常用电子仪器的使用.doc

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单级低频放大器的设计一、实验目的1.加深理解负反馈对放大器性能的影响；2.掌握放大器性能指标的测试方法。二、试验仪器及器件1.20MHZ双踪示波器 一台 2.函数信号发生器 一台3.晶体毫伏表 一台 4.模拟试验箱 一台5.500型万用表 一块 6.晶体三极管9011 二只三、设计内容1.设计题目 “单级低频放大器的设计”2.设计给定条件晶体三极管 9011 =50100 rbc=1000欧姆 3.设计要求（1）电路形式：a分压式电路 b.固定偏置电路（2）电源形式：EC=6v（3）外接负载电阻：RL=2000欧姆（4）当v=200mv时，kt=50;( 5) ft 不大于200hz（6）带宽B=200khz电路的设计步骤与方法，请自行参阅教科书及有关参考资料。四、试验任务1.根据设计电路，搭好电路。检查无误后接通电源，调节静态工作点。既调节Rt，使Vc=1/2Ec，测得实际值，并记录下来！2.电压放大倍数的测量值在试验任务一的基础上，调节试验箱信号源，使其输出信号频率f=1000hz，Vip-p=15mv，负载电阻分别为RL=2000欧姆，RL=时，用示波器测量Uo的值，并计算放大倍数Ku的值。3.测量输入、输出电阻输入电阻的测量将开关Kf闭合，调节Rw，使V=3v,输入端接入f=1000hz，Vip-p=15mv正弦信号波，再将Kf断开，分别测出Rf两端对地的电压值，并计算输入的Rt的值。输出电阻的测量测出负载电阻RL开路时的电压值Uo和接入RL时的输出电压Uol，计算输出电阻Ro值。4.观察静态工作点对放大器输出波形的影响输入信号不变，用示波器观察正常工作时输出电压Uo的波形并描绘出来； 逐渐减小Rb2的阻值，观察输出电压的变化，在输出电压波形出现明显失真时将波形记录下来，并说明是哪一种失真。如果减小到Rb2到零时，仍不出现失真，可以加大输入信号Vf幅值，知道出现失真为止。逐渐增大Rb2的阻值，同上所述，记录下失真波形。5.调节Rb2是输出电压波形不失真且幅值为最大，测量此时的静态工作点Vc、Vb、Rb2和输出电压Uo的数值！实验三 负反馈放大器一、 实验目的1. 加深理解负反馈对放大器性能的影响；2. 掌握放大器性能指标的测试方法；二、 试验仪器及器件1.20MHZ双踪示波器 一台 2.函数信号发生器 一台3.晶体管毫伏表 一台 4.模拟试验箱 一台5.500型万用表 一块 6.晶体三极管9011 二只三、实验原理在现代电子放大器中，负反馈已经获得了广泛的应用，关于负反馈的四种类型，及其对放大器的放大倍数、通频带、非线性失真、输入阻抗和输出阻抗的影响。在理论课中已做了详细的讲解，这里就不再介绍，本次试验主要测试负反馈对放大器各项性能指标的影响。四、实验任务1.调节静态工作点用万用表测量电路的三极管好坏。搭好电路，检查电路无误后，接通电源，分别调节R1、R2，使Vc1=（56）v，Vc2=（56）v时，测得各级静态工作点，并记录相关数据。2.观察负反馈对放大倍数的影响，在输入端加入f=5.1khz，Vip-p=4mv的正弦波信号。测量开环电压增益（无反馈）分别测出RL=5100欧姆 和RL=时的电压值。测量出闭环电压增益（有反馈）测量方法同3.负反馈对放大倍数稳定性的影响在上述RL=5100欧姆的情况下，改变打压电源将Ec从12v变到10v，分别测量在开环和闭环工作状态下的输出电压，记录数据并分析稳定性。4.幅度特性测量输入信号f=1000hz、Uip-p=4mv、Ec=12v，使输出波形不失真，然后调节信号源频率（保持Vi不变）分别测出无反馈和有反馈时的同频带。五、预习要求1.复习低频放大器的相关内容；2.根据设计内容写出详细的设计步骤、计算元件值；3.根据试验任务要求，画出实验接线方框图；4.列出记录数据表格。实验三 负反馈放大器（虚拟实验）一、 实验目的1. 学习应用PSPICE对电路进行分析的方法；2. 进一步研究负反馈对放大器性能的改善；二、 实验器材三极管 2个 电阻、电容若干个 直流电压源一个 正弦电流源一个三、 实验原理1. 