含耦合电感正弦稳态交流电路的仿真分析.ppt

第九章 模拟电子技术实验,9.1 常用电子仪器的使用1.实验目的(1)熟悉示波器、低频信号发生器和晶体管毫伏表等常用电子仪器面板，控制旋钮的名称，功能及使用方法。(2)初步掌握用示波器观察波形和测量波形参数的方法。,2.实验原理(1)信号发生器的使用 信号频率的调节：拨动面板左下方“频率范围”波段开关，配合调节三个“频率调节”旋钮（注：XD11型“功能”旋钮要拨到正弦波档），可以输出一定频率的正弦信号，根据“频率范围”旋钮指示的波段和“频率调节”旋钮指示的刻度，就可读出频率的数值。信号输出幅度的调节：“正弦波幅度”旋钮是用来调节输出幅度的，“输出衰减”旋钮的具体衰减后的输出幅值可用晶体管毫伏表测得。,(2)晶体管毫伏表的使用在用晶体管毫伏表测量电压时，为避免接入被测信号后使表头过载，应先将毫伏表“量程”旋钮置于大量程档，接入被测电压后，再逐次向小量程档旋动，为了达到读数精确，一般要求指针指示在满刻度的三分之一以上。,(3)示波器的使用使用示波器时，先接通电源，在加入被测信号前，首先应调节“辉度”，“聚焦”和“辅助聚焦”等旋钮，使屏幕上显示一条细而清晰的扫描基线，调节“X轴位移”和“Y轴位移”旋钮，使基线位于屏幕中央，然后将信号发生器的输出电压接入示波器，调节示波器的有关旋钮（幅度：VOLTS/DIV、触发电压旋钮：LEVEL、频率:TIME/DIV等），使屏幕上出现完整,的正弦波形。如果要测量所显示波形的电压，从波形的正峰至负峰，根据坐标刻度（单位：厘米）读出Y轴偏转距离，根据Y轴灵敏度“Vcm”开关所置的位置，每厘米偏转电压乘以峰峰之间的Y轴偏转距离，再乘上所用探极的衰减因数，即得到实际的峰峰值电压，可用公式转换成有效值电压。如果要测量信号周期和频率，根据坐标刻度（厘米）读出屏幕上所显示的一个周期的波形在X轴向偏转距离，用X轴向偏转距离乘以扫描“tcm”开关所置位置标度的每厘米时间值，再除以“扩展”开关所对应的倍数，即为所测量的信号周期。,3.实验器材信号发生器 一台直流稳压电源 一台示波器 一台毫伏表 一块万用表 一块,4.实验内容及步骤(1)练习万用表和直流稳压电源的使用万用表：用来测量电阻、直流电流、交（直）流电压。直流稳压电源：输出直流电压，把直流电源开关打开，将V、A开关置于V，调出下列电压值，用万用表校正（注意万用表的极性）。,表9-1,(2)用示波器测量信号电压使信号发生器输出信号的频率固定在10KHz，并保持输出为5V（在0dB时），幅度旋钮不动，将示波器输入“选择”开关置于“AC”位置，“灵敏度”的微调旋钮置于“校准”位置，被测信号经探极接入Y轴输入端，调节相关旋钮,使屏幕上出现完整的波形。根据波形测量出输入信号的电压值，结果填入表9-2中。,表9-2,(3)用毫伏表测量电压将信号源输出衰减放在0dB，调节输出细调旋钮，使电压为2V，频率调到1000Hz，用毫伏表测量，然后改变衰减倍数，分别测出输出电压，并计算衰减倍数填于表9-3中。,表9-3,(4)用示波器显示波形将信号源输出调到0.1V，分别将频率调到1000Hz、560Hz、1000Hz、120Hz，用示波器观察不同频率的波形并分别画出来。信号源的频率荡围应选在哪档，频率调节1、0.1、0.01三个旋钮放在什么位置，填入表9-4中。,表9-4,(5)用示波器测量信号周期和频率 使信号发生器的输出信号固定为3V，根据坐标刻度（厘米）读出屏幕上所显示的一个周期的波形在X轴向偏转距离，用X轴向偏转距离乘以扫描“tcm”开关所置位置标度的每厘米时间值，再除以“扩展”开关所对应的倍数，即为所测量的信号周期，测量数据填入表9-5。,表9-5,9.2 二极管、三极管的识别和检测,1.实验目的(1)熟悉二极管、三极管的外形及引脚识别方法。(2)学习使用万用表检测二极管、三极管。,2.实验原理1)用万用表测试二极管的方法。将万用表置于R1K或R100档，调零后用表笔分别正向、反向接于二极管的两个引脚，分别测得大、小两个电阻值。其中较大的是二极管的反向阻值，较小的是二极管的正向阻值。测得正向阻值时，与黑表笔相连的是二极管的正极（万用表置欧姆档时，黑表笔连接表内电池正极，红表笔连接表内电池负极），与红表笔相连的是二极管的负极。正向电阻越小，反向电阻越大的二极管的质量越好。如果一个二极管正反向电阻相差不大，则必为劣质管。如果正、反向电阻值都是无穷大或都是零，则二极管已损坏，即二极管内部已断路或已被击穿短路。,2)用万用表测试三极管的方法。