本书是根据当前本科、大专、高職、高专等各类学校的电子技术教学和实验的需要结合我公司生产的RTDZ系列电子技术实验装置的性能、指标编写而成，与我公司的产品配套使用不做公开发行。

编写本书的目的是为实验指导教师提供一个参考使他们在开设实验项目时有所借鉴。因此指导教师应结合各學校的教学及实验要求选用合适的项目和内容或在此基础上设计自己的实验。

参加本书编写的有我公司的技术人员和多年从事实验教学的┅线教师他们对电子技术的教学实验具有丰富的经验和独到的见解。

限于编者的水平本书一定还存在着许多问题和错误。恳请广大用戶和专家、学者来电指正以便再版时得以修正和完善，在此向您致谢！

绪论 …………………………………………………………………………………… （4）

实验一、常用电子仪器的使用…………………………………………………………（7）

实验二、晶体管共射极单管放大器……………………………………………………（9）

实验三、场效应管放大器………………………………………………………………（17）

实驗四、两级电压串联负反馈…………………………………………………………（21）

实验五、电流串联负反馈………………………………………………………………（24）

实验六、电压并联负反馈………………………………………………………………（26）

实验七、射极输出器……………………………………………………………………（28）

实验八、差动放大器……………………………………………………………………（31）

实验九、集成运算放大器指标测试……………………………………………………（35）

实验十、集成运算放大器基本应用（Ⅰ）模擬运算电路……………………………（41）

实验十一、集成运算放大器基本应用（Ⅱ）仪表放大电路…………………………（46）

实验十二、集成运算放大器基本应用（Ⅲ）电压比较器……………………………（48）

实验十三、集成运算放大器基本应用（Ⅳ）精密整流器……………………………（52）

实验十四、集成运算放大器基本应用（Ⅴ）波形发生器……………………………（54）

实验十五、集成运算放大器基本應用（Ⅵ）信号处理有源滤波器…………………（57）

实验十六、低频功率放大器（Ⅰ）OTL功率放大器、OCL功率放大器 ……………（62）

实验十七、低频功率放大器（Ⅱ）集成功率放大器-LC正弦波振荡器 ……………（67）

实验十八、RC正弦波振荡器 …………………………………………………………（71）

实验十九、LC正弦波振荡器……………………………………………………………（74）

实验二十、函数信号发生器的组装与调试………………………………………………（77）

实验二十一、电压——频率转换电路……………………………………………………（81）

实验②十二、直流稳压电源（Ⅰ）串联型晶体管稳压电源……………………………（82）

实验二十三、直流稳压电源（Ⅱ）集成稳压电源………………………………………（88）

实验二十四、晶闸管可控整流电路………………………………………………………（93）

实验二十五、光电耦合线性放大器………………………………………………………（97）

二实验十六、应用实验——控温电路 …………………………………………………（99）

实验二十七、综合实验——万用电表的设计与调试 …………………………………（102）

电子技术实验是《数字电子技术》、《模拟电子技术》理论教学的重要的补充和继续通过实验，学生可以对所学的知识进行验证加深对理论的认识；可以提高分析和解决問题的能力，提高实际动手能力具体地说，学生在完成指定的实验后应具备以下能力：

（1）熟悉并掌握基本实验设备、测试仪器的性能和使用方法；

（2）能进行简单的具体实验线路设计，列出实验步骤；

（3）掌握电子电路的构成及调试方法系统参数的测试和整定方法，能初步设计和应用这些电路；

（4）能够运用理论知识对实验现象、结果进行分析和处理解决实验中遇到的问题；

（5）能够综合实验数據，解释实验现象编写实验报告。

为了在实验时能取得预期的效果建议实验者注意以下环节：

实验准备即为实验的预习阶段，是保证實验能否顺利进行的必要步骤每次实验前都应先进行预习，从而提高实验质量和效率避免在实验时不知如何下手，浪费时间完不成實验，甚至损坏实验装置因此，实验前应做到：

（1）复习教材中与实验有关的内容熟悉与本次实验相关的理论知识；

（2）预习实验指導书，了解本次实验的目的和内容；掌握本次实验的工作原理和方法；

（3）写出预习报告其中应包括实验的详细接线图、实验步骤、数據记录表格等；

（4）熟悉实验所用的实验装置、测试仪器等；

（5）实验分组，一般情况下电子技术实验以每组1-2人为宜。

在完成理论学习、实验预习等环节后就可进入实验实施阶段。实验时要做到以下几点：

（1）实验开始前指导教师要对学生的预习报告作检查，要求学苼了解本次实验的目的、内容和方法只有满足此要求后，方能允许实验开始

（2）指导教师对实验装置作介绍，要求学生熟悉本次实验使用的实验设备、仪器明确这些设备的功能、使用方法。

（3）按实验小组进行实验小组成员应有明确的分工，各人的任务应在实验进荇中实行轮换使参加者都能全面掌握实验技术，提高动手能力

（4）按预习报告上的详细的实验线路图进行接线，也可由二人同时进行接线

（5）完成实验接线后，必须进行自查：串联回路从电源的某一端出发按回路逐项检查各仪表、设备、负载的位置、极性等是否正確，合理；并联支路则检查其两端的连接点是否在指定的位置距离较近的两连接端尽可能用短导线，避免干扰；距离较远的两连接端尽量选用长导线直接连接尽可能不用多根导线做过渡连接。自查完成后须经指导教师复查后方可通电实验。

（6）实验时应按实验指导書所提出的要求及步骤，逐项进行实验和操作改接线路时，必须断开电源实验中应观察实验现象是否正常，所得数据是否全理实验結果是否与理论相一致。

完成本次实验全部内容后应请指导教师检查实验数据、记录的波形。经指导教师认可后方可拆除接线整理好連接线、仪器、工具。

实验的最后阶段是实验总结即对实验数据进行整理、绘制波形曲线和图表、分析实验现象、撰写实验报告。每个實验参与者都要独立完成一份实验报告实验报告的编写应持严肃认真、实事求是的科学态度。如实验结果与理论有较大出入时不得随意修改实验数据和结果，不得用凑数据的方法来向理论靠近而是用理论知识来分析实验数据和结果，解释实验现象找到引起较大误差嘚原因。

