表5.1静态工作点测量（电源电压=12V）最大值最小值VcEO集电极电压VcE集电极电路Ic（计算）分析说明：该电路能够正常工作的输出电压范围5.2电压放大倍数测量交流放大电路如图1.4所示，电路中C为输入耦合电容，C为输出耦合电容，C为交流旁路电容。在工作点调整好后，关闭电源，调节信号源输出频率为1KHz，输出幅度为100mV的正弦波，通过Rs连接到放大电路输入端。根据电压放大倍数的定义A=V.V：V放大电路输出电压幅度，V.放大电路输入电压幅度。0VccRcR12K10KC2RsC10uFDV.O10uFVi5R2RwRLC310K2K100KRe10uFGND,100图1.4单管放大器动态测试电路（1）调节输入信号幅度，观测输出信号V的幅度变化，保持输出不失真。(2）按表5.2的测试条件修改电路结构，同时测量并记录输入信号Vs、V,的幅值和输出信号V。、Vc的幅值，比较Vs和Vo的相位关系。(3）用示波器同时测量Vc和Vo，比较两者的差别。（4）计算电路的放大倍数，说明电容Ce对放大倍数的影响。)表5.2放大倍数测量（V=测试条件电压12伏（无电容Ce）电压12伏（有电容CE）RL开路RL=2KRL开路RL=2K输入电压幅度输出电压幅度放大倍数分析说明：电容对放大倍数的影响。6
6 表 5.1 静态工作点测量（电源电压＝12V） 最大值 VCEQ 最小值 集电极电压 VCE 集电极电路 IC（计算） 分析说明：该电路能够正常工作的输出电压范围 5.2 电压放大倍数测量 交流放大电路如图 1.4 所示，电路中 C1 为输入耦合电容，C2 为输出耦合电容，C3 为交流旁路电容。在工作点调整好后，关闭电源，调节信号源输出频率为 1KHz，输出幅 度为 100mV 的正弦波，通过 RS连接到放大电路输入端。 根据电压放大倍数的定义 Av=Vo/Vi Vo 放大电路输出电压幅度，Vi 放大电路输入 电压幅度。 图 1.4 单管放大器动态测试电路 ⑴ 调节输入信号幅度，观测输出信号 Vce的幅度变化，保持输出不失真。 ⑵ 按表 5.2 的测试条件修改电路结构，同时测量并记录输入信号 VS.、Vi的幅值和 输出信号 VO 、VC 的幅值，比较 VS和 VO 的相位关系。 ⑶ 用示波器同时测量 VC 和 VO，比较两者的差别。 ⑷ 计算电路的放大倍数，说明电容 CE对放大倍数的影响。 表 5.2 放大倍数测量 （Vs＝ ） 测试条件 电压 12 伏（无电容 CE） 电压 12 伏（有电容 CE） RL开路 RL＝2K RL开路 RL＝2K 输入电压幅度 输出电压幅度 放大倍数 分析说明：电容对放大倍数的影响。 Vcc R1 RC Rw1 R2 RE GND Vi Vo C1 C2 C3 Vs RS RL 10K 10K 100K 2K 2K 10uF 10uF 10uF 100 5
5.3输入电阻与输出电阻的测量1测量原理电阻的测量采用串联分压法，测量原理电路如图1.5所示。在测量输入电阻时，将放大电路的输入端串接一个电阻Rs，把放大电路的输入电阻看成是r，Rs为已知，测量电压V,和电压V2，计算出输入电阻r;(V,-V2): Rs= V2 : 则r=Rs×V,/ (V,-V2)在测量输出电阻时，将放大电路的输出端串接一个电阻Ry，T。与R,构成串联电路，当R开路时，在V,测量端测得出电压V，R接入时测出电压V2，R,为已知，计算出输出电阻ro;(Vi-V2) : I = V2 : RL则 T=RL×(Vi-V2)/ V2另一种测量操作方法是将R。（或R）用电位器（可变电阻）替代，调节电位器使Vz=0.5Vi则r-Rs（或r。=RL)，用万用表测量电位器值就是被测参数。Rsr。VVV242-Rr:10（a）输入电阻测量原理电路（b）输出电阻测量原理电路图1.5输入电阻与输出电阻测量原理2测量步骤测量放大电路的输入电阻（1）通过理论计算，选择合适的R。的值，调节信号幅度使放大电路的输出不失真：(2）测量V，和Vz的幅值填入表5.3A中：分别测量有发射极旁路电容和无发射极旁路电容时的输入电阻值，通过计算说明发射极旁路电容对输入电阻的影响。表5.3A输入电阻测量RsViV2测量对象测量条件Ti输入电阻有射极旁路电容输入电阻无射极旁路电容分析说明：发射极旁路电容对输入电阻的影响。测量放大电路的输出电阻（1）通过理论计算，选择合适的R，的值，调节输入信号幅度保证输出不失真。(2）在R开路时，测量电压输出幅度Vi，填入表5.3B；(3）在R=2K时，再次测量电压输出幅度V2，填入表5.3B.(4）计算等效输出电阻r。7