(1)基极及管型的判断根据PN结单向导电性原理，首先假定三个电极中的某一电极为基极，用万用表的欧姆档（R100或R1K），黑表笔接假设的基极，红表笔分别去搭试另外两个电极，若测出两次的阻值都很小（或很大）；反之，表笔位置交换，测出两次的阻值都很大（或很小），说明这个假定的基极是对的。前者是NPN型的，后者（括号中的）是PNP型的，如果不是这种对称的结果，必须重新假设基极。三个极都假设完毕，也得不到这种结果，说明这个管子是坏的。,(2)集电极和发射极的判断确定了管型（如NPN）和基极之后，根据放大原理，再假定余下的两个电极中的一个为集电极，用黑表笔接假设的集电极，红表笔去碰另一个电极（假定的发射极）如图9-2所示。,图9-2 判别三极管c、e电极原理图（a）三极管集电极判别电路；（b）三极管集电极判别原理电路。,这就相当于在c与e之间加上反向偏置，再用手捏住b与c，这就相当于在c、b之间加上一个偏置电阻，根据放大原理，在输出回路，就有很大的电流通过，万用表指针偏转很大（阻值很小）。反之再假设另外一个电极为集电极，重复上述过程，如果指针偏转很小，则说明前一次假定是正确的。,(3)判断晶体三极管的好坏在已知管子类型和管脚的基础上，若分别测量两个PN结正向电阻及反向电阻都很大或指针基本不动，则说明PN结开路；若两个PN结正向电阻及反向电阻都很小或趋零，说明PN结短路，这两种情况都说明管子已损坏。,3实验器材直流稳压电源 一台万用表 一块 二极管、三极管 若干1K电阻 一只,4实验内容及步骤1)用万用表判别二极管极性及好坏用万用表的R1K或R100档，测量二极管的正、反向电阻，判断二极管的好坏，判别二极管的正、负极。2)用万用表判别三极管的管脚、管型（NPN型和PNP型）及好坏(1)用万用表的R1K或R100档先判别三极管的基极和管型；,(2)判别出集电极c和发射极e；(3)用万用表测试三极管的好坏。3)将所测数据添入自拟表格中。,5注意事项(1)注意电源和万用表的极性不要接错；(2)测量管子时管脚不要从根部搬开，从距管脚1/2处搬开，防止从根部断开造成损坏；(3)万用表用完后放回到电压挡最大量程上。,9.3 晶体管共发射极放大电路的调试与性能测试,1实验目的(1)掌握电路的连接方法。(2)掌握晶体管放大电路静态工作点的测试方法，了解静态工作点的设置对非线性失真的影响。(3)掌握晶体管放大电路动态指标的测试方法。,2实验原理电路图9-3为电阻分压式共发射极单管放大电路。,图9-3 共射极单管放大电路,1)放大器静态工作点的测量与调试(1)静态工作点的测量测量放大器的静态工作点，应在输入信号ui=0的情况下进行，即将放大器输入端与地短接，然后选用量程合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IC以及各电极对地的电位UB、UC、UE。一般实验中，为了避免断开集电极，采用测量UE或UC，然后算出IC的方法。,(2)静态工作点的调试改变电路参数UCC、RC、RB、（RB1、RB2）都会引起静态工作点的变化。通常多采用调节偏置电阻RB2的方法来改变静态工作点。,2)放大器动态指标测试(1)电压放大倍数Au的测量调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压ui，在输出电压u0不失真的情况下，用交流毫伏表测出ui和u0的有效值Ui和U0，则。,(2)输入电阻Ri的测量为了测量放大器的输入电阻，按图9-4所示电路，在被测放大器的输入端与信号源之间串入一个已知电阻R，在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出US和Ui，根据输入电阻的定义可得：,图9-4 输入、输出电阻测量电路,(3)输出电阻R0的测量按图9-4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载RL的输出电压U0和接入负载后的输出电压UL，根据：即可求出RO,4)最大不失真输出电压UOPP的测量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。在放大器正常工作时，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节RW，用示波器观察u0，当输出波形同时出现削底和缩顶现象时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，由示波器直接读出UOPP来，或用毫伏表测出UO，则动态范围等于。