模拟电子技术实验与设计指导书_学生用指导书

模拟电子技术实验与设计指导书_学生用指导书内容摘要：

μ h”作单位。 2) 品质因数。 电感线圈中，储存能量与消耗能量的比值称为品质因数，也称 Q值，具体表现为线圈感抗 (WL)线圈的损耗电阻 (R)的比值。 3) 分布电容。 电感线圈的分布是指线圈的匝数之间形成的电容效应。 这些电容的作用可以看作一个与线圈并联的等效电容，低频时，分布电容对电感器的工作没有影响上。 高频时，会改变电感的性能。 4) 电感线圈的直流电阻 ,即为电感线圈的直流损耗电阻 R。 ；可以用万用表的欧姆挡直接测量出来 . 2．变压器的主要特性参数 20 1）变压比 n。 变压比是指变压器的初级电压 U1与次级电压 U2的比值或初级线圈匝数N1与次级线圈匝数 N2 的比值。 n＝2121 NNUU  2）额定功率。 额定功率是指在规定的频率和电压下，变压器能长期工作而不超过规定温升的输出功率。 3）效率。 效率是指变压器的输出功率与输入功率的比值。 一般来说，变压器的容量越大，其效率越高，容量越小，效率越低。 例如：变压器的额定功率为 100W以上时，其效率可达 90％以上；变压器的额定功率为 10W以下时其效率只有 60％ — 70％。 （ 4）绝缘电阻。 绝缘电阻是指变压器各绕组之间以及各绕组对铁心（或机壳）之间的电阻。 若绝缘电阻过低，会使仪器和设备机壳带电，造成工作不稳定，甚至对设备和人身带来危险。 三、电感的识别方法 电感的识别方 法与电阻、电容相似，也有直标法、文字符号法和色标法。 这里不再介绍。 1．电感和变压器的检测方法 1)电感的性能检测 电感的性能检测一般采用外观检查结合万用表测试的方法。 先检查外观，看线圈有无断线或烧焦的情况（这种故障现象较常见），若无此现象，再用万用表检测。 若测得线圈的电阻远大于标称值或趋于无穷大，说明电感器断路；若测得线圈的电阻远小于标称阻值，说明线圈内部有短路故障。 2)变压器的性能检测 变压器的性能检测方法与电感大致相同，不同之处在于：检测变压器之前，先了解 21 该变压器的连线结构。 在没有电气连接的地方，其 电阻值应为无穷大；有电气连接之处，有其规定的直流电阻（可查资料得知） 半导体器件 半导体器件具有体积小、功能多、质量小、耗电省、成本低等诸多优点，在电子电路中得到广泛运用。 表 1— 3 国产半导体分立器件型号的命名及其含义 第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 用数字表示器 件的电极数目 用字母表示器件的材料和极性 用字母表示器件的类别 用数字表示器件的序号 符号 意义 符号 意义 符号 意义 2 二 极 管 A N 型锗材料 P 普通管 B P 型锗材料 V 微波管 C N 型锗材料 W 稳压管 D P 型锗材料 C 变容管 Z 整流管 L 整流堆 S 隧道管 N 阻尼管 U 光电器件 K 开关管 22 3 三 极 管 A PNP 型锗材料 X 低频小功率管 B NPN 型锗材料 G 高频小功率管 C PNP 型锗材料 D 低频大功率管 D NPN 型锗材料 A 高频大功率管 E 化合物材料 U 光电器件 K 开关管 T 可控整流管 Y 体效应 器件 B 雪崩管 J 阶跃恢复管 按国家标准 GB249— 74 的规定，国产半导体分立器件的型号命名由五部分组成，具体含义如表 1— 3所示 (本标准适合于无线电电子设备所用半导体器件的型号命名 )。 一、二极管 二极管是由一个 PN 结、电极引线以及外壳封装构成的。 二极管的最大特点是：单向导电性。 其主要作用包括：稳压、整流、检波、开头、光 /电转换等。 1． 二极管的分类 材料来分，可分为：硅二极管、锗二极管。 按结构来分，可分为：点接触型二极管、面接触型二极管。 按用途来分，可分为：稳压二极管 、整流二极管、检波二极管、开关二极管、发光 23 二极管、光电二极管等。 常用二极管的外形结构和电路符号如图 1－ 7 所示。 图 1－ 7 常用二极管的外形结构和电路符号 2．二极管性能的检测 1)外观判别二极管的极性。 