模电实验指导书

《模拟电子技术》实验指导书

实验一 常用电子仪器的使用

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、交流毫伏表、频率计等的主要技术指标、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、掌握万用表的使用及用万用表粗测晶体三极管、三极管的质量的好坏及管脚的判断。

二、实验设备与器件

1、 函数信号发生器 2、 双踪示波器

3、 万用表 4、电阻、电容、二极管、三极管

三、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、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，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1－1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公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。

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图1－1 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

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。②触发方式开关置“自动”。③适当调节垂直（）、水平（

）“位移”旋钮，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）、双踪示波器一般有五种显示方式，即“Y1”、“Y2”、“Y1＋Y2”三种单 踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“断续”显示一般适宜于输入信号频率较底时使用。

3）、为了显示稳定的被测信号波形，“触发源选择”开关一般选为“内”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”，通过调节“触发电平”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。

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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”开关及“Y轴灵敏度”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”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轴扫速微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。还要注意“扩展”旋钮的位置。

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、函数信号发生器

函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出电压最大可达20VP－P。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通过频率分档开关进行调节。

函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。 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。

四、实验内容

一）双踪示波器的使用及测试

1、用机内校正信号对示波器进行自检。 1) 扫描基线调节

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将示波器的显示方式开关置于“单踪”显示（Y1或Y2），输入耦合方式开关置“GND”，触发方式开关置于“自动”。开启电源开关后，调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”等旋钮，使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。然后调节“X轴位移”（

）和“Y轴位移”( )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“校正信号”波形的幅度、频率

将示波器的“校正信号”通过专用电缆线引入选定的Y通道（Y1或Y2），将Y轴输入耦合方式开关置于“AC”或“DC”，触发源选择开关置“内”，内触发源选择开关置“Y1”或“Y2”。调节X轴“扫描速率”开关（t/div）和Y轴“输入灵敏度”开关（V/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。

a. 校准“校正信号”幅度

将“y轴灵敏度微调”旋钮置“校准”位置，“y轴灵敏度”开关置适当位置，读取校正信号幅度，记入表1－1。

表1－1

幅 度 Up-p(V) 频 率 f(KHz) 上升沿时间 μS 下降沿时间 μS

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标 准 值 实 测 值 《模拟电子技术》实验指导书

注：不同型号示波器标准值有所不同，请按所使用示波器将标准值填入表格中。

b. 校准“校正信号”频率

将“扫速微调”旋钮置“校准”位置，“扫速”开关置适当位置，读取校正信号周期，记入表1－1。

c． 测量“校正信号”的上升时间和下降时间

调节“y轴灵敏度”开关及微调旋钮，并移动波形，使方波波形在垂直方向上正好占据中心轴上，且上、下对称，便于阅读。通过扫速开关逐级提高扫描速度，使波形在X?轴方向扩展（必要时可以利用“扫速扩展”开关将波形再扩展10倍），并同时调节触发电平旋钮，从显示屏上清楚的读出上升时间和下降时间，记入表1－1。

2、用示波器测量信号参数

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，有效值均为1V（交流毫伏表测量值）的正弦波信号。

改变示波器“扫速”开关及“Y轴灵敏度”开关等位置，?测量信号源输出电压频率及峰峰值，记入表1－2。

表1－2

信号电示波器测量值 示波器测量值 压频率 周期（ms） 频率（Hz） 峰峰值（V） 有效值（V） 100Hz 1KHz 10KHz 100KHz

3、测量两波形间相位差

1) 观察双踪显示波形“交替”与“断续”两种显示方式的特点

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Y1、Y2均不加输入信号，输入耦合方式置“GND”，扫速开关置扫速较低挡位（如0.5s／div挡）和扫速较高挡位（如5μS／div挡），把显示方式开关分别置“交替”和“断续”位置，观察两条扫描基线的显示特点，记录之。

2) 用双踪显示测量两波形间相位差

① 按图1－2连接实验电路， 将函数信号发生器的输出电压调至频率为1KHz，幅值为2V的正弦波，经RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号ui和uR，分别加到双踪示波器的Y1和Y2输入端。

为便于稳定波形，比较两波形相位差，应使内触发信号取自被设定作为测量基准的一路信号。

图 1－2 两波形间相位差测量电路

② 把显示方式开关置“交替”挡位，将Y1和Y2输入耦合方式开关置“⊥”挡位，调节Y1、Y2的（ ）移位旋钮，使两条扫描基线重合。

③将Y1、Y2 输入耦合方式开关置“AC”挡位，调节触发电平、扫速开关及 Y1、Y2 灵敏度开关位置，使在荧屏上显示出易于观察的两个相位不同的正弦波形ui及uR，如图1－3所示。根据两波形在水平方向差距X，及信号周期XT，则可求得两波形相位差。

