模电实验指导

本实验指导书是为模拟电子技术实验编写，根据课程特点，以下分别介绍有关实验目的、要求、注意事项及实验室守则。

一、 实验目的：

模拟电子技术是一门工程技术基础性质的课程，因此实验方法的学习是本门课教学过程中的一个必不可少的环节。其目的为：

（一） 依据理论课的内容对重要的原理加以验证，巩固和加深所学的理论知识，使学生

更深入，形象地理解掌握所学知识。

（二） 熟悉模拟电子电路中常用元器件的使用方法，及其性能。 （三） 熟悉电子测量技术和模拟电子线路的调试技术。

（四） 学会处理实验数据，分析实验结果，编写实验报告；培养严谨、实事求是的科学

作风，并从实验结果中分析出正确结论。

（五） 学会查找实验故障，并排除故障。

（六） 培养科学的工作态度，即认真地按要求完成操作。做到细致、周密，并勤于动手，

善于思考。

二、 实验要求：

（一） 进入实验室以前，必须复习与此次实验的有关理论知识。了解本次实验的实验

目的、原理、内容、仪器及注意事项等，并完成理论分析与计算，并做好预习报告。

（二） 进入实验后，首先认真检查仪器、设备是否齐全、完好。

（三） 实验中遇有异常气味和危险现象时，应立即切断电源并通知指导教师，只有在

找出故障后方可继续实验。

实验室规则

1 进入实验室后，按预先编号小组进入相应实验台，自觉遵守纪律，做实验时不得大声喧哗和打闹，不准吸烟或做其他有碍实验的活动。进行实验时，如违反实验室各项规定，指导教师有权停止实验。

2 实验时一定要亲自动手，操作，对实验数据与波形要认真、实事求是地做以记录，善始善终。对无故缺课者原则上不予补做，并以实验

不及格处理。

1

3 测量数据和使用仪器时应注意设备及人身安全，要特别小心，防止触电故事的发生。 4 要以主人翁的态度爱护实验设备、仪器、仪表，按操作规程使用，不得无目的乱旋乱开，不得乱动与本次实验无关的仪器、设备。对违章使用造成仪器、仪表损坏者，视情节轻重按学校的有关规定严肃处理。

2

实验一 常用电子仪器的使用

本实验常用的电子仪器有：示波器、低频信号发生器、晶体管毫伏表、数字万用表等， 具体的仪器性能、指标等请参阅附录。

它们的主要用途及相互关系可用图1—1所示

电源 实验信号 供电 观测波形 低频信号发生器 被测实验电路 示波器 直流及交流测量 晶体管万用表及毫伏表

图1—1 常用电子仪器使用示意图

要想准确地测量数据，观察实验现象，就必须熟练地掌握这些电子仪器的使用方法。掌握这些电子仪器的使用方法是电子技术基础中应该学到的重要实验技能。

一、

实验目的：

学习和掌握几种常用仪器：示波器，低频信号发生器，数字万用表，晶体管毫伏

表的使用方法。

二、 实验仪器：

双踪示波器、低频信号发生器、晶体管毫伏表

三、 实验内容和步骤：

1、使用练习

（1）DA16-1型晶体管毫伏表：

正确选择量程开关，通电予热，进行电气调零。 （2） YB4320A 型 双踪示波器：

3

首先将示波器旋钮置于正确位置，启动示波器，调节有关旋钮， 使荧光屏上出现扫描线。

（2） 启动信号放生器，调节其输出信号电压值和频率值。

用YB4320双踪示波器观测，并用DA16-1晶体管毫伏表测量低频信号发生器输出的各种幅度的正弦信号。

使用示波器应熟悉辉度、聚焦、X轴位移、Y轴位移、Y轴衰减和时间扫描等旋钮等作用。通过调节有关旋钮，使荧光屏上显示出的波形增加或减少，波形应在荧光屏且大小适中；波形应完整稳定。

使用毫伏表时应注意量程选择适当，使读数准确。注意不要过量程，以免造成损坏。

并将实验数据填写在下面表格内。

频 率 仪表 项 目 信号发生器 频段 晶体管毫伏表 示波器 量程 100Hz 1KHz 10KHz 100KHz 读数 V/DIV格数 T/DIV格数

四、预习要求

实验前必须学习实验指导书中附录所介绍的B4320A双踪示波器、XD7低频信号

发生器，DA16-1型晶体管毫伏表，明确各旋钮的作用使用注意事项，做到心中有数。

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实验二 集成运放的比例、求和运算电路

一、实验目的：

用运算放大器等元件构成反相比例放大器、同相比例放大器、反相求和电路、同相求和电路，通过实验测试和分析，进一步掌握它们的主要特点和性能及输出电压与输入电压的函数关系。

