1、第四章 电子技术基础实验,实验八 直流稳压电源的测试,实验一 单管放大电路的测试,实验二 负反馈放大电路的测试,实验三 集成运算放大器参数的测试,实验四 集成运算放大器的线性应用模拟运算电路,实验五 集成运算放大器的非线性应用电压比较器,实验六 RC桥式正弦波振荡电路的测试,实验七 集成功率放大器的测试,第一节 单管放大电路的调整与测试一、实验目的1、学会放大电路静态工作点的测试与调试方法，研究静态工作点对放大器性能的影响。2、学会放大器电压放大倍数、输入电阻，输出电阻测试方法。3、了解静态工作点对放大器输出波形的影响，观察饱和失真和截止失真的现象，了解最大不失真输出电压的测试方法。 4、进一
2、步熟悉函数信号发生器、示波器、数字万用表和直流稳压电源等常用仪器的使用方法。,二、实验原理实验原理图如图4-1所示，它采用的是分压式电流负反馈偏置稳定电路。它具有自动稳定静态工作点的能力 。,图4-1 分压式电流负反馈偏置稳定电路,三、实验内容 1、按照实验原理图4-1接线。 2、静态测试将Rp调至最大，函数信号发生器输出旋钮旋至零。接通电源,调节Rp使Re两端电压为2V，用万用表测量UB、UE、UC，并记录之。 3、动态测试（1）将信号发生器与放大电路输入端相连，调节信号发生器使放大器输入端信号ui为1kHZ，l0mV的正弦信号(用毫伏表测量信号电压值)。用示波器观察放大器输出端的uo波形，
3、在波形不失真的情况下，当RL= 和RL= 5.1k时，用毫伏表测量这两种情况下uo的值，并用示波器观察uo和ui的相位关系，并记录之。（2）测量输入电阻（3）测量输出电阻,4、研究Q点对放大器输出波形影响当RC=2.4k, RL=5.1k时,令ui=0,调节Rp使RE两端电压为2V，即IC=2mA, 再逐步加大输入信号，使输出电压uo足够大但不失真。然后保持输入信号不变，分别增大和减小Rp，观察工作点偏移时引起的波形失真情况，并记录之。5、最大不失真输出电压的测试当RC=2.4k, RL=5.1k时,将输入信号ui由l0mv逐渐增大，用示波器观察输出波形，如出现失真，调节Rp消除失真，继续增大
4、信号，到同时出现双向切顶失真为止，此时放大器工作点为最佳工作点，放大器的动态范围最大，测出不失真的最大输出电压及输入电压并记录之。四、实验报告要求1、列表整理实验数据，并绘制工整的波形曲线；2、将测量值与计算值进行比较，分析误差原因，3、分析工作点对放大器输出波形及放大倍数的影响；4、总结提高电压放大倍数可采取的措施。,第二节 负反馈放大电路的调整与测试 一、实验目的1、加深理解电压串联负反馈放大电路的工作原理。2、验证电压串联负反馈对放大电路放大倍数，通频带及输入、输出电阻的影响。3、学习电压串联负反馈放大电路性能的测量。,二、实验原理负反馈放大器有四种组态，即电压串联负反馈，电压并联负反馈
5、，电流串联负反馈，电流并联负反馈。本实验以电压串联负反馈为例，分析负反馈对放大器各项性能指标的影响。实验原理图如图4-2所示。,图4-2 电压串联负反馈电路,三、实验内容 1、按图4-2连接实验电路，检查电路接线正确无误后接通电源，用万用表直流电压档测量UE2。调节电位器Rp，当UE2=1.2V左右，即可认为静态工作点Q基本调好。然后从信号发生器输出频率lkHz、有效值5mV的正弦波信号送至放大电路输入端，放大器的输出接至示波器。观察示波器上显示的输出电压波形是否产生自激振荡，若有振荡现象，可在T1、T2基极B和集电极C之间分别加一消振电容，其容量约200pF。2、测量静态工作点输入端短路，接