实验一 常用电子仪器的使用

掌握电子线路实验中常用电子仪器(函数信号发生器、交流毫伏表、示波器等仪器)的一般使用方法

二、仪器的基本组成及使用方法

函数信号发生器主要由信号产生电路、信号放大电路等部分组成。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调节，输出信号频率可通过频段选择及调频旋钮进行调节

使用方法：首先打开电源开關，通过“波形选择”开关选择所需信号波形通过“频段选择”找到所需信号频率所在的频段，配合“调频”旋钮找到所需信号频率。通过“调幅”旋钮得到所需信号幅度

交流毫伏表是一种用于测量正弦电压有效值的电子仪器。主要由分压器、交流放大器、检波器等主要部分组成电压测量范围为1mV至300V，分十个量程

使用方法：将“测量范围”开关放到最大量程档(300V)接通电源；将输入端短路，使“测量范圍”开关置于最小档(10mV)调节“零点校准”使电表指示为0；去掉短路线接入被测信号电压，根据被测电压的数值选择适当的量程，若事先鈈知被测电压的范围应先将量程放到最大档，再根据读数逐步减小量程直到合适的量程为止；用完后，应将选择“测量范围”开关放箌最大量程档然后关掉电源。

注意事项：①接短路线时应先接地线后接另一根线，取下短路线时应先取另一根线后取地线；②测量時，仪器的地线应与被测电路的地线接在一起

示波器是一种用来观测各种周期性变化电压波形的电子仪器，可用来测量其幅度、频率、楿位等等一个示波器主要由示波管、垂直放大器、水平放大器、锯齿波发生器、衰减器等部分组成。

使用方法：打开电源开关适当调節垂直()和水平()移位旋钮，将光点或亮线移至荧光屏的中心位置观测波形时，将被观测信号通过专用电缆线与Y1(或Y2)输入插口接通将触发方式开关置于“自动”位置，触发源选择开关置于“内”改变示波器扫速开关及Y轴灵敏度开关，在荧光屏上显示出一个或数个稳定的信号波形

三、实验设备、部件与器件

1.函数信号发生器(实验台面板右侧)

2.交流毫伏表(实验台面板右下角)

3.双踪示波器(另配)

1.从函数信号发生器输出频率分别为：200Hz、1KHz、2KHz、10KHz、20KHz、100KHz(峰—峰值为1V)的正弦波、方波、三角波信号，用示波器观察并画出波形

2.从函数信号发生器输出频率分别为200Hz、1KHz、2KHz、10KHz，幅值分别为100mV和200mV(有效值)的正弦波信号用示波器和交流毫伏表进行参数的测量并填入表1—1。

整理实验数据并进行分析。

实验二  晶体管共射極单管放大器

1.学会放大器静态工作点的调试方法定性了解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、输出電阻及最大不失真输出电压的测试方法

图2-1为典型的工作点稳定的阻容耦合单管放大器实验原理图。它的偏置电路采用R_B1和R_B2组成的分压电路并在发射极中接有电阻R_E，以稳定放大器的静态工作点当在放大器的输入端输入信号U_i后，在放大器的输出端便可得到一个与U_i相位相反幅值被放大了的输出信号U_O，从而实现了电压放大

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图2-1共射极单管放大器实验电路

在图2-1电路中，静态工作点可用丅式估算

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

测量放大器的静态工作点应在输入信号U_i＝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匼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I_C及各电极对地的电位U_B、U_C和U_E。实验中为了避免断开集电极通常采用测量電压，然后算出I_C的方法例如，只要测出U_E即可用I_C≈I_E＝算出I_C(也可根据I_C＝，由U_C确定I_C)同时也能算出U_BE＝U_B-U_E，U_CE＝U_C-U_E为了减小误差，提高测量精度应選用内阻较高的直流电压表

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後易产生饱和失真此时U_O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U_O的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真奣显)，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U_i，檢查输出电压U_O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

电源电压U_CC和电路参数R_C、R_B(R_B1、R_B2)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R_B2的方法来改变静态工作点，如减小R_B2则可使静态工作点提高等。

图2-2静态工作点对UO波形失真的影响???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訁如信号幅度很小，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數、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A_V的测量

调整放大器到合适的静态工作点然后加入输叺电压U_i，在输出电压U_O不失真的情况下用交流毫伏表测出有效值U_i和U_O，则

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，在被测放夶器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R在放大器正常工作情况下，用交流毫伏表测出U_S和U_i则根据输入电阻的定义可得

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图2-4输入、输出电阻测量电路

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U_R时必须分别测出U_S和U_i然后按U_R＝U_S-U_i求出U_R值。

②電阻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R_i为同一数量级为好本实验可取R＝1～2KΩ。

3)输出电阻R_O的测量

按图2-4电路，茬放大器正常工作条件下测出输出端不接负载R_L的输出电压U_O和接入负载后的输出电压U_L，根据

在测试中应注意必须保持R_L接入前后输入信号嘚大小不变。

4)最大不失真输出电压U_OPP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茬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R_W(改变静态工作点)，用示波器观察U_O当输出波形同时出现削底和缩顶现象(洳图2-5)时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点然后调整输入信号，使波形输出幅度最大且无明显失真时用交流毫伏表测出U_O(有效值)，则动态范围等于2U_O或用示波器直接读出U_OPP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A_V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A_Vm为中频电压放大倍数，通常规萣电压放大倍数随频率变化降到中频放大倍数的1/倍即0.707A_Vm所对应的频率分别称为下限频率f_L和上限频率f_H，则通频带

放大器的幅频特性就是测量鈈同频率信号时的电压放大倍数A_V为此可采用前述测量A_V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

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6)干扰和自激振荡的消除

三、实验设备、部件与器件

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实验电路如图2-8所示，本实验利用其Φ的第一级放大器各电子仪器可按图2-9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断开C_f2、R_f2支路和C_f、R_f，并短路R_f1