二、仪器设备：

i. SXJ—3B型模拟学习机 ii. 数字万用表 iii. 示波器 三、实验内容：

每个比例求和运算电路实验，都应进行以下三项：

（1） 按电路图接好后，仔细检查，确保无误。 （2） 调零：各输入端接地调节调零电位器，使输出电压为零（用数字万用表200mV

档测量，输出电压绝对值不超过0.5mv）。 A. 反相比例放大器 实验电路如图所示

Rf R1 U1. U0 R′ 图1 反相比例放大器 R1=10K ，Rf=100K，R′=10K

输出电压：VO=－(Rf/R1)VI

实验记录：

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直流输入电压VI 输

出 VO 电 压

理论估算值

实 测 值

误 差

0．1V

0．3V

1 V

将电路输入端接学习机上的直流信号源的OUTPUT，调节换档开关置于合适位置，

（用万用表测量）分析输出电压值，填并调节电位器，使VI分别为表中所列各值，在表内。

实际测量VO 的值填在表内。

B 、同相比例放大器

Rf R1

U0

R′

UI 图2

同相比例放大器

R1=10K，RF=100K，R=10K

输出电压：VO=(1+Rf/R1)VI

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直流输入电压VI 输

出 VO 电 压

理论估算值

实 测 值

误 差

0．1V

0．3V

1 V

调零后，将电路输入端接学习机上的直流信号源的OUTPUT，调节换档开关置于合

（用万用表测量）分析输出电适位置，并调节电位器，使UI分别为表中所列各值，

压值，填在表内。

实际测量UO 的值填在表内。 C、反相求和电路：

UI1 RI R2 Rf UI2 U0

UI3 R3 R′

图3 反相求和电路

RI=10K，R2=10K，R3=10K，Rf=10K，R′=2K

VI1=1V， VI2=0.5V, VI3= －2V

VO= －(VI1*Rf/R1+VI2*Rf/R2+VI3*Rf/R3)

调零并按图接好电路,输入信号分别为VI1、VI2、VI3,测量输出电压VO 的值,并与理论值进行比较。

D、双端输入求和电路：

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Rf R1U11. U0

UI2 R2 R′

图4 双端求和电路

R1=10K，R2=10K，R′=100K，Rf=100K

VI1=1V， VI2=0.5V, VO=Rf/R1（VI2－VI1）

调零并按图接好电路,输入信号分别为VI1、VI2,测量输出电压VO 的值,并与理论值进行比较。

四、思考题

1、在反相比例放大器和加法器中，同相输入端必须配置一适当的接地电阻，其作用是什么？阻值大小的选择原则怎样考虑? 2、分析实验数据与理论值产生的误差原因。

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实验三 负反馈放大电路

一、 实验目的：

1、了解引入负反馈后对放大器主要性能的影响； 2、熟悉放大器各项技术指标的测试方法。

二、 仪器设备：

模拟集成电路学习机、晶体管毫伏表、低频信号发生器。

三、 实验原理：

在实际的负反馈放大电路中，有四种常见的阻态：电压串联、电压并联、电流并联、电流串联。引入负反馈后，放大电路的许多性能得到改善，如：提高了放大倍数的稳定性；改变了输入、输出电阻；拓宽频带；降低非线性失真等。

本实验仅对电压串联及电压并联两种负反馈放大电路的放大倍数、输入输出电阻进行测试，并与该运放组件的开环参数（由手册中给定）进行比较。

四、 实验内容及步骤：

1、电压并联负反馈电路的测试： 电路如图所示：

Rf R1U1. U0 R2 RL

图1 电压并联负反馈电路 Rf=100K，R1=10K，R2=10K

（1）测量电路的电压放大倍数AVf

RL=∞，输入500Hz，0.5V的正弦信号，测量VO，计算AVF并与理论值进行

比较。

Avf=-Rf/R1

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（2）测量出电路的输出电阻ROF，输入电阻RIF，输入500HZ，0.5V的正弦信号。RL分别为∞、200Ω，测出输出电压分别为V∞、VO，则ROf=RL*（V∞-VO）/VO ，

