模拟电子技术与实践 - nbpt · 项目一 小信号放大 模块1 常用仪器的使用...
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模拟电子技术与实践
项目教学指导书
宁波职业技术学院机电学院电子工程系
项目一 小信号放大
模块 1 常用仪器的使用 一、目的 复习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、交流毫伏表、函数信号发生器、直流
稳压电源的正确使用方法。 二、任务 1、当直流稳压电源分别显示 5V、12V时，用万用表测量对应的直流电压。 2、用示波器和交流毫伏表测量信号参数
按图 1－1连接电路
100KR
C
0.01uFº¯ÊýÐźÅ
·¢
Éú
Æ÷Ui
CH1
CH2RU
ʾ
²¨
Æ÷
图 1－1 两波形间相位差测量电路
三、基本操作
（一）信号发生器
1.将电源线接入 220V，50HZ交流电源上。应注意三芯电源插座的地线脚应与大地妥善
接好，避免干扰。
2．开机前应把面板上各输出旋扭旋至最小。
3．为了得到足够的频率稳定度，需预热。
4．频率调节：面板上的频率波段按键作频段选择用，按下相应的按键，然后再调节粗
调和细调旋至所需要的频率上。此时“内外测”键置内测位，输出信号的频率由六位数码管
显示。
5．波形转换：根据需要波形种类，按下相应的波形键位。波形选择键从左至右依次是：
正弦波、矩形波、尖脉冲、TTL电平。
6．输出衰减有 0dB、20dB、40dB、60dB四档，根据需要选择。
7．幅度调节：正弦波与脉冲波幅度分别由正弦波幅度旋钮和脉冲波幅度旋钮调节。本
机充分考虑到输出的不慎短路，加了一定的安全措施，但是不要作人为的频繁短路实验。
（二）示波器
示波器是能够把电信号的变化规律转换成可直接观察其波形的电子仪器，并且根据信号
的波形可以对电信号的多种参量进行测量，如信号的电压幅度、周期、频率、相位差、脉冲
宽度等。因此，示波器是电子技术中最常用的仪器，现以 DF4320双踪示波器示波器为例，
介绍示波器的使用方法。
表 1-1 DF4320面板介绍
序号 控制件名称 功 能
1 电源开关及指示灯 按下开关键,电源接通,指示灯亮；弹起开关键断电,灯灭.
2 聚焦旋钮 调节扫描轨迹清晰度.
3 亮度旋钮 调节扫描轨迹亮度.
4 轨迹旋转 当扫描线与水平刻度线不平行时,调节该处可使其与水平刻度线平行.
5 校准信号 提供幅度为 0.5V,频率为 1kHz的方波信号,用于检测垂直和水平电路的基本功能.
6 垂直偏转因数旋钮 用于 Y1、Y2通道垂直偏转灵敏度的调节,共 12档.
7 垂直偏转电压微调 用于连续调节 Y1、 Y2通道垂直偏转灵敏度.顺时针旋足为校正位置.
8 耦合方式选择键 用于选择被测信号馈入的耦合方式，有 AC 、⊥、DC三种方式.
9 Y1或 X；Y2或 Y 被测信号的输入端口：左为 Y1或 X通道；右为 Y2或 Y通道.
10 垂直移位旋钮 调整轨迹的垂直位置：左旋钮控制 Y1通道,右旋钮控制 Y2通道.
11 方式（垂直通道的工作方式
选择键）
Y1或 Y2: 通道 Y1或通道 Y2单独显示；
交替：两个通道交替显示；
断续：两个通道断续显示，用于在扫描速度较低时的双踪显示；
相加：用于显示两个通道的代数和或差的显示
12 Y2极性转换键 Y2通道信号的极性转换,Y1、Y2通道工作在“相加”方式时，选择“正常”或“倒相”
可分别获得两个通道代数和或差的显示.
13 水平移位旋钮 用于调节轨迹在屏幕中的水平位置.
14 触发电平旋钮 用于调节被测信号在某一电平触发扫描.
15 扫描方式选择键
自动：信号频率在 20Hz以上时选用此种工作方式；
常态：无触发信号时,屏幕无光迹显示.在被测信号频率较低时选用；
单次：只触发一次扫描，用于显示或拍摄非重复信号.
16 触发准备指示灯 在被触发扫描时指示灯亮。当单次扫描时，灯亮指示扫描电路处于触发等待状态.
17 扫描速度调节旋钮 用于调节扫描速度,共 20档.
18 扫描微调 扩展（拉） 用于连续调节扫描速度.旋钮顺时针旋足为校正位置,旋钮拉出时扫描速度扩大 5倍.
19 触发源选择键 用于选择触发的源信号,从左至右依次为：Y1、Y2、电源、外触发；
当同时按下 Y1、Y2时为交替触发.
20 电视场触发 专用触发源按键,当测量电视场频信号时按下此键有利于波形稳定.
21 外触发输入 在选择外触发方式时触发信号输入插座.
22 交替扩展键 按下此键,交替扩展扫描因数（×1）、（×5）同时显示.
23 接地 安全接地，可用于信号的连接.
24 触发极性 用于选择被测信号的上升沿或下降沿触发扫描.
25 扫线分离 用螺丝刀插入该孔内调节电位器，可调节扩展以后（×5）的光迹与（×1）的光迹之
间距离
模块 2 半导体二极管性能测试与应用 一、目的 掌握半导体二极管性能测试的方法与基本应用。 二、任务 任务 1：二极管种类的区分及极性的检测方法 晶体二极管的种类很多，图 2.3.1是一些典型的二极管的外形及类型。我们要通过观察来认识这些二极管。
（a）普通二极管（b）发光二极管（c）稳压二极管（d）特殊二极管（e）金封大功率 图 1－2 典型二极管的外形识别 取管子外面有型号的整流、稳压、发光及其他类型的二极管若干个，根据二极管的型号
与外形大致，运用相关知识中已经介绍的内容，来确定晶体二极管的名称、符号与用途等，
并填写表 1－2晶体二极管的型号、符号与用途。 表 1－2晶体二极管的型号、符号与用途 序号 型号 二极管的符号 类型与用途
1 2CP9 整流
2
3
4
5
通过观察识别二极管，得到的结论是：可以根据其外形及型号可以确定二极管的类型，
进而通过相关资料的查阅及测定确定其各种技术参数。 对不同类型二极管的极性检测方法上有所区别。 任务 2：用万用表检测二极管 用万用表检测半导体二极管，就是检测二极管的单向导电性。将指针式万用表转到电阻
挡（一般选用Ｒ×100或Ｒ×1K挡），首先假定二极管的一端为正极，然后用两表笔分别接触二极管的两管脚（如图 1－3所示），测出一个阻值，交换表笔再测一次，又测出一个阻值。
对于一只正常的二极管，一次测得电阻值大，一次测得电阻值小，测得阻值较小的一次，与
黑表笔相接的电极为二极管的正极。同理，在测得阻值较大的一次中，与黑表笔相接的一端
为二极管的负极。把测量结果记录在表 1－3二极管极性的测试。如果两次都测得的电阻很小，说明二极管内部短路；若两次都测得电阻值很大，则说明管子内部断路。在这两种情况
下说明二极管已损坏。若两次测得阻值相差不大，说明管子性能很差，也不能使用。
（a）正向特性 （b）反向特性 图 1－3 测二极管正反向电阻
表 1－3二极管极性的测试 型号 红表笔接 1时电阻值 红表笔接 2极时电阻值 二极管极性的判断
1N4000
2CW6
如果用数字万用表来检测二极管的正负极性，对极性判断结论有何影响请读者考虑。 通常小功率锗二极管的正向电阻值为几百欧以上，硅管的正向电阻在几千欧或更大些。
锗管的反向电阻为几十千欧，硅管反向电阻在几百千欧以上（几乎为无限大）。大功率二极
管的正反向电阻数值比小功率二极管都要小得多。但有一点是相同的，对于一只二极管而言，
反向电阻与正向电阻值的比值越大越好。 对于小功率二极管的正负极，常在二极管的一端用色环标示出负极，塑封用白色环，玻
璃封装用黑色（或其它色）标示负极。 通过指针式万用表的测试，得到的结论是：可以根据万用表的电阻档测定正反向的电阻
值的大小，来确定二极管的正负极性及其大致判断管子的好坏。 发光二极管（LED）的检测 发光二极管常作为仪器仪表、家用电器的指示器，红外遥控等。当发光二极管加上合适
的正向电流时，不同的发光二极管便可发出不同颜色的光来（激光二极管也是发光二极管的
一种），发光颜色与发光二极管的材料有关，发光强度与正向电流成正比。 发光二极管的正向阻值比普通二极管正向电阻大，一般在十千欧的数量级，反向电阻在
500ＫΩ以上。并且发光二极管的正向压降比较大，用万用表 R×1K以下各挡，因表内电池仅为 1.5伏，不能使发光二极管正向导通和发出光来。一般用 R×10K挡（内部电池是９伏或更大）进行测试，这样可测出正向电阻，同时可看到发光二极管发出微弱的光。若测得正、
反向电阻都很小，说明内部击穿短路。若测得正、反电阻都是无限大，说明内部开路。由于
LED数码管也是由发光二极管组成，所以用这个方法可检查 LED数码管。 发光二极管从外观上看，正极引脚比负极长。 发光二极管在使用中，为了使发光二极管正常发光，必须加上合适的工作电流，同时要
保证不超过其最大允许耗散功率。 任务 3：二极管特性参数的检测方法
不同类型的二极管，其特性参数各不相同，显然其参数的检测方法也有所区别，我们仅
对其中三类晶体二极管，根据其应用特性进行简单的测试，通过这些参数的检测，希望能举
一反三，掌握一般晶体二极管的检测方法。 1、普通二极管的特性曲线的简单测试
图 1－4 二极管特性曲线测试电路
取一个普通二极管 D，按图 1－4（a）所示的电路连接，改变电源电压 Us 大小，使二极管所加的正向电压从 0开始逐渐增大，分别测出通过二极管的电流及两端电压的大小，把测得的数据记录到表 1－4二极管正向特性的测试中。 表 1－4二极管正向特性的测试 正向电压（V） 0 正向电流（mA） 然后把二极管连接的方向相反，如图 1－4（b）所示，改变电源电压 Us 大小，使二极管所加的反向电压从 0开始逐渐增大，分别测出通过二极管的电流及两端电压的大小，把测得的数据记录到表 1－5二极管反向特性的测试中。 表 1－5二极管反向特性的测试 反向电压（V） 0 反向电流（μA） 根据测试得到的数据，在图 1－5中作出二极管特性曲线。
图 1－5 二极管 U-I特性曲线 图 1－6稳压二极管稳压值的测试 通过测试二极管的特性，绘制二极管的特性曲线，可以得到的结论是，硅二极管正向加
小于 0.5V的电压时，二极管基本不导通；当所加电压超过 0.5V后，随着电压的增加，导通电流从开始增加较慢一小段后，增加变快，电压与电流的关系呈直线状；当硅二极管加反向
电压时，反向电流几乎等于零，呈截止状态。
