模擬電子電路（更加注重實際應用）word版

1、模擬電子技術基礎實驗與課程設計指導書應用電子教研室二OO五年三月前言 本書是根據(jù)高等院校工科無線電、電子類專業(yè)的本課程教學大綱，并結合教學實際編寫而成的一本設計性實驗課教材。在編寫過程中，摒棄了傳統(tǒng)的單純驗證性實驗模式，代之以設計性實驗新模式，并結合計算機仿真技術的運用，旨在加強學生實驗基本技能的綜合訓練，新實驗手段的掌握，培養(yǎng)和提高學生的工程設計能力與實際動手能力。 本書以模擬電子技術基礎的工程設計方法、測試方法及仿真技術為主線，突出工科特色，強調(diào)與工程實際接軌；以電路的功能為出發(fā)點設計選題，選題努力反映新技術，采用新器件，并均有設計舉例和設計任務。本書具有體系結構新穎、注重工程應用、實驗手

2、段先進、能啟發(fā)思考、易于自學、理論緊密聯(lián)系實際等特點。 全書共分三編。第一編為基本設計性實驗。第二編為基礎設計性實驗。從功能電路的作用出發(fā)，編入4種功能電路、12個設計選題。每個功能電路中均詳細介紹了電路原理、設計步驟、計算方法、典型電路及調(diào)試過程等內(nèi)容。針對每種功能電路均給出A,B、C三個具有難度梯度的選題，學生可根據(jù)自身情況，選擇難度適合的選題，達到因材施教的目的。第三編為課程設計(綜合設計性實驗)。在基本設計性實驗的基礎上進行，共有38個選題。既有中小型應用系統(tǒng)電路的設計，又有新器件的應用實例。在組織本教材的教學進度時，選題要由淺入深，由易到難，循序漸進，仿真手段的運用要適度，才能取得最

3、佳的教學效果。 本書在編寫過程中，除了依據(jù)幾年來摸索的教學實踐經(jīng)驗外，還參閱借鑒了國內(nèi)相關高等院校有關的教材，在此表示感謝。本書除了適合于大專院校的電類專業(yè)、自控專業(yè)以及儀器儀表專業(yè)外，還可作為夜大、電大等同類專業(yè)的教材。 由于編者水平所限，書中難免會有錯誤和不妥之處，懇切希望廣大讀者和同行給予批評指正。編者2005年3月 目 錄第一編 模擬電子技術基礎實驗基本知識第一章 概述第二章 實驗程序第三章 模擬電子技術基礎實驗常用儀器使用練習第四章 萬用表對常用電子元器件的檢測 第五章 集成運算放大器的主要參數(shù)測試 第六章 電路故障分析、排除及抗干擾、噪聲抑制和自激振蕩的消除 第二編 基本設計性實驗

4、第一章 單管放大電路的設計與調(diào)試 第二章 集成運算放大電路設計實驗第三章 反饋放大器實驗第四章 波形產(chǎn)生電路的實驗第五章 直流穩(wěn)壓電源的研究與設計 第三編 課程設計（綜合設計性實驗）第一章 課程設計的一般設計方法第二章 設計舉例音響放大器的設計第三章 電子課程設計題目及要求第一節(jié) 音放大電路的輸入級與音調(diào)控制電路的設計第二節(jié) 多頻率點音調(diào)控制電路設計第三節(jié) 擴音器中電子分頻電路的設計第四節(jié) 音頻功率放大電路的設計第五節(jié) 擴音器的設計第六節(jié) 設計一個擴音器第七節(jié) 設計一個音響放大器第八節(jié) 設計一個音響放大器第九節(jié) 直流穩(wěn)壓電源的設計第十節(jié) 直流穩(wěn)壓電源的設計第十一節(jié) 設計一個方波、三角波、正弦波

5、函數(shù)發(fā)生器第十二節(jié) 設計一個方波、三角波、正弦波函數(shù)發(fā)生器第十三節(jié) 多用信號發(fā)生器的設計第十四節(jié) 設計音響系統(tǒng)的輸出電平指示電第十五節(jié) 設計一個聲控閃光器。第十六節(jié) 設計一種由三極管和集成電路組成的光動電路。第十七節(jié) 設計一種由比較器構成的光動報警電路。第十八節(jié) 設計一個溫控裝置第十九節(jié) 設計一個光電越限報警器第二十節(jié) 設計一個將脈搏跳動轉(zhuǎn)換為電脈沖信號第一編 模擬電子技術基礎實驗基本知識第一章 概 述 模擬電子技術基礎實驗，實質(zhì)上就是根據(jù)教學或工程實際的具體要求，進行實際電路設計、安裝和調(diào)試的實驗過程。通過模擬電路實驗，我們既要驗證模擬電路理論的正確性和實用性，又要從中發(fā)現(xiàn)理論的近似性和局限

6、性。同時，我們還可以發(fā)現(xiàn)新問題，形成新思路，產(chǎn)生新設想，從而進一步促進摸擬電路理論和應用技術的發(fā)展。在這一過程中，不僅要鞏固深化基礎理論和基礎概念并付諸于實踐，更要培養(yǎng)理論聯(lián)系實際的學風，嚴謹求實的科學態(tài)度和基本工程素質(zhì)(其中應特別注意動手能力的培養(yǎng))，以適應將來實際工作的需要。 隨著電子技術的迅速發(fā)展，新器件、新電路不斷涌現(xiàn)，要認識和應用門類繁多的新器件和新電路，最有效的方法就是實驗?？梢?，掌握模擬電路實驗，對從事電子技術的人員是至關重要的。 一、模擬電子技術基礎實驗的分類 按實驗目的與要求模擬電子技術基礎實驗可分為二大類： 1基本設計性實驗 能夠根據(jù)技術指標的要求，設計構成具有各種功能的單