输入500Hz，0.5V的正弦信号RL=∞，测V-，V+ RIf′=R1*V-/（VI－V-） RIf=RIf′+R1

2、电压串联负反馈电路的测试

Rf R1

U0 R2 RL UI

图2 电压串联负反馈电路

R1=10K，R2=10K，Rf=100K，

（1）测量电路的电压放大倍数。输入500HZ，0.1V的正弦波。RL=∞时，

测量其VO的值，求出AOF，并与理论值进行比较。

AOF=1+Rf/R1

（2）测量电路的输入电阻

输入500HZ，0.1V的正弦波，分别测量V+、V- RIF′=R2*V+/（VI－V+）

RIF=RIF′+R2

五、 实验报告要求

1、整理各电路的实验数据，对两种电压负反馈电路的性能进行分析。 2、分析实验中出现的问题，说明排除故障的方法。

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六、 思考题

（1） 电压串联、电压并联负反馈各目的、特点是什么？

（2） 什么是“虚短”现象，什么“虚断”现象，什么是“虚地”？

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实验四 有源滤波电路

一、实验目的：

用运算放大器、电阻、电容组成低通滤波电路并通过测试进一步熟悉它们的幅频特性。

二、仪器及设备：

1．SXJ—3B型模拟电路学习机 2．示波器

3．低频信号发生器 4．晶体管毫伏表 三、实验原理：

低通滤波电路是能够使低频信号通过，而抑制高频信号的电路。当输入信号的频率大于其截止频率时，滤波器的输出按24d B/ωt

四、实验内容： 实验电路如图：

Rf 10k R1 10k

UI UO R 10k R 10k 0.1µ

0.1µ

接好线后调零。

(1)分析上图电路,求出AV=VO/VI的表达式

(2)根据AV的表达式画出幅频特性曲线(表示频率的横坐标采用对数刻度)。 (3)调节输入信号的频率,实际测量出截止频率。并参照理论值对比。

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实验五 正弦波震荡器

一、 实验目的：

（1） 熟悉RC串并桥式正弦波振荡器的工作原理； （2） 熟悉施密特整形电路。

二、 仪器设备：

集成模拟学习机、晶体管毫伏表。

三、 实验原理：

正弦波振荡器产生持续振荡的条件是：AV×FV=1 即：振幅平衡条件∣AF∣=1

相位平衡条件φ=2nπ n=0,1,2…….

那么，在F=FO=1/2πRC，FV=1/3 情况下，可以选择A略大于等于3的同相比例运算放大器于RC串并联选频网络构成RC串并桥式正弦波振荡器。

四、 实验电路：

R 10K 5.1K 0.0068µ C 100K R

5.1K VO 0.0068µ R1 22K

五、 实验内容：

用毫伏表测试正弦波振荡器的最大不失真输出电压幅值及有关参数

（1） 根据实验数据填写以下表格：

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V- V+ V0F-=V-/VO F+=V+/VAµf=vo/vffo(Hz) O

