模拟电路实验讲义.doc

实验一 晶体管特性与参数的测试

一、实验目的
熟悉晶体管的直流参数Icbo、Iceo、hfe的简单测试方法。
二、测试内容与方法
1、测量ICBO
图实1－2　ICEO 测试电路
测量ICBO的电路如图实1－1所示。在接通电源之前应复查一下电表及三极管的极性。通常小功率晶体管的ICBO一般在10 µA以下。
图实1－1　ICBO 测试电路
2、测量ICEO
测量ICEO的电路如图实1－2所示。ICEO比ICBO要大得多，测试完毕后可将被测管加温（如用手捏紧管壳），观测ICEO随温度变化的情况。
3、测量hFE
测量晶体管的电流放大系数hFE。本实验用图实1－3所示电路来测量hFE。通电前，连好所有电表，并将Rw逆时针方向旋到底，检查连线无误后，接通电源，然后顺时针方向调节Rw，使IB=100uA，读出相应的Ic值，则
hFE==
图实1－3　hFE 测试电路

注：* ICBO――称为集电结反向饱和电流。
或称为集电极－基极反向截止电流。
* ICEO――称为穿透电流。

三、实验仪器
1、直流微安表　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1块
2、直流毫安表　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　1块
3、直流稳压电源　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1台
四、实验报告
1、简述测试原理。
2、整理所测管的直流参数。
五、思考题
　　同一支晶体管，为什么每次测量的h FE都不一样？

附录一 国产小功率晶体管的管脚识别

国产金封管的排列规律：

附录二 国产晶体管的命名方法

以3AX31为例：
3AX31

三极管 PNP型，锗材料 低频小功率管 器件序号
B NPN型，锗材料 G 高频小功率管
C PNP型，硅材料 D 低频大功率管
D NPN型，硅材料 A 高频大功率管

低频管：fhfb＜3MHz
高频管：fhfb≥3MHz
小功率管：PCM＜1W
大功率管：PCM≥1W

实验二 常用电子仪器的使用

一．实验目的
了解示波器、低频信号发生器、晶体管毫伏表、晶体管直流稳压电源的工作原理，掌握其一般使用方法。

二．常用电子仪器简介
电子技术基础实验中最常用的电子仪器有：示波器、低频信号发生器、晶体管毫伏表、晶体管直流稳压电源等。为了便于在实验过程中能够准确地测量数据，观察实验现象，就必须掌握这些常用电子仪器的使用方法。这是一项重要的实验内容，因此以后几乎每次实验都要反复进行这方面的练习。它们的主要用途及相互关系如图实2－1所示。

V
υo
υg
υi υo
毫　　伏　　表
被测实验电路
直流稳压电源
信号发生器
示　　波　　器
图实2－1　常用电子仪器的用途及相互关系

1. 信号发生器
信号发生器主要是用来产生被测电路工作时所需要的模拟信号，其输出信号的频率和幅度一般均连续可调，工作时多接于被测电路的输入端，故常称之为“信号源”。例如，测量放大电路的增益时，需要一定频率和幅度的正弦信号；调试脉冲电路时，则需要特定波形的脉冲信号；调试电视机时需要的是高频调幅波信号和电视信号等。
常用的信号发生器有低频、高频和脉冲信号发生器和各种专用信号发生器。本次实验先学习低频信号发生器的使用方法，其余几种在后续实验中逐步学习。
2. 电子示波器
示波器顾名思义是一种能够显示信号波形的电子仪器，可用来观察和测量各种随时间周期性变化的电压或电流的波形、幅度、频率、周期、相位和调幅度等。
3. 毫伏表
晶体管毫伏表是一种多量程的直读式电压表，可用来测量几毫伏至几百伏交流信号电压的有效值。在使用中应注意选择合适的量程，尽量使指针指在满刻度的三分之二处，这样测量的数据误差较小。若事先估计不出被测电压的幅度时，应先选取较大量程，然后逐步降低，以避免损坏仪表。
4. 直流稳压电源
直流稳压电源通常能输出几十伏连续可调稳定的直流电压，供被测电路使用。它是被测电路的能源，也是调试电子线路常用的一种电子仪器。

