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1、电工电子课程实验指导书楚晓华编聊城大学汽车与交通工程学院2006年1月实验一电压源与电流源的等效变换一、实验目的1 .掌握电源外特性的测试方法。2 .验证电压源与电流源等效变换的条件。二、原理说明1. 一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。其外特性曲线，即其伏安特性曲线u=f（I）是一条平行于I轴的直线。一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源，即其输出电流不随负载两端的电压（亦即负载的电阻值）而变。2. 一个实际的电压源（或电流源），其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变，因它具有一定
2、的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来摸拟一个实际的电压源（或电流源）。3. 一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源US与一个电阻R。相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源IS与一电导g“相并联的给合来表示。如果有两个电源，他们能向同样大小的电阻供出同样大小的电流和端电压,则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。一个电压源与一个电流源等效变换的条件为：电压源变换为电流源：1.=lR,g0=lR0电流源变换为电压源：Us=IsR11,R1=1/g
3、ll如图IT所示。图IT三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1可调直流稳压电源030V12可调直流恒流源0500mA13直流数字电压表0300V14直流数字毫安表0500mA15万用表1自备6电阻器120,200300,1KHE-Il7可调电阻箱099999.91HE-Il四、9&验内容1.测定直流稳压电源（理想电压源）与实际电压源的外特性（1）利用HETl上的元件和屏上的电流插座，按图1-2接线。US为+12V直流稳压电源。调节,令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。U(V)I(mA)（2）按图1-3接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R2,令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。U(
4、V)I(mA)2.测定电流源的外特性按图1-4接线，IS为直流恒流源，调节其输出为IOnlA,令&分别为IKQ和8（即接入和断开），调节电位器R（从0至IKQ）,测出这两种情况下的电压表和电流表的读数。自拟数据表格，记录实验数据。3.测定电源等效变换的条件先按图1-5（八）线路接线，记录线路中两图1-4出电流Is,使两表的读数与一表的读数。然后利用图-5（八）中右侧的元件和仪表，按图1-5(b)接线。调节恒流源的输相等，记录IS之值，验证等效变换条件的正确性。（八）(b)图1-5五、实验注意事项1 .在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值，测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，注意
5、恒流源负载电压不可超过20伏，负载更不可开路。2 .换接线路时，必须关闭电源开关。3 .直流仪表的接入应注意极性与量程。六、预习思考题1 .直流稳压电源的输出端为什么不允许短路？直流恒流源的输出端为什么不允许开路？2 .电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势，稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？七、实验报告1 .根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、归纳各类电源的特性。2 .从实验结果，验证电源等效变换的条件。3 .心得体会及其他。实验二功率因数及相序的测量一、实验目的1 .掌握三相交流电路相序的测量方法。2 .熟悉功率因数表的使用方法，了解负载性质对功率因数的影响。二、
6、原理说明图2T为相序指示器电路，用以测定三相电源的相序A、B、C（或U、V、W）o它是由一个电容器和两个电灯联接成的星形不对称三相负载电路。如果电容器所接的是A相，则灯光较亮的是B相，较暗的是C相。相序是相对的，任何一相均可作为A相。但A相确定后，B相和C相也就确定了。为了分析问题简单起见设Xc=Rb=Rc=R,/=UpZ0oUH+Up，冷+UR=+/则uNN=Jjj+jRRRUB=UB-UNN=up(-g-j与一Up(-G2+0.6)=Up(-0.3-jl.466)=1.49Z-101.6oUpUtc=Uc-Unn=Up(-j-)-Up(-O.2+jO.6)=Up(-0.3+j,266)=0
7、.4Z-138.4oUp由于ubuc,故B相灯光较亮。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1单相功率表(DGJ-07)2交流电压表0500V3交流电流表05A4白灯灯组负载15W/220V3DGJ-045电感线圈30W镇流器1DGJ-046电容器1F,4.7FDGJ-05四、实验内容1 .相序的测定(1)用220V、15W白炽灯和1F/500V电容器，按图2-2接线，经三相调压器接入线电压为220V的三相交流电源，观察两只灯泡的亮、暗，判断三相交流电源的相序。(2)将电源线任意调换两相后再接入电路，观察两灯的明亮状态，判断三相交流电源的相序。2 .电路功率(P)和功率因数(CoS6)的测定按