基本放大器电压放大倍数的计算根据负反馈的理论，划分基本放大器的原则是去掉反馈但要考虑反馈网络的负载作用，此时的等效电路及理论计算可参考实验三。2. 负反馈放大器放大电压的估算设电路满足深度反馈的条件：（1+AF）1有Avf=Av/(1+AvFv)1/Fv3. 电路中引入负反馈后除了放大倍数下降以外，还可以使放大器的性能发生一系列的改善。 提高放大倍数的稳定性 展宽频带 改变输入电阻：窜联负反馈提高输入阻抗，并联负反馈降低输入阻抗 改变输入电阻：电压负反馈降低输出阻抗，电流负反馈提高输出阻抗四、 试验任务1. 调测静态工作点2. 观察负反馈对放大器性能的影响 负反馈对放大倍数的影响 负反馈对输入阻抗的影响 负反馈对输出阻抗的影响 负反馈对幅频特性的影响3. 实验步骤见第五章实验四 差动放大器的研究与测试一、 试验目的1. 掌握静态工作点的测试2. 理解差模放大倍数的意义及测试方法3. 了解差动放大器对共模信号的抑制能力二、 试验仪器及器件1.20MHZ的双踪示波器 一台2.函数发生器 一台3.晶体管毫伏表 一台4.模拟试验箱 一台5.500型万用表 一块6.晶体三极管9011 二只三、 试验原理差动放大器是解决直流放大器零点漂移最常用的一种方法。电路设计是力求原件对称，但实际总有差别，Rw为调零电位器。当输入信号为零时，调节Rw是输出为零。将图中1、2端相连，为简单的差动放大器，1、3端相连为带恒流源的差动放大器。一个理想的差动放大器，只放大差模信号，而不放大共模信号，即共模信号放大倍数为零。实际由于电路总有点不对称，共模信号放大倍数并不为零，其值越小越好。衡量一个差动放大器的质量，一般采用共模抑制比CMRR，其值越大，说明其抗干扰能力越强。四、 试验任务1. 调测直流工作点 按图搭好电路。将1、2点相连， 令Vil=Vi2=0，A、B两点与地短接，调节Rw是Uo=0 测量两管静态工作点并计算有关参数，记录之。2. 测量差模放大倍数输入正弦信号频率f=1khz，幅度Vip-p=100mv，由A端接入信号，B端接地，反之，B端接地。用示波器观察输出不失真情况下，测量输入Ui；输出Uc1、Uc2值，并计算差动放大器的差模电压放大倍数Kd（单）、Kd（双）3. 测量共模电压放大倍数将A、B短接，输入f=1khz，幅度Vip-p=1v的正弦信号，用示波器测出不失真的Uc1、Uc2值，计算差动放大器的共模电压Ac和共模抑制比CMRR4.将电路1、3点相接，重复上述试验内容五、 预习要求1. 复习差动放大器的工作原理和性能分析方法。2. 学习差动放大器的差模、共模电压放大倍数及共模抑制比的测量方法。试验五 集成运算放大器的参数测量一、 试验目的1. 掌握集成运算放大器主要参数的意义2. 掌握集成运算放大器主要参数的一般测量方法二、 试验仪器1.20MHZ的双踪示波器 一台2.函数发生器 一台3.晶体管毫伏表 一台4.模拟试验箱 一台5.500型万用表 一块6.集成运放CA741 一块三、 试验原理本次实验所使用的集成运算放大器为通用型CA741，其主要特点是：具有很高的输入共模电压和输出差模电压范围，具有内部频率补偿电路，功耗较低，它采用双电源供电且电源电压范围较宽。集成运算放大器在使用时，可根据需要注意调零，调零的目的，是为了保证运算放大器在输入交流信号为零时，输出电压为零，测试前必须调零，在调零时，一定注意将输入端接地。由于集成运算放大器有其独特的特点，所以，目前存在各种运放电路、震荡电路以及波形变换电路等，得到广泛的应用。为了正确使用不同类型的运算放大器，充分发挥它们的性能特点，我们必须掌握集成运算放大器的各种参数的意义及测试方法。有关这方面的内容，参阅本书的基础知识部分。四、 试验任务集成运放CA741的征服电源端分别接12v，根据基础知识部分所讲解的集成运算放大器各种参数的测量方法，要求完成一下参数的测量：1. 利用示波器或万用表的直流档分别测量Uo1、Io2、Ibc。2. 利用示波器和毫伏表，分别测量Kd和CMRR，并要求： 交流测量前应调零； 输入信号为：f=50hz，f=100hz，Uip-p=2v五、 预习要求1. 复习集成运算放大器的工作原理和主要参数的物理意义及其测试方法；2. 