模拟电子技术基础 实验指导书 电工电子实验教学中心 2018年8月
模拟电子技术基础 实验指导书 电工电子实验教学中心 2018年8月
实验一常用电子仪器的使用 1.实验目的 (1)学会万用表的使用方法： (2)学会用示波器测试电压波形、幅度、频率的基本方法： (3)学会正确调节函数信号发生器频率、幅度的方法： (4)学会交流毫伏表的使用方法等。 2.实验仪器 (1)DS-5000系列数字示波器： (2)TH一SG10型数字合成信号发生器： (3)FLUKE-15B数字万用表： (4)智能真有效值交流数字毫伏表： 3.预习要点 在电子技术实验中，经常使用的电子仪器示波器、信号发生器、万用表、交流毫伏表等，在实 验台上，与电子电路相互连接，可以完成对电子电路的各种测试。在实验中要对各种电子仪器进行 综合使用，可按照信号的流向，以连线简捷，调节顺手，观察和读数方便的原则合理布局。接线时 注意各仪器的公共接地端应连接在一起，称为共地。 4.实验内容及步藤 (1)数字万用表的使用 FLUKE-15B(福禄克)数字万用表可以用来测量交直流电压和电流、电阻、电容、二极管正向 压降等。使用时要注意黑表笔接COM。数字万用表接线示意图如图1.1.1所示。 2.53 图1.1.1数字万用表接线示意图
1 实验一 常用电子仪器的使用 1．实验目的 （1）学会万用表的使用方法； （2）学会用示波器测试电压波形、幅度、频率的基本方法； （3）学会正确调节函数信号发生器频率、幅度的方法； （4）学会交流毫伏表的使用方法等。 2．实验仪器 （1）DS-5000 系列数字示波器； （2）TH—SG10 型数字合成信号发生器； （3）FLUKE-15B 数字万用表； （4）智能真有效值交流数字毫伏表； 3．预习要点 在电子技术实验中，经常使用的电子仪器示波器、信号发生器、万用表、交流毫伏表等，在实 验台上，与电子电路相互连接，可以完成对电子电路的各种测试。在实验中要对各种电子仪器进行 综合使用，可按照信号的流向，以连线简捷，调节顺手，观察和读数方便的原则合理布局。接线时 注意各仪器的公共接地端应连接在一起，称为共地。 4．实验内容及步骤 （1）数字万用表的使用 FLUKE-15B（福禄克）数字万用表可以用来测量交直流电压和电流、电阻、电容、二极管正向 压降等。使用时要注意黑表笔接“COM”。数字万用表接线示意图如图 1.1.1 所示。 图 1.1.1 数字万用表接线示意图
电表有手动和自动量程两个选择。在自动量程模式内，电表会为检测到的输入选择最佳量程。 你可以手动选择按RANGE”来自动改变量程。要退出手动量程选择只要按住“RANGE”两秒种即可。 ★在实验台上直流稳压电源区分别测量一下+5V、-5V、+12V、-12V和0~35V三组电源的电 压值。 (2)TH-SG10型数字合成信号发生器 13 o00 图1.1.2TH-SG10型数字合成信号发生器 TH-SG10型数字合成信号发生器如图1.1.2所示，本仪器具有输出函数信号、调频、FSK、PSK、 频率扫描等信号的功能，输出波形有正弦波、方波和TTL波。 频率范围为10mHz~10MHz,分辨率为1uHz,频率误差<±5×10Hz。 幅度范围为2mV~20Vp-p(高阻)、1mV~10Vpp(502),最高分辨率为2μVp-p(高阻) lμVp.p(502)。 其中pp表示为电压的峰-峰值。 例如，设置输出20m'-p,10KHz”正弦信号的步骤如下： 1)打开电源： 2)按下“频率按键→由右侧数码键盘分别输入“1、0”→按下单位按键“调制KHz”,此时，屏 幕显示“10KHz”: 3)按下“幅度按键→由右侧数码键盘分别输入“2、0”→按下单位按键“偏移mV”,此时，屏幕 显示20mVp-p”; 4)按下波形”键，选择输出正弦波，此时，屏幕显示为正弦波形符号。 ★改变频率和幅度进行几组数据的设置练习，最后调出“仁1KHz,50mVp-p”的正弦波信号。 注意：信号发生器输出幅度为电压的峰峰值，而不是有效值，两者的换算关系读者想一想。 (3)DS-5000系列数字示波器 2