8、图2-2接线，按下表所述在A、B间接入不同器件，记录CoSe表及其它各表的读数，并分析负载性质。A、B间U(V)UR(V)U1.(V)Uc(V)I(V)P(w)Cos负载性质短接接入C接入1.接入1.和C说明：C为4.7uF500V,1.为30W日光灯镇流器。五、实验注意事项每次改接线路都必须先断开电源。六、预习思考题3 据电路理论，分析图2-1检测相序的原理。七、实验报告1 .简述实验线路的相序检测原理。2 .根据U、I、P三表测定的数据，计算出cos,并与CoS(I)表的读数比较，分析误差原因。3 .分析负载性质与COS(I)的关系。4 .心得体会及其他。实验三晶体管共射极单管放大器一、实
9、验目的1、学会放大器静态工作点的调试方法，分析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、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。3、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。二、实验原理图31为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用班和Rb2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻Re,以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号U后，在放大器的输出端便可得到一个与U相位相反，幅值被放大了的输出信号U。，从而实现了电压放大。在图31电路中，当流过偏置电阻RHl和Rb2的电流远大于晶体管T的基极电流时（一般510倍），则它的静态工作点可用下式
10、估算UBRBlRBl+R1J2UCCUb-UbetIp-IrR1.UCE=UC氏IC(Rc+Rk)电压放大倍数Av=-el%输入电阻Ri=RBl/R52/i,e输出电阻2RC由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。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
11、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=O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和Ue。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压UE或Uc,然后算出IC的方法，例如，只要测出Ue,即可用ICj=）算出Ic（也可根据IC=与，由UC确定Ic）,DDKEKC同时也能算出UBE=UB-Ue，UCE=UC-UEO为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。2）静态工作点的调试放大器静态工作点
12、的调试是指对管子集电极电流Ic（或UCE）的调整与测试。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后易产生饱和失真，此时U。的负半周将被削底，如图3-2（八）所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即U。的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图3-2（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输入电压i,检查输出电压u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。图3-2静态工作点对UO波形失真的影响改变电路参数UQ艮、RB（RIn、R2）都会引起静
13、态工作点的变化，如图3-3所示。但通常多采用调节偏置电阻Rbz的方法来改变静态工作点，如减小Rb2,则可使静态工作点提高等。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言，如输入信号幅度很小，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数、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AY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
14、,在输出电压Uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出1和u。的有效值也和U。，则AV=Ui2）输入电阻Ri的测量为了测量放大器的输入电阻，按图34电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R,在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出IJS和U,则根据输入电阻的定义可得测量时应注意下列几点：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UR时必须分别测出US和U”然后按UR=US-Ui求出UR值。电阻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为同一数量级为好，本实验可取R=12KQ03）输出电阻R。的测量按图3-4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载R