(2) 验证负反馈网络在振荡电路中所起的作用；

(3) 调节RF，分别绘出F->F+及F-VO VO

t t

F-F+ 六、思考题

（1） 比较振荡频率FO的测试值和理论值，并进行误差分析。 （2） 此振荡电路用不用加输入信号。

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实验六 整流及滤波电路的研究

一、实验目的：

1、了解单相桥式整流电路的工作原理； 2、了解滤波器的作用；

二、仪器设备：

模拟集成学习机、示波器、数字万用表。

三、实验原理： 整流、滤波电路：

利用二极管的单向导电性能，将交流电变成单方向脉动的直流电。

四、实验电路：

220 V ～ R C 2K I O

五、实验内容：

1、按照电路图，选用学习机上“整流” 单元，熟悉元件安装位置，用万用表测量变压器接通电源后其绕组为15V的电压。

2、不加容，RL=2K时，用万用表测量U0与理论值相比较计输出电流的值。

3、用示波器观测U0的波形并画出整流后的波形。

4、测量RL=∞的UO值，根据以上数据，画出输出特性曲线。

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UO IO

（3） 分别加100μf和470μf的电容，观测并画出两种输出电压的波形：

UO UO

t t C=100μf C=470μf

注意事项：：

用万用表测量电压时应注意所测的是交流电压还是直流电压，然后更换适当的挡位。

六、思考题：

（4） 通过实验测到的数据是否与理论值相符？为什么？ （5） 为什么加入滤波电容后，输出电压增大？

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附录一 YB4320A型双踪示波器

一、使用特性

（1） 频率范围 ：DC—20MHz

（2） 灵敏度：最高偏转因数1mV/DIV （3） 6英寸大屏幕

（4） 自动聚焦：测量过程中聚焦点可自动校正

（5） 触发锁定：触发电路呈全自动同步状态，无须人工调节出发电平。

二、面板控制键作用说明 1、 主机电源：

1）电源开关（POWER）：

将电源开关按键按出即为“关”位置，将电源线接入，按电源开关，以接通电源。 2）电源指示灯：

电源接通时指示灯亮。

3）亮度旋钮（INTENSITY）：

顺时针方向旋转旋钮，亮度增加。接通电源之前将该旋钮逆时针旋转到底。 4）聚焦旋钮（FOCUS）：

用亮度控制钮将亮度调节至合适标准，然后调节聚焦控制钮直至轨迹达到最清晰的程度，虽然调节亮度时聚焦可自动调节，但聚焦有时也会轻微变化。如果出现这种情况，需重新调节聚焦。

5）光迹旋转旋钮（TRACE ROTATION）：

由于磁场的作用，当光迹在水平方向轻微倾斜时，该旋钮用于调节光迹与水平刻度线平行。

6）刻度照明控制钮（SCALE ILLUM）：

该旋钮用于调节屏幕刻度亮度。如果该旋钮顺时针方向旋转，亮度增加。该功能用于黑暗环境或拍照时的操作。 垂直方向部分

7）通道1输入端[CH1 INPUT（X）]：

该输入端用于垂直方向的输入。在X-Y方式时输入端的信号成为X轴信号。 8）通道2输入端[CH2 INPUT（x）]：

和通道1一样，在X-Y方式时输入端的信号仍为Y轴信号。 9）交流—接地—直流 耦合选择开关（AC—GND—DC）： 选择垂直放大器的耦合方式 10）交流（AC）：垂直输入端由电容器来耦合。 11）接地（GND）：放大器的输入端与信号直接耦合。 12）直流（DC）：垂直放大器输入端与信号直接耦合。 13）衰减器开关（VOLT/DIV）：

用于选择垂直偏转灵敏度的调节。如果使用的是10：1的探头，计算时将幅度x10。

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14）垂直微旋钮（VARLBLE）：

垂直微调用于连续改变电压偏转灵敏度。此旋钮在正常情况下应位于顺时针方向旋转到底的位置。将旋钮逆时针方向旋到底，垂直方向的灵敏度下降到2.5倍以上。 15）CH1×5扩展、CH2×5扩展：

按下*5扩展按键，垂直方向的信号扩大5倍，最高灵敏度变为1mV/DIV。 垂直位移

16）垂直位移（POSITION）： 调节光迹在屏幕中的垂直位置。

17）垂直方式工作按钮（VERTICAL MODE）： 选择垂直方向的工作方式。 18）通道1选择（CH1）：屏幕上仅显示CH1的信号。 19）通道2选择（CH2）：屏幕上仅显示CH2的信号。 20）双踪选择（DUAL）： 同时按下CH1和CH2按钮，屏幕上会出现双踪并自动以断续或交替方式同时显示CH1、CH2的信号。 21）叠加（ADD）：显示CH1、CH2输入电压的代数和。 1、水平方向部分：

： （1）扫描时间因数选择开关（TIME/DIV）

共20挡 ，在0.1μS/DIV-0.2S/DIV范围内选择扫描速率。 （2）X—Y控制键：

如X—Y工作方式时，垂直偏转信号接如CH2输入端，水平偏转信号接入CH1输入端。

（3）通道2垂直移位键（POSITION）：

控制通道2在屏幕中的垂直位置，当工作在X—Y方式时，该键用于Y方向的位移。

（4）扫描微制键（VARIBLE）：

此旋钮以顺时针方向旋转到底时处于校准位置。 （5）水平位移（POSITION）：

用于调节轨迹在水平方向的移动。顺时针方向旋转该旋钮向右移动光迹，逆时针方向旋转向左移动光迹。

（6）扩展控制键（MAG×5）：

按下时，扫描因数*5扩展或*10扩展。扫描时间是TIME/DIV开关指示数值的1/5 （7）ALT扩展按钮（ALT—MAG）： 按下此键，扫描因数×1；×5；或×10同时显示。此时要把放大部分移到屏幕中心，按下ALT—MAG键。 (8)校准信号（CAL）：

