山东农业大学：电工电子实验教学中心（实验教材）模拟电子技术实验指导书

模拟电子技术实验主编：李天华福不不山东农业大学机械与电子工程学院

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目录2实验一单管共射极放大电路实验二6射极输出器8实验三集成运算放大器应用实验四14整流滤波稳压电路1-1-PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn

1 -1- 目 录 实验一 单管共射极放大电路- 2 实验二 射极输出器- 6 实验三 集成运算放大器应用- - 8 实验四 整流滤波稳压电路- 14 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

实验一单管共射极放大电路一、实验目的1、掌握放大电路的静态工作点的测量。2、掌握放大电路电压放大倍数的测量。3、掌握放大电路的输入输出电阻的测量。4、掌握基极偏置电阻的改变对Q点的影响。二、实验仪器1、XST-8电子技术综合实验装置2、万用表3、示波器三、实验原理1、实验原理如图1.1。+12VLRPI470K染47LFJVI901347FUoRs4.7KRERB1215110KLI-1 UsRLIRREI5.1K51047μF图1.1单管共射极放大电路图1.1为分压式电流负反馈偏置电路。V1（9013）--NPN型硅三极管，其作用是放大交流信号；Rb1（RB11+RP1）、RB12--放大器基极偏置电阻，改变Rb1可改变基极电流，即可调节Q点的位置。RC1--放大器集电极电阻；RE1、RE--射极负反馈电阻，其中RE为交、直流负反馈电阻；C3--RE1的交流旁路电容；2-2-PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn

2 -2- 实验一 单管共射极放大电路 一、实验目的 1、掌握放大电路的静态工作点的测量。 2、掌握放大电路电压放大倍数的测量。 3、掌握放大电路的输入输出电阻的测量。 4、掌握基极偏置电阻的改变对 Q 点的影响。 二、实验仪器 1、XST-8 电子技术综合实验装置 2、万用表 3、示波器 三、实验原理 1、实验原理如图 1.1。 RB11 4.7K RB12 10K C1 47μF C2 47μF V1 9013 RE1 510 RP1 470K Rs 4.7K D F RL1 5.1K Ui RL2 1K I Us → +12V L1 L2 Uo RE 51 C3 47μF F RC1 2K H 图 1.1 单管共射极放大电路 图 1.1 为分压式电流负反馈偏置电路。 V1（9013）-NPN 型硅三极管，其作用是放大交流信号； Rb1（RB11+RP1）、RB12-放大器基极偏置电阻，改变 Rb1 可改变基极电流， 即可调节 Q 点的位置。 RC1-放大器集电极电阻； RE1、RE-射极负反馈电阻，其中 RE 为交、直流负反馈电阻； C3-RE1 的交流旁路电容； PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

C1、C2--隔直流通交流的耦合电容；RL1、RL2--负载电阻；RS--输入信号衰减电阻，以防信号过大而失真。+12VRP1V2、工作原理IcQ(1)放大器静态工作点即Q点的求RCI法：先画出放大器的直流通路，将电路RB11V1中所有电容视为开路，如图1.2。IBOYUCEUB求Q点：UBQ-UEQ-IEQ-IBQ-+UCEQUERB12REAUBQ=VcCXRb1+RB12RB12IEQUEQ=UBQ-UBEQ(=0.7V)REIUeOI=RE+RE1I=IIIeoI1+βUcEQ=VcC-Ic (RC1+RE+RE1)图1.2放大器的直流通路ic (mA)不OI 10*kIBQ-0UcEQ空载时UCE(V)交流信号图1.3Q点位置不失真示意图3-3-PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn

3 -3- Q ic（mA） CQ Q* Q** I CEQ BQ=0 U 空载 时 UCE（V） I 交流 信 号 C1、C2-隔直流通交流的耦合电容； RL1、RL2-负载电阻； RS-输入信号衰减电阻，以防信号过 大而失真。 2、工作原理 ⑴放大器静态工作点即 Q 点的求 法：先画出放大器的直流通路，将电路 中所有电容视为开路，如图 1.2。 求 Q 点： UBQ→UEQ→IEQ→IBQ→UCEQ UBQ = VCC× RB12 Rb1+RB12 UEQ = UBQ-UBEQ(=0.7V) I = UEQ RE+RE1 I = I －I I = I EQ 1+β UCEQ = VCC-IC（RC1+RE+RE1） 图 1.2 放大器的直流通路 图 1.3 Q 点位置不失真示意图 RB11 RB12 V1 RE RE1 RC1 RP1 +12V I U I U I BQ B CQ UE EQ CE PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