模块 3 半导体三极管性能测试 一、目的 掌握半导体三极管性能测试的方法。 二、任务 任务 1：晶体三极管的种类识别与管脚判别方法 晶体三极管是电子线路中的核心元件。在模拟电路中用它构成各种放大器，各种波形产
生、变化和信号处理电路；在数字电路中开关控制作用。必须学会晶体管管脚的判断及其特
性测试的能力。 要正确区分三极管的种类，从管子的外形上大致只能大致确定管子的耗散功率的大小，
要分别是高频管还是低频管、锗管还是硅管、双极型晶体管还是单极型晶体管必须通过观察
管子的型号来确定。表 1－6给出了常见的晶体三极管外形及特点。
表 1－6 晶体三极管外形及特点
塑封小功率管 金封小功率管 塑封大功率管 金封大功率管 片状三极管
各种小功率高、低
频管
各种小功率高、低
频管
塑封造价低。大功率需
加合适的散热片。
功率大，需加合适的
散热片。
引脚短（或无）贴
片安装，特性好。
常用的一些晶体管管脚排列如图 1－7所示。要学会一看到这些管子就能确定这些管子的各管脚的排列。
图 1－7典型晶体管引脚排列
1、基极的判别 用万用表的电阻挡判测三极管的基极就是测PN结的单向导电性。由三极管的结构知道，NPN型三极管的基极是接在内部 P区，而发射极和集电极则接在内部的 N区。PNP型管则是基极接在 N区，发射极和集电极接在 N区。对于 1W以下的小功率管，选用万用表的 R×100或 R×1K挡，对于测量 1W以上的大功率管，则选用 R×1或 R×10挡。 首先，任选一管脚假设其为基极，将万用表的黑表笔接触此脚，再将万用表的红表笔分
别接触另外两管脚，若两次测得电阻值都是小；再交换表笔，即红表笔接所设基极，而用黑
表笔分别支接触其余两管脚，两次测得阻值都是大，则所设基极是基极，如图 1－8所示。若在上面两次测试中有一次阻值是“一大一小”，则所设电极就不是基极，需再另选一电极
并设为基极继续进行测试，直至判出基极为止。 测出基极的同时，还判别出管型。若用万用表的黑表笔接触基极，再用万用表的红表笔
分别接触另外两脚，若两次测得同时电阻值小（或红表笔接基极，而用黑表笔分别支接触其
余两管脚，两次测得同时电阻大），则管子是 NPN型；若用万用表的黑表笔接触基极，再用万用表的红表笔分别接触另外两脚，若两次测得同时电阻值大（或红表笔接基极，而用黑表
笔分别支接触其余两管脚，两次测得同时电阻小），则所测管子为 PNP型。
图 1－8基极的判别
2、判别三极管的集电极和发射极 判别三极管的集电极和射极的方法较多，这里介绍测放大倍数的方法，判测集电极和发
射极。以 NPN型管为例，在已确定了基极和管型的情况下，假设余下两管脚中一脚为集电极，将万用的黑表笔接所设集电极，红表笔接另一脚。然后，在所设集电极和基极之间加上
一人体电阻（如用握三极管手的一个指头，占上一点水将指头润湿，然后用指头接触 CB），如图 1－9所示。这时注意观察表针的偏转情况，记住表针偏转的位置。交换表笔，设管脚中另一脚为集电极，仍在所设集电极和基极之间加上人体电阻，观察表针的偏转位置。两次
假设中，指针偏转大的一次黑表笔所接电极是集电极，另一脚是发射极。
图 1－9集电极和发射极的判别
对于 PNP 型三极管，黑表笔接所设发射极，仍在基极和集电极之间加人体电阻，观察指针的偏转大小，指针偏转大的一次，黑表笔接的是发射极。 对于一只三极管，在集电极和基极之间加上人体电阻时，指针偏转角度越大，可以粗略
地说明三极管的电流放大倍数越大。指针偏转角度越小，电流放大倍数也就越小。 3、硅管和锗管的判别 与二极管的判别方法相似，一是测判 PN结正向电压，二是测 PN结正向电阻，这里不再赘述。 取不同型号的三极管两只（PNP 型与 NPN 型），通过指针式万用表检测来确定三极管的类型、材料及管脚的排列。把检测结果记录在表 1－7三极管类型、管脚的判别。 表 1－7 三极管类型、管脚的判别 晶体管的类型 晶体管的材料 β值大小 管脚排列
通过对晶体管极性的测试与判断，可以得到的结论是，根据观察晶体管的型号及用万用
表的简单测试，可以大致确定晶体管的 b、c、e各极，为实际应用晶体管进行电路连接奠定了基础。
任务 2：晶体管的输入、输出特性曲线的测试及研究方法 虽然万用表可以粗略地测出管子的β值的大小，但结果误差很大，而且管子的其它特性很难确定。为了测定晶体管的输入、输出特性，一般可以通过两种方法得出，一是通过晶
体管图示仪，还有一种方法就是设计一个测量电路，如图 1－10所示的特性曲线测试电路，它可以分别测出共射电路的输入、输出特性曲线。
图 1－10 逐点法测绘特性曲线的测量电路 具体测试的方法是，取 NPN型晶体管一个，先通过测试判定各管脚的极性（即确定 b、c、e极）。然后联接电路如图 1－10所示，调节 RP1，使 VCE＝0V调节 RP2，分别使 IB = 0μA、5μA、10μA、20μA、⋯⋯测量对应的 VBE值，填入表 1－8输入特性曲线的测试。 调节 RP1，使 VCE＝5V。重复上述步骤可得输入特性曲线。 表 1－8 输入特性曲线的测试 条 件 IB（µA） 0 10 20 30 40 50 60 ⋯⋯
VCE＝0V VBE（V） VCE＝5V VBE（V）
把表 1－8中测得数据，在图 1－11的坐标中，画出相应的点，然后把它光滑地连接起来，就得到晶体管的输入特性曲线。 如果要测试晶体管的输出特性曲线，可以调节 RP2, 使 IB = 0μA。调节 RP1，分别使 VCE
＝0V、0.3V、0.5V、1V、5V、10V、⋯⋯测量对应的 IC数值, 填入表 3－8输出特性曲线的测试。调节 RP2，使 IB＝20μA、40μA、60μA、⋯⋯重复上述步骤可得输出特性曲线。 表 1－9 输出特性曲线的测试 条 件 VCE(V) 0 0.3 0.5 1 2 3 ⋯⋯
IB =0μA IC（mA） IB =20μA IC（mA） IB =40μA IC（mA） IB =60μA IC（mA）
把表 3－8中测得数据，在图 2.3.9的坐标中，每一行的数据可以画出一条输出特性曲线，有几行数据可以画出几条输出特性曲线。这样就可获得晶体管的输出特性曲线族。
IB/µA
IC/m
UCE/UBE/V
图 1－11输入特性曲线的绘制 图 1－12输出特性曲线的绘制
通过简单电路的连接对晶体管特性参数进行测试分析，可以得到的结论是： （1）输入特性曲线与晶体二极管的特性曲线相似，有一个大约有 0.5V的门坎电压，当电流超过一定数值后，电压与电流间基本成线性的关系。 （2）从输出特性曲线可以知道，当输入电流 IB保持不变时，UCE从 0 开始增大时，集电极电流 IC增加很快，但随后 UCE的继续增加时，集电极电流 IC几乎不变。 （3）在一定的条件下，当 UCE一定时，基极电流 IB的增大，会引起集电极电流 IC的成
比例增加，其比值的大小即为晶体管的交流电流放大倍数β＝IC／IB（β＝IC／IB 为直
流电流放大倍数，一般不作区别）。可见晶体管具有基极小电流控制集电极较大变化的能力。 根据测试结果，根据自己的分析结果，写出实践报告。 任务 3：晶体管图示仪测试晶体三极管 用晶体管图示仪测试晶体三极管，可测试特性曲线和主要性能参数，请参见有关资料后，
课外进行实际测试。
模块 4 常用三极管小信号放大电路 一、目的 掌握各类单级电路的特点与调试。 二、任务 任务 1：静态工作点的稳定性研究
图 1－13 静态工作点的稳定性研究电路 电路（a）的测试研究：准备 2个电流放大系数不同的两只晶体三极管及一些电阻、电容元件，选择如图 1－13（a）的电路，按照电路图联接电路，调节偏置电阻 Rb2的阻值大小，
使放大电路处于放大状态，测出 IB、IC和 UCE。把测试的数据记录于表 1－10静态工作点的测试与研究中。 更换另一个电流放大系数不同的晶体三极管，保持原来电路的结构及阻值不变，重新进
行静态工作点的测试，把测试的数据记录于同一个表中。 表 1－10静态工作点的测试与研究（UCC＝ V） 晶体管 URb2/V IB/mA URC/V IC UCE β值 β大 β小 变化情况 通过测试，可以得到这样的结果：在放大电路中，可以通过调节偏置电阻 RB的阻值大
小调整放大电路的静态工作点，使其达到合适的工作状态，同时也看到，晶体三极管的β值
变化，将影响静态工作点的稳定，可能会使电路进入饱和或截止工作状态，因此，这种基本
放大电路工作稳定性较差，实际应用时需要对电路进行改进。 根据对电路的测试结果进行分析讨论： 1、改变集电极电阻 RC的大小，是否影响放大电路的工作点，如何影响。 2、简略地作出输入、输出特性曲线，把测试的结果画在特性曲线上，讨论晶体三极管的哪些因素影响放大电路的工作点。 3、可以采取什么措施来稳定放大电路的静态工作点。 电路（b）的测试研究：同样的 2只晶体管，把电路改接成图 1－13（b）所示的电路，其直流通路如图 1－13（c）所示。选择合适的 RB1、RB2的阻值大小，使放大电路处于放大
状态，测出 VB、IC和 UCE。 表 1－11静态工作点的稳定性的测试与研究（UCC＝ V） 晶体管 Vb/V URC/V IC UCE 备 注 β大 β小 变化情况
通过测试，可以得到这样的结果：在放大电路中，当晶体管的电流放大系数β改变时，
电路的静态工作点基本保持不变，这说明本测试的放大电路具有稳定静态工作点的作用。 根据对电路的测试结果进行分析讨论： 1、根据静态工作点计算的相关理论，具体计算一下该电路的静态工作点，与实际测试的结果是否相符，如何存在误差，讨论引起这种误差的主要因素是什么。 2、如果工作不正常，可以通过什么方法来调节静态工作点使其正常。 3、讨论电路（a）与电路（b）区别与联系，思考电路（b）中 Rb1、Rb2与 Re之间的组
合在电路中所起的作用。 根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告。 任务 2：放大电路交流参数的测试方法
Q1
2N2222A
Rb29.1kΩ
Rc2.4kΩ
Ucc6 V
Rb110kΩ
C2
22uF-POLC1
22uF-POL
GND
RL3.0kΩ
XSC1
A B
G
T
XFG1
Ce33uF-POLRe
1.0kΩ
Rb50%
R1
1.0kΩ
3
1
6
2
4
7
5
9
GND
