模擬電子電路的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)以天煌模電實(shí)驗(yàn)箱為平臺課件

實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)熟悉電子電路實(shí)驗(yàn)中常用的電子儀器—示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表、頻率計(jì)等的主要技術(shù)指標(biāo)、性能及正確使用方法。

(2)掌握用雙蹤示波器觀察正弦信號波形和讀取波形參數(shù)的方法。

(3)掌握萬用表的使用及用萬用表粗測晶體二極管、二極管的質(zhì)量的好壞及管腳的判斷。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件

(1)函數(shù)信號發(fā)生器。下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南乱豁摲祷?實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(2)雙蹤示波器。

(3)萬用表。

(4)電阻、電容、二極管、二極管。三、實(shí)驗(yàn)原理在模擬電子電路實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常使用的電子測量儀器有示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表及頻率計(jì)等。它們和萬用電表一起，可以完成對模擬電子電路的靜態(tài)和動態(tài)工作情況的測試。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(2)雙蹤示波器。上一頁下一頁2實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用實(shí)驗(yàn)中要對各種電子儀器進(jìn)行綜合使用，可按照信號流向，以連線簡捷，調(diào)節(jié)順手，觀察與讀數(shù)方便等原則進(jìn)行合理布局，各測量儀器與被測實(shí)驗(yàn)裝置之間的布局與連接如圖2-1所示。接線時應(yīng)注意，為防止外界干擾，各儀器的公共接地端應(yīng)連接在一起，稱共地。信號源和交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或?qū)Ｓ秒娎|線，示波器接線使用專用電纜線，直流電源的接線用普通導(dǎo)線。

1.示波器示波器是一種用途很廣的電子測量儀器，它既能直接顯示電信號的波形，又能對電信號進(jìn)行各種參數(shù)的測量?，F(xiàn)著重指出下列幾點(diǎn):上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用實(shí)驗(yàn)中要對各種電子儀器進(jìn)行綜合3實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(1)尋找掃描光跡。將示波器Y軸顯示方式置“Y1”或“Y2"，輸入耦合方式置"GND"，開機(jī)預(yù)熱后，若在顯示屏上不出現(xiàn)光點(diǎn)和掃描基線，可按下列操作去找到掃描線:①適當(dāng)調(diào)節(jié)亮度旋鈕。②角蟲發(fā)方式開關(guān)置“自動”。

③適當(dāng)調(diào)節(jié)垂直()、水平()位移旋鈕，使掃描光跡位于屏幕中央。若示波器設(shè)有“尋跡”按鍵，可按下“尋跡”按鍵，判斷光跡偏移基線的方向。

(2)雙蹤示波器一般有五種顯示方式，即“Y1"、"Y2"、"Y1+Y2”二種單蹤顯示方式和“交替”、“斷續(xù)”兩種雙蹤顯示方式?！敖惶妗憋@示一般適宜于輸入信號頻率較高時使用?！皵嗬m(xù)”顯示一般適宜于輸入信號頻率較低時使用。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(1)尋找掃描光跡。將示波器Y4實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(3)為了顯示穩(wěn)定的被測信號波形，觸發(fā)源選擇開關(guān)一般選為“內(nèi)”觸發(fā)，使掃描觸發(fā)信號取自示波器內(nèi)部的Y通道。

(4)觸發(fā)方式開關(guān)通常先置于“自動”調(diào)出波形后，若被顯示的波形不穩(wěn)定，可置觸發(fā)方式開關(guān)于“常態(tài)”，通過調(diào)節(jié)觸發(fā)電平旋鈕找到合適的觸發(fā)電壓，使被測試的波形穩(wěn)定地顯示在示波器屏幕上。有時，由于選擇了較慢的掃描速率，顯示屏上將會出現(xiàn)閃爍的光跡，但被測信號的波形在X軸方向左右移動，這樣的現(xiàn)象仍屬于穩(wěn)定顯示。

(5)適當(dāng)調(diào)節(jié)掃描速率開關(guān)及Y軸靈敏度開關(guān)使屏幕上顯示1一2個周期的被測信號波形。在測量幅值時，應(yīng)注意將Y軸靈敏度微調(diào)旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，即順時針旋到底，且聽到關(guān)的聲音。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(3)為了顯示穩(wěn)定的被測信號波5實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用在測量周期時，應(yīng)注意將X軸掃速微調(diào)旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，即順時針旋到底，且聽到關(guān)的聲音。還要注意“擴(kuò)展”旋鈕的位置。根據(jù)被測信號波形一個周期在屏幕坐標(biāo)刻度水平方向所占的格數(shù)(div或cm)與掃速開關(guān)指示值(t/div)的乘積，即可算得信號頻率的實(shí)測值。

2.函數(shù)信號發(fā)生器函數(shù)信號發(fā)生器按需要輸出正弦波、方波、三角波三種信號波形。輸出電壓最大可達(dá)20Vp-p。通過輸出衰減開關(guān)和輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕，可使輸出電壓在毫伏級到伏級范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。函數(shù)信號發(fā)生器的輸出信號頻率可以通過頻率分擋開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用在測量周期時，應(yīng)注意將X軸掃速6實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用函數(shù)信號發(fā)生器作為信號源，它的輸出端不允許短路。

3.交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作頻率范圍之內(nèi)用來測量正弦交流電壓的有效值。為了防止過載而損壞，測量前一般先把量程開關(guān)置于量程較大的位置上，然后在測量中逐擋減小量程。

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

(一)雙蹤示波器的使用及測試

1.用機(jī)內(nèi)校正信號對示波器進(jìn)行自檢

(1)掃描基線調(diào)節(jié):將示波器的顯示方式開關(guān)置于“單蹤”顯示(Y，或Yz)，輸入耦合方式開關(guān)置“GND"，觸發(fā)方式開關(guān)置于“自動”。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用函數(shù)信號發(fā)生器作為信號源，它的7實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用開啟電源開關(guān)后，調(diào)節(jié)輝度、聚焦、輔助聚焦等旋鈕，使熒光屏上顯示一條細(xì)且亮度適中的掃描基線。然后調(diào)節(jié)X軸位移()和Y軸位移()旋鈕，使掃描線位于屏幕中央，并且能上下左右移動自如。

(2)測試校正信號波形的幅度、頻率:將示波器的“校正信號”通過專用電纜線引入選定的Y通道(Y1或Y2)，將Y軸輸入耦合方式開關(guān)置于“AC”或“DC"，觸發(fā)源選擇開關(guān)置“內(nèi)”，內(nèi)觸發(fā)源選擇置“Y1”或“Y2"。調(diào)節(jié)X軸掃描速率開關(guān)(t/div)和Y軸輸入靈敏度開關(guān)(V/div，使示波器顯示屏上顯示出一個或數(shù)個周期穩(wěn)定的方波波形。①校準(zhǔn)校正信號幅度。將Y軸靈敏度微調(diào)旋鈕置“校準(zhǔn)”位置，Y軸靈敏度開關(guān)置適當(dāng)位置，讀取校正信號幅度，記入表2-1中。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用開啟電源開關(guān)后，調(diào)節(jié)輝度、聚焦8實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用注意:不同型號示波器標(biāo)準(zhǔn)值有所不同，請按所使用示波器的型號將標(biāo)準(zhǔn)值填入表格中。②校準(zhǔn)校正信號頻率。將掃速微調(diào)旋鈕置“校準(zhǔn)”位置，掃速開關(guān)置適當(dāng)位置，讀取校正信號周期，記入表2-1中。③測量校正信號的上升時間和下降時間。調(diào)節(jié)Y軸靈敏度開關(guān)及微調(diào)旋鈕，并移動波形，使方波波形在垂直方向上正好占據(jù)中心軸上，且上、下對稱，便于閱讀。通過掃速開關(guān)逐級提高掃描速度，使波形在X軸方向擴(kuò)展(必要時可以利用掃速擴(kuò)展開關(guān)將波形再擴(kuò)展10倍)，并同時調(diào)節(jié)觸發(fā)電平旋鈕，從顯示屏上清楚地讀出上升時間和下降時間，記入表2-1中。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用注意:不同型號示波器標(biāo)準(zhǔn)值有所9實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用2.用示波器測量信號參數(shù)調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器有關(guān)旋鈕，使輸出頻率分別為100Hz,1kHz,10kHz,100kHz,有效值均為1V(交流毫伏表測量值)的正弦波信號。改變示波器掃速開關(guān)及Y軸靈敏度開關(guān)等位置，測量信號源輸出電壓頻率及峰一峰值，記入表2-2中。