15、1.的输出电压Uo和接入负载后的输出电压U.,根据U1.=R；RU即可求出1.R0=（殳一I）R1.在测试中应建意，必须保持R1.接入前后输入信号的大小不变。4）最大不失真输出电压UOPP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。为此在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1.（改变静态工作点），用示波器观察u0,当输出波形同时出现削底和缩顶现象（如图3-5）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，用交流毫伏表测出Uo（有效值），则动态范围等于2仞。或用示波器直接读出U
16、WP来。图3-5静态工作点正常，蓊入信号太大引起的失真5）放大器幅频特性的测量放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数Al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36所示，AUm为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的1/五倍,即0.707AUm所对应的频率分别称为下限频率。和上限频率九，则通频带ff=fn-fl放大器的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数AS为此，可采用前述测AU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，
17、要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不得失3DG9011(NPN)3CG9012(PNP)9013(NPN)图3-7晶体三极管管脚排列真。6）干扰和自激振荡的消除参考实验附录三、实验设备1、+12V直流电源3、双踪示波器5、直流电压表7、频率计2、函数信号发生器4、交流毫伏表6、直流毫安表8、万用电表9、晶体三极管3DG6X1(8=50100)或9011X110、电阻器、电容器若干四、实验内容实验电路如图31所示。各电子仪器可按实验要求方式连接，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
18、端上。1、调试静态工作点接通直流电源前，先将RU调至最大，函数信号发生器输出旋钮旋至零。接通+12V电源、调节Ru,使Ic=2.0mA(即UE=2.OV),用直流电压表测量Ub、Ue、UC及用万用电表测量Rb2值。记入表31。表3TIc=2mA测量值计算值Ub(V)UE(V)Uc(V)Rb2(K)Ube(V)UCE(V)Ic(mA)2、测量电压放大倍数在放大器输入端加入频率为IKHz的正弦信号Us,调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压UIOmV,同时用示波器观察放大器输出电压U0波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述三种情况下的U。值，并用双踪示波器观察Un和Ui的相位关系，记
19、入表32。表32Ic=2.OmAUi=mVUiUoRc(K)Rl(KC)U(V)Av2.4OOI1.2OO2.42.43、观察静态工作点对电压放大倍数的影响置Rc=24KQ,Rl=,Ui适量，调节R”,用示波器监视输出电压波形,在Uo不失真的条件下，测量数组IC和UO值，记入表33。表33Rc=2.4KRl=coUi=mVIc(mA)2.0U0(V)Av测量IC时，要先将信号源输出旋钮旋至零(即使Ui=0)。4、观察静态工作点对输出波形失真的影响置Rc=2.4KQ,R1=2.4K,ui=0,调节RW使k=2.OmA,测出UCE值，再逐步加大输入信号，使输出电压u。足够大但不失真。然后保持输入信
20、号不变，分别增大和减小Rw,使波形出现失真，绘出W的波形，并测出失真情况下的Ie和UCE值，记入表3-4中。每次测IC和UcE值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。表34Rc=2.4KR1=OOUi=mVIc(mA)Uce(V)Uo波形失真情况管子工作状态U。,卜*t2.0UCJ卜AtUCJ卜At5、测量最大不失真输出电压置Rc=2.4KQ,R1=2.4K,按照实验原理2.4）中所述方法，同时调节输入信号的幅度和电位器R,用示波器和交流亳伏表测量UoPP及U。值，记入表35。表3-5R=2.4KR=2.4KIc(mA)UiB(mV)Urtn(V)Uopp(V)*6、测量输入电阻和输出电阻置Rc=2
21、.4KQ,R1=2.4K,Ic=2.OmAo输入f=IKHz的正弦信号,在输出电压u。不失真的情况下，用交流毫伏表测出Us,Ui和U1.记入表3-6。保持US不变，断开K,测量输出电压U。，记入表3-6。表3-6Ic=2mARc=2.4KR1=2.4KUS(mv)Ui(mv)Ri(K)U1.(V)Uo(V)R0(K)测量值计算值测量值计算值*7、测量幅频特性曲线取Ic=2.0mA,Rc=2.4K,R1=2.4Ko保持输入信号U的幅度不变，改变信号源频率f,逐点测出相应的输出电压Uo,记入表37。表37Ui=mVff。-f(KHZ)UO(V)AvUo/Ui为了信号源频率f取值合适，可先粗测一下，