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图 1－3 双踪示波器显示两相位不同的正弦波

θ?X(div)XT(div)?360

0 式中： XT—— 一周期所占格数

X—— 两波形在X轴方向差距格数

记录两波形相位差于表1－3。

表1－3

一周期格数 XT＝

为数读和计算方便，可适当调节扫速开关及微调旋钮，使波形一周期占整数格。

二）、利用万用表粗测二极管的质量及管脚极性

晶体二极管由一个PN结组成，具有单向导电性，其正向电阻小（一般为

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两波形 X轴差距格数 X＝ 相 位 差 实 测 值 计 算 值 θ＝ θ＝ 《模拟电子技术》实验指导书

几百欧）而反向电阻大（一般为几十千欧至几百千欧），利用此点可进行判别。

（1）管脚极性判别

将万用表拨到R×100（或R×1K）的欧姆档，把二极管的两只管脚分别接到万用表的两根测试笔上，如附图Ⅱ－2所示。如果测出的电阻较小（约几百欧），则与万用表黑表笔相接的一端是正极，另一端就是负极。相反，如果测出的电阻较大（约百千欧），那么与万用表黑表笔相连接的一端是负极，另一端就是正极。

（2）判别二极管质量的好坏

一个二极管的正、反向电阻差别越大，其性能就越好。如果双向阻值都较小，说明二极管质量差，不能使用；如果双向阻值都为无穷大，则说明该二极管已经断路。如双向阻值均为零，说明二极管已被击穿。

附图Ⅱ－1 万用表电阻档等值电路 附图Ⅱ－2 判断二极管极性

*利用数字万用表的二极管档也可判别正、负极，此时红表笔（插在“V·Ω”插孔）带正电，黑表笔（插在“COM”插孔）带负电。用两支表笔分别接触二极管两个电极，若显示值在1V以下，说明管子处于正向导通状态，红表笔接的是正极，黑表笔接的是负极。若显示溢出符号“1”，表明管子处于反向截止状态，黑表笔接的是正极，红表笔接的是负极。

用两支表笔分别接触二极管两个电极，若两次显示值均在1V以下，或均显示溢出符号“1”，则说明二极管短路或开路即已损坏。若一次显示值在1V以下，另一次显示溢出符号“1”，则说明二极管是好的。

三）晶体三极管管脚、质量判别

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可以把晶体三极管的结构看作是两个背靠背的PN结，对NPN型来说基极是两个PN结的公共阳极，对PNP型管来说基极是两个PN结的公共阴极，分别如附图Ⅱ－3所示。

（a）NPN型 （b）PNP型

附图Ⅱ－3 晶体三极管结构示意图

（1）管型与基极的判别

万用表置电阻档，量程选1K档（或R×100），将万用表任一表笔先接触某一个电极—假定的公共极，另一表笔分别接触其他两个电极，当两次测得的电阻均很小（或均很大），则前者所接电极就是基极，如两次测得的阻值一大、一小，相差很多，则前者假定的基极有错，应更换其他电极重测。

*若为数字万用表，则可置于二极管档用红表笔先接触某一个电极—假定的基极，黑表笔分别接触其他两个电极，当两次测得的电阻均很小（或均很大），则红表笔所接电极为基极，如两次测得的阻值一大、一小，相差很多，则假定的基极有错，应更换其他电极重测。当两次测得的电阻均很小时该管属NPN型管，反之则是PNP型管。

（2）发射极与集电极的判别

为使三极管具有电流放大作用，发射结需加正偏置，集电结加反偏置。如附图Ⅱ－4所示。

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（a） NPN型 (b)PNP型 附图Ⅱ－4 晶体三极管的偏置情况

当三极管基极B确定后，便可判别集电极C和发射极E，同时还可以大致了解穿透电流ICEO和电流放大系数?的大小。

以PNP型管为例，若用红表笔（对应表内电池的负极）接集电极C，黑表笔接E极，（相当C、E极间电源正确接法），如附图Ⅱ－5所示，这时万用表指针摆动很小，它所指示的电阻值反映管子穿透电流ICEO的大小（电阻值大，表示ICEO小）。如果在C、B间跨接一只RB＝100K电阻，此时万用表指针将有较大摆动，它指示的电阻值较小，反映了集电极电流IC＝ICEO＋?IB的大小。且电阻值减小愈多表示?愈大。如果C、E极接反（相当于C-E间电源极性反接）则三极管处于倒置工作状态，此时电流放大系数很小（一般＜1）于是万用表指针摆动很小。因此，比较C-E极两种不同电源极性接法，便可判断C极和E极了。同时还可大致了解穿透电流ICEO和电流放大系数β的大小。

*如万用表上有hFE插孔，可利用hFE来测量电流放大系数β。当接法正确时，电流放大系数β较大；而当三极管倒置使用时，电流放大系数β很小。

附图Ⅱ－5 晶体三极管集电极C、发射极E的判别

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五、实验总结

1、 整理实验数据，并进行分析。 2、 问题讨论

1）如何操纵示波器有关旋钮，以便从示波器显示屏上观察到稳定、清晰的波形？

2) 用双踪显示波形，并要求比较相位时，为在显示屏上得到稳定波形，应怎样选择下列开关的位置？

a) 显示方式选择（Y1；Y2；Y1＋Y2；交替；断续） b) 触发方式（常态；自动） c) 触发源选择（内；外）

d) 内触发源选择（Y1、Y2、交替）

3、函数信号发生器有哪几种输出波形？它的输出端能否短接，如用屏蔽 线作为输出引线，则屏蔽层一端应该接在哪个接线柱上?