6、通稳压电源，用万用表直流电压档分别测量放大电路第一级、第二级的静态工作点。3、测定基本放大电路的性能(将开关S2接地)。（1）测量基本放大电路的放大倍数Au。（2）测量基本放大电路的输入电阻。（3）测量基本放大电路的输出电阻。 （4）测量基本放大电路的上限频率fH,下限频率fL及通频带BW。,4、测定反馈放大电路的性能(将开关S2闭合)。 （1）测量反馈放大电路的放大倍数Auf。（2）测量反馈放大电路的输入电阻 （3）测量反馈放大电路的输出电阻 （4）测量反馈放大电路的上限频率fH,下限频率fL及通频带。四、实验报告1、将基本放大器和负反馈放大器动态参数的实测值和理论估算值列表进行比较。2、根
7、据实验结果，总结电压串联负反馈对放大器性能的影响。3、估算基本放大器的Au、和估算负反馈放大器的Auf、，并和实验结果比较。4、如按深负反馈估算，则负反馈对放大器Auf、和测量值是否一致? 为什么?5、说明怎样判断放大器是否存在自激振荡?如何进行消振?,一、实验目的 1、掌握集成运算放大器主要指标的测试方法。 2、通过对集成运算放大器A741主要指标的测试，熟悉集成运算放大器组件的主要参数定义和表示方法。 二、预习要求 1、查阅A741 典型指标数据及管脚功能。 2、测量输入失调参数时，为什么运放反相及同相输入端的电阻要精选，以保证严格对称。 3、测量输入失调参数时，为什么要将运放调零端开路，
8、 而在进行其它测试时，则要求对输出电压进行调零。 4、测试信号的频率选取的原则是什么？,实验三 集成运算放大器参数的测试,三、集成运算放大器参数的测试集成运放组件的各项指标通常是由专用仪器进行测试的，现以A741集成运放为例，介绍的是一种简易测试方法。,UIO、IIO测试电路,1、输入失调电压UIO,闭合开关K1及K2，使电阻RB短接，测量此时的输出电压U01 即为输出失调电压，则输入失调电压实际测出的U01可能为正，也可能为负，一般在15mV，对于高质量的运放UIO在1mV以下。,注意：a、将运放调零端开路。,b、要求电阻R1和R2，R3 和RF的参数严格对称。,测试分两步进行 （1） 闭合
9、开关K1及K2，在低输入电阻下，测出输出电压U01 ， 如前所述，这是由输入失调电压UI0 所引起的输出电压。 （2）断开K1及K2，两个输入电阻RB接入，由于RB 阻值较大，流经它们的输入电流的差异，将变成输入电压的差异，因此，也会影响输出电压的大小，可见测出两个电阻RB接入时的输出电压U02 ，若从中扣除输入失调电压U0S 的影响，则输入失调电流IIO 为一般, IIO 约为几十几百nA(10-9A)，高质量运放IIO低于1nA。,UIO、IIO测试电路,2、输入失调电流IIO,。,注意：a、将运放调零端开路。b、两输入端电阻RB必须精确配对,3、开环差模放大倍数Aod,如图3-29所示，
10、采用交、直流同时闭环的测试方法。被测运放一方面通过RF、R1、R2完成直流闭环，以抑制输出电压漂移，另一方面通过RF和RS实现交流闭环，外加信号US经R1、R2分压，使Uid 足够小，以保证运放工作在线性区，同相输入端电阻R3应与反相输入端电阻R2相匹配，以减小输入偏置电流的影响，电容C为隔直电容。被测运放的开环电压放大倍数为,Aod测试电路,注意：a、测试前电路应首先消振及调零。b、被测运放要工作在线性区。c、输入信号频率应较低，一般用50100HZ ，输出信号幅度应较小，且无明显失真,4、共模抑制比KCMR,集成运放工作在闭环状态下的差模电压放大倍数为当接入共模输入信号Uic时，测得U0C
11、，则共模电压放大倍数为 得共模抑制比,注意：a、消振与调零b、R1与R2、R3与RF之间阻值严格对称c、输入信号Uic 幅度必须小于集成运放的最大共模输入电压范围 Uicm,KCMR测试电路,5、共模输入电压范围Uicm,6、 输出电压最大动态范围UOPP,被测运放接成电压跟随器形式，输出端接示波器，观察最大不失真输出波形，从而确定Uicm值。,UOPP测试电路,Uicm测试电路,改变uS幅度，观察u0削顶失真开始时刻，从而确定u0的不失真范围，这就是运放在某一定电源电压下可能输出的电压峰峰值UOPP,1、 输入信号 选用交、直流量均可， 但在选取信号的频率和幅度时，应考虑运放的频响特性和输出
