

1、 列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻之值与理论计算值比较（取一组数据进行比较），分析产生误差原因。 2、总结RC，RL及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。 七、思考题

1、函数信号发生器有哪几种输出波形？

2、 能否用直流电压表直接测量晶体管的UBE？ 为什么实验中要采用测UB、UE，再间接算出UBE的方法？ 3、怎样测量RB2阻值？

实验五 集成运算放大器

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、实验原理

集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。

理想运算放大器特性

在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放：

开环电压增益 Aud=∞ 输入阻抗 ri=∞ 输出阻抗 ro=0 带宽 fBW=∞ 失调与漂移均为零等。

理想运放在线性应用时的两个重要特性：

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