7、元電路，并用實驗方法進行分析、修正，使之達到所規(guī)定的技術指標。通過基本設計性實驗，既要驗證電路基本原理，又要檢測器件或電路的性能(即功能)指標，學會基本電量的測量方法。 2綜合設計性實驗(課程設計) 在完成模擬電子技術基礎理論知識和基本設計性實驗的基礎上，綜合運用有關知識，設計、安裝與調(diào)試自成系統(tǒng)的，與工程實際接軌的，具有一定實用價值的電子線路裝置。 二、模擬電子技術基礎實驗的方法 1直接電路實驗法 設計者根據(jù)課題技術指標要求設計出各種功能的電路后，在實驗中用元器件裝接設計電路，并對裝接電路進行觀察、測試、分析，反復更換元器件進行測試，最終達到課題技術指標的要求。直接電路實驗法優(yōu)點是：直觀、簡

8、捷，技術方法簡單，實驗結果可靠；在工程實踐中是一種普遍采用的實驗研究方法。它存在的缺點是：元器件和材料消耗大；實驗周期長；難以模擬電路中的某些故障；難以勝任大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的設計性實驗任務。 2計算機軟件仿真法 計算機軟件仿真法是利用計算機速度快、存儲容量大的特點，在計算機這一現(xiàn)代化“實驗裝置”上采用數(shù)學模擬的方法，運用各種軟件直接模擬電子線路的功能，完成各種電路性能分析和技術指標的測量。目前，在模擬電子技術基礎這一范疇里，常采用Electronic Workbench軟件和Pspice軟件完成電路的仿真。由于Electronic Workbench具有界面直觀、形象，操作方法與真實實

9、驗環(huán)境較為接近，所以在模擬電子技術基礎實驗中主要用它來進行電路仿真分析與測試。第二章 實驗程序 實驗一般可分為三個階段，即實驗準備、實驗操作和實驗總結。 一、實驗準備 實驗能否順利地進行并達到預期目的，在很大程度上取決于實驗前的準備工作。 1根據(jù)教，i乒對實驗范圍提出的要求，結合自己學習的實際情況，認真選擇不同難度的設計選題。 2根據(jù)選題要求，自行設計電路。設計電路時，計算要正確，步驟要清楚，畫出的電路要完整，元器件符號要標準化，參數(shù)要符合系列化標準值，并列出元器件潦單，完成一份設計報告。 3再列出本次設計實驗所用元器件的清單，在實驗前一周交實驗室。 4擬定詳細的實驗步驟，包括實驗電路的調(diào)試步

10、驟、測試電路及測試方法，并設計好實驗數(shù)據(jù)記錄表格，寫在預習報告欄目中。 5實驗開始，應認真檢查所領到的元器件型號、規(guī)格和數(shù)量，并進行質(zhì)量檢查；檢查所用儀器狀態(tài)，若發(fā)現(xiàn)故障應及時提出。 二、實驗操作 正確的操作方法和操作程序是提高實驗效果的可靠保障。在進行每一項操作前，都應明白測什么?為什么測?做到目的明確。心中有數(shù)。 1仿真實驗操作 (1)利用Ek=nI咖c w詘b朗ch仿真軟件對所設計電路進行性能分析，檢查能否達到技術指標要求。 (2)改變元器件參數(shù)，討論其對電路性能的改變和影響。 (3)設置若干個不同的故障，總結其對電路的影響。 (4)將結果打印整理，寫出分析總結報告。 2直接電路實驗操作

11、 (1)在無焊接實驗電路板(俗稱面包板)上插接電路或在通用實驗板上焊接電路。 (2)任何電路均應首先調(diào)試靜態(tài)，然后進行動態(tài)測試。 (3)在通電的情況下，不得拔、插或焊接半導體器件，應在關閉電源情況下進行。 (4)實驗中要先觀察電路有無異?，F(xiàn)象，然后再進行具體測試。 三、實驗總結 實驗總結就是按一定的格式和要求，寫出一份實驗報告。 寫報告的過程，就是對電路的設計方法和實驗方法加以總結，對實驗數(shù)據(jù)進行處理，對所觀察的現(xiàn)象加以分析，并從中找出客觀規(guī)律和內(nèi)在聯(lián)系的過程，它是一個提高的過程。應引起大家的重視。 因各學科的實驗性質(zhì)和內(nèi)容有別，報告要求也不一樣，就模擬電子技術基礎實驗而言，實驗報告一般應由以

12、下幾部分組成。 1實驗名稱反映該報告的性質(zhì)和內(nèi)容。2實驗目的簡明扼要地交代本次實驗要掌握什么?熟悉什么?了解什么?3實驗儀器 列出實驗儀器的名稱和型號，其目的是讓人了解實驗儀器的精度等級和先進程度，以便對實驗結果可信度做出恰當?shù)脑u價。4實驗電路原理圖 按標準畫出最后完成設計任務所要求的實驗電路原理圖，并標出元器件的名稱及參數(shù)，特別是對實驗過程中修改過的元器件及參數(shù)，應著重加以注明。若采用印刷電路板裝配，則畫出裝配示意圖。5實驗內(nèi)容及主要步驟 交待裝配時的注意事項，調(diào)試時的方法、步驟及內(nèi)容等。特別是當技術指標不滿足或不符合設計要求時，分析、修正設計方案。 6實驗數(shù)據(jù)處理 認真整理和處理實驗數(shù)據(jù)，