图 1－14 放大电路交流参数测试电路 按图 1－14所示的电路图联接电路，把放大电路调节到合适静态工作点（UCE≈UCC/2），然后输入频率为 1kHz，电压大小为 10mV的正弦交流信号，然后通过调节输入电压的大小，观察输入、输出电压波形，使输出电压达到最大且不失真（负载电阻 RL断开时）。然后用电
子毫伏表测量与信号源相联的电阻 R1两的电压及放大电压输入端的交流电压，最后同样用
电子毫伏表测出空载输出电压。连接负载电阻 RL后，在输入信号电压不变的条件下，再观
察示波器的波形，并用电子毫伏表测量负载电阻 RL两端的信号输出电压。把测量的数值记
录于表 1－12放大电路交流参数的测试。 表 1－12 放大电路交流参数的测试 信号电压
mV R1两端电压
mV 输入电压
mV 输出电压(空载)
mV 输出电压(有载)
mV ui与 uo的 相位关系
电压放大倍数Au 输入电阻 Ri/kΩ 输出电阻 Ro/kΩ 根据上表的测试结果可以看出，放大电路的交流电压放大倍数及最大不失真输出电压，
说明放大电路具有电压放大能力。从输出电压的波形与输入电压相反的现象中，说明输出电
压与输入电压反相，放大电路具有倒相能力。对测量的数据运用学过的知识，进行进一步的
计算，可以得出放大电路的输入电阻与输出电阻。 通过对电路的测试结果进行分析讨论： 1、根据测试电路画出其交流通路，运用相关的理论知识，具体计算该电路的输入电阻、输出电阻与电压放大倍数。与实际测试的结果是否相符，如何存在误差，讨论引起这种误差
的主要因素是什么？
2、如果发射极电容 C3断开，对电路的输入电阻、输出电阻和电压放大倍数有何影响。 3、放大电路所接的负载电阻的大小，对电路的放大倍数有何影响。如果要减小负载对放大电路的影响，即提高放大电路的带负载能力，你认为放大电路的输出电阻应该增大还是
减小。 根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告。 任务 3：放大电路波形失真的产生原因及消除方法 研究测试电路同上。调节偏置电阻 R5的大小，使 UCE两端的电压在 1V 左右，即使静态工作点处于放大区的上部，靠近饱和区，然后输入 1kHz的交流信号，逐渐增大输入信号电压，得到明显的失真电压波形，记录之。 调节偏置电阻 R5的大小，使 UCE两端的电压接近电源电压，即使静态工作点处于放大
区的下部，靠近截止区，然后输入 1kHz的交流信号，逐渐增大输入信号电压，得到明显的失真电压波形，记录之。 调节偏置电阻 R5的大小，使 UCE两端的电压在约为电源电压的一半，即使静态工作点
处于放大区的中部，然后输入 1kHz的交流信号，逐渐增大输入信号电压，得到明显的失真电压波形，记录之。 表 1－13 放大电路波形失真的测试及研究 静态工作点 输入电压波形 输出电压波形 失真类型 解决方法
放大区的 上部
放大区的 下部
放大区的 中部
从上述测试结果可以看出，如果静态电流设置太大，使静态工作点过高而接近饱和状态
时，容易引起信号输出电压的饱和失真；如果静态电流设置太小，使静态工作点过低而接近
截止状态时，容易引起信号输出电压的截止失真；而静态工作点设置合适时，如果输入信号
电压过大，也会引起饱和与截止失真，即由于晶体管的非线性引起的非线性失真。解决的办
法是，先通过输出波形的失真特征来确定是饱和失真，还是截止失真，还是因输入信号过大
的非线性失真，然后对电路静态工作点或输入信号的大小进行调整，达到输出波形的不失真。 通过对电路的调节测试分析讨论： 1、改变集电极电阻 Rc或电源电压 UCC是否可以改善失真，如果可以的话，请在输出特
性曲线上讨论它们之间的变化关系。 2、输出耦合电容 C2前后的信号电压有何区别，示波器输入端打到“交流输入”或“直
流输入”，在示波器的显示屏上显示波形有何区别？
3、在保证放大电路处于合适的放大状态条件下，在晶体管发射极与 Re、Ce的并联支路
之间串联一个小电阻（几十Ω到几百Ω），是否可以改善失真，这时放大电路的放大倍数有
否变化？ 根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告。 任务 4：射极输出器的分析研究 前面已经通过分析测试了解到，典型的分压式放大电路的电压放大倍数虽然较大，但输
入电阻较小，输出电阻较大，这样的放大电路作为负载来说对信号源影响较大，作为信号源
来说带负载的能力较弱，遇到信号源内阻较大或负载电阻较小时，该放大电路实际的电压放
大倍数下降较多，放大能力下降。如何来解决这个问题呢？
Q1
2N2222A
R22.0kΩ
V19 V
C1
10uF-POLC2
10uF-POL
XMM1
XFG1
R32.0kΩ
XSC1
A B
G
T
XMM2
R1270kΩ
XMM3 R4
10kΩ
3
1
4
0
2
6
5
图 1－15射极输出器的分析测试电路 按如图 1－15 所示的电路联接。调节电路使其处于正常的放大状态，即 UCE≈UCC/2。然后输入 1kHz、约 100mV的正弦交流信号，测出信号源电压 us，放大电路的输入电压 ui，
输出端的负载电压 uo，同时用示波器观察放大电路的输入、输出电压的波形。把测量的结
果记录于表 1－14射极输出器的分析与研究。 断开负载电阻 RL，然后略微调节信号信号电压的大小，使净输入电压 ui保持不变，测
出输出端的空载输出电压 uo，同时用示波器观察放大电路的输入、输出电压的波形。把测
量的结果记录于表 1－14射极输出器的分析与研究。 表 1－14射极输出器的分析与研究（UCC＝ V）
放大电路 信号电压
us/V 输入电压
ui/V 输出电压
uo/V 输入输出 电压波形
相位 关系
带负载
不带负载
输入电阻 Ri/kΩ 输出电阻 Ro/kΩ 电压放大倍数 Au
从上述测试结果可以看出，射极输出器的放大倍数略小于等于 1，且输出电压与输入电压相位同相，这种没有电压放大能力的输出电压跟着输入电压变化的电路，我们又称为电压
跟随器。测试得到的输入电阻达到上百千欧，而输出电阻则降低到百欧以下。 通过对电路的测试分析讨论： 1、根据测试电路画出其交流通路，运用相关的理论知识，具体计算该电路的输入电阻、输出电阻与电压放大倍数。与实际测试的结果是否相符，如何存在误差，讨论引起这种误差
的主要因素是什么？ 2、这种电压放大倍数约为 1的射极输出器，在实际电路中有何用处？这种电路有没有电流放大能力？ 3、射极输出器是共射、共基还是共集放大电路？比较一下这类电路与共基放大电路的异同点。 根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告。 任务 5：阻容耦合电路的放大倍数、频率特性的测试分析
图 1－16 阻容耦合放大电路的分析测试电路 一级放大电路的电压放大倍数是有限的，一般最大只能达到几百倍，如果需要把信号放
大几万几百万倍，甚至更高倍数时就必须采用多级放大电路。那么放大电路之间有哪些连接
方式？如何连接？连接后放大电路有何特性？本课题主要研究阻容耦合放大电路的各种特
性，通过对其进行研究，学会研究方法，然后用于分析其它类型的耦合电路。 按如图 1－16 所示的电路联接。调节两极放大电路使其处于正常的放大状态，即 UCE
≈UCC/2。然后输入 1kHz、约 10mV的正弦交流信号，在两极放大电路第一极输入端与第二级的输出端接到双踪示波器上，调节输入信号电压的大小，使输出电压波形达到最大不失真
状态。此时用电子毫伏表测出第一级的输入电压 ui1，第一级放大电路的输出电压 uo1（即第
二级的输入电压 ui2），输出端的负载电压 uo（即第二级的输出电压 uo2）。把测量的结果记录
于表 3－6阻容耦合放大电路的分析测试。 记住输出电压的大小，在保持输入电压的大小不变的基础上，调节信号源的频率大小，
逐渐减小信号源的频率，在经历一段输出电压不变后，随着频率的减小输出电压开始减小，
当输出电压减小到原来的 1/ 2倍时，此时的信号源的频率即为下限频率 fL，记录于表 1－15 阻容耦合放大电路的分析测试中；然后再逐渐增大信号源的频率，在经历一段输出电压不变后，随着频率的增大输出电压开始减小，当输出电压减小到原来的 1/ 2倍时，此时的信号源的频率即为上限频率 fH，记录于表 1－15中。 表 1－15阻容耦合放大电路的分析测试（UCC＝ V）
级数 下限频率
fL/Hz 上限频率
fH/Hz 通频带 BH/Hz
输入电压 ui/V
输出电压 uo/V
电压放大
倍数
两级放
大电路
第一级
放大电
路
第二级
放大电
路
通频带关系 电压放大倍数关系
从上述测试结果可以看出，多级放大电路的电压放大倍数比单级放大电路要大，两级放
大电路总的电压放大倍数即为各级放大电路的电压放大倍数的乘积。与此可以推理得到：n级放大电路总的电压放大倍数 Au＝Au1·Au2·Au3⋯Aun。多级放大电路的通频带比单级放大
电路的通频带窄，级数越多通频带越窄。 通过对电路的测试分析讨论： 1、运用基本元器件及晶体管的特性说明影响下限频率与上限频率的各种因素是什么？通频带太窄对传输的信号质量有何影响？ 2、如果在我们测试分析的两级阻容耦合放大电路中间插入一级射极输出器，其他参数不变，则其总的电压放大倍数是增大、减小还是不变？为什么？说明理由。 根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告。 任务 6：场效应管放大电路的研究
（a）自给偏压电路 （b）分压式自偏压电路
图 1－17 场效应管放大电路的分析测试电路 图 1－17（a）是采用 N沟道耗尽型场效应管组成的放大电路，C1、C2为耦合电容器，
RD为漏极负载电阻，RG为栅极通路电阻，RS为源极电阻，CS为源极电阻旁路电容。该电路
利用漏极电流 IDQ在源极电阻 RS上产生的压降，通过 RG加至栅极以获得所需的偏置电压。
由于场效应管的栅极不吸取电流，RG中无电流通过，因此栅极 G和源极 S之间的偏压 UGSQ
＝－IDQRS。这种偏置方式称为自给偏压，也称自偏压电路。 图 1－17（b）所示为采用分压式自偏压电路的场效应管放大电路。图中 RG1、RG2为分
压电阻，将 VDD分压后，取 RG2上的压降供给场效应管栅极偏压。由于 RG3中没有电流，它
对静态工作点没有影响，所以，由图不难得到 U
