模拟电子技术实验教学大纲

山东学院

Shandon University

《模拟电子技术》 实验教学大纲

学 院 信息学院 专 业 电子信息工程 课程名称 模拟电子技术 编写时间 2016年3月

教务处制

《模拟电子技术》实验教学大纲

课程编号： 01212001 课程名称： 模拟电子技术 课程类型： 必修课

学时： 学分： 3.5 应开实验个数：6 课程性质：非设课

适用层次、专业：高职，电子信息工程

一、实验总体目标与任务

使学生掌握基本电子电路的工作原理、主要特性以及电路之间的互联匹配等基本知识之后，学会阅读器件产品手册，了解以最少量的集成电路芯片设计出满足技术要求、性能可靠、成本低廉的应用电子电路的方法，为进一步学习后续课程打下基础，初步具备模拟电子电路的分析、设计和调试能力。

二、本课程对培养学生实践与创新能力的要求

要求掌握电子元件的识别与焊接技术，熟悉常用电子仪器的使用技术，理解简单电子系统的分析和设计的方法能运用常用电子仪器测试与调试模拟电子电路。

三、实验项目的设置 实验（上机）学时 序号 1 2 3 4 5 6

16 实验项目名称 常用电子仪器的使用 晶体管共射极单管放大电路 负反馈放大器 差动放大器 比例运算电路的指标测试 直流稳压电源 应开实验项目个数 实验学时 实验要求 分配 类型 必做 必做 必做 必做 必做 必做 2 3 3 2 2 4 验证 验证 验证 验证 验证 设计 6 每组人数 1 1 1 1 1 1 备注 四、实验目的及内容

实验项目一 常用电子仪器的使用（2学时）

【实验目的】

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。

【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”（轴位移”( )旋钮，使扫描线位于屏幕，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。

）和“Y

表1－1

幅 度 Up-p(V) 频 率 f(KHz) 上升沿时间 μS 下降沿时间 μS 标 准 值 实 测 值 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 信号电毫伏表读数 压频率 周期（ms） 频率（Hz） （V） 100Hz 1KHz 10KHz 100KHz 峰峰值（V） 有效值（V） 信号电压 示波器测量值 3、测量两波形间相位差

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5μS／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) 用双踪显示测量两波形间相位差

① 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，经RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号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 把显示方式开关置“交替”挡位，将Y1和Y2输入耦合方式开关置“⊥”挡位，调节Y1、Y2的（ ）移位旋钮，使两条扫描基线重合。

③将Y1、Y2 输入耦合方式开关置“AC”挡位，调节触发电平、扫速开关及 Y1、Y2 灵

敏度开关位置，使在荧屏上显示出易于观察的两个相位不同的正弦波形ui及uR，如图1－3所示。根据两波形在水平方向差距X，及信号周期XT，则可求得两波形相位差。

图 1－3 双踪示波器显示两相位不同的正弦波

θX(div)3600

XT(div) 式中： XT—— 一周期所占格数

X—— 两波形在X轴方向差距格数

记录两波形相位差于表1－3。 表1－3

两波形 一周期格数 X轴差距格数 XT＝ X＝ 实 测 值 θ＝ 计 算 值 θ＝ 相 位 差

为数读和计算方便，可适当调节扫速开关及微调旋钮，使波形一周期占整数格。

实验项目二 晶体管共射极单管放大电路（3学时）

【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、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。

【实验内容】

实验电路如图2－1所示。各电子仪器可按实验一中图1－1所示方式连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起，同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线，如使用屏蔽线，则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。

图2－1 共射极单管放大器实验电路

1、调试静态工作点

接通直流电源前，先将RW调至最大， 函数信号发生器输出旋钮旋至零。接通＋12V电源、调节RW，使IC＝2.0mA（即UE＝2.0V）， 用直流电压表测量UB、UE、UC及用万用电表测量RB2值。记入表2－1。 表2-1 IC＝2mA 测 量 值 UB（V） UE（V） 计 算 值 UC（V） RB2（KΩ） UBE（V） UCE（V） IC（mA） 2、测量电压放大倍数

在放大器输入端加入频率为1KHz的正弦信号uS，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压Ui10mV，同时用示波器观察放大器输出电压uO波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述三种情况下的UO值，并用双踪示波器观察uO和ui的相位关系，记入表2－2。

表2－2 Ic＝2.0mA Ui＝ mV

RC（KΩ） RL(KΩ) 2.4 1.2 2.4 ∞ ∞ 2.4 Uo(V) AV 观察记录一组uO和u1波形 3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响