求出IBQ、IEQ、UCEQ以后，可以从三极管输出特性曲线的直流负载线上找到Q点的位置，如图1.3所示，由图可见，Q点的位置基本上位于直流负载线的中点是比较合适的。改变基极偏置电阻中的（470K）电位器，就会改变Q点的位置。Q点的位置升高，易使信号饱和失真：Q点的位置降低，易使信号截止失真。所以调节基极上偏置电位器，可以调节Q点到合适的位置。当然改变VcC、RC也能改变Q点的位置，通常VcC、RC相对固定，改变RB1最为方便。(2)画出交流通路，求出放大器的电压放大倍数（AV）、输入电阻（Ri）输出电阻（Ro）。画交流通路的方法：①将放大器中所有的耦合电容、旁路电容视为短路。②将Vcc视为接地。图1.1的交流通路如图1.4，放大器的微变等效电路如图1.5。则放大器的输入电阻Ri=Rb1//Rb2/[rbe+(1+β)Re|=rbe+(1+β)ReRL-IcRL *电压增益AV=Uo/Ui==-βrbe +(1+β)ReIb[rbe+(1+β)Re放大器输出电阻Ro=Rc其中RL*=Rc/RL四、实验内容及步骤1、连接电路图1.4放大器的交流通路图1.5放大器微变等效电路（1）在实验板上按照图1.1所示，正确组合连接电路，将RP1调节到电阻最大位置。（2）接线后，仔细检查，确认无误后接通+12V电源。2、静态调整RoRi将输入端短路，调节RP1,使UcE=11V②UcE=0.4V.③UcE=6V,分别测量静态工作点Q直流参量：UB、UE、Uc、UcE、Ic，将测量数据记入表1.1。4-4.PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn

4 -4- 求出IBQ、IEQ、UCEQ以后，可以从三极管输出特性曲线的直流负载线上找到Q 点的位置，如图 1.3 所示，由图可见，Q 点的位置基本上位于直流负载线的中点是 比较合适的。改变基极偏置电阻中的（470K）电位器，就会改变 Q 点的位置。Q 点 的位置升高，易使信号饱和失真；Q 点的位置降低，易使信号截止失真。所以调节 基极上偏置电位器，可以调节 Q 点到合适的位置。当然改变 VCC、RC 也能改变 Q 点的位置，通常 VCC、RC 相对固定，改变 RB1 最为方便。 ⑵画出交流通路，求出放大器的电压放大倍数（AV）、输入电阻（Ri）、输 出电阻（Ro）。 画交流通路的方法：①将放大器中所有的耦合电容、旁路电容视为短路。② 将 VCC 视为接地。图 1.1 的交流通路如图 1.4，放大器的微变等效电路 如图 1.5。 则放大器的输入电阻 Ri = Rb1//Rb2//[rbe+(1+β)Re] = rbe+(1+β)Re 电压增益 AV = Uo/Ui = -IcRL * Ib [rbe +（1+β） Re = -β RL rbe +(1+β） Re 放大器输出电阻 Ro = Rc 其中 RL* = Rc//RL 四、实验内容及步骤 1、连接电路 图 1.4 放大器的交流通路 图 1.5 放大器微变等效电路 （1）在实验板上按照图 1.1 所示，正确组合连接电路，将 RP1 调节到电阻最 大位置。 （2）接线后，仔细检查，确认无误后接通+12V 电源。 2、静态调整 将输入端短路，调节 RP1,使①UCE = 11V,②UCE = 0.4V,③UCE = 6V,分别测量 静态工作点 Q 直流参量：UB、UE、UC、UCE、IC，将测量数据记入表 1.1。 Rb1 Rb2 RE RC RL ib ic Ui Uo + - - + rbe β ib Ri Ro Rb1 Rb2 V1 RE RC RL ic ib Ui Uo + - - + PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

