【導(dǎo)讀】數(shù)字示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、模擬萬用表、數(shù)字萬用表。、交流毫伏表等。示波器是近代電子科學(xué)領(lǐng)域的重要測量儀器，也是其他許多領(lǐng)域廣泛使用的測量工具。波器進(jìn)行觀察和測量。²實時采樣率最高達(dá)到1Gsa/s,等效采樣率50Gsa/s;雙通道，每通道帶寬100MHz;²單通道存儲深度4K;²波形捕獲率最高超過1000次/秒;²垂直靈敏度2mV—5V/div;²加、減、乘、除數(shù)學(xué)運算功能;²多種參數(shù)自動測量功能，自動測量參數(shù)值全部顯示功能;²XY功能;邊沿、視頻脈寬和延遲多種觸發(fā)方式;²提供USB/GPIB等多種外設(shè)接口;多種語言菜單顯示.位置上，使儀表內(nèi)部電路呈開路狀態(tài)，防止因誤置開關(guān)旋鈕位置進(jìn)行測量而使。地板上應(yīng)鋪置高壓絕緣膠板，測試時應(yīng)謹(jǐn)慎從事。7．儀表應(yīng)經(jīng)常保持清潔和干燥，以免影響準(zhǔn)確度和損壞儀表。

　　

【正文】 1 工 作原理 （ 1）斷開反饋支路的 A、 B 端，并將 B 端接地，電路成為基本放大電路（但考慮了網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載效應(yīng)）。 （ 2）若 A 接 B，電路成為電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路。 負(fù)反饋放大器放大倍數(shù)的一般表達(dá)式為： AFAA ??1f 其中 A 為開環(huán)放大倍數(shù)， fA 為閉環(huán)放大倍數(shù)， F 為反饋系數(shù)， 1＋ AF 為反饋深度。若 mA 代表中頻開環(huán)放大倍數(shù)，且放大電路在高頻段和低頻段都只有一個 RC 環(huán)節(jié)起作用，則加負(fù)反饋后，放大電路的上限截止頻率和 下限截止頻率分別為 37 )1( mhhf FAff ?? )1( mllf FAff ?? 其中 hf 和 lf 分別是不加負(fù)反饋時的上下限頻率。此外，加上負(fù)反饋后還可得到輸入電阻 ifr 和輸出電阻 ofr ，它們分別為 )1( miif FArr ?? )1/( moof FArr ?? 其中 ir 和 or 分別是不加負(fù)反饋時的輸入、輸出電阻。 四、實驗 內(nèi)容及步驟 用連線在 ① 號實驗?zāi)０迳线B接好電路，檢查連線無誤后接通電源 。 測量 靜態(tài)工作點 。 將輸入端短路，并將 B 端懸空，調(diào)節(jié) Rp1使 UE1=2V，調(diào)節(jié) Rp2使 UB2= 左右，測量并記錄表J41 中有關(guān)數(shù)值 表 J41 測量項目 BE1V E1V C1V B2V 測量數(shù)值（ V） 2 測量兩級交流放大電路的頻率特性 用示波器觀察第一、第二級的輸出電壓波形有無失真。若有失真現(xiàn)象，則應(yīng)調(diào)整靜態(tài)工作點（調(diào)Rp Rp2應(yīng)微調(diào)），或減小輸入信號幅度，使波形不失真為止。若輸出波形有寄生振蕩，應(yīng)先消除。消除方法如下：信號發(fā)生器的輸出線要盡量短，要用屏蔽線； T1或 T2的 bc 極之間加 5PF～ 100PF 的電容。 (1) 將放大器負(fù)載斷開，先將輸入信號 頻率調(diào)到 1KHz，調(diào)整輸入信號幅度使輸出信號幅度最大且不失真，分別測出輸入信號峰峰值 Uipp 和輸出信號的峰峰值 Uopp，并求出 Aum。 (2) 保持輸入信號幅度不變，由低到高，改變頻率，先大致觀察在哪一個上限頻率和下限頻率時輸出幅度下降，然后測量 Uopp 值，填入表 J42 中。在特性平直部分，可少測幾個點，在特性彎曲部分應(yīng)多測幾個點。 （ 3） 接上負(fù)載，重復(fù)上述實驗。 表 J42 f (Hz) PoP?V ??LR ?R 測無級間反饋時兩級放大電路的性能 (1) 測量電壓放大倍數(shù) umA 加輸入信號 10mVPiP ??V ， f ＝ 1kHz， ??LR 時，測量 PoP?V ，算出 umA ，并與上述所測結(jié)果 38 比較是否相等。 (2) 測量輸入電阻 ir 接入 ?R ，加大信號源電壓，使放大電路的輸出電壓與未接入 SR 時相同，測量此時信號源電壓 PSP?V ，則 SPiPPSP PiPi RVV Vr ??? ?? ? (3) 測量輸出電阻 or 使 5mVPiP ??V ， f=1kHz， ?R 時， 測輸出電壓 PoP?V ，則 LPoP/PoPo )1( RVVr ??? ?? 其中 /PoP?V 是負(fù)載電阻 LR 開路時的輸出電壓， PoP?V 是接入負(fù)載電阻后的輸出電壓。 (4) 測量上限頻率 hf 及下限頻率 Lf 去掉 SR 、 LR ，輸入適當(dāng)幅值的信號，在 f=1kHz 時使輸出電壓在示波器上顯示出大小適度、基本不失真的正弦波。保持輸入信號不變，提高信號頻率，直至示波器上顯示的波形幅度縮小到原來幅值的 70%，此時輸入信號頻率即為 hf 。同樣，降低信號頻率，示波器上顯示的輸出電壓波形幅度縮小到原來幅值的 70%，此時輸入信號的頻率即為 Lf 。 將 (1)～ (4)測出的電壓放大倍數(shù) umA ；輸入電阻 ir ；輸出電阻 or ；上限頻率 hf 和下限頻率 Lf ，各數(shù)據(jù)填入表 J43 中無反饋部分。 測反饋放大電路的性能 將 A 端和 B 端相接，電路成為電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路，重復(fù)步驟 4 的 (1)～ (4)，將測得的各數(shù)據(jù)填入表 J43 有反饋部分。 表 J43 測 量 數(shù) 據(jù) 由測量數(shù)據(jù)計算 無反饋 /PoP?V (mv) PoP?V (mv) PSP?V (mv) hf (kHz) Lf (Hz) umA ir or 有負(fù)反饋 /PoP?V (mv) PoP?V (mv) PSP?V (mv) hff (kHz) Lff (Hz) fAum ifr ofr 39 五、 報告要求 說明兩級放大電路靜態(tài)工作點對放大倍數(shù)及輸出波形的影響。 列表整理實驗數(shù)據(jù)，畫出兩級放大電路的幅頻特性曲線 (用對數(shù)座標(biāo)紙 ) 根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)，求出無級 間反饋和有級間反饋時的電壓放大倍數(shù)，輸入電阻和輸出電阻。 根據(jù)實驗結(jié)果說明電壓串聯(lián)負(fù)反饋對放大電路性能的影響。 利用深度負(fù)反饋的近似公式，估算電壓放大倍數(shù) umfA 。 六、 預(yù)習(xí)及思考題 復(fù)習(xí)多級放大器計算 umA 的方法，兩級之間的相互影響，頻率特性等。 如何選擇靜態(tài)工作點？每一級的靜態(tài)工作點在連成兩級放大電路時是否會發(fā)生變化。 用什么方法增大放大器的輸出幅度？ 要想提高放大器的放大倍數(shù)應(yīng)采取什么措施？ 如 何提高上限頻率和下限頻率？影響它們的主要環(huán)節(jié)是什么？ 實驗五 比例、求和運算電路 七、 實驗?zāi)康? 3． 