22、找出中频范围，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。五、实验总结1、列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、电压放大倍数、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Re,R1.及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、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。六、预习要求1、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标。假设：3DG6的B=IO0,Rbi=20K,Rb2=60K,Rc=2.4K,Rl=2.4K估算放大器的静态工作点，电压放大倍数A、,，输
23、入电阻R和输出电阻凡2、阅读实验附录中有关放大器干扰和自激振荡消除内容。3、能否用直流电压表直接测量晶体管的Ube?为什么实验中要采用测Ub、Ue,再间接算出UBE的方法？4、怎样测量Rb2阻值？5、当调节偏置电阻Rg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UCE怎样变化？6、改变静态工作点对放大器的输入电阻Ri有否影响？改变外接电阻R1对输出电阻Rn有否影响？7、在测试A、，R和凡时怎样选择输入信号的大小和频率？为什么信号频率一般选IKHz,而不选100KHz或更高？8、测试中，如果将函数信号发生器、交流毫伏表、示波器中任一仪器的二个测试端子接线换位（即各仪器的接地端不再连在一起
24、），将会出现什么问题？注：附图3-1所示为共射极单管放大器与带有负反馈的两级放大器共用实验模块。如将K1.1.断开，则前级（I）为典型电阻分压式单管放大器；如将Kl.1.接通，则前级（I）与后级（三）接通，组成带有电压串联负反馈两级放大器。实验四差动放大器一、实验目的1、加深对差动放大器性能及特点的理解2、学习差动放大器主要性能指标的测试方法二、实验原理图4-1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。调零电位器Rp用来调节、T2管的静态工作点，使得输入信号Ui=O时，双端输出电压IJO=OoRE为两管共用的发射极电阻，它对差
25、模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数,但对共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。当开关K拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。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的能力。1、静态工作点的估算典型电路I1.JUEEl-Ube（认为加=u152iO）REICl=%2=51E恒流源电路J(U“+IUIJ)-Um当差动放大器的射极电阻RE足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数Ad由输出端方式决定，而与输入方式无关。双端输出：RE=8,RP在中心位置时，Ada=+RB+e+5(l+B)Rp单端输出-BRC当输入共模信号时，
26、若为单端输出，则有2ReAci=Ac2=1+%+（1+6）（Rp+2Re）若为双端输出，在理想情况下2uk三0cUi实际上由于元件不可能完全对称，因此AC也不会绝对等于零。3、共模抑制比CMRR为了表征差动放大器对有用信号（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CMRR=%Ac或CMRR=201.o料(dB)差动放大器的输入信号可采用直流信号也可采用交流信号。本实验由函数信号发生器提供频率f=IKHZ的正弦信号作为输入信号。三、实验设备与器件1、士12V直流电源3、双踪示波器2、函数信号发生器4、交流毫伏表5、直流电压表6、晶体三极管3DG6X3,要
27、求、T2管特性参数一致。（或9011X3）。电阻器、电容器若干。四、实验内容1、典型差动放大器性能测试按图4T连接实验电路，开关K拨向左边构成典型差动放大器。1）测量静态工作点调节放大器零点信号源不接入。将放大器输入端A、B与地短接，接通12V直流电源，用直流电压表测量输出电压U。，调节调零电位器R”使Uo=0。调节要仔细，力求准确。测量静态工作点零点调好以后，用直流电压表测量TKT2管各电极电位及射极电阻RE两端电压URE,记入表41。表4-1测量值Uci(V)Ubi(V)Uei(V)Uc2(V)Ub2(V)IMV)URE(V)计算值Ic(mA)Ib(mA)Uce(V)2）测量差模电压放大倍
28、数断开直流电源，将函数信号发生器的输出端接放大器输入A端，地端接放大器输入B端构成单端输入方式，调节输入信号为频率f=IKHz的正弦信号，并使输出旋钮旋至零，用示波器监视输出端（集电极G或C2与地之间）。接通12V直流电源，逐渐增大输入电压U,（约100mV）,在输出波形无失真的情况下，用交流毫伏表测U,UcUc2,记入表62中，并观察】，Uc2之间的相位关系及URE随U1改变而变化的情况。3）测量共模电压放大倍数将放大器A、B短接，信号源接A端与地之间，构成共模输入方式，调节输入信号f=lkHz,U1=IV,在输出电压无失真的情况下，测量几，儿之值记入表42,并观察u,ufl,U盘之间的相位