3.測量兩波形間相位差

(1)觀察雙蹤顯示波形“交替”與“斷續(xù)”兩種顯示方式的特點(diǎn):Y1.Y2均不加輸入信號，輸入禍合方式置“GND"，掃速開關(guān)置掃速較低擋位(如0.5s/div擋)和掃速較高擋位(如5us/div擋)，把顯示方式開關(guān)分別置“交替”和“斷續(xù)”位置，觀察兩條掃描基線的顯示特點(diǎn)，記錄之。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用2.用示波器測量信號參數(shù)上一頁10實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(2)用雙蹤顯示測量兩波形間相位差:①按圖2-2連接實(shí)驗(yàn)電路，將函數(shù)信號發(fā)生器的輸出電壓調(diào)至頻率為1kHz,幅值為2V的正弦波，經(jīng)RC移相網(wǎng)絡(luò)獲得頻率相同但相位不同的兩路信號ui和ur，分別加到雙蹤示波器的Y1和Y2輸入端。為便于穩(wěn)定波形，比較兩波形相位差，應(yīng)使內(nèi)觸發(fā)信號取自被設(shè)定作為測量基準(zhǔn)的一路信號。②把顯示方式開關(guān)置“交替”擋位，將Y1和Y2輸入耦合方式開關(guān)置“上”擋位，調(diào)節(jié)Y1、Y2的上下移位旋鈕，使兩條掃描基線重合。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(2)用雙蹤顯示測量兩波形間相11實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用③將Y1,Y2輸入耦合方式開關(guān)置“AC"擋位，調(diào)節(jié)觸發(fā)電平、掃速開關(guān)及Y1,Y2靈敏度開關(guān)位置，使在熒屏上顯示出易于觀察的兩個相位不同的正弦波形ui及uR，如圖2-3所示。根據(jù)兩波形在水平方向差距X，及信號周期XT，則可求得兩波形相位差:式中，XT為一周期所占格數(shù);X為兩波形在X軸方向差距格數(shù)。記錄兩波形相位差于表2-3中

為數(shù)讀和計(jì)算方便，可適當(dāng)調(diào)節(jié)掃速開關(guān)及微調(diào)旋鈕，使波形一周期占整數(shù)格。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用③將Y1,Y2輸入耦合方式開12實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(二)利用指針式萬用表粗測二極管的質(zhì)量及管腳極性晶體二極管由一個PN結(jié)組成，具有單向?qū)щ娦裕湔螂娮栊?一般為幾百歐)而反向電阻大(一般為幾十千歐至幾百千歐)，利用此點(diǎn)可進(jìn)行判別。

(1)管腳極性判別:將萬用表撥到Rx100(或RxlK)歐姆擋，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2-4(a)所示。如果測出的電阻較小(約幾千歐)，則與萬用表黑表筆相接的一端是正極;另一端就是負(fù)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(fù)極;另一端就是正極。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(二)利用指針式萬用表粗測二極13實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(2)判別二極管質(zhì)量的好壞:一個二極管的正、反向電阻差別越大，其性能就越好。如圖2-4(b)所示，如果雙向阻值都較小，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)字萬用表的二極管擋也可判別正、負(fù)極，此時紅表筆(插在“V/Ω"插孔)帶正電，黑表筆(插在“COM"插孔)帶負(fù)電。用兩支表筆分別接觸二極管兩個電極，若顯示一個數(shù)值，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(fù)極。若顯示溢出符號“1"，表明管子處于反向截止?fàn)顟B(tài)，黑表筆接的是正極，紅表筆接的是負(fù)極。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(2)判別二極管質(zhì)量的好壞:一14實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用用兩支表筆分別接觸二極管兩個電極，若兩次顯示一個數(shù)值，或均顯示溢出符號“1"則說明二極管短路或開路即已損壞。若一次顯示一個數(shù)值，另一次顯示溢出符號“1"，則說明二極管是好的。

(三)晶體三極管管腳、質(zhì)量判別可以把晶體二極管的結(jié)構(gòu)看做是兩個背靠背的PN結(jié)，對NPN型來說基極是兩個PN結(jié)的公共陽極，對PNP型管來說基極是兩個PN結(jié)的公共陰極，分別如圖2-5(a)、圖2-5(b)所示。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用用兩支表筆分別接觸二極管兩個電15實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(1)管型與基極的判別:萬用表置電阻擋，量程選1K擋(或RXl00，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(dāng)兩次測得的電阻均很小(或均很大)，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(yīng)更換其他電極重測。若為數(shù)字萬用表，則可置于二極管擋用紅表筆先接觸某一個電極—假定的基極，黑表筆分別接觸其他兩個電極，當(dāng)兩次測得的電阻均很小(或均很大)，則紅表筆所接電極為基極，如兩次測得的阻值一大、一小，相差很多，則假定的基極有錯，應(yīng)更換其他電極重測。當(dāng)兩次測得的電阻均很小時該管屬NPN型管，反之則是PNP型管。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(1)管型與基極的判別:萬用表16實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(2)發(fā)射極與集電極的判別。為使二極管具有電流放大作用，發(fā)射結(jié)需加正偏置，集電結(jié)加反偏置。如圖2-6所示。當(dāng)二極管基極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)β的大小。以PNP型管為例，若用紅表筆(對應(yīng)表內(nèi)電池的負(fù)極)接集電極C，黑表筆接E極(相當(dāng)C,E極間電源正接)，如圖2-7所示，這時萬用表指針擺動很小，它所指示的電阻值反映管子穿透電流ICEO的大小(電阻值大，表示ICEO)。如果在C,B間跨接一只RB=100kΩ電阻，此時萬用表指針將有較大擺動，它指示的電阻值較小，反映了集電極電流入:ICEO+β的大小。且電阻值減小越多表示聲越大。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用(2)發(fā)射極與集電極的判別。為17實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用如果C,E極接反(相當(dāng)于C,E間電源極性反接)，則二極管處于倒置工作狀態(tài)，此時電流放大系數(shù)很小(一般<1)，于是萬用表指針擺動很小。因此比較C一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)β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)月。當(dāng)接法正確時，電流放大系數(shù)月較大;而當(dāng)二極管倒置使用時，電流放大系數(shù)β很小。五、實(shí)驗(yàn)報告要求(1)整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析。(2)問題討論。①如何操縱示波器有關(guān)旋鈕，以便從示波器顯示屏上觀察到穩(wěn)定、清晰的波形?上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用如果C,E極接反(相當(dāng)于C,18實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用②用雙蹤顯示波形，并要求比較相位時，為在顯示屏上得到穩(wěn)定波形，應(yīng)怎樣選擇下列開關(guān)的位置?·顯示方式選擇:Y1;Y2;Y1+Y2;交替;斷續(xù)。

·角蟲發(fā)方式:常態(tài);自動。

·角蟲發(fā)源選擇:內(nèi);外。

·內(nèi)觸發(fā)源選擇:Y1;Y2;交替。

(3)函數(shù)信號發(fā)生器有哪幾種輸出波形?它的輸出端能否短接，如用屏蔽線作為輸出引線，則屏蔽層一端應(yīng)該接在哪個接線柱上?(4)怎樣用萬用表粗測判斷晶體管的質(zhì)量好壞與管腳的?上一頁返回實(shí)驗(yàn)2.1常用電子儀器的使用②用雙蹤顯示波形，并要求比較相19實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)了解場效應(yīng)管的工作原理與伏安特性。

