武武武武夷夷夷夷学学学学院院院院模模模模拟拟拟拟电电电电路路路路实实实实验验验验教教教教程程程程武夷学院电子工程系

武夷学院电子工程系武夷学院电子工程系武夷学院电子工程系2008年年年年3月月月月3日日日日目目目目录录录录实验一常用电子仪器的使用1实验二晶体管共射极单管放大器6实验三射极跟随器·13实验四差动放大器·17实验五集成运算放大器的基本应用(I)22实验六集成运算放大器的基本应用(27实验七RC正弦波振荡器·32实验八LC正弦波振荡器·35实验九函数信号发生器的组装与调试·37实验十一直流稳压电源·44实验十二应用实验:温度监测及控制电路·48虚拟实验(虚拟实验(虚拟实验(虚拟实验(ElectronicsWorkbench))))实验一结型场效应晶体管偏压电路53实验二串联电压负反馈放大器54实验三加法电路·58实验四直流稳压电源·61附附附附录录录录附录Ⅰss7802型示波器简介·64附录Ⅱ用万用电表对常用电子元器件检测·73附录ⅢEWB简介·77附录Ⅳ放大器干扰、噪声抑制和自激振荡的消除781实验一实验一实验一实验一常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用常用电子仪器的使用一、实验目的一、实验目的一、实验目的一、实验目的1、学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、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.
二、实验原理二、实验原理二、实验原理二、实验原理在模拟电子电路实验中,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.
实验中要对各种电子仪器进行综合使用,可按照信号流向,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接如图1-1所示.
接线时应注意,为防止外界干扰,各仪器的共公接地端应连接在一起,称共地.
信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线,示波器接线使用专用电缆线,直流电源的接线用普通导线.
图1-1模拟电子电路中常用电子仪器布局图1、示波器示波器是一种用途很广的电子测量仪器,它既能直接显示电信号的波形,又能对电信号进行各种参数的测量.
现着重指出下列几点:1)、寻找扫描光迹将示波器Y轴显示方式置"Y1"或"Y2",输入耦合方式置"GND",开机预热后,若在显示屏上不出现光点和扫描基线,可按下列操作去找到扫描线:①适当调节亮度旋钮.
②触发方式开关置"自动".
③适当调节垂直()、水平()"位移"旋钮,使扫描光迹位于屏幕中央.
(若示波器设有"寻迹"按键,可按下"寻迹"按键,判断光迹偏移基线的方向.
)2)、双踪示波器一般有五种显示方式,即"Y1"、"Y2"、"Y1+Y2"三种单踪显示方式和"交替""断续"二种双踪显示方式.
"交替"显示一般适宜于输入信号频率较高时使用.
"断续"显示一般适宜于输入信号频率较底时使用.
3)、为了显示稳定的被测信号波形,"触发源选择"开关一般选为"内"触发,使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道.
4)、触发方式开关通常先置于"自动"调出波形后,若被显示的波形不稳定,可置触发方式开关于"常2态",通过调节"触发电平"旋钮找到合适的触发电压,使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上.
有时,由于选择了较慢的扫描速率,显示屏上将会出现闪烁的光迹,但被测信号的波形不在X轴方向左右移动,这样的现象仍属于稳定显示.
5)、适当调节"扫描速率"开关及"Y轴灵敏度"开关使屏幕上显示一~二个周期的被测信号波形.
在测量幅值时,应注意将"Y轴灵敏度微调"旋钮置于"校准"位置,即顺时针旋到底,且听到关的声音.
在测量周期时,应注意将"X轴扫速微调"旋钮置于"校准"位置,即顺时针旋到底,且听到关的声音.
还要注意"扩展"旋钮的位置.
根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数(div或cm)与"Y轴灵敏度"开关指示值(v/div)的乘积,即可算得信号幅值的实测值.
根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数(div或cm)与"扫速"开关指示值(t/div)的乘积,即可算得信号频率的实测值.
2、函数信号发生器函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形.
输出电压最大可达20VP-P.
通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮,可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节.
函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节.
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之内,用来测量正弦交流电压的有效值.
为了防止过载而损坏,测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上,然后在测量中逐档减小量程.
三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件1、函数信号发生器2、双踪示波器3、交流毫伏表四、实验内容四、实验内容四、实验内容四、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"()和"Y轴位移"()旋钮,使扫描线位于屏幕中央,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.
3a.
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.
表1-1标准值实测值幅度Up-p(V)频率f(KHz)上升沿时间μS下降沿时间μS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示波器测量值示波器测量值信号电压频率周期(ms)频率(Hz)信号电压毫伏表读数(V)峰峰值(V)有效值(V)100Hz1KHz10KHz100KHz3、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4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0T360(div)XX(div)*=θ式中:XT——一周期所占格数X——两波形在X轴方向差距格数5记录两波形相位差于表1-3.
表1-3相位差一周期格数两波形X轴差距格数实测值计算值XT=X=θ=θ=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.
五、实验总结五、实验总结五、实验总结五、实验总结1、整理实验数据,并进行分析.
2、问题讨论1)如何操纵示波器有关旋钮,以便从示波器显示屏上观察到稳定、清晰的波形2)用双踪显示波形,并要求比较相位时,为在显示屏上得到稳定波形,应怎样选择下列开关的位置a)显示方式选择(Y1;Y2;Y1+Y2;交替;断续)b)触发方式(常态;自动)c)触发源选择(内;外)d)内触发源选择(Y1、Y2、交替)3、函数信号发生器有哪几种输出波形它的输出端能否短接,如用屏蔽线作为输出引线,则屏蔽层一端应该接在哪个接线柱上4、交流毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压它的表头指示值是被测信号的什么数值它是否可以用来测量直流电压的大小六、预习要求六、预习要求六、预习要求六、预习要求1、阅读实验附录中有关示波器部分内容.
2、已知C=0.
1μf、R=1K,计算图1-2RC移相网络的阻抗角θ.
6实验二实验二实验二实验二晶体管共射极单管放大器晶体管共射极单管放大器晶体管共射极单管放大器晶体管共射极单管放大器一、实验目的一、实验目的一、实验目的一、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.
二、实验原理二、实验原理二、实验原理二、实验原理图2-1为电阻分压式工作点稳定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,以稳定放大器的静态工作点.
当在放大器的输入端加入输入信号ui后,在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反,幅值被放大了的输出信号u0,从而实现了电压放大.
图2-1共射极单管放大器实验电路在图2-1电路中,当流过偏置电阻RB1和RB2的电流远大于晶体管T的基极电流IB时(一般5~10倍),则它的静态工作点可用下式估算CCB2B1B1BURRRU+≈UCE=UCC-IC(RC+RE)电压放大倍数beLCVrRRβA//=输入电阻Ri=RB1//RB2//rbe输出电阻RO≈RCCEBEBEIRUUI≈≈7由于电子器件性能的分散性比较大,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器件的参数,为电路设计提供必要的依据,在完成设计和装配以后,还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标.
一个优质放大器,必定是理论设计与实验调整相结合的产物.
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:放大器静态工作点的测量与调试,消除干扰与自激振荡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ui=0的情况下进行,即将放大器输入端与地端短接,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UB、UC和UE.
一般实验中,为了避免断开集电极,所以采用测量电压UE或UC,然后算出IC的方法,例如,只要测出UE,即可用EEECRUII=≈算出IC(也可根据CCCCCRUUI=,由UC确定IC),同时也能算出UBE=UB-UE,UCE=UC-UE.
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)静态工作点的调试放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流IC(或UCE)的调整与测试.
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以后易产生饱和失真,此时uO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uO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输入电压ui,检查输出电压uO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.
(a)(b)图2-2静态工作点对uO波形失真的影响改变电路参数UCC、RC、RB(RB1、RB2)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RB2的方法来改变静态工作点,如减小RB2,则可使静态工作点提高等.
8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,如输入信号幅度很小,即使工作点较高或较低也不一定会出现失真.
所以确切地说,产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致.
如需满足较大信号幅度的要求,静态工作点最好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包括电压放大倍数、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AV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ui,在输出电压uO不失真的情况下,用交流毫伏表测出ui和uo的有效值Ui和UO,则i0VUUA=2)输入电阻Ri的测量为了测量放大器的输入电阻,按图2-4电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R,在放大器正常工作的情况下,用交流毫伏表测出US和Ui,则根据输入电阻的定义可得RUUURUUIURiSiRiiii===图2-4输入、输出电阻测量电路测量时应注意下列几点:①由于电阻R两端没有电路公共接地点,所以测量R两端电压UR时必须分别测出US和Ui,然后按UR=US-Ui求出UR值.
②电阻R的值不宜取得过大或过小,以免产生较大的测量误差,通常取R与Ri为同一数量级为好,本实验可取R=1~2KΩ.
93)输出电阻R0的测量按图2-4电路,在放大器正常工作条件下,测出输出端不接负载RL的输出电压UO和接入负载后的输出电压UL,根据OLOLLURRRU+=即可求出LLOO1)RUU(R=在测试中应注意,必须保持RL接入前后输入信号的大小不变.
4)最大不失真输出电压UOPP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,逐步增大输入信号的幅度,并同时调节RW(改变静态工作点),用示波器观察uO,当输出波形同时出现削底和缩顶现象(如图2-5)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,使波形输出幅度最大,且无明显失真时,用交流毫伏表测出UO(有效值),则动态范围等于0U22.
或用示波器直接读出UOPP来.
图2-5静态工作点正常,输入信号太大引起的失真5)放大器幅频特性的测量放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数AU与输入信号频率f之间的关系曲线.
单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图2-6所示,Aum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2/1倍,即0.
707Aum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放大器的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数AU.
为此,可采用前述测AU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恰当,在低频段与高频段应多测几点,在中频段可以少测几点.
此外,在改变频率时,要保持输入信号的幅度不变,且输出波形不得失真.