29、关系及U址随Uj改变而变化的情况。表4-2典型差动放大电路具有恒流源差动放大电路单端输入共模输入单端输入共模输入Ui100mVIV100mVIVUci(V)Uc2(V)A=d,Ui/Ad=dUi/Acic,Ui/Ac=/CMRR二IjIACl2、具有恒流源的差动放大电路性能测试将图4-1电路中开关K拨向右边，构成具有恒流源的差动放大电路。重复内容12）、13）的要求，记入表42。五、实验总结1、整理实验数据，列表比较实验结果和理论估算值，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实测值与理论值比较3）典型差动放大电路单端输出时CMRR的实测值与具有
30、恒流源的差动放大器CMRR实测值比较。2、比较u,UCl和uc2之间的相位关系。3、根据实验结果，总结电阻RE和恒流源的作用。六、预习要求1、根据实验电路参数，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BI=B2=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？怎样获得共模信号？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？用什么仪表测U。?5、怎样用交流毫伏表测双端输出电压UO?实验五集成运算放大器指标测试一、实验目的1、掌握运算放大器主要指标的测试方法。2、通过对运算放大器A741指标
31、的测试，了解集成运算放大器组件的主要参数的定义和表示方法。二、实验原理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由专用仪器进行测试的，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UA741（或F007）,引脚排列如图51所示，它是八脚双列直插式组件，脚和脚为反相和同相输入端，脚为输出端，脚和脚为正、负电源端，脚和脚为失调调零端，脚之间可接入一只几十KC的电位器并将滑动触头接到负电源端。脚为空脚。一08+图52Uos、IOS测试电路!X端零-OX调+Ucc
32、876I5t11-1、UA741主要指标测试112|3|4|-Ucc图51uA741管脚图D输入失调电压UOS理想运放组件，当输入信号为零时，其输出也为零。但是即使是最优质的集成组件，由于运放内部差动输入级参数的不完全对称,输出电压往往不为零。这种零输入时输出不为零的现象称为集成运放的失调。输入失调电压UoS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值。失调电压测试电路如图52所示。闭合开关Kl及使电阻RB短接，测量此时的输出电压UOl即为输出失调电压，则输入失调电压实际测出的Ue可能为正，也可能为负，一般在15mV,对于高质量的运放UoS在ImV以下。测试中应注意：a、将运放调
33、零端开路。b、要求电阻&和旦，R:,和RF的参数严格对称。2）输入失调电流IoS输入失调电流1.是指当输入信号为零时，运放的两个输入端的基极偏置电流之差，IoS=IIBI-%2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B的失配度，由于1.,U本身的数值已很小（微安级），因此它们的差值通常不是直接测量的，测试电路如图52所示，测试分两步进行a、闭合开关及及在低输入电阻下，测出输出电压Ik,如前所述,这是由输入失调电压UOS所引起的输出电压。b、断开Kl及两个输入电阻RB接入，由于RB阻值较大，流经它们的输入电流的差异，将变成输入电压的差异，因此，也会影响输出电压的大小，可见测出两个电阻
34、RB接入时的输出电压U02,若从中扣除输入失调电压UOS的影响，则输入失调电流IOS为R+RFR一般,IoS约为几十几百nA（109A）,高质量运放IOS低于InAo测试中应注意：a、将运放调零端开路。b、两输入端电阻RH必须精确配对。3）开环差模放大倍数AUd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AUd表示。它定义为开环输出电压U。与两个差分输入端之间所加信号电压Uld之比11按定义AUd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（几十赫芝以下）正弦交流信号进行测量。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
35、法。AUd的测试方法很多，现采用交、直流同时闭环的测试方法，如图53所示。图53AUd测试电路被测运放一方面通过R：、R、R2完成直流闭环，以抑制输出电压漂移，另一方面通过RF和RS实现交流闭环，外加信号US经、R2分压，使Ud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，电容C为隔直电容。被测运放的开环电压放大倍数为UdU-=(l+%UidR2Ui通常低增益运放AUd约为6070db,中增益运放约为80db,高增益在100db以上，可达120140db测试中应注意：a、测试前电路应首先消振及调零。b、被测运放要工作在线性区。c、输入
36、信号频率应较低，一般用50100HZ,输出信号幅度应较小，且无明显失真。4)共模抑制比CMRR集成运放的差模电压放大倍数Ad与共模电压放大倍数AC之比称为共模抑制比AACMRR=或CMRR=201g(db)AcJAc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中，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54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UjC时，测得八，则共模电压放大倍数为得共模抑制比CMRR=匕=