13、注意確定實驗數(shù)據(jù)的有效數(shù)字位數(shù)。并列出表格或西出曲線（在坐標上）7實驗結果及分析反映所做實驗的深度，是檢驗理論和實踐結合情況的一個重要標準。（1）對實驗結果進行理論分析，找出產(chǎn)生誤差的原因，提出減少實驗誤差的措施。 (2)詳細記錄組裝、調(diào)試和測試過程中發(fā)生的故障和問題，進行故障分析和說明故障排除的過程及方法。 (3)認真寫出對本次實驗的心得體會和意見，以及改進實驗的建議。 第三章模擬電子技術基礎實驗常用儀器使用練習一、實驗目的 了解DZX-2型電子綜合實驗裝置、交流毫伏表和示波器的基本工作原理并初步掌握其使用方法。二、實驗原理在模擬電子技術實驗里，測試和定量分析電路的靜態(tài)和動態(tài)的工作狀況時，常

14、用的電子儀器有示波器、低頻信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、晶體管毫伏表、數(shù)字式或指針式萬用表等，如圖3-1所示。直流穩(wěn)壓電源 實驗信號 輸出波形低頻信號發(fā)生器器實 驗 電 路示 波 器 靜態(tài)測試 動態(tài)測試 萬 用 表晶體管毫伏表圖3-1 模擬電子技術實驗中測量儀器連接框圖直流穩(wěn)壓電源： 為電路提供能源。低頻信號發(fā)生器： 為電路提供各種頻率和幅度的輸入信號。示波器： 用來觀察電路中各點的波形，以監(jiān)視電路是否正常工作，同時還用于測量波形的周期、副度、相位差及觀察電路的特性曲線等。晶體管毫伏表： 用于測量電路的輸入、輸出信號的有效值。數(shù)字萬用表： 用于測量電路的靜態(tài)工作點和直流信號的值。上述測量儀器簡介及

15、使用說明見附錄一。使用儀器測量時應注意：1 選用電子測量儀器 各種電子儀器都具有不同的技術特性，只有在其技術性能允許的范圍內(nèi)使用，才能得到正確的結果，因此使用時必須選擇恰當，如儀器所提供的信號頻率范圍或使用的頻帶寬度，最大輸出電壓或功率，允許的輸出信號最大幅度以及其輸入、輸出阻抗等。2 正確選擇儀器的功能和量程當使用儀器對電路進行測量前，必須將面板上各種控制旋鈕選擇到合適的功能和量程檔位，一般選擇量程時應先置于高檔位，然后根據(jù)指針偏轉(zhuǎn)的角度逐步將檔位降至合適位置，并盡量使指針的偏轉(zhuǎn)在滿刻度的2/3以上為好。對于采用數(shù)碼顯示的儀器，其測量數(shù)據(jù)應在測試儀器接入后5秒以上，數(shù)碼不再閃爍時再讀取數(shù)值。

16、測試時應避免在測試表筆與電路接通時改變功能選擇開關，因為這樣做的后果與錯用功能檔位是一樣的，都會損壞儀器、儀表。3 嚴格遵守實驗規(guī)則使用儀器時，一定要了解儀器各控制旋鈕的改動對被測電路的影響，然后正確使用儀器才能測到準確的數(shù)據(jù)和避免損壞儀器和器件。使用晶體管直流穩(wěn)壓電源時，一般應先調(diào)好所需的輸出電壓，而后關閉穩(wěn)壓電源，待檢查全部電路的元件及線路正確無誤后再將直流電源接上并啟動。在使用信號發(fā)生器時，要注意在將“峰值電壓范圍”增大或“輸出衰減”減小前，均應將與其配合使用的幅度微調(diào)旋鈕先歸零位，避免因儀器的電壓劇增，損壞電路和器件。4、所有測量儀器及實驗電路均應“共地”。在電子電路實驗中，應特別注意

17、各個電子儀器及實驗電路的“共地”（黑色接線柱、“”極與“”可視為一點），既它們的低端應按輸入、輸出的順序可靠地連在一起，如圖3-2所示。在一般電工測量中，當測量交流電壓時，可以任意互換電極而不影響測量讀數(shù)。但在電子電路中，由于工作頻率和電路阻抗較高，故功率較低。為避免干擾信號，大多數(shù)儀器是采用單端輸入、單端輸出的形式。儀器的兩個測量端總有一個與儀器外殼相連，并與電纜的外屏蔽線連接在一起，通常這個端點用符號“”表示。將所有的“”連接在一起，能防止可能引入的干擾，避免產(chǎn)生較大的測量誤差。三、實驗儀器及設備1、 DZX-2型電子綜合實驗裝置 2、 雙蹤示波器（GOS-620型）3、 數(shù)字萬用表 4、

18、交流毫伏表 四、實驗內(nèi)容熟悉DZX-2型電子綜合實驗臺各部分的功能。1、 直流穩(wěn)壓電源、直流信號源的使用DZX-2型電子綜合實驗臺中模電、數(shù)電兩塊實驗板上各裝有四路直流穩(wěn)壓電源（±5V、1A及兩路018V、0.75A可調(diào)的直流穩(wěn)壓電源）。開啟直流電源開關±5V輸出指示燈亮，表示±5V的插孔處有電壓輸出；而018V電源，若輸出正常，其相應的指示燈的亮度則隨輸出電壓的升高而由暗漸趨明亮。模電實驗板還提供了兩路-5V+5V可調(diào)的直流信號。只要開啟直流信號源開關，就有兩路相應的-5V+5V直流可調(diào)信號輸出。2、函數(shù)信號發(fā)生器與毫伏表的使用（1）函數(shù)信號發(fā)生器輸出波形和輸出

19、頻率的調(diào)節(jié)方法 啟動函數(shù)信號發(fā)生器電源，選擇正弦波輸出端輸出正弦波。將頻率計開關（內(nèi)測/外測）置于“內(nèi)測”，即可測量函數(shù)信號發(fā)生器的信號輸出頻率。將頻率計開關置于“外測”，則頻率計顯示由“輸入”插口輸入的被測信號的頻率。調(diào)節(jié)“頻率范圍”旋鈕，選擇所需頻率范圍，通過調(diào)節(jié)頻率“幅度調(diào)節(jié)”、“頻率調(diào)節(jié)”確定頻率值。由琴鍵開關切換選擇信號源所輸出的波形（正弦波、方波、三角波）。表3-1 US=5V f=1000Hz信號源輸出衰減（dB） 0 20 40 60信號源頻率（H） 100晶體管毫伏表測量值（V） 5（2）函數(shù)信號發(fā)生器輸出幅度的調(diào)節(jié)方法 調(diào)節(jié)“衰減”旋鈕（0dB、20dB、40dB、60dB