6)干扰和自激振荡的消除参考实验附录参考实验附录参考实验附录参考实验附录3DG9011(NPN)3CG9012(PNP)9013(NPN)图2-6幅频特性曲线图2-7晶体三极管管脚排列10三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件1、+12V直流电源2、函数信号发生器3、双踪示波器4、交流毫伏表5、直流电压表6、直流毫安表7、频率计8、万用电表9、晶体三极管3DG6*1(β=50~100)或9011*1(管脚排列如图2-7所示)电阻器、电容器若干四、实验内容四、实验内容四、实验内容四、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.
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2-1IC=2mA测量值计算值UB(V)UE(V)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2-2Ic=2.
0mAUi=mVRC(KΩ)RL(KΩ)Uo(V)AV观察记录一组uO和u1波形2.
4∞1.
2∞2.
42.
43、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2-3RC=2.
4KΩRL=∞Ui=mVIC(mA)2.
0UO(V)AV*测量IC时,要先将信号源输出旋钮旋至零(即使Ui=0).
114、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2-4RC=2.
4KΩRL=∞Ui=mVIC(mA)UCE(V)u0波形失真情况管子工作状态2.
05、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2-5RC=2.
4KRL=2.
4KIC(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2-6Ic=2mARc=2.
4KΩRL=2.
4KΩRi(KΩ)R0(KΩ)US(mv)Ui(mv)测量值计算值UL(V)UO(V)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.
12表2-7Ui=mVflfofnf(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.
五、实验总结五、实验总结五、实验总结五、实验总结1、列表整理测量结果,并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻之值与理论计算值比较(取一组数据进行比较),分析产生误差原因.
2、总结RC,RL及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响.
3、讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响.
4、分析讨论在调试过程中出现的问题.
六、预习要求六、预习要求六、预习要求六、预习要求1、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标.
假设:3DG6的β=100,RB1=20KΩ,RB2=60KΩ,RC=2.
4KΩ,RL=2.
4KΩ.
估算放大器的静态工作点,电压放大倍数AV,输入电阻Ri和输出电阻RO2、阅读实验附录中有关放大器干扰和自激振荡消除内容.
3、能否用直流电压表直接测量晶体管的UBE为什么实验中要采用测UB、UE,再间接算出UBE的方法4、怎样测量RB2阻值5、当调节偏置电阻RB2,使放大器输出波形出现饱和或截止失真时,晶体管的管压降UCE怎样变化6、改变静态工作点对放大器的输入电阻Ri有否影响改变外接电阻RL对输出电阻RO有否影响7、在测试AV,Ri和RO时怎样选择输入信号的大小和频率为什么信号频率一般选1KHz,而不选100KHz或更高注:附图2-1所示为共射极单管放大器与带有负反馈的两级放大器共用实验模块.
如将K1、K2断开,则前级(Ⅰ)为典型电阻分压式单管放大器;如将K1、K2接通,则前级(Ⅰ)与后级(Ⅱ)接通,组成带有电压串联负反馈两级放大器.
附图2-113实验三实验三实验三实验三射极跟随器射极跟随器射极跟随器射极跟随器一、实验目的一、实验目的一、实验目的一、实验目的1、掌握射极跟随器的特性及测试方法2、进一步学习放大器各项参数测试方法二、实验原理二、实验原理二、实验原理二、实验原理射极跟随器的原理图如图3-1所示.
它是一个电压串联负反馈放大电路,它具有输入电阻高,输出电阻低,电压放大倍数接近于1,输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、输出信号同相等特点.
图3-1射极跟随器射极跟随器的输出取自发射极,故称其为射极输出器.
1、输入电阻Ri图3-1电路Ri=rbe+(1+β)RE如考虑偏置电阻RB和负载RL的影响,则Ri=RB∥[rbe+(1+β)(RE∥RL)]由上式可知射极跟随器的输入电阻Ri比共射极单管放大器的输入电阻Ri=RB∥rbe要高得多,但由于偏置电阻RB的分流作用,输入电阻难以进一步提高.
输入电阻的测试方法同单管放大器,实验线路如图3-2所示.
图3-2射极跟随器实验电路14RUUUIURisiiii==即只要测得A、B两点的对地电位即可计算出Ri.
2、输出电阻RO图3-1电路βrR∥βrRbeEbeO≈=如考虑信号源内阻RS,则β)R∥(RrR∥β)R∥(RrRBSbeEBSbeO+≈+=由上式可知射极跟随器的输出电阻R0比共射极单管放大器的输出电阻RO≈RC低得多.
三极管的β愈高,输出电阻愈小.
输出电阻RO的测试方法亦同单管放大器,即先测出空载输出电压UO,再测接入负载RL后的输出电压UL,根据OLOLLURRRU+=即可求出ROLLOO1)RUU(R=3、电压放大倍数图3-1电路中:)R∥β)(R(1r)R∥β)(R(1ALEbeLEV+++=≤1上式说明射极跟随器的电压放大倍数小于近于1,且为正值.
这是深度电压负反馈的结果.
但它的射极电流仍比基流大(1+β)倍,所以它具有一定的电流和功率放大作用.
4、电压跟随范围电压跟随范围是指射极跟随器输出电压uO跟随输入电压ui作线性变化的区域.
当ui超过一定范围时,uO便不能跟随ui作线性变化,即uO波形产生了失真.
为了使输出电压uO正、负半周对称,并充分利用电压跟随范围,静态工作点应选在交流负载线中点,测量时可直接用示波器读取uO的峰峰值,即电压跟随范围;或用交流毫伏表读取uO的有效值,则电压跟随范围U0P-P=22UO三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件1、+12V直流电源2、函数信号发生器3、双踪示波器4、交流毫伏表5、直流电压表6、频率计157、3DG12*1(β=50~100)或9013.
电阻器、电容器若干.
四、实验内容四、实验内容四、实验内容四、实验内容按图5-2组接电路1、静态工作点的调整接通+12V直流电源,在B点加入f=1KHz正弦信号ui,输出端用示波器监视输出波形,反复调整RW及信号源的输出幅度,使在示波器的屏幕上得到一个最大不失真输出波形,然后置ui=0,用直流电压表测量晶体管各电极对地电位,将测得数据记入表3-1.
表3-1UE(V)UB(V)UC(V)IE(mA)在下面整个测试过程中应保持RW值不变(即保持静工作点IE不变).
2、测量电压放大倍数Av接入负载RL=1KΩ,在B点加f=1KHz正弦信号ui,调节输入信号幅度,用示波器观察输出波形uo,在输出最大不失真情况下,用交流毫伏表测Ui、UL值.
记入表3-2.
表3-23、测量输出电阻R0接上负载RL=1K,在B点加f=1KHz正弦信号ui,用示波器监视输出波形,测空载输出电压UO,有负载时输出电压UL,记入表3-3.
表3-34、测量输入电阻Ri在A点加f=1KHz的正弦信号uS,用示波器监视输出波形,用交流毫伏表分别测出A、B点对地的电位US、Ui,记入表3-4.
表3-45、测试跟随特性接入负载RL=1KΩ,在B点加入f=1KHz正弦信号ui,逐渐增大信号ui幅度,用示波器监视输出波形直至输出波形达最大不失真,测量对应的UL值,记入表3-5.
表3-5Ui(V)UL(V)Ui(V)UL(V)AVU0(V)UL(V)RO(KΩ)US(V)Ui(V)Ri(KΩ)166、测试频率响应特性保持输入信号ui幅度不变,改变信号源频率,用示波器监视输出波形,用交流毫伏表测量不同频率下的输出电压UL值,记入表3-6.
表3-6f(KHz)UL(V)五、预习要求五、预习要求五、预习要求五、预习要求1、复习射极跟随器的工作原理.
2、根据图3-2的元件参数值估算静态工作点,并画出交、直流负载线.
六、实验报告六、实验报告六、实验报告六、实验报告1、整理实验数据,并画出曲线UL=f(Ui)及UL=f(f)曲线.
2、分析射极跟随器的性能和特点.
附:采用自举电路的射极跟随器在一些电子测量仪器中,为了减轻仪器对信号源所取用的电流,以提高测量精度,通常采用附图3-1所示带有自举电路的射极跟随器,以提高偏置电路的等效电阻,从而保证射极跟随器有足够高的输入电阻.
附图3-1有自举电路的射极跟随器17实验四实验四实验四实验四差动放大器差动放大器差动放大器差动放大器一、一、一、一、实验目的实验目的实验目的实验目的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二、实验原理二、实验原理二、实验原理二、实验原理图4-1是差动放大器的基本结构.
它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成.
当开关K拨向左边时,构成典型的差动放大器.
调零电位器RP用来调节T1、T2管的静态工作点,使得输入信号Ui=0时,双端输出电压UO=0.
RE为两管共用的发射极电阻,它对差模信号无负反馈作用,因而不影响差模电压放大倍数,但对共模信号有较强的负反馈作用,故可以有效地抑制零漂,稳定静态工作点.
图4-1差动放大器实验电路当开关K拨向右边时,构成具有恒流源的差动放大器.
它用晶体管恒流源代替发射极电阻RE,可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力.
181、静态工作点的估算典型电路EBEEEERUUI≈(认为UB1=UB2≈0)EC2C1I21II==恒流源电路E3BEEECC212E3C3RU)U(URRRII++≈≈C3C1C1I21II==2、差模电压放大倍数和共模电压放大倍数当差动放大器的射极电阻RE足够大,或采用恒流源电路时,差模电压放大倍数Ad由输出端方式决定,而与输入方式无关.
双端输出:RE=∞,RP在中心位置时:PbeBCiOdβ)R(121rRβRUUA+++==单端输出:diC1d1A21UUA==diC2d2A21UUA==19当输入共模信号时,若为单端输出,则有若为双端输出,在理想情况下:0UUAiOC==实际上由于元件不可能完全对称,因此AC也不会绝对等于零.
3、共模抑制比CMRR为了表征差动放大器对有用信号(差模信号)的放大作用和对共模信号的抑制能力,通常用一个综合指标来衡量,即共模抑制比cdAACMRR=或()dBAA20LogCMRRcd=差动放大器的输入信号可采用直流信号也可采用交流信号.
本实验由函数信号发生器提供频率f=1KHZ的正弦信号作为输入信号.