掌握運算放大器組成比例求和電路的特點性能及輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系。 4． 學(xué)會上述電路的測試和分析方法。 八、 儀器及設(shè)備 示波器 、 TB 型模擬電路實驗儀和 ⑤ 號實驗板 等。 九、 實驗電路原理 集成運算放大器是具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級放大電路。當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元件組成輸入和負(fù)反饋電路時，可以實現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。 十、 實驗內(nèi)容及步驟 每個比例、求和運算電路實驗，都應(yīng)先進(jìn)行以下兩項： 3． 按電路圖接好線后，仔細(xì)檢查， 確保正確無誤。 將各輸入端接地，接通電源，用示波器觀察是否出現(xiàn)自激振蕩。若有自激振蕩，則需更換集成運算放大電路。 4． 調(diào)零：各輸入端仍接地，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使輸出電壓為零（用示波器測量） ⑴ 反相比例放大器 實驗電路如圖 J51 所示 圖 J51 反相比例放大器 40 預(yù)習(xí)要求： 分析圖 J51 反相比例放大器的主要特點（包括反饋類型），求出表 J51 的理論估算值。 表 J51 直流輸入電壓 iV (mv) 50 100 300 1000 輸出電壓oV 理論估算值 實測值 誤差 實驗內(nèi)容 ： 在 5 號實驗?zāi)０迳习磮D J51“反相比例放大器 ”連好線，并接上電源線，做表 J51 中的內(nèi)容。 將反相比例放大器的輸入端接 DC 信號源的輸出，將 DC 信號源的轉(zhuǎn)換開關(guān)置于合適位置，調(diào)節(jié)電位器，使 iV 分別為表 J51 中所列各值，分別測出 oV 的值，填在該表中。 ⑵ 同相比例放大器 實驗電路 如圖 J52 所示。 預(yù)習(xí)要求： ① 分析圖 J52 同相比例放大器的主要特點（包括反饋類型），求出表 J52 各理論估算值。 ② 熟悉實驗任務(wù)，自擬實驗步驟，并做好實驗記錄準(zhǔn)備工作。 圖 J52 同相比例放大器 表 J52 直流輸入電壓 iV (mv) 50 100 300 1000 輸出電壓 oV 理論估算值 實測值 誤差 ⑶ 電壓跟隨器 實驗電路如圖 J53 所示 預(yù)習(xí)要求： 41 ① 分析圖 J53 電路的特點，求出表 J53 中各理論估算值。 ② 熟悉實驗任務(wù)，自擬實驗步驟，并做好實驗記錄準(zhǔn)備工作。 圖 J53 電壓跟隨器 實驗步驟： 在 5 號實驗?zāi)０迳?，按圖 J53 和表 J53 的要求連好線，分別測出表 J53 中各條件下的 oV 值。 表 J53 iV (mv) 50 100 1000 3000 測試條件 10kΩS?R 10kΩF?R LR 開路 同左 同左 100kΩS?R 100kΩF?RLR 開路 100kΩS?R 100kΩF?R10kΩL?R 同左 100kΩS?R 10kΩF?R LR 開路 10kΩS?R 10kΩF?R LR 開路 oV 理論估算值 實測值 誤差 ⑷ 反相求和電路 實驗電路如圖 J54 所示。 圖 J54 反相求和電路 42 預(yù)習(xí)要求 與實驗步驟 ： ① 分析圖 J54 所示反相求和電路的特點，并估算； ② 先將運放調(diào)零，然后按表 J54 的內(nèi)容進(jìn) 行實驗測量，并與理論計算值比較。 