表1.1静态工作点的测量UEUcRb1UBUCE三极管工作状态3、交流参数的测量(1)电压放大倍数的测量①在电路输入端1处输入f=1kHz，幅度Vp-p=0.2V正弦波信号，用示波器探头接I处，观测输入信号的波形及幅度。②用示波器探头接D处，观测输出信号的波形及幅度。③观测示波器上Ui、Uo波形及幅度，将测量结果记入表1.2。表1.2波形比较项目实测数据比较Ui、Uo波形相位及幅度三极管基极电压Ui三极管集电极电压Uo电压放大倍数Av(2)观察Rb1的改变对工作点Q及对输出波形的影响。①首先调节基极偏置电阻，使输出波形最大而不失真（此时为放大状态），用万用表测出UB、UE、Uc、UcE值，填入表1.4，并记录此时输出的波形图。②然后调节基极偏置电阻，使UcE=11V，增大Ui，使输出波形顶部失真，同理测出UB、UE、Uc、UcE值，填入表1.4，并记录此时输出的波形图。指出是什么失真。③再调节基极偏置电阻，使UcE=0.3V，增大Ui，使输出波形底部失真，同理测出UB、UE、Uc、UcE值，填入表1.4，并记录此时输出的波形图。指出是什么失真。表1.4基极偏置与波形J-5-PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn

5 -5- 表 1.1 静态工作点的测量 Rb1 UCE UB UE UC 三极管工作状态 3、交流参数的测量 ⑴电压放大倍数的测量 ①在电路输入端I 处输入 f=1kHz，幅度Vp-p=0.2V正弦波信号，用示波器探头 接 I 处，观测输入信号的波形及幅度。 ②用示波器探头接 D 处，观测输出信号的波形及幅度。 ③观测示波器上 Ui、Uo 波形及幅度，将测量结果记入表 1.2。 表 1.2 波形比较 项 目 实测数据 比较 Ui、Uo 波形相位及幅度 三极管基极电压 Ui 三极管集电极电压 Uo 电压放大倍数 Av ⑵观察 Rb1 的改变对工作点 Q 及对输出波形的影响。 ①首先调节基极偏置电阻，使输出波形最大而不失真（此时为放大状态），用 万用表测出 UB、UE、UC、UCE 值，填入表 1.4，并记录此时输出的波形图。 ②然后调节基极偏置电阻，使 UCE=11V，增大 Ui，使输出波形顶部失真，同 理测出 UB、UE、UC、UCE 值，填入表 1.4，并记录此时输出的波形图。指出是什 么失真。 ③再调节基极偏置电阻，使 UCE=0.3V，增大 Ui，使输出波形底部失真，同理 测出 UB、UE、UC、UCE 值，填入表 1.4，并记录此时输出的波形图。指出是什么 失真。 表 1.4 基极偏置与波形 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

静态工作点Q点值条件：放大器工UBUEUcUCE输出波形RL开路作状态(V)(V)(V)()Rb1适中Rb1大Rb1小五、实验报告要求1、用方格纸作图。2、为什么调节RP1可改变Q点位置。Q点太低、太高为何不行？3、如果Rb1开路，电路还能正常工作吗？为什么？实验二射极输出器（共集电极电路）一、实验目的1、掌握放大器共集电极电路的特点；2、掌握放大器静态工作点的测量方法；3、掌握电压放大倍数的测量方法：4、掌握放大器输入电阻、输出电阻的测量方法。二、实验仪器1、XST-8型电子技术综合实验装置2、万用表3、示波器三、实验原理1、实验电路图如图3.16-6-PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn

6 -6- 静态工作点 Q 点值 条件： RL 开路 UB (V) UE (V) UC (V) UCE (V) 输出波形 放大器工 作状态 Rb1 适中 Rb1 大 Rb1 小 五、实验报告要求 1、用方格纸作图。 2、为什么调节 RP1 可改变 Q 点位置。Q 点太低、太高为何不行？ 3、如果 Rb1 开路，电路还能正常工作吗？为什么？ 实验二 射极输出器（共集电极电路） 一、实验目的 1、掌握放大器共集电极电路的特点； 2、掌握放大器静态工作点的测量方法； 3、掌握电压放大倍数的测量方法； 4、掌握放大器输入电阻、输出电阻的测量方法。 二、实验仪器 1、XST-8 型电子技术综合实验装置 2、万用表 3、示波器 三、实验原理 1、实验电路图如图 3.1 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