三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件1、±12V直流电源2、函数信号发生器3、双踪示波器4、交流毫伏表5、直流电压表6、晶体三极管3DG6*3(或9011*3),要求T1、T2管特性参数一致.
7、电阻器、电容器若干.
ECEPbeBCiC1C2C12RR)2RR21β)((1rRβRUUAA≈++++===20四、实验内容四、实验内容四、实验内容四、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.
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4-1UC1(V)UB1(V)UE1(V)UC2(V)UB2(V)UE2(V)URE(V)测量值IC(mA)IB(mA)UCE(V)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.
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.
21表4-2典型差动放大电路具有恒流源差动放大电路单端输入共模输入单端输入共模输入Ui100mV1V100mV1VUC1(V)UC2(V)iC1d1UUA=//i0dUUA=//iC1C1UUA=//i0CUUA=//CMRR=C1d1AA2、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.
五、实验总结五、实验总结五、实验总结五、实验总结1、整理实验数据,列表比较实验结果和理论估算值,分析误差原因.
1)静态工作点和差模电压放大倍数.
2)典型差动放大电路单端输出时的CMRR实测值与理论值比较3)典型差动放大电路单端输出时CMRR的实测值与具有恒流源的差动放大器CMRR实测值比较.
2、比较ui,uC1和uC2之间的相位关系.
3、根据实验结果,总结电阻RE和恒流源的作用.
六、预习要求六、预习要求六、预习要求六、预习要求1、根据实验电路参数,估算典型差动放大器和具有恒流源的差动放大器的静态工作点及差模电压放大倍数(取β1=β2=100).
2、测量静态工作点时,放大器输入端A、B与地应如何连接3、实验中怎样获得双端和单端输入差模信号怎样获得共模信号画出A、B端与信号源之间的连接图.
4、怎样进行静态调零点用什么仪表测UO5、怎样用交流毫伏表测双端输出电压UO22实验五实验五实验五实验五集成运算放大集成运算放大集成运算放大集成运算放大器的基本应用器的基本应用器的基本应用器的基本应用(I)模拟运算电路模拟运算电路模拟运算电路模拟运算电路一、实验目的一、实验目的一、实验目的一、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.
二、实验原理二、实验原理二、实验原理二、实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路.
当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时,可以灵活地实现各种特定的函数关系.
在线性应用方面,可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路.
理想运算放大器特性在大多数情况下,将运放视为理想运放,就是将运放的各项技术指标理想化,满足下列条件的运算放大器称为理想运放.
开环电压增益Aud=∞输入阻抗ri=∞输出阻抗ro=0带宽fBW=∞失调与漂移均为零等.
理想运放在线性应用时的两个重要特性:(1)输出电压UO与输入电压之间满足关系式UO=Aud(U+-U-)由于Aud=∞,而UO为有限值,因此,U+-U-≈0.
即U+≈U-,称为"虚短".
(2)由于ri=∞,故流进运放两个输入端的电流可视为零,即IIB=0,称为"虚断".
这说明运放对其前级吸取电流极小.
上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则,可简化运放电路的计算.
23基本运算电路1)反相比例运算电路电路如图5-1所示.
对于理想运放,该电路的输出电压与输入电压之间的关系为为了减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1//RF.
图5-1反相比例运算电路图5-2反相加法运算电路2)反相加法电路电路如图5-2所示,输出电压与输入电压之间的关系为)URRURR(Ui22Fi11FO+=R3=R1//R2//RF3)同相比例运算电路图5-3(a)是同相比例运算电路,它的输出电压与输入电压之间的关系为i1FO)URR(1U+=R2=R1//RF当R1→∞时,UO=Ui,即得到如图5-3(b)所示的电压跟随器.
图中R2=RF,用以减小漂移和起保护作用.
一般RF取10KΩ,RF太小起不到保护作用,太大则影响跟随性.
(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i1FOURRU=244)差动放大电路(减法器)对于图5-4所示的减法运算电路,当R1=R2,R3=RF时,有如下关系式)U(URRUi1i21FO=图5-4减法运算电路图8-5积分运算电路5)积分运算电路反相积分电路如图5-5所示.
在理想化条件下,输出电压uO等于式中uC(o)是t=0时刻电容C两端的电压值,即初始值.
如果ui(t)是幅值为E的阶跃电压,并设uc(o)=0,则即输出电压uO(t)随时间增长而线性下降.
显然RC的数值越大,达到给定的UO值所需的时间就越长.
积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值.
在进行积分运算之前,首先应对运放调零.
为了便于调节,将图中K1闭合,即通过电阻R2的负反馈作用帮助实现调零.
但在完成调零后,应将K1打开,以免因R2的接入造成积分误差.
K2的设置一方面为积分电容放电提供通路,同时可实现积分电容初始电压uC(o)=0,另一方面,可控制积分起始点,即在加入信号ui后,只要K2一打开,电容就将被恒流充电,电路也就开始进行积分运算.
三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件1、±12V直流电源2、函数信号发生器3、交流毫伏表4、直流电压表5、集成运算放大器μA741*1电阻器、电容器若干.
∫+=(o)udtuCR1(t)uCito1O∫==tCRE-EdtCR1(t)u1to1O25四、实验内容四、实验内容四、实验内容四、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.
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5-1Ui=0.
5V,f=100HzUi(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5-2Ui=0.
5Vf=100HzUi(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1)按图5-2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,也可用实验仪器面板的+5v和-5v可调电源.
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也可用实验仪器面板的+5v和-5v可调电源26表5-3Ui1(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5-4Ui1(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5-5t(s)051015202530……U0(V)五、实验总结五、实验总结五、实验总结五、实验总结1、整理实验数据,画出波形图(注意波形间的相位关系).
2、将理论计算结果和实测数据相比较,分析产生误差的原因.
3、分析讨论实验中出现的现象和问题.
六、预习要求六、预习要求六、预习要求六、预习要求1、复习集成运放线性应用部分内容,并根据实验电路参数计算各电路输出电压的理论值.
2、在反相加法器中,如Ui1和Ui2均采用直流信号,并选定Ui2=-1V,当考虑到运算放大器的最大输出幅度(±12V)时,|Ui1|的大小不应超过多少伏3、在积分电路中,如R1=100KΩ,C=4.
7μF,求时间常数.
假设Ui=0.
5V,问要使输出电压UO达到5V,需多长时间(设uC(o)=0)4、为了不损坏集成块,实验中应注意什么问题27实验六实验六实验六实验六集成运算放大器的基本应用(Ⅱ)集成运算放大器的基本应用(Ⅱ)集成运算放大器的基本应用(Ⅱ)集成运算放大器的基本应用(Ⅱ)有源滤波器有源滤波器有源滤波器有源滤波器一、实验目的一、实验目的一、实验目的一、实验目的1、熟悉用运放、电阻和电容组成有源低通滤波、高通滤波和带通、带阻滤波器.
2、学会测量有源滤波器的幅频特性.
二、实验原理二、实验原理二、实验原理二、实验原理由RC元件与运算放大器组成的滤波器称为RC有源滤波器,其功能是让一定频率范围内的信号通过,抑制或急剧衰减此频率范围以外的信号.
可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面,但因受运算放大器频带限制,这类滤波器主要用于低频范围.
根据对频率范围的选择不同,可分为低通(LPF)、高通(HPF)、带通(BPF)与带阻(BEF)等四种滤波器,它们的幅频特性如图6-1所示.
(a)低通(b)高通(c)带通(d)带阻图6-1四种滤波电路的幅频特性示意图具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的,只能用实际的幅频特性去逼近理想的.
一般来说,滤波器的幅频特性越好,其相频特性越差,反之亦然.
滤波器的阶数越高,幅频特性衰减的速率越快,但RC网络的节数越多,元件参数计算越繁琐,电路调试越困难.
任何高阶滤波器均可以用较低的二阶RC有滤波器级联实现.
1、低通滤波器(LPF)低通滤波器是用来通过低频信号衰减或抑制高频信号.
如图6-2(a)所示,为典型的二阶有源低通滤波器.
它由两级RC滤波环节与同相比例运算电路组成,其中第一级电容C接至输出端,引入适量的正反馈,以改善幅频特性.
28图6-2(b)为二阶低通滤波器幅频特性曲线.
(a)电路图(b)频率特性图6-2二阶低通滤波器电路性能参数1fuPRR1A+=二阶低通滤波器的通带增益RC2π1fO=截止频率,它是二阶低通滤波器通带与阻带的界限频率.
uPA31Q=品质因数,它的大小影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状.
2、高通滤波器(HPF)与低通滤波器相反,高通滤波器用来通过高频信号,衰减或抑制低频信号.
只要将图6-2低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换,即可变成二阶有源高通滤波器,如图6-3(a)所示.
高通滤波器性能与低通滤波器相反,其频率响应和低通滤波器是"镜象"关系,仿照LPH分析方法,不难求得HPF的幅频特性.
(a)电路图(b)幅频特性图6-3二阶高通滤波器29电路性能参数AuP、fO、Q各量的函义同二阶低通滤波器.
图6-3(b)为二阶高通滤波器的幅频特性曲线,可见,它与二阶低通滤波器的幅频特性曲线有"镜像"关系.
3、带通滤波器(BPF)(a)电路图(b)幅频特性图6-4二阶带通滤波器这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过,而比通频带下限频率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制.
典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成.
如图6-4(a)所示.
电路性能参数通带增益CBRRRRA14f4up+=中心频率)R1R1(CR1f3122O+=π21通带宽度)RRRR2R1(C1B43f21+=选择性BωQO=此电路的优点是改变Rf和R4的比例就可改变频宽而不影响中心频率.
4、带阻滤波器(BEF)如图6-5(a)所示,这种电路的性能和带通滤波器相反,即在规定的频带内,信号不能通过(或受到很大衰减或抑制),而在其余频率范围,信号则能顺利通过.
在双T网络后加一级同相比例运算电路就构成了基本的二阶有源BEF.