4、你是怎样用万用表粗测晶体管的质量好坏与管脚的？ 六、预习要求

1、 阅读实验附录中有关示波器部分内容。

2、 已知C＝0.01μF、R＝10K，计算图1－2 RC移相网络的阻抗角θ。

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实验二 晶体管共射极单管放大器

一、实验目的

1、 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。

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、晶体三极管3DG6×1(β＝50～100)或9011×1 （管脚排列如图2－7所示），电阻器、电容器若干 三、实验原理

图2－1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RB1和RB2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。

（a） （b）

图2－1 共射极单管放大器实验电路

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在图2－1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 UB?

IE?RB1RB1?RB2UCC

UB?UBERE?IC

UCE＝UCC－IC（RC＋RE）

电压放大倍数 Au??βRC // RLrbe

输入电阻

Ri＝RB1 // RB2 // rbe 输出电阻 RO≈RC

由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。

放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。 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，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表（或用万用表的直流毫安档和直流电压档），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?UERE算出IC（也可根据IC?UCC?UCRC，由UC确定IC），

同时也能算出UBE＝UB－UE，UCE＝UC－UE。

为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。 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2－2(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2－2(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2－2 静态工作点对uO波形失真的影响

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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2－3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。

图2－3 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，用交流毫伏表测出ui和uo的有效值Ui和UO（或用示波器测出ui和uo的峰-峰值UiP-P和UOP-P），则 Au?U0Ui?U0P?PUiP?P

2) 输入电阻Ri的测量

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为了测量放大器的输入电阻，按图2－4 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（或用示波器测出ui和uS的峰-峰值UiP-P和USP-P），则根据输入电阻的定义可得

Ri?UiIi?UiURR?UiUS?UiR?UiP-PUSP-P?UiP?PR

图2－4 输入、输出电阻测量电路

测量时应注意下列几点:

① 由于电阻R两端没有电路公共接地点，所以测量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R0的测量

按图2-4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载 RL的输出电压峰-峰值UOP-P和接入负载后的输出电压峰-峰值ULP-P，根据 UL?即可求出 RO?(UOUL?1)RLRLRO?RLUO

?(U0P?PULP?P?1)RL

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。

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4) 最大不失真输出电压UOP-P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2－5）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22U0。或用示波器直接读出UOP-P来。

图 2－5 静态工作点正常，输入信号太大引起的失真

5) 放大器幅频特性的测量

放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数AU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2－6所示，Aum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0.707Aum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

放大器的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数AU。为此，可采用前述测AU的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时应注意取点要恰当，在低频段与高频段应多测几点，在中频段可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不得失真。 6) 干扰和自激振荡的消除

参考实验附录

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3DG 9011(NPN) 3CG 9012(PNP) 9013(NPN)

图 2－6 幅频特性曲线 图2－7晶体三极管管脚排列

四、实验内容

实验电路如图2－1所示。各电子仪器可按实验一中图1－1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、交流毫伏表和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。（注：图2－1（a）、（b）分别为数模实验箱和模拟电子技术实验箱中实验电路图） 1、调试静态工作点

接通直流电源前，先将RW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RW，使IC＝2.0mA（即UE＝2.0V）， 用万用表的直流电压档测量UB、UE、UC及用万用表欧姆档测量RB2值。记入表2－1。

表2-1 IC＝2mA

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

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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UiP-P?30mV，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示波器测量下述三种情况下的UOP-P值，并用双踪示波器观察uO和ui的相位关系，记入表2－2。（注意：RW应保持不变）

表2－2（a） Ic＝2.0mA UiP-P＝ mV RC（KΩ） RL(KΩ) UOP-P(V) 2.4 1.2 2.4

表2－2（b） Ic＝2.0mA UiP-P＝ mV RC（KΩ） RL(KΩ) UOP-P(V) 2.7 1.8 2.7

3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响

数模实验箱中 置RC＝2.4KΩ，RL＝∞，模拟电子技术实验箱中置RC＝2.7KΩ，RL＝∞，UiP-P适量，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UOP-P值，记入表2－3。

表2－3 UiP-P＝ mV IC(mA) UOP-P(V)

Au 观察记录一组uO和u1波形 ∞ ∞ 2.4 Au 观察记录一组uO和u1波形 ∞ ∞ 4.7 19

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AU

测量IC时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使UiP-P＝0）或断开信号源输出连接线。

4、观察静态工作点对输出波形失真的影响

数模实验箱中置RC＝2.4KΩ，RL＝∞，模拟电子技术实验箱中置RC＝2.7KΩ，RL＝∞， ui＝0，调节RW使IC＝2.0mA，测出UCE值，再逐步加大输入信号，使输出电压u0 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u0的波形，并测出失真情况下的IC和UCE值，记入表2－4中。每次测IC和UCE 值时都要将信号源的输出旋钮旋至零（或直接断开信号源的输出连接导线）。