三．实验内容与方法
1.　详细阅读使用说明书
2. 低频信号发生器与毫伏表的联用
（1）将毫伏表接于低频信号发生器的输出端，低频信号发生器的“衰减档”置于20db处，调节其“输出”旋钮，使毫伏表的指针指示为满刻度的三分之二处（注意选择毫伏表的合适量程），然后分别测量下面五种频率（1kHz、130Hz、750Hz、17kHz、40kHz）的信号的电压值。
（2）固定信号发生器输出信号的频率为1kHz，调节其“输出细调”旋钮，使毫伏表指示为满刻度（毫伏表的量程预先置于1V档），然后分别测量信号发生器不同衰减档（0dB、20dB、40dB）的输出电压值。
3. 示波器的使用练习
（1）打开示波器电源开关，调节“辉度”、“聚焦”、“X轴位移”、“Y轴位移”等旋钮，使荧光屏的中央出现一条亮度适当且清晰的水平扫描线。
（2）观测波形
① 接入低频信号发生器，调节其有关旋钮，使之输出幅度合适且频率为1kHz的信号。调节示波器的“Y轴衰减”、“Y轴增益”旋钮，使荧光屏上显示出高度合适的波形。
② 调节“扫描范围”、“扫描微调”、“稳定调节”等旋钮，使荧光屏上波形稳定，且使波形的个数增加或减少（例如在荧光屏上得到1个、3个、6个完整的正弦波）。
③ 将信号频率分别改成130Hz、750Hz、17kHz、40kHz，调节示波器的有关旋钮，使荧光屏上均分别出现3～6个清晰稳定的波形。
4. 低频信号发生器、示波器及毫伏表的联用
（1）测量信号周期T
固定低频信号发生器的输出电压幅度为1V，改变其输出信号的频率，使之分别为50Hz、1kHz、40kHz，调节示波器的有关旋钮，观察它们的波形，并分别测出其周期。
（2）测量信号电压的峰－峰值Vm-m
固定信号发生器的输出信号频率为1kHz，改变其输出电压的幅度，用毫伏表测出几个不同幅度信号的有效值，同时从示波器上读出相应的峰－峰值，将二者进行比较，看是否符合下面的关系，
　　　　　　　　　　　　　　　Vm-m＝2V
在测量时应首先校正示波器的刻度，并注意示波器探头的衰减倍数。
5. 晶体管稳压电源的使用练习
用万用电表的直流电压档测量直流稳压电源的输出电压，调节直流稳压电源的有关旋钮，使之输出电压分别为1.25V、2.95V、4.5V、6V、9V、12V、24V。
测量时应注意选择万用表的合适量程，并使其正、负笔棒与直流稳压电源输出端的正、负极性正确连接（指机械式万用表）。

四．实验仪器
1.　低频信号发生器　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1台
2.　晶体管毫伏表　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1台
3.　双踪示波器 1台
4.　直流稳压电源　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1台

五．实验报告
1. 整理实验数据。
2. 简述示波器、低频信号发生器、毫伏表及直流稳压电源的一般使用方法及注意事项。
3. 说明用示波器观察电压时，若荧光屏上分别出现图实2－2所示的波形时是什么原因？
应调节那些旋钮（可在实验中验证）？

图实　2－2
(a) (b) (c) (d ) (e ) (f )

实验三、四 单级阻容耦合放大器的安装与调试
一．实验目的
1． 练习焊接安装技术。
2． 学习检查、调整和测量放大电路的方法。
3． 了解负载及工作点变化对放大器输出波形的影响。
二．实验原理
单级低频放大器能将频率从几十赫芝到几百千赫芝的低频信号进行不失真的放大，它是放大器中最基本的单元电路。虽然实际电路中极少用单级放大器，但是对于它的分析、计算方法和电路的调整，性能的测量方法等且带有普遍意义，也适用于多级放大器。
图实3－1为一典型的单级阻容耦合放大电路。其中R1、R2、Rw及Re组成了分压式电流负反馈偏置电路。Rw为470kΩ电位器，为方便调整晶体管的静态工作点所设。调节Rw则可改变IB（即“调偏流”）。C1是电源去耦电容。