30(a)电路图(b)频率特性图6-5二阶带阻滤波器电路性能参数通带增益1fupRR1A+=中心频率RC21fOπ=带阻宽度B=2(2-Aup)f0选择性)A2(21Qup=三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件1、±12V直流电源4、交流毫伏表2、函数信号发生器5、频率计3、双踪示波器6、μA741*1电阻器、电容器若干.
四、实验内容四、实验内容四、实验内容四、实验内容1、二阶低通滤波器实验电路如图6-2(a)(1)粗测:接通±12V电源.
ui接函数信号发生器,令其输出为Ui=1V的正弦波信号,在滤波器截止频率附近改变输入信号频率,用示波器或交流毫伏表观察输出电压幅度的变化是否具备低通特性,如不具备,应排除电路故障.
(2)在输出波形不失真的条件下,选取适当幅度的正弦输入信号,在维持输入信号幅度不变的情况下,逐点改变输入信号频率.
测量输出电压,记入表6-1中,描绘频率特性曲线.
表6-1f(Hz)UO(v)312、二阶高通滤波器实验电路如图6-3(a)(1)粗测:输入Ui=1V正弦波信号,在滤波器截止频率附近改变输入信号频率,观察电路是否具备高通特性.
(2)测绘高通滤波器的幅频特性曲线,记入表6-2.
表6-2f(Hz)UO(v)3、带通滤波器实验电路如图6-4(a),测量其频率特性.
记入表6-3.
(1)实测电路的中心频率fO(2)以实测中心频率为中心,测绘电路的幅频特性表6-3f(Hz)UO(v)4、带阻滤波器实验电路如图6-5(a)所示.
(1)实测电路的中心频率f0(2)测绘电路的幅频特性,记入表6-4.
表6-4f(Hz)UO(v)五、实验总结五、实验总结五、实验总结五、实验总结1、整理实验数据,画出各电路实测的幅频特性.
2、根据实验曲线,计算截止频率、中心频率,带宽及品质因数.
3、总结有源滤波电路的特性.
六、预习要求六、预习要求六、预习要求六、预习要求1、复习教材有关滤波器内容2、分析图6-2,9-3,9-4,9-5所示电路,写出它们的增益特性表达式3、计算图6-2,9-3的截止频率,9-4,9-5的中心频率4、画出上述四种电路的幅频特性曲线32实验七实验七实验七实验七RC正弦波振荡器正弦波振荡器正弦波振荡器正弦波振荡器一、实验目的一、实验目的一、实验目的一、实验目的1、进一步学习RC正弦波振荡器的组成及其振荡条件2、学会测量、调试振荡器二、实验原理从结构上看,正弦波振荡器是没有输入信号的,带选频网络的正反馈放大器.
若用R、C元件组成选频网络,就称为RC振荡器,一般用来产生1Hz~1MHz的低频信号.
1、RC移相振荡器电路型式如图7-1所示,选择R>>Ri.
图7-1RC移相振荡器原理图振荡频率RC62π1fO=起振条件放大器A的电压放大倍数|A|>29电路特点简便,但选频作用差,振幅不稳,频率调节不便,一般用于频率固定且稳定性要求不高的场合.
频率范围几赫~数十千赫.
2、RC串并联网络(文氏桥)振荡器电路型式如图7-2所示.
振荡频率RC21fOπ=起振条件|A|>3图7-2RC串并联网络振荡器原理图电路特点可方便地连续改变振荡频率,便于加负反馈稳幅,容易得到良好的振荡波形.
3、双T选频网络振荡器电路型式如图7-3所示.
33图7-3双T选频网络振荡器原理图振荡频率5RC1f0=起振条件2RR1电路特点选频特性好,调频困难,适于产生单一频率的振荡.
注:本实验采用两级共射极分立元件放大器组成RC正弦波振荡器.
三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件1、+12V直流电源2、函数信号发生器3、双踪示波器4、频率计5、直流电压表6、3DG12*2或9013*2电阻、电容、电位器等四、实验内容四、实验内容四、实验内容四、实验内容1、RC串并联选频网络振荡器(1)按图7-4组接线路图7-4RC串并联选频网络振荡器34(2)断开RC串并联网络,测量放大器静态工作点及电压放大倍数.
(3)接通RC串并联网络,并使电路起振,用示波器观测输出电压uO波形,调节Rf使获得满意的正弦信号,记录波形及其参数.
(4)测量振荡频率,并与计算值进行比较.
(5)改变R或C值,观察振荡频率变化情况.
(6)RC串并联网络幅频特性的观察将RC串并联网络与放大器断开,用函数信号发生器的正弦信号注入RC串并联网络,保持输入信号的幅度不变(约3V),频率由低到高变化,RC串并联网络输出幅值将随之变化,当信号源达某一频率时,RC串并联网络的输出将达最大值(约1V左右).
且输入、输出同相位,此时信号源频率为2πRC1ffο==2、双T选频网络振荡器(1)按图7-5组接线路(2)断开双T网络,调试T1管静态工作点,使UC1为6~7V.
(3)接入双T网络,用示波器观察输出波形.
若不起振,调节RW1,使电路起振.
(4)测量电路振荡频率,并与计算值比较.
图7-5双T网络RC正弦波振荡器五、实验总结五、实验总结五、实验总结五、实验总结1、由给定电路参数计算振荡频率,并与实测值比较,分析误差产生的原因.
2、总结三类RC振荡器的特点.
六、预习要求六、预习要求六、预习要求六、预习要求1、复习教材有关三种类型RC振荡器的结构与工作原理.
2、计算三种实验电路的振荡频率.
3、如何用示波器来测量振荡电路的振荡频率.
35实验八实验八实验八实验八LC正弦波振荡器正弦波振荡器正弦波振荡器正弦波振荡器一、实验目的一、实验目的一、实验目的一、实验目的1、掌握变压器反馈式LC正弦波振荡器的调整和测试方法2、研究电路参数对LC振荡器起振条件及输出波形的影响二、实验原理二、实验原理二、实验原理二、实验原理LC正弦波振荡器是用L、C元件组成选频网络的振荡器,一般用来产生1MHz以上的高频正弦信号.
根据LC调谐回路的不同连接方式,LC正弦波振荡器又可分为变压器反馈式(或称互感耦合式)、电感三点式和电容三点式三种.
图8-1为变压器反馈式LC正弦波振荡器的实验电路.
其中晶体三极管T1组成共射放大电路,变压器Tr的原绕组L1(振荡线圈)与电容C组成调谐回路,它既做为放大器的负载,又起选频作用,副绕组L2为反馈线圈,L3为输出线圈.
该电路是靠变压器原、副绕组同名端的正确连接(如图8-1中所示),来满足自激振荡的相位条件,即满足正反馈条件.
在实际调试中可以通过把振荡线圈L1或反馈线圈L2的首、末端对调,来改变反馈的极性.
而振幅条件的满足,一是靠合理选择电路参数,使放大器建立合适的静态工作点,其次是改变线圈L2的匝数,或它与L1之间的耦合程度,以得到足够强的反馈量.
稳幅作用是利用晶体管的非线性来实现的.
由于LC并联谐振回路具有良好的选频作用,因此输出电压波形一般失真不大.
振荡器的振荡频率由谐振回路的电感和电容决定式中L为并联谐振回路的等效电感(即考虑其它绕组的影响).
振荡器的输出端增加一级射极跟随器,用以提高电路的带负载能力.
图8-1LC正弦波振荡器实验电路三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件1、+12V直流电源2、双踪示波器3、交流毫伏表4、直流电压表LC2π1f0=365、频率计6、振荡线圈7、晶体三极管3DG6*1(9011*1),3DG12*1(9013*1)电阻器、电容器若干.
四、实验内容四、实验内容四、实验内容四、实验内容按图8-1连接实验电路.
电位器RW置最大位置,振荡电路的输出端接示波器.
1、静态工作点的调整1)接通电源,调节电位器RW使输出端得到不失真的正弦波形,如不起振,可改变L2的首末端位置,使之起振.
测量两管的静态工作点及正弦波的有效值U0,记入表8-1.
2)把RW调小,观察输出波形的变化.
测量有关数据,记入表8-1.
3)调大RW,使振荡波形刚刚消失,测量有关数据,记入表8-1.
表8-1UB(V)UE(V)UC(V)IC(mA)UO(V)uO波形T1RW居中T2T1RW小T2T1RW大T2根据以上三组数据,分析静态工作点对电路起振、输出波形幅度和失真的影响.
2、观察反馈量大小对输出波形的影响置反馈线圈L2于位置"0"(无反馈)、"1"(反馈量不足)、"2"(反馈量合适)、"3"(反馈量过强)时测量相应的输出电压波形,记入表8-2.
表8-2L2位置"0""1""2""3"uo波形3、验证相位条件改变线圈L2的首、末端位置,观察停振现象;恢复L2的正反馈接法,改变L1的首末端位置,观察停振现象.
4、测量振荡频率调节RW使电路正常起振,同时用示波器和频率计测量以下两种情况下的振荡频率f0,记入表8-3.
表8-3谐振回路电容1)C=1000Pf.
2)C=100Pf.
C(pf)1000100f(KHz)5、观察谐振回路Q值对电路工作的影响谐振回路两端并入R=5.
1KΩ的电阻,观察R并入前后振荡波形的变化情况.
37五、实验总结五、实验总结五、实验总结五、实验总结1、整理实验数据,并分析讨论:1)LC正弦波振荡器的相位条件和幅值条件.
2)电路参数对LC振荡器起振条件及输出波形的影响.
2、讨论实验中发现的问题及解决办法.
六、预习要求六、预习要求六、预习要求六、预习要求1、复习教材中有关LC振荡器内容.
2、LC振荡器是怎样进行稳幅的在不影响起振的条件下,晶体管的集电极电流是大一些好,还是小一些好3、什么可以用测量停振和起振两种情况下晶体管的UBE变化,来判断振荡器是否起振实验九实验九实验九实验九函数信号发生器的组装与调试函数信号发生器的组装与调试函数信号发生器的组装与调试函数信号发生器的组装与调试一、实验目的一、实验目的一、实验目的一、实验目的1、了解单片多功能集成电路函数信号发生器的功能及特点2、进一步掌握波形参数的测试方法二、实验原理二、实验原理二、实验原理二、实验原理1、ICL8038是单片集成函数信号发生器,其内部框图如图9-1所示.