接通电源前，將R_W1调至最大放大器工作点最低，函数信号发生器输出旋钮旋至零

在放大器输入端(B点)加入频率为1KHz的正弦信号，调节函数信号发生器的输絀旋钮使U_i＝5mV。同时用示波器观察放大器输出电压U_O(R_L1两端)的波形在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述两种情况下的U_O值，并用双踪礻波器观察U_O和U_i的相位关系记入表2-2。

3.观察静态工作点对电压放大倍数的影响

置R_C1＝2.4KΩ，R_L1＝∞U_i适量，调节R_W1用示波器监視输出电压波形，在U_O不失真的条件下测量数组I_C和U_O值，记入表2-3

4.观察静态工作点对输出波形失真的影响

置R_C＝2.4K，R_L＝2.4KU_i＝0，调节R_W1使I_C＝1.5mA测出U_CE值。再逐步加大输入信号使输出电压U_O足够大但不失真。然后保持输入信号不变分别增大和减小R_W1，使波形出现失真绘出U_O的波形，并测出夨真情况下的I_C和U_CE值记入表2-4中。每次测I_C和U_CE值时都要将信号源的输出旋钮旋至零

5.测量最大不失真输出电压

置R_C＝2.4KΩ,R_L＝2.4KΩ，按照实验原理4)中所述方法，同时调节输入信号的幅度和电位器R_W1用示波器和交流毫伏表测量U_OPP及U_O值，记入表2-5

6.测量输入电阻和输出电阻

置R_C1＝2.4K，R_L1＝2.4KI_C＝2.0mA。输入f＝1KHz嘚正弦信号(在A点输入)在输出电压U_O不失真的情况下，用交流毫伏表测出U_S、U_i和U_L记入表2-6。

保持U_S不变断开R_L，测量输出电压U_O记入表2-6。

取I_C＝2.0mA,R_c1＝2.4KR_L1＝2.4K。保持输入信号U_i(B点输入)的幅度不变改变信号源频率f，逐点测出相应的输出电压U_O记入表2-7。

为了频率f取值合适可先粗测一下，找出Φ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。

1.列表整理测量结果并把实测的静态工作点、电压放大倍數、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R_C、R_L及静态工作点对放大器放大倍数、输入電阻、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。

1.阅读教材中有关单管放大电蕗的内容并估算实验电路的性能指标

估算放大器的静态工作点，电压放大倍数A_V输入电阻R_i和输出电阻R_O。

2.能否用直流电压表直接测量晶体管的U_BE?为什么实验中要采用先测U_B、U_E再间接算出U_BE的方法?

3.当调节偏置电阻R_B1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U_CE怎样变化?

4.妀变静态工作点对放大器的输入电阻R_i有否影响?改变外接电阻R_L对输出电阻R_O有否影响?

1.了解结型场效应管的性能和特点

2.进一步熟悉放大器动态参數的测试方法

场效应管是一种电压控制型器件按结构可分为结型和绝缘栅型两种类型。由于场效应管栅源之间处于绝缘或反向偏置所鉯输入电阻很高(一般可达上百兆欧)。加之制造工艺较简单便于大规模集成，因此得到越来越广泛的应用

图3-1 3DJ6F的输出特性和转移特性曲线

1.結型场效应管的特性和参数

场效应管的特性主要有输出特性和转移特性。图3-1所示为N沟道结型场效应管3DJ6F的输出特性和转移特性曲线其直流參数主要有饱和漏极电流IDSS，夹断电压UP等；交流参数主要有低频跨导

表3-1列出了3DJ6F的典型参数值及测试条件

2.场效应管放大器性能分析

图3-2为结型场效应管组成的共源极放大电路其静态工作点

式中跨导g_m可由特性曲线用作图法求得，或用公式

计算但要注意，计算时U_GS要用静态工作点处の数值

图3-2 结型场效应管共源极放大器

图3-3 输入电阻测量电路

3.输入电阻的测量方法

场效应管放大器的静态工作点、电压放大倍数和输入电阻嘚测量方法，与实验二中晶体管放大器的测量相同输入电阻的测量电路如图3-3所示。在放大器的输入端串入电阻R把开关K掷向位置1(即使R＝0)，测量放大器的输出电压U_O1＝A_VU_S；保持U_S不变再把K掷向2(即接入R)，测量放大器的输出电压U_O2由于两次测量中A_V和U_S保持不变，故

式中R和R_i不要相差太大本实验可取R＝100～200KΩ。

1.静态工作点的测量和调整

1)根据附录查阅，或用图示仪测量实验中所用场效应管的特性曲线和参数记录下来备用。

2)按图3-2连接电路(自行搭接电路各连线尤其是接地连线应尽量短)，接通+12V电源用直流电压表测量U_G、U_S和U_D。检查静态工作点是否在特性曲线放大區的中间部分如合适则把结果记入表3-2。

3)若不合适则适当调整R_g2和R_S，调好后再测量U_G、U_S和U_D记入表3-2。

2.电压放大倍数A_V、输入电阻R_i和输出电阻R_O的測量

在放大器的输入端加入f＝1KHz的正弦信号U_i(≈50～100mV)并用示波器监视输出电压U_O的波形。在输出电压U_O没有失真的条件下用交流毫伏表分别测量R_L＝∞和R_L＝10KΩ的输出电压U_O(注意：保持U_i不变)，记入表3-3

用示波器同时观察U_i和U_O的波形，描绘出来并分析它们的相位关系

按图3-3改接实验电路，选擇合适大小的输入电压U_S(约50-100mV)将开关K掷向“1”，测出R=0时的输出电压U_O1然后将开关掷向“2”(接入R)，保持U_S不变再测出U_O2，根据公式

1.整理实验数据将测得的A_V、R_i、R_O和理论计算值进行比较。

2.把场效应管放大器与晶体管放大器进行比较总结场效应管放大器的特点。

3.分析测试中的问题總结实验收获。

1.复习有关场效应管部分内容并分别用图解法与计算法估算管子的静态工作点(根据实验电路参数)，求出工作点处的跨导g_m

2.場效应管放大器输入回路的电容C₁为什么可以取得小一些(可以取C₁＝0.1μF)?

3.测量场效应管静态工作电压U_GS时，能否用直流电压表直接并在G、S两端测量? 為什么?

4.为什么测量场效应管输入电阻时要用测量输出电压的方法?

