放大器_百度百科
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[fàng dà qì]
放大器是能把输入讯号的电压或放大的装置，由电子管或晶体管、和其他电器元件组成。用在通讯、广播、雷达、电视、自动控制等各种装置中。
放大器简介
增加信号幅度或功率的装置，它是中处理信号的重要。放大器的放大作用是用控制能源来实现的，放大所需由能源提供。对于，输出就是输入信号的复现和增强。对于非线性放大器，输出则与输入信号成一定函数关系。放大器按所处理信号物理量分为机械放大器、机电
放大器、电子放大器、液动放大器和等，其中用得最广泛的是电子放大器。随着射流技术（见射流元件）的推广，液动或气动放大器的应用也逐渐增多。电子放大器又按所用分为真空管放大器、晶体管放大器、固体放大器和，其中又以晶体管放大器应用最广。在中晶体管放大器常用于信号的电压放大和电流放大，主要形式有和推挽放大。此外，还常用于、隔离、电流-电压转换、电荷-电压转换（如）以及利用放大器实现输出与输入之间的一定函数关系（如运算放大器）。
放大器作用
：高频功率放大器用于的末级，作用是将高频已调波信号进行功率放大，以满足发送功率的要求，然后经过将其辐射到空间，在一定区域内的可以接收到满意的信号电平，并且不干扰相邻信道的通信。
高频是通信系统中发送装置的重要组件。按其工作频带的宽窄划分为窄带高频功率放大器和宽带高频功率放大器两种，窄带高频功率放大器通常以具有选频滤波作用的选频作为输出回路，故又称为调谐功率放大器或；宽带高频功率放大器的输出电路则是或其他宽带匹配电路，因此又称为非调谐功率放大器。高频功率放大器是一种能量转换，它将电源供给的直流能量转换成为高频交流输出在 “”课程中已知，放大器可以按照导通角的不同，将其分为甲、乙、丙三类。甲类放大器电流的流通角为360o，适用于小信号低功率放大。乙类放大器电流的流通角约等于 180o；丙类放大器电流的流通角则小于180o。乙类和丙类都适用于大功率工作丙类工作状态的输出功率和效率是三种工作状态中最高者。高频功率放大器大多工作于丙类。但丙类放大器的电流波形太大，因而不能用于低频功率放大，只能用于采用调谐回路作为的谐振功率放大。由于调谐回路具有滤波，回路电流与仍然极近于正弦波形，失真很小。
放大器运算放大器设计
运算放大器是模数转换电路中的一个最通用、最重要的的单元。全差分运放是指输入和输出都是差分信号的运放, 与普通的单端输出运放相比有以下几个优点: 输出的电压摆幅较大;较好的抑制共模噪声;更低的噪声;抑制谐波失真的偶数阶项比较好等。因此通常高性能的运放多采用全差分形式。近年来,全差分运放更高的单位增益带宽频率及更大的输出摆幅使得它在高速和低压电路中的应用更加广泛。随着日益增加的数据转换率, 高速的模数转换器需求越来越广泛, 而高速模数转换器需要高增益和高单位增益带宽运放来满足系统精度和快速建立的需要。速度和精度是模拟电路两个最重要的性能指标,然而,这两者的要求是互相制约、互为矛盾的。所以同时满足这两方面的要求是困难的。折叠共源共栅技术可以较成功地解决这一难题, 这种结构的运放具有较高的开环增益及很高的单位增益带宽。全差分运放的缺点是它外部反馈环的共模环路增益很小, 输出共模电平不能精确确定,因此,一般情况下需加共模反馈电路
运放结构的选择
运算放大器的结构重要有三种:(a) 简单两级运放,(b)折叠共源共栅,(c)共源共栅,如图1 的前级所示。本次设计的运算放大器的设计指标要求差分输出幅度为±4V, 即输出端的所有NMOS 管的VDSAT,N 之和小于0.5V,输出端的所有PMOS 管的VDSAT,P 之和也必须小于0.5V
主运放结构
该运算放大器存在两级:(1)Cascode 级增大直流增益(M1-M8)；(2)、共源放大器(M9-M12)
共模负反馈
对于全差分运放, 为了稳定输出共模电压,应加入共模负反馈电路。在设计输出平衡的全差分运算放大器的时候,必须考虑到以下几点:共模负反馈的开环直流增益要求足够大,最好能够于差分开环直流增益相当;共模负反馈的单位增益带宽也要求足够大,最好接近差分单位增益带宽;为了确保共模负反馈的稳定, 一般情况下要求进行共模回路补偿;共模信号监测器要求具有很好的线性特性;共模负反馈与差模信号无关, 即使差模信号通路是关断的
该运算放大采用连续时间方式来实现共模负反馈功能。
该结构共用了共模放大器和差模放大器的输入级中电流镜及输出负载。这样,一方面降低了功耗; 另一方面保证共模放大器与差模放大器在交流特性上保持一致。因为共模放大器的输出级与差模放大器的输出级可以完全共用,电容补偿电路也一样。只要差模放大器频率特性是稳定的,则共模负反馈也是稳定的。这种共模负反馈电路使得全差分运算放大器可以像单端输出的运算放大器一样设计, 而不用考虑共模负反馈电路对全差分放大器的影响
电压偏置电路:宽摆幅电流
在共源共栅输入级中需要三个电压偏置,为了使得输入级的动态范围大一些,宽摆幅电流源来产生所需要的三个偏置电压
放大器分类
下面对不同特性的集成运算放大器进行介绍。
放大器通用型集成运算放大器
通用型集成运算放大器是指它的技术参数比较适中，可满足大多数下的使用要求。通用型集成运算放大器又分为Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型，其中Ⅰ型属低增益运算放大器，Ⅱ型属中增益运算放大器，Ⅲ型为高增益运算放大器。Ⅰ型和Ⅱ型基本上是早期的产品，其输入失调电压在2mV左右，开环增益一般大于80dB。
放大器高精度集成运算放大器
高精度集成运算放大器是指那些小，温度漂移非常小，以及增益、共模抑制比非常高的运算放大器。这类运算放大器的也比较小。其中单片高精度集成运算放大器的失调电压可小到几微伏，温度漂移小到几十微伏每摄氏度。
放大器高速型集成运算放大器
高速型集成运算放大器的输出电压转换速率很大，有的可达2~3kV/μS。
放大器高输入阻抗集成运算放大器
高集成运算放大器的输入阻抗十分大，输入电流非常小。这类运算放大器的输入级往往采用MOS管。
放大器低功耗集成运算放大器
低功耗集成运算放大器工作时的电流非常小，电源电压也很低，整个运算放大器的功耗仅为几十微瓦。这类集成运算放大器多用于便携式电子产品中。
放大器宽频带集成运算放大器
宽频带集成运算放大器的频带很宽，其可达千兆赫以上，往往用于宽频带放大电路中。
放大器高压型集成运算放大器
一般集成运算放大器的供电电压在15V以下，而高压型集成运算放大器的供电电压可达数十伏。
放大器功率型集成运算放大器
功率型集成运算放大器的输出级，可向负载提供比较大的功率输出。
放大器光纤放大器
放大器不但可对光信号进行直接放大，同时还具有实时、高增益、宽带、在线、低噪声、低损耗的全光放大功能，是新一代系统中必不可少的关键器件；由于这项技术不仅解决了衰减对光与距离的限制，更重要的是它开创了1550nm的波分复用，从而将使超高速、超大容量、超长距离的波分复用（WDM）、（DWDM）、全光传输、光孤子传输等成为现实，是光纤通信发展史上的一个划时代的里程碑。在目前实用化的光纤放大器中主要有（EDFA）、光放大器（SOA）和光纤放大器（FRA）等，其中掺铒光纤放大器以其优越的性能现已广泛应用于长距离、大容量、高速率的光纤通信系统、接入网、光纤CATV网、军用系统（雷达多路数据复接、数据传输、制导等）等领域，作为功率放大器、中继放大器和前置放大器。
光纤放大器一般都由增益介质、泵浦光和输入输出耦合结构组成。目前光纤放大器主要有掺铒光纤放大器、半导体光放大器和光纤拉曼放大器三种，根据其在中的应用，光纤放大器主要有三种不同的用途：在发射机侧用作功率放大器以提高发射机的功率；在接收机之前作光预放大器以极大地提高光接收机的灵敏度；在光纤传输线路中作中继放大器以补偿光纤传输损耗，延长传输距离。
放大器有线电视干线放大器
干线放大器技术特点：
*．HYF-860B﹑HYF-750B﹑HYF-550B系列温度补偿宽带网络干线放大器采用采用高性能飞利浦CATV专用放大模块，保证了输出信号功率大,频带宽,增益高,线性好,工作稳定。
*．前后两级均衡调节电路，使信号电平平坦度好，有效解决电平“鼓包”现象，并且能使电平带斜率输出，适用于有线电视远距离传输。
*．独有的集成电路式温度补偿能改善由于高低气温差对电缆及放大器的影响，自动控制输出电平的高低。
*．分支型﹑分配型输出选择功能适合实际线路的需要，节省开支；输出馈电显示功能，方便实用。
*．采用双面金属孔化电路板，优质环型变压器电源，使放大器高频性能优异，工作稳定可靠。
*．CATV专用铝合金压铸喷塑外壳，防雨、散热、屏蔽特性好。
*．220V交流供电或者60V集中馈电型任选。
技术参数：
频率范围Frequency Range
标称增益Rated Gain
带内平坦度Flatness In Band
±0.5 ±0.75
标称输入电平Rated Input Level
标称输出电平Rated Output Level
增益调节范围Gain Adjustable Range
斜率调节范围Slope Adjustable Range
0～27（后均衡9dB）
噪声系数Noise Figure
载波组合三次差拍比（84个PAL-D） Composite Triplee Beat (84PAL-D
载波组合二次差拍比（84个PAL-D） Composite Second Order (84PAL-D
温度补偿范围Temperatre Compensate Range
反射损耗Noise Figure
抗雷击能力Thunder Stroke Immunity
5 (10/700μS)
电源电压Power Voltage (50Hz)
A:～220V±15% B:～(30-60)V
功耗Power Consumption
外型尺寸Dimension
　　　　　　
有线电视干线放大器
放大器历史发展
1962年美国EG&G PARC(SIGNAL RECOVERY公司的前身) 的第一台锁相放大器(Lock-in Amplifier，简称LIA)的发明，使微弱信号检测技术得到标志性的突破，极大地推动了基础科学和工程技术的发展。目前，微弱信号检测技术和仪器的不断进步，已经在很多科学和技术领域中得到广泛的应用，未来科学研究不仅对微弱信号检测技术提出更高的要求，同时新的科学技术发展反过来促进了微弱信号检测新原理和新方法的诞生。
早期的LIA是由模拟电路实现的，随着数字技术的发展，出现了模拟与数字混合的LIA，这种LIA只是在信号输入通道，参考信号通道和输出通道采用了数字滤波器来抑制噪声，或者在模拟锁相放大器（简称ALIA）的基础上多了一些（ADC）、（DAC）和各种通用数字接口功能，可以实现由计算机控制、监视和显示等辅助功能，但其核心相敏检波器(PSD)或解调器仍是采用模拟电子技术实现的，本质上也是ALIA。直到相敏检波器或解调器用数字信号处理的方式实现后，就出现了数字锁相放大器（简称DLIA），DLIA比ALIA有许多突出的优点而倍受青睐，成为现在微弱信号检测研究的热点，但是在一些特殊的场合中，ALIA仍然发挥着DLIA不可替代的作用。
放大器基本结构
输入待测信号，经放大和带通滤波后与参考信号共同输入乘法器得到的结果再通过低通滤波器滤波后输出。
放大器原理
锁相放大器实际上是一个模拟的傅立叶变换器，锁相放大器的输出是一个直流电压，正比于是输入信号中某一特定频率（参数输入频率）的信号幅值。而输入信号中的其他频率成分将不能对输出电压构成任何贡献。
两个正弦信号，频率都为1Hz，有90度相位差，用乘法器相乘得到的结果是一个有直流偏量的正弦信号。
如果是一个1Hz和一个1.1Hz的信号相乘，用乘法器相乘得到的结果是轮廓为正弦的调制信号，直流偏量为0。
只有与参考信号频率完全一致的信号才能在乘法器输出端得到直流偏量，其他信号在输出端都是交流信号。如果在乘法器的输出端加一个低通滤波器，那么所有的交流信号分量全部被滤掉，剩下的直流分量就只是正比于输入信号中的特定频率的信号分量的幅值。
放大器用途
主要用于检测很低的微弱信号。即使有用的信号被淹没在噪声信号里面，即使噪声信号比有用的信号大很多，只要知道有用的信号的频率值，就能
准确地测量出这个信号的幅值。
．中国知网[引用日期]
中国电子学会（Chinese Instit...