图实3－1　单级阻容耦合放大电路

三．实验内容与方法
1. 按图实3－1安装好电路。焊接时应仔细认真，以避免虚焊、错焊。
①. 必须将焊接处先上好锡（上锡的过程是在松香里面进行的）；若上锡困难，应先刮净。
②. 在有松香助焊的情况下，进行焊接，并使焊点光滑、美观。
③. 掌握焊接时间的长短，即焊点温度；控制好焊锡的多少。
2. 调整、测量晶体管的静态工作点。
将输入端短路〔交流短路〕，调节Rw ，使I C ＝2 mA 。I C可用间接测量的方法测得，即用万用表测出晶体管的发射极电阻Re两端的电压VE ，则IC＝VE∕Re 。〔VE＝1V〕
3. 测量电压放大倍数AV
按图实3－1连接好线路，调节低频信号发生器，使之输出频率为1KHZ ，幅度为10mV的正弦信号，用示波器监测放大器的输出电压波形，在波形不失真的情况下，用毫伏表测出放大器的输出电压V0 ，则
Av＝
4. 测量动态范围
将低频信号发生器的频率调至1KHZ 、调节其输出电压，使之从10mV开始慢慢增大，同时用示波器观察放大器的输出电压波形，直到正、负半周同时将开始出现波形失真为止〔若不是同时失真，说明晶体管的工作点不在线性区的中点，可作适当调整〕。用毫伏表测出此时放大器的最大不失真输出电压Vo ，则动态范围为
　　　　 2Vm＝2Vo
5. 观察静态工作点的变化对放大器输出波形的影响
保持输入电压不变，改变Rw，使晶体管分别工作于截止区和饱和区，用示波器观察放大器输出波形的变化，并绘下波形。
四．实验仪器
1. 示波器
2. 晶体管毫伏表
3. 低频信号发生器
4. 直流稳压电源
五．实验报告
1. 列表整理实验数据，并计算结果。
2. 分析图实3－2所示的波形各属于什么类型的失真，如何排除（可通过实验验证）？

(a) (b) (c)
图实3－2　几种失真类型的波形图

附录　一般焊接技术
焊接技术是电子线路实验的基本技能。焊接质量的好坏直接影响实验能否顺利进行。焊接错误或焊点不牢，不仅会给电路的调试带来困难，而且容易损坏元件和影响电路的性能。下面简单介绍一下有关电子线路焊接技术的基本知识。
一、 电烙铁的使用
电烙铁是焊接的主要工具。它主要由烙铁头与烙铁蕊组成。烙铁头被烙铁蕊加热，成为焊接的热源，使焊锡熔化，并对焊接点加热，使焊锡能很好地附着在焊接点上。
常用的电烙铁按功率分有20Ｗ、25Ｗ、75Ｗ和100Ｗ等。应根据焊接点处的面积大小及散热的快慢来决定所选用电烙铁的功率。一般焊接电子管电路时应选用45Ｗ和75Ｗ的电烙铁；焊接晶体管电路时选用25Ｗ和45Ｗ的电烙铁；焊接集成电路时最好选用20Ｗ内热式的电烙铁。
正确使用电烙铁是做好焊接工作的必要条件。通常在焊接前应先将烙铁头进行清洁处理，然后涂上一层薄薄的锡。具体方法如下：用细锉刀将烙铁头表面的氧化物锉干净，并将顶部锉成偏一些的性状，以利于焊锡顺利地流向焊接处。表面锉亮后，接通电源，当烙铁头加热到开始变成紫色时，先在它上面涂一层松香，然后放到焊锡上轻擦，则可使烙铁头均匀地涂上一层薄锡。若在某处涂不上锡，则一定是该处不清洁，应重新进行清洁处理，再涂上锡。
焊接时，要使烙铁头的温度保持合适。过热时烙铁头易氧化变黑，因氧化部分不能传热，所以不能沾锡。烙铁头的温度过低时，则焊接点不牢固也不光滑，甚至不能熔化焊锡。若烙铁头的温度不合适，可通过改变烙铁头伸出的长度来调节。为保护电烙铁，在加热一定时间后（约2~3小时），应暂时断开电源冷却一下，然后再继续加热使用。
二、 焊料与焊剂
焊接电子线路用的焊料一般是铅锡合金，其成分大致为：锡63％，铅36％，锑0.5～1％等，其熔点温度约为190℃，通常做成条状。我们常见的焊锡丝是将焊锡做成细管状，在管中充有松香。用它焊接线路时，可不必另加焊剂，比较方便。
焊剂的作用是去除油污和氧化物，防止被焊接的金属表面在焊接时由于受热而氧化，可以增加焊锡的流动性。焊接电子线路时，通常用松香作焊剂，因为当松香受热而气化时，能将金属表面的氧化膜同时带走。同时它还具有价格低廉、无腐蚀性等优点。最好把松香研成粉末放入酒精溶液中（一份松香放入五份左右的酒精），“制成松香酒精溶液”来使用。焊接时，把松香酒精溶液点在焊接处，再用烙铁焊接，效果好，焊点也干净。
三、 焊接要领
1.　元件和焊接点的清洁处理
焊接前，要把被焊元件和焊接点用砂纸或刮刀处理清洁，然后涂上焊剂，上好锡。必须重视这一工序，否则将焊不牢或形成虚焊。
2. 烙铁的温度要适当
焊接时，一定要等到烙铁头的温度足够高（即能很快将焊锡熔化）后，再进行焊接。否则焊锡不能充分熔化，焊剂作用不能充分发挥，使焊点不光洁、不牢固，甚至形成虚焊。
3. 焊接时间要适当
焊接时若时间太短，则焊接点温度低，使焊点锡面不光滑且容易形成虚焊；若焊接时间过长，容易烫坏元件，或使印刷电路板的铜箔脱落。
4. 焊锡量要适当
焊接处的焊锡不易过少，以免焊接不牢。但焊锡过多，则内部不易焊透，容易形成虚焊，同时还容易和附近的焊接点发生短路。焊锡量以能将焊接点处的接线头刚好浸没，而其轮廓又隐约可见为宜。
5.　在焊锡还没有凝固时，切勿移动被焊接的元件和引线，否则焊锡就会凝成砂状，附着不牢而形成虚焊。
以上介绍仅仅是焊接技术的一些基本知识，只有多装、多焊，在实践中反复练习，才能不断提高焊接技术。