SDQGGGDDGSQ RIRRRV −+= )/( 212
由上式可见，UGQ可正、可负，所以这种偏置电路适用于增强型场效应管。 取一个 N沟道耗尽型场效应管，联接成图 3.3.5（a）所示的电路。接上直流电源，用数字万用表测出栅极、漏极和源极的电位，把测量的数据记录于表 1－16场效应管放大电路的分析测试中，判别场效应放大电路的直流工作状态是否正常。然后输入端接到信号发生器上，
输出端接上示波器，调节信号发生器使正弦波信号的频率为 1kHz，并逐渐变化信号电压的大小，使输出信号电压达到最大不失真，用电子毫伏表测量输入、输出信号电压的大小，记
录于表 1－16中。 然后取一个是 N沟道增强型场效应管，联接成图 3.3.5（b）所示的电路。接上直流电源，用数字万用表测出栅极、漏极和源极的电位，把测量的数据记录于表 3－7场效应管放大电路的分析测试中，判别场效应放大电路的直流工作状态是否正常。然后输入端接到信号发生
器上，输出端接上示波器，调节信号发生器使正弦波信号的频率为 1kHz，并逐渐变化信号电压的大小，使输出信号电压达到最大不失真，用电子毫伏表测量输入、输出信号电压的大
小，记录于表 1－16中。 表 1－16场效应管放大电路的分析测试（VDD＝ V） 场效应
管 栅极电位
VG/V 漏极电位
VD/V 源极电位
VS/V 输入信号 电压 ui/V
输出信号 电压 uo/V
电压放大
倍数
耗尽型
增强型
区别 相同
从上述测试结果可以看出，不管是 N沟道耗尽型场效应管放大电路还是 N沟道增强型场效应管放大电路只有直流工作状态合适，象晶体管放大电路一样都具有电压放大能力，而
且输出电压的相位与输入电压的相位相反；不同的地方是耗尽型场效应管放大电路不需要加
直流偏压，而增强型场效应管放大电路需要加直流偏压。 通过对电路的测试分析讨论： 1、运用基本元器件及场效应管的特性，画出放大电路的交流通路及小信号等效电路，分析其输入电阻、输出电阻及电压放大倍数，说明场效应管放大电路与晶体管放大电路的异
同点。 2、如果是 P沟道场效应管放大电路，直流电源电压在接法上应该有什么变化？ 3、图 1－17（b）电路中的 RG3的作用是什么？如果把 RG3直流短路对电路的交流性能
有何不良影响？ 4、根据如图 1－18所给的场效应管的转移特性曲线与输出特性曲线，画出栅源端输入正弦信号电压时，各量变化规律。
（a）转移特性曲线 （b）输出特性曲线 图 1－18 场效应管的转移特性曲线与输出特性曲线 最后把测试与讨论的结果，写出实践研究报告。
模块 5 两级放大电路组装与测试 一、目的 1、继续练习电子电路的焊接技术。 2、通过装接两级放大电路，提高理论联系实际的水平。 3、提高学习的兴趣。 4、继续练习使用电子仪器。 5、学习电子电路故障排除能力。 6、学会两级放大电路的通频带及电压放大倍数的测量。 二、任务 任务 1：两级放大电路的组装 1、根据电路原理图 1－19及印刷电路图焊接好电路。检查元件，熟悉电路板与原理图的对应关系，正确焊接电路，检查焊接电路的正确性。 2、调节各级电路的直流工作点。在检查电路的正确性，正确接入直流电源 9～12V，调节偏置电阻使两级电路工作在合适的放大状态。 3、写出装接报告。
C1
10uF
RE11K
RF1100
RB1680K
RC12.4K
C2
10uF
C3
10uF
Cf
47uF
CE2100uF
CE1100uF
RB347K
RC22.4K
RB410K
RL5.1K
1234
PK1POW_OUT
RE21K
Rf
5.1K
JP1
RP2470K
RP110K
T29013
T19013
VCC
Uo
UiUs
R1
5.1K
IN1
IN2
图 1－19原理图
图 1－20电路板图
任务 2：两级放大电路的电压放大倍数及通频带的测试 1、测量两级放大电路的电压放大倍数。输入端接入 1kHz 的正弦交流电，用示波器及电子毫伏表测量输入、第 1级的输出、第 2级的输出不失真的电压幅度及波形，并计算两级电压放大倍数。 2、测量两级放大电路的通频带。调节输入正弦信号交流的频率（20Hz~1000kHz），同时观察记录各级的输出电压幅度。分析记录的数据，得出两级放大电路的通频带。 3、写出实践报告。
模块 6 放大电路中负反馈测试 一、目的 掌握两级闭环放大电路性能测试的方法。 二、任务 任务 1：负反馈放大电路的开环与闭环电压放大倍数研究 任务 2：负反馈放大电路的输入电阻的研究 任务 3：负反馈放大电路的通频带的研究
C1
10uF
RE11K
RF1100
RB1680K
RC12.4K
C2
10uF
C3
10uF
Cf
47uF
CE2100uF
CE1100uF
RB347K
RC22.4K
RB410K
RL5.1K
1234
PK1POW_OUT
RE21K
Rf
5.1K
JP1
RP2470K
RP110K
T29013
T19013
VCC
Uo
UiUs
R1
5.1K
IN1
IN
图 1－21 负反馈放大电路性能的研究 按图 1－21所示的电路图联接电路，断开反馈支路（即断开 K2）。把放大电路调节到合
适静态工作点（UCE≈UCC/2），然后输入频率为 1kHz，电压大小为 10mV的正弦交流信号，然后通过调节输入电压的大小，观察输入、输出电压波形，使输出电压达到最大且不失真（负
载电阻 RL断开时）。然后用电子毫伏表测量与信号源相联的电阻 R1＝5.1kΩ的电压及放大电路输入端的交流电压，最后同样用电子毫伏表测出空载输出电压。连接负载电阻 RL后，在
输入信号电压不变的条件下，再观察示波器的波形，并用电子毫伏表测量负载电阻 RL两端
的信号输出电压。把测量的数值记录于表 1－17负反馈放大电路性能的研究中。
2
记住输出电压的大小，在保持输入电压的大小不变的基础上，调节信号源的频率大小，
逐渐减小信号源的频率，在经历一段输出电压不变后，随着频率的减小输出电压开始减小，
当输出电压减小到原来的 1/ 2倍时，此时的信号源的频率即为下限频率 fL；然后再逐渐增
大信号源的频率，在经历一段输出电压不变后，随着频率的增大输出电压开始减小，当输出
电压减小到原来的 1/ 2倍时，此时的信号源的频率即为上限频率 fH，把结果记录于表 1－17中。 把图 1－21所示的电路中，闭合反馈支路（即闭合 K2）。保持输入信号不变，观察输入、
输出电压波形，然后用电子毫伏表测量与信号源相联的电阻 R1两的电压及放大电压输入端
的交流电压，最后同样用电子毫伏表测出空载输出电压。连接负载电阻 RL后，在输入信号
电压不变的条件下，再观察示波器的波形，并用电子毫伏表测量负载电阻 RL两端的信号输
出电压。把测量的数值记录于表 1－17负反馈放大电路性能的研究中。 记住输出电压的大小，在保持输入电压的大小不变的基础上，调节信号源的频率大小，
逐渐减小信号源的频率，在经历一段输出电压不变后，随着频率的减小输出电压开始减小，
当输出电压减小到原来的 1/ 2倍时，此时的信号源的频率即为下限频率 fL；然后再逐渐增
大信号源的频率，在经历一段输出电压不变后，随着频率的增大输出电压开始减小，当输出
电压减小到原来的 1/ 2倍时，此时的信号源的频率即为上限频率 fH，记录于表 1－17中。 表 1－17负反馈放大电路性能的研究 信号电压
mV R1两端电压
mV 输入电压
mV 输出电压(空载)
mV 输出电压(有载)
mV ui与 uo的
相位关系 无反馈 有反馈
通过计算 电压放大倍数
Au 输出稳定性 Au/Au
输入电阻 Ri/kΩ
输出电阻 Ro/kΩ
无反馈 有反馈
下限频率 fL/Hz 上限频率 fH/Hz 通频带 BP/Hz 无反馈 有反馈
根据上表的测试结果可以看出，电压串联负反馈可以使放大电路的电压放大倍数减小，
但放大电路在负载变化时的输出电压的稳定性提高了，输入电阻增大了，输出电阻减小了，
通频带展宽了。也就是说，在损失电压放大倍数的前提下，放大电路的各项性能改善了。 这里仅仅讨论电压串联负反馈放大电路的一些基本特性，为了更加全面了解负反馈对放
大电路的影响，从已经测试的电路出发，讨论如下几个问题： 1、负反馈放大电路有哪几种类型？能否根据接负反馈前后输入、输出电阻的大小变化情况来确定负反馈的类型？如果要稳定输出电流，应该采用什么类型的负反馈？ 2、在反馈支路为什么要串联一个反馈电容 Cf？如果不串联反馈电容 Cf，这个反馈支路
对放大电路有何影响？如果保留反馈电容 Cf，把反馈电阻 Rf短路，此时负反馈放大电路的
工作是否正常？电路的电压放大倍数为多大？由此说明反馈电阻的大小对电路性能改善的
作用。 3、直流负反馈与交流负反馈对电路各有什么作用？ 根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告。
模块 7 集成运算放大器的研究 一、目的 掌握差动放大电路、集成运放的性能测试及基本应用的方法。 二、任务 任务 1：差动放大电路特性的分析研究
图 1－22 差动放大电路的研究电路 按图 1－22所示的电路图联接电路，把两输入端短接，使两输入端的输入信号为零。用数字万用表的直流电压档测出两输出端之间的电压值；然后在输入端加上共模电压，从 0.5伏开始，不断增加电压值，测出相应的两输出端的输出电压值；最后在输入端加上差模电压，
0.5伏开始，直至输出端出现饱和或截止状态，把上述测试得到的电压值记录于表 1－18差动放大电路的研究电路的研究中。 表 1－18差动放大电路的研究电路的研究 共模电压 Ui1电压/V Ui2电压/V Uo1电压/V Uo2电压/V Uo＝Uo1－Uo2
差模电压 Ui1电压/V Ui2电压/V Uo1电压/V Uo2电压/V Uo＝Uo1－Uo2
根据上表的测试结果可以看出，差动放大电路对共模信号电压具有抑制作用，说明了差
动放大电路对因温度变化引起两只晶体管的β值发生同步变化时而引起输出的变化具有抑
制作用，即该电路具有抑制零点漂移的特性；而差动放大电路对差模信号电压具有放大作用，
说明了差动放大电路与前面研究的放大电路一样对信号电压具有放大能力，而且由于输入端
没有串联电容，该差动放大电路不仅能够放大交流信号，而且可以放大直流信号。所以差动
放大电路一般做直流放大器的输入级。