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模电实验报告
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【模电实验报告】模拟电子技术实验1实验一常用电子仪器使用及元件测试简要说明：本实验所有内容是经过十一年的使用并完善后 的定稿；已经出版的较为成熟的内容，希望同学们主要参考本 实验内容进行实验。实验一 常用电子仪器使用为了正确地观察电子技术实验现象、测量实验数据，实验人 员就必须学会常用电子仪器及设备的正确使用方法，掌握基本 的电子测试技术，这也是电子技术实验课的重要任务之一。在 电子技术实验中，所使用的主要电子仪器有：SS-7804型双踪 示波器，EE-1641D函数信号发生器，直流稳压电源，DT890型 数字万用表和电子技术实验学习机。学习上述仪器的使用方法 是本实验的主要内容，其中示波器的使用较难掌握，是我们学 习的重点，要进行反复的操作练习，达到熟练掌握的目的。一、实验目的 1. 学习双踪示波器、函数信号发生器、直流稳压电源的正 确使用方法。2. 学习数字万用表的使用方法及用数字万用表测量元器 件、辩别二极管和三极管的管脚、类型。3. 熟悉实验装置，学会识别装置上各种类型的元件。二、 实验内容（一）、示波器的使用1模拟电子技术实验2实验一常用电子仪器使用及元件测试1. 示波器的认识 示波器是一种测量、观察、记录电压信号的仪器，广泛应用 于电子技术等领域。随着电子技术及数字处理技术的发展，示 波器测量技术日趋完善。示波器主要可分为模拟示波器和数字 存贮示波器两大种类。模拟示波器又可分为：通用示波器、取样示波器、光电存储 示波器、电视示波器、特种示波器等。数字存贮示波器也可按 功能分类。即便如此，它们各有各的优点。模拟示波器的优点是◆ 可方便的观察未知波形，特别是周期性电压波形； ◆ 显示速度快； ◆ 无混叠效应； ◆ 投资价格较低廉。数字示波器的优点是◆ 捕捉单次信号的能力强； ◆ 具有很强的存储被测信号的功能。示波器的主要技术指标①. 带宽：带宽是衡量示波器垂直系统的幅频特性，它指的是输入信号的幅值不变而频率变化，使其显示波形的幅度 下降到3dB时对应的频率值。②. ③. ④. ⑤. 输入信号范围输入阻抗误差垂直灵敏度：指垂直输入系统的每格所显示的电压2模拟电子技术实验3实验一常用电子仪器使用及元件测试值，通常为2mV-5V/DIV。⑥. 扫描时间：指水平系统的时间测量范围，通常低限为0.5S/DIV，高限与带宽有关。2. SS-）型示波器的面板及其各键钮的功能SS-7804型示波器是双踪示波器，它可以同时观察两个信 号的波形，即信号从CH1和CH2输入，便可在荧光屏上得到两个信号的波形；以便分析其特 点。3模拟电子技术实验4实验一常用电子仪器使用及元件测试参照图1 所示 SS-7804型示波器是双踪示波器面板及各 键钮相应的位置，下面介绍示波器各键钮的功能。①、② 电源与光迹的调节 POWER 电源开关：按下状态（ON），电源接通；弹出状态（STBY），即切断电源。〔INTEN〕扫描线亮度旋钮：用于调节扫描亮度，顺时针 旋转，扫描线亮度增加。〔READOUT〕字符亮度旋钮：字符（文字）显示时的亮图1 SS-7804型示波器度调节。〔FOCUS〕扫描线聚焦旋钮：在亮度调节合适后，用此 旋钮对点进行聚焦调整。〔SCALE〕标度尺亮线旋钮：用于标度尺的亮度调节。〔TRACEROTATION〕光迹旋转：用于调整扫描光迹与 水平线平行。一般与示波器所处位置有关，受地磁场影响。③ 校准信号 CAL连接端口：输出校准电压信号，此信号用于本仪器 检查及调试测试笔的阻尼波形。┻（接地端）：测量时的接地点。④ 垂直系统 CH1、CH2 输入端口：测试信号通过测试笔或探头从此4模拟电子技术实验5实验一常用电子仪器使用及元件测试端口输入。CH1、CH2 输入通道选择按钮：按下该钮即被选通，荧 屏上即显示该通道的信号波形。〔VOLTS/DIV〕 垂直灵敏度选择开关对于通道1 （CH1） 和通道2（CH2）所输入信号的幅度应选择适当的灵敏度。〔▲ POSITION 〕垂直位移旋钮：顺时针旋转，亮线 （波形）上升；逆时针旋转，亮线（波形）下降。即调整亮 线（波形）至便于观察、测量即可。DC/AC 输入耦合方式选择按钮：按下为 DC耦合――即 直流耦合，弹出为 AC耦合――交流耦合。GND 输入接参考地按钮：按下时为接参考地；输入信号 被切断，垂直放大器的输入端被接地。ADD 信号叠加按钮：按下该键，示波器将显示通道1 （CH1）和通道2（CH2）两路信号进行代数和的波形，既显 示CH1+CH2 的波形。INV 信号取反按钮：按下该键，将通道2（CH2）输入的 信号反向。*若同时按下了INV、ADD ，既是显示通道1（CH1）和 通道2 （CH2） 两路信号进行代数差的波形， 既显示CH1- CH2 的波形。⑤ 水平系统 〔TEM/DIV〕扫描时间旋钮：在选择了输入通道CH1或CH2 以后，旋转此钮，便可调整该通道的扫描时间；其扫描时间 显示于荧屏的左上角。〔? POSITION ?〕 水平移位旋钮顺时针旋转， （波 亮线 形）水平方向右移；逆时针旋转，亮线（波形）水平方向左 移。即调整亮线（波形）至便于观察和测量。FINE 移位锁定按钮：按下该钮，FINE指示灯将亮或熄； 当亮时，调节移位旋钮，可使波形作微动调整；若移位旋钮 调到尽头，波形将不断滚动。MAG×10 水平扩展按钮：将需要作放大的波形移至荧屏 中心线位置,按下此键,扫描速度增加十倍，波形从荧屏中心 线向左右延伸放大，同时在荧屏右下角显示出“MAG”字样。ALT/CHOP 交替、 断续扫描选择按钮根据两个输入通道 的信号输入情况来确定扫描方式；交替模式适合同时观察两5模拟电子技术实验6实验一常用电子仪器使用及元件测试个通道的高频信号； 断续模式适合同时观察两个通道的低频信 号。⑥ 触发系统 READY 指示灯：等待触发信号时指示。TRIG`D 指示灯：当有触发脉冲信号产生时指示。〔TRIG LEVEL〕触发电平调节旋钮：有触发电平时， TRIG`D指示灯亮指示；根据触发电平确定扫描的开始位置。SLOPE 触发极性选择按钮：按下或弹出此键，用于触发极性（+）、（-）的选择。SOUREC 触发信号源选择按钮按下SOURCE钮选择触发信号的来源；若荧屏左上角显，示出：CH1――表示以CH1 的输入信号作为触发信号；CH2――表示以CH2的输入信号 作为触发信号；LINE――以市电作为触发源，适合观察以电 源频率相关的信号。TV 视频信号触发方式选择按钮用于选择NTSC （PAL、SECAM）制式的视频触发模式（BOTH、ODD、EVEN、或 TV-H）。按下TV以选择视频触发模式； ⑦ 显示模式 A 、X-Y 显示模式选择按钮：按下 A 时，只显示原信号波形，即为A扫描；6模拟电子技术实验7实验一常用电子仪器使用及元件测试只按下 X-Y 钮时，此时CH1为X轴（水平）通道，CH2为Y 轴（垂直）通道。⑧ 扫描模式 AUOT 、 NORM 、 SGL/RST 扫描模式选择按钮AUOT 自动扫描按钮：按下此钮，指示灯亮，该钮功能 得以实现。该钮功能适用于大于50HZ以上的触发信号；以及 没有触发信号或触发条件不能满足时，将作自动扫描。NORM 常态扫描按钮：按下此钮，指示灯亮，常态 （NORM）触发模式特别适用于低频率的信号；及没有触发 信号或触发条件不能满足时，无扫描光迹；当触发来源为 CH1、CH2，而输入耦合设定为接地（GND）时将作自由振 荡扫描； SGL/RST 单次扫描按钮：按下此钮，指示灯亮，触发信 号到来时，进行单次扫描。⑨ 功能钮 △V-△t-OFF 光标测量选择按钮：按压此钮选择△V（光标为两条水平虚线）、△t（光标为两条垂直虚线）或OFF（关 光标）的测量功能；其对应的功能在按压时显示于荧屏上。〔FUNCTION〕 光标位置设定键：此键既是旋钮又是按 钮；在有光标时，旋转该钮对光标位置作微调作用。单次或 连续按压此钮，即对光标进行粗调，而光标移动方向为按压 此钮之前的旋转移动方向。TCK/C2 选择光标移动形式（C2、TRACKING） 选择保持时间在某些情况下观察复杂组合HOLDOFF的脉冲波形时，可能无法将信号触发在稳定状态，采取调整7模拟电子技术实验8实验一常用电子仪器使用及元件测试保持（扫描暂停）时间可以得到稳定的波形。3 示波器的基本操作① 按下 POWER 按钮，即接通电源，在面板上的电源指 示灯亮。调整〔INTEN〕“辉度”、〔FOCUS〕“聚焦”、 〔READOUT〕“文字显示亮度”、〔SCALE〕“标度尺” 旋钮调到适中位置。② 触发系统的调节：主要是选择合适的触发源及其性质， 要与被测信号的性质一致。首先按压 SOURCE 钮，以选择 确定触发信号来源；再按压 COUPL 钮，选择触发类型为 AC或DC。通常视输入信号的性质而定；若不明确输入信号 时，可选择AC触发方式，此时示波器的荧屏上应有扫描线出 现。