1.学会识别放大器中负反馈电路的类型

2.了解不同反馈形式对放大器的输入囷输出阻抗的不同影响。

3.加深理解负反馈对放大器性能的影响

负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用。虽然它使放大器的放大倍数降低但能在多方面改善放大器的动态指标，如稳定放大倍数改变输入、输出电阻，减小非线性失真和展宽通频带等因此，几乎所有的實用放大器都带有负反馈

负反馈放大器有四种组态，即电压串联电压并联，电流串联电流并联。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。

1.带有负反馈的两级阻容耦合放大电路如图4-1所示(断开R_f2、C_f2支路)，在电路中通过R_f把输出的电压U_O引回到輸入端加在晶体管T₁的发射极上，在发射极电阻R_f1上形成反馈电压U_f根据反馈的判断法可知，它属于电压串联负反馈

1)闭环电压放大倍数A_Vf

其Φ  A_V＝U_O/U_i——基本放大器(无反馈)的电压放大倍数，即开环电压放大倍数

?    1+A_VF_V——反馈深度，它的大小决定了负反馈对放大器性能改善的程度

2.本實验还需要测量基本放大器的动态参数怎样实现无反馈而得到基本放大器呢?不能简单地断开反馈支路，而是要去掉反馈作用但又要把反馈网络的影响(负载效应)考虑到基本放大器中去。为此1)在画基本放大器的输入回路时因为是电压负反馈，所以可将负反馈放大器的输出端交流短路即令U_O＝0，此时R_f相当于并联在R_f1上；

2)在画基本放大器的输出回路时由于输入端是串联负反馈，因此需将反馈放大器的输入端(T₁管嘚射极)开路此时(R_f+R_f1)相当于并接在输出端。可近似认为R_f并接在输出端

?根据上述规律，就可得到所要求的如图4-2所示的基本放大器

图4-1 带有負反馈的二级阻容耦合放大电路

按图4-1连接实验电路，将R_L1开路使电路为两级放大器，同时断开R_{f 2}C_f2和R_fC_f反馈支路取U_CC＝+12V，U_i＝0调整RW1、RW2，用直流电壓表分别测量第一级、第二级的静态工作点记入表4-1。

2.测量中频电压放大倍数A_V输入电阻R_i和输出电阻R_o。

1)测量中频电压放大倍数A_V

在放大器輸入端(B点)加入频率为1KHz，U_i=5mV的正弦信号用示波器观察放大器输出电压U_L的波形。在U_L不失真的情况下用交流毫伏表测量U_L，利用A_V=算出基本放大器嘚电压放大倍数

保持U_i=5mV不变，断开负载电阻RL2(注意输出端的R_F、R_F1支路不要断开)测量空载时的输出电压U₀。利用公式R₀=()R_Ld求出输出电阻R₀。

在电路的A點输入频率为1KHz的正弦信号调节“幅度”调节旋钮，使得U_i=5mV再测出A点的输入电压U_S，利用公式Ri= Rs计算出输入电阻R_i

接上R_L2，在放大器输入端B点输叺U_i=5mV1HKz的正弦信号，测出输出电压U_L(U_L波形不失真)然后增加和减小输入信号的频率(保持U_i=5mV)找出上、下限频率f_H和f_L，利用f_BW=f_H-f_L得到通频带宽

3.测量负反馈放大器的各项性能指标

将实验电路恢复为图4-1的负反馈放大电路，断开C_f2、R_f2支路重复2中的各项测试内容和方法，得到负反馈放大器的A_vf、R_of、R_if和通频带度f_BW

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。逐渐增大输叺信号的幅度使输出波形出现失真，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。

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荇比较

2.根据实验结果，总结电压串联负反馈对放大器性能的影响

1.复习教材中有关负反馈放大器的内容

2.按实验电路4-1估算放大器的静态工莋点(β₁＝β₂＝100)

3.怎样把负反馈放大器改接成基本放大器?为什么要把R_f并接在输入和输出端?

?  4.估算基本放大器的A_V，R_i和R_O；估算负反馈放大器的A_Vf、R_if和R_Of并验算它们之间的关系。

5.如按深度负反馈估算则闭环电压放大倍数A_Vf＝?和测量值是否一致?为什么?

6.如输入信号存在失真，能否用负反馈来妀善?

1.学会识别放大器中负反馈电路的类型

2.了解不同反馈形式对放大器输入、输出电阻的不同影响。

3.加深理解负反馈对放大器性能的影响

图5-1为电流串联负反馈电路。从图中

图5-1 电流串联负反馈放大器

通过等效电路计算可得

三、实验设备、部件与器件

7.晶体三极管3DG6、电阻、电嫆及插线若干。

1.测量和调整静态工作点

将实验台面板上的单管/负反馈两级放大器接成图5-1所示电流串联负反馈电路并把R_F1短路，即电路处于無反馈状态调节R_W1使得I_C=≈IE==2mA，用万用电表测量晶体管的集电极、基极和发射极对地的电压U_CU_B和U_E。

2.测量无反馈(基本放大器)的各项性能指标

1)测量電压放大倍数A_V

在放大器输入端(B点)加入U_I=5mV1KHz的正弦信号，用示波器观察放大器输出电压U_L的波形在U_L不失真的情况下，用交流毫伏表测量U_L利用A_U=求出基本放大器的电压放大倍数。

保持U_I=5mV不变断开负载电阻R_L1，测量空载时的输出电压U₀利用公式R_O=(-1)R_L1，求出输出电阻R_o

在电路的A点输入频率为1KHz嘚正弦信号，调节“幅度”调节旋钮使得U_I=5mV，再测出A点的输入电压U_S利用公式

R_I=R计算出输入电阻R_I。

接上负载R_L1在放大器输入端B点输入U_I=5mV，1KHz的正弦信号测出输出电压U_L(U_L波形不失真)，然后改变输入信号的频率(保持U_I=5mV)找出上下限频率f_H和f_L并计算出通频带宽。

3.测量负反馈放大器的各项性能指标

将实验电路恢复为图5-1调整静态工作点使得I_E=2mA。

重复2中的测试内容和方法得到负反馈放大器的A_VF、R_OF、R_IF和通频带宽f_BW。

?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.根据实验结果，总结电流串联负反馈对放大器性能的影响

?1.复习教材中有關负反馈放大器的内容。

?2.估算基本放大器的A_V、R_I和R₀；估算负反馈放大器的A_VF、R_IF、R_OF并验算它们之间的关系。

?3.为何从实验结果看不出电流反饋对输出电阻的显著提高?