37、生%ACRlUQC图54CMRR测试电路测试中应注意：a、消振与调零b、Rl与R2、R3与RF之间阻值严格对称c、输入信号Uic幅度必须小于集成运放的最大共模输入电压范围Uic.5）共模输入电压范围UM集成运放所能承受的最大共模电压称为共模输入电压范围，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。Ua的测试电路如图5-5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Uie值。6）输出电压最大动态范围UOPP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56所示。改变US幅度，观
38、察U。削顶失真开始时刻，从而确定U。的不失真范围，这就是运放在某一定电源电压下可能输出的电压峰峰值Uoppo图55Ua测试电路图56UOPP测试电路2、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和幅度时，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,即保证输入为零时，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R,调零时，将输入端接地，调零端接入电位器R,用直流电压表测量输出电压U。，细心调节R,使U。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57所示电路进行调
39、零。一个运放如不能调零，大致有如下原因：组件正常，接线有错误。组件正常，但负反馈不够强（Rf/R太大），为此可将RF短路，观察是否能调零。组件正常，但由于它所允许的共模输入电压太低，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。组件正常，但电路有自激现象，应进行消振。组件内部损坏，应更（八）(b)图57调零电路3）消振。一个集成运放自激时，表现为即使输入信号为零，亦会有输出，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，常采用如下措施若运放有相位补偿端子，可利用外接RC补偿电路，产品手册中有补偿电
40、路及元件参数提供。电路布线、元、器件布局应尽量减少分布电容。在正、负电源进线与地之间接上几十F的电解电容和O.01lF的陶瓷电容相并联以减小电源引线的影响。注：自激消除方法请参考实验附录。三、实验设备与器件1、12V直流电源4、交流毫伏表2、函数信号发生器5、直流电压表3、双踪示波器6、集成运算放大器UA741X1电阻器、电容器若干四、实验内容实验前看清运放管脚排列及电源电压极性及数值，切忌正、负电源接反。1、测量输入失调电压UoS按图5-2连接实验电路，闭合开关K1.K2,用直流电压表测量输出端电压Ucn,并计算UOs。记入表51。2.测量输入失调电流IOS实验电路如图5-2,打开开关K1.
41、K2,用直流电压表测量Uo2,并计算Ioso记入表5-Io表51Uos(mV)Ios(11A)Aud(db)CMRR(db)实测值典型值实测值典型值实测值典型值实测值典型值2-105010010010680863、测量开环差模电压放大倍数AUd按图5-3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。和U,并计算Aud。记入表51。4、测量共模抑制比CMRR按图54连接实验电路，运放输入端加f=100Hz,UlC=I2V正弦信号，监视输出波形。测量UOC和Ue,计算AC及CMRRo记入表51。5、测量共模输入电压范围Um及输出电
42、压最大动态范围Uoppo自拟实验步骤及方法。五、实验总结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、讨论。六、预习要求1、查阅UA741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、测量输入失调参数时，为什么要将运放调零端开路，而在进行其它测试时，则要求对输出电压进行调零。3、测试信号的频率选取的原则是什么？实验六集成运算放大器的基本应用一、实验目的1、研究由集成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。二、实验原理集成运算放大器是一
43、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输入和负反馈电路时,可以灵活地实现各种特定的函数关系。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。理想运算放大器特性在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。开环电压增益Aud=输入阻抗r1=o输出阻抗rll=0带宽fn=o失调与漂移均为零等。理想运放在线性应用时的两个重要特性：(1)输出电压U。与输入电压之间满足关系式U0=Auil(U+-U-)由于AUd=8,而Uo为有限值,因此，U+UcOo即U+=I1.,称为“虚短(2)由于n=8,故流进运放两个输入端的电流可视为零，即1.B=0,称为“虚断”。这说明运放对其前级吸取电流极小。上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。基本运算电路1)反相比例运算电路电路如图61所示。对于理想运放，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级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=R1Rpo电路如图62所示，输出电压与
