模电实验讲义

模电实验讲义

刘希真 苏英姿 李莹 编

温州大学城市学院

2008年2月

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目 录

实验一 常用电子仪器的使用练习 1 实验二 单级放大电路 5 实验三 负反馈放大电路 8 实验四 实验五 实验六 实验七 实验八 附录一 附录二 附录三 附录四 附录五

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集成运算放大器应用一 集成运算放大器应用二 方波、距形波发生器 三角波发生器 整流、滤波电路 ＴＰＥ－Ａ３型模拟电路实验箱 ＧＢ－９Ｂ型电子管毫伏表 ＸＪ１６３０型函数信号发生器 Ｖ－２５２型双踪示波器 ＭＦ－５００型万用表 13 16 19 22 25 30 31 33 36 41

模拟电路基础实验

实验一 常用电子仪器的使用练习（一）

一．实验目的

1．掌握示波器的使用方法，学会运用示波器进行波形参数的测量。 2．巩固有关函数信号发生器和电子管毫伏表使用的知识。 二．实验仪器

1．V-252型双踪示波器 2．XJ1630型函数信号发生器 3．GB-9B型电子管毫伏表 三．预习要求

1．认真阅读附录五中的内容，详细了解双踪示波器面板的功能以及使用方法。 2．复习函数信号发生器、电子管毫伏表的面板功能及使用方法。 3．认真阅读实验内容，根据要求计算表1—1、1—2、1—3中的理论值。 四．实验原理

本实验采用的三种常用电子仪器，即函数信号发生器、电子管毫伏表和双踪示波器，它们之间的连接方式如图1—1所示。

图1—1 仪器之间的连接图

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其中，函数信号发生器用来产生一定频率范围和一定电压大小的正弦信号，并提供给电子管毫伏表和双踪示波器直接测量和观察用；电子管毫伏表是用于测量交流信号电压大小的电压表，对于正弦信号，其读数即为电压的有效值；双踪示波器是用来观测各种周期电压（或电流）波形的仪器，为减少其输入阻抗对被测信号的影响，常用10:1衰减探头将信号加到双踪示波器的通道1（或通道2）输入端，这时，其输入阻抗为原来的10倍。

上述三种仪器的性能指标及使用方法，详见本教材附录中的有关内容。 五．实验内容

1．用电子管毫伏表测量信号电压

①如图7—1所示，将电子管毫伏表、函数信号发生器和双踪示波器相连。 ②调节示波器，使CH1通道的基线显示于示波器屏幕上。具体操作如下： a.接通示波器电源，选择触发方式，将触发方式（TRIGGER MODE）开关置于“AUTO（自动）”位置；

b.选择触发源，将触发源（SOURCE）开关置于“INT（内部触发）”位置； c.选择内部触发信号源，将内部触发信号源（INT TRIG）开关置于“CH1”位置 d.将示波器垂直轴工作选择开关（MODE）置于“CH1”位置，与此同时，再将通道1中输入耦合开关“AC—GND—DC”置于GND位置；最后通过调节“亮度（INTENSITY）”、“聚焦（FOCUS）”旋钮，使荧光屏上显示一条细而清晰的扫描基线，通过调节纵轴移位和横轴移位（POSITION）旋钮，使基线位于屏幕中央或处于某特定基准位置（作为0V电压线）。

③将函数信号发生器的频率调至1KHz，调节“输出幅度（AMPLITUDE）”旋钮，使输出的正弦波电压峰—峰值为4V（通过示波器1通道观测此信号）。此时，应将示波器的“AC—GND—DC”开关置于AC的位置。（注意：示波器电压“微调”旋钮和扫描速率“微调”（SWP VAR）旋钮都应旋至“校准（CAL）”位置）

④用电子管毫伏表GB—9B测量该正弦信号的有效值V0，记入表1—1中。

4

⑤按下信号发生器的“-30dB”按钮，再用电子管毫伏表测量此时正弦信号的有效值V0’，记入表7—1中。

表1—1

信号发生器“输出 理论值 测量值 有效值（V） 误差% 2．用V-252型双踪示波器测量信号电压

①将XJ1630函数信号发生器频率调至10KHz，调节“输出幅度（AMPLITUDE）”调节旋钮，使输出的正弦波电压有效值（用GB—9B测量）为3V。

①用示波器测量该波形的峰—峰电压VP—P，记入表1—2中。

③按下信号发生器的“-30dB”按钮，再用示波器测量该波形的峰—峰电压VP—P，记入表6—2中。

表1—2

信号发生器输出 衰减旋钮挡位 信号发生器应有的 理论值 测量值 VP—P（V） 误差% 0dB -30dB 0dB -30dB 电压的 峰—峰电压 3．用示波器测量信号周期

固定信号发生器输出电压为3.0V，将示波器扫描速率“微调”旋钮（SWP VAR）旋至“校准（CAL）”位置（即顺时针旋到底），此时扫描速率选择开关“t/div”所置挡位的刻度值表示屏幕上横向每格的时间值。改变输入信号的频率，在示波器上直接读出信号的周期。填入表1—3。