实验五　负反馈放大器的性能测试

一、实验目的
1. 加深理解负反馈放大器的工作原理及对放大器性能（如放大倍数、频率响应、输入和输出电阻等）的影响。
2. 学会识别负反馈电路的类别。
3. 熟悉负反馈放大器的电路组成及掌握对其性能的测试方法。
二、实验原理
实验电路如图实4－1所示。

实图4－1　负反馈放大器实验电路

所谓负反馈放大电路，就是把放大器输出回路的某个电量（电压或电流）以一定的方式回送到输入回路，使放大器的某些性能得以改善。例如，提高放大倍数的稳定性、展宽通频带、改善波形失真等。另外，随着负反馈支路的接入方式不同，还可以使放大器的输入、输出电阻得以改变。
在图实4－1中，若把反馈支路E、E′接在A、B之间，电路便成为电压串联负反馈放大电路；若把反馈支路接入C、D之间（同时断开Ce），电路则成了电流并联负反馈放大电路。这两种负反馈放大电路，均能够改善放大器的性能，但对放大器的输入、输出电阻的影响却不同。
三、实验内容与方法
1.　调整静态工作点
参照图实4－1原理电路图，检查实验板元件、接线及与外部的连接，准确无误后接通电源。调节RW1和RW2使T1管和T2管的集电极电流分别为IC1＝0.5～0.8mA，IC2＝1mA。
2. 测量电压放大倍数
（1）测量无反馈时的电压放大倍数Avm
调节信号发生器，使Vi＝5mV，f =1KHz，用示波器观察输出电压Vo的波形，在放大器输出电压波形不失真的情况下，用毫伏表测出Vo值，则
Avm＝
（2）测量两级电压串联负反馈时的Avf1
将反馈支路E、E′接入A、B两端。仍令Vi =5mV，f = 1KHz，测量Vo ，算出Avf1。
（3）测量两级电流并联负反馈时的Avf2
将反馈支路E、E′接入C、D两端，同时断开电容Ce，令Vi = 5mV，f = 1KHz，测出Vo值，算出Avf2。
3. 测量三种放大电路的上、下限频率
调节信号发生器，使Vi = 5mV，f = 1KHz。再调节示波器的“Y衰减”和“Y增益”旋钮，使放大器输出电压波形在荧光屏上的高度适宜。然后固定示波器的“Y衰减”和“Y增益”旋钮不变，调节信号发生器，逐步提高放大器输入信号的频率，直至示波器上显示的波形幅度下降为原来的70％为止。此时，放大器输入信号的频率即为放大器的上限频率f h。同理，保持输入信号的幅度不变，降低其频率，直至示波器上显示的输出电压的波形幅度下降为原来的70％为止。此时放大器输入信号的频率即为下限频率f l。
用上述方法分别测出放大器三种接法时的上、下限频率。
四、实验仪器
1. 电子示波器
2. 晶体管毫伏表
3. 低频信号发生器
4. 直流稳压电源
五、实验报告
整理实验数据；总结负反馈对放大器性能的影响（包括放大倍数和频带宽度）。