20、）和幅度調(diào)節(jié)鈕，可在輸出端得到所需的電壓。衰減“0dB”，輸出電壓范圍最大；衰減“20dB”，輸出電壓范圍縮小10倍；衰減“40dB”，輸出電壓范圍縮小100倍；衰減“60dB”，輸出電壓范圍縮小1000倍。信號源輸出電壓的峰峰值為：015VP-P ，根據(jù)表3-1所提供的參數(shù)測試數(shù)據(jù)并記錄。3、雙蹤示波器的使用（1）熟悉示波器面板上各控制旋鈕的位置，按使用說明將各控制旋鈕放置合適的檔位，然后通電，調(diào)節(jié)各個旋鈕，直至熒光屏上呈現(xiàn)清晰的掃描線。（2）按圖3-2連線，選用幅度為100mV、頻率不同的正弦波信號的輸入。調(diào)節(jié)示波器不同的掃描頻率，觀察波形的穩(wěn)定情況。毫伏表 示波器信號源 +- 圖3-2

21、實驗中測量儀器連接示意圖注意：信號源的輸出電壓US在不同的頻率值時均為100 mV。（3）適當調(diào)節(jié)V/cm旋鈕,讀取此時信號波形的Up-p值，并計算出有效值。（4）適當調(diào)節(jié)t/cm旋鈕,讀取此時信號波形的周期T，（當使用擴展旋鈕時又應如何計算）。按表3-2中要求測試并記錄。表3-2 Ui=100 mV信號源頻率（H）信號源電壓值示波器測量值計算有效值（V）毫伏表測量讀數(shù)既有效值US（V）信號源電壓峰峰值UP-P（V）周期T（ms）峰峰值Up-p（V）100Hz 100500Hz1kHz10kHz五、實驗總結整理實驗數(shù)據(jù)，畫出波形（注意波形間的相位變化）。分析實驗中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題。六、預習要求

22、參閱附錄一，了解模擬電子技術基礎實驗常用儀器的性能指標、使用方法及注意事項。1、交流信號本無正、負之分，為何在測量時強調(diào)儀器的正、負極？2、使用信號發(fā)生器時，在改動“衰減“檔位時，正確的操作方法是什么？ 第四章 用萬用表對常用電子元器件檢測用萬用表可以對晶體二極管、三極管、電阻、電容等進行粗測。萬用表電阻擋等值電路如圖41所示，其中的R0為等效電阻，EO為表內(nèi)電池，當萬用表處于R×1、R×100、R×1K檔時，一般，E01.5V，而處于R×10K檔時，EO15V。測試電阻時要記住，紅表筆接在表內(nèi)電池負端（表筆插孔標“+”號），而黑表筆接在正端（表筆插孔標

23、以“”號）。1、晶體二極管管腳極性、質(zhì)量的判別晶體二極管由一個PN結組成，具有單向?qū)щ娦?，其正向電阻?。ㄒ话銥閹装贇W）而反向電阻大（一般為幾十千歐至幾百千歐），利用此點可進行判別。（1）管腳極性判別將萬用表撥到R×100（或R×1K）的歐姆檔（指針式），把二極管的兩只管腳分別接到萬用表的兩根測試筆上，如圖42所示。如果測出的電阻較?。s幾百歐），則與萬用表黑表筆相接的一端是正極，另一端就是負極。相反，如果測出的電阻較大（約百千歐），那么與萬用表黑表筆相連接的一端是負極，另一端就是正極。圖41萬用表電阻檔等值電路圖42判斷二極管極性（2）判別二極管質(zhì)量的好壞一個二極管的正、反

24、向電阻差別越大，其性能就越好。如果雙向電值都較小，說明二極管質(zhì)量差，不能使用；如果雙向阻值都為無窮大，則說明該二極管已經(jīng)斷路。如雙向阻值均為零，說明二極管已被擊穿。利用數(shù)字萬用表的二極管檔也可判別正、負極，此時紅表筆（插在“V·”插孔）帶正電，黑表筆（插在“COM”插孔）帶負電。用兩支表筆分別接觸二極管兩個電極，若顯示值在1V以下，說明管子處于正向?qū)顟B(tài)，紅表筆接的是正極，黑表筆接的是負極。若顯（a）NPN型 （b）PNP型圖43 晶體三極管結構示意圖示出符號“1”，表明管子處于反向截止狀態(tài)，黑表筆接的是正極，紅表筆接的是負極。2、晶體三極管管腳、質(zhì)量判別可以把晶體三極管的結構看作

25、是兩個背靠背的PN結，對NPN型來說基極是兩個PN結的公共陽極，對PNP型管來說基極是兩個PN結的公共陰極，分別如圖43所示。（1）管型與基極的判別萬用表置電阻檔，量程選1K檔（或R×100），將萬用表任一表筆先接觸某一個電極假定的公共極，另一表筆分別接觸其他兩個電極，當兩次測得的電阻均很?。ɑ蚓艽螅?，則前者所接電極就是基極，如兩次測得的阻值一大、一小，相差很多，則前者假定的基極有錯，應更換其他電極重測。根據(jù)上述方法，可以找出公共極，該公共極就是基極，若公共極是陽極，該管屬NPN型管，反之則是PNP型管。（2）發(fā)射極與集電極的判別為使三極管具有電流放大作用，發(fā)射結需加正偏置，集電結