1.进一步学会识别放大器中负反馈电路的类型

2.了解不同反馈形式对放大器输入、输出电阻的不同影响。

3.加深理解負反馈对放大器性能的影响

图6-1为电压并联负反馈电路。电路中将反馈电阻接在集电极与基极之间利用输出电压U₀在R_F中形成的电流IF反馈到輸入端，与输入信号电流I_S并联成为分流支路，使晶体管基极注入电流I_B减小

图6-1 电压并联负反馈放大器

三、实验设备、部件与器件

7.晶体三極管3DG6、电阻、电容及插线若干。

1.测量和调整静态工作点

图6-2 单级无反馈放大器

将实验台面板上的单管/负反馈两级放大器接成图6-2所示电路。此时电路处于无反馈状态

调节R_W1，使得I_E==2mA用直流电压表测出晶体管集电极对地电压U_C，基极对地电压U_B和发射极对地电压U_E

2.测量基本放大器的各项性能指标

1)测量电压放大倍数A_V

在放大器输入端(B点)加入U_I=5mV，1KHz的正弦信号用示波器观察放大器输出电压U_L的波形。在不失真的情况下用交流毫伏表测量U_L。利用A_V=求出基本放大器的电压放大倍数

保持U_I=5mV不变，断开负载电阻R_L1测量空载时的输出电压U₀，利用公式R₀=(-1)R_L1求出输出电阻R₀。

在电蕗的A点输入频率为1KHz的正弦信号调节“幅度”调节旋钮，使得U_I=5mV再测出A点的输入电压U_S。利用公式

?R_I=计算出输入电阻R_I

4)测量负反馈放大器的各项性能指标

将实验电路恢复为图6-1。重复2中的测试内容得到负反馈放大器的A_VF、R_0F、R_IF．

1.将基本放大器和负反馈放大器动态参数的实测值和理論估算值列表进行比较。

2.根据实验结果总结电压并联负反馈对放大器性能的影响。

1.掌握射极输出器的特点

2.进一步学习放大器各项参数嘚测试方法。

3.了解“自举”电路在提高射极输出器的输入电阻中的作用

1)输出电压U0与输入电压Ui同相

实验原理图如图7-1所示。

引入“自举”电蕗可使阻值较小的基极直流偏置电阻Rb1和Rb2对信号源呈现相当大的交流输入电阻具有“自举”电路的射极输出器如图7-2所示。

图7-2 带有“自举”嘚射极输出器

其等效电路如图7-3

图7-3 带有“自举”的射极输出器等效电路

由图可见Ui升高，U₀也升高通过R_b3使U_B相应抬高，即用输出电压的上升去“举高”自己的基极电压所以称为“自举”电路。由于U₀与U_I同相则R_b3两端的电压就很小，因而流过R_b3的电流I_R也很小即R_b3的分流作用大大减弱，相当于Ui看进去R_b3的等效输入电阻被大大提高

三、实验设备、部件与器件

7.3DG6×1 电阻器、电容及插线若干。

1.按图7-1连接电路(该电路需学生利用实驗台面板上的元件自行搭接)注意：a与a′连接，b与b′断开使其处于无自举状态。

接通+12V电源在B点加入f＝1KHz正弦信号Ui(Ui大于100mV)，输出端用示波器監视反复调整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哋电位将测得数据记入表7-1。

在下面整个测试过程中应保持R_W值不变(即I_E不变)

?3.测量电压放大倍数AV

接入负载R_L＝2KΩ，在B点加f＝1KHz正弦信号U_i，调节輸入信号幅度用示波器观察输出波形U_O，在输出最大不失真情况下用交流毫伏表测U_i、U_L值。记入表7-2

断开负载R_L，在B点加f＝1KHz正弦信号U_i(幅度通瑺取100mV下同)，用示波器监视输出波形测空载输出电压U_O。接上负载R_L=2KΩ，测出有负载时输出电压U_L记入表7-3。

在A点加f＝1KHz的正弦信号U_s使得U_i在100mV以仩，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U_S、U_i，记入表7-4

6.将a与a″相连，b与b′相连即引入“自举”。重新测量输叺电阻R′_i

1.复习射极输出器的工作原理及其特点。

2.根据图5-2的元件参数值估算静态工作点并画出交、直流负载线。

1.分析射极跟随器的性能囷特点

2.整理数据并列表进行比较。

1.加深对差动放大器性能及特点的理解

2.学会对差动放大器的电压放大倍数、共模抑制比的测量方法

图8-1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。其中RP为调零电位器RE为两管共用的发射极电阻，它对共模信号有较强的负反馈作用

图8-1 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夶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能力

开关K拨向左边时，构成典型的差动放大电路其静态为：

当开关拨向右边时，构成具有恒流源电路的差动放大器其静态为：

2.差模电压放大倍数和共模电压放大倍数

当差动放大器的射極电阻R_E足够大，或采用恒流源电路时差模电压放大倍数A_d由输出端方式决定，而与输入方式无关

差模输入双端输出R_L＝∞，R_P在中心位置

当輸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

实际上由于元件不可能完全对称因此A_C也不会绝对等于零。

为了表征差動放大器对有用信号(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

差动放大器的输入信号可采用直流信号也可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，由于该信号发生器为不平衡输出方式所鉯在双端差模输入时，信号发生器与放大器输入端A-B之间需加接平衡输入变压器

6.晶体三极管3DG6×3，要求T₁、T₂管特性参数一致(或9011×3)。

1.典型差动放大器性能测试

实验电路如图8-1，开关K拨向左边构成典型差动放大器

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輸出电压U_O，调节调零电位器R_P使U_O＝0。

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R_E两端电压U_RE，记入表8-1

2)测量差模电压放大倍数

断开短路线，将函数信号发生器的输出通过平衡输入变压器接放大器的输入端A、B(在本实验电路中，将函数信号发生器的输出端接放夶器输入端A信号源输出地接放大器输入B)构成双端输入方式，调节信号频率f＝1KHz的正弦信号先使输出信号大小为0，用示波器监视输出端电壓(集电极C₁或C₂与地之间的电压)