③ 垂直系统工作方式选择：主要是选择合适的输入CH1、 CH2，耦合方式，以及输入灵敏度等。? 首先应确定信号输入通道（CH1）或（CH2）以便连接 输入信号； ? 根据被测信号的性质，按压 DC/AC 按钮，选择相应 的输入耦合方式；当仅测交流分量时，输入信号耦合方式应 选择AC，触发方式也应选择AC；若仅测直流分量时，输入 信号耦合方式只能选择DC，触发方式也应选择DC。? 调节〔▲ POSITION 〕旋钮先确定被测信号的参考 点位置，为便于观察信号波形，应将参考点调于显示屏的中 心位置； 输入信号后， 为了能够量取读数， 即可按下 〔SCALE〕 刻度亮线旋钮，将刻度显示于荧光屏上进行读取。? 由观察到的波形状况，调整〔VOLTS/DIV〕旋钮，在8模拟电子技术实验9实验一常用电子仪器使用及元件测试荧光屏上观察、读取相应的数字，选择合适的输入衰减灵敏 度。若从CH1输入音频信号, 如果输入衰减旋钮 〔VOLTS/DIV〕选择适当, 便有足够大小的信号波形；逆时 针拨动波形变小，衰减增大；顺时针拨动波形变大，衰减减 小；荧光屏上的波形太大太小都不变测量。测量时荧屏上最 好是一个完整波形，这样便于测量，其值误差小。④ 水平扫描系统的调试：根据Y轴（垂直系统）的调节情 况，进一步调节〔TEM/DIV〕扫描速度旋钮，在荧屏上选择 合适的扫描速度；不同的扫描速度，在荧屏上有对应的周波 数。逆时针转动扫描速度减慢, 周波数减少；顺时针拨动扫 描速度加快，周波数增加；同时调节〔? POSITION ?〕水 平移位旋钮，调至荧屏上能观察完整的信号波形即可。选择 水平扫描方式，即按压ALT/CHOP 交替、断续扫描选择按 钮，在荧光屏上观察、选定交替（ALT）或断续（CHOP）以 及适宜应用的扫描方式。⑤ 该示波器有0.6V， 频率为1KHz的方波校正信号 （CAL） ； 可用于检测示波器工作是否正常。4 示波器操作举例 ① 首先按前面“基本调节”的方法调节好各旋钮；输入测 试信号，测试信号分别为 f = 1 kHz,VP-P=2V 的正弦信号、方波信号、三角波信号（由 “信号发生器”提供），也可以选取校正信号（CAL），衰 减灵敏度选择0.5V/DIV档级, 扫描速度旋钮顺时针调至0.2 ms/DIV、或0.1ms/DIV档级, 调节触发电平旋钮〔TRIG LEVEL〕，若输入为校正信号，便可在荧光屏上看见幅度为 1.2 格, X轴方向有一个完整的周期T为10格的方波波形, 即 可算出 幅度为：0.5V/DIV × 1.2DIV ＝ 0.6V ；频率为：f ? 1 ? T 0.1 ms 1 DIV ? 10DIV ? 1 KH Z9模拟电子技术实验10实验一常用电子仪器使用及元件测试② 量直流电压 示波器经过校准后, 按压 COUPL 将触发方式选择于 DC，按压输入耦合按钮 GND 即耦合方式选择置于“地”， 此时在荧光屏上能观察到一条亮线这条亮线既为基线, 基线 的位置可上下移至某一位置。此时基线的位置定义为零电位 的参考基准线。然后将垂直系统衰减灵敏度旋扭放在0.5v/DIV档级, 输入 某一直流电压(由直流稳压电源输出)。按压输入耦合按钮 GND 释放“接地”状态，按压输入耦合 DC/AC 按钮，选 择“DC” 直流耦合方式，即可从荧屏上观察到原来为基线的 亮线将向上或向下移动；当垂直系统的通道在键钮 INV 没 有使能的情况下，亮线向上移动时，说 VPP ? A V ? H 明输入 DIV 为正电压， 向下移动时说明输入为负电 压。注 意若探头是有衰减的话， 应把探头的衰减倍数考虑在内, 即 可算出被测的直流电压。若移动了6格, 则其输出电压为：即V＝ 0.5V/DIV × 6 DIV ＝ 3V(探头衰减为1 ：1) (探头衰减为V＝ 0.5V/DIV × 6 DIV × 10 ＝ 30V 10 ：1)式中H――表示Y轴方向的高度DIV(Vpp), VPP――峰－峰 值（正峰到负峰） ? 探头是由电阻、电容组成的一种衰减电路，测量大的信 号时，可将信号通过探头衰减再送入示波器Y轴。本仪器 配有10:1的探头, 即衰减10倍,还有1:1的探头, 是不衰10模拟电子技术实验11实验一常用电子仪器使用及元件测试减的。在以后的实验中， 若无特别说明， 均为1:1的探头。③ 测量交流电压 ? 人为计算测量值：按压 COUPL 键钮，将触发方式选 择为“AC”触发,按压输入耦合键钮 DC/AC ，选择“AC” 耦合方式。从函数信号发生器选取某一正弦交流电压信号 （注 意市电220交流不能直接测量），输入示波器Y轴CH1或CH2 通道。调节Y轴衰减灵敏度旋钮 〔VOLTS/DIV〕 选择为2V/DIV ， 档级, 扫描速度〔TEM/DIV〕选择为0.2ms/DIV, 此时荧屏 上显示出不失真的正弦波波形。如果其波形的峰峰值为5格, 完整周期为 V ? 2 v DIV ? 5 DIV ? 10V 5格, 即可计 1 1 f ? ? ? 1KH Z T ? 0.2 ms ? 5 DIV ? 1ms DIV 算出该波形的 T 1ms 幅值周期与频率为④ 光标测量及计算 以光标测量信号的时间变化量与其倒数（△t、1/△t）或 （△V），来测量信号的周期与频率，以及电压值。其测量方 法是? 按下△V-△t-OFF 光标测量选择按钮，以选择△t（测 量时间变化量）、△V（电压变化量）或OFF（关闭测量）。当选择△t或△V时荧屏上即显示出两条测量用的光标线。? 转动〔FUNCTION〕 延迟时间、光标位置设定键，以 调整光标位置，每次按下或连续按下〔FUNCTION〕，光标 将按刚才转动之方向快速移动。*⑴．周期与频率的测量：按压△V-△t-OFF，在荧屏上 显示出△t 即水平测试光标 （如图 1-1）时，即选择确定。此时按压 TCK/C2 光标移动形式选择按 钮， 当荧屏上出现 （FH-TRACK）11模拟电子技术实验12实验一常用电子仪器使用及元件测试时，即功能显示转为F：H- TRACK。转动〔FUNCTION〕旋 钮，以同时调整光标H1、H2位置；选定光标1（H1）后，再 按压 TCK/C2 按钮，当荧屏上出现通过光标1（H1）与光标2 （H2）之间的时间量△t得到周期T，以及计算出频率值 f =1/T ；其值自动显示于荧屏的下方，直接读出该值。图1-1 荧屏水平光标 *⑵．电压测量：按压△V-△t-OFF，在荧屏上显示出△V 即垂直测量光标（如图1-2）时,按压TCK/C2 光标移动形式 选择按钮，当荧屏上出现（FH-TRACK）时即功能显示转为FH- TRACK。转动〔FUNCTION〕旋 钮，以同时调整光标V1、V2位置； 选定光标1 V1） 再按压TCK/C2 （ 后， 按钮，当荧屏上出现（F：H-C2） 时，转动〔FUNCTION〕旋钮，此时只能调整光标H2的位置； 在确定了光标V1、V2后，便可通过光标1（V1）与光标2（V2） 之间的变化量△V得到其电压值 V ；其值自动显示于荧屏的 下方， 直接读出该值。图1-2 荧 屏垂直光标 ⑤ 测量两个信号的相位 若两个频率相同的信号, 分别输入两个Y轴通道CH1、CH2， 调节Y轴衰减灵敏度旋钮〔VOLTS/DIV〕、扫描速度旋钮 〔TEM/DIV〕 选择为便于观察波形的档级, 分别适当调节CH1 ， 或CH2的移位旋钮〔▲ POSITION 〕, 找出超前或滞后的信 号。若两信号的峰峰值间的距离是2.5格,两个信号的周期均 O O 为9格,则两信号相位差角θ ＝360 / 9 * 2.5 ＝ 100 。两个 信号的相位差角，也可以采用光标测量法来测量。测量过程 请仿照上述内容自理步骤。⑥ 水平扩展显示的调节 按压水平显示模式按钮 A 或 X-Y ，选择相应的显示模式。12模拟电子技术实验13实验一常用电子仪器使用及元件测试①若只按下 A 时，即只显示A扫描模式――只显示原输入波 形。②当按下 X-Y 时，CH1输入作为X轴（水平轴），CH2输 入作为Y轴（垂直轴）；这样我们可以利用李沙育图形法测量 出信号的频率和相位。? “重要信息”――自动校准功能该功能主要校准：1.切换垂直电压档程时，垂直扫描之位 置随之变动的情况。2.校准接地位置，即当按下 GND 时，荧 屏中间的扫描线表示地电位线之位置。3.自动校准垂直位置， 这是确保扫描轨迹一定在荧屏上。特别注意? 校准前必须放启BEAMFIND。若此键被按下，将无法达到 正确的自动校准的目的。? 在无任何信号输入(可按下CH1、CH2、CH3输入通道的接 地按钮 GND )的情况下才能校准。若输入通道上(CH1、CH2、 CH3）有任何信号时，将无法达到正确的自动校准的目的。自动校准的操作方法①.按压〔FUNCTION〕关闭延迟时间、光标位置设定键钮 之所有功能；此时荧屏右上角不显示F：XXXXX（即关闭延迟 时间、视频线数目及其他的功能）。②.按压〔READOUT〕字符亮度键钮：关闭字符（文字）显 示读出时的亮度。