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表1—3

信号频率f 信号周期 TS 六．实验报告

1．把所得结果与理论计算相比较，分析误差产生的原因。 2．简要介绍V-252型双踪示波器中各旋钮的用途。 3. 回答思考题。 七．思考题

1．用电子管毫伏表测量交流信号电压时，信号频率的高低对读数有无影响？ 2．解释当示波器出现以下情况时应如何消除这些不正常现象。 ①只有亮点 ②基线太粗

③波形太密，无法观测信号频率 ④波形太高，无法观测信号幅值 ⑤波形不稳定

3．当用示波器观察频率为5KHz，幅值为8V的正弦波时，其“V/div”“T/div”应置在何位较合适。

4．通过该实验是否对这几种常用仪器的使用方法有了较深刻的感性认识？若否，应如何改进实验方法？

理论值 测量值 误差% 1 KHz 5 KHz 20 KHz

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实验二 单级放大电路

一．实验目的

1．熟悉电子元器件和模拟电路实验箱。

2. 放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。 3. 学习测量放大器Q点，Av的方法，了解共射极电路特性。 二．实验仪器

1．V-252型双踪示波器 2．XJ1630型函数信号发生器 1．GB-9B电子管毫伏表 2．TPE-A3型模拟电路实验箱 3．MF-500型万用表 三．预习要求

1．复习单级放大电路的有关章节，熟悉单级放大电路的工作原理。 2．了解单级放大电路动态及静态测量方法。 3．根据本实验要求计算静态工作点Q（ICQ，VCEQ）。

4．估算该电路的动态指标：放大倍数Av。 （设rbe=1k，β=100） 5．对照附录二中实验箱面板布局图。画出实验电路实物接线图。

四．实验原理 本实验选用的单级共射放大电路具有静态工作点稳定的优点。我们测量静态工作点（即电流ICQ，电压VCEQ）为的是了解静态工作点选的是否

图2—1 单级共射放大电路

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合理。若测出VCEQ<0.5V，则三极管已饱和，若测出VCEQ≈12V，则说明三极管已截止。对于线性放大电路，这种静态工作点是不合适的，必须对它进行调整，否则，放大后的信号会产生严重的非线性失真。那么，如何来调整该电路的静态工作点呢？

在半导体三极管放大器的图解分析中我们已经知道，静态工作点的位置与电路参数VCC、RC、Rb或Rb1、Rb2有关。通常VCC、RC都已事先确定，所以，静态工作点的调整一般都是通过改变偏置电阻Rb（或Rb1）来实现。另外，如果用电位器来作偏置电阻Rb的话，那么最好要用一个固定电阻与电位器串联起来，以防止一但电位器阻值过小时，使IC过大而烧坏三极管。

具体实验电路如图2—1所示。该电路的动态指标计算公式如下： AV???RCrbe （不带负载，即空载）

Ri?(Rb1?RP)//Rb2//rbe R0?RC 五．实验内容

1．按图2—1在模拟电路实验箱上连接好单级放大电路，经检查无误后，接通电源 2．静态调整。

①调节电位器RP，同时用万用表直流电压档（2.5V量程）观测e点电压使Ve=2.2V。（注意：在静态调整时，应使Vi=0V）

②用万用表测试该电路的静态工作点，填入表2—1

表2—1

VBE（V） VCE（V） RP（KΩ） Ib1（μA） Ib2（μA） IC（μA） IB= Ib1- Ib2 理论值 测量值 误差% 3．动态研究。

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①如图8—1所示，给Vs输入一频率f为1KHz，有效值为300mV的正弦波，注意此时RL先不接入该电路，即RL=∞。

②用电子管毫伏表测量此时的输入电压Vi、输出电压有效值V0，填入表2—2中。 表2—2 RL=∞

测量项目 Vi（mV） V0（V） AV 理论值 测量值 误差% ③用示波器同时观察输入Vi和输出V0的波形，并比较它们的相位，同时在坐标纸上记录Vi和V0的波形。 ④计算电压放大倍数Av? 六．实验报告

1．认真记录和整理测试数据，按要求填入表格并画出波形图。 2，对测试结果进行理论分析，找出产生误差的原因。

七．思考题

1．电路中上偏置电阻Rb1起什么作用？

2．本实验中输出电压VO若出现图2—2所示失真波形，试判断是属于那种类型的失真。

V0 Vi

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实验三 负反馈放大电路

一．实验目的

1．研究负反馈对放大器性能的影响。 2．掌握反馈放大器性能的测试方法。 二．实验仪器

1．TPE-A3型模拟电路实验箱 2．V-252型双踪示波器 3．XJ1630型信号发生器 4．GB-9B型电子管毫伏表 5．MF-500型万用表 三．预习要求

1．复习电压串联负反馈的有关章节，熟悉电压串联负反馈电路的工作原理以及对放大电路性能的影响。

2．估算实验电路在有反馈和无反馈时电压放大倍数的大小。（设rbe1=1.2K，rbe2=0.79K，β1=β2=30）

3．对照附录二中实验箱面板布局图，画出本实验电路的实物接线图。

四．实验原理

本实验在两级共射放大电路中引入电压串联负反馈，形成负反馈放大器。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 在图9—1所示电路中有