逐渐增大输入电压U_i(约100mV)，在输出波形无失真的情况下用交流毫伏表测U_i，U_c1U_c2，并用双踪示波器观察U_iU_c1，U_c2之间的楿位关系及U_RE随U_i改变而变化的情况

利用A_d1=、A_d2=及A_d=分别计算双端输入、单端输出时的差模电压增益A_d1和A_d2及双端输入、双端输出的差模电压增益A_d。

3)测量共模电压放大倍数

将放大器A、B短接(去掉平衡输入变压器)，信号源的输出端与放大器A、B相接信号源的地与电路的地相接。构成共模输叺方式调节函数信号发生器，使输入信号U_i=1V    f=1KHz在输出电压无失真的情况下，测量U_c1、U_c2用双踪示波器观察U_i、U_c1、U_c2之间的相位关系及U_RE随U_i变化而变囮的情况。

利用A_d1=、A_d2=及A_c=分别计算双端输入、单端输出时的共模电压增益A_C1和A_C2及双端输入、双端输出时的共模电压增益A_C

2.具有恒流源的差动放大電路性能测试。

将图8-1电路中的开关K拨向右边构成具有恒流源的差动放大电路。重复1中的各项内容

1.整理实验数据，列表比较实验结果和悝论计算值分析误差原因。

?(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实验值与理论值比较

(3)典型差动放大电路單端输出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U_iU_C1和U_C2之间的相位关系。

3.根据实验结果总结电阻R_E和恒流源的作用。

1.根据实驗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和共模信号，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?用什么儀表测U_O?

5.怎样用交流毫伏表测双端输出电压U_O?

实验九   集成运算放大器指标测试

1.掌握运算放大器主要指标的测试方法。

2.通过运算放大器μA741指标的測试了解集成运算放大器组件的主要参数的定义和表示方法。

集成运算放大器是一种线性集成电路和其它半导体器件一样，它是用一些性能指标来衡量其质量的优劣为了正确使用集成运放，就必须了解它的主要参数指标集成运放组件的各项指标通常是用专用仪器进荇测试的，这里介绍的是一种简易测试方法

本实验采用的集成运放型号为，μA741(或F007)引脚排列如图9-1所示。它是八脚双列直插式组件②脚囷③脚为反相和同相输入端，⑥脚为输出端 ⑦脚和④脚为正，负电源①脚和⑤脚为失调调零端，①⑤脚之间可接入一只几十KΩ的电位器并将滑动触头接到负电源端。⑧脚为空脚。

1.输入失调电压U_IO

输入失调电压U_IO是指输入信号为零时输出端出现的电压折算到同相输入端的数徝。

失调电压测试电路如图9-2所示闭合开关K₁及K₂，使电阻R_B短接测量此时的输出电压U_O1，则输入失调电压

实际测出的U_O可能为正也可能为负。高质量的运放U_IO一般在1mV以下

测试中应注意：①将运放调零端开路。

2.输入失调电流I_IO

输入失调电流I_IO是指当输入信号为零时运放的两个输入端嘚基极偏置电流之差

输入失调电流的大小反映了运放内部差动输入级两个晶体管β的失配度，由于I_B1、I_B2本身的数值已很小(微安级)，因此它们嘚差值通常不是直接测量的测试电路如9-2所示，测试分两步进行：

(1)闭合开关K₁及K₂在低输入电阻下，测出输出电压U_O1如前所述，这是由于输叺失调电压U_IO所引起的输出电压

(2)断开K₁及K₂，两个输入电阻R_B接入由于R_B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，也會影响输出电压的大小测出两个电阻R_B接入时的输出电压U_O2，若从中扣除输入失调电压U_IO的影响则输入失调电流I_IO为

测试中应注意：①将运放調零端开路。

3.开环差模放大倍数A_ud

集成运放在没有外部反馈时的直流差模放大倍数称为开环差模电压放大倍数用A_ud表示。它定义为开环输出電压U_O与两个差分输入端之间所加信号电压U_id之比

按定义A_ud应是信号频率为零时的直流放大倍数但为了测试方便，通常采用低频(几十赫兹以下)囸弦交流信号进行由于集成运放的开环电压放大倍数很高，难以直接进行测量故一般采用闭环测量方法。A_ud的测试方法很多现采用交、直流同时闭环的测试方法，如图9-3所示

被测运放一方面通过R_F、R₁、R₂完成直流闭环，以抑制输出电压漂移另一方面通过R_F和R_S实现交流闭环。外加信号u_S经R₁、R₂分压使u_id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嫆C为隔直电容。被测运放的开环电压放大倍数为

测试中应注意：①测试前电路应首先消振及调零

集成运放的差模电压放大倍数Ad与共模电壓放大倍数Ac之比称为共模抑制比

共模抑制比在应用中是一个很重要的参数，理想运放对输入的共模信号其输出为零但在实际的集成运放Φ，其输出不可能没有共模信号的成分输出端共模信号愈小，说明电路对称性愈好也就是说运放对共模干扰信号的抑制能力愈强，即CMRR愈大CMRR的测试电路如图9-4所示。

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U_ic时测得U_OC时，则共模电压放大倍数为

測试中应注意：①消振与调零

②R₁与R₂、R₃与RF之间阻值严格对称

最大共模输入电压范围 U_icm

5.共模输入电压范围U_icm

集成运放所能承受的最大共模电压称为囲模输入电压范围超出这个范围，运放的CMRR会大大下降输出波形产生失真，有些运放还会出现“自锁”现象以及永久性的损坏

U_icm的测试電路如图9-5所示。

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U_icm值。

6.输出电压最大动态范围U_0PP

集成运放的动态范围与电源电压、外接负载及信号源频率有关测试电路如图9-6所示。

逐渐增大U_O幅度观察U_O即将失真还没有失真的时刻，从而确定運放在某一电源电压下可能输出的电压峰峰值U_OPP

集成运放在使用时应考虑的一些问题

1)输入信号选用交、直流量均可，但在选取信号的频率囷幅度时应考虑运放的频响特性和输出幅度的限制。

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，即保证输入為零时输出也为零。当运放有外接调零端子时可按组件要求接入调零电位器RW，调零时将输入端接地，用直流电压表测量输出电压UO細心调节RW，使UO为零(即失调电压为零)如运放没有调零端子，若要调零可按图9-7所示电路进行调零。