③.按压〔FUNCTION〕 延迟时间、光标位置设定键钮三 秒钟， 荧屏中央将显示一条信息：13模拟电子技术实验14实验一常用电子仪器使用及元件测试“PUSH ABORT” 即按压 中止AUTO：CALIBRATIONORNORM：AUTO：校准NORM：④.按压AUTO按钮，便开始执行自动校准。◇ 若按压NORM按钮，便中止执行自动校准。(二) 函数信号发生器 EE1641D型函数信号发生器具有连续的正弦波、方波、三 角波，同时还提供锯齿波、脉冲波等非对称的波形信号，以 及扫频信号、单次脉冲波等多种函数信号输出，而且可以对 各种波形实现扫描，该函数信号发生器在一定的频率下具有 一定的功率功率输出端口输出。① 前面板各部分功能说明 图2为EE1641D型函数信号发生器的前面板示意图，其各部 分功能如下1. 频率显示：――显示输出信号的频率或外测信号的频 率。14模拟电子技术实验15实验一常用电子仪器使用及元件测试2. 幅度显示：――显示函数信号的输出电压幅度。3. 扫描宽度调节旋钮：――调节此旋钮可以改变其扫描 时间；在外测频率时，逆时针旋到底（绿灯亮），此时外测 信号经过低通开关进入测量系统。图 2 EE1641D型函数信号发 生器4. 速度调节旋钮：――调节此旋钮可以调节扫描输出的 扫描范围。在外测频率时，逆时针旋到底（绿灯亮），此时 外测信号经过衰减“20dB”进入测量系统。5. 外部输入插座：――当“扫描/计数”键选择为扫描状 态或测频功能时，外扫描控制信号或测频信号由此输入。6. TTL信号输出端：――输出标准的TTL幅度的脉冲信号， 输出阻抗为600Ω 。7. 信号输出端：――输出多种波形受控的函数信号， 10VP-P（50Ω 负载）。15模拟电子技术实验16实验一常用电子仪器使用及元件测试8. 信号输出幅度调节旋钮：――调节范围20dB。9. 信号输出信号直流电平预置调节旋钮：――直流电平 调节范围：-5V ? +5V（50Ω 负载），旋钮调置在中间位置时， 则输出的直流电平为0电平。10. 输出波形对称性调节旋钮：――调节此旋钮可改变输 出信号的对称性。旋钮调置在中间位置时，则输出为对称信 号。11. 信号输出幅度衰减按钮开关：选择合适衰减按钮，调 节信号输出幅度。该衰减档程为：每衰减“20dB”即信号衰 减十倍。12.输出波形选择按钮：有三种波形可供选择，即正弦波、 三角波、脉冲波。13.“扫描/计数” 按钮可选择扫描方式和对外测频方式。14. 频率范围选择按钮：每按一次此按钮可改变输出频率 的1个频；即指示灯亮启的哪个频段被选中。15.频率微调旋钮：调节此旋钮可微调输出信号频率。16.电源开关按钮：按一下此按钮，机内电源接通，整机进 入工作状态；再按一下此按钮（即释放此按钮），即关闭整 机电源。17.单脉冲按键：控制单脉冲输出，每揿动一次此按钮， 即输出单脉冲电平翻转一次。18. 单脉冲输出端：单脉冲输出由此端口输出。19.功率输出端：提供＞4W的音频信号功率输出，此功能 对×100、×1K、×10K频率档有效。(三) 数字万用表的使用 数字万用表具有很高的灵敏度和精度, 显示清晰直观, 功能齐全、性能稳定、便于携带。它可以测试交直流电压 电流, 亦可测试一些基本电子元器件, 是一种用途较为广16模拟电子技术实验17实验一常用电子仪器使用及元件测试泛的仪表。下面以型号 的数字万用表为例说明其使用方 法。1.外形结构及使用方法 该表有 8 种功能, 共 30 档, 它的前、 后面板主要包括, ①液晶显示器, ②电源开关, ③量程选择开关, ④HFE 插 器, ⑤输入插孔, ⑥电池盒。2.使用方法 ⑴. 电源开 关在字母 “ POWER(电源)”下边注有 “OFF”(关)和“ON”(开)。把电调开关拨至“ON” 接 ， 通电源, 液晶显示器上出现“0”或“1” 即可使用仪表。，测量时黑表笔接测量信号的“－”端，对应插入表面上的 COM 孔, 红表笔接测量的信号, 对应插入表面上的 V、Ω 孔, MA 孔或 10A 孔内。⑵. 测量电阻测量时红黑表笔分别插入 V、Ω 及 COM 孔, 又分别连接电阻的两端,“量程选择”开关量于 “Ω ”档内适当档程, 若显示器只有“l”显示, 则说明所 测电阻大于该量程, 要加大量程再测, 若显示器出现某一 数字, 则说明所测电阻是在该量程以内的电阻, 这数字就17模拟电子技术实验18实验一常用电子仪器使用及元件测试是该电阻的阻值。⑶. 测量直流电压(DC V)：先将“量程选择”开关置于 “DC V” ，即测量直流电压档内, 红黑表笔同上接法。按 所测电压的大 小选择量程 , --般是从大量程 拨至小量程 , 显示器显示的数字即是所测电压的值, 若只显示“1” ，即 为所测电压大于该量程, 应尽快取开表笔, 改换大的量程 再测试, 其最大允许测试 1000V 的直流电压。⑷. 测量交流电压（AC V） ：将“量程选择”开关拨到 “AC V”范围内合适的量程, 其他均同（3）,其最大允许 输入 750V（AC）或 750(DC)(误输入时)频率为 25-50HZ。⑸. 测量交流电流：将“量程选择”开关拨到“AC A” 范围内合适的档级, 黑表笔同前, 红表笔插入 mA 孔或10A 孔, 测量前首先要分析输入电流的大小, 若输入电流 小于 200mA,则红表笔插入 mA 孔, 大于 200mA, 则红表笔 插入 10A 孔内, “量程选择”开关应拨到 20mA/l0A 共用 档。⑹. 测量直流电流将“量程选择”开关拨到“DC A” 范围内, 其他接法与⑤相同。测量方法也相同。18模拟电子技术实验19实验一常用电子仪器使用及元件测试⑺. 测量二极管将“量程开拨挑到“△”二极管档。红黑表笔接法如同测电阻接法。当两表笔分别接在二极管 的两个极时，若是正向偏值(V、? 相对 COM 孔的电压为 2.8 伏)显示器显示 0.15-0.30V 时, 则该二极管为锗管, 若 显示 0.500-0.700V 时, 侧该二极管为硅管, 而且此时红笔 为“+”极，黑笔为“－”极。若是反向偏值时, 均显“1” ， 由于该表开路电压为 2.8V(典型值)， 测试电流为 2±0.5mA. 若显示数值不在这两个范围内,即可判为不可用(坏管)。该 档也可测出整流桥的四个极及其质量。⑻. 测量三极管判定基极时可根据测量二极管的内 容, 亦可定出红笔接的是 NPN 管的基极 B。反之黑笔接的 是管的基极 B。测量方法为, 将“量程选择”开关拨至二极管档, 红笔 固定接某个电极, 用黑笔依次接触另外两个电极。两次显 示值基本相等(都在 0.7V 左右或都为“1” 证明红表笔 〉, 接的就是基极。如果两次显示值中, 一次在 0.7V 左右, 另 一次显示“l”, 说明红笔接的不是基极,应改换其它电极重 新测量。待测出两次数值基本相等时即己找到基极。19模拟电子技术实验20实验一常用电子仪器使用及元件测试借助于 HFE 插口, 也可以测出发射极、集电极。将“量 程选择”开关拨到“NPN”或“PNP”档, 把管子的电极 插入 HFE 插口的对应孔内, 显示器就显示出在(7)的典型 值下的 HFE( ? )参数。即三极管是由两个 PN 结构成, 困此可利用测量二极管 的方法测量三极管 BE 结、 结的二极管特性, 亦可判断 BC 出是 NPN 型管，以及硅管、锗管、及其好坏。若将两表笔的接法与测二极管的方法相调换 , 亦可判 断为 PNP 型管,同样方法可判断是硅管、锗管及其好坏。⑼. 检查线路及通断测试将量程选择开关拨至 “（ （ （? ” --蜂鸣器档, 红黑表笔分别接 “C? ” “COM” Ω 和 孔。若需测量线路及元伴的阻值低于规定值(20±l0Ω )， 蜂鸣器即发出声音，以及显示器显示出数值(操作时间要 短), 这数值即为该线路或元器件的电阻值。利用蜂鸣器来 检查线路,即迅速又方便, 因为操作者不需读出电阻值, 仅 凭听觉即可作出判断。三 、 实验步骤20模拟电子技术实验21实验一常用电子仪器使用及元件测试1. 基本训练首先按(一)的内容进行操作, 明确所调节旋钮的作用, 且调节好, 熟悉其功能,完成并记录下列内容将某一波形或校准信号CAL连接到CH1、CH2两个输入通道， 在荧屏上观察波形的同时，注意观察并记录面板上与荧屏上 显示的各个按钮开关处于什么状态， 各个旋钮处于什么档程。在实验报告中画出所测波形在荧屏上的显示状态，并说明各 个按钮开关、各个旋钮的功能状态；将上述状态记录于表1-1 中。⑴. 使荧屏上的波形幅度相等，极性相同，所测试的波形 幅度读数误差最小时。⑵. 使荧屏上的波形幅度相等，极性相反，所测试的波形 幅度读数误差最小时。⑶. 在荧屏上所测试的波形为CH1、CH2两个输入信号之差 时。⑷. 在荧屏上所测试的波形为CH1与CH2的输入信号之和， 其波形幅度读数误差最小时。21模拟电子技术实验22实验一常用电子仪器使用及元件测试⑸. 在荧屏上显示的只有CH1或CH2输入信号之波形，其波 形幅度读数误差最小时。⑹. 