2 电表有手动和自动量程两个选择。在自动量程模式内，电表会为检测到的输入选择最佳量程。 你可以手动选择按“RANGE”来自动改变量程。要退出手动量程选择只要按住“RANGE” 两秒种即可。 ★ 在实验台上直流稳压电源区分别测量一下+5V、-5V、+12V、-12V 和 0~35V 三组电源的电 压值。 （2）TH-SG10 型数字合成信号发生器 图 1.1.2 TH-SG10 型数字合成信号发生器 TH-SG10 型数字合成信号发生器如图 1.1.2 所示，本仪器具有输出函数信号、调频、FSK、PSK、 频率扫描等信号的功能，输出波形有正弦波、方波和 TTL 波。 频率范围为 10mHz～10MHz，分辨率为 1μHz，频率误差≤±5×10-5 Hz 。 幅度范围为 2mV～20VP—P（高阻）、 1mV～10VP—P（50Ω）， 最高分辨率为 2μVP—P（高阻）、 1μVP-P（50Ω）。 其中 VP—P 表示为电压的峰-峰值。 例如，设置输出“20mVP—P ,10KHz”正弦信号的步骤如下： 1）打开电源； 2）按下“频率”按键→由右侧数码键盘分别输入“1、0” →按下单位按键“调制/KHz”，此时，屏 幕显示“10KHz ”； 3）按下“幅度”按键→由右侧数码键盘分别输入“2、0” →按下单位按键“偏移/mV”，此时，屏幕 显示“20mVP—P”； 4）按下“波形”键，选择输出正弦波，此时，屏幕显示为正弦波形符号。 ★ 改变频率和幅度进行几组数据的设置练习，最后调出 “f=1KHz，50mVP—P”的正弦波信号。 注意：信号发生器输出幅度为电压的峰-峰值，而不是有效值，两者的换算关系读者想一想。 （3）DS-5000 系列数字示波器
图1.1.3DS-5000系列数字示波器 DS-5000系列数字示波器如图1.1.3所示，示波器的液晶显示屏上所显示的是被测电压随时间变 化的波形，即被测电压的瞬时值与时间在直角坐标系中的函数图像。 DS-5000系列数字示波器有两个信道输入：“CH1和CH2”,还有一个外触发通道EXT TRIC”。 垂直系统： 1)使用垂直POSITION旋钮使得波形上下位置在窗口居中显示。 垂直POSITION旋钮控制信号的垂直显示位置。当转动垂直POSITION”旋钮时，指示通道地 (GROUND)的标识跟随波形而上下移动。 2)调节垂直“SCALE”旋钮，改变垂直设置。 转动垂直“SCALE旋钮，改变Volt/iv(伏/格)”垂直挡位，液晶显示屏幕下方的状态信息栏 发生了改变，如由“2mV/格变为“5mV/格等，同时，液晶屏幕上显示的波形上下也发生了变化。 水平系统 1)使用水平POSITION旋钮使得波形左右位置在窗口居中显示。 2)调节水平SCALE”旋钮，改变波形周期个数的设置。 转动水平SCALE旋钮，改变Siv(秒/格)”水平挡位，液晶显示屏幕下方的状态信息栏发生 了改变，如由“10us/格变为10s/格”等，同时，液晶屏幕上显示的波形的周期个数也发生了变化。 一般显示3-5个周期比较合适。 触发系统 触发系统由一个旋钮LEVEL”和三个按钮MENU、50%、FORCE组成。转动旋钮"LEVEL”,可 以改变触发电平设置。按下MENU”键可以调出触发菜单以改变触发设置等等。 波形信号的自动设置 DS-5000系列数字示波器具有自动设置的功能。根据输入的信号，可以自动调整电压倍率、时 基、以及触发方式至最好形态显示。 使用自动设置显示波形的操作步骤为： 1)打开电源： 2)将被测信号连接到信号输入通道CH1或CH2: 3)按下“AUTO”按钮。 示波器将自动设置垂直、水平和触发控制。如需要，可以手工调整这些控制使波形显示达到最 佳。 DS-5000系列数字示波器可以进行电压的峰-峰”值、瞬时值、周期、带宽等多种量的测量，详 3