,3实验器材信号发生器 一台毫伏表 一块万用表 一块直流稳压电源 一台示波器 一台晶体三极管3DG6 一只电阻、电容 若干电位器 一只,4实验内容及步骤(1)调试静态工作点按图9-3连接电路，接通电源前，先将RW调至最大，令ui=0，接通+12V直流电源，用万用表校正，然后加到电路上（上正下负）。调整RW使UE=2V，测此时UB、UC、UE、RB2，将数据填入表9-6中。,表9-6,(2)测量电压放大倍数在放大器输入端加入f=1000HZ，Ui=10mv的信号，用示波器观察放大器输出电压u0的波形，在波形不失真的条件下，用毫伏表测出u0 的有效值，计算电压放大倍数Au，并用双踪示波器观察u0和ui的相位关系，填入表9-7中。,表9-7,(3)观察静态工作点对输出波形的影响。置RC=2.4K，RL=2.4K，ui=0，调节RW使UE=2V，测出UCE值。再逐步加大输入信号，使输出电压足够大但不失真，然后保持输入信号不变，分别增大和减小RW，使波形出现失真，绘出uo波形，并且测出失真时的IC和UCE值，分析失真原因，填入表9-8中。测IC和UCE时，要将信号源的旋钮旋至零。,表9-8,4)测量输入电阻和输出电阻调整RW使UE=2V，在输出电压u0不失真的条件下，用毫伏表测出us、ui、uL 的有效值。保持us不变，断开RL，测量输出电压u0有效值。计算Ri、R0的值，填入表9-9中。,表9-9,(5)测量最大不失真输出电压同时调节电位器RW和输入信号幅度，用示波器观察输出电压u0的波形，当u0同时出现削底和缩顶现象时，用示波器直接读出UOPP的值，或用交流毫伏表测出UO，则动态范围等于 并记录。,5注意事项(1)不要带电接线，更换元件。(2)静态测试时，ui=0；动态测试时，要注意公共接地端。,9.4 晶体管共集电极放大电路的调试与性能测试,1实验目的(1)掌握共集电极放大电路的特点和性能。(2)进一步熟悉放大电路各项指标的测试方法。(3)理解射极跟随器电压跟随范围的意义。,2实验原理电路,图9-6 共集电极放大电路,(1)输入电阻Ri、输出电阻RO、电压放大倍数Au的测试方法与共射极晶体管放大电路的测试方法相同(2)电压跟随范围,3实验器材示波器 一台信号发生器 一台万用表 一块毫伏表 一块直流稳压电源 一台三极管3DG12 一只电位器 一只电阻、电容 若干,4实验内容及步骤1)按图9-6连接共集电极放大电路，检查无误后，接通电源。2)调整静态工作点 接通+12V直流电源，令ui=0，调节电位器RW，使UE=7.5V（IE=1.5mA），测量静态工作点参数，填入表9-10中。,表9-10,3)动态指标测量(1)在图9-6所示电路中的A点加入f=1KHz、有效值为1V的正弦信号，用示波器的通道1观察ui的波形、通道2观察u0的波形。画出ui和u0的波形，比较它们的相位关系和幅值大小，填入表9-11中。,表9-11,(2)电压放大倍数Au 在图9-6所示电路中的B点加入f=1KHz的正弦信号，调节输入信号幅度，用示波器观察输出波形u0，在输出不失真的情况下，测量输出电压u0和输入电压ui的有效值，计算电压放大倍数Au。,(3)输入电阻Ri 在图9-6所示电路中的A点加入f=1KHz的正弦信号US，用示波器观察输出波形，在不失真的情况下，分别测出A、B两点对地的电位US、Ui，即可计算出输入电阻Ri的大小。(4)输出电阻R0 断开负载RL，测量负载开路时的输出电压U0，然后接上负载RL，再次测量输出电压UL，计算输出电阻R0。,4)电压跟随范围 保持输入信号为1KHz，逐渐增大输入信号ui的幅度，用示波器观察输出波形直至输出波形达到最大不失真，记录此时的ui和u0的值，得出电压跟随范围。5注意事项 测量Ri、Ro和Au时，应在输出不失真的情况下进行。若输出波形失真，可适当降低输入信号的大小。,9.5 晶体管放大器电路的仿真实验,1实验目的(1)熟悉Multisim仿真软件的使用方法。(2)掌握用Multisim仿真软件测量共射极单管放大器的电压增益、输入电阻、输出电阻等性能指标的方法。,2实验原理电路,图9-7 共发射极放大电路,3实验器材计算机（装有Multisim仿真软件）4实验内容及步骤1)放大器静态工作点的分析在Multisim用户界面中，创建如图9-7所示的电路，其性能指标的仿真如下所述。