通过对电路的测试分析讨论： 1、根据测试电路运用相关的理论知识，具体计算两端输入、两端输出时电路的差模电压放大倍数。 2、差动放大电路有几种输入、输出方式？各种输入、输出方式时，电路的电压放大倍数为多大？ 3、发射极电阻 Re在电路中有何作用？如果两电路的对称性略有差别，使没有输入信号
时也有输出电压，对电路结构作怎样的修改后，使电路具有调零功能？ 根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告。 任务 2：集成运算放大器的性能测试
U1
741
3
2
4
7
6
51 V112 V
V212 V
0
1
2
R1 68K
RP1 103
R3 10K
R4 20K
3
26
1 874
IC4OP-07
-12
+12
R126.8K
（a）集成运放外形 （b）参数测试电路 （c）线性应用研究电路 图 1－23 集成运放测试与研究 拿到集成运算放大器后，首先观察其外形，正确区分集成运放的第 1脚至第 8脚，并且通过看书，了解集成运放各管脚的功能及用途；然后给集成运算放大器接上正负直流电源，
如图 1－23（b）所示，在集成运放的 2、3脚加上共模信号电压，即两端同时加上 0.3V，并逐渐增大所加的电压，测出不同的共模信号电压输入时，运放输出端（6脚）的输出电压，把测试的数据记录于表－19集成运放性能测试与线性应用研究中；同样如图 1－23（b）所示，在输入 2、3 脚之间加上差模电压 U23，尽可能从小的电压加起，逐渐增大输入电压，
直至输出电压不变为止，把输入电压的正负极对换，重复上述的测试，把测试的结果记录于
表 1－19中。 表 1－19集成运放性能测试 输入共模U2=U3 0.3V 0.6V 输出电压 输入差模 0.005V 0.01V
输出电压（U23） 输出电压（U32） 根据上表的测试结果可以看出，集成运算放大器的双输入端具有与差动放大器相同的特
性，对共模信号电压具有较强的抑制作用，而对差模信号电压具有很大的放大作用，即集成
运放的线性区很窄，很小的信号电压就可以引起集成运放进入正向饱和状态或者进入反向饱
和状态，从根据上述测试的数据画出的电压传输特性曲线上可以看出，线性区域非常窄，表
明集成运放的电压放大倍数很大，在理想的条件下，我们可以认为集成运放的电压放大倍数
无穷大。 联接如图 1－23（c）所示的电路，在 R3 输入端加上信号电压 0.3V，并逐渐增大所加的电压，测出不同的信号电压输入时，运放输出端（6脚）的输出电压，把测试的数据记录于表 1－20集成运放线性应用的研究中；然后断开 R3端的信号电压，在 R4输入端加上信号电压 0.3V，并逐渐增大所加的电压，测出不同的信号电压输入时，运放输出端（6脚）的输出电压，把测试的数据记录于表 1－20集成运放线性应用的研究中；最后在 R3与 R4两
输入端同时加上信号电压 0.3V，并逐渐增大所加的电压，测出不同的信号电压输入时，运放输出端（6脚）的输出电压，把测试的数据记录于表 1－20集成运放线性应用的研究中。 表 1－20集成运放线性应用的研究 研究 R3端输入 U2 0.3V 0.6V
输出电压 R4端输入 U2′ 0.3V 0.6V 1 输出电压 R3端输入 0.3V 0.6V R4端输入 0.3V 0.6V 2 输出电压
根据上述测试电路及所得测试结果可以看出，集成运放必须加入负反馈网络后，降低集
成运放的电压放大倍数，展宽电压传输特性曲线中的线性区域，才能使电路工作在线性放大
区，使输出电压与输入电压成正比变化。从研究 1可以得出，此时电路的电压放大倍数，或者输出电压与输入电压的比例系数与反馈电压及输入端电阻的阻值大小有关，与集成运放本
身的电压放大倍数无关；从研究 2可以得出，输出电压的大小与两输入端的电压大小有关，它们之间的关系有待于研究。 通过对电路的测试分析讨论： 1、根据图 1－23（c）的线性应用电路，运用相关的理论知识，得出各种输入条件下，电路的输出电压与输入电压间的关系式。 2、前面应用电路是反向输入端输入信号电压，如果从同向输入端输入信号电压，电路应该如何联接？此时输出电压与输入电压的关系式如何？同向输入信号与反向输入信号，两
者有何异同点？ 3、如果集成运放组成的电路中，不加负反馈网络，集成运算放大器工作在什么状态？此时电路有何用途？ 4、如何集成运放组成的电路中，既加有负反馈网络，又加有正反馈网络，电路能否正常工作？如果可能使电路正常工作，请举例说明。 根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告。
模块 8 多级直流放大器的分析与设计 一、目的 掌握知识的灵活运用。 二、任务 任务
图 1－24 测量放大器的分析 在对各种非电量（长度、温度、压力、速度等）进行测量时，往往利用各种传感器把非
电量转化为电压或电流，但是一般得到的电信号很弱，需要进行放大。图 1－24所示的电路是常用的测量放大器之一。分析可得： uI1通过集成运放 A1后输出为
1I
1
2O1 )
2/1( u
RRu +=
uI2通过集成运放 A2后输出为
2I
1
2O2 )
2/1( u
RRu +=
uO1与 uO2通过集成运放 A3后输出 uO为
)( o1o23
4O uu
RR
−=u ))(21( I2I11
2
3
4 uuRR
RR
−+−=
此测量放大器对差模信号 uI1－uI2的电压放大倍数为
)21(1
2
3
4
I2I1
o
RR
RR
uuuAu +−=−
=
运用 EWB仿真软件对该电路进行仿真验证。在分析验证的基础上，设计一个运用集成运算放大器组成两级放大电路，具体电路要求为：电压放大倍数 Au约－200，放大电路的输入阻抗很大、输出阻抗很小，并且输出与输入电压反相。 根据设计要求，写出设计报告。设计报告中应有设计方案的确定、设计的电路原理图及
所用元器件的参数，并写明设计计算的过程，电路验证结果及体会等内容。
项目二 信号处理
模块 1 无源滤波电路 一、目的 1. 掌握无源滤波电路对输出信号的影响。 二、任务 任务 1：整流电路的分析研究 任务 2：滤波电路的分析研究
1
2
PK2DCout
JP2
R5
2K
JP1
D3
1N40
07
1
2PK6
AC
in
D2
1N40
07D
41N
4007
D1
1N40
07
C2
104
C1
1000
uF/2
5V
LED1
图 2－1桥式整流滤波电路 整流电路的研究。联接如图 2－1 桥式整流滤波电路，注意检查整流二极管 D1、D2、D3 与 D4 的极性绝对不能接反，否则有可能引起短路而造成元器件的损坏。经检查电路无误后，在输入端接上 50Hz、10V的交流电压，用示波器观察经整流后的输出端 JP1 的电压波形与输入电压波形，读出输出与输入电压的幅值，记录于表 2－1桥式整流电路的观察与研究中。然后断开任意一个整流二极管，还是用示波器观察经整流后的输出端 JP1的电压波形与输入电压波形，读出输出与输入电压的幅值，记录于表 2－1桥式整流电路的观察与研究中。 表 2－1桥式整流滤波电路的观察与研究
电 路 输入电压幅度 整流后 电压幅度
输入波形 正常联接
输出波形 断开 D1输出波形
正常联接 整流 电路 断开 D1
滤波电路的研究。把如图 2－1桥式整流滤波电路的 JP1短接，并且把 JP2作为输出端，仍用示波器观察输出与输入电压波形，读出输出与输入电压的幅值，记录于表 2－2滤波电路的观察与研究中。然后断开任意一个整流二极管，还是用示波器观察经整流滤波后的输出
端 JP2的电压波形与输入电压波形，读出输出与输入电压的幅值，记录于表 2－2滤波电路的观察与研究中。 表 2－2滤波电路的观察与研究
电 路 输入电压幅度 滤波后 输入波形 正常联接 断开 D1输
电压幅度 输出波形 出波形 正常联接 滤波
电路 断开 D1
利用二极管的单向导电性，用四个整流二极管组成桥式整流电路，可以把交流电变换成
脉动直流电，虽然电流的方向不变，但电流的大小在不断地变化，说明在直流电中还包含交
流成份；利用电容具有通交流隔直流的作用组成电容滤波电路，滤去交流成份，使输出直流
电的交流成份减少，直流电的波形比较平滑，即输出电压基本达到稳恒直流电的要求。当整
流电路中某一个二极管断开时，从整流输出的波形中可以看出，只有半个周期的波形被利用，
还有半个周期没有被利用，这样电源的利用率较低，输出电压约为原来的一半。 作为直流电源是用来对负载供电，那么这种直流电源的负载特性如何呢？ 负载特性的研究。把如图 2－1桥式整流滤波电路的 JP1、JP2短接，并且在输出端接上负载电阻 RL。仍用示波器观察输出电压波形，但测量输出电压用数字万用表的直流档，测
量输入电压用数字万用表的交流档。保持输入电压不变（Ui＝10V），改变负载电阻的大小，测量出一组负载电阻与输出电压变化的实验数据，记录于表 2－3整流滤波电路的负载特性研究中。同时在负载电阻变化过程中，注意观察示波器输出电压的波形，其输出电压的幅度
变化变大，还是幅度变化变小，还是幅度变化不变。记录于表 2－3整流滤波电路的负载特性研究中。 表 2－3整流滤波电路的负载特性研究（Ui＝10V） 负载电阻/Ω
输出电压平均值/V
输出波形变化情况
通过测试，可以得到这样的结果：原来不接负载的直流电源输出电压比较平衡，幅度基
本不变，随着负载电阻的减小，即随着负载增大，输出电压的平均值开始下降，其电压的波
动性增加，即电压幅度波动开始逐渐加大。显然电容滤波电路只适合于对小负载电子电路供
电的场合，这种电路当负载过大，其直流电源的特性就会变差。 根据对电路的测试结果进行分析讨论： 1、理论分析桥式整流电路输出电压与输入电压的关系，讨论整流二极管的选择应该要考虑到哪些因素？ 2、整流的方式还有哪些，特点如何？说明为什么我们一般采用桥式整流。 3、在电容滤波电路中的并联电容的容量选择与负载大小是否有关？如果有关的话，根据负载的大小，选择滤波电容的容量有什么要求？ 4、是否可以采用电感滤波，如果可以的话，应该如何联接？有何特点？ 5、是否还有更好的滤波方式？ 6、我们讨论的整流滤波电路是否可以满足实际直流电源的需要？这种电路有何缺陷？