??Avf?Av ??1?AvFv?是放大器无级间反馈（即Vf=0，但要考虑反馈网络阻抗的影?是反馈系数，A式中：Fvv响）时的电压放大倍数。

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?比没有加负反馈时的放大倍数A?降从上式可见，加上负反馈后，电压放大倍数Avvf???F?低了（1+Avv）倍，并且1?AvFv越大，放大倍数降低越多。

2．负反馈可提高放大倍数的稳定性。

图3—1 电压串联负反馈放大电路

??1，可见加负反馈后的放大倍数A?与基本放大器几乎无关，?F?》1时，A当AVvvf?F?。 ?仅仅取决于反馈网络的反馈系数F也就是说，与电路中的其它参数无关，Af当反馈深度一般时，有

dAfAf?1dA ?1?AFAdAfAf比开环放大

?的相对变化量该式表明：引进负反馈后，放大器闭环放大倍数Af倍数的相对变化量

dA减少了（1+AF）倍，即闭环增益的稳定性提高了（1+AF）倍。 A3．负反馈可扩展放大器的通频带

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引入负反馈后，放大器闭环时的上、下限截止频率分别为：

?F?)f fHf?(1?AH fLf?fL ??1?AF?F?F?）倍，f向低端扩展了（1+A?）可见，引入负反馈后，fHf向高端扩展了（1+ALf

倍，从而使通频带得以加宽。

4．负反馈对输入阻抗、输出阻抗的影响

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。一般而言，凡是串联负反馈，其输入阻抗将增加，凡是并联负反馈，输入阻抗将减小；凡是电压负反馈，其输出阻抗将减少，凡是电流负反馈，其输出阻抗将增加。本实验引入的是电压串联负反馈，所以对整个放大器而言，输入阻抗增加了，而输

?F?）有关。 出阻抗降低了。它们增加和降低的程度与反馈深度（1+A?F?)Rif?Ri(1?A

RoRof??F?1?A

综上所述，在放大器引入电压串联负反馈后，不仅可以提高放大器放大倍数的稳定性，还可以扩展放大器的通频带，提高输入电阻和降低输出电阻。

五．实验内容

1．在模拟电路实验箱上按图3—1所示电路连线，检查无误后接通电源。 2．调整静态工作点。用万用表直流电压档测量VE1，电压调节电位器Rp，使Ve1=1.5V。然后再用万用表分别测量放大电路第一级、第二级的静态工作点，填入表3—1中。

3．负反馈放大器开环和闭环放大倍数的测试。 ①反馈先不接入电路，即RF先不接入。

②将信号发生器调到频率f=1KHz，输出为正弦波，作为Vs接入电路中。调节信号发生器的“AMPLITUDE”旋钮，使Vi为1mV（即用电子管毫伏表测量的有效值）。 ③保持输入电压Vi为1mV不变，测量负载电阻RL=∞时输出电压Vo的有效值，填入

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表3—2中。与此同时，用双踪示波器同时观察Vi和Vo的波形，并在坐标纸上记录这两个波形，比较开环时它们的大小和相位。

表3—1

V1 第一级 V2 第二级 理论值 测量值 理论值 测量值 VE VCE IE VBE ④接入反馈电路，也保持输入电压Vi为1mV不变，测量负载电阻RL=∞时输出电压Vo的有效值，填入表3—2中。与此同时，用双踪示波器同时观察Vi和Vo的波形，并在坐标纸上记录这两个波形，比较闭环时它们的大小和相位。

表3—2

RL（KΩ） 理论值 开环 测量值 RL=∞ RL=1.5K RL=∞ RL=1.5K 理论值 闭环 测量值 RL=∞ RL=1.5K RL=∞ RL=1.5K 4. 验证电压放大倍数的稳定性

将RL=1.5K的负载电阻接入电路，保持输入电压有效值Vi为1mV不变，测量此时开环和闭环时电路的输出电压有效值，计算Av及Avf的相对变化量，并将结果填入3—2中。

5*．负反馈对非线性失真的改善作用

①将图3—1电路开环，逐步加大Vi的幅度，使输出信号出现非线性失真，记录此

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Vi（mV） Vo（mV） Av（Avf） ?AV/AV 失真波形幅度，并在坐标纸上绘制此波形。

②将电路闭环，观察输出情况，并适当增加Vi幅度，使输出幅度接近开环时失真波形幅度，再观察输出情况，并将此波形绘制在坐标纸上。然后再将两个波形图相比较，则可以看出负反馈对失真的改善作用。

6*．放大器频率特性

①将图3—1电路先开环，适当选择Vi的幅值（频率为1KHz，输出VO波形不失真），用示波器测出VO的峰-峰值VOPP的数值。

②保持输入信号幅值不变逐步增加频率，这时VO会减小，当VO减小到0.707VOPP时，此时函数信号发生器所指示的频率为该放大电路的上限频率fH。填入表3—3中。 ③同理，减少输入信号的频率（也必须保持输入信号幅值不变），VO同样会减小，当VO减小到0.707VOPP时，此时函数信号发生器所指示的频率为该放大电路的下限频率fL。填入表3—3中。 ④通频带 BW=fH-fL