电压幅度为0.5VP_P频率为1KHZ的方波信号。 (9)接地柱丄：

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这是一个接地端。 三、信号的测量： 1、频率的测量：

按公式：T=T/div*D(div),测定每一周期的时间,然后被测波形的频率值是它时间的倒数，即：

f(Hz)=1/T(S) 2、电压的测量：

在测量时一般把灵敏度选择开关”V/DIV”的微调装置以顺时针转向满度的校准位置上,这样可以按”V/DIV”指示值直接计算被测信号的电压数值。

由于被测信号一般都含有交流及直流两种分量,因此被测试时应加以注意. （1）交流成分电压的测量：

当测量被测波形的交流成分时,必须将Y轴输入耦合开置于”AC”位置.这样才能把输入波形的交流成分在示波器屏幕上显示出来.但当输入波形的交流成分频率很低时，则应将Y轴输入耦合开关置于“DC”的位置。 （2）直流电压的测试：

首先把触发方式开关置于“自动”或“高频”位置的自激工作状态，使屏幕上显示时基线。

再将Y轴耦合开关“DC—AC”置于“DC”位置。并加入被测信号。此时基线Y轴方向产生位移。

其“V/DIV”开关在面板上的指示值（“微调”装置于“校准”位置），与时基线在Y轴方向位移的度数的乘积即为测得的直流电压值。

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附录二 DA16—1型晶体管毫伏表

（一） 用途：

本仪器属放大—检波式晶体管毫伏表。用来测量正弦交流电压有效值，具有较高的输入阻抗，适用于车间、实验室作测量维修之用。 （二）技术性能：

测量交流电压范围：1mV-300V

满度量程分下列十一档：1mv、3mv、10mv、30mv、0.1v、0.3v、1v、3v、10v、30v、100v、300v。－7dB—+52dB。 被测电压的频率范围：20Hz—1MHz （三）使用方法：

1、仪器通电前，观察仪器指针是否指零，如不在零位则进行机械调零。

2、将输入线短路，将“电源开关”打开，指示灯即亮，表示电源接通，仪器处于工作状态。表针摆动数次静止。

3、通电预热3分钟后，指针当稳定地静止在零位，如偏离零位，须旋动“调零”电位器使指针指零。

4、估计待测电压的大小。将面板上测量开关旋至与被测量电压值相应的量程范围，如不能估计待测量的大小，则应从最大量程开始（300V）逐次换档，进行测量。 5、接地端与被测电路地端要连接可靠。

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附录三 集成模拟电路学习机（SXJ—3B型）

集成模拟电路学习机是学习《电子技术基础》的有关线性集成电路中运算放大器部分的实验设备。该设备能灵活方便地连接成各种模拟电路，为熟悉线性集成电路（运算放大器）的基本工作原理和应用创造条件。利用随机所带电阻、电容元件即可完成线性集成电路课程方面的基本实验。使用者还可以增加一些元件开展更多的实验内容和进行模拟电路的专题研究。

本机采用特制元件夹，还配备了部分夹板和插头，用户可根据实际需要自行焊接，学习机上需接元件处的插口距离与元件夹两个插头的距离相同，实验时一插即可。

1、技术性能：

（1）运算放大器：本机共用三只μA741（双列直插式）。

（2）信号源有四路：每路均可由0—±5V或0—±0.5V连续可调。

（3）参数测试：可测线性集成电路的失调电压VOS，失调电流IOS，开环增益KO，共模抑制比CMR，共模电压范围Vicm。

（4）交流电源：50HZ，单相220V，允许变化±10%。 （5）功率消耗小于10瓦。

（6）直流稳压电源±15V，200mA。 2、直流信号源：

信号源是用作运算放大器的直流输入信号，信号源的电压由±15V稳定电压分压而得。由于电阻分压的内阻太大，当负载电流较大时会引起信号电压下降，为此在电阻分压输出端接电压跟随器以达到减小信号源的作用。

调节电位器，信号电压从0—±5V变化，并通过切换开关，可输出0—±0.5V。 3、整流滤波稳压电路：

用来分析整流滤波原理，配有LM317稳压器。

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