(2)掌握場效應(yīng)管性能參數(shù)的測試方法。

(3)掌握場效應(yīng)管的基本應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)儀器直流穩(wěn)壓電源、萬用表。三、實(shí)驗(yàn)原理場效應(yīng)管是利用電場強(qiáng)度E來控制半導(dǎo)體中多數(shù)載流子運(yùn)動的一種晶體管器件。場效應(yīng)管按其結(jié)構(gòu)和工作原理的不同，可分為兩大類:MOS場效應(yīng)管和結(jié)型場效應(yīng)管。下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南乱豁摲祷?0實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試MOS場效應(yīng)管由于其輸入阻抗很高(其柵極G與漏D、源S間互相絕緣)，可達(dá)1012Ω，以及它在硅片上的集成度高，因此在大規(guī)模集成電路中占有非常重要的地位。

1.場效應(yīng)管的伏安特性(以增強(qiáng)型NMOS為例)N溝道增強(qiáng)型MOS場效應(yīng)管的輸出特性曲線如圖2-8所示。圖中特性曲線可分為可變電阻區(qū)、恒流區(qū)和擊穿區(qū)二個區(qū)。

(1)可變電阻區(qū)(I區(qū)):當(dāng)UCS>UT[或稱之為UCS(off)時，溝道形成;在UDS=0時，溝道內(nèi)橫向電場等于零，所以ID=0;當(dāng)UDS>0時，溝道內(nèi)的電子在橫向電場的作用下，產(chǎn)生漏極電流ID

。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試MOS場效應(yīng)管由于其輸入阻21實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試但當(dāng)|UDS|較小時，由于UDS的變化對溝道的大小影響不大，溝道電阻基本為一常數(shù)，因此，ID基本隨UDS作線性變化。當(dāng)UCS恒定時，溝道導(dǎo)通電阻近似為一常數(shù)，但當(dāng)UCS變化時，溝道的導(dǎo)通電阻將隨UCS而變化，因此，該區(qū)域稱為可變電阻區(qū)。利用這一特點(diǎn)，場效應(yīng)管又可作為可變電阻器來使用。

(2)‘恒流區(qū)(II區(qū)):當(dāng)UCS恒定，但未飽和時，增加UDS，使漏極電流ID增加。當(dāng)加大UD到使靠近漏極端的柵漏電壓等于開啟電壓，即UCD=UCS-UDS=UT或UDS=UCS-UT時，漏極電流達(dá)到最大值，漏極端的導(dǎo)電溝道將開始消失(稱為預(yù)夾斷)，此時場效應(yīng)管剛好飽和。若繼續(xù)增大UDS

，即UD>UCS-UT，會使漏極導(dǎo)電溝道被夾斷而出現(xiàn)耗盡層，并隨著UI,、的增加，夾斷點(diǎn)向源極移動。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試但當(dāng)|UDS|較小時，由于22實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試由于耗盡層的電阻率遠(yuǎn)大于溝道的電阻率，因此當(dāng)漏極端出現(xiàn)耗盡層后，所增加的UDS幾乎全部降在耗盡層的兩端，而加在溝道兩端的電壓幾乎不變，從而使漏極電流ID幾乎不隨UDS而變化。在輸出伏安特性曲線上，將不同從、值時的預(yù)夾斷點(diǎn)連接起來，即得到圖2-8中左側(cè)的虛線和右側(cè)虛線的夾區(qū)域，即為恒流區(qū)(或稱為飽和區(qū))。場效應(yīng)管作為放大器使用時，一般工作在此區(qū)域內(nèi)。

(3)擊穿區(qū)(III區(qū)):當(dāng)UDS增大到某一臨界值時，ID開始迅速增加而出現(xiàn)擊穿現(xiàn)象。此時，場效應(yīng)管將不能正常工作，甚至燒毀，工作時要避免進(jìn)入此區(qū)間。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試由于耗盡層的電阻率遠(yuǎn)大于溝23實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試2.場效應(yīng)管的基本應(yīng)用

(1)電阻:場效應(yīng)管可以當(dāng)做非線性電阻來使用，電路如圖2-9(a)所示。將N溝道增強(qiáng)型絕緣柵場效應(yīng)管MOSFET的柵極與漏極連接在一起，則UDS=UCS。當(dāng)UCS≥UT時，ID=0。當(dāng)UCS>UT時，UDS=UCS，漏極電流與漏源電壓UDS呈非線性關(guān)系，即得如圖2-9(a)所示的當(dāng)做非線性電阻使用的電路。

(2)開關(guān):一個MOSFET用作開關(guān)來控制負(fù)載RD的電路如圖2-9(b)所示。當(dāng)輸入信號U;低于截止電壓UT時，漏極電流ID=0,MOSFET的D,S之間相當(dāng)于開路一樣。當(dāng)UI>UT時，若電壓為一定值，則流過負(fù)載RD的電流的大小由電源UCC和負(fù)載RD的大小來決定，因此，MOSFET在電路中可以看做是由Ui控制的無觸點(diǎn)開關(guān)。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試2.場效應(yīng)管的基本應(yīng)用上一24實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試(3)鏡像電流源:由兩個參數(shù)幾乎相同的MOS對管VT1,VT2組成的鏡像電流源電路如圖2-10所示。因VT1,VT2具有相同的開啟電壓UT，且電源UCC與電阻RD，使VT1處于飽和狀態(tài)(即UDS≥UCS-UT)，在忽略溝道長度調(diào)制效應(yīng)的條件下: ID1=K1(UCS-UT)2=(UCC-UDS)/RD1 (2-1)若VT2也為飽和狀態(tài)，則其電流IL為: IL=K2(UCS-UT)2 (2-2)由式(2-1)、式(2-2)可得: (UCS-UT)2=ID1/K1=IL/K2 (2-3)上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試(3)鏡像電流源:由兩個參25實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試又由于VT1和VT2具有相同的特性參數(shù)和相同的溝道寬長比，即K1=K2，則上式的ID1=IL。因此，當(dāng)VT2也飽和時，流過負(fù)載RL的電流等于流過VT1的漏極電流ID1，而與IL無關(guān)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.場效應(yīng)管作為開關(guān)使用實(shí)驗(yàn)電路如圖2-11所示。實(shí)驗(yàn)步驟如下:

(1)調(diào)節(jié)電位器RP，使UCS=0V。

(2)測量電壓URD、UDS和電流ID，并注意發(fā)光二極管是否點(diǎn)亮(ID=URD/RD)。

(3)調(diào)節(jié)RP，逐漸增大UCS直到ID略大于零，注意此時UCS是否為MOSFET的開啟電壓UT。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試又由于VT1和VT2具有相26實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試(4)調(diào)節(jié)RP，逐漸增加UCS直到ID=15mA，檢查LED是否點(diǎn)亮。

2.場效應(yīng)管作為電阻使用實(shí)驗(yàn)電路如2-9(a)所示，實(shí)驗(yàn)步驟如下:(1)調(diào)節(jié)直流電壓源輸出+1V作為UCC電源。

(2)測量UDS和ID(ID=URD/RD)。

(3)調(diào)節(jié)UCC依次為+2V,+3V,…，+7V并分別測量其對應(yīng)的UDS和ID。

(4)以測得的UDS為X軸，ID為Y軸，畫出MOSFET柵極一漏極連接的電阻特性曲線。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試(4)調(diào)節(jié)RP，逐漸增加U27實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試3.構(gòu)成鏡像電流源實(shí)驗(yàn)電路如圖2-10所示，圖中VT1和VT2為型號相同，特性相似的兩個N溝道增強(qiáng)型MOSFET,RD1為1kΩ，RL為1.5kΩ。實(shí)驗(yàn)步驟如下:(1)測量RD1和URL，并計(jì)算ID1和IL(ID1=URD1/RD1,IL=URL/RL)。