表2－4 UiP-P＝ mV IC(mA) UCE(V) 2.0

5、测量最大不失真输出电压

数模实验箱中置RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ，模拟电子技术实验箱中置RC＝2.7KΩ，RL＝4.7KΩ，同时调节输入信号的幅度和电位器RW，先使输出信号同时出现饱和失真和截止失真，然后减小ui使饱和失真和截止失真消失，用示波

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u0波形 失真情况 管子工作状态

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器测量此时的UiP-P和UOP-P值，记入表2－5。 表2－5

IC(mA)

*6、测量输入电阻和输出电阻

数模实验箱中置RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ，模拟电子技术实验箱中置RC＝2.7KΩ，RL＝4.7KΩ，IC＝2.0mA。输入f＝1KHz的正弦信号，在输出电压uo不失真的情况下，用示波器测出USP-P，UiP-P和ULP-P记入表2-6。 保持USP-P不变，断开RL，测量输出电压UoP-P，记入表2-6。

表2-6 USP-P (mv) UiP-P (mv) Ri（KΩ） ULP-PUOP-PR0（KΩ） 计算值 UiP-P(mV) UOP-P(V) 测量值 计算值 （V） （V） 测量值 *7、测量幅频特性曲线

取IC＝2.0mA，RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ。 保持输入信号ui的幅度不变，改变信号源频率f，逐点测出相应的输出电压UOP-P，记入表2－7。

表2－7 UiP-P＝ mV

fl fo fn

f（KHz） UO（V） AV＝UOP-P/UiP-P

为了信号源频率f取值合适，可先粗测一下，找出中频范围， 然后再仔细读数。

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说明：本实验内容较多，其中6、7可作为选作内容。

五、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。

3、讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。 4、分析讨论在调试过程中出现的问题。

六、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：3DG6 的β＝100，RB1＝20KΩ，RB2＝60KΩ，RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ。 估算放大器的静态工作点，电压放大倍数AU，输入电阻Ri和输出电阻RO 2、阅读实验附录中有关放大器干扰和自激振荡消除内容。

3、 能否用万用表的直流电压档直接测量晶体管的UBE？ 为什么实验中要采用测UB、UE，再间接算出UBE的方法？ 4、怎样测量RB2阻值？

5、当调节偏置电阻RB2，使放大器输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降UCE怎样变化？

6、改变静态工作点对放大器的输入电阻Ri有否影响？改变外接电阻RL对输出电阻RO有否影响？

7、在测试AU，Ri和RO时怎样选择输入信号的大小和频率？为什么信号频率一般选1KHz，而不选100KHz或更高？

22

《模拟电子技术》实验指导书

8、测试中，如果将函数信号发生器、示波器中任一仪器的二个测试端子接线换位（即各仪器的接地端不再连在一起），将会出现什么问题？

注：附图2－1所示为共射极单管放大器与带有负反馈的两级放大器共用实验模块。如将K1、K2断开，则前级（Ⅰ）为典型电阻分压式单管放大器；如将K1、K2接通，则前级（Ⅰ）与后级（Ⅱ）接通，组成带有电压串联负反馈两级放大器。

附图2－1

23

《模拟电子技术》实验指导书

实验六 负反馈放大器

一、实验目的

加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的影响。

二、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、 晶体三极管3DG6×2(β＝50～100)或9011×2 电阻器、电容器若干。 三、实验原理

负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用,虽然它使放大器的放大倍数降低，但能在多方面改善放大器的动态指标，如稳定放大倍数，改变输入、输出电阻，减小非线性失真和展宽通频带等。因此，几乎所有的实用放大器都带有负反馈。

负反馈放大器有四种组态，即电压串联，电压并联，电流串联，电流并联。本实验以电压串联负反馈为例，分析负反馈对放大器各项性能指标的影响。

1、图3－1为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路，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。根据反馈的判断法可知，它属于电压串联负反馈。

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《模拟电子技术》实验指导书

图3－1 带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器

主要性能指标如下 1) 闭环电压放大倍数

Auf?Au1?AuFu

其中 Au＝UO／Ui — 基本放大器（无反馈）的电压放大倍数，即开环电压放大倍数。

1＋AuFu — 反馈深度，它的大小决定了负反馈对放大器性能改善的程度。

2) 反馈系数

Fu?RF1Rf?RF1

3) 输入电阻

Rif＝(1＋AuFu )Ri

Ri — 基本放大器的输入电阻

4) 输出电阻

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《模拟电子技术》实验指导书

ROf?RO1?AuOFu

RO — 基本放大器的输出电阻

AuO — 基本放大器RL＝∞时的电压放大倍数

2、本实验还需要测量基本放大器的动态参数，怎样实现无反馈而得到基本放大器呢？不能简单地断开反馈支路，而是要去掉反馈作用，但又要把反馈网络的影响（负载效应）考虑到基本放大器中去。为此:

1) 在画基本放大器的输入回路时，因为是电压负反馈，所以可将负反馈放大器的输出端交流短路，即令uO＝0，此时 Rf相当于并联在RF1上。 2) 在画基本放大器的输出回路时，由于输入端是串联负反馈，因此需将反馈放大器的输入端（T1 管的射极）开路，此时（Rf＋RF1）相当于并接在输出端。可近似认为Rf并接在输出端。

根据上述规律，就可得到所要求的如图4－2所示的基本放大器。

图3－2 基本放大器

四、实验内容 1、 测量静态工作点

数模实验箱按图3－3连接实验电路，模拟电子技术实验箱按图3－4连接

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《模拟电子技术》实验指导书

实验电路，首先取US适量，频率为1KHz左右，调节电位器使放大器的输出不出现失真，然后使Ui＝0（即断开信号源的输出连接线），用万用表直流电压档分别测量第一级、第二级的静态工作点，记入表3-1。

图3－3

图3－4

表3－1 第一级

UB（V） UE（V） 27

UC（V） IC（mA） 《模拟电子技术》实验指导书

第二级 2、测试基本放大器的各项性能指标

将实验电路按图3－2改接，即把Rf断开后分别并在RF1和RL上，其它连线不动。

1) 测量中频电压放大倍数Au，输入电阻Ri和输出电阻RO。

① 以f＝1KHz，USP-P约20mV正弦信号输入放大器， 用示波器监视输出波形uO，在uO不失真的情况下，用示波器测量USP-P、UiP-P、ULP-P，记入表3－2。

表3-2

USP-P UiP-P ULP-P (V) ULP-P (V) UOP-P (V) UOP-P (V) Auf Au Ri RO 基本放大器 (mv) (mv) USP-P Uip-p (KΩ) (KΩ) Rif ROf 负反馈放大器 (mv) (mv)

(KΩ) (KΩ) ②保持USP-P不变，断开负载电阻RL（注意，Rf不要断开），测量空载时的输出电压UOP-P，记入表3－2。 2) 测量通频带

接上RL，保持1)中的USP-P不变，然后增加和减小输入信号的频率，找出上、下限频率fH和fL，记入表4－3。

3、测试负反馈放大器的各项性能指标

将实验电路恢复为图3－3或图3－4的负反馈放大电路。 适当加大USP-P，在输出波形不失真的条件下，测量负反馈放大器的Auf、Rif和ROf， 记入表3－2；测量fHf和fLf，记入表3－3。

表3－3

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《模拟电子技术》实验指导书

fL(KHz) 基本放大器 负反馈放大器 fLf(KHz) fH(KHz) fHf(KHz) △f(KHz) △ff(KHz) *4、观察负反馈对非线性失真的改善

1)实验电路改接成基本放大器形式，在输入端加入f＝1KHz 的正弦信号，输出端接示波器，逐渐增大输入信号的幅度，使输出波形开始出现失真，记下此时的波形和输出电压的幅度。

2)再将实验电路改接成负反馈放大器形式，增大输入信号幅度，使输出电压幅度的大小与1)相同，比较有负反馈时，输出波形的变化。 五、实验总结

1、将基本放大器和负反馈放大器动态参数的实测值和理论估算值列表进行比较。

2、根据实验结果，总结电压串联负反馈对放大器性能的影响。 六、预习要求

1、复习教材中有关负反馈放大器的内容。

2、按实验电路3－3或实验电路3－4估算放大器的静态工作点（取β1＝β2＝100）。

3、怎样把负反馈放大器改接成基本放大器？为什么要把Rf并接在输入和输出端？

4、估算基本放大器的Au，Ri和RO；估算负反馈放大器的Auf、Rif和ROf，并验算它们之间的关系。

5、如按深负反馈估算，则闭环电压放大倍数Auf＝？ 和测量值是否一致？为什么？

6、如输入信号存在失真，能否用负反馈来改善？

7、怎样判断放大器是否存在自激振荡？如何进行消振？

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《模拟电子技术》实验指导书

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、3DG12×1 (β＝50～100)或9013 电阻器、电容器若干。 三、实验原理

射极跟随器的原理图如图4－1所示。 它是一个电压串联负反馈放大电路，它具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近于1，输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、输出信号同相等特点。

图4－1 射极跟随器

射极跟随器的输出取自发射极，故称其为射极输出器。 1、输入电阻Ri 图4－1电路

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《模拟电子技术》实验指导书

Ri＝rbe＋(1＋β)RE

如考虑偏置电阻RB和负载RL的影响，则 Ri＝RB∥[rbe＋(1＋β)(RE∥RL)]

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要高得多，但由于偏置电阻RB的分流作用，输入电阻难以进一步提高。

输入电阻的测试方法同单管放大器，实验线路如图4－2所示。

（A）

（B）

图4－2 射极跟随器实验电路

31

《模拟电子技术》实验指导书

Ri?UiIi?UiUs?UiR?UiP-PUSP-P?UiP?PR

即只要测得A、B两点的对地电位即可计算出Ri。 2、输出电阻RO 图4－1电路

RO?rbeβ∥RE?rbeβ

如考虑信号源内阻RS，则

RO?rbe?(RS∥RB)β∥RE?rbe?(RS∥RB)β

由上式可知射极跟随器的输出电阻R0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UOP-P，再测接入负载RL后的输出电压ULP-P，根据