一个运放如不能调零大致有如下原因：

①组件正常，接线有错误

②组件正常但负反馈不够强(R_F/R₁太大)，为此可将R_F短路观察是否能调零。

③组件正常但由于它所允许的共模输叺电压太低，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。

④组件正常但電路有自激现象，应进行消振

⑤组件内部损坏，应更换好的集成块

3)消振。一个集成运放自激时表现为即使输入信号为零，亦会有输絀使各种运算功能无法实现，严重时还会损坏器件在实验中，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若运放有相位补偿端子可利用外接R_C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在囸、负电源进线与地之间接上几十μF的电解电容和0.01～0.1μF的陶瓷电容相并联以减小电源引线的影响

1.测量输入失调电压U_IO

按图9-2连接实验电路，閉合开关K₁、K₂用直流电压表测量输出电压U_O1，并计算U_IO记入表9-1。

2.测量输入失调电流I_IO

实验电路如图9-2打开开关K₁、K₂，用直流电压表测量U_O2并计算I_IO。记入表9-1

3.测量开环差模电压放大倍数A_ud

按图9-3连接实验电路，运放输入端加频率100Hz大小约30～50mV正弦信号，用示波器监视输出波形用交流毫伏表测量U_O和U_i，并计算A_ud记入表9-1。

4.测量共模抑制比CMRR

按图9-4连接实验电路运放输入端加f＝100Hz，U_ic＝1～2V正弦信号监视输出波形。测量U_OC和U_i计算A_C及CMRR。记叺表9-1

5.测量共模输入电压范围U_icm及输出电压最大动态范围U_OPP。

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、討论。

1.查阅μA741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.测量输入夨调参数时为什么要将运放调零端开路，而在进行其它测试时则要求输出电压进行调零。

4.测试信号的频率选取的原则是什么?

1.研究由集荿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。

集成运算放大器昰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负反馈电路时，可以灵活地实现各种特萣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

（1)反相比例运算电路

电路如图10-1所示，对於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||R_F

电路如圖10-2所示，输出电压与输入电压之间的关系为

图10-2 反相加法运算电路

(3)同相比例运算电路

图10-3(a)是同相比例运算电路它的输出电压与输入电压之间嘚关系为

当R₁→∞时，U_O=U_i即得到如图10-3(b)所示的电压跟随器。图中R₂=R_F用以减小漂移和起保护作用。一般R_F取10KΩ，R_F太小起不到保护作用太大则影响哏随性。

图10-3 同相比例运算电路

(4)差动放大电路(减法器)

对于图10-4所示的减法运算电路当R₁=R2，R₃=R_F时有如下关系式

图10-4 减法运算电路

反相积分电路如图10-5所示。在理想化条件下输出电压uO等于

式中 u_c(o)是t=0时刻电容C两端的电压值，即初始值

图10-5 积分运算电路

如果u_i(t)是幅值为E的阶跃电压，并设u_c(o)=0则

即輸出电压u_o(t)随时间增长而线性下降。显然R_C的数值大达到给定的U_O值所需的时间就长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范圍的限制

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闭合通过电阻R₂的负反馈作用帮助实现调零。但在完成调零後应将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U_c(o)=0另一方面，可控制積分起始点即在加入信号U_i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

（6）微分运算电路，如图10-6所示

三、实验設备、部件与器件

5.双踪示波器(另配)  6. 集成运算放大器μA741×1电阻器、电容器及插线若干

在实验台的面板上找一具有8脚插座的适当位置，结合鉯下实验内容进行连线

(1)按图10-1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,U_i=0.5V的正弦交流信号，测量相应的U_O并用礻波器观察u_o和u_i的相位关系，记入表10-1

(1)按图10-3(a)连接实验电路。实验步骤同上将结果记入表10-2。

(1) 按图10-2连接实验电路调零和消振。

(2)输入信号采用矗流信号图10-6所示电路为简易直流信号源，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。用直鋶电压表测量输入电压U_i1、U_i2及输出电压U_O记入表10-3。

图10-7 简易可调直流信号源

(1)按图10-4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內容3，记入表10-4

实验电路如图10-5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,接入实驗电路，再打开K2然后用直流电压表测量输出电压UO，每5秒读一次UO记入表10-5，直到UO不继续明显增大为止

（1）按图10-6搭接电路，在函数发生器仩调节输入方波信号ui用示波器监视之，要求方波信号的周期为1-5ms

（2）把vi信号加到微分电路的输入端，用示波器分别测量ui和uo的波形画出波形图，并记录数据

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。

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值。

2.在反相加法器中如U_i1囷U_i2均采用直流信号，并选定U_i2=-1V,当考虑到运算放大器的最大输出幅度(±12V)时｜U_i1｜的大小不应超过多少伏?  

4.为了不损坏集成块，实验中应注意什么問题?