了解CA741的封装及引脚功能和主要参数的范围；3. 分别画出测量个参数的试验电路，并写出其测量的计算公式、方法步骤，列出记录的数据表格。实验六 集成运算放大器的基本应用实验目的1. 通过实验进一步掌握运算放大器的性能特点；2. 了解运算放大器基本的线性应用；3. 掌握独立设计和完成简单实验的能力。一、 实验仪器及器件1.20MHZ双踪示波器 一台2.函数发生器 一台3.晶体管毫伏表 一台4.模拟试验箱 一台5.500型万用表 一块6.集成运放CA741 一块二、 实验原理集成运算放大器是高增益的直流放大器，若在它的输出和输入端间加上反馈网络，则可实现各种不同的电路功能，若施加线性负反馈，可以实现放大以及加减、微分、积分等模拟运算。在使用集成运放时，特别注意下列几个共性问题：在输出信号若含有直流分量的场合，必须考虑调零问题；若运放出现自激现象，则采用相应的相位补偿消除自激；为了减小输入级偏置电流引起的误差，一般要求同相端和反相端到地的直流电阻相等；在设计和分析运算放大器的应用电路时，必须依据一下两条结论，即：第一、 运算放大器的输出电流为零，即运算放大器的同相端和反向段都不会有任何电流；第二、 运算放大器的差动输入电压为零，即：U+U-0三、 试验任务设计一个反相比例放大器1. 电路形式（略）2. 给定条件：Ku=Uo/Ut=3 R1=20欧姆 Ec=12v3. 要求： 计算R1、R2的值； 计算并测试相关参数值； 计算相对误差，画出比例曲线； 加入正弦信号f=1khz，Uip-p=1v，观察并记录输入输出波形； 设计一个同相比例放大器1. 电路形式参考中的电路；2. 给定条件：R1=10000欧姆 Ku=3 Ec=12v3. 要求：完成内容同（一）设计一个反相加法运算放大器1. 电路形式（略）2. 给定条件：R1=R2=10000欧姆 RF/R1=3 Ec=12v3. 要求： 设计Rf和R3值，按图搭好实验电路； 计算并测试相关参数值 计算相对误差 设计一个减法运算放大器1. 电路形式（略）2. 给定条件：R1=R2=10000欧姆 RF/R1=3Rj=Rf Ec=12v3. 要求： 设计Rf值，按图搭好实验电路； 计算并测试相关参数值； 计算相对误差表； 设计一个反相积分放大器1. 给定条件 积分时间 t=1ms 积分电容 C=0.1uF Rf=100k欧姆 电路形式（略） Ec=12v2. 设计要求： 设计R值，选择Rf； 使设计电路输入信号为方波，用双踪示波器同时观察输入信号和输出信号的波形，并在同一坐标轴上画出波形并标明其值； 是设计的电路输入信号为正弦波，用双踪示波器同时观测输入信号和输出信号的波形、相位差、周期和峰峰值，改变f值，观察上述各值的变化 设计一个反相微分放大器1. 给定条件 Ec=12v 微分时间常数 t=0.1ms 微分电容 C=0.01uF Rf=1000欧姆 电路形式（略）2. 设计要求 设计R的值，确定Rf的值； 使设计电路输入信号为方波，用双踪示波器同时观测输入信号和输出信号的波形、相位、周期和峰峰值；四、 预习要求1. 复习有集成运算放大器构成的比例、求和运算、微分器和积分器的工作原理2. 根据设计要求，分别画出设计电路、计算或选择元件值；3. 分别写出设计电路的输出输入信号的关系式，并根据给定的测试条件，计算相应理论值；4. 写出实验步骤；5. 列出记录数据表格。实验七 比较器的研究一、 试验目的1. 掌握比较器的特点；2. 了解常用比较器的工作原理，熟悉其传输特性的测试方法二、 试验仪器及器件1. 20MHZ双踪示波器 一台2. 函数信号发生器 一台3. 模拟实验箱 一台4. 500型万用表 一台5. 集成运放CA741 一块三、 试验原理1. 单限比较器这种比较器是最简单的一种比较器，它只有一个门限电压Em，当输入电压超过或低于它时，比较器输出的电平线就会发生转换常常为了得到需要的某种输出电平，通常在比较器输出端接入相应的稳压管进行钳位。当Em=0时就组成了比较常用的过零比较器。2. 迟滞比较器 在单限比较器的基础上，加入简单的正反馈电路，便构成了两个基本的迟滞比较器。