(2)將RD1依次改為2.2kΩ,4.7kΩ和8.2kΩ，分別重復(fù)步驟(1)，觀察ID1和IL是否相同。

(3)將RD1改為1kΩ，將RL依次改為2.2kΩ,4.7kΩ和8.2kΩ，分別重復(fù)步驟(2)。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試3.構(gòu)成鏡像電流源上一頁下28實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試五、實(shí)驗(yàn)報告要求

(1)整理測試數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理。

(2)通過對數(shù)據(jù)的總結(jié)，對場效應(yīng)管工作在不同情況下的特點(diǎn)進(jìn)行分析，進(jìn)一步掌握場效應(yīng)管的應(yīng)用特點(diǎn)。

(3)判斷MOSFET用作開關(guān)、非線性電阻和鏡像電流源電路時，分別工作在輸出特性曲線的什么區(qū)域?上一頁返回實(shí)驗(yàn)2.2場效應(yīng)管伏安特性的測試五、實(shí)驗(yàn)報告要求上一頁返回29實(shí)驗(yàn)2.3場效應(yīng)管基本放大電路

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)了解結(jié)型場效應(yīng)管的性能和特點(diǎn)。

(2)掌握場效應(yīng)管放大器動態(tài)參數(shù)的測試方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件①+12V直流電源。②函數(shù)信號發(fā)生器。③雙蹤示波器。④交流毫伏表。⑤直流電壓表。⑥結(jié)型場效應(yīng)管3DJ6Fx1、電阻器、電容器若干。三、實(shí)驗(yàn)原理場效應(yīng)管是一種電壓控制型器件。按結(jié)構(gòu)可分為結(jié)型和絕緣柵型兩種類型。下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.3場效應(yīng)管基本放大電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南乱豁摲祷?0實(shí)驗(yàn)2.3場效應(yīng)管基本放大電路由于場效應(yīng)管柵、源之間處于絕緣或反向偏置，所以輸入電阻很高(一般可達(dá)上百兆歐)，又由于場效應(yīng)管是一種多數(shù)載流子控制器件，因此熱穩(wěn)定性好，抗輻射能力強(qiáng)，噪聲系數(shù)小。加之制造工藝較簡單，便于大規(guī)模集成，因此得到越來越廣泛的應(yīng)用。

1.結(jié)型場效應(yīng)管的特性和參數(shù)場效應(yīng)管的特性主要有輸出特性和轉(zhuǎn)移特性。如圖2-12所示為N溝道結(jié)型場效應(yīng)管3DJ6F的輸出特性和轉(zhuǎn)移特性曲線。其直流參數(shù)主要有飽和漏極電流IDSS，夾斷電壓UP等;交流參數(shù)主要有低頻跨導(dǎo)上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.3場效應(yīng)管基本放大電路由于場效應(yīng)管柵、源之間處于絕31實(shí)驗(yàn)2.3場效應(yīng)管基本放大電路表2-4列出了3DJ6F的典型參數(shù)值及測試條件。2.場效應(yīng)管放大器性能分析圖2-13為結(jié)型場效應(yīng)管組成的共源級放大電路。其靜態(tài)工作點(diǎn):中頻電壓放大倍數(shù)輸入電阻:輸出電阻:上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.3場效應(yīng)管基本放大電路表2-4列出了3DJ6F32實(shí)驗(yàn)2.3場效應(yīng)管基本放大電路式中，跨導(dǎo)gm可由特性曲線用作圖法求得，或用公式計(jì)算。但要注意，計(jì)算時UCS要用靜態(tài)工作點(diǎn)處的數(shù)值。

3.輸入電阻的測量方法場效應(yīng)管放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的測量方法與晶體管放大器的測量方法相同。但由于場效應(yīng)管的Ri比較大，如直接測輸入電壓US和Ui，則限于測量儀器的輸入電阻有限，必然會帶來較大的誤差。因此為了減小誤差，常利用被測放大器的隔離作用，通過測量輸出電壓截Uo來計(jì)算輸入電阻。測量電路如圖2-14所示。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.3場效應(yīng)管基本放大電路式中，跨導(dǎo)gm可由特性曲線用33實(shí)驗(yàn)2.3場效應(yīng)管基本放大電路在放大器的輸入端串入電阻R，把開關(guān)K擲向位置1(即使R=0)，測量放大器的輸出電壓Uo1=AVUS;保持US不變，再把K擲向2(即接入卿，測量放大器的輸出電壓Uo2。由于兩次測量中AV和US保持不變，故由此可以求出:式中，R和Ri不要相差太大，本實(shí)驗(yàn)可取R=100~200kΩ。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.3場效應(yīng)管基本放大電路在放大器的輸入端串入電阻R，34實(shí)驗(yàn)2.3場效應(yīng)管基本放大電路

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.靜態(tài)工作點(diǎn)的測量和調(diào)整

(1)按圖2-13連接電路，令ui=0，接通+12V電源，用直流電壓表測量UG、US和UD。檢查靜態(tài)工作點(diǎn)是否在特性曲線放大區(qū)的中間部分。如合適則把結(jié)果記入表2-5中。

(2)若不合適，則適當(dāng)調(diào)整Rg2和RS，調(diào)好后，再測量UG、US和UD，記入表2-5中。

2.電壓放大倍數(shù)AV,輸入電阻Ri和輸出電阻Ro的測量

(1)AV和Ro的測量。在放大器的輸入端加入f=1kHz的正弦信號ui(≈50~100mV)，并用示波器監(jiān)視輸出電壓uo的波形。在輸出電壓uo沒有失真的條件下，用交流毫伏表分別測量RL=∞和RL=10kΩ時的輸出電壓uo(注意:保持ui幅值不變)，記入表2-6中。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.3場效應(yīng)管基本放大電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上一頁下一頁返35實(shí)驗(yàn)2.3場效應(yīng)管基本放大電路用示波器同時觀察ui和uo的波形，描繪出來并分析它們的相位關(guān)系。

(2)Ri的測量:按圖2-14改接實(shí)驗(yàn)電路，選擇合適大小的輸入電壓US(50~100mV)，將開關(guān)K擲向“1"，測出R=0時的輸出電壓Uo1，然后將開關(guān)擲向“2"(接入R)，保持US不變，冉測出Uo2，根據(jù)公式:Ri=Uo2R(Uo1-Uo2)求出Ri，記入表2-7中。五、實(shí)驗(yàn)報告要求(1)整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，將測得的AV,Ri,Ro和理論計(jì)算值進(jìn)行比較。(2)把場效應(yīng)管放大器與晶體管放大器進(jìn)行比較，總結(jié)場效應(yīng)管放大器的特點(diǎn)。(3)分析測試中的問題，總結(jié)實(shí)驗(yàn)收獲。上一頁返回實(shí)驗(yàn)2.3場效應(yīng)管基本放大電路用示波器同時觀察ui和uo的36實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由罾斫夥糯箅娐分幸胴?fù)反饋的方法和負(fù)反饋對放大器各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件①+12V直流電源。②函數(shù)信號發(fā)生器。③雙蹤示波器。④萬用表。⑤晶體三極管3DG6x2(β=50~100)或9011x2、電阻器、電容器若干。三、實(shí)驗(yàn)原理負(fù)反饋在電子電路中有著非常廣泛的應(yīng)用，雖然它使放大器的放大倍數(shù)降低，但能在多方面改善放大器的動態(tài)指標(biāo)，如穩(wěn)定放大倍數(shù)，改變輸入、輸出電阻，減小非線性失真和展寬通頻帶等。下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南乱豁摲祷?7實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路因此，絕大多數(shù)的實(shí)用放大器都帶有負(fù)反饋。負(fù)反饋放大器有四種組態(tài)，即電壓串聯(lián)，電壓并聯(lián)，電流串聯(lián)，電流并聯(lián)。本實(shí)驗(yàn)以電壓串聯(lián)負(fù)反饋為例，分析負(fù)反饋對放大器各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響。