观察CH1通道显示波形的原形与CH2通道显示该波形在 水平方向扩展了10倍的波形，其波形周期读数误差最小时。⑺. 测试某一矩形波或校准信号CAL的参数；（即测试脉 冲周期T、脉冲幅度Vm、脉冲宽度Tw、上升时间Tr、下降时间Tf） 表1-1 等幅 等幅 信号 信号 最小 扩展 CAL 功能要求 同极 极反 之差 之和 误差 10倍 参数 状态及功能键22模拟电子技术实验23实验一常用电子仪器使用及元件测试2 测量直流电压 ⑴. 分别用示波器, 数字万用表测试直流稳压电源的输出 电压。调节输出细调旋扭，使输出电压为0.5V、1V、2V、3V、 5V、10V等。在报告中用画图表示。⑵. 分别测量各段输出电压之范围(亦测量初调为6V、 12V、 18V等各段电压的输出范围)。⑶. 并且测量出实验学习机上的各直流电源的电压是否与 标称值一致；记录下以上各值，指出差误情况。在报告中用 画图表示。3 用示波器测量函数信号发生器的输出信号 ⑴. 正弦信号：按压函数信号发生器面板上的信号选择按 钮，当〔～〕符号旁的指示灯亮启时，即选中了正弦波形输 出。按压〔20dB〕〔40dB〕输出幅度衰减按钮，选择适当的 衰减档程，调节 AMPL 函数信号输出幅度旋扭，用示波器、 毫伏表测量其各衰减倍率时的输出电压范围；确定某一个电 压值，按压频率选择按钮，当对应频率数字旁的指示灯亮启23模拟电子技术实验24实验一常用电子仪器使用及元件测试时，即选中了该频率段，调节频率微调旋扭，测出该频率段 的输出频率范围? 记录此时波形输出的频率、电压值；调节 OFFSET 旋扭，观察其输出波形在某一频率下，输出幅度调节 旋钮不变时，有何变化，记录其现象。⑵. 脉冲信号：按压函数信号发生器面板上的信号选择按 钮，当〔 〕符号旁的指示灯亮启时，即选中了脉冲波形 输出。选择适当的衰减档程，调节 幅度 旋扭，用示波器、 毫伏表测量在对应的衰减倍率时的输出电压范围；然后选定 某一个电压值，按压频率选择按钮，当对应频率数字旁的指 示灯亮启时，即选中了该频率段，调 频率微调 旋扭，测出 该频率段的输出频率范围? 记录此时波形输出的频率、电压 值；调节 OFFSET 旋扭，观察其输出波形在某一频率下，输 出幅度调节旋钮不变时，有何变化，记录其现象。⑶. 三角波信号按压函数信号发生器面板上的信号选择 按钮，当〔uvuv〕符号旁的指示灯亮启时，即选中了三 角波波形输出。选择适当的衰减档程，调节 幅度 旋扭，用 示波器、毫伏表测量在对应的衰减倍率时的输出电压范围； 然后选定某一个电压值。按压频率选择按钮，当对应频率数24模拟电子技术实验25实验一常用电子仪器使用及元件测试字旁的指示灯亮启时， 即选中了该频率段， 调节 频率微调 旋 扭，测出该频率段的输出频率范围? 记录此时波形输出的频 率、电压值；调节 OFFSET 旋扭，观察其输出波形在某一频 率下，输出幅度调节旋钮不变时，有何变化，记录其现象。注意测量函数信号发生器输出的各种信号时, 选择的输 出幅度衰减按键和输出频率按键, 不应选择固定在某一按键 状态下, 输出电压不应固定在某一数值下测量，即每测量一 组数据必须调节改换信号发生器的输出电压、 频率后再测量。四 、预习要求 1. 认真阅读本实验的所有内容，重点放在示波器面板的各 旋钮、按键的功能及其使用上；回忆做物理实验时, 使用 示波器测试频率时的“李沙育图形”的方法。认真阅读模 拟学习机的使用说明。2. 复习二极管, 三极管的有关章节，明确二极管, 三极管 特性；考虑一下使用模拟万用表(指针式万用表红正黑负) 测试二极管、三极管的极性，好坏，判断NPN、PNP管的方 法，测量估计β 值的范围；并简述其测试过程。3. 了解数字万用表的使用方法。五、实验报告25模拟电子技术实验26实验一常用电子仪器使用及元件测试1． 要求用统一的实验报告纸； 字迹要清楚， 文理要通顺, 用 坐标纸绘出所测的波形图、 2． 所测试的电压及频率要求用计算式的形式写出。26
【模电实验报告】实验四 负反馈放大电路一． 实验目的1．加深理解负反馈对放大电路各项性能参数的影响。2．掌握反馈放大器性能指标的测试方法。二 实验仪器1．双踪示波器 2．信号发生器 3．数字多用表 4．直流稳压电源 三 实验原理与电路图 原理图如下：原理如下该电路是由两级阻容耦合放大器构成的电压串联负反馈电路。反馈放大器是由多级放大器 （或单级放大器）加上负反馈网络组成。放大电路引入负反馈后，虽然放大能力降低了，但 其它性能指标得到改善，而且放大电路的工作更加稳定。表现如下1．负反馈放大电路的放大倍数A为基本放大器的放大倍数（开环）。F为反馈网络的反馈系数。Af 为负反馈放大器的放大倍数（闭环）。2. 引入负反馈可以扩展放大器的通频带 放大器的管子确定后，其增益与带宽之积为一常数。因此引入负反馈后，带宽扩展了 1+AF 倍。3. 负反馈可以提高放大倍数的稳定性4. 负反馈对输入（输出）电阻的影响 输入电阻（输出电阻）的变化与反馈网络在输入端（输出端）的连接方式有关。串联负反馈 使输入电阻提高（1+AF）倍，并联负反馈使输入电阻减小 1+AF 倍；电压负反馈使输出电 阻减小 1+AF 倍，电流负反馈使输出电阻提高 1+AF 倍。5．引入负反馈可以减小非线性失真，抑制干扰和噪声等。仿真结果如下:1.静态工作点测量如下：2.闭环电路R L ( kΩ )U i (m V )U o (m V )Auf开环 闭环∞ 1.5k ∞ 1.5k0.707 0.707 0.707 0..84 7.03 5..9 7.593、负反馈对非线性失真的改善 开环时闭环时负反馈对电路有所改善 当反馈接入 VT1 基极，电路接入正反馈，出现震荡。4、负反馈对输入电阻的影响 当 时 时，开环 闭环 5、放大器的频率特性 闭环：7.07mV 7.07mV4.91mV 5.38mV11.5kΩ 16.2kΩ开环：f H （Hz）f L （Hz）B W （Hz）开环 闭环280K 767K98 K 766.8K三 实验内容 1．负反馈放大器开环和闭环放大倍数的测试 （1）开环电路测试 ①按图电路接线，反馈电阻RF和负载电阻先不接入。②在放大电路的输入端A接入US=10mV、f=1kHz的正弦波，用示波器观察放大器的输出波形， 使输出不失真且无振荡。③测量电路的输入US、Ui和输出电压UO值，记录在表中。④接入负载电阻RL，重复③实验步骤。⑤根据实测值计算开环电压放大倍数、输入电阻和输出电阻值。（2）闭环电路测试 ①接通RF，调整输入信号幅值，使电路输出不失真且无振荡。②测量空载（RL=∞）和有载（RL=3kΩ ）时，电路的输入 US、Ui，输出 UO、UOL 的值，并记 录。③根据实测值计算闭环电压放大倍数、输入电阻和输出电阻值。2．负反馈对失真的改善作用 ①将电路中的RF断开，形成开环，调节信号发生器的输出幅度，使之逐步加大ui ，用示波 器观察放大器的输出信号波形，使出现适当失真（注意不要过份失真）并记录失真波形幅度及此时的输入信号值。②将电路中RF接上，形成闭环，用示波器观察输出信号波形的情况，并适当地增加输入信号 幅度ui，使放大器输出幅度接近开环时的输出信号失真波形幅度，记录此时输入信号值。并 和实验步骤①进行比较，是否负反馈改善电路的失真。③若RF=3kΩ 不变，但RF接入T1的基极（正反馈），会出现什么情况？实验验证之。④记录上述各步实验的波形图。3．测放大器的频率特性 ①将图5-7-1电路的RF断开，形成开环，调节信号发生器的输出信号幅度，使Ui=10mV，频率 f=1kHz，用示波器观察放大器的输出信号波形，并调整示波器使波形充满显示屏的标度（注 意不要失真，否则需改变输入信号的大小）。②逐步减小信号发生器的输出频率， 用毫伏表监测输入端信号的幅度， 使之保持上述的输入 幅度不变，用示波器观测放大器的输出波形，直到其波形幅度减小为原来的70.7%，此时信 号频率即为放大器下限频率fL。③条件同②，但逐渐增大信号发生器的频率可测得上限频率fH，计算频带宽度BW。④将电路的 RF 接上，形成闭环，重复①～③步骤，即可测量计算出闭环电路的 BWf，并比较 BW 与 BWf。四 测量结果与分析 1.静态工作点第一级：测量参数 实测值UB UC UE0.703v11.89V129.6mvU B Q ? 0.703V； R E =1.9KΩU B E Q ? U b ? U e =703mv-129.6mv =0.57VI CQ ? I EQ ?U BQ ? U BEQ RE=0.07mA第二级：测量参数 实测值UB UC UE2.51v6.45v1.878vU B Q ? 2.51V； R E =2KΩU B E Q ? U b ? U e =2.51-1.878v =0.63VI CQ ? I EQ ?U BQ ? U BEQ RE=0.32mA2.闭环电路R L ( kΩ )U i (m V )U o (m V )Auf开环 闭环∞ 1k ∞ 1k0.64 0.64 0.64 0.
