TianhuangTeaching Apparatuses天煌教仪模拟电子技术基础Fundamental of Analog Electronics Technology天煌教仪杭州天科技术实业有限公司杭州天煌电器设备厂第一部分 模拟电路部分 实验一 常用电子仪器的使用一实验目的 1.学习电子电路实验中常用的电子仪器示波器信号源毫伏表等的主要技术指标性能及正确使用方法。 2.初步掌握POS9020型双踪示波器观察波形和读取波形参数的方法。二实验原理 在模拟电子线路实验中，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。 实验中要对各种仪器进行综合使用，可以按照信号流向，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线如图1.1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称为共地。信号源和毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用 图1.1电缆线，示波器用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。 1. 示波器在本书实验附录中已对常用的POS9020 型双踪示波器的原理和使用方法作了较详细的说明,现着重指出下列几点:1)开机后,如果找不到光点,可调节亮度旋钮,然后适当调节垂直和水平移位旋钮,将光点移至荧光屏的中心位置。2)“扫描速度”开关(t/cm)位置应根据被观察信号的周期来确定。3)Y轴灵敏度应根据被测波形的幅度放在适当的档位。4)示波器显示单个信号时,应根据波形的输入通道,选择适当的显示通道。5)在测量信号频率和幅度时, “扫描速度”开关和“灵敏度”应置于“校准”位置（顺时针旋到底）。 2. 函数信号发生器 函数信号发生器按需要可输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出信号电压幅度可由输出幅度调节旋钮进行连续调节。输出信号电压频率可以通过频率分挡开关进行调节，并由频率计读取频率值。 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 交流毫伏表只能在其工作频率范围内，用来测量正弦交流电压的有效值。 为了防止过载而损坏仪器，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置处，然后在测量中逐挡减小量程。三 实验仪器 1.信号发生器EM1643 2.双踪示波器POS9020 3.毫伏表 EM2172四实验内容及步骤 图1.2表示用示波器和毫伏表测量信号的仪器连接图。1. 测量示波器内的校准信号 图1.2 用机内校准信号（方波f1KHz 2，电压幅度 0.5V 5 )对示波器进行自检。 1) 调出“校准信号”波形 2) 校准“校准信号”幅度 将 y 轴灵敏度微调旋钮置“校准”位置， y 轴灵敏度开关置于适当位置，读取校准信号幅度，记入表 1.1 。标准值实测值幅 度0.5V(P-P)频率1KHz上升沿时间 2S下降沿时间 2S表 1.13) 校准“校准信号”频率 将扫速微调旋钮置“校准”位置，扫速开关置适当位置，读取校准信号周期，记入表 1.1 。 4) 测量“校准信号”的上升时间和下降时间 调节“ y 轴灵敏度”开关位置及微调旋钮，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，从荧光屏上清楚的读出上升时间和下降时间，记入表 1.1 。2用示波器和毫伏表测量信号发生器输出电压 使信号发生器输出信号频率固定为10KHz，并将信号发生器的幅度旋钮顺时针旋到底。将示波器灵敏度的“微调”旋钮顺时针旋到底。为了保证测量精度，在屏幕上应显示足够高度的波形。为此，应将灵敏度选择开关选在合适的档位。将测量结果记入表1.2。 信号源“衰减”位置（dB）0204060示波器灵敏度（v/cm）波形峰到峰高度（cm）峰到峰电压（v）电压有效值（v）EM2172测量值（v）表1.2 3用示波器测量信号周期 使信号发生器输出信号固定为3v，将示波器扫描速度的“微调”旋钮顺时针旋到底。为了保证测量精度，屏幕上一个周期应占有足够的水平格数。为此，应将扫描速度开关置于合适的档位。将测量结果记入表1.3。信号频率（kHz）0.1525100500扫描速度位置（s）一周期所占水平格数(cm)信号周期（s）表1.3五、实验预习1. 认真阅读本书附录中的有关内容。2. 阅读本实验内容和步骤。六、实验报告1. 用示波器测量交流信号，如何才能保证示波器所能达到的测量精度？2. 怎样用示波器测量电流波形？实验二 晶体管单级低频放大器共发电路一实验目的1. 学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。2. 掌握放大器电压放大倍数输入电阻输出电阻的测量方法。3. 熟悉常用电子仪器及模拟电路设备的使用。二实验原理图2.1共发射极单管共发电路 图2.1为电阻分压式工作点稳定的单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用Rb1和Rb2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻Re，以稳定电路的静态工作点。当在放大器的输入端加输入信号Vi后，在放大器的输出端便可得到一个与Vi相位相反幅值放大的输出信号VO，从而实现了电压放大。 