模块 2 有源滤波电路 一、目的 1、掌握运放、电阻和电容组成有源低通滤波、 高通滤波和带通、带阻滤波器及其特性。 2、学会测量有源滤波器的幅频特性 二、任务 1、测量二阶低通滤波器频响特性。 2、测量二阶高通滤波器频响特性。 3、测量带通滤波器频响特性。 任务 1：低通滤波电路的分析研究
（a）低通滤波电路 （b）高通滤波电路 （c）带通滤波电路 图 2－2 滤波电路的分析研究 联接图 2－2（a）所示的电路，在输入端接上信号发生器，在输入、输出端分别接上电子毫伏表，同时在输出端接上示波器。调节信号发生器的电压幅度，使输出电压波形不失真，
然后保持输入信号电压不变，调节信号发生器的频率从最低频率开始逐渐增大，观察输出端
的电子毫伏表的读数与示波器的波形，随着频率的增大输出电压开始减小，当输出电压减小
到原来的 1/ 2倍时，记录此时信号源的频率 f，记录于表 2－4滤波电路的分析研究中。 任务 2：高通滤波电路的分析研究 联接图 2－2（b）所示的电路，在输入端接上信号发生器，此时信号发生器的频率应调节比较高的频率上，在输入、输出端分别接上电子毫伏表，同时在输出端接上示波器。调节
信号发生器的电压幅度，使输出电压波形不失真，然后保持输入信号电压不变，调节信号发
生器的频率从最高频率开始逐渐减小，观察输出端的电子毫伏表的读数与示波器的波形，随
着频率的增大输出电压开始减小，当输出电压减小到原来的 1/ 2倍时，记录此时信号源的频率 f，记录于表 2－4中。 任务 3：带通滤波电路的分析研究 联接图 2－2（c）所示的电路，在输入端接上信号发生器，在输入、输出端分别接上电子毫伏表，同时在输出端接上示波器。调节信号发生器的电压幅度与前两个电路相同，然后
保持输入信号电压不变，调节信号发生器的频率从最低频率开始逐渐增大，观察输出端的电
子毫伏表的读数与示波器的波形，随着频率的增大输出电压开始增大，然后保持基本不变，
最后逐渐减小，记录当输出电压增大到最大的 1/ 2倍时的频率 fL及开始减小到最大的 1/ 2倍时的频率 fH。记录于表 2－4中。 表 2－4滤波电路的分析研究 输出电压 频率
电路 通频带 BH/Hz
低通滤波电路 高通滤波电路 带通滤波电路
根据上表的测试结果可以看出，三种滤波电路对不同频率的信号其通过能力不同，电路
（a）只能通过低频信号，电路（b）只能通过高频信号，而电路（c）对高频信号与低频信
号都有较强的抑制能力，只能通过中频段的信号。 通过对电路的测试分析讨论： 1、如何来区分三种滤波电路中是低通、高通还是带通滤波电路？这些电路集成运放工作在线性区域还是工作在非线性区域？为什么？ 2、能否改变这些滤波电路的通频带？我们可以通过改变哪些元件的参数来改变通频带？粗略地说明这些元件参数大小与通频带的范围之间的关系。 3、 根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告。
模块 3 音调控制电路 一、目的 1、掌握衰减式音调控制电路特点和测试方法。 2、掌握反馈式音调控制电路特点和测试方法。 二、任务 任务：衰减式音调控制电路的测试分析
图 2－3衰减式音调控制电路的测试 图 2－3为衰减式音调控制电路。首先把经过测试调节到合适的静态工作点的功放电路板接通电源，然后将 RP2、RP3电位器旋至中间位置，输入 1kHz的低频信号，放大器输出端
b点接上示波器观察波形，调节输入电压的大小，使输出处于不失真状态，用电子毫伏表测
出输入电压及输出电压，保持输入电压值不变，调节输入信号的频率，从 20Hz到 20kHz的
音频范围内调节，测出频段的低端、中端及高端几个信号频率条件下，输出电压的大小，把
测得的数据记录于表 5－4衰减式音调控制电路的测试中。
把 RP2、RP3电位器旋至最小值的位置，保持输入电压值不变，调节输入信号的频率，
从 20Hz到 20kHz的音频范围内调节，测出频段的低端、中端及高端几个信号频率时的输出
电压的大小，把测得的数据记录于表 5－4衰减式音调控制电路的测试中。
把 RP2旋至最大值、RP3电位器旋至最小值的位置，保持输入电压值不变，调节输入信
号的频率，从 20Hz到 20kHz的音频范围内调节，测出频段的低端、中端及高端几个信号频
率时的输出电压的大小，把测得的数据记录于表 5－4衰减式音调控制电路的测试中。
把 RP2旋至最小值、RP3电位器旋至最大值的位置，保持输入电压值不变，调节输入信
号的频率，从 20Hz到 20kHz的音频范围内调节，测出频段的低端、中端及高端几个信号频
率时的输出电压的大小，把测得的数据记录于表 2－5衰减式音调控制电路的测试中。
把 RP2、RP3电位器旋至最大值的位置，保持输入电压值不变，调节输入信号的频率，
从 20Hz到 20kHz的音频范围内调节，测出频段的低端、中端及高端几个信号频率时的输出
电压的大小，把测得的数据记录于表 2－5衰减式音调控制电路的测试中。
表 2－5衰减式音调控制电路的测试（输入电压 ui＝ mV） 音控电位器 测试序号 1 2 3 4 5 6
输入频率 RP2、RP3
处于中间位置 输出电压 输入频率 RP2最大位置
RP3最小位置 输出电压
输入频率 RP2最小位置
RP3最小位置 输出电压 输入频率 RP2最小位置
RP3最大位置 输出电压 输入频率 RP2最大位置
RP3最大位置 输出电压 从上述的测试结果可以得出，RP2电位器的阻值大小变化，对低频段的放大倍数影响较
大，所以称之为低音控制电位器；RP3电位器的阻值大小变化，对高频段的放大倍数影响较
大，所以称之为高音控制电位器。如果把两者综合起来运用，可以对所放大的音乐（包含着
高低音各个频率）信号进行调控。 通过对电路的测试分析讨论： 1、根据图 2－3衰减式音调控制电路分析，为什么 RP2电位器所在支路对低频（即低音）
信号调节比较明显？而 RP3电位器所在支路对高频（即高音）信号调节比较明显？ 2、从实际的角度考虑，为什么要对音乐信号放大过程中进行高音与低音的提升或衰减控制？这种音调控制电路是否会使所放大的音乐信号产生失真？ 3、课外寻找资料，在实用功率放大器中还有哪些形式的电路可以对音调进行控制，它们的优缺点如何？（如反馈式音调控制电路） 根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告。
模块 4 正弦波、方波、三角波变换电路的组装与测试 一、目的 1、掌握正弦波、方波、三角波变换电路的组装与测试方法。 二、任务 任务 1：信号波形变换电路的分析研究
图 2－4信号波形变换电路的分析研究 按图 2－4所示的电路图联接电路，首先分析该电路是由两级什么电路组成的，每一级电路具有什么作用；然后分析当电路的输入端输入正弦交流信号后，第一级输出与第二级输
出各是什么波形。在分析的基础上，这里输入 f1＝1kHz 的正弦交流信号，用示波器观察第一级输出与第二级输出的波形，并记录于表 2－6信号波形变换电路的分析研究中。然后增大输入频率到 f2，观察输出电压波形的变化情况，记录于表 2－中；减小输入频率到 f3，观
察输出电压波形的变化情况，记录于表 2－6中。 表 2－6信号波形变换电路的分析研究
输入 第一级输出 第二级输出
f1
f2
f3
幅值 根据上述测试电路及所测试所得波形可以看出，第一级集成运放工作在非线性状态组成
了电压比较器，输出波形改变了，从正弦波形变成方波波形；而第二级是积分电路，方波信
号经过积分电路后，把方波波形变换成三角波形。改变输入频率，第一级的方波波形的幅度
不变，频率同步变化，而第二级输出电压不仅输出幅度改变，而且波形也发生改变。这一现
象表明，积分电路可以把方波波形变换成三角波形，但积分电路的 RC值与输入的信号频率之间有一定的条件限制，如果不满足一定的限制条件，该电路输入方波后，未必能得到三角
波形。 通过对电路的测试分析讨论： 1、图 2－4电路中的二只稳压二极管 D1、D2有何作用？电路中 R13是一种什么反馈，在电路起什么作用？ 2、如果需要调节输出电压的幅度，电路需要作怎样的修改才能满足实际需要？ 根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告。 任务 2：信号波形变换电路的组装 任务 3：信号波形变换电路的测试
项目三 音频功率放大
模块 1 OCL与 OTL放大电路 一、目的 1、研究无输出变压器功率放大器电路的特点和性能指标的测试方法。 2、掌握无输出变压器功率放大器电路主要技术指标的测试方法。 二、任务 任务 1：仿真分析交越失真产生的原因及消除方法
（a）工作在乙类 （b）工作在甲乙类 图 3－1 交越失真产生的原因及消除方法研究电路 为了提高功率放大器的输出功率及效率，一般采用两管互补对称功率放大电路。首先打
开 EWB软件，按图 3－1（a）所示电路连接乙类功率放大器电路，设置合适的电路参数后，打开仿真开关。观察输入与输出电压的波形及大小。记录于表 3－1交越失真产生的原因及消除方法中。 把电路改为如图 3－1（b）所示的甲乙类功率放大器。重复上述过程，观察输入与输出电压的波形及大小。记录于表 3－1中。 表 3－1 放大电路波形失真的测试及研究 电路 输入电压波形 输出电压波形 失真情况 引起失真原因
电路（a）
电路（b）
继续以图 3－1（b）所示的甲乙类功率放大器作为研究电路。在电源支路串联直流电流表，在负载支路串联电流表，负载两端并联交流电压表。在输出不失真的条件下，改变负载
电阻的大小，测出当负载改变时，输出功率的变化规律（输入信号大小不变），负载电阻的
变化时，输出功率应能体现出从小到大，然后从大到小的规律。把测量结果记录于表 3－2
输出功率与负载的变化关系中。 表 3－2输出功率与负载的变化关系 负载电阻 负载电压 负载电流 负载功率
从上述仿真测试结果可以看出，工作在乙类的功率放大电路在进行信号功率放大时，输
出波形存在交越失真，即两管交替工作的交界过程中，波形会产生失真；而工作在甲乙类的
功率放大电路在进行信号功率放大时，就不存在交越失真。可见交越失真的产生原因是信号
电压在正负极性变换过程中，晶体管存在一个门坎电压，在接近于零电压附近管子不导通而
产生波形失真，消除的方法就是静态时，先给晶体管加一个直流电压，使晶体管进入微导通