迟滞比较器的传输特性具有迟滞回型线形状，这种比较器由于引入了正反馈，所以具有两个门限点位，数值最大的门限电位叫上门限电位，用Emax表示；数值小的门限电位叫下门限电位，用Emin表示，两者之差叫门限宽度，用符号Em表示，既有： Em=Emax-Emin通常，反相迟滞比较器有叫下行迟滞比较器，同相迟滞比较器又称上行迟滞比较器。不难看出，反相迟滞比较器的主要参数：Emax=R2/（R3+R2）=EgEmin= R2/（R3+R2）=Ed Em= R2/（R3+R2）（Eg-Ed）同相迟滞比较器的主要参数有：Emax =-(R2/R3)EdEmin =-(R2/R3)EgEm= (R2/R3)(Eg-Ed)四、 试验任务1. 测量过零比较器输入输出的电压传输特性： 输入信号Ui为f=1KHZ，Uip-p=3v的正弦波 画出电压传输特性曲线，测量Eg、Ed和Uo的值； 改变Ui幅度，记录Uo、Ui的波形变化。2. 测量反相迟滞比较器的电压传输特性，要求：是输入信号Ui为f=1KHZ，Uip-p=3v的正弦波，测出Uo、Ui的波形，并观察当Ui幅度变化时，Uo、Ui波形变化。3. 测量同相迟滞比较器的电压传输特性，要求同“2”。五、 预习要求1. 复习比较器的工作原理，明确各主要参数的意义及其计算方法；2. 画出各实验任务的电路图和理论传输特性曲线，计算出各项参数的理论值；3. 写出实验步骤。实验九 OCL功率放大电路一、 实验目的1. 了解OCL功率放大电路的性能和特点；2. 加深理解负反馈对放大器性能的影响；3. 掌握OCL功率放大电路的测试方法。二、 实验仪器及器件1. 20MHZ双踪示波器 一台2. 函数信号发生器 一台3. 模拟实验箱 一台4. 500型万用表 一台5. 集成运放CA741、晶体三极管8050、8550、1271 6.晶体管毫伏表 一台三、 实验原理功率放大电路的常见的形式有单电源供电和双电源供电两种。按功放的输出级与扬声器的连接方式不同可分为变压器耦合、OTL、OCL 和BTL四种类型。后两种类型应用较多。本次实验采用的是OCL功率放大器。从电路形式不难看出，所谓的OCL电路是输出级与扬声器之间无电容而直接耦合的功放电路。电路的前半部分是前置级，后半部分是一个互补的对称电路，电阻R12、电容C组成校正网络，用来消除自激振荡。四、 试验任务1. 熟悉电路2. 测量最大不失真功率和效率 自放大电路输入端输入f=1KHZ，Uip-p=200mv的低频正弦信号，用示波器观察输出波形，在无自激振荡的情况下逐渐加大输入信号电压，至输出信号无明显失真为止，记录最大不失真电压Uo，计算最大输出功率Pom和效率g3. 观察负反馈对波形失真的影响在实验任务2的基础上，将开关K断开，观察输出波形有无变化，记录波形，标明Up和f的值。4. 观察末级工作状态对交越失真的影响 在试验任务2的基础上，将b1和b2端短路，用示波器观察波形并画出波形。 早任务的基础上，将开关K断开，用示波器观察输出波形有无变化，并画出波形。5. 测量放大电路在音频范围内的频率特性在放大电路的输入端输入f=1KHZ的正弦波信号，调节输入信号Ui使输入信号Uopp=2.8v，然后测量Ui值，保持Ui值不变的条件下改变信号频率f，记录所对应的Uo值，并画出Uo-f曲线，记录相关数据。五、 预习要求1. 复习OCL电路的工作原理及构成；2. 复习功率放大器的测试方法；3. 详细写出实验步骤和计算公式，数据表格。实验十 集成功率放大器一、 实验目的1. 熟悉集成功率放大器的特点和应用；2. 学习和掌握集成功率放大器主要指标及测试方法。二、 实验仪器及器件1. 20MHZ双踪示波器 一台2. 函数信号发生器 一台3. 模拟实验箱 一台4. 500型万用表 一台5. 晶体管毫伏表 一台6. 集成功放TDA2030、二极管IN4001三、 实验原理随着音频技术的发展与应用，各种音频集成功率放大器相继出现，它的性能优越，逐渐取代分立原件。集成电路功放具有工作性能稳定，保护性能完善，外围元件少，工作范围宽的特点，广泛应用于一些普及型AV功放中。与

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