,(1)输入/输出波形晶体管T1从部件中调用晶体管三极管，信号源设置为10mV/1KHz的正弦信号，调整变阻器R3的变化，通过示波器观察使放大电路输入与输出波形不失真。,(2)直流工作点分析在输出波形不失真情况下，单击Simulate菜单中的Analysis 命令下的DC Operating Point 命令项，在Output variable 标签中选择需仿真的变量，然后单击Simulate 按钮，系统自动显示运行结果。,(3)直流参数扫描为选择合适的偏置电阻RB值，可以使用直流参数扫描选择RB的值。首先选择工作点电压Uce对电阻RB扫描。对图9-7所示的电路，可设R3值从9K200 K变化，观察节点5（发射极节点）和节点7（集电极节点）随RB的变化情况。由此确定晶体管处于放大状态时R3的取值。,2)放大电路的动态分析(1)放大电路的交流分析单击Simulate菜单中的Analysis 命令下的AC Analysis 命令，弹出AC Analysis 对话框，在其Output variables 标签中选定节点9进行仿真，然后在Frequency Parameters 标签中，设置起始频率为10Hz，扫描终点频率10GHz，扫描方式为十倍扫描，单击Simulate按钮，观察仿真分析结果。,(2)放大电路的瞬态分析单击Simulate菜单中的Analysis 命令下的Transient Analysis 命令，弹出Transient Analysis 对话框，在其Output variables 标签中，选定节点3（输入节点）和节点9（输出节点）进行仿真，在Frequency Parameters 标签中，设置起始频率为1Hz，扫描终点频率为100G Hz，扫描方式为十倍程扫描，单击Simulate 按钮，观察仿真分析结果。,3)放大电路的指标测试(1)放大倍数Au的测量单击Simulate菜单中的Analysis 命令下的Transient Analysis 命令，在弹出瞬态对话框中，设置起始时间（Start time）为0，终止时间（End time）为0.004s，在Output variables 标签中选择节点3和节点9为分析节点。单击Simulate按钮，显示仿真结果，利用指针读取输入、输出信号波形峰值，代入公式求出放大倍数Au。,(2)输入电阻的测量电路如图9-8所示，在输入/输出端分别接入交流模式电流表测量Ii、I0、Ui、U01(R8接入时的输出电压)和U02（R8开路时的输出电压），将所测值代入公式求出Ri和R0。,图 9-8 输入电阻和输出电阻的测量电路,9.6 场效应管放大器的安装与测试,1实验目的(1)了解共源极场效应管放大器的特点、性能。(2)掌握共源极场效应管放大器的安装、调试与性能指标的测试方法,2实验原理电路,图9-9 结型场效应管共源极放大器,图9-10 3DJ6F的转移特性曲线,图9-11 输入电阻测量电路,在放大器的输入端串入电阻R，把开关S置于位置1（即使R=0），测量放大器的输出电压U01=AuUS；保持US不变，再把S置于位置2（即接入R），测量放大器的输出电压UO2。由于两次测量中Au和US保持不变，所以,由此可以求出：,3实验器材场效应管3DJ6F 一只+12V稳压电源 一台万用表 一块1 k电位器 一只毫伏表 一块电阻、电容 若干,4实验内容及步骤1)按图9-9所示安装和连接电路。令ui=0，接通+12V电源，用万用表的直流电压档分别测量UD、UG、US。检查静态工作点是否在特性曲线放大区的中间部分,如果合适，则把结果填入表9-12中。若不合适，则适当调整RG2和RS后，再测量UD、UG、Um，填入表9-12中。,表9-12,2)电压放大倍数Au、输入电阻Ri和输出电阻R0的测量(1)电压放大倍数和输出电阻的测量在放大器的输入端加入f=1kHz的正弦信号ui(50-100mv),并用示波器监视输出电压u0的波形。在输出电压u0没有失真的条件下，用毫伏表分别测量RL=，RL=10K时的输出电压U0（注意：保持ui的幅度不变），同时用示波器观察ui和uo的波形，填入表9-13中。,表9-13,2)输入电阻的测量按图9-11连接实验电路，选择合适大小的输入电压US（50-100mv），将开关S置于1，测出R=0时的输出电压UO1；然后将开关置于2（接入R），保持US不变，再测出UO2。根据公式求出Ri，填入表9-14中。,表9-14,9.7 多级放大电路的性能测试,1实验目的(1)掌握两级阻容耦合放大器静态工作点的调整方法。(2)学会计算多级放大器放大倍数。