12、幅度的限制。 2、调零 为提高运算精度，在运算前，应首先对直流输出电位进行调零，即保证输入为零时，输出也为零。一个运放如不能调零，大致有如下原因： 组件正常，接线有错误。 组件正常，但负反馈不够强（RFR1 太大），为此可将RF短路，观察是否能调零。 组件正常，但由于它所允许的共模输入电压太低，可能出现自锁现象，因而不能调零。为此可将电源断开后，再重新接通，如能恢复正常，则属于这种情况。组件正常，但电路有自激现象，应进行消振。组件内部损坏，应更换好的集成块。,四、集成运放在使用时应考虑的一些问题,3、消振 在实验中，可用示波器监视输出波形。为消除运放的自激，常采用如下措施 （1）若运放有相位补
13、偿端子，可利用外接RC补偿电路，产品手册中有补偿电路及元件参数提供。 （2）电路布线、元、器件布局应尽量减少分布电容。 （3）在正、负电源进线与地之间接上几十微法的电解电容和0.010.1F 的陶瓷电容相并联以减小电源引线的影响。,五、实验报告1、将所测得的数据与典型值进行比较。2、对实验结果及实验中碰到的问题进行分析、讨论。,实验四 集成运算放大器的线性应用模拟运算电路 一、实验目的1、 熟悉由集成运放组成的比例、加法和积分运算电路的基本运算功能，进一步加深理解运算放大电路的基本性质和特点。2、应用线性组件(集成运放)构成基本信号运算电路，测定它们的运算关系。3、了解线性集成运放的调零方法。
14、二、实验原理A741型集成运放的引脚排列图如图4-4-1所示。,如图4-4-1 A741型集成运放的引脚排列图,1、反相比例运算电路反相比例运算电路如图4-4-2所示，其输出电压与输入电压的运算关系是,图4-4-2 反相比例运算电路,2、反相加法运算电路反相加法运算电路如图4-4-3所示，其输出电压与输入电压的运算关系是,图4-4-3 反相加法运算电路,3、积分运算电路积分运算电路如图4-4-4所示，其输出电压与输入电压的运算关系是,图4-4-4 积分运算电路,三、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
15、4-4-2连接实验电路，接通+12V、-12V直流电源，输入端对地短路，进行调零。（2）输入端f=lOOHz，Ui=0.5V的正弦交流信号，测量相应的U0并用示波器观察U0与Ui的相位关系。2、反相加法运算电路（1）按图4-4-3连接实验电路。调零和消振。（2）输入信号采用直流信号，图4-4-5所示电路为简易直流信号源。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Ui及输出电压U0。,3、积分运算电路实验电路如图4-4-4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(0)=0。（3） 预先调好直流
16、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秒读一次数，直到UO不继续明显增大为止。,图4-4-5 简易直流信号源,四、实验报告 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，分析产生误差原因。 3、若输入端对地短路，输出电压UO不为零，说明集成运放存在什么问题?如何解决? 4、在反相加法器中，如Ui1和Ui2均采用直流信号，并选定Ui1=-1V，当考虑到运算放大器的最大输出幅度(12V)时，Ui2的大小应在什么范围？ 5、在积分电路中，如RL=100K，C=4.7uF，求时间常数。假设Ui=0.5V，