⑤将电路闭环，重复①—③步骤，并将结果填入表3—3中。

表3—3

开环 闭环 六．实验报告

1．将实验值与理论值比较，分析误差原因。 2．根据实验内容总结负反馈对放大电路的影响。

七．思考题

针对本实验电路设计“负反馈对放大器输入电阻和输出电阻的影响”的实验方案，拟定实验步骤。

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fH（Hz） fL（Hz）

实验四 集成运算放大器应用之一

一．实验目的

1．熟悉用集成运算放大器构成基本运算电路的方法。 2．掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。

二．实验仪器

1．TPE-A3型模拟电路实验箱 2．V-252型双踪示波器 3．XJ1630型函数信号发生器 4．MF-500型万用表 三．预习要求

1．复习由运算放大器组成的电压跟随器、反相比例、反相加法、同相比例等运算电路的工作原理。

2．计算表4—1、4—2、4—3、4—4中的Vo和Af。 3．计算积分电路输出波形的频率和幅值。 四．实验原理 1．同相放大器

电路如图4—3所示。信号由同相端输入，在理想化条件下，其闭环电压增益为

图4—1 电压跟随器 图4—3 同相放大器

Avf?

voR?1?F viR115

当RF为有限值时，Avf恒大于1，当R1→∞（或RF=0时），同相放大器变为电压跟随器。如图4—1所示。

2．反相放大器

电路如图4—2所示。信号由反相端输入，在理想条件下，反相放大器的闭环增益为

Avf?voR??F viR1图4—2 反相放大器

由上式可知，选用不同的电阻比值

RF，Avf可大于1，也可小于1。当RF=R1时，R1放大器的输出电压等于输入电压的负值。此时反相放大器显示反相跟随作用，因此，称它为反相器。

3．反相加法器

电路如图4—4所示。当运算放大器开环增益足够大时，其输入端为虚地，Vi1和Vi2均可通过R1和R2转换成电流，实现代数相加运算，其输出电压

?RF?RFvo???v?v?Ri1Ri2??

2?1?图4—4 反相加法器

五．实验内容

1．电压跟随器

①在模拟电路实验箱上按图4—1接线。

②将实验箱中的直流电压源“OUT1”作为电路输入Vi接入电路，调节OUT1使其分别为表12—1中的数值（用万用表直流电压档测量），测量与之相对应的输出电压Vo的

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值，并填入表4—1中。

表4—1

Vi（V） 理论值 Vo（V） 测量值 误差% 2．反相比例放大器

①在模拟电路实验箱上按图4—2接线。

②将实验箱中的直流电压源“OUT1”作为电路输入Vi接入电路，调节OUT1使其分别为表4—2中的数值（用万用表直流电压档测量），测量与之相对应的输出电压Vo的值，并填入表4—2中。

表4—2

Vi（mV） 理论值 Vo（V） 测量值 误差% 3．同相比例放大器

实验电路如图4—3所示，操作步骤同上。按表4—3内容实验测量，并将实验结果填入表4—3中。

表4—3

Vi（mV） 理论值 Vo（V） 测量值 误差% 4．反相求和电路

实验电路如图4—4所示。按表4—4内容实验测量，并将实验结果填入表4—4中。

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-2 -0.5 0 +0.5 1 600 900 1000 1500 300 600 900 1000

表4—4

Vi1（V） Vi2（V） 理论值 Vo（V） 测量值 误差% 4

六．实验报告

1．记录和整理实验所得数据和波形，并与理论值相比较，分析误差产生原因。 2．总结本实验中4种运算电路特点及性能。 七．思考题

1．若输入信号与放大器的同相端连接，当信号正向增大时，运算放大器的输出是正还是负？

2．若输入信号与放大器的反相端连接，当信号负向增大时，运算放大器的输出是正还是负？

0.3 0.2 -0.3 0.2 0.2 -0.2 0.1 0.3 实验五 集成运算放大器应用之二

一．实验目的

1．学会正确使用示波器DC、AC输入方式观察波形的方法。 2．掌握积分电路的特点及性能。

二．实验仪器

1．TPE-A3型模拟电路实验箱 2．V-252型双踪示波器 3．XJ1630型函数信号发生器 4．MF-500型万用表

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三．预习要求

1．复习由运算放大器组成的比例积分等运算电路的工作原理。 2．计算积分电路输出波形的频率和幅值。 四．实验原理 1．积分器

电路如图5—1所示，当运算放大器开环电压增益足够大时，可认为iR=iC，其中

iR?dv(t)vi ic??Co

dtR1将iR、iC代入，并设电容两端初始电压为零，则

1vo(t)??vi(t)dt ?R1C0t当输入信号Vi（t）为幅度V的阶跃电

1VVdt??t此压时，则有vo(t)??R1C?RC10t图5—1 积分器

时输出电压Vo（t）的波形是随时间线性下降的，如图5—2所示。

图5—2输入为V的积分器输出波形

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若VI（t）是幅值为VIPP的矩形波电压时，则VO（t）是VOPP?波，输入、输出波形的对应关系如图5—3所示。

1VIPP?2RC?T???的三角?2?Vi（t） 0 VIPP t T VO（t） VOPP 0 t 图5—3 输入为矩形波时的输出波形 五．实验内容

1．积分电路

①在模拟电路实验箱上按图5—1接线。

②使函数信号发生器输出为频率f=1KHz，幅值为2V的方波作为Vi接入电路。用示波器同时观察输入、输出电压（Vi和Vo）的波形，并在坐标纸上绘制波形，标出其幅值、周期及Vi和Vo的相位关系。 六．实验报告