,2实验原理电路,图9-12 两级阻容耦合放大器,3实验器材信号发生器 一台毫伏表 一块直流稳压电源 一台万用表 一块示波器 一台晶体三极管3DG6 两只电阻、电容 若干,4实验内容及步骤(1)测量静态工作点按图9-12连接实验电路，取UCC=+12V，加到电路中，上正下负，Ui=0V，分别调整RB1、RB2，使Uce1=Uce2=2V，用电压表分别测量第一级、第二级的静态工作点，记入表9-15中。,表9-15,(2)测试两级放大器的各项性能指标将信号发生器调整到f=1000Hz，U=10mV加到放大器输入端，观察输出波形，如有失真，反复调节RB2、RB1，使输出波形不失真（需要确定两管都处于放大状态）。测出此时的U0、U01、U02，计算放大倍数Au、Au1、Au2，填入表9-16中。将两级放大器分开（从C2断开），测出U01、U02，分别计算放大倍数Au1、Au2,表9-16,9.8 集成功放应用实践,1实验目的(1)熟悉集成功率放大器LM386的功能及其应用。(2)掌握集成功率放大器应用电路的调整与测试方法。,2实验原理电路,图9-13 集成功率放大器应用电路,3实验器材万用表 一块示波器 一台信号发生器 一台直流稳压电源 一台毫伏表 一台面包板 一块LM386 一块驻极体话筒 一个8扬声器 一个电阻、电容 若干,4实验内容及步骤(1)按实验电路图9-13连接实验电路（注意：驻极体话筒暂时不要接入电路），音量电位器RP1调整在中间的位置，功放增益调节电位器RP调整在阻值最大的位置，经检查接线无误后，接通9V直流电源。(2)用万用表直流电压档，测量三极管T1的直流工作点以及LM386各引脚的电位，填入自拟表格中。,(3)调整信号发生器，使其产生一1000Hz、10mV的正弦波信号，并输入到实验电路的输入端（C1电容器的正端），这时扬声器中即有音频信号声音发出，当调节RP1时，声音的强弱将随之变化。(4)调节RP1使声音最大，并用示波器测量实验电路输出端5脚的波形，然后再调节RP使功率放大器的放大倍数逐步提高，同时观察示波器上的波形不能有失真出现（如果出现失真，应该停止调节RP，并向相反方向调回一点）。,(5)在保证输出信号不失真的前提下，使输出的幅度最大，即扬声器中的声音好听又最大，然后用毫伏表测量实验电路的电压增益，即Au=U0/Ui.(6)将函数信号发生器产生的信号去掉，在实验电路的输入端接上驻极体话筒，检验一下该扩音电路的功率放大效果。,5注意事项(1)电源电压不允许超过极限值，不允许极性接反，否则集成块损坏；(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，时刻注意集成块温度，有时，未加输入信号集成块就过热，同时直流毫安表指示出较大电流及示波器显示输出幅度较大，频率较高的波形，说明电路有自激现象，应立刻关机；然后进行故障分析、处理，待自激振荡消除后，才能重新实验。(4)输入信号不要过大。,9.9 差动式放大器性能测试,1实验目的(1)熟悉差动放大器的特性。(2)掌握差动放大器各项技术指标的测试方法。,2实验原理电路,图9-14 差动放大器电路组成,3实验器材 示波器 一台信号发生器 一台毫伏表 一块万用表 一块直流稳压电源 一台 三极管3DG6 两个电阻、电容 若干,4实验内容及步骤按图9-14连接实验电路，开关拨到左边构成典型差动放大器。1)测量静态工作点(1)调节放大器零点，信号源不接入。将A、B与地短接，接通+12V直流电源，用电压表测量输出电压U0，调节调零电位器RP，使U0=0。调节要仔细，力求准确。(2)测量静态工作点，记入表9-18中。,表9-18,2)动态测试(1)测量双端输入双端输出的差模电压放大倍数Ad，用示波器观察U0、U0l、U02的波形，并比较U0l，U02的相位，并将所测数据填入表9-19中。条件：Ui=100mV，f=1KHz的正弦波,表9-19,(2)测量单端输入单端输出的差模电压放大倍数Ad，测试条件同上，将测试数据填入自拟的表格里。（选作）注：单端输入时，将其中一个输入端与地短接。3)共模抑制比KCMR的测量(1)将两输入端短接为一端，输入共模信号：Ui=40mV，f=1KHz的正弦波，先分别测出U01和U02，然后利用U0=|U01|-|U02|算出U0。,(2)示波器观察输出波形U0l、U02，并比较相位。（若观察波形时，幅度不够大，可适当增大Ui）。将图9-14电路中开关K拨向右边，构成具有恒流源的差动放大电路，重复动态测试内容，将测试数据填入自拟的表格里。