(1)圖2-15為帶有負(fù)反饋的兩級阻容耦合放大電路，在電路中通過Rf把輸出電壓uo引回到輸入端，加在晶體管VT1的發(fā)射極上，在發(fā)射極電阻RF1上形成反饋電壓uf。根據(jù)反饋的判斷法可知，它屬于電壓串聯(lián)負(fù)反饋。主要性能指標(biāo)如下:①閉環(huán)電壓放大倍數(shù):上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路因此，絕大多數(shù)的實(shí)用放大器都帶有負(fù)38實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路式中,Au=Uo/Ui為基本放大器(無反饋)的電壓放大倍數(shù)，即開環(huán)電壓放大倍數(shù);(1+AuFu)為反饋深度，它的大小決定了負(fù)反饋對放大器性能改善的程度。②反饋系數(shù):③輸入電阻:式中，Ri為基本放大器的輸入電阻。④輸出電阻:上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路式中,Au=Uo/Ui為基本放大器39實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路式中，Ro為基本放大器的輸出電阻;Auo為基本放大器RL=∞時的電壓放大倍數(shù)。

(2)本實(shí)驗(yàn)還需要測量基本放大器的動態(tài)參數(shù)，怎樣實(shí)現(xiàn)無反饋而得到基本放大器呢?不能簡單地?cái)嚅_反饋支路，而是要去掉反饋?zhàn)饔茫忠逊答伨W(wǎng)絡(luò)的影響(負(fù)載效應(yīng))考慮到基本放大器中去。因此:①在畫基本放大器的輸入回路時，因?yàn)槭请妷贺?fù)反饋，所以可將負(fù)反饋放大器的輸出端交流短路，即令uo=0，此時Rf相當(dāng)于并聯(lián)在RF1上。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路式中，Ro為基本放大器的輸出電阻;40實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路②在畫基本放大器的輸出回路時，由于輸入端是串聯(lián)負(fù)反饋，因此需將反饋放大器的輸入端(VT1管的射極)開路，此時Rf+RF1相當(dāng)于并接在輸出端。可近似認(rèn)為Rf并接在輸出端。根據(jù)上述規(guī)律，就可得到所要求的如圖2-16所示的基本放大器。

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.測量靜態(tài)工作點(diǎn)按圖2-16連接實(shí)驗(yàn)電路，首先取US為合適的值，頻率為1kH，左右，調(diào)節(jié)電位器使放大器的輸出不出現(xiàn)失真，然后使ui=0(即斷開信號源的輸出連接線)，用萬用表直流電壓擋分別測量第一、第二級的靜態(tài)工作點(diǎn)，記入表2-8中。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路②在畫基本放大器的輸出回路時，由于41實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路2.測試基本放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)將實(shí)驗(yàn)電路按圖2-17改接，即把Rf斷開后分別并在RF1和RL上，其他連線不動。(1)測量中頻電壓放大倍數(shù)Au，輸入電阻Ri和輸出電阻Ro以f=1kHz,USP-P約20mV正弦信號輸入放大器，用示波器監(jiān)視輸出波形uo，在uo不失真的情況下，用示波器測量USP-P,UiP-P,ULP-P，記入表2-9中。

保持USP-P不變，斷開負(fù)載電阻RL(注意Rf不要斷開)，測量空載時的輸出電壓UoP-P,記入表2-9中。

(2)測量通頻帶:接上RL，保持(1)中的USP-P不變，然后增加和減小輸入信號的頻率，找出上、下限頻率fH和fL，記入表2-10中。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路2.測試基本放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)將42實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路3.測試負(fù)反饋放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)將實(shí)驗(yàn)電路恢復(fù)為圖2-17的負(fù)反饋放大電路。適當(dāng)加大USP-P，在輸出波形不失真的條件下，測量負(fù)反饋放大器的Auf,Rif和Rof，記入表2-9中;測量fHf和fLf，記入表2-10中。

4.觀察負(fù)反饋對非線性失真的改善

(1)實(shí)驗(yàn)電路改接成圖2-16形式，在輸入端加入f'=1kHz的正弦信號，輸出端接示波器，逐漸增大輸入信號的幅度，使輸出波形開始出現(xiàn)失真，記下此時的波形和輸出電壓的幅度。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路3.測試負(fù)反饋放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)43實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路(2)再將實(shí)驗(yàn)電路改接成圖2-17形式，增大輸入信號幅度，使輸出電壓幅度的大小與(1)相同，比較有負(fù)反饋時輸出波形的變化。五、實(shí)驗(yàn)報告要求(1)將基本放大器和負(fù)反饋放大器動態(tài)參數(shù)的實(shí)測值和理論估算值列表進(jìn)行比較。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)電壓串聯(lián)負(fù)反饋對放大器性能的影響。上一頁返回實(shí)驗(yàn)2.4負(fù)反饋放大電路(2)再將實(shí)驗(yàn)電路改接成圖2-1744實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)加深對差動放大器性能及特點(diǎn)的理解;(2)學(xué)習(xí)差動放大器主要性能指標(biāo)的測試方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件①士12V直流電源。②函數(shù)信號發(fā)生器。③雙蹤示波器。④萬用表。⑤晶體二極管3DG6x3;(或9013x3)電阻器、電容器若干。三、實(shí)驗(yàn)原理

圖2-18是差動放大器的基本結(jié)構(gòu)。它由兩個元件參數(shù)完全相同的基本共射放大電路組成。當(dāng)開關(guān)K撥向左邊時，構(gòu)成典型的差動放大器。下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南乱豁摲祷?5實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路調(diào)零電位器RP用來調(diào)節(jié)VT1,VT2管的靜態(tài)工作點(diǎn)，使得輸入信號Ui=0時，雙端輸出電壓Uo=0。RE為兩管共用的發(fā)射極電阻，它對差模信號無負(fù)反饋?zhàn)饔茫蚨挥绊懖钅ｋ妷悍糯蟊稊?shù)，但對共模信號有很強(qiáng)的負(fù)反饋?zhàn)饔?，故可以有效地抑制零漂，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)開關(guān)K撥向右邊時，構(gòu)成具有恒流源的差動放大器。它用晶體管恒流源代替發(fā)射極電阻RE

，可以進(jìn)一步提高差動放大器抑制共模信號的能力。

1.靜態(tài)工作點(diǎn)的估算典型電路:上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路調(diào)零電位器RP用來調(diào)節(jié)VT1,VT46實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路'恒流源電路:

2.差模電壓放大倍數(shù)和共模電壓放大倍數(shù)當(dāng)差動放大器的射極電阻RE足夠大，或采用恒流源電路時，差模電壓放大倍數(shù)Ad由輸出方式?jīng)Q定，而與輸入方式無關(guān)。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路上一頁下一頁返回47實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路雙端輸出:RE=∞，RP在中心位置時:單端輸出:上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路雙端輸出:RE=∞，RP在中心位置時48實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路當(dāng)輸入共模信號時，若為單端輸出，則有:若為雙端輸出，在理想情況下:實(shí)際上由于元件不可能完全對稱，因此AC也不會絕對等于零。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路當(dāng)輸入共模信號時，若為單端輸出，則有49實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路3.共模抑制比CMRR為了表征差動放大器對有用信號(差模信號)的放大作用和對共模信號的抑制能力，通常用一個綜合指標(biāo)來衡量，即共模抑制比或