状态，这样就可以消除因门坎电压存在所导致的交越失真。这里值得指出的是，如果静态工
作电流过大，会造成功放管的管耗增加，功率放大器的效率下降，严重时会造成功放管因功
耗过大而发热烧毁。 通过对电路的仿真测试分析讨论： 1、图 3－1（b）所示的甲乙类功率放大器如果要实际应用，研究电路还存在哪些结构需要改进的地方。例如要进一步提高功率放大倍数怎么办？两功放管不太对称怎么处理？交
流信号通过电源回路怎么处理等等？ 2、图 3－1（b）所示的甲乙类功率放大器是用双电源供电，如果要采用单电源供电，电路结构作怎样的修改？ 3、从输出功率与负载的变化关系的研究中，说明该功率放大器的输出电阻较大还是较小？为保证输出有较大的功率，负载电阻应该如果配置？ 根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告。 任务 2：实际测试 OCL的各项参数
图 3－2互补对称功率放大器测试电路 图 3－2为带有一级低放的互补对称功率放大器的实际应用电路。首先把实验电路板接上电源，调节可变电阻 RP4，使 V5集电极与 V7发射极电阻之间的电压为 VCC/2，调节可变电阻 RP5，使功放管处于合适的工作状态。第一步测试最大输出功率 Pom，给放大器送入 1kHz正弦电压信号，逐渐加大输入电压幅值，并使失真度仪的读数小于或等于 10%，如果没有失真度仪，则用示波器观察到输出波形为临界削波时，读出此时毫伏表的读数 Vo，最大输
出功率为 Pom = Vo2/RL；第二步测试电源供给的功率 PE，给放大器送入 1kHz正弦电压信号，逐渐加大输入信号电压幅值，使示波器显示临界削波的波形，这时毫伏表的读数就是最大不
失真的输出电压值，而直流毫安表的读数 I就是电源输出的平均电流（忽略了其他支路的电流），根据公式可算出电源供给的功率为 PE = VCC·I，当然，也可以读出放大器输出波形失真度为 10%时毫安表的读数 I，从而算出电源供给的直流功率；第三步算出最大输出功率时晶体管的管耗 PT = PE－Pom；第四步算出最大效率 ηm = Pom/PE。将上述实验及运算数据填入
表 3－3中。 表 3－3测试互补对称功率放大电路的各项参数
理论计算值 实际测量值 测量参数
理想 非理想 失真度测试仪 示波器 最大输出功率 Pom 电源输出功率 PE 晶体管的管耗 PT 最大效率 ηm
从上述计算及测试结果可以得出，互补对称功率放大电路的最大输出功率 Pom、电源输
出功率 PE、晶体管的管耗 PT及最大效率 ηm。当上下两部分电路元件参数不对称或电路的状
态不合适时，电路的最大不失真功率与最大效率等参数参数下降，输出波形的失真度增加。
另外比较理论计算值与实际测量值所得的数据存在一定的差异，请寻找原因研究解释。 通过对电路的测试分析讨论： 1、图 3－2互补对称功率放大器测试电路中，与负载电阻串联的电容 C9有何作用，如果把 C9去掉用短路线连接，可能会出现什么问题？ 2、比较 Pom、 PT、 PE、ηm的计算值和实测值，解释这些参数差异的原因。如在理想
情况下，乙类推挽电路的效率可达 78.5%，但实际测得的结果与此差距较大，其主要原因是什么？ 3、本测试功率放大器与课题 1仿真测试的电路有何区别？各有何优缺点？ 根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告。
模块 2 常用集成功率放大电路 一、目的 1、研究集成功率放大器的特点和性能指标的测试方法。 2、掌握集成功率放大器主要技术指标的测试方法。 二、任务 1、测试 LA4100最大不失真输出功率
2、测量 LA4100功率放大器的效率 3、测量 LA4100功率放大器的频响曲线
模块 3 功放电路的综合测试分析 一、目的 1、对实用功率放大电路的综合研究。 二、任务 任务 1：包括前置放大、音控及低放的功放电路组装
任务 2：包括前置放大、音控及低放的功放电路直流工作点测试
任务 3：包括前置放大、音控及低放的功放电路最大不失真功率测试
任务 4：包括前置放大、音控及低放的功放电路整机效率测试
图 3－3实用功放电路的综合测试
图 3－4实用功放电路板图 根据图 3－3所示的电路原理图在装接电路前，分析实用功放电路的工作原理，并先检查拿到的电子元器件的数量与性能参数，在印刷电路板上找到相应的元器件装接的位置，然
后按图 3－4所示的电路板图进行电路焊接工艺，注意元件排列整齐，焊点光滑而不虚焊，元器件位置正确。整体焊接完成后，检查电路的焊接质量，经检查正确无误没有短路点后，
接通 9V直流电源，运用前面已经学会的直流工作点的测试方法，测试各级的直流工作点，如果工作点不正常，调节各级偏置电阻使各级电路的工作点达到正常状态。记录测试的数据
于表 3－4各级直流工作点的测试与调节中。
把经过测试到合适的静态工作点的功放电路板接通电源，输入 1kHz的低频信号。使输
出达最大不失真状态。测出输入电压及输出电压，可得灵敏度及最大不失真功率。记录于表
3－5灵敏度及最大不失真功率测试中。
表 3－4各级直流工作点的测试与调节
级数 第一级 UCE 第二级 UCE 第三级 UCE 功放级中点电压 测试值 表 3－5灵敏度及最大不失真功率测试
输入电压 输出电压
灵敏度 最大不失真输出电压
当输出为最大不失真电压时，用直流毫安表测出电源提供的平均电流。记录于表 3－6
整机电路的效率。计算出整机电路的效率。
表 3－6整机电路的效率
电源电压
电源电流
电源
功率
负载
功率
电路
效率
把负载电阻换成喇叭，在输入端接入音乐信号，调节音量电位器使输出音量合适，然后
调节音控电位器，实际试听音控电位器对高低音控制的效果。
通过对电路的装接与测试试听讨论： 1、将测量所得的各种参数进行综合分析，得出实用功率放大电路的性能指标。 2、如果要使输出功率做得更大，电路应作哪些修改？如果要使功率放大电路的音响效果更好，电路应作哪些修改？ 3、从实际电路的装接测试过程中，你有什么体会与收获？ 根据装接测试与讨论的结果，写出实践研究报告。
项目四 直流电源
模块 1 串联型直流稳压电源 一、目的 1、研究串联型直流稳压电源的特点和性能指标的测试方法。 2、掌握直流稳压电源主要技术指标的测试方法。 二、任务 任务 1：串联稳压电路的组装 从前面的测试研究中已经知道，经过整流滤波以后，已经把交流电变换成直流电，但其
输出电压的稳定性并不十分理想，随着交流电压的变换，或者负载的变动，输出电压会随之
作相应的变化，这种电压的波动对一些要求电压的稳定性很高的电子电路来说，显然不能满
足需要，因此需要对经过整流滤波后的直流电再经过稳压性能的稳压电路，使输出电压基本
保持不变。
PK6
AC
in
P2
T29013
R4 1/0.5W
DZ1
3V/1
W
C3
104
3
26
74
IC1uA741
R1
5.1K
T1 TIP122
R2
5.1K
R3
5.1K
RP1
103
C4
100u
F/25
V1
2
PK2DCout
图 4－1串联稳压电路的稳压性能的测试研究 任务 2：直流稳压电源输出电压调节范围的测试 接入直流电压 15V交流电经整流滤波后的接入到如图 4－1串联稳压电路上，先不接负载电阻 RL进行空载检查测试，把电位器 RP1打到中间位置，此时用数字万用表测量应有输出电压 UO，然后调节取样电位器 RP1 打到最低位置，测出输出电压 UOmin，再把取样电位
器 RP1打到最高位置，测出输出电压 UOmax，记录于表 4－1直流稳压电源输出电压调节范围中。 表 4－1直流稳压电源输出电压调节范围 取样电位器 RP1 最低位置 最高位置 输出电压 UO
直流电压调节范围
任务 3：直流稳压电源输出电阻与电流调整率的测试 如图 4－1串联稳压电路的取样电位器 RP1打到中间位置，接上负载电阻 RL，用数字万
用表测出此时的输出电压，然后把负载电阻从最大值开始逐渐减小，一直减小到使输出电压
出现明显下降为止，测量负载电阻在减小过程中，输出电压与输出电流的变化关系。记录于
表 4－2直流稳压电源输出电阻与电流调整率的测试中。 表 4－2直流稳压电源输出电阻与电流调整率的测试 负载电阻 RL ∝ 输出电压 UO
输出电流 IO 最大输出电流 IOmax 电流调整率 SI 输出电阻 RO
说明：本测试电路具有过载保护功能，最大输出电流 IOmax定义为：输出电压下降为额
定输出电压 10%时的电流。电流调整率 SI定义为：当输入电压及温度不变时，输出电流 IO
从零变到最大时，输出电压的相对变化量，即
0
max%100)/(=∆=∆×∆=
TIIOOI OOUUS
输出电阻 RO定义为：当输入电压和温度不变时，因 RL变化，导致负载电流变化了IO，相
应的输出电压变化了UO，两者比值的绝对值称为输出电阻 RO，即
00
=∆=∆∆
∆−=
TUO
Oo
IIUR
任务 4：直流稳压电源输出电压调节率的测试 如图 4－1串联稳压电路的取样电位器 RP1打到中间位置，接上合适的负载电阻 RL，用
数字万用表测出此时的输出电压，然后把输入电压改变 10%，再测出这里的输出电压，记录于表 4－3直流稳压电源电压调整率的测试中。 表 4－3直流稳压电源电压调整率的测试
Ui Ui＋10% UO UO＋10%
电压调整率
说明：电压调整率 SU定义为：负载电流 IO及温度 T不变，而输入电压 UI变化 10%时，输出电压 UO的相对变化量UO／UO与输入电压变化量UI之比值，即
00
%100/
=∆=∆
×∆
∆=
TII
OOU
OUUU
S
任务 5：直流稳压电源输出纹波电压及纹波抑制比的测试 如图 4－1串联稳压电路，保持输入电压 UI不变，在额定输出电压、额定输出电流的情
况下，用示波器测出整流前输入的纹波电压峰峰值 UIPP，同时测出输出电压中纹波电压的峰
峰值 UOPP（注意此时示波器的输入为“交流”）。记录于表 4－4直流稳压电源纹波电压及纹波抑制比的测试中。 表 4－4直流稳压电源纹波电压及纹波抑制比的测试 输入纹波电压 UIPP 输出纹波电压 UOPP
纹波抑制比 SR 说明：纹波电压是指叠加在直流输出电压 UO上的交流电压，通常用有效值或峰值表示。
在前一个课题测试中已经知道，电容滤波电路中，负载电流越大，纹波电压也越大，因此，