实验六　“OTL”功率放大器的调试

一、实验目的
1. 熟悉“OTL”电路，掌握无变压器耦合功率放大电路的特点。
2. 学习测试功率放大器的最大输出功率和效率的方法。
二、实验原理
“OTL”放大器即是不用变压器耦合的功率放大器。因此它的体积小、重量轻、又便于采用深度负反馈来改善非线性失真，因而得到了广泛的应用。
B
E
实验电路如图实5－1所示。当有信号输入时，输入信号经T1放大后，同时作用到T2、T3管的基极。由于在静态时，T2和T3管基本上处于截止状态。因此在输入信号的负半周，T1管的集电极电位变正，使T2管（NPN型）导通，T3管（PNP型）截止，只有电流i C2流经负载；同理，在输入信号的正半周，T2管截止，T3管导通，只有电流i C3流经负载。因T2、T3管轮流导通，且i C2和i C3在负载RL中流动的方向是相反的，所以，在一个周期内，流过负载的电流是iC2和i C3合并起来的一个完整信号。
图实5－1　“OTL”功率放大电路

图实5－1中的RW1是T1管的偏置电阻，用来调整T1管的集电极电位。T2管和T3管的偏流可通过调整RW2而改变。调整RW2，就可改变T2、T3管的集电极电流，使输出管获得需要的静态电流。它们之间因是直接耦合，故相互影响，所以应反复调整RW1和RW2才能使电路获得合适的静态工作点。
C2、R3组成“自举”电路。其中R3是为使E点的交流信号对公共端不短路而设置的。加“自举”电路后，只要自举电容C2足够大，对于交流信号而言，K点与E点近似为等电位，而K点与B点的交流电压也基本一致。当K点电位升高时，E点亦随之升高，反之亦然。因此，B点与E点的交流电压是按同一规律变化的，使得流过R2上的电流i R2≈0，则i C1≈i b2（或i b3）。其结果提高了电路的功率增益，增大了最大不失真输出功率。
三、实验内容与方法
1. 按图实5－1连接线路，检查无误后接通电源。
2. 调整静态工作点。
调整RW1，使中线电压VK为VCC，调整RW2，使整机工作电流为8～10mA。因电路是直接耦合，互相影响，故需反复调整。
3. 测量电路的最大不失真输出功率Po、晶体管的管耗Pc和效率η。
将示波器与毫伏表接入负载两端，低频信号发生器接入电路的输入端。调节低频信号发生器，使之输出信号频率为1KHz，逐渐加大其信号幅度，直到放大器输出的信号电压（用示波器监测）刚好不失真为止，此时为“满功率”状态。用毫伏表测出此时负载两端的电压Vo，计算放大器的最大不失真输出功率
Po＝
同时，用万用表测出此时输出管的集电极电流平均值IC，算出直流电源提供的功率PCC=VCC×IC和管耗Pc＝PC C－Po及效率
η＝×100%
4. 将二踪示波器的A、B输入端分别接于T2、T3管的发射极电阻两端，使电路仍工作于“满功率”状态，分别观察和绘下T2、T3管的集电极电流i C2与i C3的波形。观察时注意两个电流的峰值是否相等及它们的相位关系。
5. 断开开关S，观察加自举电路与不加自举电路输出信号的变化（保持输入信号幅度不变且足够大）。
四、实验仪器
1. 二踪示波器　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1台
2. 低频信号发生器　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1台
3. 晶体管毫伏表　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1台
4. 直流稳压电源　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1台
五、实验报告
1. 简述“OTL”功率放大器的工作原理及电路的结构特点。
2. 整理、处理实验数据，分析测量值与理论值的误差原因。

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