26、加反偏置。如圖44所示。 （a）NPN型 (b)PNP型圖44晶體三極管的偏置情況當三極管基極B確定后，便可判別集電極C和發(fā)射極E，同時還可以大致了解穿透電流ICEO和電流放大系數(shù)ß的大小。以PNP型管為例，若用紅表筆（對應表內(nèi)電池的負極）接集電極C，黑表筆接E極，（相當C、E極間電源正確接法），如圖45所示，這時萬用表指針擺動很小，它所指示的電圖45晶體三極管集電極C、發(fā)射極E的判別阻值反映管子穿透電流ICEO的大?。娮柚荡?，表示ICEO?。?。如果在C、B間跨接一只RB100K電阻，此時萬用表指針將有較大擺動，它指示的電阻值較小，反映了集電極電流ICICEOßIB的大小

27、。且電阻值減小愈多表示ß愈大。如果C、E極接反（相當于C-E間電源極性反接）則三極管處于倒置工作狀態(tài)，此時電流放大系數(shù)很?。ㄒ话?）于是萬用表指針擺動很小。因此，比較C-E極兩種不同電源極性接法，便可判斷C極和E極了。同時還可大致了解穿透電流ICEO和電流放大系數(shù)的大小，如萬用表上有hFE插孔，可利用hFE來測量電流放大系數(shù)。3、檢查整流橋堆的質(zhì)量整流橋堆是把四只硅整流二極管接成橋式電路，再用環(huán)氧樹脂（或絕緣塑料）封裝而成的半導體器件。橋堆有交流輸入端（A、B）和直流輸出端（C、D），如圖46所示。采用判定二極管的方法可以檢查橋堆的質(zhì)量。從圖中可看出，交流輸入端A-B之間總會有一只二

28、極管處于截止狀態(tài)使A-B間總電阻趨向于無窮大。直流輸出端D-C間的正向壓降則等于兩只硅二極管的壓降之和。因此，用數(shù)字萬用表的二極管檔測A-B的正、反向電壓時均顯示溢出，而測D-C時顯示大約1V，即可證明橋堆內(nèi)部無短路現(xiàn)象。如果有一只二極管已經(jīng)擊穿短路，那么測A-B的正、反向電壓時，必定有一次顯示0.5V左右。圖46 整流橋堆管腳及質(zhì)量判別4、電容的測量電容的測量，一般應借助于專門的測試儀器。通常用電橋。而用萬用表僅能粗略地檢查一下電解電容是否失效或漏電情況。測量電路如圖47所示圖47電容的測量測量前應先將電解電容的兩個引出線短接一下，使其上所充的電荷釋放。然后將萬用表置于1K檔，并將電解電容的

29、正、負極分別與萬用表的黑表筆、紅表筆接觸。在正常情況下，可以看到表頭指針先是產(chǎn)生較大偏轉(zhuǎn)（向零歐姆處），以后逐漸向起始零位（高阻值處）返回。這反映了電容器的充電過程，指針的偏轉(zhuǎn)反映電容器充電電流的變化情況。一般說來，表頭指針偏轉(zhuǎn)愈大，返回速度愈慢，則說明電容器的容量愈大，若指針返回到接近零位（高阻值），說明電容器漏電阻很大，指針所指示電阻值，即為該電容器的漏電阻。對于合格的電解電容器而言，該阻值通常在500K以上。電解電容在失效時（電解液干涸，容量大幅度下降）表頭指針就偏轉(zhuǎn)很小，甚至不偏轉(zhuǎn)。已被擊穿的電容器，其阻值接近于零。對于容量較小的電容器（云母、瓷質(zhì)電容等），原則上也可以用上述方法進行檢

30、查，但由于電容量較小，表頭指針偏轉(zhuǎn)也很小，返回速度又很快，實際上難以對它們的電容量和性能進行鑒別，僅能檢查它們是否短路或斷路。這時應選用R×10K檔測量。第五章集成運算放大器指標測試 一、實驗目的 1、 掌握運算放大器主要指標的測試方法。 2、 通過對運算放大器A741指標的測試，了解集成運算放大器組件的主要參數(shù)的定義和表示方法。 二、實驗原理集成運算放大器是一種線性集成電路，和其它半導體器件一樣，它是用一些性能指標來衡量其質(zhì)量的優(yōu)劣。為了正確使用集成運放，就必須了解它的主要參數(shù)指標。集成運放組件的各項指標通常是由專用儀器進行測試的，這里介紹的是一種簡易測試方法。本實驗采用的集成運放

31、型號為A741（或F007），引腳排列如圖51所示，它是八腳雙列直插式組件，腳和腳為反相和同相輸入端，腳為輸出端，腳和腳為正、負電源端，腳和腳為失調(diào)調(diào)零端，腳之間可接入一只幾十K的電位器并將滑動觸頭接到負電源端。 腳為空腳。1、 A741主要指標測試圖51 A741管腳圖 圖52 U0S、I0S測試電路 1）輸入失調(diào)電壓U0S 理想運放組件，當輸入信號為零時，其輸出也為零。但是即使是最優(yōu)質(zhì)的集成組件，由于運放內(nèi)部差動輸入級參數(shù)的不完全對稱，輸出電壓往往不為零。這種零輸入時輸出不為零的現(xiàn)象稱為集成運放的失調(diào)。 輸入失調(diào)電壓U0S 是指輸入信號為零時，輸出端出現(xiàn)的電壓折算到同相輸入端的數(shù)值。失調(diào)電