17、问要使输出电压UO达到5V，需多长时间(设uc(0)=0)?,实验五 集成运算放大器的非线性应用电压比较器一、实验目的1、掌握电压比较器的电路构成及特点。2、学会测试比较器的方法。二、实验原理电压比较器是集成运放非线性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。 图4-5-1（a)所示为一最简单的电压比较器，图4-5-1(b)所示为电压传输特性，当uiUR时，u。=-UOM。,(a)电路图 (b) 电压传输特性图4-5-1 电压比较器,1、过零比较器当基
18、准电压UR=0时，称为过零比较器，输入电压ui与零电位比较，电路如图4-5-2所示，每当输入信号电压ui过零时，输出改变状态。,图4-5-2 过零比较器,2、滞回比较器反相输入滞回比较器的电路图和电压传输特性如图4-5-3所示。将反馈电阻RF接在输出端与同相输入端之间，形成正反馈，R3为稳压管Dz的限流电阻，同相输入端经电阻R2接地。,(a)(a)电路图 (b) 电压传输特性图4-5-3 反相输入滞回比较器,回差电压 定义为上、下门限电平之差，即上式表明， 与R2、RF、UZ有关，但与输入信号无关。,三、实验内容1、过零比较器: 按照图4-5-2接线。(1)接通12V电源。(2)测量ui悬空时
19、的uO值。 (3)ui输入500Hz、幅值为2V的正弦信号，观察ui、uo波形并记录。(4)改变ui幅值，测量传输特性曲线。 2、反相滞回比较器:按照图4-5-3接线。(1) ui接+5V可调直流电源，测出uo由-UOM 到+ UOM时ui临界值。(2)同上，测出uo由+ UOM到-UOM时ui临界值。(3) ui接500Hz，峰值为2V的正弦信号，观察并记录ui、uo波形。(4)将分压支路100k阻改为200k,复上述实验，测定传输特性。,3、同相滞回比较器:实验线路如图4-5-4所示。图4-5-4 同相滞回比较器 (1)参照反相滞回比较器，自拟实验步骤及方法。(2)将结果与反相滞回比较器进
20、行比较。四、实验报告1、整理实验数据，绘制各类比较器的传输特性曲线。2、总结几种比较器的特点，阐明它们的应用。,一、实验目的 1、掌握RC串并联网络振荡电路的构成和工作原理。 2、熟悉正弦波振荡电路的调试方法。 3、观察RC参数对振荡频率的影响，学习振荡频率的测定方法。,实验六 RC桥式正弦波振荡电路的测试,二、实验原理 由集成运放构成的正弦波振荡器有多种形式，本实验选用最常用的、线路较简单的RC桥式正弦波振荡器。 图4-22所示为RC桥式正弦波振荡器(又称文氏电桥振荡器)。其中RC串、并联电路构成正反馈支路，同时兼作选频网络，R1、R2、RW及二极管等元件构成负反馈和稳幅环节。调节电位器RW
21、可以改变负反馈深度，以满足振荡的振幅条件和改善波形。利用两个反向并联二极管D1、D2正向电阻的非线性特性来实现稳幅。D1、D2采用硅管(温度稳定性好)，且要求特性匹配，以保证输出波形正、负半周对称。R3的接入是为了削弱二极管非线性的影响，以改善波形失真。,RC桥式正弦波振荡器,为了顺利起振，在图4-22中接入电位器RW。调节RW可以改变负反馈深度，使 3，1，振荡器顺利起振。 改变选频网络的参数C或R，即可调节振荡频率。一般采用改变电容C作频率量程切换，而调节R作量程内的频率细调。 这种振荡电路，由于放大器始终工作在线性区，输出波形的非线性失真较小。,1、连接实验电路。 2、接通12V电源，调
22、节电位器RW使输出波形从无到有，从正弦波到出现失真。描绘uo的波形，分别记录下临界起振、正弦波输出及失真情况下的RW值，分析负反馈强弱对起振条件及输出波形的影响。 3、测量负反馈放大电路的闭环电压放大倍数Auf及反馈系数F。调节电位器RW，使输出电压uo幅值最大且不失真，用交流毫伏表分别测量输出电压Uo、反馈电压U+和U-，计算负反馈放大电路的电压放大倍数Auf和反馈系数F，分析研究振荡的幅值条件。,三、实验内容,4、测量振荡频率 直接读取示波器荧光屏上输出电压一个周期的正弦波所占的格数，将其与时间格(TIMEDIV)旋钮所指示的时间相乘，得到正弦波周期，其倒数则为被测频率。 四、报告要求 1