UL?RLRO?RLUO

即可求出 RO

RO?(UOUL?1)RL?(U0P?PULP?P?1)RL

3、电压放大倍数

图4－1电路

Au?(1?β)(RE∥RL)Erbe?(1?β)(R∥RL)≤ 1

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

4、电压跟随范围

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《模拟电子技术》实验指导书

电压跟随范围是指射极跟随器输出电压uO跟随输入电压ui作线性变化的区域。当ui超过一定范围时，uO便不能跟随ui作线性变化，即uO波形产生了失真。为了使输出电压uO正、负半周对称，并充分利用电压跟随范围，静态工作点应选在交流负载线中点，测量时可直接用示波器读取uO的峰峰值，即电压跟随范围；或用交流毫伏表读取uO的有效值，则电压跟随范围

U0P－P＝22UO

四、实验内容

按图4－2组接电路（其中（A）图为数模实验箱用图，（B）图为模拟电子技术实验箱用图。） 1、静态工作点的调整

接通＋12V直流电源，在B点加入f＝1KHz正弦信号ui，输出端用示波器监视输出波形，反复调整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，用万用表直流电压档测量晶体管各电极对地电位，将测得数据记入表4－1。

表4－1

UE(V)

在下面整个测试过程中应保持RW值不变（即保持静工作点IE不变）。 2、测量电压放大倍数Au

接入负载，在B点加f＝1KHz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，用示波器测UiP-P、ULP-P值。记入表4－2。

表4－2

UiP-P（V）

UB(V) UC(V) IE（mA） ULP-P（V） 33

Au 《模拟电子技术》实验指导书

3、测量输出电阻R0

接上负载RL＝1K，在B点加f＝1KHz正弦信号ui，用示波器监视输出波形，测空载输出电压UOP-P，有负载时输出电压ULP-P，记入表4－3。

表4－3

U0P-P（V）

4、测量输入电阻Ri

在A点加f＝1KHz的正弦信号uS，用示波器监视输出波形，分别测出A、B点对地的电位USP-P、UiP-P，记入表4－4。

表4－4

USP-P（V）

5、测试跟随特性

接入负载RL＝1KΩ，在B点加入f＝1KHz正弦信号ui，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达最大不失真，并测量对应的ULP-P值，记入表4－5。

表4－5

UiP-P(V) ULP-P(V)

6、测试频率响应特性

保持输入信号ui幅度不变，改变信号源频率，用示波器监视输出波形，并

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ULP-P（V） RO(KΩ) UIP-P（V） Ri(KΩ) 《模拟电子技术》实验指导书

测量不同频率下的输出电压ULP-P值，记入表4－6。

表4－6

f(KHz) ULP-P(V)

五、预习要求

1、复习射极跟随器的工作原理。

2、根据图5－2的元件参数值估算静态工作点，并画出交、直流负载线。

六、实验报告

1、 整理实验数据，并画出曲线ULP-P＝f(UiP-P)及ULP-P＝f(f)曲线。

2、 分析射极跟随器的性能和特点。 附：采用自举电路的射极跟随器

在一些电子测量仪器中，为了减轻仪器对信号源所取用的电流，以提高测量精度，通常采用附图4－1所示带有自举电路的射极跟随器，以提高偏置电路的等效电阻，从而保证射极跟随器有足够高的输入电阻。

附图4－1 有自举电路的射极跟随器

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《模拟电子技术》实验指导书

实验五 差动放大器

一、实验目的

1、加深对差动放大器性能及特点的理解

2、学习差动放大器主要性能指标的测试方法 二、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

6、晶体三极管3DG6×3，（或9013×3）电阻器、电容器若干。 三、实验原理

图5－1是差动放大器的基本结构。 它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。当开关K拨向左边时，构成典型的差动放大器。调零电位器RP用来调节T1、T2管的静态工作点，使得输入信号Ui＝0时，双端输出电压UO＝0。RE为两管共用的发射极电阻， 它对差模信号无负反馈作用，因而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，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。

当开关K拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。 它用晶体管恒流源代替发射极电阻RE，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。 1、静态工作点的估算

典型电路

IE?UEE?UBERE1 （认为UB1＝UB2≈0）

IC1?IC2?IE

2恒流源电路

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《模拟电子技术》实验指导书

R2IC3?IE3?R1?R2(UCC?UEE)?UBERE3

IC1?IC1?12IC3

2、差模电压放大倍数和共模电压放大倍数

当差动放大器的射极电阻RE足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数Ad由输出端方式决定，而与输入方式无关。

（A）

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《模拟电子技术》实验指导书

（B）

图5－1 差动放大器实验电路

双端输出: RE＝∞，RP在中心位置时，

Ad?△U△UOi??βRC1RB?rbe?(1?β)R2P单端输出

Ad1?△U△U△U△UC1i?12Ad

Ad2?C2i??12Ad

当输入共模信号时，若为单端输出，则有

若为双端输出，在理想情况下

AC1?AC2?△U△UC1i??βRCRB?rbe?(1?β)(12??RP?2RE)RC2RE 38

《模拟电子技术》实验指导书

AC?△U△UOi?0实际上由于元件不可能完全对称，因此AC也不会绝对等于零。 3、 共模抑制比CMRR

为了表征差动放大器对有用信号（差模信号）的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比 CMRR?AdAc 或CMRR?20LogAdAc?dB?