32、壓測試電路如圖52所示。閉合開關K1及K2，使電阻RB短接，測量此時的輸出電壓U01 即為輸出失調(diào)電壓，則輸入失調(diào)電壓實際測出的U01可能為正，也可能為負，一般在15mV，對于高質(zhì)量的運放U0S在1mV以下。 測試中應注意：a、將運放調(diào)零端開路。 b、要求電阻R1和R2，R3和RF的參數(shù)嚴格對稱。 2）輸入失調(diào)電流I0S 輸入失調(diào)電流I0S 是指當輸入信號為零時，運放的兩個輸入端的基極偏置電流之差， 輸入失調(diào)電流的大小反映了運放內(nèi)部差動輸入級兩個晶體管的失配度，由于IB1 ，IB2 本身的數(shù)值已很?。ㄎ布墸?，因此它們的差值通常不是直接測量的，測試電路如圖52所示，測試分兩步進行 a、 閉合開

33、關K1及K2，在低輸入電阻下，測出輸出電壓U01 ， 如前所述，這是由輸入失調(diào)電壓U0S 所引起的輸出電壓。 b、斷開K1及K2，兩個輸入電阻RB接入，由于RB 阻值較大，流經(jīng)它們的輸入電流的差異，將變成輸入電壓的差異，因此，也會影響輸出電壓的大小，可見測出兩個電阻RB接入時的輸出電壓U02 ，若從中扣除輸入失調(diào)電壓U0S 的影響，則輸入失調(diào)電流I0S 為 一般,I0S 約為幾十幾百nA(10-9A)，高質(zhì)量運放IOS低于1nA。測試中應注意：a、將運放調(diào)零端開路。 b、兩輸入端電阻RB必須精確配對。3）開環(huán)差模放大倍數(shù)Aud 集成運放在沒有外部反饋時的直流差模放大倍數(shù)稱為開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)

34、，用Aud 表示。它定義為開環(huán)輸出電壓U0與兩個差分輸入端之間所加信號電壓Uid 之比 按定義Aud 應是信號頻率為零時的直流放大倍數(shù)，但為了測試方便，通常采用低頻（幾十赫芝以下）正弦交流信號進行測量。由于集成運放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)很高，難以直接進行測量，故一般采用閉環(huán)測量方法。 Aud的測試方法很多，現(xiàn)采用交、直流同時閉環(huán)的測試方法，如圖53所示。圖53 Aud測試電路被測運放一方面通過RF、R1、R2完成直流閉環(huán)，以抑制輸出電壓漂移，另一方面通過RF和RS實現(xiàn)交流閉環(huán)，外加信號uS經(jīng)R1、R2分壓，使uid 足夠小，以保證運放工作在線性區(qū)，同相輸入端電阻R3應與反相輸入端電阻R2相匹配，以

35、減小輸入偏置電流的影響，電容C 為隔直電容。被測運放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)為 通常低增益運放Aud約為6070db，中增益運放約為80db，高增益在100db以上，可達120140db。測試中應注意：a、測試前電路應首先消振及調(diào)零。b、被測運放要工作在線性區(qū)。c、輸入信號頻率應較低，一般用50100HZ ，輸出信號幅度應較小，且無明顯失真。 4）共模抑制比CMRR集成運放的差模電壓放大倍數(shù)Ad與共模電壓放大倍數(shù)AC之比稱為共模抑制比 共模抑制比在應用中是一個很重要的參數(shù)，理想運放對輸入的共模信號其輸出為零，但在實際的集成運放中，其輸出不可能沒有共模信號的成分，輸出端共模信號愈小，說明電路對稱性愈好

36、，也就是說運放對共模干擾信號的抑制能力愈強，即CMRR愈大。CMRR的測試電路如圖54所示。集成運放工作在閉環(huán)狀態(tài)下的差模電壓放大倍數(shù)為當接入共模輸入信號Uic時，測得U0C，則共模電壓放大倍數(shù)為 得共模抑制比 圖54 CMRR測試電路 測試中應注意：a、消振與調(diào)零b、R1與R2、R3與RF之間阻值嚴格對稱 c、輸入信號Uic 幅度必須小于集成運放的最大共模輸入電壓范圍 Uicm 5） 共模輸入電壓范圍Uicm集成運放所能承受的最大共模電壓稱為共模輸入電壓范圍，超出這個范圍，運放的CMRR會大大下降，輸出波形產(chǎn)生失真，有些運放還會出現(xiàn)“自鎖”現(xiàn)象以及永久性的損壞。Uicm的測試電路如圖5-5所

37、示。被測運放接成電壓跟隨器形式，輸出端接示波器，觀察最大不失真輸出波形，從而確定Uicm值。 6） 輸出電壓最大動態(tài)范圍UOPP集成運放的動態(tài)范圍與電源電壓、外接負載及信號源頻率有關。測試電路如圖56所示。改變uS幅度，觀察u0頂部失真開始時刻，從而確定u0的不失真范圍，這就是運放在某一定電源電壓下可能輸出的電壓峰峰值UOPP。圖55 Uicm測試電路 圖56 UOPP測試電路2、集成運放在使用時應考慮的一些問題 1) 輸入信號選用交、直流量均可， 但在選取信號的頻率和幅度時，應考慮運放的頻響特性和輸出幅度的限制。2) 調(diào)零。為提高運算精度，在運算前， 應首先對直流輸出電位進行調(diào)零，即保證輸入

38、為零時，輸出也為零。當運放有外接調(diào)零端子時，可按組件要求接入調(diào)零電位器RW，調(diào)零時，將輸入端接地，調(diào)零端接入電位器RW，用直流電壓表測量輸出電壓U0，細心調(diào)節(jié)RW，使U0為零（即失調(diào)電壓為零）。如運放沒有調(diào)零端子，若要調(diào)零，可按圖57所示電路進行調(diào)零。 一個運放如不能調(diào)零，大致有如下原因： 組件正常，接線有錯誤。 組件正常，但負反饋不夠強（RFR1 太大），為此可將RF短路，觀察是否能調(diào)零。 組件正常，但由于它所允許的共模輸入電壓太低，可能出現(xiàn)自鎖現(xiàn)象，因而不能調(diào)零。為此可將電源斷開后，再重新接通，如能恢復正常，則屬于這種情況。組件正常，但電路有自激現(xiàn)象，應進行消振。組件內(nèi)部損壞，應更換好的集