表 J54 i1V （ mV） 300 300 i2V (mV) 200 200 oV （ V） 實測值 理論值 ⑸ 雙端輸入求和電路 實驗電路如圖 J55 所示。 圖 J55 雙端輸入求和電路 實驗步驟： ① 在 5 號實驗?zāi)０迳习磮D J55 連接好電路，并將運算放大器調(diào)零。 ② 按表 J55 要求實驗測量并記錄。 表 J55 i1V （ mV） 100 2020 200 i2V (mV) 500 1800 200 oV （ V） 實測值 理論值 十一、 報告要求 總結(jié)本實驗中的各種運算電路的特點及性能。 分析理論計算與實驗結(jié)果出現(xiàn)誤差的原因。 十二、 思考題 分析實驗中所得的值，試回答下列問題： （ 1） 反相比例放大器和同相比例放大器的輸入電阻，輸出電阻各有什么特點？試用深度負(fù)反饋的概念解釋。 43 （ 2） 工作在線性范圍內(nèi)的集成運放兩個輸入端的電流和電位差是否可視為零？為什么？ （ 3） 比較反相求和電路與雙端輸入求和電路中集成運放塊的共模輸入電壓，試說明哪個電路的運算精度高？ 做比例、求和等運算電路實驗時，如果不先調(diào)零，行嗎？為什么？ 為了使運放集成電路能正常工作，不致?lián)p壞，實驗中應(yīng)注意什么問題？ 實驗六 積分 、 微分電路 一、 實驗?zāi)康? 學(xué)會用運放、電容、電阻等構(gòu)成積分、微分電路。 熟悉積分、微分電路的特點和性能。 二、 儀器及設(shè)備 示波器 、 TB 型模擬電路實驗儀和 ⑤ 號實驗板 、 信號發(fā)生器 等。 三、 實驗電路 積分電路 實驗電路如圖 J61 所示。 圖 J61 積分電路 預(yù)習(xí)要求： （一） 分析圖 J61，弄清下列問題： （ 1）設(shè)積分電路輸入信號 iV 的頻率為 200Hz、幅度為 ? 6V 的方波，分析下面兩種情況下 oV 的波形（包括幅度）。 ① K10021 ?? RR ② K1021 ?? RR （ 2）分析該積 分電路中電阻 FR 的作用，試說明： ① 若將電阻 FR 開路，該積分電路能否正常積分？為什么？ ② 電阻 FR 的阻值對積分精度有何影響？ （ 3）若積分輸入電壓 iV 為正弦波，在穩(wěn)態(tài)情況下 oV 與 iV 的相位差是多少？哪個滯后？ oV 與 iV 的 44 相位差及它們的幅值比是否隨頻率變化而改變？當(dāng)輸入信號的頻率為 100Hz，有效值為 1V 時， oV ＝？ （二）熟悉實驗任務(wù)自擬實驗步驟，并做好實驗記錄準(zhǔn)備工作。 實驗任務(wù)： （ 1） 調(diào)零：（在 5 號實驗?zāi)０迳习磮D J61 連好線，并接通電源。） ① 在進(jìn)行積分運算之前，應(yīng)先對運放調(diào)零，為便于調(diào)節(jié) iV 先接地，將圖中 K1 閉合（用導(dǎo)線連通）即通過 FR 的負(fù)反饋作 用容易實現(xiàn)調(diào)零。調(diào)零調(diào)好后，要將 K1 斷開，以免 FR 的接入造成積分誤差。 ② 用示波器測 oV ，慢慢調(diào)整調(diào)零電位器，使 oV ＝ 0。 （ 2）輸入方波信號： ① 將積分電路的輸入端接頻率為 200Hz、幅度為 ? 6V 的方波信號，用雙蹤示波器觀察 iV 和 oV 的波形，記下它們的開關(guān) 、周期、幅度等特征。 ② 將積分電路中的電阻 1R 和 2R 都改為 10K，重復(fù)做上面（ 1）中的實驗內(nèi)容。 （ 3）輸入正弦波 將電阻和電容分別改為 K1021 ?? RR ， uF10?C ，然后： ① 將積分電路的輸入端接頻率為 200Hz、峰峰值為 3V的正弦波，用雙蹤示波器觀察 iV 和 oV 的波形及相位關(guān)系 ，并用雙蹤示波