+12VRPOK界L茶9013C3HRs4.7K47LFRB12UoL110K12I UsRLIRL2[s%5.1K1K图3.1射随器图中各元件的作用：V1--NPN三极管，其作用是放大交流信号（电流放大）；RS--衰减输入信号，使放大器工作在动态范围内；C1、C3--耦合电容，隔直流通交流：RB11、RB12、RP1--基极偏置电阻，决定放大器Q点；RE1--射极交、直流负反馈作用；RL1、RL2--负载电阻2、工作原理射极输出器实际上是以集电极为公共端的共集电极放大器，又是一种反馈很深的串联电压负反馈放大器，具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近1，以及输出信号与输入信号同相位的特点。由于射极输出器的输出信号电压能够在较大范围内跟随输入信号电压作线性变化，具有良好的跟随性，故将共集电极电路射极输出器称作电压跟随器，在电路中起电流放大、阻抗变换及级间隔离作用。(1)、静态工作点的求法：画出直流通路。设定UE=2V,IEQ=4mAIBO=IEO/(1+β)VCC=UE+UCEOIeRel//RLUoAV==Ib[rbe+（1+β)Re1/RL]Ui(1+β)Re1/RLrbe+（1+β)Rel/RL1-7.PDF文件使用"pdfFactoryPro"试用版本创建www.fineprint.cn

7 -7- RB11 4.7K RB12 10K C1 47μF C3 47μF V1 9013 RE1 510 RP1 470K Rs 4.7K H F RL1 5.1K Ui RL2 1K I Us → +12V L1 L2 Uo 图 3.1 射随器 图中各元件的作用： V1-NPN 三极管，其作用是放大交流信号（电流放大）； RS-衰减输入信号，使放大器工作在动态范围内； C1、C3-耦合电容，隔直流通交流； RB11、RB12、RP1-基极偏置电阻，决定放大器 Q 点； RE1-射极交、直流负反馈作用； RL1、RL2-负载电阻 2、工作原理 射极输出器实际上是以集电极为公共端的共集电极放大器，又是一种反馈很 深的串联电压负反馈放大器，具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近 1，以及输出信号与输入信号同相位的特点。由于射极输出器的输出信号电压能够 在较大范围内跟随输入信号电压作线性变化，具有良好的跟随性，故将共集电极电 路射极输出器称作电压跟随器，在电路 中起电流放大、阻抗变换及级间隔离作 用。 ⑴、静态工作点的求法： 画出直流通路。 设定 UE = 2V,IEQ = 4mA IBQ = IEQ/(1+β); VCC = UE+UCEQ AV = Uo Ui = IeRe1//RL Ib[rbe+（1+β）Re1//RL] = （1+β）Re1//RL rbe+（1+β）Re1//RL PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

Ri=Rb1//RB12/[rbe+(1+β)Re1/RL]:Rb1 =RB11+RP1;Ro=Re1/[(Rb1/RB12+rbe)/(1+β)。四、实验内容及步骤1、电路连接(1)、在实验板上按照图3.1连接电路。(2)、接线后，仔细检查，确认无误后接通+12V电源。2、静态工作点的测试调节电位器RP1，使Ue=2V.然后测量UB、UE、Uc、UcE，填入表3.1中。表3.1Q点测量RB1UEUBUCUCE3、交流参数的测量(1)、交流放大倍数的测量：①将频率为1kHz的正弦波信号接入1处，调节输入信号幅度使输出信号为1Vp-p。②用示波器CH1探头测量V1基极，CH2探头测量发射极。③观察两波形的幅度及相位，填入表3.2中。表3.2相位比较Vi幅度及相位Uo幅度及相位放大器处于放大状态(2)、输入电阻Ri和输出电阻Ro的测量：①输入电阻Ri的测量：方法同实验一，Ri=Ui/[(Us-Ui)/Rs]。②输出电阻Ro的测量：方法同实验一，Ro=(Uo/UL-1)RL。五、实验报告要求1、整理记录各测量数据及作图。2、若将输出点接到VI的集电极，会有输出波形吗？为什么？3、记录基极、射极交流信号相位波形。实验三集成运算放大器应用、实验目的1、了解集成运算放大器的基本运算关系和应用。8-8-PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn

8 -8- Ri = Rb1//RB12//[rbe+(1+β)Re1//RL]；Rb1 = RB11+RP1； Ro = Re1//[(Rb1//RB12+rbe)/(1+β)。 四、实验内容及步骤 1、电路连接 ⑴、在实验板上按照图 3.1 连接电路。 ⑵、接线后，仔细检查，确认无误后接通+12V 电源。 2、静态工作点的测试 调节电位器 RP1，使 Ue = 2V,然后测量 UB、UE、UC、UCE，填入表 3.1 中。 表 3.1 Q 点测量 RB1 UE UB UC UCE 3、交流参数的测量 ⑴、交流放大倍数的测量： ①将频率为 1kHz 的正弦波信号接入 I 处，调节输入信号幅度使输出信号为 1Vp-p。 ②用示波器 CH1 探头测量 V1 基极，CH2 探头测量发射极。 ③观察两波形的幅度及相位，填入表 3.2 中。 表 3.2 相位比较 VI 幅度及相位 UO 幅度及相位 放大器处于放大状态 ⑵、输入电阻 Ri 和输出电阻 Ro 的测量： ①输入电阻 Ri 的测量：方法同实验一，Ri = Ui/[(Us-Ui)/Rs]。 ②输出电阻 Ro 的测量：方法同实验一，Ro = (Uo/UL-1)RL。 五、实验报告要求 1、整理记录各测量数据及作图。 2、若将输出点接到 V1 的集电极，会有输出波形吗？为什么？ 3、记录基极、射极交流信号相位波形。 实验三 集成运算放大器应用 一、实验目的 1、了解集成运算放大器的基本运算关系和应用。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn

2、掌握各种功能电路的测试和分析方法。二、实验仪器1、电子技术综合实验装置2、万用表3、示波器三、实验原理集成运放放大器是一种高放大倍数的直流放大器。若在它的输出端和输入端加入反馈网络，则可实现各种不同的电路功能1、电压跟随器+12V1-286-Uo+?3+UicU+RL-12V图10.1电压跟随器（1）如图10.1所示进行连接电路。运放采LM741，内部引脚功能，2脚是反相输入端，3脚是同相输入端，6脚是输出端，7脚是正电源端（+12V），4脚是负电源端（-12V），在3脚输入一个信号Ui，6脚将输出一个与Ui相位相同，大小相等的交流信号Uo，若输入一个直流信号，输出也一定等于输入信号。根据运放工作在线性区有两个特点：U.=U+=Ui:1.=I+=0，由图10.1可知Uo=Ui2、反相比例放大器实验原理如图10.2所示。6脚与2脚接入负反馈电路，信号从反相端2脚输入，从6脚输出一个相位相反的并经过放大的信号。由于Rr的负反馈作用，该运放工作在线性区，即1.=+=0；则I=If。:U.=U+=0（虚地）:.I,=U;/R,=-Uo/Rg则Af=-Rr/Rl。Avf与Rr、R的比值有关，故称作比例运算。当R,=R时，Af=-1此时称反相器，即U。=-U。U。、U.幅度相等。在理想Rf Ui.条件下，运算关系为：Uo=-R19-9_PDF文件使用"pdfFactoryPro”试用版本创建www.fineprint.cn

9 -9- 2、掌握各种功能电路的测试和分析方法。 二、实验仪器 1、电子技术综合实验装置 2、万用表 3、示波器 三、实验原理 集成运放放大器是一种高放大倍数的直流放大器。若在它的输出端和输入端 加入反馈网络，则可实现各种不同的电路功能。 1、电压跟随器 RL + - + 8 2 3 6 +12V -12V U- Uo I- I+ U+ Ui 图 10.1 电压跟随器 （1）如图 10.1 所示进行连接电路。运放采 LM741，内部引脚功能，2 脚是反 相输入端，3 脚是同相输入端，6 脚是输出端，7 脚是正电源端（+12V），4 脚是负 电源端（-12V），在 3 脚输入一个信号 Ui，6 脚将输出一个与 Ui 相位相同，大小相 等的交流信号 Uo，若输入一个直流信号，输出也一定等于输入信号。 根据运放工作在线性区有两个特点： U- = U+ = Ui；I - = I + = 0，由图 10.1 可知 Uo = Ui 2、反相比例放大器 实验原理如图 10.2 所示。6 脚与 2 脚接入负反馈电路，信号从反相端 2 脚输 入，从6脚输出一个相位相反的并经过放大的信号。由于RF的负反馈作用，该运放 工作在线性区，即 I - = I + = 0；则 I1 = If。 ∵U- = U+ = 0（虚地）∴I1 = Ui / R1 = -Uo / Rf,则 Avf = - Rf /R1。 Avf 与 Rf、R1 的比值有关，故称作比例运算。 当 R1 = Rf时，Avf = -1 此时称反相器，即 Uo = -Ui。Uo、Ui幅度相等。在理想 条件下，运算关系为：Uo = - Rf R1 Ui。 PDF 文件使用 "pdfFactory Pro" 试用版本创建 www.fineprint.cn