,9.10 基本运算电路的应用与测试,1实验目的(1)了解集成运算放大器的外形特征、管脚设置及其基本外围电路的连接。(2)通过反向比例运算电路、加法运算电路及减法运算电路输出、输入之间关系的测试，了解集成运放基本运算电路的功能。(3)了解集成运算放大器在实际应用时应考虑的问题。,2实验原理电路,2-反向输入端;3同相输入端;6输出端;4电源电压负端;7-电源电压正端;15-调零端;8-未用,图9-15 LM741的管脚排列及序号外引脚排列顺序；(b)序号,图9-16 基本运算电路(a)反相比例运算电路;(b)反相加法运算电路;(c)减法运算电路,3实验器材 示波器 一台信号发生器 一台毫伏表 一块万用表 一块LM741 一块10k电位器 一只电阻、电容 若干面包板 一块,4实验内容及步骤1)反相比例运算电路测试按图9-16（a）连接电路，确定无误后，接入15V直流稳压电源。首先对运放电路进行调零，即令Ui=0，再调整调零电位器RP，使输出电压U0=0。(1)按表9-20指定的电压值输入不同的直流信号Ui，分别测量对应的输出电压U0，并计算出电压放大倍数。(2)将输入信号改为f=1KHz、Ui=200 m V的正弦交流信号，用示波器观察输入、输出信号波形。分析其是否满足上述反相比例关系。,(3)把R1、R2换成51 k，其余条件不变，重复上述（1）、（2）步的内容。(4)把R1、R2、R3、R4均接成100 k，其余条件不变，重复上述（1）、（2）步的内容。,表9-20,2)反相加法运算电路测试按图9-16（b）连线，先调零，后调节RP1、RP2，使UA、UB为表9-21中数值，分别测量对应的输出电压U0。,表9-21,3)减法运算电路测试按图9-16（c）连线，先调零，后调节RP1、RP2，使UA、UB为表9-22中数值，分别测量对应的输出电压U0。,表9-22,9.11 集成运放基本运算电路的仿真实验,1实验目的(1)进一步熟悉Multisim仿真软件的使用方法。(2)学会用Multisim 仿真软件测量比例运算电路的输出、输入关系。,2实验原理电路,图9-17 比例运算电路(a)反相比例运算电路;(b)同相比例运算电路;(c)差动比例电路。,3实验器材 计算机（装有Multisim仿真软件）4实验内容及步骤(1)在Multisim 电路窗口中创建如图9-17(a)所示的电路。,(2)输入幅度为2V的方波信号，当R1=1K、Rf=2 K时，利用瞬态分析仿真出电路的输入、输出波形，测出输入、输出波形的峰值，利用公式求出电压增益Au。(3)把仿真分析结果与理论分析结果比较,4)在Multisim 电路窗口中创建如图9-17(b)所示的电路。(5)输入幅度为2V的方波信号，当R1=Rf=1K 时，利用瞬态分析仿真出电路的输入、输出波形，测出输入、输出波形的峰值，利用公式求出电压增益Au。(6)把仿真分析结果与理论分析结果比较。,(7)在Multisim 电路窗口中创建如图9-17(c)所示的电路。(8)给Ui1加一个频率为1KHz、幅度为2V的正弦信号，给Ui2加一个频率为1KHz、幅度为2V的三角波信号，取R1=R=1K，R f=R2=2K，对电路进行瞬态分析，得到输入、输出波形。(9)把仿真分析结果与理论分析结果比较。,9.12 有源滤波器的性能测试,1实验目的(1)熟悉有源低通滤波、高通滤波的组成。(2)学会测量有源滤波器的幅频特性。,2实验原理电路(1)低通滤波器（LPF）,图9-18 二阶低通滤波器(a)电路图；(b)幅频特性。,(2)高通滤波器（HPF）,图9-19 二阶高通滤波器(a)电路图；(b)幅频特性,3实验设备12V 直流电源 一台 信号发生器 一台示波器 一台毫伏表 一台频率计 一块LM741 一块电阻、电容 若干面包板 一块,4实验内容及步骤1)二阶低通滤波器按图9-18(a)连接实验电路。(1)粗测：接通12V电源。ui 接信号发生器，其输出为Ui1V的正弦波信号，在滤波器截止频率附近改变输入信号频率，用示波器或毫伏表观察输出电压幅度的变化是否具,备低通特性，如不具备，应排除电路故障。(2)在输出波形不失真的条件下，选取适当幅度的正弦输入信号，在维持输入信号幅度不变的情况下，逐点改变输入信号频率。测量输出电压，记入表9-23中，描绘频率特性曲线。,表9-23,2)二阶高通滤波器 按图9-19(a)连接实验电路。(1)粗测：输入Ui1V正弦波信号，在滤波器截止频率附近改变输入信号频率，观察电路是否具备高通特性。