在图2.1电路中，当流过偏置电阻Rb1和Rb2的电流远大于晶体管9013的基极电流IB时（一般510倍时），则它的静态工作点可用下式估算:电压放大倍数： 输入电阻： 输出电阻：由于电子器件性能的分散性较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和联接以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点。一个优质放大器，必定是理论设计与实验相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。放大器的测量和调试一般包括：放大器的静态工作点的测量与调试，消除干扰及放大器各项动态参数的测量与调试等。1. 放大器静态工作点的测量与调试1） 静态工作点的测量 测量放大器的静态工作点，应在输入信号Vi=0的情况下进行，即将放大器输入端对地短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流Ic以及各电极对地的电位VBVc和VE。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压，然后算出Ic的方法。例如，只要测量出VE，即可用ICIE=VE/Re算出，同时也能算出VBE=VB-VE，VCE=Vc-VE。为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。2)静态工作点的调试静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号后易产生饱和失真，此时Vo的负半周将被削底，如图2.2（a）所示；如工作点偏低，则易产生截止失真，即Vo的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图2.2（b）所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的Vi，检查输出端电压Vo的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。图2.2静态工作点对Vo波形失真的影响改变电路参数VCCRCRB（Rb1Rb2）都会引起静态工作点的变化，如图2.3所示。但通常多采用调节偏置电阻Rb1的方法来改变电路静态工作点，如减小Rb1，则可使静态工作点提高等。图2.3 电路参数对静态工作点的影响最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切的说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置不当所致。如需满足较大信号幅度要求，静态工作点应尽量靠近交流负载线的中点。2. 放大器动态指标测试放大器动态指标测试有电压放大倍数输入电阻输出电阻最大不失真输出电压（动态范围）和通频带等。1） 电压放大倍数的测量调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压Vi，在输出电压Vo不失真的情况下，用交流毫伏表测出Vi和Vo的有效值，则2） 输入电阻的测量放大器的输入电阻的大小，表示该放大器从信号源或前极放大器那里获取多少电流，为前级电路设计提供负载条件。可用串接电阻法测量Ri，测量电路如图2.4。为了测量放大器的输入电阻，即在信号源与放大器输入端之间串接一个已知电阻Rs，在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出Vs和Vi，则根据输入电阻的定义可得测量时应注意： 1.由于电阻R两端没有电路公共接地点，而电压表一般测量的是对地的交流电压，所以，当测量R两端的电压VR时，必须分别测量R两端对地的电压VS和Vi，然后再转求出VR。实际测量时，电阻R的数值不宜取得过大，否则容易引入干扰，但也不宜取得过小，否则测量误差较大。通常取R与Ri为同一数量级比较合适，本实验取R为1k。 2.测量之前，毫伏表应该校零，VS和Vi最好用同一量程档进行测量。3.输出端应接上负载电阻RL，并用示波器监视输出波形。要求在波形不失真的条件下进行上述测量。3） 输出电阻的测量放大器输出电阻R的大小能够说明该放大器承受负载的能力。Ro越小，放大器输出等效电路越接近于恒压源，带负载的能力越强。Ro的测量也为后级电路设计提供条件。按图2.4电路，在放大器正常工作的条件下，测出输出端不接负载RL的输出电压VO和接入负载后的输出电压VOL，根据即可求出Ro 在测试中应注意，必须保持RL接入前后输入信号大小不变。4） 最大不失真输出电压Vopp的测量（最大动态范围）如上所述，为了得到最大动态范围，应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号幅度，并同时调节Rw（改变静态工作点），用示波器观察VO，当输出波形同时出现削底和缩顶现象时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使输出波形幅度最大，且无明显失真时，用毫伏表测出Vo（有效值），则动态范围等于或直接用示波器读出Vopp来。5）放大器频率特性的测量放大器的频率特性是指放大器的电压放大倍数与输入信号频率之间的关系曲线。单管阻容耦合放大器的幅频特性曲线如图2.5所示，为中频电压放大倍数通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的倍，即0.707所对应的频率分别称为下限频率fL和上限频率fH，则通频带fBW=fH-fL，放大器的幅频特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数。为此，可采用前述测的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时应注意取点要适当，在低频段与高频段应多测