1．记录和整理实验所得数据和波形，并与理论值相比较，分析误差产生原因。 2．总结本实验中积分电路的特点及性能。 七．思考题

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1．若输入信号与放大器的同相端连接，当信号正向增大时，运算放大器的输出是正还是负？

2．若输入信号与放大器的反相端连接，当信号负向增大时，运算放大器的输出是正还是负？

实验六 方波、矩形波发生器

一．实验目的

1．掌握波形发生电路的特点和分析方法。 2．熟悉波形发生器设计方法。

二．实验仪器

1．TPE-A3型模拟电路实验箱 2．V-252型双踪示波器

三．预习要求

1．分析图6—1电路的工作原理，定性画出Vo和Vic的波形。 2．计算图6—1电路中RP在最大和最小时Vo的频率。

3．图6—3电路如何使输出波形占空比变大？利用实验箱上所标元器件画出原理图。 4．根据附录二画出电路6—1、6—3的接线图。

四．实验原理 1．方波发生器

电路如图6—1所示。由图可见，由R1，R2组成了正反馈网络。当有输出电压vo时，则反馈到同相端的电压

图6—1 方波发生器

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R1v??vo。而负反馈却是由R、C组成的充、放电回路，运放在此仅起着比较器

R1?R2的作用。它利用电容两端电压vc和v+比较，决定着vo的极性是正或是负，vo的极性又决定着通过电容的电流是充电（使vo增加）还是放电（使vo减小），而vc的高低，再次和v+比较决定vo的极性，如此不断反复，就在输出端产生周期性的方波。可以证明方波的频率为

fo?1?T1R2RCln(1?21)R2

由此可知，方波频率不仅与RC有关，还与正反馈网络的R1、R2比值有关，调节电位器RP以改变R值，从而改变方波信号的频率。图6—2示出了电容两端电压vc和输出电压vo的波形图。

v +VZ vo vC ?R1VZR1?R20 ?R1VZR1?R2t -VZ T 图6—2 vc和vo的波形图 2．宽度可调的矩形波发生器

由方波发生器电路可以看出，如果设法改变充、放电时间常数，即可实现矩形波宽度可调。其电路如图6—3所

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Vc

R

10K

R1

示。当RP动臂下移时，充电时间常数将大于放电时间常数，则波形变宽。反之则变窄。图6—4所示输出电压vo的波形正属于这种情况。因此通过调节RP，即可连续地改变其占空比D?t的大小。 T五．实验内容 1．方波发生器

①在模拟电路实验箱上按图6—1连线。

②用双踪示波器观察vc、vo的波形，测量它们的电压峰峰值，并在坐标纸上描绘这两个波形。调节RP，观察方波频率变化情况，在RP调至最大和最小时，分别测量出fmax和fmin并与理论值比较填入表6—1中。

表6—1

Vo Vc RP=100K Vo Vc 电压幅值V（V） 理论值 RP=0 测量值 频率f（Hz） 理论值 测量值 ③*要想获得更低的频率应如何选择电路参数？试利用实验箱上给出的元器件进行条件实验并观测之。

2．占空比可调的矩形波发生电路 ①在模拟电路实验箱上按图6—3连线。

②把RP调至中间位置，用双踪示波器观察vc、vo的波形、频率、占空比，并在坐标纸上绘制它们的波形。

③调节RP，观察矩形波宽度变化情况，当RP置于最大和最小时，用示波器测量两种情况下的占空比，填入表6—2中。

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表6—2

相对于图12—3 RP的中心抽头的位置 最上 最下 周期T（mS） 高电平时间t（mS） 占空比（t/T） 理论值 测量值 理论值 测量值 理论值 测量值 ④*若要使占空比更大，应如何选择电路参数并用实验验证。 六．实验报告

1．整理实验中的数据及波形，总结方波发生电路的性能和特点。 2．分析实验结果与理论计算的误差原因。

实验七 三角波发生器

一．实验目的

1．掌握三角波发生电路的特点和分析方法。 2．熟悉波形发生器设计方法。

二．实验仪器

1．TPE-A3型模拟电路实验箱 2．V-252型双踪示波器

三．实验原理

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图7—1

由图7—1可以看出，三角波发生电路由滞回比较器和积分电路两部分组成。若VO1=+6V，则电容C充电，VO2按线性规律逐渐下降，当VO2下降到零以后再下降到一定程度，使A1的V+略低于V-，即V+略低于零时，VO1从+6V跳变为-6V，同时V+也跳变到更低的值（比零低得多）。在VO1变为-6V后，电容放电，VO2按线性规律逐渐上升，当VO2上升到一定程度，使A1的V+略大于零时，VO1从-6V跳回到+6V。如此周而复始，产生振荡。由于电容充电回路与放电回路相同，积分电路输出电压上升与下降时间相等，上升与下降的斜率之绝对值也相等，因此VO2是三角波。

综上所述，可画出图7—1三角波发生器电路VO1和VO2的波形，如图7—2所示。可见图7—1所是电路既能输出三角波，又能输出方波。

三角波的幅值：VO2?三角波的频率：f?

