模拟电子技术实验讲义 -

模拟电子技术实验讲义

实验一 常用电子仪器使用

一、实验目的

（l）了解双踪示波器、低频信号发生器、稳压电源、晶体管毫伏表及万用表的基本工作原理和主要技术指标。

（2）掌握用双踪示波器测量信号的幅度、频率、相位和脉冲信号的有关参数。 （3）掌握低频信号发生器和晶体管毫伏表的正确使用方法。

（4）掌握万用表的使用方法，学会用万用表判断二极管、三极管的电极和性能的方法。

二、实验原理

在电子技术实验里，测试和定量分析电路的静态和动态的工作状况时，最常用的电子仪器有：示波器、低频信号发生器、直流稳压电源、晶体管毫伏表、数字式（或指针式）万用表等，如图1－1所示。

图1－l 电子技术实验中测量仪器、仪表连接图

示波器：用来观察电路中各点的波形，以监视电路是否正常工作，同时还用于测量波形的周期、幅度、相位差及观察电路的特性曲线等。

低频信号发生器：为电路提供各种频率和幅度的输人信号。 直流稳压电源：为电路提供电源。

晶体管毫伏表：用于测量电路的输人、输出信号的有效值。

数字式（或指针式）万用表：用于测量电路的静态工作点和直流信号的值。

三、实验仪器及设备

（1）低频信号发生器 1台 （2）晶体管毫伏表 1台 （3）双踪示波器 1台 （4）双路稳压电源 1台 （5）数字式万用表 l块

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（6）微型计算机系统 1套

四、实验内容及步骤

1稳压电源

接通电源开关，调电压调节旋钮使两路电源分别输出＋3Ⅴ和+12v，用数字式万用表“DCV”档测量输出电压的值。

分别使稳压电源输出＋30v、±15V，重复上面过程。

2．晶体管亳伏表

是一种专门用来测量交流小信号电压的电子仪表。测量频率范围10Hz—1MHz，量程范围从1mV—300V, 误差范围一般不超出5%。使用时应注意根据被测信号大小选择适当的量程，应以指针偏转不低于满量程的三分之一为宜。输入端连线应注意区分信号端与接地端的正确接法。从仪表上可读出电压值和相应的标准分贝值。要注意量程与刻度值间的换算关系，以免产生读数错误。

3．低频信号发生器

该仪器可输出正弦波、方波和矩形波，频率范围从10Hz—1MHz，可同时显示输出信号的有效值和频率大小。输出端口可根据模拟电路和数字电路实验的要求选择相应端口，较为适合作为实验用。

（l）信号发生器输出频率的调节方法

按下“频率倍乘”波段开关，配合面板上的“频率调节”和“频率微调”旋钮可使信号发生器输出频率在10Hz～1MHz的范围改变。输出信号的频率显示在“频率显示器”上，单位的指示灯亮。

（2）信号发生器输出幅度的调节方法

“电压输出”端是仪器频率信号的输出端。由“波形选择” 开关选择输出信号的波形，按下“衰减”开关和“幅度”旋钮便可在输出端得到所需的电压，其输出为0-10v的范围。 “TTL输出”端输出TTL脉冲波，由“脉宽调节”旋钮调节脉宽。 “单脉冲输出”端输出单脉冲信号，按一下键输出一个单脉冲。 （3）低频信号发生器与毫伏表的使用

使信号发生器输出正弦波信号，其频率为lkHz；调节“输出调节”旋钮，使输出电压显示屏5Ⅴ，分别置分贝衰减开关于0dB、20dB、40dB、60dB、80dB档，用毫伏表分别测出相应的电压值。

4．双踪示波器

该仪器是一种可同时观测两路信号的示波器。其垂直通道频率响应为20MHz，灵敏度为5mV/div，扩展时达1mV/div。时间与幅度测量误差不大于5%，最高扫描速度达0.5μS/div。输入阻抗约1MΩ，最大电压小于400VP-P值。信号接入在信号要求不高的场合，通常选用开路电缆线，连接时要分清测量端和接地端，切勿接错。一般黑端接地。

我们可用它来测量一个信号的幅度、周期，通过f=1/T 可求出信号的频率；也可以测量

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直流电压的大小。如果利用示波器的双踪工作方式，还可以求出两个同频信号的相位差。

（l）使用前的检查与校准

先将示波器面板上各键置于如下位置：“触发方式”开关位于“AOTU”；“触发源”开关位于“INT”； “ DC，CND，AC”开关位于“GND”；“垂直工作方式”开关位于“CH1(或CH2)”；“内触发”开关位于“CH1(或CH2)”；“TIME／DIV”旋钮位于“0.5ms／div”档。开启电源后，示波器屏幕上应显示一条扫描线，调节“辉度”、“聚焦”各旋钮使屏幕上观察到的扫描线细而清晰。调节“水平位移”和“垂直位移”旋钮，使扫描线位于示波器显示屏的中心。将“ DC，CND，AC”开关位于“AC”。然后用同轴电缆将校准信号输出端“CAL”与CH1(或CH2)通道的输人端相连接。屏幕上出现校准信号。