差动放大器的输入信号可采用直流信号也可采用交流信号。本实验由函数信号发生器提供频率f＝1KHZ的正弦信号作为输入信号。 四、实验内容

1、典型差动放大器性能测试

按图5-1连接实验电路，开关K拨向左边构成典型差动放大器。 **注：（A）图为数模实验箱用图，（B）图为模拟电子技术实验箱用图。 1) 测量静态工作点 ①调节放大器零点

信号源不接入。将放大器输入端A、B与地短接，接通±12V直流电源，用万用表的直流电压档测量输出电压UO，调节调零电位器RP，使UO＝0。 调节要仔细，力求准确。 ②测量静态工作点

零点调好以后，用万用表的直流电压档测量T1、T2管各电极电位及射极电阻RE两端电压URE，记入表5－1。 表5-1

UC1(V) UB1(V) 测量值 计算值

UE1(V) UC2(V) IB(mA) 39

UB2(V) UE2(V) URE(V) UCE(V) IC(mA) 《模拟电子技术》实验指导书

2) 测量差模电压放大倍数

断开直流电源，将函数信号发生器的输出端接放大器输入A端，地端接放大器输入B端构成单端输入方式，调节输入信号为频率f＝1KHz的正弦信号，并使输出旋钮旋至零， 用示波器监视输出端（集电极C1或C2与地之间）。

接通±12V直流电源，逐渐增大输入电压Ui，在输出波形无失真的情况下，用示波器测 UiP-P，UC1P-P，UC2P-P，记入表5－2中，并观察ui，uC1，uC2之间的相位关系及UREP-P随UiP-P改变而变化的情况。 3) 测量共模电压放大倍数

将放大器A、B短接，信号源接A端与地之间，构成共模输入方式， 调节输入信号f=1kHz，UiP-P=2V，在输出电压无失真的情况下，测量UC1P-P， UC2P-P之值记入表5－2，并观察ui， uC1， uC2之间的相位关系及URE随Ui改变而变化的情况。

2、具有恒流源的差动放大电路性能测试

将图5－1电路中开关K拨向右边，构成具有恒流源的差动放大电路。重复内容1－2)、1－3)的要求，记入表5－2。

表5-2

单端输入 UiP-P UC1P-P(V) UC2P-P(V) Ad1?

典型差动放大电路 共模输入 2V 具有恒流源差动放大电路 单端输入 200mV 共模输入 2V 200mV UC1P-PUiP-P / 40

/

《模拟电子技术》实验指导书

Ad?U0P-PUiP-PUC1P-PUiP-PU0P-PUiP-P / / AC1? / / AC? / / CMRR =│Ad1AC1│ 五、实验总结

1、 整理实验数据，列表比较实验结果和理论估算值，分析误差原因。 1) 静态工作点和差模电压放大倍数。

2) 典型差动放大电路单端输出时的CMRR实测值与理论值比较

3) 典型差动放大电路单端输出时CMRR的实测值与具有恒流源的差动放大器CMRR实测值比较。

2、 比较ui，uC1和uC2之间的相位关系。

3、 根据实验结果，总结电阻RE和恒流源的作用。

六、预习要求

1、根据实验电路参数，估算典型差动放大器和具有恒流源的差动放大器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，放大器输入端A、B与地应如何连接？

3、实验中怎样获得双端和单端输入差模信号？怎样获得共模信号？画出A、B端与信号源之间的连接图。

4、怎样进行静态调零点？用什么仪表测UO ？ 5、怎样用交流毫伏表测双端输出电压UO ？

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《模拟电子技术》实验指导书

实验七 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、集成运算放大器μA741×1、电阻器、电容器若干。 三、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： （1）输出电压UO与输入电压之间满足关系式

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《模拟电子技术》实验指导书

UO＝Aud（U+－U－）

由于Aud=∞，而UO为有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，称为“虚短”。 （2）由于ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即IIB＝0，称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。

上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。

基本运算电路 1) 反相比例运算电路

电路如图7－1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??RFR1Ui

为了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。

图7－1 反相比例运算电路 图7－2 反相加法运算电路

2) 反相加法电路

电路如图7－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为

UO??(

RFR1Ui1?RFR2Ui2) R3＝R1 // R2 // RF

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《模拟电子技术》实验指导书

3) 同相比例运算电路

图7－3(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?RFR1// RF )Ui R2＝R1

当R1→∞时，UO＝Ui，即得到如图7－3(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。

(a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器

图7-3 同相比例运算电路

4) 差动放大电路（减法器）

对于图7-4所示的减法运算电路，当R1＝R2，R3＝RF时， 有如下关系式 UO?RFR1(Ui2?Ui1)