差動放大器的輸入信號可采用直流信號也可采用交流信號。本實(shí)驗(yàn)由函數(shù)信號發(fā)生器提供頻率f'=1kHz的正弦信號作為輸入信號。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路3.共模抑制比CMRR上一頁下一頁返50實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.典型差動放大器性能測試如圖2-18所示連接實(shí)驗(yàn)電路，開關(guān)K撥向左邊構(gòu)成典型差動放大器。

(1)測量靜態(tài)工作點(diǎn)。①調(diào)節(jié)放大器零點(diǎn)。信號源不接入，將放大器輸入端A,B與地短接，接通±12V直流電源，用萬用表的直流電壓擋測量輸出電壓Uo，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器RP，使Uo=0。調(diào)節(jié)要仔細(xì)，力求準(zhǔn)確。②測量靜態(tài)工作點(diǎn)。零點(diǎn)調(diào)好以后，用萬用表的直流電壓擋測量VT1、VT2管各電極電位及射極電阻RE兩端電壓URE，記入表2-11中。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上一頁下一頁返回51實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路(2)測量差模電壓放大倍數(shù)。斷開直流電源，將函數(shù)信號發(fā)生器的輸出端接放大器輸入A端，放大器輸入B端接地構(gòu)成單端輸入方式，調(diào)節(jié)輸入信號為頻率f=1kHz的正弦信號，并使輸出旋鈕旋至零，用示波器監(jiān)視輸出端(集電極C1或C2與地之間)。接通±12V直流電源，逐漸增大輸入電壓ui，在輸出波形無失真的情況下，用示波器測UiP-P，UC1P-P，UC2P-P記入表2-12中，并觀察ui，UC1，UC2之間的相位關(guān)系及UREP-P隨UiP-P改變而變化的情況。

(3)測量共模電壓放大倍數(shù)。將放大器A,B短接，信號源接A端與地之間，構(gòu)成共模輸入方式，調(diào)節(jié)輸入信號f=1kHz,UiP-P=2V，在輸出電壓無失真的情況下，測量UC1P-P，UC2P-P之值記入表2-12中，并觀察ui，UC1，UC2之間的相位關(guān)系及認(rèn)E隨Ui改變而變化的情況。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路(2)測量差模電壓放大倍數(shù)。斷開直流52實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路2.具有恒流源的差動放大電路性能測試將圖2-10電路中開關(guān)K撥向右邊，構(gòu)成具有恒流源的差動放大電路。重復(fù)上述(2),(3)的要求，記入表2-12中。五、實(shí)驗(yàn)報告要求(1)整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，列表比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論估算值，分析產(chǎn)生誤差的原因。①將靜態(tài)工作點(diǎn)和差模電壓放大倍數(shù)的實(shí)測值與理論值比較。

②將典型差動放大電路單端輸出時CMRR的實(shí)測值與理論值比較。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路2.具有恒流源的差動放大電路性能測試53實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路③將典型差動放大電路單端輸出時CMRR的實(shí)測值與具有恒流源的差動放大器CMRR實(shí)測值比較。

(2)比較ui，UC1，UC2之間的相位關(guān)系。

(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)電阻RE和恒流源的作用。上一頁返回實(shí)驗(yàn)2.5差動放大電路③將典型差動放大電路單端輸出時CMR54實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)掌握集成運(yùn)算放大器主要指標(biāo)的測試方法。

(2)通過對集成運(yùn)算放大器μA741指標(biāo)的測試，了解集成運(yùn)算放大器組件的主要參數(shù)的定義和表示方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件①士12V直流電源。②函數(shù)信號發(fā)生器。③雙蹤示波器。④萬用表。⑤集成運(yùn)算放大器μA741x1，電阻器、電容器若干。三、實(shí)驗(yàn)原理集成運(yùn)算放大器是一種線性集成電路，和其他半導(dǎo)體器件一樣，它是用一些性能指標(biāo)來衡量其質(zhì)量的優(yōu)劣。為了正確使用集成運(yùn)放，就必須了解它的主要參數(shù)指標(biāo)。下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南乱豁?5實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試集成運(yùn)放組件的各項(xiàng)指標(biāo)通常是由專用儀器進(jìn)行測試的，這里介紹的是一種簡易測試方法。集成運(yùn)放μA741(或F007，引腳排列如圖2-19所示，它是八腳雙列直插式組件，2,3腳分別為反相和同相輸入端，6腳為輸出端，7,4腳為正、負(fù)電源端，1,5腳為失調(diào)電壓的調(diào)零端，1,5腳之間可接入一只幾十kΩ的電位器并將滑動觸頭接到負(fù)電源端。8腳為空腳。

1.μA741主要指標(biāo)測試

(1)輸入失調(diào)電壓UOS。理想運(yùn)放組件，當(dāng)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(yùn)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。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試集成運(yùn)放組件的各項(xiàng)指56實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試這種零輸入時輸出不為零的現(xiàn)象稱為集成運(yùn)放的“失調(diào)”。輸入失調(diào)電壓UOS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)電壓測試電路如圖2-20所示。閉合開關(guān)K1及K2，使電阻RB短接，測量此時的輸出電壓Uo1即為輸出失調(diào)電壓，則輸入失調(diào)電壓:

測試時注意:一是將運(yùn)放調(diào)零端開路。實(shí)際測出的UO1可能為正，也可能為負(fù)，一般在1~5mV，對于高質(zhì)量的運(yùn)放UOS在1mV以下。二是要求電阻R1和R2，R3和R4的參數(shù)嚴(yán)格對稱。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試這種零輸入時輸出不為57實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試(2)輸入失調(diào)電流IOS。輸入失調(diào)電流IOS是指當(dāng)輸入信號為零時，運(yùn)放的兩個輸入端的基極偏置電流之差，即

輸入失調(diào)電流的大小反映了運(yùn)放內(nèi)部差動輸入級兩個晶體管月的失配度，由于IB1，IB2本身的數(shù)值已很小(微安級)，因此它們的差值通常不是直接測量的，測試電路如圖2-20所示，測試分兩步進(jìn)行。①閉合開關(guān)K1及K2，在低輸入電阻下，測出輸出電壓Uo1，如前所述，這是由輸入失調(diào)電壓UOS所引起的輸出電壓。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試(2)輸入失調(diào)電流I58實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試②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Uo2，若從中扣除輸入失調(diào)電壓UOS的影響，則輸入失調(diào)電流IOS為:一般情況下，IOS為幾十~幾百nA(10-9A)，高質(zhì)量運(yùn)放IOS低于1nA。測試時注意:一是將運(yùn)放調(diào)零端開路。二是兩輸入端電阻RB必須精確配對。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試②斷開K1及K2，59實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試(3)開環(huán)差模放大倍數(shù)Aud。集成運(yùn)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)，用Aud表示。它定義為開環(huán)輸出電壓Uo與兩個差分輸入端之間所加信號電壓Uid之比為

Aud=Uo/Uid

按定義Aud應(yīng)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(幾十赫茲以下)正弦交流信號進(jìn)行測量。由于集成運(yùn)放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)很高，難以直接進(jìn)行測量，故一般采用閉環(huán)測量方法。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試(3)開環(huán)差模放大倍60實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試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2-21所示。被測運(yùn)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(shí)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(yùn)放工作在線性區(qū)，同相輸入端電阻R3應(yīng)與反相輸入端電阻R2相匹配，以減小輸入偏置電流的影響，電容C為隔直電容。被測運(yùn)放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)為:

通常低增益運(yùn)放Aud為60~70dB，中增益運(yùn)放約為80dB，高增益在100dB以上，可達(dá)120~140dB。測試中應(yīng)注意:上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試Aud的測試方法很多61實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試①測試前電路應(yīng)首先消振及調(diào)零。②被測運(yùn)放要工作在線性區(qū)。③輸入信號頻率應(yīng)較低，一般用50~100Hz，輸出信號幅度應(yīng)較小，且無明顯失真。