3 图 1.1.3 DS-5000 系列数字示波器 DS-5000系列数字示波器如图1.1.3 所示, 示波器的液晶显示屏上所显示的是被测电压随时间变 化的波形，即被测电压的瞬时值与时间在直角坐标系中的函数图像。 DS-5000 系列数字示波器有两个信道输入：“CH1 和 CH2”，还有一个外触发通道“EXT TRIC”。 垂直系统： 1）使用垂直“POSITION”旋钮使得波形上下位置在窗口居中显示。 垂直“POSITION”旋钮控制信号的垂直显示位置。当转动垂直“POSITION”旋钮时，指示通道地 （GROUND）的标识跟随波形而上下移动。 2）调节垂直“SCALE”旋钮，改变垂直设置。 转动垂直“SCALE”旋钮，改变“Volt/div（伏/格）”垂直挡位，液晶显示屏幕下方的状态信息栏 发生了改变，如由“2mV/格”变为“5mV/格”等，同时，液晶屏幕上显示的波形上下也发生了变化。 水平系统 1）使用水平“POSITION”旋钮使得波形左右位置在窗口居中显示。 2）调节水平“SCALE”旋钮，改变波形周期个数的设置。 转动水平“SCALE”旋钮，改变“S/div（秒/格）”水平挡位，液晶显示屏幕下方的状态信息栏发生 了改变，如由“10us/格”变为“10ns/格”等，同时，液晶屏幕上显示的波形的周期个数也发生了变化。 一般显示 3-5 个周期比较合适。 触发系统 触发系统由一个旋钮“LEVEL”和三个按钮“MENU、50%、FORCE”组成。转动旋钮”LEVEL”,可 以改变触发电平设置。按下“MENU” 键可以调出触发菜单以改变触发设置等等。 波形信号的自动设置 DS-5000 系列数字示波器具有自动设置的功能。根据输入的信号，可以自动调整电压倍率、时 基、以及触发方式至最好形态显示。 使用自动设置显示波形的操作步骤为： 1） 打开电源； 2） 将被测信号连接到信号输入通道 CH1 或 CH2; 3） 按下“AUTO”按钮。 示波器将自动设置垂直、水平和触发控制。如需要，可以手工调整这些控制使波形显示达到最 佳。 DS-5000 系列数字示波器可以进行电压的“峰-峰”值、瞬时值、周期、带宽等多种量的测量，详
悉情况可参考该仪器的用户使用手册。 ★请用信号发生器调出“仁1KHz,50mVpp”的正弦波信号，然后送到示波器CH1通道，观察 记录显示的波形并计算其频率和幅度大小。 (4)智能真有效值交流数字毫代表 该表数码显示，自动转换量程，打开电源后将被测电压接入输入端，显示屏将自动显示出输入交流 电压的有效值。 交流数字毫伏表只能在其工作频率范围之内，用来测量周期交流信号的有效值。 ★请用信号发生器调出“戶1KHz,50mVpp”的正弦波信号，然后再利用交流数字毫伏表测量该 信号的大小。 5.实验报告 (1)整理测试数据，画出用示波器观察到的实验波形： (2)简述用示波器测量正弦波的值和用交流毫伏表测量正弦波的值有何不同？ (3)简述使用示波器自动显示被测波形的基本步骤： (4)简述使用函数信号发生器设置输出正弦波信号的基本步骤： (5)简述使用交流毫伏表的注意事项。 实验二单级放大电路 1.实验目的 (1)熟悉电子元器件和模拟电路装置。 (2)掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。 (3)学习测量放大器的静态工作点、放大倍数A、输入电阻R、输出电阻R。的方法，了解共 射极放大电路特性。 (4)学习放大器的动态性能。 2.实验设备与器件 (1)数字示波器： (2)数字万用表： (3)信号发生器： (4)模拟电路实验装置： (5)直流电源、3DG6、电阻、电容若干。 3.预习要求 4