它由恒流源I1和I2、电压比较器A和B、触发器、缓冲器和三角波变正弦波电路等组成.
图9-1ICL8038原理框图外接电容C由两个恒流源充电和放电,电压比较器A、B的阈值分别为电源电压(指UCC+UEE)的2/3和1/3.
恒流源I1和I2的大小可通过外接电阻调节,但必须I2>I1.
当触发器的输出为低电平时,恒流源I2断开,恒流源I1给C充电,它的两端电压uC随时间线性上升,当uC达到电源电压的2/3时,电压比较器A的输出电压发生跳变,使触发器输出由低电平变为高电平,恒流源I2接通,由于I2>I1(设I238=2I1),恒流源I2将电流2I1加到C上反充电,相当于C由一个净电流I放电,C两端的电压uC又转为直线下降.
当它下降到电源电压的1/3时,电压比较器B的输出电压发生跳变,使触发器的输出由高电平跳变为原来的低电平,恒流源I2断开,I1再给C充电,…如此周而复始,产生振荡.
若调整电路,使I2=2I1,则触发器输出为方波,经反相缓冲器由管脚⑨输出方波信号.
C上的电压uC,上升与下降时间相等,为三角波,经电压跟随器从管脚③输出三角波信号.
将三角波变成正弦波是经过一个非线性的变换网络(正弦波变换器)而得以实现,在这个非线性网络中,当三角波电位向两端顶点摆动时,网络提供的交流通路阻抗会减小,这样就使三角波的两端变为平滑的正弦波,从管脚②输出.
2、ICL8038管脚功能图图9-2ICL8038管脚图±±15V5V~双电源单电源10~30V电源电压3、实验电路如图9-3所示图9-3ICL8038实验电路图三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件三、实验设备与器件1、±12V直流电源2、双踪示波器3、频率计4、直流电压表395、ICL80386、晶体三极管3DG12*1(9013)电位器、电阻器、电容器等四、实验内容四、实验内容四、实验内容四、实验内容1、按图9-3所示的电路图组装电路,取C=0.
01μf,W1、W2、W3、W4均置中间位置.
2、调整电路,使其处于振荡,产生方波,通过调整电位器W2,使方波的占空比达到50%.
3、保持方波的占空比为50%不变,用示波器观测8038正弦波输出端的波形,反复调整W3,W4,使正弦波不产生明显的失真.
4.
调节电位器W1,使输出信号从小到大变化,记录管脚8的电位及测量输出正弦波的频率,列表记录之.
5、改变外接电容C的值(取C=0.
1和1000P),观测三种输出波形,并与C=0.
01μf时测得的波形作比较,有何结论6、改变电位器W2的值,观测三种输出波形,有何结论7、如有失真度测试仪,则测出C分别为0.
1μf,0.
01μf和1000P时的正弦波失真系数r值(一般要求该值小于3%).
五、预习要求五、预习要求五、预习要求五、预习要求1、翻阅有关ICL8038的资料,熟悉管脚的排列及其功能.
2、如果改变了方波的占空比,试问此时三角波和正弦波输出端将会变成怎样的一个波形六、实验总结六、实验总结六、实验总结六、实验总结1、分别画出C=0.
1μf,C=0.
01μf,1000P时所观测到的方波,三角波和正弦波的波形图,从中得出什么结论.
2、列表整理C取不同值时三种波形的频率和幅值.
1、组装、调整函数信号发生器的心得、体会.
40实验十实验十实验十实验十低频功率放大器低频功率放大器低频功率放大器低频功率放大器OTL功率放大器功率放大器功率放大器功率放大器一、实验目的一、实验目的一、实验目的一、实验目的1、进一步理解OTL功率放大器的工作原理2、学会OTL电路的调试及主要性能指标的测试方法二、实验原理二、实验原理二、实验原理二、实验原理图10-1所示为OTL低频功率放大器.
图10-1OTL功率放大器实验电路其中由晶体三极管T1组成推动级(也称前置放大级),T2、T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管,它们组成互补推挽OTL功放电路.
由于每一个管子都接成射极输出器形式,因此具有输出电阻低,负载能力强等优点,适合于作功率输出级.
T1管工作于甲类状态,它的集电极电流IC1由电位器RW1进行调节.
IC1的一部分流经电位器RW2及二极管D,给T2、T3提供偏压.
调节RW2,可以使T2、T3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态,以克服交越失真.
静态时要求输出端中点A的电位CCAU21U=,可以通过调节RW1来实现,又由于RW1的一端接在A点,因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈,一方面能够稳定放大器的静态工作点,同时也改善了非线性失真.
当输入正弦交流信号ui时,经T1放大、倒相后同时作用于T2、T3的基极,ui的负半周使T2管导通(T3管截止),有电流通过负载RL,同时向电容C0充电,在ui的正半周,T3导通(T2截止),则已充好电的电容器C0起着电源的作用,通过负载RL放电,这样在RL上就得到完整的正弦波.
C2和R构成自举电路,用于提高输出电压正半周的幅度,以得到大的动态范围.
OTLOTLOTLOTL电路的主要性能指标电路的主要性能指标电路的主要性能指标电路的主要性能指标1、最大不失真输出功率P0m理想情况下,L2CComRU81P=,在实验中可通过测量RL两端的电压有效值,求得实际的L2OomRUP=.
412、效率η100%PPηEom=PE—直流电源供给的平均功率理想情况下,ηmax=78.
5%.
在实验中,可测量电源供给的平均电流IdC,从而求得PE=UCC·IdC,负载上的交流功率已用上述方法求出,因而也就可以计算实际效率了.
3、频率响应------详见实验二有关部分内容4、输入灵敏度输入灵敏度是指输出最大不失真功率时,输入信号Ui之值.
三、实三、实三、实三、实验设备与器件验设备与器件验设备与器件验设备与器件1、+5V直流电源2、函数信号发生器3、双踪示波器4、交流毫伏表5、直流电压表6、直流毫安表7、频率计8、晶体三极管3DG6(9011)3DG12(9013)3CG12(9012)晶体二极管IN40078Ω扬声器、电阻器、电容器若干四、实验内容四、实验内容四、实验内容四、实验内容在整个测试过程中,电路不应有自激现象.
1、静态工作点的测试按图10-1连接实验电路,将输入信号旋钮旋至零(ui=0)电源进线中串入直流毫安表,电位器RW2置最小值,RW1置中间位置.
接通+5V电源,观察毫安表指示,同时用手触摸输出级管子,若电流过大,或管子温升显著,应立即断开电源检查原因(如RW2开路,电路自激,或输出管性能不好等).
如无异常现象,可开始调试.
1)调节输出端中点电位UA调节电位器RW1,用直流电压表测量A点电位,使CCAU21U=.
2)调整输出极静态电流及测试各级静态工作点调节RW2,使T2、T3管的IC2=IC3=5~10mA.
从减小交越失真角度而言,应适当加大输出极静态电流,但该电流过大,会使效率降低,所以一般以5~10mA左右为宜.
由于毫安表是串在电源进线中,因此测得的是整个放大器的电流,但一般T1的集电极电流IC1较小,从而可以把测得的总电流近似当作末级的静态电流.
如要准确得到末级静态电流,则可从总电流中减去IC1之值.
调整输出级静态电流的另一方法是动态调试法.
先使RW2=0,在输入端接入f=1KHz的正弦信号ui.
42逐渐加大输入信号的幅值,此时,输出波形应出现较严重的交越失真(注意:没有饱和和截止失真),然后缓慢增大RW2,当交越失真刚好消失时,停止调节RW2,恢复ui=0,此时直流毫安表读数即为输出级静态电流.
一般数值也应在5~10mA左右,如过大,则要检查电路.
输出极电流调好以后,测量各级静态工作点,记入表10-1.
表10-1IC2=IC3=mAUA=2.
5VT1T2T3UB(V)UC(V)UE(V)注意:①在调整RW2时,一是要注意旋转方向,不要调得过大,更不能开路,以免损坏输出管②输出管静态电流调好,如无特殊情况,不得随意旋动RW2的位置.
2、最大输出功率P0m和效率η的测试1)测量Pom输入端接f=1KHz的正弦信号ui,输出端用示波器观察输出电压u0波形.
逐渐增大ui,使输出电压达到最大不失真输出,用交流毫伏表测出负载RL上的电压U0m,则.
2)测量η当输出电压为最大不失真输出时,读出直流毫安表中的电流值,此电流即为直流电源供给的平均电流IdC(有一定误差),由此可近似求得PE=UCCIdc,再根据上面测得的P0m,即可求出EOmPPη=3、输入灵敏度测试根据输入灵敏度的定义,只要测出输出功率P0=P0m时的输入电压值Ui即可.
L0m2OmRUP=434、频率响应的测试测试方法同实验二.
记入表10-2.
表10-2Ui=mVfLf0fHf(Hz)1000U0(V)AV在测试时,为保证电路的安全,应在较低电压下进行,通常取输入信号为输入灵敏度的50%.
在整个测试过程中,应保持Ui为恒定值,且输出波形不得失真.
5、研究自举电路的作用1)测量有自举电路,且P0=P0max时的电压增益Av=Uom/Ui.
2)将C2开路,R短路(无自举),再测量P0=P0max的AV.
用示波器观察1)、2)两种情况下的输出电压波形,并将以上两项测量结果进行比较,分析研究自举电路的作用.
6、噪声电压的测试测量时将输入端短路(ui=0),观察输出噪声波形,并用交流毫伏表测量输出电压,即为噪声电压UN,本电路若UNDIV~5V/DIV,按1—2—5步进分11挡,在每一挡内可进行连续调节.
(4)精度:±2%.
(5)频带宽度:直流耦合时频带宽度为0~20MHZ;交流耦合时频带宽度为10HZ~~20HZ.