39、成塊。 (a) (b)圖57 調(diào)零電路 3) 消振。一個集成運放自激時，表現(xiàn)為即使輸入信號為零， 亦會有輸出，使各種運算功能無法實現(xiàn)，嚴重時還會損壞器件。在實驗中，可用示波器監(jiān)視輸出波形。為消除運放的自激，常采用如下措施：若運放有相位補償端子，可利用外接RC補償電路，產(chǎn)品手冊中有補償電路及元件參數(shù)提供。電路布線、元、器件布局應盡量減少分布電容。在正、負電源進線與地之間接上幾十F的電解電容和0.010.1F 的陶瓷電容相并聯(lián)以減小電源引線的影響。 三、實驗設備與器件1、TPE-A模擬電路實驗箱 2、雙蹤示波 3、萬用表 4、交流毫伏表 5、集成運算放大器A741×1、 電阻器、電容器若

40、干 四、實驗內(nèi)容實驗前看清運放管腳排列及電源電壓極性及數(shù)值，切忌正、負電源接反。 1、 測量輸入失調(diào)電壓U0S 按圖52連接實驗電路，閉合開關K1、K2，用萬用表直流電壓擋測量輸出端電壓U01 =（ ），并計算U0S 。記入表51。 2. 測量輸入失調(diào)電流I0S實驗電路如圖 52，打開開關 K1、K2，用直流電壓表測量 U02=（ ），并計算I0S 。記入表51。 表51UOS(mV)IOS(nA)Aud(db)CMRR(db)實測值典型值實測值典型值實測值典型值實測值典型值210501001001068086 3、測量開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aud 按圖53連接實驗電路，運放輸入端加頻率100H

41、z ，大小約3050mV正弦信號，用示波器監(jiān)視輸出波形。用交流毫伏表測量U0=（ ）和Ui=（ ），并計算Aud 。記入表51。 4、測量共模抑制比CMRR 按圖54連接實驗電路，運放輸入端加 f100Hz ，UiC12V正弦信號，監(jiān)視輸出波形。測量U0C 和UiC，計算AC及CMRR。記入表51。 *5、測量共模輸入電壓范圍Uicm及輸出電壓最大動態(tài)范圍UOPP。 自擬實驗步驟及方法。 五、實驗總結 1、將所測得的數(shù)據(jù)與典型值進行比較。 2、對實驗結果及實驗中碰到的問題進行分析、討論。 六、預習要求 1、查閱A741 典型指標數(shù)據(jù)及管腳功能。 2、測量輸入失調(diào)參數(shù)時， 為什么運算放大器的反相

42、及同相輸入端的電阻要精選，以保證嚴格對稱。3、測量輸入失調(diào)參數(shù)時，為什么要將運放調(diào)零端開路， 而在進行其它測試時，則要求對輸出電壓進行調(diào)零。第六章 放大器干擾、噪聲抑制和自激振蕩的消除放大器的調(diào)試一般包括調(diào)整和測量靜態(tài)工作點，調(diào)整和測量放大器的性能指標：放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻和通頻帶等。由于放大電路是一種弱電系統(tǒng)，具有很高的靈敏度，因此很容易接受外界和內(nèi)部一些無規(guī)則信號的影響。也就是在放大器的輸入端短路時，輸出端仍有雜亂無規(guī)則的電壓輸出，這就是放大器的噪聲和干擾電壓。另外，由于安裝、布線不合理，負反饋太深以及各級放大器共用一個直流電源造成級間耦合等，也能使放大器沒有輸入信號時，有一定幅度

43、和頻率的電壓輸出，例如收音機的尖叫聲或“突突”的汽船聲，這就是放大器發(fā)生了自激振蕩。噪聲、干擾和自激振蕩的存在都妨礙了對有用信號的觀察和測量，嚴重時放大器將不能正常工作。所以必須抑制干擾、噪聲和消除自激振蕩，才能進行正常的調(diào)試和測量。圖61一、干擾和噪聲的抑制把放大器輸入端短路，在放大器輸出端仍可測量到一定的噪聲和干擾電壓。其頻率如果是50Hz（或100Hz），一般稱為50Hz交流聲， 有時是非周期性的，沒有一定規(guī)律，可以用示波器觀察到如圖61所示波形。50Hz交流聲大都來自電源變壓器或交流電源線，100Hz交流聲往往是由于整流濾波不良所造成的。另外，由電路周圍的電磁波干擾信號引起的干擾電壓也

44、是常見的。由于放大器的放大倍數(shù)很高（特別是多級放大器），只要在它的前級引進一點微弱的干擾，經(jīng)過幾級放大，在輸出端就可以產(chǎn)生一個很大的干擾電壓。還有，電路中的地線接得不合理，也會引起干擾。抑制干擾和噪聲的措施一般有以下幾種1、選用低噪聲的元器件如噪聲小的集成運放和金屬膜電阻等。另外可加低噪聲的前置差動放大電路。由于集成運放內(nèi)部電路復雜，因此它的噪聲較大。即使是“極低噪聲”的集成運放，也不如某些噪聲小的場效應對管，或雙極型超對管，所以在要求噪聲系數(shù)極低的場合，以挑選噪聲小對管組成前置差動放大電路為宜。也可加有源濾波器。2、合理布線放大器輸入回路的導線和輸出回路、交流電源的導線要分開，不要平行鋪設或