21.9 12.5F ?R4 RF ? R4?100 100 ?
3 2 ，1 F? 3 1 .2 53.负反馈对非线性失真的影响 开环时闭环时负反馈对电路有所改善 当反馈接入 VT1 基极，电路接入正反馈，出现震荡。4.负反馈对输入电阻的影响 当 时 时，开环 闭环 5.放大器的频率特性5.8mV 5.8mV3.4mV 4mV7.2kΩ 11.3kΩf H （Hz）f L （Hz）B W （Hz）开环 闭环95K 302K130 .19K
【模电实验报告】目录2.1 晶体管共射极单管放大器 ................................................................................................. 3 一、实验目的 ....................................................................................................................... 3 二、实验原理 ....................................................................................................................... 3 三、实验步骤 ....................................................................................................................... 5 四、实验结果 ....................................................................................................................... 8 2.5 多级负反馈放大器的研究 .............................................................................................. 10 一、实验目的 ..................................................................................................................... 10 二、实验原理及电路 ......................................................................................................... 10 三、实验内容 ..................................................................................................................... 12 四、实验结果 ..................................................................................................................... 15 2.6 功率放大电路 ................................................................................................................... 18 一、实验目的 ..................................................................................................................... 18 二、实验原理 ..................................................................................................................... 18 三、实验内容 ..................................................................................................................... 19 四、实验结果 ..................................................................................................................... 20 2.7 集成运算放大器的基本应用 ........................................................................................... 22 一、实验目的 ..................................................................................................................... 22 二、实验原理 ..................................................................................................................... 22 三、实验内容 ..................................................................................................................... 24 四、实验结果 ..................................................................................................................... 26 2.8 RC 文氏电桥振荡器 ....................................................................................................... 28一、实验目的 ..................................................................................................................... 28 二、实验原理 ..................................................................................................................... 28 三、实验内容 ..................................................................................................................... 29 四、实验结果 ..................................................................................................................... 30 2.9 有源滤波器 ...................................................................................................................... 33 一、实验目的 ..................................................................................................................... 33 二、实验原理 ..................................................................................................................... 331三、实验内容 ..................................................................................................................... 34 四、实验结果 ..................................................................................................................... 35 3.3 电压/频率转化电路 ........................................................................................................ 39 一、实验目的 ..................................................................................................................... 39 二、实验原理 ..................................................................................................................... 39 三、实验内容 ..................................................................................................................... 41 四、实验结果 ..................................................................................................................... 4222.1 晶体管共射极单管放大器一、实验目的1、掌握用 multisim 仿真软件分析单级放大器主要性能指标的方法。2、掌握晶体管放大器静态工作点的调试和调整方法，观察静态工作点对放 大器输出波形的影响。3、测量放大器的放大倍数、输入电阻和输出电阻。二、实验原理实验电路如图 2.1－1 所示，采用基极固定分压式偏置电路。电路在接通直 流电源 Vcc 而未加入信号（Vi=0）时，三极管三个极电压和电流称为静态工作点， 即VBQ=R2VCC/(R2+R3+R7) ICQ=IEQ=(VBQ-VBEQ)/R4 IBQ=IEQ/β VCEQ＝VCC－ICQ（R5＋R4） 1、 放大器静态工作点的选择和测量3（2.1-1） （2.1-2） （2.1-3） （2.1-4）放大器的基本任务是不失真的放大小信号。为了获得最大不失真输出电压， 静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。若工作点选的太高，则容 易引起饱和失真；而选的太低，又易引起截止失真。静态工作点的测量是指在接通电源电压后放大器输入端不加信号时， 测量晶 体管的集电极电流 ICQ 和管压降 VCEQ。其中 VCEQ 可直接用万用表直流电压档测 C-E 极间的电压既得，而 ICQ 的测量则有直接法和间接法两种（1） 直接法：将万用表电流档串入集电极电路直接测量。此法精度高，但要 断开集电极回路，比较麻烦。（2） 间接法：用万用表直流电压档先测出 R5 上的压降，然后根据已知 R5 算出 ICQ，此法简单，在实验中常用，但其测量精度差。为了减小测量误差，应选用内 阻较高的电压表。当按照上述要求搭好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器观察输出。静 态工作点具体的调节步骤如下：现象 动作 出现截止失真 减小 R 出现饱和失真 增大 R 两种失真都出现 减小输入信号 无失真 加大输入信号根据示波器上观察到的现象，做出不同的调整动作，反复进行。当加大输入 信号，两种失真都出现，减小输入信号，两种失真同时消失，可以认为此时的静 态工作点正好处于交流负载线的中点，就是最佳的静态工作点。去掉输入信号， 测量此时的 VCQ,就得到了静态工作点。2、电压放大倍数的测量 电压放大倍数是指放大器的输入电压 Ui 输出电压 Uo 之比 AV=UO/Ui （2.1-5）用示波器分别测出 UO 和 Ui，便可按式（2.1-5）求得放大倍数，电压放大倍数与 负载 R6 有关。