对于二极管在其外壳上已有标志的，可根据标出色环（色点），有色环（色点）的一端为二极管的负极端，若二极管是透明玻璃壳，则可直接看出极性，即二极管内部连触丝的一端为正极。 2)万用表检测二极管的极性好与坏。 检测原理：根据二极管的单向导电性这一特点，性能良好的二极管，其正向电阻小，反向电阻大；这两个数值相差 越大越好。 若相差不多，说明二极管的性能不好或已经损坏。 测量时选用万用表的“欧姆”挡，一般用 R179。 100 或 R179。 1K挡，而不用 R179。 1 或 R179。 10K挡。 因为 R179。 1挡的电流太大，容易烧坏二极管， R179。 10K挡的内电源电压太大，易击穿二极管。 测量方法：将两表棒分别接在两个电极上，读出测量的阻值；然后将表棒对换，再测量一次，记下第二次阻值。 若两次阻值相差很大，说明该二极管性能良好；并根据测量电阻小的那次表棒接法（称之为正向连接），判断出黑表棒连接的是二极管的正极，与 24 红表棒连接的是二极管的负极，因为万用表的内电源的正极与万 用表的“ — ”插孔连通，内电源的负极与万用表的“＋”插孔连通。 必须指出：由于二极管的伏安特性是非线性的，用万用表的不同电阻挡测量二极管的电阻时，会得出不同的电阻值。 二、 晶体管 晶体管是由两个 PN 结（发射结和集电结）、三根电极引线（基极、发射极、集电极）以及外壳封装构成的。 晶体管除具有放大作用外，还能起电子开头、控制作用，是电子电路与电子设备中广泛使用的基本组件。 1．晶体管的分类 按材料来分，可分为：硅晶体管、锗晶体管。 按结构来分，可分为： NPN 型晶体管、 PNP型晶体管。 按功率来分，可分为：大功率晶 体管、中功率晶体管、和小功率晶体管。 按频率来分，可分为：高频管和低频管。 按用途来分，可分为：放大管、光电管、检波管、开关管等。 图 1— 8 常用晶体管的外形结构和电路符号 25 常用晶体管的外形结构和电路符号如图 1— 8 所示。 2．晶体管的检测及判别 万用表检测晶体管的引脚极性与性能。 用万用表检测晶体管的引脚极性与性能好坏时，仍然选用万用表的 R179。 100 或 R179。 1K“欧姆”挡。 1)基极及晶体管管型的判别：根据晶体管的结构特点可知，基极 B与集电极 C之间、基极 B与发射极 E之间分别为两个 PN 结，它们的正向电阻小 ，反向电阻大。 测量时，先将红表棒接在一个假定的基极上，黑表棒分别依次接到其余两个电极上，测出的电阻值都很大（或都很小）；然后将表棒对换，即黑表棒接在假定的基极上，红表棒分别依次接在其余两个电极上，测出的电阻值都很小，（或都很大）。 或满足这个条件，说明假定的基极是正确的，而且该晶体管为 NPN型管（对应上述括号中测试结果的是 PNP型管）。 如果得不到上述结果，那假定就是错误的，必须换一个电极重新测试，直到满足条件为止。 2) 集电极 C 和发射极 E 的区分：若晶体管为 NPN管，在步骤 1）中，已经确定基极B。 因而对另两 个电极，一个假设为集电极 C，另一个假设为发射极 E；在 C， B 之间接上人体电阻（即用手捏紧 C， B两极，但不能将 C， B两电极短接）代替电阻 RB ，并将黑表棒（对应万用表内电源的正极）接 C 极，红表棒（对应万用表内电源的负极）接 E 极，测量出 C。 E 之间的等效电阻，记录下来，然后按前一次对 C， E 相反的假设，再测量一次。 比较两次测量结果，以电阻小的那一次为假设正确（因为 C， E之间的电阻小，说明晶体管的放大倍数大，假设就正确）。 若晶体管为 PNP管，测量时，只需将红一表棒接 C 极，黑表棒接 E极即可。 场效应管（ FET） 一、场效应管的分类 根据结构的不同，场效应管可分为：结型场效应管（ J— FET）和绝缘栅场效应管（又称金属 — 氧化物 173。 — 半导体场效应管 MOSFET，简称 MOS管）。 根据极性的不同， J— FET与 MOS 管中又分为： N沟道和 P沟道两种。 场效应管的电路符号如图 1— 9所示。 