7 5.3 输入电阻与输出电阻的测量 1 测量原理 电阻的测量采用串联分压法，测量原理电路如图 1.5 所示。 在测量输入电阻时，将放大电路的输入端串接一个电阻 RS，把放大电路的输入电阻 看成是 ri，RS为已知，测量电压 V1和电压 V2，计算出输入电阻 ri； （V1-V2）: RS = V2 : ri 则 ri=RS×V2 /（V1-V2） 在测量输出电阻时，将放大电路的输出端串接一个电阻 RL，ro与 RL构成串联电路， 当 RL开路时，在 V2 测量端测得出电压 V1，RL接入时测出电压 V2，RL为已知，计算出 输出电阻 ro； (V1-V2) : ro = V2 : RL 则 ro=RL×(V1-V2) / V2 另一种测量操作方法是将 RS（或 RL）用电位器（可变电阻）替代，调节电位器使 V2＝0.5V1 则 ri＝RS（或 ro＝RL），用万用表测量电位器值就是被测参数。 （a）输入电阻测量原理电路 （b）输出电阻测量原理电路 图 1.5 输入电阻与输出电阻测量原理 2 测量步骤 测量放大电路的输入电阻 ⑴ 通过理论计算，选择合适的 RS的值，调节信号幅度使放大电路的输出不失真； ⑵ 测量 V1和 V2的幅值填入表 5.3A 中；分别测量有发射极旁路电容和无发射极旁路 电容时的输入电阻值，通过计算说明发射极旁路电容对输入电阻的影响。 表 5.3A 输入电阻测量 测量对象 测量条件 RS V1 V2 ri 输入电阻 有射极旁路电容 输入电阻 无射极旁路电容 分析说明：发射极旁路电容对输入电阻的影响。 测量放大电路的输出电阻 ⑴ 通过理论计算，选择合适的 RL的值，调节输入信号幅度保证输出不失真。 ⑵ 在 RL开路时，测量电压输出幅度 V1，填入表 5.3B； ⑶ 在 RL＝2K 时，再次测量电压输出幅度 V2，填入表 5.3B. ⑷ 计算等效输出电阻 ro
表5.3B输出电阻测量测量对象测量条件R,ViV2Io输出电阻有射极旁路电容输出电阻无射极旁路电容分析说明：发射极电容对输出电阻的影响。验证表5.2中有负载电阻的放大倍数和无负载电阻的放大倍数是否满足：AyL=AvoXr/(r+RL）5.4最大不失真输出电压测量(1）断开负载电阻Rl，按表5.4测试条件修改电路结构。(2）增大输入信号，观察输出信号波形变化，当出现饱和失真或截止失真时，再次调节工作点，使饱和失真和截止失真同时出现，饱和失真和截止失真出现之前的最大电压输出幅度为最大不失真输出幅度。(3）连接负载电阻RL，再次测量最大不失真输出幅度。表5.4最大不失真输出电压（RL开路）测试条件Vc=12伏Vcc=10伏Vcc=8伏有电容CE有电容Ce有电容CE无电容Ce最大输出电压Vomax分析说明：电源电压与不失真幅度的关系。六、扩展实验内容1在无射极旁路电容C，的条件下，测量发射极电阻为50欧姆、100欧姆时的放大电路特性参数，研究射极电阻对Ay、T、。的影响。2在有射极旁路电容C的条件下，测量VcEQ等于4伏、6伏、9伏时的放大电路特性参数，研究工作点对Ay、r。的影响。七、思考题1.静态工作点对输入电阻和放大倍数有影响吗？说明理由。2.放大电路的最大不失真输出电压幅度和电路的Vcc有关吗？3.电路参数保持不变，提高Vcc放大倍数将如何变化？8