(2)测绘高通滤波器的幅频特性曲线，记入表9-24中。,3)根据实验曲线，计算两种滤波电路的截止频率、中心频率，带宽及品质因数。4)总结有源滤波电路的特性。,表9-24,9.13 集成运放单级负反馈放大电路的测试,1实验目的(1)熟悉两种电压负反馈电路输入端的不同接法。(2)掌握深度负反馈条件下电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测试方法。(3)加深理解引入负反馈对放大器主要性能的影响。,2实验原理电路(1)电压并联负反馈电路,图9-20 电压并联负反馈电路,(2)电压串联负反馈电路,图9-21 电压串联负反馈电路,3实验设备毫伏表 一块信号发生器 一台直流稳压电源 一台 万用表 一块示波器 一台LM741 一块电阻 若干面包板 一块,4实验内容及步骤1)电压并联负反馈电路测试(1)按图9-20连接电路。(2)测量电路的电压放大倍数Auf 消振，将电路的输入端接地，即ui=0，接通电源，用示波器观察是否有自激振荡。若有，则应在Rf上并联电容Cf，消除自激振荡，Cf取值为100pF1F范围。,使R1=10K，RL=100K，RL=，在反相端加入f=500Hz的正弦信号ui，用示波器观察u0，在 u0不失真的条件下，用毫伏表测量Ui和u0，计算Auf并与理论估算式比较。(3)测量电路的输入电阻Rif在R1前串联一个电阻RS（RS可取10K），在输出波形不失真的情况下，用毫伏表分别测量出US与Ui的值，则,4)测量电路的输出电阻Rof，观察电压负反馈的稳压作用。取R1=10K，Rf=100K，输入500Hz，Ui=200mv的正弦信号。改变RL，使之分别为，10k,5.1k,100，测量并记录所Rf=100K对应的每个U0值，观测UL的变化，说明电压负反馈电路稳定输出电压的作用。,用毫伏表测出输出端开路电压U0和RL=100时的输出电压UL，由公式：计算输出电阻Rof。,2）电压串联负反馈电路测试(1)按图9-21连接电路。(2)参照电压并联负反馈电路的测量方法，分别测试电压放大倍数Auf，输入电阻Rif、输出电阻Rof。记录分析实验结果。,(3)测量电路的上限截止频率fh。取R1=R2=10K，Rf=100K，信号发生器输入0.5V、100Hz 的正弦信号，测量此时的输出值Uo，然后保持输入信号幅度不变，用信号发生器100K频率档调高输入频率f，直至示波器上的波形缩小为原来幅值的70%时，此时的输入信号频率即为fh，并与运放的开环上限截止频率比较，看看频率展宽了多少？,3）用示波器观察，当输入信号增大时(1)无反馈，输出信号的情况；(2)加上反馈支路后，输出信号的情况。观察两种情况下的波形幅度变化。,5注意事项(1)连接电路时，应检查插线是否良好导通。(2)实验中如出现任何异常情况，都要先切断电源，再视情况加以处理。,9.14 集成运放波形产生电路的应用实践,1实验目的(1)了解用集成运放构成正弦波、方波和三角波发生器的方法。、(2)掌握波形发生器的调整和主要性能指标的测试方法。,2实验原理电路(1)RC桥式正弦波振荡器（文氏电桥振荡器）,图9-22 文氏电桥正弦波发生器,(2)方波发生器,图9-23 方波发生器原理图,(3)三角波和方波发生器,图9-24 方波三角波发生器,3.实验器材12V直流电源 一台示波器 一台毫伏表 一块频率计 一块LM741、2CP 各两块2DW7X1 一块电阻、电容 若干面包板 一块,4.实验内容及步骤1)RC 桥式正弦波振荡器按图9-22连接实验电路，输出端接示波器。(1)接通12V电源，调节电位器RP，使输出波形从无到有，从正弦波到出现失真。,描绘u0的波形，记下临界起振、正弦波输出及失真情况下的RP值，分析负反馈强弱对实验电路振条件及输出波形的影响。(2)调节电位器RP，使输出电压u0幅值最大且不失真，用毫伏表分别测量输出电压u0、反馈电压U+和U-，分析研究振荡的幅值条件。,2)方波发生器按图9-23连接实验电路。(1)将电位器RP调至中心位置，用双踪示波器观察并描绘方波u0的波形（注意对应关系），测量其幅值及频率并记录。(2)调节电位器RP，观察u0、uc 幅值及频率变化情况，把RP调至最上端和最下端，测出频率范围并记录。(3)将RP恢复至中心位置，将一只稳压管短接，观察u0的波形，分析DZ限幅作用,3)三角波和方波发生器按图9-24连接实验电路。(1)将电位器调至合适位置，用双踪示波器观察并描绘三角波输出u0及方波输出u0，测量其幅值、频率及RP值并记录。