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《模拟电子技术》实验指导书

图7－4 减法运算电路图 图7-5 积分运算电路

5) 积分运算电路

反相积分电路如图7－5所示。在理想化条件下，输出电压uO等于

uO(t)??1R1?Ctouidt?uC(o) 式中 uC(o)是t＝0时刻电容C两端的电压值，即初始值。

如果ui(t)是幅值为E的阶跃电压，并设uc(o)＝0，则

uO(t)??1R1?CtoEdt?-ER1Ct即输出电压 uO(t)随时间增长而线性下降。显然RC的数值越大，达到给定的UO值所需的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值。

在进行积分运算之前，首先应对运放调零。为了便于调节，将图中K1闭合，即通过电阻R2的负反馈作用帮助实现调零。但在完成调零后，应将K1打开，以免因R2的接入造成积分误差。K2的设置一方面为积分电容放电提供通路，同时可实现积分电容初始电压uC(o)＝0，另一方面，可控制积分起始点，即在加入信号ui后， 只要K2一打开， 电容就将被恒流充电，电路也就开始进行积分运

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《模拟电子技术》实验指导书

算。

四、实验内容

实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。 1、反相比例运算电路

1) 按图7－1连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短路，进行调零和消振。

2) 输入f＝100Hz，UiP-P＝1V的正弦交流信号，测量相应的UOP-P，并用示波器观察uO和ui的相位关系，记入表7-1。 表7-1 UiP-P＝1V，f＝100Hz UiP-PU0P-Pui波形 uO波形 Au （V） （V） 实测值 计算值 2、同相比例运算电路

1) 按图7－3(a)连接实验电路。实验步骤同内容1，将结果记入表7－2。 2) 将图7－3(a)中的R1断开，得图7－3(b)电路重复内容1)。 表7－2 Uip-p＝1V f＝100Hz UiP-P（V） UOP-P(V) 3、 反相加法运算电路

1) 按图7－2连接实验电路。调零和消振。

2) 输入信号采用直流信号，图7－6所示电路为简易直流信号源，由实验者自行完成。实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线

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ui波形 uO波形 AV 实测值 计算值 《模拟电子技术》实验指导书

性区。用万用表直流电压档测量输入电压Ui1、Ui2及输出电压UO，记入表7－3。

表7-3

Ui1(V) Ui2(V) UO(V)

4、减法运算电路

1) 按图7－4连接实验电路。调零和消振。

2) 采用直流输入信号，实验步骤同内容3，记入表7－4。

表7－4

Ui1(V) Ui2(V) UO(V)

5、积分运算电路

实验电路如图7－5所示。

1) 打开K2，闭合K1，对运放输出进行调零。 2) 调零完成后，再打开K1，闭合K2，使uC(o)＝0。

3) 预先调好直流输入电压Ui＝0.5V，接入实验电路，再打开K2，然后用万用表直流电压档测量输出电压UO，每隔5秒读一次UO，记入表7-5，直到UO不继续明显增大为止。

表7－5

t(s) U0(V)

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0 5 10 15 20 25 30 ?? 《模拟电子技术》实验指导书

五、实验总结

1、 整理实验数据，画出波形图（注意波形间的相位关系）。 2、 将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。 3、 分析讨论实验中出现的现象和问题。 六、预习要求

1、 复习集成运放线性应用部分内容，并根据实验电路参数计算各电路输出电压的理论值。

2、 在反相加法器中，如Ui1 和Ui2 均采用直流信号，并选定Ui2＝－1V，当考虑到运算放大器的最大输出幅度(±12V)时，｜Ui1｜的大小不应超过多少伏？

3、 在积分电路中，如R1＝100KΩ， C＝4.7μF，求时间常数。 假设Ui＝0.5V，问要使输出电压UO达到5V，需多长时间（设uC(o)＝0）？ 4、 为了不损坏集成块，实验中应注意什么问题？

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《模拟电子技术》实验指导书

实验八 有源滤波器

一、实验目的

1、 熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、 高通滤波和带通、带阻滤波器。

2、 学会测量有源滤波器的幅频特性。

二、实验设备与器件

1、 ±12V 直流电源 3、 双踪示波器 2、 函数信号发生器 4、μA741×1 5、电阻器、电容器若干。

三、实验原理

（a）低通 （b）高通

(c) 带通 （d）带阻

图8－1 四种滤波电路的幅频特性示意图

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《模拟电子技术》实验指导书

由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号。可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。根据对频率范围的选择不同，可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)等四种滤波器，它们的幅频特性如图8－1所示。

具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的，只能用实际的幅频特性去逼近理想的。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快，但RC网络的节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试越困难。任何高阶滤波器均可以用较低的二阶RC有滤波器级联实现。

1、 低通滤波器（LPF）

低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号。

如图8－2（a）所示，为典型的二阶有源低通滤波器。它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容C接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。

图8－2（b）为二阶低通滤波器幅频特性曲线。

(a)电路图 (b)频率特性

图8－2 二阶低通滤波器

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