8 表 5.3B 输出电阻测量 测量对象 测量条件 RL V1 V2 ro 输出电阻 有射极旁路电容 输出电阻 无射极旁路电容 分析说明：发射极电容对输出电阻的影响。验证表 5.2 中有负载电阻的放大倍数和无负 载电阻的放大倍数是否满足：AVL=AVO×ro /(ro+RL) 5.4 最大不失真输出电压测量 ⑴ 断开负载电阻 RL，按表 5.4 测试条件修改电路结构。 ⑵ 增大输入信号，观察输出信号波形变化，当出现饱和失真或截止失真时，再次 调节工作点，使饱和失真和截止失真同时出现，饱和失真和截止失真出现之前的最大电 压输出幅度为最大不失真输出幅度。 ⑶ 连接负载电阻 RL，再次测量最大不失真输出幅度。 表 5.4 最大不失真输出电压（RL开路） 测试条件 VCC=12 伏 VCC=10 伏 VCC=8 伏 无电容 CE 有电容 CE 有电容 CE 有电容 CE 最大输出电压 VOmax 分析说明：电源电压与不失真幅度的关系。 六、扩展实验内容 1 在无射极旁路电容 C3的条件下，测量发射极电阻为 50 欧姆、100 欧姆时的放大电 路特性参数，研究射极电阻对 Av、ri、ro的影响。 2 在有射极旁路电容 C3的条件下，测量 VCEQ等于 4 伏、6 伏、9 伏时的放大电路特性 参数，研究工作点对 Av、ri、ro的影响。 七、思考题 1.静态工作点对输入电阻和放大倍数有影响吗？说明理由。 2.放大电路的最大不失真输出电压幅度和电路的 VCC有关吗？ 3.电路参数保持不变，提高 VCC放大倍数将如何变化？
实验二、运算放大器应用电路及测试(6 学时)实验目的1．了解集成运放的使用方法；2.熟悉集成运放的双电源和单电源供电方法；3.掌握集成运放构成各种运算电路的原理和测试方法。实验仪器及器件二、1.双踪示波器；2.直流稳压电源；3.函数信号发生器：4.数字电路实验箱或实验电路板：5．数字万用表；6.集成电路芯片uA7412块、瓷片电容0.01uF2个、电阻10k10个、20k5个、30k2个、50k2个、100k2个、5.1k1个、3.3k1个、680k1个，10k电位器3个。三、 预习要求1.熟悉集成电路芯片uA741的引脚图及功能2．掌握集成运放的工作特点；3.掌握构各种运算电路的形式及工作原理。四、实验原理（1）集成运放简介集成电路运算放大器（简称集成运放或运放）是一个集成的高增益直接耦合放大器，通过外接反馈网络可构成各种运算放大电路和其它应用电路。集成运放uA741的电路符号及引脚图如图1所示。+VeeVoNC调零7856-1234V.V+调零-Vec图1uA741电路符号及引脚图任何一个集成运放都有两个输入端，一个输出端以及正、负电源端，有的品种还有补偿端和调零端等。（a）电源端：通常由正、负双电源供电，典型电源电压为土15V、土12V等。如：uA741的7脚和4脚。（b）输出端：只有一个输出端。在输出端和地（正、负电源公共端）之间获得输出电压。如：uA741的6脚。最大输出电压受运放所接电源的电压大小限制，一般比电源电压低1～2V：输出电压的正负也受电源极性的限制：在允许输出电流条件下，负载变化时输出电压9
9 实验二 运算放大器应用电路及测试 （6 学时） 一、 实验目的 1．了解集成运放的使用方法； 2．熟悉集成运放的双电源和单电源供电方法； 3．掌握集成运放构成各种运算电路的原理和测试方法。 二、 实验仪器及器件 1．双踪示波器； 2．直流稳压电源； 3．函数信号发生器； 4．数字电路实验箱或实验电路板； 5．数字万用表； 6．集成电路芯片 uA741 2 块、瓷片电容 0.01uF2 个、电阻 10k 10 个、20k 5 个、30k 2 个、50k 2 个、100k 2 个、5.1k 1 个、3.3k 1 个、680k 1 个，10k 电位器 3 个。 三、 预习要求 1．熟悉集成电路芯片 uA741 的引脚图及功能； 2．掌握集成运放的工作特点； 3．掌握构各种运算电路的形式及工作原理。 四、实验原理 （1）集成运放简介 集成电路运算放大器（简称集成运放或运放）是一个集成的高增益直接耦合放大器， 通过外接反馈网络可构成各种运算放大电路和其它应用电路。集成运放 uA741 的电路符号 及引脚图如图 1 所示。 图 1 uA741 电路符号及引脚图 任何一个集成运放都有两个输入端，一个输出端以及正、负电源端，有的品种还有补偿 端和调零端等。 （a）电源端：通常由正、负双电源供电，典型电源电压为±15V、 ±12V 等。如：uA741 的 7 脚和 4 脚。 （b）输出端：只有一个输出端。在输出端和地（正、负电源公共端）之间获得输出电压。 如：uA741 的 6 脚。最大输出电压受运放所接电源的电压大小限制，一般比电源电压低 1～ 2V；输出电压的正负也受电源极性的限制；在允许输出电流条件下，负载变化时输出电压 5. 1 K 1 2 3 4 8 7 6 5 调零 V- V+ -Vcc NC +Vcc VO 调零