置RC＝2.4KΩ，RL＝∞，Ui适量，调节RW，用示波器监视输出电压波形，在uO不失

真的条件下，测量数组IC和UO值，记入表2－3。 表2－3 RC＝2.4KΩ RL＝∞ Ui＝ mV IC(mA) UO(V) AV 2.0 测量IC时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使Ui＝0）。 4、观察静态工作点对输出波形失真的影响

置RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ， ui＝0，调节RW使IC＝2.0mA，测出UCE值，再逐步加大输入信号，使输出电压u0 足够大但不失真。 然后保持输入信号不变，分别增大和减小RW，使波形出现失真，绘出u0的波形，并测出失真情况下的IC和UCE值，记入表2－4中。每次测IC和UCE 值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。 表2－4 RC＝2.4KΩ RL＝∞ Ui＝ mV IC(mA) UCE(V) u0波形 失真情况 管子工作状态 2.0 5、测量最大不失真输出电压

置RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ，按照实验原理2.4)中所述方法，同时调节输入信号的幅度和电位器RW，用示波器和交流毫伏表测量UOPP及UO值，记入表 2－5。

表2－5 RC＝2.4K RL＝2.4K IC(mA) Uim(mV) Uom(V) UOPP(V) *6、测量输入电阻和输出电阻

置RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ，IC＝2.0mA。输入f＝1KHz的正弦信号，在输出电压uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出US，Ui和UL记入表2-6。 保持US不变，断开RL，测量输出电压Uo，记入表2-6。 表2-6 Ic＝2mA Rc＝2.4KΩ RL＝2.4KΩ US (mv) Ui (mv) Ri（KΩ） 测量值 计算值 U（ U（ LV）OV）R0（KΩ） 测量值 计算值

*7、测量幅频特性曲线

取IC＝2.0mA，RC＝2.4KΩ，RL＝2.4KΩ。 保持输入信号ui的幅度不变，改变信号源频率f，逐点测出相应的输出电压UO，记入表2－7。 表2－7 Ui＝ mV

fl fo fn f（KHz） UO（V） AV＝UO/Ui 为了信号源频率f取值合适，可先粗测一下，找出中频范围， 然后再仔细读数。 说明：本实验内容较多，其中6、7可作为选作内容。

实验项目三 负反馈放大器（3学时）

【实验目的】

加深理大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的影响。

【实验内容】

1、 测量静态工作点

按图3－1连接实验电路，取UCC＝＋12V，Ui＝0，用直流电压表分别测量第一级、第二级的静态工作点，记入表3-1。

图3－1 带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器

表3－1

第一级 第二级 UB（V） UE（V） UC（V） IC（mA）

2、测试基本放大器的各项性能指标

将实验电路按图3－2改接，即把Rf断开后分别并在RF1和RL上，其它连线不动。 1) 测量中频电压放大倍数AV，输入电阻Ri和输出电阻RO。

① 以f＝1KHZ，US约5mV正弦信号输入放大器， 用示波器监视输出波形uO，在uO不失真的情况下，用交流毫伏表测量US、Ui、UL，记入表3－2。 表3-2

US (mv) 基本放大器 US (mv) 负反馈放大器 Ui (mv) UL (V) UO (V) AVf Rif (KΩ) ROf (KΩ) Ui (mv) UL (V) UO (V) AV Ri (KΩ) RO (KΩ) ②保持US不变，断开负载电阻RL（注意，Rf不要断开），测量空载时的输出电压UO，记入表3－2。 2) 测量通频带

接上RL，保持1)中的US不变，然后增加和减小输入信号的频率，找出上、下限频率fh和fl，记入表3－3。

3、测试负反馈放大器的各项性能指标

将实验电路恢复为图3－1的负反馈放大电路。 适当加大US（约10mV），在输出波形不失真的条件下，测量负反馈放大器的AVf、Rif和ROf， 记入表3－2；测量fhf和fLf，记入表3－3。

表3－3

fL(KHz) 基本放大器 fLf(KHz) 负反馈放大器 fHf(KHz) △ff(KHz) fH(KHz) △f(KHz) *4、观察负反馈对非线性失真的改善

1)实验电路改接成基本放大器形式，在输入端加入f＝1KHz 的正弦信号，输出端接示波器，逐渐增大输入信号的幅度，使输出波形开始出现失真，记下此时的波形和输出电压的幅度。