（2）交流信号电压幅值的测量

将“ DC，CND，AC”开关位于“AC”，然后用同轴电缆将低频信号发生器信号输出端与CH1(或CH2)通道的输人端相连接。

使低频信号发生器产生信号频率为1kHz、信号幅度为5v，适当选择示波器灵敏度选择开关“ⅤOLTS／DIV”的位置，使示波器屏上能观察到完整的正弦波。如果波形叠加在一起，可以调节“LEVEL”旋钮，使波形稳定。则此时“ⅤOLTS／DIV”旋钮所指示的值表示显示屏上纵向每格的电压值，根据被测波形在纵向高度所占格数便可读出电压的数值，将信号发生器的“衰减”置于表1－1中要求的位置并测出其结果记人表中。

表1－1 输出衰减（dB） 示波器（ⅤOLTS／DIV）位置 峰峰波形高度（格） 峰峰电压（伏） 电压有效值（伏） 0 20dB 40dB 60dB

注意：若使用10：l探头电缆时，应将探头本身的衰减置考虑进去。

（3）交流信号频率的测量

将示波器扫描速率中的“微调”旋钮置于校准位置，在预先校正好的条件下，此时扫描速率开关“TIME/DIV”的刻度值表示显示屏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。按表1－2所示频率，由信号发生器输出信号，用示波器测出其周期计算频率，并将所测结果与已知频率比较。

表1－2

信号频率（kHz） 扫描速度（TIME/DIV） 一个周期占有水平格数 信号频率 （4）两个波形同步观察

“垂直工作方式”开关位于“ALT”（交替）或“CHOP”（断续）使就可以观察两个波形。（“ALT”用于观察频率高的信号，“CHOP”用于观察频率低的信号。）“内触发”位于“VERT MODE”

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5 用万用表检查晶体管

（1）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“二极管及通断测试”档进行测量（注意：红表笔的极性为＋）。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，若一次显示屏上无示数（二极管反向截止），另一次显示屏上显示二极管正向导通压降的近似值，则可认定被测二极管是好的。当显示屏上显示二极管正向导通压降的近似值时，黑表笔接的是二极管的负极，另一端为正极。

（2）用万用表判断三极管的电极与质量

①判断晶体三极管基极b。以NPN型晶体三极管为例，用红表笔接某一个电极，黑表笔分别碰触另外两个电极，若测量结果是显示屏上读数都为二极管的正向导通压降，则可断定第一次测量中红表笔所接电极为基极。

②判断晶体三极管发射极e和集电极c。确定三极管基极b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型管，红表笔接的是c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。

五、思考题

1 使用示波器时若要达到如下要求应调节哪些旋钮和开关？ （1）波形清晰，亮度适中； （2）波形稳定；

（3）移动波形位置；

（4）改变波形的显示个数； （5）改变波形的高度； （6）同时观察两路波形。

2用示波器测量信号的频率与幅值时，如何来保证测量精度？ 3示波器触发来源分为“内部” “外部”，其作用是什么？如何正确使用？

4双踪示波器的“断续”和“交替”工作方式之间的差别是什么？

5晶体管毫伏表能否测量20Hz以下的正弦信号，在使用时应注意什么？

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实验二 单管放大电路

一、实验目的

（l）学习如何设置放大器的静态工作点及其调整方法；

（2）学习放大器的放大倍数、频率响应、输人电阻和输出电阻的测量方法； （3）掌握放大器电路的设计、安装及凋试方法； （4）进一步熟悉晶体管参数的测试。

二、实验原理

1．放大器的静态工作点

放大器静态工作点的设置与调整是十分重要的，静态工作点的合理设置能使放大器工作稳定可靠。

（1）静态工作点的选择

首先应使放大器产生的非线性失真最小，动态范围最大。在放大器中，由于晶体管特性的非线性，当静态工作点选择不当，输人信号的变化范围进人晶体管非线性区域时，就会引起非线性失真。如图2-1所示为放大器电路及其晶体管的输人输出特性曲线。从图上可以看出晶体管的输人特性曲线iB~uBE，输出的特性曲线iC~uCE均为非线性；因此可以得出两点结论：

①输人信号的幅度较小，适当提高工作点电流就会降低非线性失真，但以输人信号不进入饱和区为限。

②静态工作电流相同时，输人信号的幅度越小，非线性失真也越小。

图2-1 晶体管放大器电路图及晶体管的输人、输出特性

再者当静态工作点选择不当时，输人信号正半周进人饱和区，或是负半周进人截止区，从而引起输出信号产生限幅失真，如图2-2所示。从图上分析，输人信号变化范围不应超过交流负载线A、B两点。因此为了扩大输出动态范围，放大器的静态工作点Q应选在交流负载线的中点。

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