(2)改变RP的位置，观察对u0、u0 幅值及频率的影响。(3)改变R1（或R2），观察对u0、u0 幅值及频率的影响。,9.15 RC电路的频率特性,1.实验目的(1)加深理解RC正弦波振荡器的组成、振荡条件，及其工作原理。(2)学会测量、调试振荡器。,2.实验原理电路,图9-25 RC串并联网路振荡器,图9-26 RC串并联选频网络振荡器,3.实验器材 示波器 一台万用表 一块毫伏表 一块信号发生器 一台频率计 一块晶体三极管3DG6 两只电阻、电容 若干电位器 一只,4.实验内容及步骤(1)按图9-26连接电路。(2)断开RC串并联网络，测量放大器静态工作点及电压放大倍数。(3)接通RC串并联网络，并使电路起振，用示波器观测输出电压u0波形，调节Rf使u0获得满意的正弦信号，记录波形及其参数。(4)测量振荡频率，并与计算值进行比较。,(5)改变R和C值，观察振荡频率变化情况。(6)RC串并联网络幅频特性的观察。将RC串并联网络与放大器断开，用信号发生器的正弦信号注入RC串并联网络，保持输入信号的幅度不变（3V），频率由低到高变化，RC串并联网络输出幅值将随之变化，当信号源达到某一频率时，RC串并联网络的输出将达到最大值（1V），且输入、输出同,相位，此时信号源频率为(7)将实验数据填入自拟表格中。,9.16 稳压电路的测试与应用实践,1.实验目的(1)了解单相桥式整流、电容滤波电路的特性。(2)掌握串联型晶体管稳压电源主要技术指标的测试方法。,图9-27 串联型稳压电源实验电路,3.实验器材可调工频电源 一台示波器 一台毫伏表 一块直流电压表 一块直流毫安表 一只,晶体三极管 3DG6(9011)两只晶体三极管3DG12(9013)一只晶体二极管 IN4007 四只 稳压管 IN4735 一只电阻、电容 若干,4.实验内容及步骤 1)整流滤波电路测试按图9-28连接实验电路，取16V、50Hz交流信号作为整流电路输入电压u2。,图9-28 整流滤波电路,(1)取RL240，不加滤波电容，测量直流输出电压UL 及纹波电压 L，并用示波器观察u2和uL波形，记入表9-27。(2)取RL 240，C470F，重复内容(1)的要求，记入表9-25。(3)取RL 120，C470F，重复内容(1)的要求，记入表9-25。,表9-25 U216V,2)串联型稳压电源性能测试 切断电源，在图9-28基础上按图9-27连接实验电路。(1)初测 稳压器输出端负载开路，断开保护电路，接通16V、50HZ电源，调节电位器RW，观察U0的大小和变化情况，如果U0能跟随RW线性变化，这说明稳压电路各反馈环路工作基本正常。否则，说明稳压电路有故障，因为稳压器是一个深负反馈的闭环系统，只要环路中任一个环节出现故障（某管截止或饱和），稳压器就会失去自动调节作用。此时可分别检查基准电压UZ，输入电压UI，输出电压U0，以及比较放大器和调整管各电极的电位（主要是UBE和UCE），分析它们的工作状态是否都处在线性区，从而找出不能正常工作的原因。排除故障以后就可以进行下一步测试。,(2)测量输出电压可调范围接入负载RL（可调变阻器），并调节RL，使输出电流I0100mA。再调节电位器RW，测量输出电压可调范围U0minU0max。且使RW动点在中间位置附近时U012V。若不满足要求，可适当调整R1、R2的阻值。,(3)测量各级静态工作点调节输出电压U012V，输出电流I0100mA，测量各级静态工作点，记入表9-26。,表9-26 U216V U012V I0100mA,(4)测量稳压系数S取I0100mA，按表9-27改变整流电路输入电压U2，分别测出相应的稳压器输入电压UI及输出直流电压U0，记入表9-27。,表9-27 I0100mA,(5)测量输出电阻R0取U216V，改变可调变阻器位置，使I0为空载、50mA和100mA，测量相应的U0值，记入表9-28。,表9-28 U2=16V,6)测量输出纹波电压取U216V，U012V，I0100mA，测量输出纹波电压U0，记录之。,5.注意事项(1)每次改接电路时，必须切断工频电源。(2)在观察输出电压uL波形的过程中，“Y 轴灵敏度”旋钮位置调好以后，不要再变动，否则将无法比较各波形的脉动情况。,9.17 三端集成稳压器的应用实践,1实验目的(1)熟悉整流、滤波、稳压电路的工作原理。(2)熟悉集成稳压器78XX系列的使用方法。(3)掌握直流稳压源几项主要技术指标的测试方法。,2实验原理电路,图9-29 W7812构成