2)再将实验电路改接成负反馈放大器形式，增大输入信号幅度，使输出电压幅度的大小与1)相同，比较有负反馈时，输出波形的变化。

实验项目四 差动放大器（2学时）

【实验目的】

1、加深对差动放大器性能及特点的理解 2、学习差动放大器主要性能指标的测试方法

【实验内容】

1、典型差动放大器性能测试

按图4-1连接实验电路，开关K拨向左边构成典型差动放大器。

图4－1 差动放大器实验电路

1) 测量静态工作点 ①调节放大器零点

信号源不接入。将放大器输入端A、B与地短接，接通±12V直流电源，用直流电压表测量输出电压UO，调节调零电位器RP，使UO＝0。 调节要仔细，力求准确。 ②测量静态工作点

零点调好以后，用直流电压表测量T1、T2管各电极电位及射极电阻RE两端电压URE，记入表4－1。 表4-1 UC1(V) 测量值 计算值 2) 测量差模电压放大倍数

断开直流电源，将函数信号发生器的输出端接放大器输入A端，地端接放大器输入B端构成单端输入方式，调节输入信号为频率f＝1KHz的正弦信号，并使输出旋钮旋至零， 用示波器监视输出端（集电极C1或C2与地之间）。

接通±12V直流电源，逐渐增大输入电压Ui（约100mV），在输出波形无失真的情况下，用交流毫伏表测 Ui，UC1，UC2，记入表4－2中，并观察ui，uC1，uC2之间的相位关系及URE随Ui改变而变化的情况。

IC(mA) IB(mA) UCE(V) UB1(V) UE1(V) UC2(V) UB2(V) UE2(V) URE(V)

3) 测量共模电压放大倍数

将放大器A、B短接，信号源接A端与地之间，构成共模输入方式， 调节输入信号f=1kHz，Ui=1V，在输出电压无失真的情况下，测量UC1， UC2之值记入表4－2，并观察ui， uC1， uC2之间的相位关系及URE随Ui改变而变化的情况。 表4-2 典型差动放大电路 单端输入 Ui 100mV 共模输入 1V 单端输入 100mV 共模输入 1V 具有恒流源差动放大电路 UC1(V) UC2(V) Ad1UC1 UiU0 UiUC1 Ui / / Ad / / AC1/ / ACU0 Ui/ / CMRR =│Ad1│ AC1 2、具有恒流源的差动放大电路性能测试

将图4－1电路中开关K拨向右边，构成具有恒流源的差动放大电路。重复内容1－2)、1－3)的要求，记入表4－2。

实验项目五 集成运算放大器的指标测试（2学时）

【实验目的】

1、研究由集成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、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。

【实验内容】

实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。

图5－1 反相比例运算电路 图5－2 反相加法运算电路

(a) 同相比例运算电路 (b) 电压跟随器

图5-3 同相比例运算电路

图5－4 减法运算电路图 5-5 积分运算电路

1、反相比例运算电路

1) 按图5－1连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短路，进行调零和消振。 2) 输入f＝100Hz，Ui＝0.5V的正弦交流信号，测量相应的UO，并用示波器观察uO和ui的相位关系，记入表5-1。 表5-1 Ui＝0.5V，f＝100Hz

Ui（V） U0（V） ui波形 uO波形 AV 实测值 计算值 2、同相比例运算电路

1) 按图5－3(a)连接实验电路。实验步骤同内容1，将结果记入表5－2。 2) 将图5－3(a)中的R1断开，得图5－3(b)电路重复内容1)。 表5－2 Ui＝0.5V f＝100Hz Ui（V） UO(V) ui波形 uO波形 AV 实测值 计算值 3、 反相加法运算电路

按图2－2连接实验电路。调零和消振。

2) 输入信号采用直流信号，图5－6所示电路为简易直流信号源，由实验者自行完成。实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。用直流电压表测量输入电压Ui1、Ui2及输出电压UO，记入表5－3。

图5－6 简易可调直流信号源

表5-3 Ui1(V) Ui2(V) UO(V) 4、减法运算电路

1) 按图5－4连接实验电路。调零和消振。

2) 采用直流输入信号，实验步骤同内容3，记入表5－4。 表5－4 Ui1(V)

Ui2(V) UO(V) 5、积分运算电路

实验电路如图5－5所示。

1) 打开K2，闭合K1，对运放输出进行调零。 2) 调零完成后，再打开K1，闭合K2，使uC(o)＝0。

3) 预先调好直流输入电压Ui＝0.5V，接入实验电路，再打开K2，然后用直流电压表测量输出电压UO，每隔5秒读一次UO，记入表5-5，直到UO不继续明显增大为止。 表5－5 t(s) U0(V) 0 5 10 15 20 25 30 ……