(4)共模抑制比KCMRR。集成運(yùn)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:或

上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試①測試前電路應(yīng)首先消62實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試共模抑制比在應(yīng)用中是一個很重要的參數(shù)，理想運(yùn)放對輸入的共模信號其輸出為零，但在實(shí)際的集成運(yùn)放中，其輸出不可能沒有共模信號的成分，輸出端共模信號越小，說明電路對稱性越好，也就是說運(yùn)放對共模干擾信號的抑制能力越強(qiáng)，即KCMRR越大。KCMRR的測試電路如圖2-22所示。集成運(yùn)放工作在閉環(huán)狀態(tài)下的差模電壓放大倍數(shù)為:Ad=RF/R1

當(dāng)接入共模輸入信號UiC時，測得UoC，則共模電壓放大倍數(shù)為:AC=UoC/UiC共模抑制比為:

上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試共模抑制比在應(yīng)用中是63實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試測試時注意:①消振與調(diào)零。R1與R2，R3與RF之間阻值嚴(yán)格對稱。③輸入信號UiC幅度必須小于集成運(yùn)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(yùn)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(yùn)放的KCMRR會大大下降，輸出波形產(chǎn)生失真，有些運(yùn)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2-23所示。被測運(yùn)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。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試測試時注意:①消振與64實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試(6)輸出電壓最大動態(tài)范圍UoPP。集成運(yùn)放的動態(tài)范圍與電源電壓、外接負(fù)載及信號源頻率有關(guān)。測試電路如圖2-24所示。改變uS幅度，觀察uo削頂失真開始時刻，從而確定uo的不失真范圍，這就是運(yùn)放在某一定電源電壓下可能輸出的電壓峰一峰值UoP-P。

2.集成運(yùn)放在使用時應(yīng)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(yīng)考慮運(yùn)放的頻響特性和輸出幅度的限制。

(2)調(diào)零。為提高運(yùn)算精度，在運(yùn)算前，應(yīng)首先對直流輸出電位進(jìn)行調(diào)零，即保證輸入為零時，輸出也為零。當(dāng)運(yùn)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Uo

，細(xì)心調(diào)節(jié)RW使Uo為零(即失調(diào)電壓為零)。如果沒有調(diào)零端子，若要調(diào)零，可按圖2-25所示電路進(jìn)行調(diào)零。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試(6)輸出電壓最大動65實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試

一個運(yùn)放如不能調(diào)零，大致有如下原因:①組件正常，接線有錯誤。②組件正常，但負(fù)反饋不夠強(qiáng)(RF/R1太大)，為此可將RF短路，觀察是否能調(diào)零。③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(fù)正常，則屬于這種情況。④組件正常，但電路有“自激”現(xiàn)象，應(yīng)進(jìn)行消振。⑤組件內(nèi)部損壞，應(yīng)更換好的集成塊。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試一個運(yùn)放如不能調(diào)零66實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試(3)消振。一個集成運(yùn)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(yùn)算功能無法實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重時還會損壞器件。在實(shí)驗(yàn)中，可用示波器監(jiān)視輸出波形。為消除運(yùn)放的自激，常采用如下措施:①若運(yùn)放有相位補(bǔ)償端子，可利用外接RC補(bǔ)償電路，產(chǎn)品手冊中有補(bǔ)償電路及元件參數(shù)提供。②電路布線，元、器件布局應(yīng)盡量減少分布電容。③在正、負(fù)電源進(jìn)線與地之間接上幾十μF的電解電容和0.01~0.1μF的陶瓷電容相并聯(lián)以減小電源引線的影響。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試(3)消振。一個集成67實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)前看清運(yùn)放管腳排列及電源電壓極性及數(shù)值，切忌正、負(fù)電源接反。

(1)測量輸入失調(diào)電壓認(rèn)、。按圖2-20連接實(shí)驗(yàn)電路，閉合開關(guān)K1,K2，用直流電壓表測量輸出端電壓Uo1，并計(jì)算Uos。記入表2-13中。

(2)測量輸入失調(diào)電流IOS。實(shí)驗(yàn)電路如圖2-20，打開開關(guān)K1,K2，用直流電壓表測量Uo2，并計(jì)算IOS，記入表2-13中。

(3)測量開環(huán)差模電壓放大倍數(shù)Aud。按圖2-23連接實(shí)驗(yàn)電路，運(yùn)放輸入端加頻率100Hz，大小為30~50mV正弦信號，用示波器監(jiān)視輸出波形。并用示波器測量UoP-P和UiP-P，并計(jì)算Aud，記入表2-13中。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上一頁下68實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試(4)測量共模抑制比KCMRR。按圖2-24連接實(shí)驗(yàn)電路，運(yùn)放輸入端加f=100Hz,UiCP-P=2~4V正弦信號，監(jiān)視輸出波形。并測量UoCP-P和UiCP-P，計(jì)算AC及KCMRR，記入表2-13中。

(5)測量共模輸入電壓范圍Uicm。及輸出電壓最大動態(tài)范圍UoP-P。自擬實(shí)驗(yàn)步驟及方法。五、實(shí)驗(yàn)報告要求(1)將所測得的數(shù)據(jù)與典型值進(jìn)行比較。(2)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果及實(shí)驗(yàn)中遇到的問題進(jìn)行分析、討論。上一頁返回實(shí)驗(yàn)2.6集成運(yùn)算放大器性能指標(biāo)的測試(4)測量共模抑制比69實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

(1)研究由集成運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運(yùn)算電路的功能;(2)了解運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用時應(yīng)考慮的一些問題。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件①士12V直流電源。②函數(shù)信號發(fā)生器。③雙蹤示波器。④萬用表。⑤集成運(yùn)算放大器μA741x1，電阻器、電容器若干。三、實(shí)驗(yàn)原理集成運(yùn)算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級放大電路。下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南乱豁摲祷?0實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元、器件組成輸入和負(fù)反饋電路時，可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)運(yùn)算。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對數(shù)等模擬運(yùn)算電路。在大多數(shù)情況下，將運(yùn)放視為理想運(yùn)放，就是將運(yùn)放的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想化，滿足下列條件的運(yùn)算放大器稱為理想運(yùn)放。開環(huán)電壓增益Aud=;輸入阻抗ri=∞;輸出阻抗ro=0;帶寬fBW=∞;失調(diào)與漂移均為零等。理想運(yùn)放在線性應(yīng)用時的兩個重要特性如下:①輸出電壓Uo與輸入電壓之間滿足關(guān)系式為:

上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路當(dāng)外部接入不同上一頁下一頁返回71實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路由于Aud=∞，而Uo為有限值，因此，U+-U_=0。即U+=U_稱為“虛短”。②由于ri=∞，故流進(jìn)運(yùn)放兩個輸入端的電流可視為零，即IIB=0，稱為“虛斷”。這說明運(yùn)放對其前級吸取電流極小。上述兩個特性是分析理想運(yùn)放應(yīng)用電路的基本原則，可簡化運(yùn)放電路的計(jì)算。

(1)反相比例運(yùn)算電路。電路如圖2-26所示。對于理想運(yùn)放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為:上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路由于Aud=∞，而Uo為有限值，因此72實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路為了減小輸入級偏置電流引起的運(yùn)算誤差,在同相輸入端應(yīng)接入平衡電阻R2=R1//RF。(2)反相加法電路。電路如圖2-27所示,輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為:

(3)同相比例運(yùn)算電路。圖2-28(a)是同相比例運(yùn)算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為:上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路為了減小輸入級偏置電流引起的運(yùn)算誤差73實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路當(dāng)R1→∞時，Uo=Ui，即得到如圖2-28(b)所示的電壓跟隨器。圖中R2=RF，用以減小漂移和起保護(hù)作用。一般RF取10kΩ,RF太小起不到保護(hù)作用，太大則影響跟隨特性。