23、、由给定参数计算振荡频率，与实测值进行比较，分析误差的原因。 2、用示波器观察波形，思考以下问题： (1)若元件完好，接线正确，电源电压正常，示波器使用无误，而荧光屏上没有正弦波显示，原因何在?如何解决? (2)有输出但波形明显失真，应如何解决?,一、实验目的 1、熟悉集成功率放大器的构成、工作原理。 2、了解功率放大集成块的应用。 3、学习集成功率放大器基本技术指标的测试。,实验七 集成功率放大器的测试,本实验采用集成功率放大器的型号为LA4112，它的内部电路由三级电压放大，一级功率放大以及偏置、恒流、反馈、退耦等电路组成。LA4112是一种塑料封装十四脚的双列直插器件。,二、实验原理,L
24、A4112外形及管脚排列图,集成功率放大器LA4112的应用电路,C1、C9输入、输出耦合电容，隔直作用。 C2和Rf反馈元件，决定电路的闭环增益。 C3、C4 、C8滤波，退耦电容。 C5、C6 、C10消振电容，消除寄生振荡。 C7自举电容，若无此电容，将出现输出波形半边被削波的现象。,三、实验内容 连接实验电路，输入端接函数信号发生器，输出端接扬声器。 1、静态测试 将输入信号旋钮旋至零，接通+9V直流电源，电源进线中串入直流毫安表测量静态总电流，并用万用表测量LA4112各引脚对地电压,2、动态测试 (1)电压放大倍数测量：在输入端接入1kHz、6mV的信号，用示波器测量RL两端波形，
25、并测出其输出电压Uo，计算其电压放大倍数Au。 (2)最大不失真输出功率 a、接入自举电容C7 输入端接入1kHz正弦信号，输出端用示波器观察输出电压波形，逐渐加大输入信号幅度，使输出电压为最大不失真输出，用交流毫伏表测量此时的输出电压Uom，则最大输出功率为：Pom=b、断开自举电容C7 观察输出电压波形变化情况。 (3)效率 保持输出电压为最大不失真电压，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，由此可近似求得PE=VCCIdc，再根据上面测得的Pom，即可求出： 。,（4）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Po=Pom时的输入电压值Ui即可。要求
26、Ui100mV。,(5)频率响应的测试 保持输入电压不变，逐渐改变输入信号频率，测量相应的输出电压Uo，确定电压增益Au、上限截止频率fH、上限截止频率fL。在测试时，为了保证电路的安全，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,且输出波形不失真。,(6)噪声电压的测试 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UN。本电路要求UN2.5mV。 (7)试听 将输出信号接实验箱上的嗽叭，开机试听。改变信号频率，观察声音与频率的关系。,四、实验报告 1、整理实验数据，并进行分析。 2、画频率响应曲线。3、讨论
27、实验中发生的问题及解决办法。4、若在无输入信号时，从接在输出端的示波器上观察到频率较高的波形，正常否?如何消除?五、实验注意事项 1、电源电压不允许超过极限值，不允许极性接反，否则会损坏集成块。2、电路工作时绝对避免负载短路，否则将烧毁集成块。3、接通电源后，时刻注意集成块的温度，有时未加输入信号，集成块就发热过甚，同时直流毫安表指示出较大电流及示波器显示出幅度较大，频率较高的波形，说明电路有自激现象，应即关机，然后进行故障分析，处理。待自激振荡消除后，才能重新进行实验。4、输入信号不要过大。,一、实验目的 1、了解单相桥式整流电路的工作原理。 2、了解电容滤波的工作原理及外特性。 3、学习三