四．实验内容

①在模拟实验箱上按图7—1连线。

图7—2三角波发生电路的波形

R1VZ R2R21 ?T4R1R4C ②用双踪示波器同时观察VO1和VO2的波形，测量它们的电压峰峰值及频率，并在坐标纸上描绘这两个波形。将测量结果记入表7—1中。

表7—1

VO1 VO2

电压幅值V（V） 理论值 测量值 频率f（Hz） 理论值 测量值 25

五．实验报告

1．整理实验中的数据及波形，总结三角波发生电路的性能和特点。 2．分析实验结果与理论计算的误差原因。

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实验八 整流、滤波电路

一．实验目的

1．熟悉单相半波、全波、桥式整流电路。 2．观察了解电容滤波作用。 3．了解并联稳压电路。

4．了解集成稳压器特性和使用方法。 二．实验仪器

1．V-252型双踪示波器 2．GB-9B型电子管毫伏表 3．MF-500型万用表

4．TPE-A3型模拟电路实验箱

三．预习要求

1．复习单相半波、全波、桥式整流电路。

2．根据图8—1、8—3计算整流后电路输出电压VL的值。

四．实验原理

1．半波整流

半波整流电路为图13—1所示。由于二极管正向导通，则当输入电压为正，即在正半波时二极管导通；反之，输入在负半波时二极管截止。输入电压和输出电压波形如图

V2 0 VL Л 23t 0

Л 23t 27

图8—1 半波整流电路

图8—2 半波整流输出波形图 8—2所示。

输出电压平均值：

2V2?2VL?sin?td(?t)?V2?0.45V2 ?2?0?脉动系数S：S定义为整流输出电压的基波峰值与平均值之比。

V2S?22V22??2?1.57

1．桥式整流

桥式整流电路如图13—3所示。当V2的极性为上正下负（设正半周）时，二极管D2、D3承受正向电压而导通，D1、D4承受反向电压而截止。反之，二极管D1、D4导通，D2、D3截止。其输入、输出电压波形如图3—4所示。

输出电压平均值： V2 0 VL Л 2Л 3Л t 图8—3 桥式整流电路 0 3π t 图8—4 桥式整流电路输出波形图 Л 2Л VL?脉动系数S：

1???02V2sin?td(?t)?2?2V2?0.9V2

222?V2? S?322?V22?0.67 3?28

3．电容滤波 桥式整流电容滤波电路图如图8—5所示。利用电容器两端的电压不能突变的特点，达到使输出波形平滑，减少

输出电压的脉动系数。其输入电压、输出电压波形如图8—6所示。

输出电压的平均值：

0 VL VL Л 2Л 3Л t V2 图8—5 电容滤波电路 VL?1.2V2

脉动系数S：

S?T

4RLC?T0 Л 2Л 3Л t 其中T是电网交流电的周期。 4．稳压电路的主要指标 （1）．稳压系数Sv

图8—6 电容滤波电路输出波形图 它是指当负载不变时，输入电压变化（如电网电压变化所致）引起输出电压的相对变化量，即：

SV??VL/VL?V2/V2?100%

RL?常数（2）．电流调整率SI

它是指输入电压不变时，负载电流Io变化引起输出电压的相对变化量，即：

SI??VLVL?100%

?I0五．实验内容

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1．半波整流电路

①在模拟电路实验箱上按图8—1接线。

②调节电位器RP到最大和最小，分别用示波器观察输入交流电压V2及整流输出后的直流电压VL的波形，并用电子管毫伏表测量输入交流电压V2的幅值，用万用表测量输出直流电压VL的平均值。填入表8—1中。并与理论值相比较。

表8—1

RP=0 V2（V） VL（V） RP=100Ω ③不带负载（即去掉电阻R和电位器RP），用示波器观察此时的输入交流电压V2及整流输出后的直流电压VL的波形，并在坐标纸上绘制这两个波形。 2．桥式整流电路

实验电路图如图8—3所示，操作步骤同上。将测量结果填入表8—2中。并与理论值比较。

表8—2

RP=0 V2（V） VL（V） RP=100Ω 2．电容滤波电路

①实验电路如图8—5所示，按表8—3要求，正确连接线路，检查无误后接通电源。 ②RL先不接入电路，用示波器观察输出直流电压VL波形，同时在坐标纸上绘制此波

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用较低的扫描速度观测CH1和CH2两路信号时，使用这种显示方式。

ADD：叠加显示方式。此时显示的波形为CH1与CH2两路信号的代数和。 24、25．直流平衡 DC BAL：衰减器平衡调整旋钮。 26．时间/单位按钮 TIME/DIV：

扫描速度切换开关。可以分19段对扫描从0.2μs/DIV到0.2s/DIV进行切换。 此开关置于X-Y位置时，示波器成为X-Y工作方式。CH1为X信号通道，CH2为Y信号通道。

此时，垂直轴的灵敏度用CH2的VOLTS/DIV开关，水平轴的灵敏度用CH1的VOLTS/DIV开关调整。垂直位置用CH2的POSITION旋钮，水平位置用CH1的 POSITION旋钮调整。