3、输入电阻和输出电阻的测量 （1）输入电阻 Ri 用电流电压法测得，电路如图 2.1-3 所示。在输入回路中 串接电阻 R=1kΩ ，用示波器分别测出电阻两端电压 Vi 和 Vs，则可求得输入电阻 Ri 为 Ri=Vi/Ri=Vi×R/（Vs-Vi）4（2.1-6）图 2.1-3 电阻 R 不宜过大，否则引入干扰；也不宜过小，否则误差太大。通常取与 Ri 同一数量级。（2）输出电阻 Ro 可通过测量输出端开路时的输出电压 Vo’，带上负载 R6 后 的输出电压 Vo。Ro=（Vo’/Vo-1）×R6 （2.1-7）三、实验步骤（一） 计算机仿真部分 1、静态工作点的调整和测量 (1)如图所示,介入函数发生器和示波器,示波器 A 通道接放大器输入信号,B 通道接放大器输出信号。按 Run 键开始仿真。5(2)在输入端加入 1kHz,幅度为 20mV(峰-峰值)的正弦波,双击函数信号发生 器设置信号为正弦波,频率 1kHz,幅度为 10mV。A 或 shift+A 调节电位器,使示 按 波器所显示的输出波形达到最大不失真。如图所示。(3)撤掉信号发生器,使输入信号电压 V i =0,用万用表测量三极管三个极分 别对地的电压 V E ， V B ，VC，V CEQ，I EQ，根据I EQ ?V EQ RE,算出I CQ ? I EQ。将测量值记录于下表中,并与估算值进行比较。理论估算值VBVC实际测量值VEV CEICVBVCVEV CEIC2、电压放大倍数的测量 输入信号是 1kHz， 幅度是 20mVpp 正弦信号， 利用实验原理中的公式 （2.1-5） 分别计算输出端开路和 R6=2kΩ 时的电压放大倍数，并用示波器双踪观察 Vo 和 Vi 的相位关系。3、输入电阻和输出电阻的测量 （1）用示波器分别测出电阻两端的 Vs 和 Vi，用式（2.1-6）便可计算 Ri 的 大小。如图 2.1-11 所示。6图 2.1-11 （2）根据测得的负载开路时的电压 Vo’和接上 2kΩ 电阻时的输出电压 Vo， 用式（2.1-7）可算出输出电阻 Ro。将 2,3 的结果记录于下表理论估算 参数 负载开路 RL=2kΩ Vi Vo AV Ri Ro Vi Vo 实际测量 AV Ri Ro（二）实验室操作部分 1、静态工作点的调整和测量 （1）按照实验电路在面包板上连接好，布线要整齐、均匀，便于检查；镜 检查无误接通 12V 直流电源。（2）在放大电路输入端加入 1KHz、幅度为 20mV 的正弦信号，输出端接示 波器，调节电位器，使示波器所显示的输出波形不失真，然后关掉信号发生器的 电源，使输入电压 Vi=0，用万用表测量三极管三个极分别对地电压，VE，VB，VC， VCEQ，ICQ,根据 I=V/R 算出 I=I。记录测量值，并与估算值进行比较。VB理论估算值 VC VE VCEICVB实际测量值 VC VE VCEIC2、电压放大倍数的测量 (1)打开信号发生器的电源，输入信号频率为 1KHz、幅度为 20mV 的正弦信 号，输出端开路时，用示波器分别测出 Vi,Vo’的大小，然后根据式（2.1-5）算 出电压放大倍数。（2）放大器输入端接入 2kΩ 的负载电阻 R6，保持输入电压 Vi 不变，测出此 时的输出电压 Vo， 并算出此时的电压放大倍数，分析负载对放大电路电压放大倍 数的影响。（3）用示波器双踪观察 Vo 和 Vi 的波形，比较它们之间的相位关系。3、输入电阻和输出电阻的测量7（1）用示波器分别测出电阻两端的电压 V 和 V，利用式（2.1-6）便可算出 放大电路的输入电阻 Ri 的大小。（2）根据测得的负载开路时输出电压 Vo’和接上负载时的输出电压 Vo，利 用式（2.1-7）便可算出放大电路的输出电阻 Ro。记录实验数据。理论估算 参数 负载开路 RL=2kΩ Vi Vo AV Ri Ro Vi Vo实际测量 AV Ri Ro四、实验结果实际测量值VBVCVEV CEIC2.75V7.811V2.104V 静态工作点5.707V2.09mA放大电路动态指标测试、计算结果（仿真） 实际测量值 参数 负载开路 RL=2kΩ Vi 14.14mV 14.14mV V0 1840mV 932.1mV AV 130 66 Vi 7.754mV 7.794mV Ri 1217Ω 1180Ω8电压放大倍数测量（RL=∞）电压放大倍数测量（RL=2kΩ ）92.5 多级负反馈放大器的研究一、实验目的（1）掌握用仿真软件研究多级负反馈放大电路。（2）学习集成运算放大器的应用，掌握多级集成运放电路的工作特点。（3） 研究负反馈对放大器性能的影响，掌握负反馈放大器性能指标的测试方法。1.测试开环和闭环的电压放大倍数、输入电阻、反馈网络的电压反馈系数和 通频带； 2.比较电压放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带在开环和闭环时的差别； 3.观察负反馈对非线性失真的改善。二、实验原理及电路（1）基本概念在电子电路中，将输出量（输出电压或输出电流）的一部分或全部通过一定 的电路形式作用到输入回路， 用来影响其输入量（放大电路的输入电压或输入电 流）的措施称为反馈。若反馈的结果使净输入量减小，则称之为负反馈；反之，称之为正反馈。若 反馈存在于直流通路，则称为直流反馈；若反馈存在于交流通路，则称为交流反 馈。交流负反馈有四种组态：电压串联负反馈；电压并联负反馈；电流串联负反 馈；电流并联负反馈。若反馈量取自输出电压，则称之为电压反馈；若反馈量取 自输出电流， 则称之为电流反馈。输入量、 反馈量和净输入量以电压形式相叠加， 称为串联反馈；以电流形式相叠加，称为并联反馈。在分析反馈放大电路时， “有无反馈”决定于输出回路和输入回路是否存在 反馈支路。“直流反馈或交流反馈”决定于反馈支路存在于直流通路还是交流通 路； “正负反馈”的判断可采用瞬时极性法，反馈的结果使净输入量减小的为负 反馈，使净输入量增大的为正反馈； “电压反馈或电流反馈”的判断可以看反馈 支路与输出支路是否有直接接点， 如果反馈支路与输出支路有直接接点则为电压 反馈，否则为电流反馈； “串联反馈或并联反馈”的判断可以看反馈支路与输入 支路是否有直接接点， 如果反馈支路与输入支路有直接接点则为并联反馈，否则 为串联反馈。引入交流负反馈后， 可以改善放大电路多方面的性能：提高放大倍数的稳定 性、改变输入电阻和输出电阻、展宽通频带、减小非线性失真等。实验电路如图所示。该放大电路由两级运放构成的反相比例器组成，在末级的输 出端引入了反馈网路 Cf、Rf2 和 Rf1，构成了交流电压串联负反馈电路。10（2）放大器的基本参数1）开环参数将反馈之路的 A 点与 P 点断开、与 B 点相连，便可得到开环时的放大电路。由 此可测出开环时的放大电路的电压放大倍数 AV、输入电阻 Ri、输出电阻 Ro、反馈 网路的电压反馈系数 Fv 和通频带 BW，即：Av ? Vo Vi V i R1 ViRi?? VN?V ' ? Ro ? ? o ? 1 ? RL Vo ? ? FV ? BW VfVo ? fH ? fL? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?式中：VN 为 N 点对地的交流电压；Vo’为负载 RL 开路时的输出电压；Vf 为 B 点 对地的交流电压；fH 和 fL 分别为放大器的上、下限频率，其定义为放大器的放大 倍数下降为中频放大倍数的 1AV AV2时的频率值，即1 2 AV I AV I ? 0 .7 0 7 A V I ? 0 .7 0 7 A V I ? ? ? ? ? ? ?? ?jf H jf L? ?? ?1 22）闭环参数通过开环时放大电路的电压放大倍数 Av、输入电阻 Ri、输出电阻 Ro、反馈网络的 电压反馈系数 Fv 和上、下限频率 fH、fL，可以计算求得多级负反馈放大电路的闭 环电压放大倍数 AVf、输入电阻 Rif、输出电阻 Rof 和通频带 BWf 的理论值，即11? ? 1 ? AV FV ? R if ? R i (1 ? AV FV ) ? ? ' Ro Vo ? ' R of ? ( 其 中 AV ? ) ? ' 1 ? A v FV Vi ? ? f H f ? f H (1 ? AV FV ) ? ? ? B W f ? f H f ? f Lf (其 中 )? fL ? ? ? f Lf ? 1 ? A F V V ? ? AV f ? AV测量放大电路的闭环特性时，应将反馈电路的 A 点与 B 点断开、与 P 点相连，以 构成反馈网络。此时需要适当增大输入信号电压 Vi，使输出电压 Vo（接入负载 RL 时的测量值）达到开环时的测量值，然后分别测出 Vi、VN、Vf、BWf 和 Vo’ （负 载 RL 开路时的测量值）的大小，并由此得到负反馈放大电路闭环特性的实际测 量值为? ? Vi ? ? V i R1 R if ? ? V ? VN ? i ? ' ? Vo ? ? R of ? ? ? 1? RL ? ? Vo ? ? ? Vf ? FV ? Vo ? ? B W f ? f Hf ? f Lf ? ? ? Av f ? Vo上述所得结果应与开环测试时所计算的理论值近似相等， 否则应找出原因后重新 测量。在进行上述测试时，应保证各点信号波形与输入信号为同频率且不失真的正弦 波，否则应找出原因，排除故障后再进行测量。三、实验内容计算机仿真部分(4)根据电路画出实验仿真电路图。其中得到的波特图绘制仪的命令为 “Simulate?Instrument?Bode Plotter” 。12（2）调节 J1 将开关打到下面，测试电路的开环基本特性。1) 将信号发生器输出调为 1kHz、10mVp（峰值）正弦波，然后接入放大器的输 入端到网络的波特图如下图。4 2）保持输入信号不变，用示波器观察输入和输出的波形。133）接入负载 RL，用示波器分别测出 Vi、VN、Vf、Vo，记录表 2.5―1 中。4）将负载 RL 开路，保持输入电压 Vi 的大小不变，用示波器测出输出电 记入表 2.5―1 中。5）从波特图上读出放大器的上限频率 fH 与下限频率 fL 记入表中。6）由上述测试结果，计算放大电路开环时的 Av、Ri、Ro 和 Fv 的值，并计算出放 大器闭环式 Avf，Rif 和 Rof 的理论值。（3）调节 J1，将开关打到上面，测试电路的闭环基本特性。1） 信号发生器输入调为 1kHz、10mVp（峰值）正弦波，然后接入放大器的 输入端，得到网络的波特图。142）接入负载 RL，逐渐增大输入信号 Vi，使输入电压 Vo 达到开环时的测量值，然 后用示波器分别测出 Vi、VN 和 Vf 的值，记入表格。3）将负载 RL 开路，保持输入电压 Vi 的大小不变，用示波器分别测出 的值，记 入表中。4)闭环式放大器的频率特性测试同开环时的测试，即重复开环测试（5）步。5） 有上述结果并根据公式计算出闭环时的 Avf、 if、 of 和 Fv 的实际值， R R 记入表中。6)由波特图测出上下限频率，计算通频带 BW。四、实验结果1.示波器截图 i. 开环未接负载输出ii.开环接负载输出15iii.闭环未接负载输出iv.闭环接负载输出162、实验数据表 2.5―1 负反馈放大电路仿真测试数据Vi/mVVN/mV Vf/mV/VV0/V开环测试 闭环测试9.996 9...991 6.133 0.. 52.2164. 2 49.5/kHz/HzBW/kHz/Ω /Ω开环测试 闭环测试40.683 142..2. 256.40. 功率放大电路一、实验目的（1）熟悉集成功放的工作原理，掌握测试其性能指标的方法，功率放 大器的作用。二、实验原理（1）基本概念 在放大器的输出端，电压、电流和功率三者都是相互伴随的，以提供负载足 够大的功率为主要目的的放大器，称为功率放大器。其作用是把信号进行功率放 大，提供一定功率的不失真信号，当负载一定时，要求功放输出功率尽可能大， 输出非线性失真尽可能小。（2）基本参数 1）直流电源供给功率 。直流电源供给功率，是指在功放中直流电源实际输出功率。在实际应用中，直流电源的输出电流 I 随输入信号的幅度变化。因此，通 常可以在输入端施加一个幅值稳定的信号进行测量。（2.6-1） 2）最大不失真输出功率 。最大不失真输出功率，是指在加大输入信号，直至输出电压波形临界失真为止时的输出功率。（ 3）电路的最大效率 （2.6-3） 4）功放的增益 （dB）18）（2.6-2）（2.6-4）5）功放的带宽。对于一般的交流放大电路，输出幅值随输入信号频率的变化成 为幅频特性。保持输入的幅值不变，降低其频率，当输出电压降至平坦部分的 0.707 倍的输入频率称为下限频率，记为 。保持输入幅值不变，升高频率，当 输出电压降至平坦部分的 0.707 倍的输入频率称为上限频率，记为 的频率范围，成为放大器的通频带或带宽 BW。（2.6-5） 。二者之间三、实验内容（1）在输入端加 1kHz，峰值为 200mV 的正弦波，调节滑动变阻器，逐渐加大输 入的幅值，直至示波器观察到 的临界失真为止。用示波器测出 和 ，读出此 时稳压电源的电压 中。（2） 用波特图绘制仪绘出网络的波特图，读出功放的 ，记入表中。