(6)上升时间:tr≈8.
75ns.
(7)输入阻抗:输入电阻为1MΩ,输入电容为25PF.
使用仪器配备的探头*10挡是输入电阻为10MΩ,输入电容为22PF.
(8)Y轴允许的最大输入电压:±400V.
2.
X2.
X2.
X2.
X轴偏转系统轴偏转系统轴偏转系统轴偏转系统(1)扫描速率:100ns/DIV~500ms/DIV,按1—2—5步进分档,在每一挡内可连续调节.
(2)扫描精度:〈5%.
(3)扫描扩展:10倍.
1111.
.
.
.
1111.
.
.
.
2SS78022SS78022SS78022SS7802型示波器面板各部分的作用及使用方法型示波器面板各部分的作用及使用方法型示波器面板各部分的作用及使用方法型示波器面板各部分的作用及使用方法SS7802型示波器的前面板如图1-1所示,大体上分为屏幕显示调节、Y轴偏转系统和X轴偏转系统3大部分.
-------参最后一页P81.
1111、屏幕显示调整部分、屏幕显示调整部分、屏幕显示调整部分、屏幕显示调整部分各开关与旋钮的名称、作用如下:图图图图1111----2222屏幕显示调整部分屏幕显示调整部分屏幕显示调整部分屏幕显示调整部分①电源开关(POWER):此开关为自锁开关,按下此开关,接通仪器的总电源,再次按动,按钮弹起总电源关断.
65②亮度调节旋钮/寻迹开关(INTEN/BEAM):此按钮为一双功能旋钮.
旋转此旋钮可调节屏幕上扫描线的亮度.
亮度调节旋钮的第二功能为"寻迹",当扫描线偏离屏幕中心位置太远,超出了显示区域时,为判断扫描线偏移的方向,可将此旋钮按下,这时,扫描线便回到屏幕中心附近,之后再将扫描线调到显示区域内.
③屏幕读出亮度调节旋钮/开关(READOUT/ON/OFF):此旋钮为一双功能旋钮.
旋转此旋钮,可调节屏幕上显示的文字、游标线的亮度.
另外此旋钮还作为屏幕读出的开关,按动此旋钮可以切换屏幕读出功能("开"或"关").
④聚焦旋钮(FOCUS):用此旋钮调节示波管的聚焦状态,提高显示波形、文字和游标的清晰度.
⑤扫描线旋转调节(TRACEROTATION):调节扫描线的水平程度.
⑥校准信号输出(CAL):此接线座输出幅度为0.
6V(峰峰值),频率为1KHZ的标准方波信号,用以校验Y轴灵敏度和X轴的扫描速度.
⑦接地端子:本接线柱接到示波器机壳.
2222、、、、YYYY轴偏转部分轴偏转部分轴偏转部分轴偏转部分①第一通道①第二通道⑨图图图图1111----3Y3Y3Y3Y轴偏转部分轴偏转部分轴偏转部分轴偏转部分①信号输入端(CH1或CH2):被测信号由此端口输入,端口的输入电阻为25PF.
②通道选择按钮(CH1或CH2):此按钮可以选择所要观察的信号通道,可以设置为通道1或通道2的单踪显示方式及双踪显示方式,被选种的通道号在示波器屏幕的下端以"1:"或"2:"的形式显示出来.
③灵敏度调节按钮(VOLTS/DIVVARIABLE):该旋钮是一个双功能的旋钮,旋转此旋钮,可进行Y轴灵敏度的粗调,按1—2—5的档次步进,灵敏度的值在屏幕上显示出来.
旋转此旋钮,在屏幕上通道标号后显示出">"符号,表明该66通道的Y轴电路处于微调状态,再调节该旋钮,就可以连续改变Y轴放大电路的增益.
注意,此时Y轴的灵敏度刻度已不准确,不能做定量测量.
④Y轴位移旋钮(POSITION):此按钮可改变扫描线在屏幕垂直方向上的位置,顺时针旋转使扫描线向上移动,逆时针旋转使扫描线向下移动.
⑤输入耦合方式选择(DC/AC):用于选择交流耦合或直流耦合方式.
当选择直流耦合方式时,屏幕上的通道灵敏度指示的电压单位符号为V;当选择交流耦合方式时,屏幕上的通道的灵敏度指示的电压单位符号为v.
⑥通道接地按钮(GND):将此按钮按下,即将相应通道的衰减器的输入端接地,观察该通道的水平扫描基线,可确定零电平的位置.
输入端接地时,屏幕上电压符号V的后面出现⊥符号.
再按一次此按钮,此符号消失.
⑦显示信号相加按钮(ADD):按动此按钮后,屏幕上显示出"1:500mv+2:200mv"的字样,这时屏幕上在通道1和通道2波形的基础上,又显示出通道1+通道2的波形.
⑧倒相按钮(INV):按动此按钮后,屏幕上显示出"1:500mv+2:↓200mv"的字样,这时通道2的显示波形是输入信号波形的倒相.
如果同时也按动"相加"按钮,则看到的相加波形就是"通道1"—"通道2"的波形.
⑨外触发输入口(EXTTRIG):外触发信号由此口输入.
3333、、、、XXXX轴偏转系统轴偏转系统轴偏转系统轴偏转系统图1-4X轴偏转系统67①扫描时间选择旋钮(TIME/DIVVARIABLE):该旋钮为一双功能旋钮.
用该旋钮粗调扫描时间,按1-2-5的分档步进,屏幕上每格所代表的扫描时间显示于屏幕的左上角,例如"A10μs".
若旋转此按钮,则在字符A的后面显示">"符号,表示X轴电路处于微调状态,再调节该按钮,就可以连续调节X轴的扫描时间.
此时X扫描时间刻度已不准确,不能做定量测量,再次旋转此旋钮,">"符号消失.
②X轴位移旋转(POSITION):调节此旋钮可改变扫描线的左右位置,顺时针旋转可使扫描向右移动,逆时针旋转可使扫描线向左移动.
③扫描切换选择按钮(ALTCHOP):此按钮用以选择两通道的显示方式,即是交替扫描还是断续扫描.
当按钮上方的指示灯熄灭时,两通道处于交替(ALT)工作方式;当指示灯亮时,两通道处于断续(CHOP)工作方式.
一般来说,当被观测信号的频率高时,用交替(ALT)工作方式;当被观测信号的频率低时,就断续(CHOP)工作方式.
④扫描扩展按钮(MAG*10):当此按钮被按下时,在示波器屏幕右下角出现MAG,此时光标在屏幕水平方向的扫描速度增大10倍,即每格代表的时间为原来的1/10/⑤水平位置微调按钮(FINE):按动FINE后指示灯亮,可微调扫描线的水平位置.
将位移旋转调到头,扫描就按一个方向缓慢移动,在扫描线移到合适位置后再将此旋转往反方向微调一点,扫描线即停住不动.
⑥触发源选择按钮(SOURCE):选择触发信号的来源.
根据所观察信号的情况,可分别选择1通道(CHI)、2通道(CH2)、50Hz交流电网(LINE)或外触发(EXT)作为触发信号的来源.
触发源符号显示于屏幕上方.
⑦触发信号耦合方式选择按钮(COUPL):选择触发的耦合方式,共有AC,DC,HF-R(高频抑制)、LF-R(低频抑制)4种耦合方式.
其中后两种耦合方式是在触发信号形成电路之前插入一个滤波电路,以抑制高频或低频成分.
例如,若被观察的信号是一个叠加有高频干扰信号的低频信号,则可选高频抑制(HF-R)耦合方式抑制掉高频干扰成分.
⑧触发沿选择按钮(SLOPE):选择触发沿为"+"(上升沿)或"-"(下降沿).
⑨触发电平调节按钮(TRIGLEVEL):用来调节触发信号形成电路的触发电平(即阀值电平),触发电平的变化决定电路是否能产生触发信号,以及改变触发信号的起始相位,只有选择合适的触发电平,才可以使波形稳定.
⑩全电视信号触发模式(TV):触发信号取自包含有行同步信号和场同步信号的全电视信号,触发信号有被测信号中的同步信号产生.
在不分奇偶场触发(BOTH)、奇数场触发(ODD)、偶数场触发(EVEN)、68行同步触发(H)等方式,使用哪种方式根据被观察的信号和观察目的而定.
11自动扫描方式按钮(AUTO):按下该按钮,可进入自动扫描方式,即不管有无触发信号均会显示出扫描线.
这种扫描方式适合于测量频率在50Hz以上的信号.
12常态扫描方式按钮(NORM):按下该按钮,可进入常态扫描方式.
这种扫描方式是没有触发信号时就没有扫描线,适合于观察频率低于50Hz的信号.
13单次扫描方式按钮(SGL/RST):按下该按钮后示波器处于单次扫描等待状态,这时"等待"(READY)指示灯亮,触发信号来到后开始一次扫描,扫描过后"等待"(READY)指示灯灭.
14正常扫描显示按钮(A):按下此按钮时,由示波器内部电路产生线性扫描信号.
应该注意,当由"X—Y"显示方式返回到正常扫描方式时必须按此按钮.
15X—Y显示按钮(X—Y):按下此按钮后,1通道(CH1)的输入信号加到X轴,CH1、CH2或CH1+CH2的输入加到Y轴.
用此功能,可方便地观测电路的滞回特性、转移特性曲线等.
16游标切换按钮(V—t—off):在利用游标测量电压幅度、时间间隔、相位等参数时,使用此按钮来选择测量对象,按动此按钮可依次选定测量电压(V)(水平线游标)、测量时间间隔(t)(垂直线游标)和关闭游标.
17游标线选择按钮(TCK/C2):选择两条游标线中的1条或2条,依次为V—C1,V—C2,V—TRACK或H—C1,H—C2,H—TRACK.
其中,"V"表示测量垂直方向的物理量,"H"表示测量水平方向物理量.
"C1","C2"分别为第1条游标、第2条游标,"TRACK"为跟踪状态,即两条游标一起移动.
被选中的游标线端部有一段短亮线,作指示用.