4 悉情况可参考该仪器的用户使用手册。 ★ 请用信号发生器调出“f=1KHz，50mVP—P”的正弦波信号，然后送到示波器 CH1 通道，观察 记录显示的波形并计算其频率和幅度大小。 （4） 智能真有效值交流数字毫伏表 该表数码显示,自动转换量程,打开电源后将被测电压接入输入端,显示屏将自动显示出输入交流 电压的有效值。 交流数字毫伏表只能在其工作频率范围之内，用来测量周期交流信号的有效值。 ★ 请用信号发生器调出“f=1KHz，50mVP—P”的正弦波信号，然后再利用交流数字毫伏表测量该 信号的大小。 5．实验报告 （1）整理测试数据，画出用示波器观察到的实验波形； （2）简述用示波器测量正弦波的值和用交流毫伏表测量正弦波的值有何不同？ （3）简述使用示波器自动显示被测波形的基本步骤； （4）简述使用函数信号发生器设置输出正弦波信号的基本步骤； （5）简述使用交流毫伏表的注意事项。 实验二 单级放大电路 1．实验目的 （1）熟悉电子元器件和模拟电路装置。 （2）掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。 （3）学习测量放大器的静态工作点、放大倍数 Au、输入电阻 Ri、输出电阻 Ro的方法，了解共 射极放大电路特性。 （4）学习放大器的动态性能。 2．实验设备与器件 （1）数字示波器； （2）数字万用表； （3）信号发生器； （4）模拟电路实验装置； （5）直流电源、3DG6 、电阻、电容若干。 3．预习要求
(1)单级放大电路的工作原理。 (2)放大器动态及静态值的计算。 4.实验内容及实验步骤 电路原理图如图1.1.4所示。 oVee 100K2 RCI RB2 2.4K2 9 20K + R 10k2 3DG6 20 10 门RLI 2.4K RB1 20K2 CEI 100uF 图1.1.4单级放大电路 (1)静态调试 1)用万用表判断三极管好坏： 2)设置放大电路的静态工作点： 检查电路连接无误后接通+12V电源(，和4不接)，调节电位器Rw1使=2.2V,测量UBQ Uceo和R2的值，并填入表1.1.1。 表1.1.1静态工作点测量结果 UBEO/V UCEo/V Rp2/KO 3)改变电位器Rw1的值，使=2.2V,记录Ic值，测量三极管VT1的基极电压a、基极电阻R2 和R,的值并填入表1.1.2，计算三极管VT1的基极电流I。和共射电流放大倍数B。 1。=-业-，B= RB2 RB 5
5 （1）单级放大电路的工作原理。 （2）放大器动态及静态值的计算。 4．实验内容及实验步骤 电路原理图如图 1.1.4 所示。 图 1.1.4 单级放大电路 （1）静态调试 1)用万用表判断三极管好坏； 2)设置放大电路的静态工作点： 检查电路连接无误后接通+12V 电源（ui和 us 不接），调节电位器 RW1使 VE=2.2V，测量 UBEQ、 UCEQ 和 RB2 的值，并填入表 1.1.1。 表 1.1.1 静态工作点测量结果 UBEQ/V UCEQ/V RB2/KΩ 3)改变电位器 RW1的值，使 VE=2.2V，记录 C I 值，测量三极管 VT1 的基极电压 VB、基极电阻 RB2 和 RB1 的值并填入表 1.1.2，计算三极管 VT1 的基极电流 B I 和共射电流放大倍数 。 2 B1 B B CC B B R V R V V I ， B C I I
注意：测量电阻值时一定要断开外电路及电源： 表1.1.2中的电流I。和放大倍数B是根据测量数据计算出来的。 表1.1.2静态工作点结果 Ic/mA Va/V RB2/k RB/k 2 Ig/mA B (2)动态调试 1)调节信号发生器，输出一个频率为户1KHz、峰-峰值为50mV的正弦波，接到放大器输入端 ,观察输入出，和输出山波形，并比较它们的相位，将4和，的值填入表11.3中。 2)保持4频率为戶1KHz不变，逐渐增大出的幅度，用示波器观察4，波形变化，测量4。不失 真时的最大值，填入表1.1.3。 表1.1.3 实测值 实测计算值 理论计算值 u/mV uNV Au Au 50mVp-P 注意：山和的波形可以用示波器观察，也可以用“智能真有效值数字毫伏表测量其有效值， 表1.1.3中需要注明是峰-峰值(Upp)还是有效值(URMs)。 3)保持4的峰-峰值为50V,户1kHz,放大器接入负载R1,在改变R,数值的情况下测量， 并将结果填入表1.1.4。 表1.1.4 给定参数 实测值 实测计算值 理论计算值 RcI RLI 4(V/ u(V) Au Au VpP VpP 2.4k2 2.4K2 2.4k2 10K2 4)保持4的峰-峰值为50mV,戶1kHz,增大和减小Rw1,用示波器观察o波形变化，用万用 表（直流）分别测量UB、Uc和UE,将结果填入表1.1.5。 6