几乎不变。这表明集成运放的输出电阻很小，带负载能力较强。（c）输入端：分别为同相输入端和反相输入端。如：uA741的3脚和2脚。输入端有两个参数需要注意：最大差模输入电压Vidmax和最大共模输入电压Vicmax。两输入端电位差称为“差模输入电压”Vid：Va=V-V_两输入端电位的平均值，称为“共模输入电压"Vic：-V+VVa2任何一个集成运放，允许承受的Vidmax和Vicmax都有一定限制。两输入端的输入电流i和i很小，通常小于1uA，所以集成运放的输入电阻很大。（2）理想集成运放的特点在各种应用电路中，集成运放可能工作在线性区或非线性区：一般情况下，当集成运放外接负反馈时，工作在线性区；当集成运放处于开环或外接正反馈时，工作在非线性区。在分析各种应用电路时，往往认为集成运放是理想的，即具有以下的理想参数：输入电阻为无穷大、输出电阻为0、共模抑制比为无穷大及开环电压放大倍数为无穷大。理想集成运放工作在线性区时的特点为：V=V:i-04=0、分别称为“虚短"和“虚断”。它们是分析理想集成运放线性应用电路的两个基本出发点。当理想运放工作在非线性区时，“虚短”不再成立，但“虚断"仍然成立。此时当V>V时,V=+VmsV<V_时,V。=-Voms（3）集成运放的单电源供电问题在集成运放的部分应用电路中，出于某种需要，有时要求单电源供电。双电源供电与单电源供电两者之间有何区别？当集成运放采取双电源供电时，输入、输出电压的电位参考点是正、负电源的公共端C如图2（a）所示。如果把负电源端作为电位参考点，并使C点悬空，则电路成为图2（b）这时的供电形式就变为单电源供电。可见，双电源供电与单电源供电的实质是电位参考点的不同。F+Vcc+VcE1+E2LC=OVV+OV-VccVc(a)(b)10
10 几乎不变。这表明集成运放的输出电阻很小，带负载能力较强。 （c）输入端：分别为同相输入端和反相输入端。如：uA741 的 3 脚和 2 脚。输入端有两个 参数需要注意：最大差模输入电压 Vid max 和最大共模输入电压 Vic max 。 两输入端电位差称为“差模输入电压”Vid ： V V V id 。 两输入端电位的平均值，称为“共模输入电压”Vic ： 2 ic V V V 任何一个集成运放，允许承受的 Vid max 和 Vic max 都有一定限制。 两输入端的输入电流 i+ 和 i- 很小，通常小于 1A ，所以集成运放的输入电阻很大。 （2）理想集成运放的特点 在各种应用电路中，集成运放可能工作在线性区或非线性区：一般情况下，当集成运放 外接负反馈时，工作在线性区；当集成运放处于开环或外接正反馈时，工作在非线性区。 在分析各种应用电路时，往往认为集成运放是理想的，即具有以下的理想参数：输入电 阻为无穷大、输出电阻为 0、共模抑制比为无穷大及开环电压放大倍数为无穷大。 理想集成运放工作在线性区时的特点为： 0 0 V V i i ； 、 分别称为“虚短”和“虚断” 。它们是分析理想集成运放线性应用电路的两个基本出发点。 当理想运放工作在非线性区时，“虚短”不再成立，但“虚断”仍然成立。此时当 ; ; o om o om V V V V V V V V 时， 时， （3）集成运放的单电源供电问题 在集成运放的部分应用电路中，出于某种需要，有时要求单电源供电。双电源供电与单 电源供电两者之间有何区别？ 当集成运放采取双电源供电时，输入、输出电压的电位参考点是正、负电源的公共端 C， 如图 2（a）所示。如果把负电源端作为电位参考点，并使 C 点悬空，则电路成为图 2（b）， 这时的供电形式就变为单电源供电。可见，双电源供电与单电源供电的实质是电位参考点的 不同。 （a） （b）