18功能/游标位移旋钮(FUNCTIONCOARSE):用于移动游标的位置.
此旋钮有两种调节方式:一种是旋转方式,较精细地调整游标的位置;另一种是按动方式,进行步进调节(快速移动游标).
19释抑调节按钮(HOLDOFF):按动此按钮后,即可通过调节功能旋钮调节释抑比.
其值在示波器屏幕的右上角显示出来.
1.
.
.
.
1.
3ss7802型示波器的屏幕字符显示型示波器的屏幕字符显示型示波器的屏幕字符显示型示波器的屏幕字符显示ss7802型示波器具有较强的屏幕显示功能,各种测量数据和示波器的工作状态均可显示于屏幕上,清晰美观.
常见的屏幕显示如图1-5所示,各显示字符的意义如下:69151620212223242526272829301718191234567891011121314图图图图1111----5555屏幕显示字符屏幕显示字符屏幕显示字符屏幕显示字符①1通道的通道号②">"表示通道1的Y轴偏转灵敏度处于微调状态.
③通道1的Y轴偏转灵敏度.
④通道1的Y轴灵敏度单位及偶合方式(V为直流耦合单位,v为交流耦合单位).
⑤通道1的输入接地符号.
⑥"+"号表示处于两通道信号相加的显示方式.
⑦通道2的通道号.
⑧">"表示通道2的Y轴灵敏度处于微调状态.
⑨"↓"符号表示通道2为倒相显示.
⑩通道2的Y轴偏转灵敏度.
11通道2的Y轴灵敏度单位及耦合方式.
12通道2的输入接地符号.
7013输入信号频率.
14扩展显示标记.
15被选中的游标标记.
16上游标线.
17被测信号波形.
18下游标线.
19电压或时间间隔显示.
20常态显示标记.
21XXXX轴扫描速度(每单位长度所代表的时间).
22扫描时间的单位.
23触发源显示.
24触发沿显示.
25触发耦合方式显示.
26触发电平值.
27触发电平的单位.
交流耦合或YYYY轴灵敏度处于微调状态时,VVVV后显示""号.
28释抑标记.
29释抑比.
30游标选择状态.
1.
1.
4使用使用使用使用ss7802型示波器测量电压、相位、时间和频率型示波器测量电压、相位、时间和频率型示波器测量电压、相位、时间和频率型示波器测量电压、相位、时间和频率1、电压的测量(1)直流电压的测量获得基线(即"0"电平所对应的水平线)与被测电压所对应的扫描线后,按动游标切换按钮(V-t-off),使屏幕上出现两条水平的虚线,即处于V测量状态;再按动游标线选择按钮(TCK/C2),选择屏幕右上角出现的"V-C1"即两条虚线中一条虚线的端部有一亮点,旋转游标位移旋钮(COARSE)移动游标,使其移动基线位置;再按动游标线选择按钮(TCK/C2),选择屏幕右上角出现的"V-C2",即另一条虚线的端部有一亮点,移动此游标到被测电压所对应的扫描线上,屏幕下部显示出"V1=***V"的字样,这就是被测的直流电压在值.
用此方法测得电压值具有4位有效数字,因此具有71较高的测量精度.
(2)交流电压测量在屏幕上显示出稳定的波形后,按动游标切换按钮,使屏幕上出现两条水平的虚线,即进入V(电压测量)状态.
再按动游标线选择按钮,选择屏幕右上角出现"V-C1",即两条虚线中的一条的端部有一亮点,旋转游标位移旋钮(COARSE)移动游标,使其与被测波形的下沿相切;再按动游标线选择按钮(TCK/C2),选择屏幕上的右上角出现"V-C2",即另一条虚线的端部有一亮点,移动此游标到被测波形的上沿相切,则屏幕的下部会显示V1=***V"的字样,这就是被测的交流电压的峰峰值峰峰值峰峰值峰峰值.
2、相位的测量用双踪示波器测量两个信号之间的相位差使很方便的.
测量时,要选定其中一个输入通道的信号作为触发源,调整触发电平,使显示的两个波形稳定.
调整两个通道的垂直位移旋钮,使波形的中心大体通过屏幕的中心线.
按动游标切换按钮,使其屏幕上出现两条的虚线(参见图1-6),即进入t测量状态.
再按动游标线选择按钮,选择屏幕右上角出现的"H-C1",即两条虚线中的一条虚线的端部有一亮点,旋转游标位移按钮(COARSE),移动游标至被测波形1的过"0"点处;(注:注:注:注:要先确定"0"电平线,波形与"0"电平线的交点就是过"0"电)再按动游标线选择按钮(TCK/C2),选择屏幕右上角出现的"H-C2",即另一条虚线的端部有一亮点,将其移动到被测波形2的过"0"点处,则在示波器屏幕的下部显示出两条游标线之间的时间差t.
将此时间差按下式转换成相位差即可,即0360Tt*=Φ式中,Φ为相位差,t为所测量的时间差,T为被测信号的周期.
72图1-6测量两信号相位差3、时间的测量测量时间间隔(如周期、脉冲宽度、上升时间、下降时间等)即测量两点间的时间差,测量方法与上面测量相位差的方法类似,不再赘述.
4、频率的测量用ss7802型示波器测量信号的频率,有如下两种方法:(1)用CRT读出功能测量.
与上述方法相同,测量信号的周期T时,会在屏幕沙锅内同时显示出时间差t(即周期T)与其倒数1/t,这个倒数1/t就是被测信号的频率.
(2)利用频率测试功能测量.
在用示波器进行测量的过程中,当示波器正确同步后,在屏幕右下角会显示出作为触发源通道的信号频率,用此功能可快速测出信号的频率.
值得注意的是,当作为触发源的被测信号中含有较大的高频噪声或干扰时,所显示的频率值可能时错误的,此时可将触发耦合方式选择为高频抑制方式,保证所显示的频率值是正确的.
73附录Ⅱ附录Ⅱ附录Ⅱ附录Ⅱ用万用电表对常用电子元器件检测用万用电表对常用电子元器件检测用万用电表对常用电子元器件检测用万用电表对常用电子元器件检测用万用表可以对晶体二极管、三极管、电阻、电容等进行粗测.
万用表电阻档等值电路如附图(Ⅱ)-1所示,其中的R0为等效电阻,EO为表内电池,当万用表处于R*1、R*100、R*1K档时,一般,E0=1.
5V,而处于R*10K档时,EO=15V.
测试电阻时要记住,红表笔接在表内电池负端(表笔插孔标"+"号),而黑表笔接在正端(表笔插孔标以"-"号).
1、晶体二极管管脚极性、质量的判别晶体二极管由一个PN结组成,具有单向导电性,其正向电阻小(一般为几百欧)而反向电阻大(一般为几十千欧至几百千欧),利用此点可进行判别.
(1)管脚极性判别将万用表拨到R*100(或R*1K)的欧姆档,把二极管的两只管脚分别接到万用表的两根测试笔上,如附图Ⅱ-2所示.
如果测出的电阻较小(约几百欧),则与万用表黑表笔相接的一端是正极,另一端就是负极.
相反,如果测出的电阻较大(约百千欧),那么与万用表黑表笔相连接的一端是负极,另一端就是正极.
附图Ⅱ-1万用表电阻档等值电路附图Ⅱ-2判断二极管极性(2)判别二极管质量的好坏一个二极管的正、反向电阻差别越大,其性能就越好.
如果双向电值都较小,说明二极管质量差,不能使用;如果双向阻值都为无穷大,则说明该二极管已经断路.
如双向阻值均为零,说明二极管已被击穿.
利用数字万用表的二极管档也可判别正、负极,此时红表笔(插在"V·Ω"插孔)带正电,黑表笔(插在"COM"插孔)带负电.
用两支表笔分别接触二极管两个电极,若显示值在1V以下,说明管子处于正向导通状态,红表笔接的是正极,黑表笔接的是负极.
若显示溢出符号"1",表明管子处于反向截止状态,黑表笔接的是正极,红表笔接的是负极.
742、晶体三极管管脚、质量判别可以把晶体三极管的结构看作是两个背靠背的PN结,对NPN型来说基极是两个PN结的公共阳极,对PNP型管来说基极是两个PN结的公共阴极,分别如附图Ⅱ-3所示.
(a)NPN型(b)PNP型附图Ⅱ-3晶体三极管结构示意图(1)管型与基极的判别万用表置电阻档,量程选1K档(或R*100),将万用表任一表笔先接触某一个电极—假定的公共极,另一表笔分别接触其他两个电极,当两次测得的电阻均很小(或均很大),则前者所接电极就是基极,如两次测得的阻值一大、一小,相差很多,则前者假定的基极有错,应更换其他电极重测.
根据上述方法,可以找出公共极,该公共极就是基极Β,若公共极是阳极,该管属NPN型管,反之则是PNP型管.
(2)发射极与集电极的判别为使三极管具有电流放大作用,发射结需加正偏置,集电结加反偏置.
如附图Ⅱ-4所示.
(a)NPN型(b)PNP型图附Ⅱ-4晶体三极管的偏置情况当三极管基极B确定后,便可判别集电极C和发射极E,同时还可以大致了解穿透电流ICEO和电流放大系数的大小.
以PNP型管为例,若用红表笔(对应表内电池的负极)接集电极C,黑表笔接E极,(相当C、E极间电源正确接法),如附图Ⅱ-5所示,这时万用表指针摆动很小,它所指示的电阻值反映管子穿透电流ICEO的大小(电阻值大,表示ICEO小).
如果在C、B间跨接一只RB=100K电阻,此时万用表指针将有较大摆动,它指示的电阻值较小,反映了集电极电流IC=ICEO+IB的大小.
且电阻值减小愈多表示愈大.
如果C、E75极接反(相当于C-E间电源极性反接)则三极管处于倒置工作状态,此时电流放大系数很小(一般<1)于是万用表指针摆动很小.
因此,比较C-E极两种不同电源极性接法,便可判断C极和E极了.
同时还可大致了解穿透电流ICEO和电流放大系数β的大小,如万用表上有hFE插孔,可利用hFE来测量电流放大系数β.