(4)差動放大電路(減法器)。對于圖2-29所示的減法運(yùn)算電路，當(dāng)R1=R2，R3=RF時，有如下關(guān)系式:(5)積分運(yùn)算電路。反相積分電路如圖2-30所示。在理想化條件下，輸出電壓uo等于:上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路當(dāng)R1→∞時，Uo=Ui，即得到如74實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路式中，uc(0)是t=0時刻電容c兩端的電壓值，即初始值。如果ui(t)是幅值為E的階躍電壓，并設(shè)uC(0)=0，則:即輸出電壓uo(t)隨時間增長而線性下降。顯然RC的數(shù)值越大，達(dá)到給定的Uo值所需的時間就越長。積分輸出電壓所能達(dá)到的最大值受集成運(yùn)放最大輸出范圍的限制。在進(jìn)行積分運(yùn)算之前，首先應(yīng)對運(yùn)放調(diào)零。為了便于調(diào)節(jié)，將圖中K1閉合，即通過電阻R2的負(fù)反饋?zhàn)饔脦椭鷮?shí)現(xiàn)調(diào)零。但在完成調(diào)零后，應(yīng)將K1打開，以免因R2的接入造成積分誤差。K2的設(shè)置一方面為積分電容放電提供通路，同時可實(shí)現(xiàn)積分電容初始電壓uC(0)=0;另一方面，可控制積分起始點(diǎn)，即在加入信號ui后，只要K2-打開，電容就將被恒流充電，電路也就開始進(jìn)行積分運(yùn)算。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路式中，uc(0)是t=0時刻電容c兩75實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)前要看清運(yùn)放組件各管腳的位置;切忌正、負(fù)電源極性接反和輸出端短路，否則將會損壞集成塊。

1.反相比例運(yùn)算電路

(1)按圖2-26連接實(shí)驗(yàn)電路，接通±12V電源，輸入端對地短路，進(jìn)行調(diào)零和消振。

(2)輸入f=100Hz,UiP-P=1V的正弦交流信號，測量相應(yīng)的UoP-P，并用示波器觀察uo和ui的相位關(guān)系，記入表2-14中。2.同相比例運(yùn)算電路(1)按圖2-28(a)連接實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)步驟同內(nèi)容1，將結(jié)果記入表2-15中。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容上一頁下一頁返回76實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路(2)將圖2-28(a)中的R，斷開，得圖2-28(b)電路，重復(fù)內(nèi)容(1)。3.反相加法運(yùn)算電路(1)按圖2-27連接實(shí)驗(yàn)電路，調(diào)零和消振。

(2)輸入信號采用直流信號，如圖2-31所示電路為簡易直流信號源，由實(shí)驗(yàn)者自行完成。實(shí)驗(yàn)時要注意選擇幾組合適的直流信號幅度以確保集成運(yùn)放工作在線性區(qū)。用萬用表直流電壓擋測量輸入電壓Ui1，Ui2及輸出電壓Uo，記入表2-16中。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路(2)將圖2-28(a)中的R，77實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路4.減法運(yùn)算電路

(1)按圖2-29連接實(shí)驗(yàn)電路，調(diào)零和消振。

(2)用如圖2-31所示可調(diào)直流信號源輸入直流信號，實(shí)驗(yàn)步驟同內(nèi)容3，記入表2-17中。5.積分運(yùn)算電路實(shí)驗(yàn)電路如圖2-30所示。打開K2，閉合K1，對運(yùn)放輸出進(jìn)行調(diào)零。調(diào)零完成后，再打開K1，閉合K2，使uC(0)=∞。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路4.減法運(yùn)算電路上一頁下一頁返回78實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路(3)預(yù)先調(diào)好直流輸入電壓Ui=0.5V，接入實(shí)驗(yàn)電路，再打開K2,然后用萬用表直流電壓擋測量輸出電壓Uo，每隔5秒讀一次Uo，記入表2-18中，Uo不繼續(xù)明顯增大直到為止。五、實(shí)驗(yàn)報告要求(1)整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，畫出波形圖(注意波形間的相位關(guān)系)。(2)將理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)測數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。(3)分析、討論實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問題。上一頁返回實(shí)驗(yàn)2.7模擬運(yùn)算電路(3)預(yù)先調(diào)好直流輸入電壓Ui=079實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1)研究利用運(yùn)放、電阻和電容分別構(gòu)成有源低通、高通、帶通和帶阻濾波器的方法。(2)學(xué)會測量有源濾波器的幅頻特性。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件①士12V直流電源。②函數(shù)信號發(fā)生器。③雙蹤示波器。④μA741x1，電阻器、電容器若干。

三、實(shí)驗(yàn)原理由RC元件與運(yùn)算放大器組成的濾波器稱為RC有源濾波器，其功能是讓一定頻率范圍內(nèi)的信號通過，抑制或急劇衰減此頻率范圍以外的信號。下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康南乱豁摲祷?0實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路可用在信號處理、數(shù)據(jù)傳輸、抑制干擾等方面，但因受運(yùn)算放大器頻帶限制，這類濾波器主要用于中、低頻場合。根據(jù)對頻率范圍的選擇不同，可分為低通(LPF)、高通(HPF)、帶通(BPF)與帶阻(BEF)四種濾波器，它們的幅頻特性如圖2-32所示。具有理想幅頻特性的濾波器是很難實(shí)現(xiàn)的，只能用實(shí)際的幅頻特性去接近理想的。一般來說，濾波器的幅頻特性越好，其相頻特性越差，反之亦然。濾波器的階數(shù)越高，幅頻特性衰減的速率越快，但RC網(wǎng)絡(luò)的節(jié)數(shù)越多，元件參數(shù)計(jì)算越煩瑣，電路調(diào)試越困難。任何高階濾波器均可以用較低的二階RC有源濾波器級聯(lián)實(shí)現(xiàn)。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路可用在信號處理、數(shù)據(jù)傳輸、抑制干擾等81實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路1.低通濾波器(LPF)

低通濾波器是用來通過低頻信號衰減或抑制高頻信號。典型的二階有源低通濾波器如圖2-33(a)所示。它由兩級RC濾波環(huán)節(jié)與同相比例運(yùn)算電路組成，其中第一級電容C接至輸出端，引入適量的正反饋，以改善幅頻特性。圖2-33(b)為二階低通濾波器的幅頻特性曲線。其性能參數(shù)為:二階低通濾波器的通帶增益。截止頻率，它是二階低通濾波器通帶與阻帶的界限頻率。品質(zhì)因數(shù)，它的大小影響低通濾波器在截止頻率處幅頻特性的形狀。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路1.低通濾波器(LPF)上一頁下一頁82實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路2.高通濾波器(HPF)與低通濾波器相反，高通濾波器用來通過高頻信號，衰減或抑制低頻信號。只要將圖2-33低通濾波電路中起濾波作用的電阻、電容互換，即可變成二階有源高通濾波器，如圖2-34(a)所示。高通濾波器性能與低通濾波器相反，其頻率響應(yīng)和低通濾波器是“鏡像”關(guān)系，仿照LPF分析方法，不難求得HPF的幅頻特性。電路性能參數(shù)AuP、f0，Q各量的含義同二階低通濾波器。圖2-34(b)為二階高通濾波器的幅頻特性曲線，可見，它與二階低通濾波器的幅頻特性曲線有“鏡像”關(guān)系。上一頁下一頁返回實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路2.高通濾波器(HPF)上一頁下一頁83實(shí)驗(yàn)2.8有源濾波電路

3.帶通濾波器(BPF)

這種濾波器的作用是只允許在某一個通頻帶范圍內(nèi)的信號通過，而比通頻帶下限頻率低和比上限頻率高的信號均加以衰減或抑制。典型的帶通濾波器可以從二階低通濾波器中將其中一級改成高通而成。其電路圖和幅頻特性曲線圖如圖2-35所示。電路性能參數(shù)有:通頻帶增益中心自頻率；通頻帶寬度；選擇性上一頁下一頁