28、端集成稳压电路的使用方法。 5、学习直流稳压电源的组成原理及测试方法,实验八 直流稳压电源的测试,二、实验原理 直流稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路四部分构成，它能将输入的220V(50Hz)交流电压变换为稳定的直流电压输出到负载上去。,三端集成稳压器使用简单，稳压效果好。常用的有W7800系列(输出正电压)和W7900系列(输出负电压)。W7800，W7900系列三端式集成稳压器的输出电压是固定的，在使用中不能进行调整。无论固定正输出还是固定负输出的三端集成稳压器，它们的输出电压值可分为七个等级，即5V、6V、8V、12V、15 V、18V和24 V。W7800系列三端式稳
29、压器输出电流最大可达1.5A(加散热片)。同类型78M系列稳压器的输出电流为0.5A，78L系列稳压器的输出电流为0.1A。若要求负极性输出电压，则可选用W7900系列稳压器。,本实验所用集成稳压器为三端固定正稳压器W7812，它的主要参数有：输出直流电压U0=+12V，输出电流W78L12为0.1A，W78M12为0.5A，电压调整率10mVV，输出电阻RO=0.15，输入电压UI的范围1517V。因为一般UI要比Uo大35V，才能保证集成稳压器工作在线性区。,三端式稳压器W7812构成的稳压电源,三、实验内容 1、整流滤波电路的测试 按图4-27连接实验电路，取可调工频电源14V电压作为整
30、流电路输入电压u2。接通工频电源，测量输出端直流电压UL，用示波器观察u2，uL的波形，把数据及波形记入表格4-19 中。,2、集成稳压器性能的测试 断开工频电源，改接实验电路，取负载电阻RL=120。 （1）初测：接通工频电源，测量U2值；测量滤波电路输出电压UI(稳压器输入电压)，集成稳压器输出电压UO，它们的数值应与理论值大致符合，否则说明电路出了故障。设法查找故障并加以排除。 电路经初测进入正常工作状态后，才能进行各项指标的测试。 （2）各项性能指标测试 a、输出电压UO的测量：在输出端接负载电阻RL=120，测量UO，然后，改变RL使RL=300，测量UO，这时，两次测量的UO值应基
31、本保持不变，若变化较大，则说明集成块性能不良。 b、稳压系数Sr的测量(电压调整率)：保持U2=14V，测量此时稳压器的输入电压UI及输出电压UO，然后改变U2使U2=17V，再测UI及输出电压UO，计算稳压系数Sr即 一般，Sr为 。,c、输出电阻R。的测量：取U2=14V，分别测量当RL=120和RL=300 时，相应的输出电压UO和输出电流IO,当R。越小，负载变化对U。变化影响越小，表示带载能力越强。一般R。1。,d、输出纹波电压的测量：输出纹波电压是指在额定负载条件下，输出电压中所含交流分量的有效值(或峰值)。 取U2=14V，RL=120，用毫伏表测量出输出纹波电压Uo的值并记录之。 *(3)集成稳压器性能扩展：在使用固定式由于7812稳压器的输出电压为12V，因此，只要适当选择R的值，使稳压管工作在稳压区，则输出电压UO=12V+Uz，可以高于稳压器本身的输出电压。,UO=Uxx+Uz,提高输出电压的电路,1、整理实验数据，计算Sr和Ro，并与手册上的典型值进行比较，找出产生误差的原因。 2、分析讨论实验中发生的现象和问题。五、实验注意事项1、变压器副边电压U2为交流电压有效值，用万用表交流电压挡测量；输出直流U。为平均值，用万用表直流电压挡测量。 2、注意二极管及滤波电容的极性，切勿接反。 3、不要触及变压器的原边，以防触电。,四、实验报告,