6 注意：测量电阻值时一定要断开外电路及电源； 表 1.1.2 中的电流 B I 和放大倍数 是根据测量数据计算出来的。 表 1.1.2 静态工作点结果 C I /mA VB/V RB2/kΩ RB1/kΩ B I /mA （2）动态调试 1）调节信号发生器，输出一个频率为 f=1KHz、峰-峰值为 50mV 的正弦波，接到放大器输入端 ui，观察输入 ui和输出 uo波形，并比较它们的相位，将 ui和 uo 的值填入表 1.1.3 中。 2)保持 ui频率为 f=1KHz 不变，逐渐增大 ui的幅度，用示波器观察 uo波形变化，测量 uo不失 真时的最大值，填入表 1.1.3。 表 1.1.3 实测值 实测计算值 理论计算值 ui /mV uo/V Au Au 50mVP-P 注意：ui 和 uo 的波形可以用示波器观察，也可以用“智能真有效值数字毫伏表”测量其有效值， 表 1.1.3 中需要注明是峰-峰值（UP-P）还是有效值（URMS）。 3)保持 ui的峰-峰值为 50mV，f=1kHz，放大器接入负载 RL1，在改变 RL1 数值的情况下测量， 并将结果填入表 1.1.4。 表 1.1.4 给定参数 实测值 实测计算值 理论计算值 RC1 RL1 ui(V)/ VP-P uo(V)/ VP-P Au Au 2.4kΩ 2.4KΩ 2.4kΩ 10KΩ 4)保持 ui的峰-峰值为 50mV，f=1kHz，增大和减小 RW1，用示波器观察 uO 波形变化，用万用 表（直流）分别测量 UB 、UC 和 UE，将结果填入表 1.1.5
表1.1.5 Rwi Ug/V UcN UN o是否失真？何种失真？ 最大值 合适值（即 静态工作 点附近的 值) 最小值 注意：如果输出波形的失真不明显，可以增大或者减小U的幅值重测。 5)测量放大电路的输入电阻 在输入端串接一个10kQ的电阻，如图1.1.5所示。测量4和4，将输入电阻计算出来，填入表 1.1.6。 图1.1.5输入电阻测量 6)测量放大电路的输出电阻 在输出端接入一个可调电位器作为负载，如图1.1.6所示，调节R=2.4K2,使得放大器输出不失 真，测量放大电路带负载R和空载时的输出电压o,将输出电阻计算出来，填入表1.1.6。 ●
7 表 1.1.5 RW1 UB/V UC/V UE/V uO 是否失真？何种失真？ 最大值 合适值（即 静态工作 点附近的 值） 最小值 注意：如果输出波形的失真不明显，可以增大或者减小 Ui的幅值重测。 5)测量放大电路的输入电阻 在输入端串接一个 10kΩ的电阻，如图 1.1.5 所示。测量 us和 ui，将输入电阻计算出来，填入表 1.1.6。 图 1.1.5 输入电阻测量 6)测量放大电路的输出电阻 在输出端接入一个可调电位器作为负载，如图 1.1.6 所示,调节 RL=2.4KΩ，使得放大器输出不失 真，测量放大电路带负载 RL和空载时的输出电压 uO，将输出电阻计算出来，填入表 1.1.6。 RL 0 r 0 u