图 1— 9 场效应管的电路符号 二、场效应管的保存方法与检测 对于绝缘栅效应管（ MOS 管）来说，由于其输入电阻很大（ 109— 1015Ω），栅、源极之间的感应电荷不易泄放，使得少量感应电荷就会产生很高的感应电压，极易使 MOS管击穿。 因而 MOS 管在保存时，应把它的三个电极短接在一起。 取用时，不要拿它的引脚，而要拿它的外壳。 使用时，要在它的栅 、源极之间接入一个电阻或一个稳压二极管，以降低感应电压的大小。 焊接时，也应使 MOS 管的三个电极短接，且电烙铁的外壳必须接地，或将电烙铁烧好后断开电源用余热焊接。 结型场效应管（ J— FET）可用万用表的欧姆挡进行检测，但本方法并不适用 MOS场 26 效应管。 将万用表置于 R179。 1K 档，用黑表笔接触假定为栅极 G 的管脚，然后用红表笔分别接触另两个管脚。 若阻值均比较小 (约 5－ 10 欧 )，再将红、黑表笔交换测量一 次。 如阻值较大 (∞)，说明都是反向电阻 (PN 结反向 )，属 N 沟道管，且黑表笔接触的管脚为栅极 G，并说明原先的假定是正确的。 若两次测出的阻值均很小，说明是正向电阻，属于 P沟道管，黑表笔接触的管脚也为栅极 G。 若不出现上述情况时，可以调换正、负表笔按上述方法测试，直至判断出栅极为止。 一般结型场效应管的源极与漏极，其制造工艺是对称的。 所以，当栅极 G确定以后，对于源极与漏极不一定要判别，因为这两个极可以互换使用，而源极与漏极之间的电阻约为几千欧。 绝缘栅场效应管（ MOS 管）由于其电阻太大，极易被感应电荷击穿，因而不能 用万用表进行检测，而要用专用测试仪测试。 实验 三 比例、求和运算电路 一、 实验目的 1． 掌握运算放大器组成比例求和电路的特点性能及输出电压与输入电压的函数关系。 2． 学会上述电路的测试和分析方法。 二、 仪器及设备 示波器 、 TB 型模拟电路实验仪和 ⑤ 号实验板 等。 三、 实验电路原理 集成运算放大器是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件组成输入和负反馈电路时，可以实现各种特定的函数关系。 四、 实验内容及步骤 每个比例、求和运算电路实验，都应先进行以下两项： 1． 按电路图接好线后，仔细检查，确保正确无误。 将各输入端接地，接通电源，用示波器观察是否出现自激振荡。 若有自激振荡，则需更换集成运算放大电路。 2． 调零：各输入端仍接地，调节调零电位器，使输出电压为零（用示波器测量） ⑴ 反相比例放大器 实验电路如图 J51 所示 图 J51 反相比例放大器 预习要求： 分析图 J51 反相比例放大器的主要特点（包括反馈类型），求出表 J51 的理论估算值。 表 J51 27 直流输入电压 iV (mv) 50 100 300 1000 输出电压oV 理论估算值 实测值 误差 实验内容 ： 在 5 号实验模板上按图 J51“反相比例放大器 ”连好线，并接上电源线，做表 J51 中的内容。 将反相比例放大器的输入端接 DC 信号源的输出，将 DC 信号源的转换开关置于合适位置，调节电位器，使 iV 分别为表 J51 中所列各值，分别测出 oV 的值，填在该表中。 ⑵ 同相比例放大器 实验电路如图 J52 所示。 预习要求： ① 分析图 J52 同相比例放大器的主要特点（包括反馈类型），求出表 J52 各理论估算值。 ② 熟悉实验任务，自拟实验步骤，并做好实验记录准备工作。 图 J52 同相比例放大器 表 J52 直流输入电压 iV (mv) 50 100 300 1000 输出电压 oV 理论估算值 实测值 误差 ⑶ 电压跟随器 实验电路如 图 J53 所示 预习要求： ① 分析图 J53 电路的特点，求出表 J53 中各理论估算值。 ② 熟悉实验任务，自拟实验步骤，并做好实验记录准备工作。 28 图 J53 电压跟随器 实验步骤： 在 5 号实验模板上，按图 J53 和表 J53 的要求连好线，分别测出表 J53 中各条件下的 oV 值。 表 J53 iV (mv) 50 100 1000 3000 测试条件 10kΩSR 10kΩFR LR 开路 同左 同左 100kΩSR 100kΩFRLR 开路 100kΩSR 100kΩFR。