27．可变扫描旋钮 SWP VAR：

扫描速度可变旋钮。按箭头方向旋转到头，扫描速度校准于TIME/DIV开关的设定值。逆时针方向旋转，可以减低扫描速度直至设定值的1/2.5以下。通常情况下，请将此旋钮置于CAL（校准）位置。

29．调位，拉出×10 POSITION，PULL×10MAG：

水平位置旋钮/扫描扩展开关。测量波形的时间，水平位置移动功能是必不可少的。 顺时针方向旋转此旋钮，辉线向右，反之向左移动。

拉出此旋钮，扫描可被扩展10倍。此时的扫描时间是旋钮拉出前的1/10。 用此旋钮的POSITION功能将波形中需要扩展观察的部分移至中心刻度线，然后拉出此旋钮，管面中心的波形将被向左右扩展。此时的扫描速度为开关拉出前的10倍，扫描时间变为原来的1/10。

31．同步信号源 SOURCE： 触发信号源选择开关。

INT：以CH1或CH2的输入信号作为触发信号源。

LINE：以交流电源信号作为触发信号源。用于观测与交流电源信号具有固定相位关

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系的信号。

EXT：TRIG INPUT的输入信号作为触发信号源。可以用与被测信号有同步关系的特殊信号作为触发信号源进行观测。

32．内同步 INT TRIG：

内部触发信号源选择开关。当SOURCE开关置于INT时，用此开关具体选择触发信号源。

CH1：以CH1的输入信号作为触发信号源。 CH2：以CH2的输入信号作为触发信号源。

VERT MODE：交替分别以CH1和CH2两路信号作为触发信号源。观测两个通道的波形时，进行交替扫描的同时，触发信号源也交替地切换到相应的通道上。

33．外同步信号的输入端子 TRIG INPUT： 34．触发电平 TRIG LEVEL：

触发电平调整旋钮/触发极性选择开关。调整触发电平可以改变波形上扫描开始的位置。这个旋钮同时作为SLOPE（触发极性）切换开关。推入的位置（正常位置）触发极性为正；拉出位置触发极性为负。

35．触发方式 TRIGGER MODE： 触发方式选择开关。

AUTO：自动方式，任何情况下都有扫描线。有触发信号时，正常进行同步扫描，波形静止；无信号输入或触发失步时，也自动进行扫描。通常使用这种方式比较方便。

NORM：正常方式，仅在有触发信号时进行扫描。无信号输入或触发失步时，无扫描线出现。观测超低频信号（低于25Hz）调整触发电平时，请使用这种触发方式。

TV-H：视频-行方式。用于观测视频行信号。 TV-V：视频-场方式。用于观测视频场信号。

37．基准信号输出端子 CAL：探头校正信号的输出端子。输出0.5V/1KHz的方波信号。

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38．接地端子 GND：

附录五 MF-500型万用表

一．用途

MF-500型万用表是一种高灵敏度、多量限的携带式整流系仪表。该仪表共具有二十四个测量量限，能分别测量交直流电压、直流电流、电阻及音频电平，适宜于无线电、电讯及电工事业单位做一般测量之用。

仪表适合在周围气温为0～+400C，相对湿度在25%～80%以下环境中工作。

二．性能

1．仪表的测量范围及准确度等级（见附表6—1）

附表6—1

测量范围 0～2.5～10～50～20KΩ/V 直流电压 250～500V 2500V 0～10～50～250～4KΩ/V 交流电压 500V 数表示之 2500V 0～50μA～1～10～直流电流 100～500mA 以标度尺工作部0～2～20～200～电 阻 2K～20MΩ 表示之 音频电平 -10～+22dB 2.5 ±2.5 分长度的百分数 2.5 ±2.5 4KΩ/V 5.0 ±5.0 5.0 ±5.0 分上量限的百分4KΩ/V 5.0 ±5.0 以标度尺工作部2.5 ±2.5 灵敏度 精度等级 基本误差×100 基本误差表示法 2．仪表规定在水平位置使用。

3．仪表防御外界磁场的性能等级为Ⅲ级，耐受机械力作用的性能为普通类型。

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4．当周围空气温度从+20±20C变到0～+400C范围内的任何温度时，所引起仪表读数的变化，温度每变化100C，直流电压及直流电流的指示值不超过其上量限的2.5%；交流电压不超过其上量限的±5.0%；电阻不超过其弧长的±2.5%。

5．仪表外壳与电路的绝缘电阻：在相对湿度不大于80%的室温条件下不小于35MΩ。 6．仪表电路对外壳的绝缘强度：能耐受50Hz交流正弦波电压6000V历时1min的耐压试验。

三．结构特点

1．MF-500型万用表外壳采用酚醛压塑粉压制，具有良好的机械强度与电气绝缘性能。

2．仪表设有密封装置，以减少外界灰尘及有害气体对仪表内部侵蚀。 3．仪表的标度盘宽阔，指针端部呈刀形，故能清楚地指示被测量之值。 4．电池盒设在仪表的背面，并与仪表内部隔离，故更换电池方便。 5．仪表外形尺寸：178mm×173mm×84mm，质量约2kg，如附图6—1所示。