实验项目六 直流稳压电源（4学时）

【实验目的】

1、 研究单相桥式整流、电容滤波电路的特性。

2、 掌握串联型晶体管稳压电源主要技术指标的测试方法。

【实验内容】

1、 整流滤波电路测试

按图6－1 连接实验电路。取可调工频电源电压为16V， 作为整流电路输入电压u2。

图6－1 整流滤波电路

1) 取RL＝240Ω ，不加滤波电容，测量直流输出电压UL 及纹波电压L，并用示波器观察u2和uL波形，记入表6－1 。

2) 取RL＝240Ω ，C＝470μf ，重复内容1)的要求，记入表6－1。 3) 取RL＝120Ω ，C＝470μf ，重复内容1)的要求，记入表6－1。 表6-1 U2＝16V

电 路 形 式 UL（V） L（V） uL波形 RL=240Ω RL=240Ω C=47Oµf RL=120Ω C=470µf 注意

①每次改接电路时，必须切断工频电源。

②在观察输出电压uL波形的过程中，“Y 轴灵敏度”旋钮位置调好以后，不要再变动，否则将无法比较各波形的脉动情况。 2、串联型稳压电源性能测试

切断工频电源，在图6－1基础上按图6－2连接实验电路。 1) 初测

稳压器输出端负载开路，断开保护电路，接通16V工频电源， 测量整流电路输入电压U2，滤波电路输出电压UI（稳压器输入电压）及输出电压U0。调节电位器RW，观察U0的大小和变化情况，如果U0能跟随RW线性变化，这说明稳压电路各反馈环路工作基本正常。否则，说明稳压电路有故障，因为稳压器是一个深负反馈的闭环系统，只要环路中任一个环节出现故障（某管截止或饱和），稳压器就会失去自动调节作用。此时可分别检查基准电压UZ，输入电压UI，输出电压U0，以及比较放大器和调整管各电极的电位（主要是UBE和UCE），分析它们的工作状态是否都处在线性区，从而找出不能正常工作的原因。排除故障以后就可以进行下一步测试。

2) 测量输出电压可调范围

接入负载RL（滑线变阻器），并调节RL，使输出电流I0≈100mA。再调节电位器RW， 测量输出电压可调范围U0min～U0max。且使RW动点在中间位置附近时U0＝12V。若不满足要求，可适当调整R1、R2之值。 3) 测量各级静态工作点

调节输出电压U0＝12V，输出电流I0＝100mA ， 测量各级静态工作点，记入表6－2。 表6-2 U2＝16V U0＝12V I0＝100mA T1 T2 T3

UB（V） UC（V） UE（V） 4) 测量稳压系数S

取I0＝100mA，按表6－3改变整流电路输入电压U2（模拟电网电压波动），分别测出相应的稳压器输入电压UI及输出直流电压U0，记入表6－3。 5) 测量输出电阻R0

取U2＝16V ，改变滑线变阻器位置，使I0为空载、50mA和100mA，测量相应的U0值，记入表6－4。

表6－3 I0＝100mA 表6-4 U2＝16V

测 试 值 计算值 测 试 值 计算值

U2（V） UI（V） UO（V） S 14 16 18 12 S23＝ S12＝ I0（mA） U0（V） R0（Ω） 空载 50 100 12 R023＝ R012＝ 6) 测量输出纹波电压

取U2＝16V ，U0＝12V，I0＝100mA ，测量输出纹波电压U0，记录之。 7) 调整过流保护电路

a. 断开工频电源，接上保护回路，再接通工频电源，调节RW及RL 使U0＝12V，I0＝100mA ，此时保护电路应不起作用。测出T3管各极电位值。

b. 逐渐减小RL，使I0增加到120mA ，观察U0是否下降，并测出保护起作用时T3管各极的电位值。若保护作用过早或迟后，可改变R6之值进行调整。

c. 用导线瞬时短接一下输出端，测量U0值，然后去掉导线， 检查电路是否能自动恢复正常工作。

五、实验报告及考核

实验报告成绩作为20%的平时成绩

六、实验教材（指导书、讲义、课件）及参考书

《模拟电子技术实验指导书》

七、主要仪器设备及实验手段要求

EL模电实验箱，示波器，函数信号发生器，直流稳压电源，万用表等。

八、说明

本实验大纲根据当年学生的情况可能会有所增减或变换。

大纲制定人：