附图Ⅱ-5晶体三极管集电极C、发射极E的判别3、检查整流桥堆的质量整流桥堆是把四只硅整流二极管接成桥式电路,再用环氧树脂(或绝缘塑料)封装而成的半导体器件.
桥堆有交流输入端(A、B)和直流输出端(C、D),如附图Ⅱ-6所示.
采用判定二极管的方法可以检查桥堆的质量.
从图中可看出,交流输入端A-B之间总会有一只二极管处于截止状态使A-B间总电阻趋向于无穷大.
直流输出端D-C间的正向压降则等于两只硅二极管的压降之和.
因此,用数字万用表的二极管档测A-B的正、反向电压时均显示溢出,而测D-C时显示大约1V,即可证明桥堆内部无短路现象.
如果有一只二极管已经击穿短路,那么测A-B的正、反向电压时,必定有一次显示0.
5V左右.
附图Ⅱ-6整流桥堆管脚及质量判别4、电容的测量电容的测量,一般应借助于专门的测试仪器.
通常用电桥.
而用万用表仅能粗略地检查一下电解电容是否失效或漏电情况.
测量电路如附图Ⅱ-7所示76附图Ⅱ-7电容的测量测量前应先将电解电容的两个引出线短接一下,使其上所充的电荷释放.
然后将万用表置于1K档,并将电解电容的正、负极分别与万用表的黑表笔、红表笔接触.
在正常情况下,可以看到表头指针先是产生较大偏转(向零欧姆处),以后逐渐向起始零位(高阻值处)返回.
这反映了电容器的充电过程,指针的偏转反映电容器充电电流的变化情况.
一般说来,表头指针偏转愈大,返回速度愈慢,则说明电容器的容量愈大,若指针返回到接近零位(高阻值),说明电容器漏电阻很大,指针所指示电阻值,即为该电容器的漏电阻.
对于合格的电解电容器而言,该阻值通常在500KΩ以上.
电解电容在失效时(电解液干涸,容量大幅度下降)表头指针就偏转很小,甚至不偏转.
已被击穿的电容器,其阻值接近于零.
对于容量较小的电容器(云母、瓷质电容等),原则上也可以用上述方法进行检查,但由于电容量较小,表头指针偏转也很小,返回速度又很快,实际上难以对它们的电容量和性能进行鉴别,仅能检查它们是否短路或断路.
这时应选用R*10K档测量.
77附录Ⅲ附录Ⅲ附录Ⅲ附录ⅢEWB简介简介简介简介Electronicsworkbench是加拿大InteractiveImageTechnologies公司推出的专门用于电子线路仿真的"虚拟电子工作台",它可以将不同类型的电路组合成混合电路进行仿真.
目前已在电子工程设计、电子类课程教学等领域得到了广泛的应用.
与其它的电路仿真软件相比较,ElectronicsWorkbench具有界面直观、操作方便等优点,改变了有些电路仿真软件输入电路采用文本方式的不便之处,创建电路选用元件和测试仪器等均可直接从屏幕图形中选取,而且测试仪器的图形与实物外形基本相似.
实践证明,具有一般电子技术基础知识的人员,只要几个小时就可学会ElectronicsWorkbench的基本操作,从而大大提高了电子设计工作的效率.
ElectronicsWorkbench还是一种非常优秀的电子技术实训工具,因为掌握电子技术,不仅需要理论知识,而且更重要的是通过实际操作来加深对内容的理解.
作为电子类相关课程的辅助教学和实训手段,它不仅可以弥补实验仪器、元器件缺乏带来的不足,而且排除了原材料消耗和仪器损坏等因素,可以帮助学生更快、更好的掌握课堂讲述的内容.
加深对概念、原理的理解,弥补课堂理论教学的不足,而且通过电路仿真,可以熟悉常用电子仪器的测量方法,进一步培养学生的综合分析能力、排除故障能力和开发、创新能力.
EWB简介及下载地址:http://www.
21ic.
org/down/mcu/ewb512setup.
exeEWB使用入门教程:http://eda.
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net/technology/study/BigClass.
aspBigClassName=ewb或:http://teacher.
zjnu.
cn/sjg/gaopin/download/ewb.
doc注:或者可以到班级QQ群里下载,最新版本MULTISIM10功能和仿真更接近实际实验效果.
78附录Ⅳ附录Ⅳ附录Ⅳ附录Ⅳ放大器干扰、噪声抑制和自激振荡的消除放大器干扰、噪声抑制和自激振荡的消除放大器干扰、噪声抑制和自激振荡的消除放大器干扰、噪声抑制和自激振荡的消除放大器的调试一般包括调整和测量静态工作点,调整和测量放大器的性能指标:放大倍数、输入电阻、输出电阻和通频带等.
由于放大电路是一种弱电系统,具有很高的灵敏度,因此很容易接受外界和内部一些无规则信号的影响.
也就是在放大器的输入端短路时,输出端仍有杂乱无规则的电压输出,这就是放大器的噪声和干扰电压.
另外,由于安装、布线不合理,负反馈太深以及各级放大器共用一个直流电源造成级间耦合等,也能使放大器没有输入信号时,有一定幅度和频率的电压输出,例如收音机的尖叫声或"突突……"的汽船声,这就是放大器发生了自激振荡.
噪声、干扰和自激振荡的存在都妨碍了对有用信号的观察和测量,严重时放大器将不能正常工作.
所以必须抑制干扰、噪声和消除自激振荡,才能进行正常的调试和测量.
附图4-1一、干扰和噪声的抑制把放大器输入端短路,在放大器输出端仍可测量到一定的噪声和干扰电压.
其频率如果是50Hz(或100Hz),一般称为50Hz交流声,有时是非周期性的,没有一定规律,可以用示波器观察到如附图4-1所示波形.
50Hz交流声大都来自电源变压器或交流电源线,100Hz交流声往往是由于整流滤波不良所造成的.
另外,由电路周围的电磁波干扰信号引起的干扰电压也是常见的.
由于放大器的放大倍数很高(特别是多级放大器),只要在它的前级引进一点微弱的干扰,经过几级放大,在输出端就可以产生一个很大的干扰电压.
还有,电路中的地线接得不合理,也会引起干扰.
抑制干扰和噪声的措施一般有以下几种1、选用低噪声的元器件如噪声小的集成运放和金属膜电阻等.
另外可加低噪声的前置差动放大电路.
由于集成运放内部电路复杂,因此它的噪声较大.
即使是"极低噪声"的集成运放,也不如某些噪声小的场效应对管,或双极型超β对管,所以在要求噪声系数极低的场合,以挑选噪声小对管组成前置差动放大电路为宜.
也可加有源滤波器.
2、合理布线放大器输入回路的导线和输出回路、交流电源的导线要分开,不要平行铺设或捆扎在一起,以免相互感应.
793、屏蔽小信号的输入线可以采用具有金属丝外套的屏蔽线,外套接地.
整个输入级用单独金属盒罩起来,外罩接地.
电源变压器的初、次级之间加屏蔽层.
电源变压器要远离放大器前级,必要时可以把变压器也用金属盒罩起来,以利隔离.
4、滤波为防止电源串入干扰信号,可在交(直)流电源线的进线处加滤波电路.
附图4-2(a)、(b)、(c)所示的无源滤波器可以滤除天电干扰(雷电等引起)(a)(b)(c)(d)附图4-2和工业干扰(电机、电磁铁等设备起、制动时引起)等干扰信号,而不影响50Hz电源的引入.
图中电感,电容元件,一般L为几~几十毫亨,C为几千微微法.
图(d)中阻容串联电路对电源电压的突变有吸收作用,以免其进入放大器.
R和C的数值可选100Ω和2μF左右.
5、选择合理的接地点在各级放大电路中,如果接地点安排不当,也会造成严重的干扰.
例如,在附图4-3中,同一台电子设备的放大器,由前置放大级和功率放大级组成.
当接地点如图中实线所示时,功率级的输出电流是比较大的,此电流通过导线产生的压降,与电源电压一起,作用于前置级,引起扰动,甚至产生振荡.
还因负载电流流回电源时,造成机壳(地)与电源负端之间电压波动,而前置放大级的输入端接到这个不稳定的"地"上,会引起更为严重的干扰.
如将接地点改成图中虚线所示,则可克服上述弊端.
附图4-380二、自激振荡的消除检查放大器是否发生自激振荡,可以把输入端短路,用示波器(或毫伏表)接在放大器的输出端进行观察,如附图4-4所示波形.
自激振荡和噪声的区别是,自激振荡的频率一般为比较高的或极低的数值,而且频率随着放大器元件参数不同而改变(甚至拨动一下放大器内部导线的位置,频率也会改变),振荡波形一般是比较规则的,幅度也较大,往往使三极管处于饱和和截止状态.
附图4-4高频振荡主要是由于安装、布线不合理引起的.
例如输入和输出线靠的太近,产生正反馈作用.
对此应从安装工艺方面解决,如元件布置紧凑,接线要短等.
也可以用一个小电容(例如1000PF左右)一端接地,另一端逐级接触管子的输入端,或电路中合适部位,找到抑制振荡的最灵敏的一点(即电容接此点时,自激振荡消失),在此处外接一个合适的电阻电容或单一电容(一般100PF~0.
1μF,由试验决定),进行高频滤波或负反馈,以压低放大电路对高频信号的放大倍数或移动高频电压的相位,从而抑制高频振荡(如附图4-5所示).
(a)(b)附图4-5低频振荡是由于各级放大电路共用一个直流电源所引起.
如附图4-6所示,因为电源总有一定的内阻RO,特别是电池用得时间过长或稳压电源质量不高,使得内阻RO比较大时,则会引起CCU′处电位的波动,CCU′的波动作用到前级,使前级输出电压相应变化,经放大后,使波动更历害,如此循环,就会造成振荡现象.
最常用的消除办法是在放大电路各级之间加上"去耦电路"如图中的R和C,从电源方面使前后级减小相互影响.
去耦电路R的值一般为几百欧,附图4-6电容C选几十微法或更大一些.