和电流 I，算出 、 和 ，将结果填入表 2.6-119四、实验结果输入输出信号波形及幅值测量截止频率测量20表 2.6-1功放仿真测试数据记录 IR8=8..499V30.34dB14V7.855mA？3.89V 测量方法有误1.84W？0.kHz 18.354Hz212.7 集成运算放大器的基本应用一、实验目的（1）了解并掌握由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）掌握集成运算放大器的基本应用，为综合应用奠定基础。（3）进一步熟悉仿真软件的使用。二、实验原理集成运放是一种具有高电压放大倍数的直接耦合器件。当外部接入有不同的 线性或非线性元器件组成的输入负反馈电路时，可以灵活的实现各种函数关系， 在线性应用方面，可组成加法、减法、比例。积分、微分、对数等模拟运算电路。在大多数情况下，将运放视为理想的，即在一般讨论中，以下三条基本结论 是普遍使用的1）开环电压增益 2）运放的两个输入端电压近似相等，即 ，称为“虚短” 。， 即， 称为 “虚3） 运放的同相和反相两个输入端的电流可视为零 断” 。应用理想运放的三条基本原则，可简化运放电路计算，得出本次实验结论。（1）反相加法电路。电路如下图所示，输出电压和输入电压的关系是22当时，。（2）差动放大电路（减法器） 。减法器实际上是反相加法器和同相加法器的 组合。如图所示的电路中，有当，时，有如下关系：(3)积分运算电路。反相积分电路如图所示。在理想条件下，有式中是 t=0 时刻电容两端的电压值，即初始值。23如果输入幅值未 E 得阶跃电压，并设，则即输出电压 和时间成正比。显然 RC 的数值越大，打到给定的 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算放大器最大输出范围的 限制。三、实验内容（一）计算机仿真部分 （1）加法电路。Vi1 = 100 mV，Vi2 = 200 mV（峰峰值） i1 和 Vi2 均为频 ，V24率为 1kHz 的正弦信号，使输出波形不失真，观察并记录结果。（2）积分电路。输入为方波，频率为 1kHz，幅度为 100 mV（峰峰值） ，观 察并记录输出波形。（3）减法电路。输入 Vi1 = 200 mV，Vi2 = 500 mV（峰峰值） i1 和 Vi2 均 ，V 为频率为 1kHz 的正弦信号，使输出波形不失真，观察并记录结果。25四、实验结果加法电路输出波形积分电路输出波形减法电路输出波形26272.8一、实验目的RC 文氏电桥振荡器(1)学习 RC 正弦波振荡器的组成及其振荡条件。(2)学会测量、调试振荡器。二、实验原理文氏电桥振荡器是一种较好的正弦波产生电路，适用于产生频率小于 1MHz，频率范围宽，波形较好的低频振荡信号。因为没有输入信号，为了产生正弦波，必须在电路里加入正反馈。下图是用运算放大器组成的电路，图中 R3,R4 构成负反馈支路，R1，R2，C1， C2 的串并联选频网络构成正反馈支路并兼作选频网络，二极管构成稳幅电路。调节电位器 Rp 可以改变负反馈的深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。二 极管 D1，D2 要求温度稳定性好且特性匹配，这样才能保证输出波形正负半周对 称，同时接入 R4 以消除二极管的非线性影响。若 R1=R2，C1=C2，则振荡频率为 f0=1/2π RC，正反馈的电压与输出电压同 相位，且正反馈系数为 1/3。为满足电路的起振条件放大器的电压放大倍数 AV &283，其中 AV = 1+R5/ =Rp+R4。由此可得出当 R5 &2R3 时，可满足电路的自激振荡 的振幅起振条件。在实际应用中 R5 应略大于 R3，这样既可以满足起振条件，又 不会因其过大而引起波形严重失真。此外，为了输出单一的正弦波，还必须进行选频。由于振荡频率为 f0=1/2π RC，故在电路中可变换电容来进行振荡频率的粗调，可用电位器代替 R1，R2 来 进行频率的细调。电路起振后，由于元件参数的不稳定性，如果电路增益增大，输出幅度将越 来越大，最后由于二极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。反之，如果增 益不足，则输出幅度减小，可能停振，为此振荡电路要有一个稳幅电路。图中两 个二极管主要是利用二极管的正向电阻随所加电压而改变的特性， 来自动调节负 反馈深度。三、实验内容（一）计算机仿真部分 （1）按实验电路图连接好仿真电路。29（2）启动仿真，用示波器观测有无正弦波输出。若无输出，可调节 Rp 使 V0 为 伍明显失真的正弦波，并观察 V0 的值是否稳定。记录起振、正弦波输出和临界 失真情况下的 f、Rp 和 V0 有效值在表 2.8-1 中。（3）保持其他参数不变，分别测量 C1=C2=0.01μ F 和 C1=C2=0.02μ F 两种情况 下 V0 和 Vf 的有效值及频率，记录在表 2.8-2 中。四、实验结果表 2.8-1 起振 f/kHz Rp/kΩ V0/V 1.579 4.1 1.289 正弦波输出 1.572 7.5 8.00 临界失真 1.56 9.2 11.4表 2.8-2 Vf C1=C2=0.01μ F C1=C2=0.02μ F 1.413V 1.413V V0 4.100V 4.103V fH /fL 1.56kHz 783.227Hz起振波形30稳定波形临界失真波形31去掉二极管限幅后的波形322.9 有源滤波器一、实验目的（1） 掌握在仿真情况下测试滤波器的波特图与上限频率。（2） 掌握滤波器上限频率的测试方法，了解滤波器在实际中的应用。二、实验原理滤波器是具有频率选择功能的电路，它允许一定频率范围内的信号通过，而 对不需要传送的频率范围的信号实现有效的抑制，从而“过滤”掉不需要的频率 信号， 理想的滤波器通带内具有均匀而稳定的增益，而在通带以外则具有无穷大 的衰减。根据滤波器通带和阻带的不同，滤波器可以分为低通、高通、带通、带阻和 全通等类型。由于引入反馈程度的不同， 即使是同一类型的滤波器，其幅频响应曲线和相 频曲线也会有较大的差别。滤波器的主要技术指标由通带和阻带以及相应的带宽， 通带指标有上限频率 （一般为 3dB 截止频率） 和通带传输系数。阻带指标通常为对外带传输系数的衰 减速度（即带沿的陡变） 。通带的上限频率 fH’为滤波器增益比通带增益下降 3dB 时的频率。增益 AV(dB)传输系数自然频率：ω n=2π fH 本实验中传输系数为本实验中阻尼系数为：ξ =0.70733本实验选取 C1=0.039μ F，C2=0.01μ F，R1=10kΩ ，R2=51 kΩ ，R3=510kΩ ， R4=33Ω 。本实验电路图如下：三、实验内容（一） 计算机仿真部分 （1） 根据实验电路图画出的滤波部分仿真电路图如下。34其中得到的波特图绘制仪的命令为“Simulate?Instrument?Bode Plotter” 。（2） 输入 VPP=1V， f=100Hz 的正弦波信号， 得到波特图绘制仪所绘制的波特图下。注意纵坐标设置为-100―50dB。（3）保持输入信号不变，试改变波特图绘制仪的横纵坐标设置，观察波特图的 变化。（4）保持正弦波输入信号的峰峰值不变，仅改变其频率，分别输入 f=100Hz， 200Hz，400Hz，600Hz 和 800Hz 用示波器分别观察在三种输入情况下的输入信号 与输出信号的波形，计算 的值。(5) 保持正弦波输入信号的峰峰值不变，调节其频率，记录当= 时输入信号的频率 fH’（在仿真过程中，测量滤波器的 3dB 截止频率 fH’，也可以通过波特 图得到） 。四、实验结果（1）不同频率下输入与输出信号的波形3536（2）滤波器测试数据记录测量频率/Hz 100 1.073 1.073 0.61 200 1.058 1.059 0.50 400 0.713 0.713 -2.94 600 0.372 0.372 -8.59 800 0.213 0.213 -13.43VO AV(VO/Vi) AV/dB（2） 上限频率测量 通带增益：上限频率：37383.3 电压/频率转化电路一、实验目的（1）掌握用仿真软件模拟测试分析电压/频率转换电路。（2）学习电压/频率转换电路，掌握其原理。（3）学习电路参数的调整。二、实验原理电压/频率转换电路 （VFC） 的功能是将输入的直流电压转化成频率与其数值 成正比的输出电压，故称为电压控制振荡电路（VCO） ，简称压控振荡电路。可认 为它是一种从模拟量到数字量的转换电路。电压/频率转化框图实验流程框图如上图。根据框图，用两个运放分别组成积分器和比较器，所 的电路如下：39图中第一个运放与电容电阻构成积分电路。其反相输入端于同相输入端电位 基本相等，即 (3.3-1) 式中 是控制电压，它为正值。将 代入式（3.3-1）中，得 (3.3-2) 第二个运放与 构成滞回比较器。当它的输出电压 为低电平时，三级管截止，此时积分电路中电容充电的电流为 (3.3-3) 将式（3.3-2）代入式（3.3-3）中，得 (3.3-4) 电容充电时, 跳转，使 将逐渐下降。当它下降到 时，比较器发生变为高电平，三极管饱和导通，电容开始放电，三极管集电极与发射极之间的压降很小，一般可以忽略，因此，电容的放电电流为 (3.3-5)40将式（3.3-2）和代入式（3.3-5）中，得 (3.3-6)由式 （3.3-6） 和式 （3.3-4） 可知电容放电电流和充电电流的大小基本相等， 方向相反，且它们的绝对值与电压成正比。当电容放电时, 上升到 时，比较器发生跳转，使得 将逐渐上升。当它又变为低电平，三级管截 是三角波, 是方波。上升止，电容开始充电，电容如此反复充放电，因此 到 需 个周期，即(3.3-7) 由式（3.3-7）即可得出振荡频率为 (3.3-8) 由式（3.3-8）可知，当电容与电阻值均保持不变时，频率与控制电压大小 成正比。三、实验内容电位器属性框41仿真图（1）调节电位器的属性，使其精度为 0.1%。（2）开始仿真，测量输出电压 测量三极管基极 3.3-1 中。和集电极 与 的值，调节电位器，改变控制电压 ，的电压及振荡周期 T 与控制电压 的关系， 填入表四、实验结果表 3.3-12 2.5 58.192 3 48.399电压/频率转换电路仿真调试记录3.5 41.620 -5.002 0.863 4 36.347 -5.024 0.985 3.741 11.117 4.5 32.203 -5.042 1.107 5 29.002 -5.059 1.23 5.5 26.365 -5.027 1.351 6 24.115 -5.024 1.471T/ms/V /V /V /V72.693 -4.834 0.499-4.792 -4.961 0.624 0.74342输出波形43
【模电实验报告】实验一一、实验目的常用电子仪器的使用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。二、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。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：①1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。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2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。三、实验设备与器件 1、 函数信号发生器 3、 交流毫伏表 四、实验内容 1、用机内校正信号对示波器进行自检。1) 扫描基线调节 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， 2、 双踪示波器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 标 幅 度 Up-p(V) 频 率 f(KHz) 上升沿时间3准值实测值μ S 下降沿时间 μ S 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、用示波器和交流毫伏表测量信号参数 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 示波器测量值 信号电压 毫伏表读数 （V） 示波器测量值 峰峰值（V） 有效值（V）信号电压频率 周期 （ms） 频率（Hz） 100Hz 1KHz 10KHz 100KHz 3、测量两波形间相位差41) 观察双踪显示波形“交替”与“断续”两种显示方式的特点 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5μ S／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) ① 用双踪显示测量两波形间相位差 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， RC 移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号 经 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}