45、捆扎在一起，以免相互感應。3、屏蔽小信號的輸入線可以采用具有金屬絲外套的屏蔽線，外套接地。整個輸入級用單獨金屬盒罩起來，外罩接地。電源變壓器的初、次級之間加屏蔽層。電源變壓器要遠離放大器前級，必要時可以把變壓器也用金屬盒罩起來，以利隔離。 4、濾波為防止電源串入干擾信號，可在交（直）流電源線的進線處加濾波電路。圖62(a)、(b)、(c)所示的無源濾波器可以濾除天電干擾（雷電等引起）(a) (b) (c) (d)圖62和工業(yè)干擾（電機、電磁鐵等設備起、制動時引起）等干擾信號，而不影響50Hz電源的引入。圖中電感，電容元件，一般L為幾幾十毫亨，C為幾千微微法。圖(d)中阻容串聯(lián)電路對電源電壓的突

46、變有吸收作用，以免其進入放大器。R和C的數(shù)值可選100和2F左右。5、選擇合理的接地點在各級放大電路中，如果接地點安排不當，也會造成嚴重的干擾。例如，在圖63 圖 63中，同一臺電子設備的放大器， 由前置放大級和功率放大級組成。當接地點如圖中實線所示時，功率級的輸出電流是比較大的，此電流通過導線產(chǎn)生的壓降，與電源電壓一起，作用于前置級，引起擾動，甚至產(chǎn)生振蕩。還因負載電流流回電源時，造成機殼（地）與電源負端之間電壓波動，而前置放大級的輸入端接到這個不穩(wěn)定的“地”上，會引起更為嚴重的干擾。如將接地點改成圖中虛線所示，則可克服上述弊端。 二、自激振蕩的消除檢查放大器是否發(fā)生自激振蕩，可以把輸入端短

47、路，用示波器（或毫伏表）接在放大器的輸出端進行觀察， 如圖64所示波形。自激振蕩和噪聲的區(qū)別是，自激振蕩的頻率一般為比較高的或極低的數(shù)值，而且頻率隨著放大器元件參數(shù)不同而改變（甚至撥動一下放大器內(nèi)部導線的位置，頻率也會改變），振蕩波形一般是比較規(guī)則的，幅度也較大，往往使三極管處于飽和和截止狀態(tài)。圖64高頻振蕩主要是由于安裝、布線不合理引起的。例如輸入和輸出線靠的太近，產(chǎn)生正反饋作用。對此應從安裝工藝方面解決，如元件布置緊湊，接線要短等。也可以用一個小(a) (b)圖65電阻電容或單一電容（一般100PF0.1F，由試驗決定）， 進行高頻濾波或負反饋，以壓低放大電路對高頻信號的放大倍數(shù)或移動高頻

48、電壓的相位，從而抑制高頻振蕩（如圖65所示）。低頻振蕩是由于各級放大電路共用一個直流電源所引起。如圖6-6所示，因為電源總有一定的內(nèi)阻RO，特別是電池用得時間過長或穩(wěn)壓電源質(zhì)量不高，使得內(nèi)阻RO比較大時，則會引起處電位的波動，的波動作用到前級，使前級輸出電壓相應變化，經(jīng)放大后，使波動更歷害，如此循環(huán)，就會造成振蕩現(xiàn)象。最常用的消除辦法是在放大電路各級之間加上“去耦電路”如圖中的R和C，從電源方面使前后級減小相互影響。去耦電路R的值一般為幾百歐，電容C選幾十微法或更大一些。圖6-6第二編 基本設計性實驗第一章 單管放大電路的設計與調(diào)試一、實驗目的1、 學會放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作

49、點對放大器性能的影響。2、 掌握放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真輸出電壓的測試方法。 3、 熟悉常用電子儀器及模擬電路實驗設備的使用。二、實驗原理圖11為電阻分壓式工作點穩(wěn)定單管放大器實驗電路圖。它的偏置電路采用RB1和RB2組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻RE，以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點。當在放大器的輸入端加入輸入信號ui后，在放大器的輸出端便可得到一個與ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號u0，從而實現(xiàn)了電壓放大。圖11 共射極單管放大器實驗電路在圖11電路中，當流過偏置電阻RB1和RB2 的電流遠大于晶體管T 的 基極電流IB時（一般510倍），則它的靜態(tài)工作點可用下

50、式估算 UCEUCCIC（RCRE）電壓放大倍數(shù) 輸入電阻RiRB1 / RB2 / rbe輸出電阻 RORC由于電子器件性能的分散性比較大，因此在設計和制作晶體管放大電路時，離不開測量和調(diào)試技術。在設計前應測量所用元器件的參數(shù)，為電路設計提供必要的依據(jù)，在完成設計和裝配以后，還必須測量和調(diào)試放大器的靜態(tài)工作點和各項性能指標。一個優(yōu)質(zhì)放大器，必定是理論設計與實驗調(diào)整相結合的產(chǎn)物。因此，除了學習放大器的理論知識和設計方法外，還必須掌握必要的測量和調(diào)試技術。放大器的測量和調(diào)試一般包括：放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試，消除干擾與自激振蕩及放大器各項動態(tài)參數(shù)的測量與調(diào)試等。1、 放大器靜態(tài)工作點的測量與

51、調(diào)試1)靜態(tài)工作點的測量測量放大器的靜態(tài)工作點，應在輸入信號ui0的情況下進行， 即將放大器輸入端與地端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測量晶體管的集電極電流IC以及各電極對地的電位UB、UC和UE。一般實驗中，為了避免斷開集電極，所以采用測量電壓UE或UC，然后算出IC的方法，例如，只要測出UE，即可用算出IC（也可根據(jù)，由UC確定IC），同時也能算出UBEUBUE，UCEUCUE。為了減小誤差，提高測量精度，應選用內(nèi)阻較高的直流電壓表。2)靜態(tài)工作點的調(diào)試 放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試是指對管子集電極電流IC（或UCE）的調(diào)整與測試。靜態(tài)工作點是否合適，對放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點偏高，放大器在加入交流信號以后易產(chǎn)生飽和失真，此時uO的負半周將被削底，如圖