实验十一  仪表放大电路

1．进一步了解运算放大电路的应用

2．掌握仪表放大电路的调试及测量方法。

在自动控制和非电量系统中常鼡各种传感器将非电量（温度、应变、压力等）的变化变换为电压信号，而后输入系统但这种电信号的变化非常小（一般只有几毫伏到幾十毫伏），所以要将电信号加以放大有的甚至放大上千倍或上万倍，因此都采用这种仪表放大电路（如图11-1所示）电路有两级放大级，第一级由A₁、A₂组成他们都是同相输入，输入电阻高并且由于电路结构对称，可抑制零点漂移；第二级由A₃组成差动放大电路它具有很夶的共模抑制比、极高的输入电阻，且其增益能在大范围内可调

改变R₁的电阻阻值，即可调节放大倍数

3.双踪示波器（另配）

四、实验内嫆及步骤 

3．单端输入，v_I1=5mVf=1kHz的输入信号，测量输出电压v_O的值

4．双端输入，v_I1=5mVf=1kHz的输入信号，测量输出电压v_O的值

1．计算仪表放大电路的A_V的值與理论值比较。

2．掌握仪表放大电路的应用范围

1.复习仪表放大电路的工作原理，推导出A_V的计算关系式

2.了解仪表放大电路在精密测量和控制系统中的应用范围。

实验十二   集成运算放大器的基本应用(Ⅱ)

1.掌握比较器的电路构成及特点

2.学会测试比较器的方法

1.信号幅度比较就是一個模拟电压信号去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通常用于越限报警和波形变换等场合。此时幅度鉴别的精确性、稳定性以及输出反应的快速性是主要的技术指标。

图12-1所示为一最简单的电压比较器U_R为参考电压，加在运放的同相输叺端电压u_i加在反相输入端。

当u_i＜U_R时运放输出高电平，输出端电位被箝位在稳压管的稳定电压U_z即u_o=U_z

当u_i＞U_R时，运放输出低电平D_z正向导通，输出端电位等于其正向压降UD即u_o=U_D

因此，以U_R为界当输入电压u_i变化时，输出端反映出两种状态高电位和低电位。

表示输出电压与输入电壓之间关系的特性曲线称为传输特性。图12-1(b)为(a)图比较器的传输特性

2.常用的幅度比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器(又称Schmitt触發器)、双限比较器(又称窗口比较器)等。

图12-1 过零电压比较器

图12-2 简单的过零比较器

?(2)图12-3为具有滞回特性的过零比较器

图12-3 具有滞回特性的过零比較器

过零比较器在实际工作时如果u_i恰好在过零值附近，则由于零点漂移的存在u_o将不断由一个极限值转换到另一个极限值，这在控制系統中对执行机构将是很不利的。为此就需要输出特性具有滞回现象。如图12-3所示从输出端引一个电阻分压支路到同相输入端，若u_o改变狀态∑点也随着改变电位，使过零点离开原来位置当u_o为正(记作U+)，U_∑= U+,则当u_i＞U_∑后u_o即由正变负(记作U-)，此时U_∑变为-U_∑故只有当u_i下降到-U_∑鉯下，才能使u_o再度回升到U+于是出现图(b)中所示的滞回特性。-U_∑与U_∑的差别称回差改变R₂的数值可以改变回差的大小。

(3)窗口(双限)比较器

简单嘚比较器仅能鉴别输入电压u_i比参考电压U_R高或低的情况窗口比较电路是由两个简单比较器组成，如图12-4所示它能指示出u_i值是否处于U_R⁺和U_R^-之间。

图12-4 两个简单比较器组成的窗口比较器

实验电路如图12-5所示

图12-5 过零比较器

(2)测量输入端u_i悬空时的U_o电压

(3)u_i输入500Hz、幅值为2V的正弦信号，观察u_i-U_o的波形並记录

(4)改变u_i幅值，测量传输特性曲线

实验电路如图12-6所示

图12-6 反相滞回比较器

(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电阻改為200K，重复上述实验测定传输特性。

实验线路如图12-7所示

图12-7 同相滞回比较器

(1)参照2自拟实验步骤及方法

(2)将结果与2相比较

参照图12-4自拟实验步骤囷方法，测定其传输持性

?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，说明它们的应用

?  复习教材囿关比较器的内容。

1．了解施密特触发器的工作原理和分析方法

2．熟悉运放的非线性应用。

用普通二极管整流时由于二极管

的正向伏咹特性不是线性的，且正向压

降受温度的影响较大因此整流特性并

不是很理想，尤其是在小信号的情况下

失真相当严重，用二极管和運放一起组

成整流器可克服这一弊病

A_o很大，所以v_o基本为0；当输入信

在半波整流器的基础上再接一级加法器和一级反相器，即构成了全波整流电路如图13-2示当R₁= R_f1= R_f2 =R_f3=2R₃时，

3.双踪示波器（另配）

用双线示波器观察输入、输出波形并记录。

v_O2 、v_O的波形并记录。

（2）在全波整流器输入端加-2V 、+2V的直流电压

观察并测量输出电压v_O。

整理输入输出波形总结实验经验及心得。

复习积分、微分电路分析影响时间常数的因数有哪些？

实验十四   集成运算放大器的基本应用(Ⅲ)

1.学会用集成运放构成方波和三角波发生器

2.掌握波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法。

方波发生器是一种能够直接产生方波或矩形波的非正弦信号发生器实验原理图如图14-1所示。它是在迟滞比较器的基础上增加了一个R_F、C_F组成的积分电路，把输出电压经R_F、C_F反馈到集成运放的反相端运放的输出端引入限流电阻R_S和两个背靠背的稳压管用于双向限幅。

图14-1 方波發生器

2.三角波和方波发生器

如把滞回比较器和积分器首尾相接形成正反馈闭环系统如图14-2所示，则比较器输出的方波经积分可到三角波彡角波又触发比较器自动翻转形成方波，这样即可构成三角波、方波发生器由于采用运放组成的积分电路，因此可实现恒流充电使三角波线性大大改善。

图14-2 三角波、方波发生器

调节R_W可以改变振荡频率改变比值可调节三角波的幅值。

三、实验设备、部件与器件

在实验台媔板上选一带有8脚运放插座的合适区域按图14-1连接实验电路。

(1)将电位器RW调至中心位置用双踪示波器观察并描绘方波u_o及三角波u_c的波形(注意對应关系)，测量其幅值及频率记录之。

(2)改变RW动点的位置观察u_o、u_c幅值及频率变化情况。把动点调至最上端和最下端测出频率范围，记錄之

(3)将R_W恢复至中心位置，将一只稳压管短接观察u_o波形，分析D_z的限幅作用

2.三角波和方波发生器

按图14-2连接实验电路

(1)将电位器RW调至合适位置，用双踪示波器观察并描绘三角波输出u_o及方波输出u_o′测其幅值、频率及RW值，记录之

(2)改变RW的位置，观察对u_o、u_o′幅值及频率的影响

(3)改變R1(或