图1.1.6输出电阻测量 表1.1.6测量输入电阻输出电阻 测量输入电阻 测量输出电阻 实测值 测量值 理论值 实测值 测量值 理论值 Uy/mV U/mV R/ko R/kO UNV UNV R/kO Ro/kO RL=00 R=2.4K2 5.实验报告 (1)完成测量数据，画出实验波形： (2)写出用测量数据计算输入电阻和输出电阻的公式，并计算出输入电阻和输出电阻： (3)总结实验过程中存在的问题及解决的方法。 实验三射极跟随器 1.实验目的 (1)掌握射极输出器的特点： (2)进一步学习放大器各项参数的测试方法。 2.实验设备与器件 (1)数字示波器： (2)交流毫伏表： (3)信号发生器： (4)直流电压表： (5)模拟电路实验装置： (6)直流电源、3DG6、电阻、电容若干。 3.预习要求 (1)射极输出器的特点： (2)射极输出器动态及静态值的计算。 4.实验内容及实验步骤 电路原理图如图1.1.7所示 8
8 表 1.1.6 测量输入电阻输出电阻 测量输入电阻 测量输出电阻 实测值 测量值 理论值 实测值 测量值 理论值 Us /mV Ui /mV Ri /kΩ Ri /kΩ Uo/V RL=∞ Uo/V RL=2.4KΩ Ro/kΩ Ro/kΩ 5．实验报告 （1）完成测量数据，画出实验波形； （2）写出用测量数据计算输入电阻和输出电阻的公式，并计算出输入电阻和输出电阻； （3）总结实验过程中存在的问题及解决的方法。 实验三 射极跟随器 1．实验目的 （1）掌握射极输出器的特点； （2）进一步学习放大器各项参数的测试方法。 2．实验设备与器件 （1）数字示波器； （2）交流毫伏表； （3）信号发生器； （4）直流电压表； （5）模拟电路实验装置； （6）直流电源、3DG6、电阻、电容若干。 3．预习要求 （1）射极输出器的特点； （2）射极输出器动态及静态值的计算。 4．实验内容及实验步骤 电路原理图如图 1.1.7 所示 图 1.1.6 输出电阻测量
+120 0、 Rw 100巡2 Re 51K B 0☐◆ T R c1 5.12 1CuF RE1 1CuF 1002 RE RE2 12 图1.1.7电路原理图 (1)静态工作点的调整 按图1.1.6连接电路，接通+12V电源，在B点加入f=1KHz正弦信号U(U:大于100mV),输出 端用示波器监视，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U=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1.1.7。 表1.1.7测量静态工作点 UN Ug/V Uc/V It= R 在下面整个测试过程中应保持Rw值不变（即E不变）。 (2)测量电压放大倍数A. 接入负载R=2KQ,在B点加=1KHz正弦信号U,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U、U值。记入表1.1.8。 表1.1.8测量电压放大倍数 UNV UN UL Au= U (3)测量输出电阻Ro 断开负载R,在B点加f=1KHz正弦信号U(幅度通常取100mV,下同)，用示波器监视输出波 9
9 图 1.1.7 电路原理图 （1）静态工作点的调整 按图 1.1.6 连接电路，接通+12V 电源，在 B 点加入 f＝1KHz 正弦信号 Ui(Ui大于 100mV)，输出 端用示波器监视，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地电位，将测得数据记入表 1.1.7。 表 1.1.7 测量静态工作点 UE/V UB/V UC/V mA R U I E E E / 在下面整个测试过程中应保持 RW值不变(即 IE 不变)。 （2）测量电压放大倍数 Au 接入负载 RL＝2KΩ，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 1.1.8。 表 1.1.8 测量电压放大倍数 Ui /V UL/V Au= i L U U （3）测量输出电阻 RO 断开负载 RL，在 B 点加 f＝1KHz 正弦信号 Ui(幅度通常取 100mV，下同)，用示波器监视输出波