附图6—1 MF-500型万用表

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四．使用方法

1．使用之前须调整调零器“S3”，使指针准确地指示在标度尺的零位上。 2．直流电压测量：将测试杆短杆分别插在插口“K1”和“K2”内，转换开关旋钮“S1”至“V”位置上，开关旋钮“S2”至所欲测量直流电压的相应量限位置上，再将测试杆长杆

～

跨接在被测电路两端，当不能预计被测直流电压大约数值时，可将开关旋钮旋在最大量限的位置上，然后根据指示值之大约数值，再选择适当的量限位置，使指针得到最大的偏转度。

测量直流电压时，当指针向相反方向偏转，只需将测试杆的“+”、“-”极互换即可。读数见第二条刻度。测量2500V时将测试杆插在“K1”和“K4”插口中。

3．交流电压测量：将开关旋钮“S1”旋至“V”位置上，开关旋钮“S2”旋至所欲测量交

～

流电压值相应的量限位置上，测量方法与直流电压测量相似。50V及50V以上的量限的指示值见第二条刻度，10V量限见“10V”专用刻度。 ～

由于整流系仪表的指示值是交流电压的平均值，仪表指示值是按正弦波形交流电压的有效值校正，对被测交流电压的波形失真应在任意瞬时值与基本正弦波上相应的瞬时值间的差别不超过基本波形振幅的±1%，当被测电压为非正弦波时，例如测量铁磁饱和稳压器的输出电压，仪表的指示值将因波形失真而引起误差。

4．直流电流测量：将开关旋钮“S2”旋至“A”位置上，开关旋钮“S1”旋到需要测量直流电流值相应的量限位置上，然后将测试杆串联在被测电路中，就可量出被测电路中的直流电流值。指示值见第二条刻度。测量过程中仪表与电路的接触应保持良好，并应注意切勿将测试杆直接跨接在直流电压的两端，以防止仪表因过负载而损坏。

5.电阻测量：将开关旋钮“S2”旋到“Ω”位置上，开关旋钮“S1”旋到“Ω”量限内，先将两侧试杆短路，使指针向满度偏转，然后调节调整“0Ω”调整器“R1”使指针指示在欧姆标度尺“0Ω”位置上，再将测试杆分开进行测量未知电阻的阻值。指示值见第一条刻度。为了提高测试精度，指针所指示被测电阻之值应尽可能指示在刻度中间一段，即全刻度起始的20%～80%弧度范围内。在Ω×1、×10、×100、×1K量限所

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有用直流工作电源系1.5V二号电池一节，

电池标称电压 工作时端电压范围 1.35～1.65V 8.1～9.9V Ω×10K量限所有用直流工作电源系9V层叠电池一节，它们在工作时的端电压应符合右表数值：

1.5V 9.0V 当短路测试杆调节电位器“R1”不能使指针指示到“0Ω”时，表示电池电压不足，故应尽早取出更换新电池，以防止因电池腐蚀而影响其它零件。更换新电池时，应注意电池极性，并与电池夹保持接触良好。仪表长期搁置不用时，应将电池取出。

6．音频电平测量：测量方法与测量交流电压相似，将测试杆插在“K1”、“K3”插口内，转换开关旋钮“S1”、“S2”分别放在“V”和相应的交流电压量限位置上。音频电平刻度系

～

根据0dB=1mW，600Ω输送标准而设计。标度尺指示值系从-10～+22dB，当被测之量大于+22dB时，应在50V或250V量限进行测量，指示值应按下表所示数值进行修正：

～

～

音频电平与电压、功率的关系为

量限 50V 250V 按电平刻度增加值 14 28 电平的范围 +4～+36dB +18～+50dB 下式所示：

dB?10lgP2/P1?20lgV2/V1

式中 P1——在600Ω负荷阻抗上0dB的标称功率=1mW；

V1——在600Ω负荷阻抗上消耗功率为1mW时的相应电压，即 V1?PZ?0.001?600?0.775V； P2、V2——被测功率和电压。 指示值见“dB”刻度。

五．注意事项

为了测量时获得良好效果及防止由于使用不慎而使仪表损坏，仪表在使用时，应遵守下列事项：

1．仪表在测试时，不能旋转开关旋钮。

2．当被测之量不能确定其大约数值时，应将量程转换开关选到最大量程的位置上，然后再选择适当的量程，使指针得到最大的偏转。

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3．测量直流电流时，仪表应与被测电路串联，禁止将仪表直接跨接在被测电路的电压两端，以防止仪表过负荷而损坏。

4．测量电路中的电阻阻值时，应将被测电路的电源割断，如果电路中有电容器，应先将其放电后才能测量。切勿在电路带电情况下测量电阻。

5．仪表在携带时或每次用完后，最好将开关旋钮“S2”旋在“·”位置上，使测量机构两极接成短路，“S1”旋在“·”位置上，使仪表内部电路呈开路状态，防止因误置开关旋钮位置进行测量而使仪表损坏。

6．为了确保安全，测量交直流2500V量限时，应将测试杆一端固定接在电路地电位上，将测试杆另一端去接触被测高压电源，测试过程中应严格执行高压操作规程，双手必须带高压绝缘橡胶手套，地板上应铺置高压绝缘橡胶板，测试时应谨慎从事。

7．仪表应经常保持清洁和干燥，以免影响准确度和损坏仪

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