纹波电压应在额定输出电流情况下测出。 纹波抑制比 SR定义为稳压电路输入纹波电压峰值UIPP，与输出纹波电压峰值UOPP之比，
并用对数表示，即
)(lg20 dBUUS
OPP
IPPR =
通过测试，可以得到这样的结果：交流电经过整流滤波后再经过稳压，输出电压的稳定
性大大提高，不管是交流电源变化或者负载发生变化，只要这些变化在一定的许可范围内，
都可以使输出基本保持不变。这说明稳压电路具有对电压的稳定能力，所以直流稳压电源可
以满足实际的需要。同时我们在对直流稳压电源进行性能指标测试中，使我们了解到如何对
直流稳压电源的性能指标进行测试和评价，一个好的直流稳压电源，应该有较小的输出电阻、
较小的电压调整率、电流调整率、纹波电压，较大的纹波抑制比。 根据对电路的测试结果进行分析讨论： 1、根据如图 7.3.2串联稳压电路，具体分析一下稳定电路的稳压过程，及输出电压的调节过程。 2、本直流稳压电源具有限流保护功能，即当输出电流超过一定值时，输出电压下降，限制了输出电流的继续增大，这样对电路起到了保护作用。请分析哪部分电路起限流作用，
电路是如何保护的。 3、除本测试的串联稳压电路外，还有哪些稳压电路？它们是如何起稳压作用的？ 根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告。
模块 2 线性集成稳压器 一、目的 1、研究集成稳压器的特点和性能指标的测试方法。 2、掌握直流稳压电源主要技术指标的测试方法。 二、任务 任务 1：线性集成稳压器的组装（用多功能电路板） 电子技术的发展，使电子电路从分立元件组成电路逐渐被集成电路所替代。同样目前的
直流稳压电源基本上采用集成稳压器，本课题主要研究线性集成稳压器的使用。 图 4－2三端固定输出集成稳压器的使用 任务 2：三端固定输出集成稳压器的使用与测试 交流电经整流滤波后的接入到如图 4－2三端固定输出集成稳压器上，先不接负载电阻RL进行空载检查测试，用数字万用表测量输出电压 UO，然后接上负载电阻 RL，调节负载电
阻的大小，测量输出电压与输出电流的变化情况（注意：在负载电阻变化时，不要让负载电
流超过集成稳压器的最大输出电流）。把测量的结果记录于表 4－5三端固定输出集成稳压器的使用中。 表 4－5三端固定输出集成稳压器的使用 负载电阻 RL ∝ 输出电压 UO 输出电流 IO 最大输出电流 IOmax 电流调整率 SI 输出电阻 RO
图 4－3三端可调输出集成稳压器的使用（0 ∼ 30 V 连续可调电路） 任务 3：三端可调输出集成稳压器的使用与测试 交流电经整流滤波后的接入到如图 4－3三端可调输出集成稳压器上，电位器 R2打到适
当位置，先不接负载电阻 RL进行空载检查测试，用数字万用表测量输出电压 UO，然后接上
负载电阻 RL，调节负载电阻的大小，测量输出电压与输出电流的变化情况（注意：在负载
电阻变化时，不要让负载电流超过集成稳压器的最大输出电流）。把测量的结果记录于表 4－6三端可调输出集成稳压器的使用中。 表 4－6三端可调输出集成稳压器的使用 负载电阻 RL ∝
输出电压 UO 输出电流 IO 最大输出电流 IOmax 电流调整率 SI 输出电阻 RO
如图 4－3 三端可调输出集成稳压器，输出端不接负载电阻 RL，调节可变电阻 R2到最
小值，用数字万用表测量输出电压 UO1，然后调节可变电阻到最大值，同样用数字万用表测
量输出电压 UO2。把测量的结果记录于表 4－7三端可调输出集成稳压器的调压中。 表 4－7三端可调输出集成稳压器的调压 可变电阻 R2 最小值 最大值 输出电压 UO
直流电压调节范围
通过测试，可以得到这样的结果：交流电经过整流滤波后接到集成稳压器，其输出电压
具有良好的稳定性，输出电阻很小；一般来说，CW7800系列、CW7900系列的集成稳压器为三端固定输出稳压器，CW117、217、317 为三端可调输出稳压器；型号不同，其输出电压与电流不同，具体可参阅有关资料。 根据对电路的测试结果进行分析讨论： 1、CW7800系列与 CW7900系列的三端固定输出稳压器有什么异同点，如果用 CW7800系列或 CW7900系列稳压器组成输出电压可调的稳压电路是否可以？ 2、CW7800系列或 CW7900系列的三端固定输出稳压器所得到的直流电源输出为正电压输出或负电压输出，如果要求有输出为正负电压输出，这里三端稳压器应该如何联接才能
满足实际需要？ 3、在集成稳压器的应用电路中，为什么要在输入端与输出端都并联了一个小容量的电容器？ 根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告。 任务 4：直流稳压电源保护电路的研究
Q1
Q2
D2
R2 R3
Q4
Q5
D1
Q1
Q2
R8
R5
R6
4
2
6
8
1
75
12
13
11
19
16
15
18
14
4
10
3
2
65
8
1
Q3
R13
R14
R15
Q6
R9 R10
R11
R12
R1
R7
R8
Q3
D2
R2 R3
R5
R6
（a）限流型保护 （b）限流型保护 （c）减流型保护 图 4－4直流稳压电源保护电路的分析 限流型保护电路的分析。限流保护的基本思路是当调整管电流超过一定限度时，对调整
管的基极电流进行分流，以限制调整管的发射极电流不至于太大。如图 4－4（a）所示电路为具有限流保护的串联稳压电路，电阻 R8与晶体管 Q3组成限流保护电路，正常工作电流的情况下，电流在 R1与 R8上产生的电压之和不足以使 Q3管导通，当电流超过额定值后，Q3 管导通，将调整管 Q1 的基极电流分走一部分，削弱了负反馈作用，如果输出电流增大在 R8上的电压回到 Q3管的电压使管子进入饱和状态，则使调整管处于截止状态，进而使输出电压与输出电流降到零。减流型保护电路的输出外特性曲线如图 7.3.8所示。打开 EWB仿真软件，画出图图 4－4（a）所示的电路，接上可变电阻负载，然后改变负载电阻的大小，测出负载电阻变化时的一组输出电压与输出电流，把测量的结果记录于表 4－8限流型保护电路分析中。 如图 4－4（b）所示电路同样为具有限流保护的串联稳压电路。读者自行分析之。 表 4－8限流型保护电路分析
负载电阻 RL ∝ 输出电压 UO 输出电流 IO 截流型保护电路的分析。减流保护的基本思路是当调整管电流超过一定限度时，保护电
路开始起作用，使输出电压与输出电流都下降到接近于零。如图 7.3.5（c）所示电路为具有减流保护的串联稳压电路，电阻 R1、R2、R8与晶体管 Q3组成减流型保护电路，正常工作电流的情况下，电流在 R8 上产生的电压 UR8不足以使 Q3 管导通，当电流超过额定值后，Q3 管导通，将调整管 Q1 的基极电流分走一部分，削弱了负反馈作用，使输出电流即使在输出短路的情况下也不会太大，其外特性如图图 4－5 所示。打开 EWB 仿真软件，画出图图 4－4（c）所示的电路，接上可变电阻负载，然后改变负载电阻的大小，测出负载电阻变化时的一组输出电压与输出电流，把测量的结果记录于表 4－9减流型保护电路分析中。
图 4－5限流型保护电路的外特性 图 4－6减流型保护电路的外特性 表 4－9减流型保护电路分析 负载电阻 RL ∝ 输出电压 UO 输出电流 IO 通过测试，可以得到这样的结果：直流稳压电源如果采用适当的保护电路，可以有效地
控制输出电流不超过一定的范围，使稳压电路中调整管等元器件得到很好的保护。 根据对电路的测试结果进行分析讨论： 1、请分析一下限流型保护电路与截流型保护电路对电路保护的基本思想方法？ 2、CW7805 三端集成稳压器内部有过流、过热和安全区的保护电路。尽管如此，由CW7805等元件组成的稳压电路输出端仍有可能发生过压的危险。为了确保负载的安全，图4－7 所示的直流稳压电源在集成块典型应用电路的基础上，又加了过压保护电路。请在图示的电路中找出过压保护电路的相关元器件，并简单说明该保护电路是如果保护的。
图 4－7直流稳压电源应用实例之一 根据测试与讨论的结果，写出实践研究报告。
模块 3 开关集成稳压器 一、目的 1、研究开关集成稳压器的特点和性能指标的测试方法。 2、掌握直流稳压电源主要技术指标的测试方法。 二、任务 1、测量直流稳压电源输出电阻 R0。 2、稳压系数 S （电压调整率）
模块 4 实用直流稳压电源 一、目的 1、对实用直流稳压电源的综合研究。 二、任务 任务 1：实用直流稳压电源的组装
JP2R
52K
JP1
T29013
R4 1/0.5W
D3
1N40
07
1
2PK6
AC
in
DZ1
3V/1
W
D2
1N40
07D
41N
4007
D1
1N40
07
C2
104
C3
104
C1
1000
uF/2
5V
3
26
74
IC1uA741
R1
5.1K
T1 TIP122
R2
5.1K
R3
5.1K
RP1
103
C4
100u
F/25
V
1
2
PK2DCout
LED1
图 4－8直流稳压电源电路原理图
图 4－9直流稳压电源电路板图 根据图 4－8所示的电路原理图在装接电路前，分析该直流稳压电源的工作原理，输出电压的大小及是否可调，电源的最大输出功率可以达到多大，装接电路需要哪些电子元器件，
参数及规格等。然后检查拿到的电子元器件的数量与性能参数，在印刷电路板上找到相应的
元器件装接的位置，按图 4－9所示的电路板图进行电路焊接工艺，注意元器件位置正确，排列整齐，焊点光滑而不虚焊。整体焊接完成后，检查电路的焊接质量及电路的正确性，特
别要注意达林顿管的管脚连接正确。经检查正确无误没有短路点后，在输入端接入交流电源，
如果元器件参数及焊接无误，输出端应该有直流电压，此时可以开始进行各项参数的测试。 任务 2：实用直流稳压电源的测试 测试内容同模块 1。 写出组装及测试报告。
项目五 实用功率放大器的制作与综合测试 一、目的 (1)了解集成功率放大器整机产品制作相关技术及工艺要求。 (2)掌握音响放大器的制作方法与小型电子线路系统的装调技术。 二、任务 制作具有话筒扩音、音调控制、电子混响、卡拉 OK伴唱功能的音响放大器。现有器材：电子混响延时模块一个，集成功率放大器 LA4100 一只，20kΩ高阻话筒一个，其输出信号为 5mA，OP07集成运算放大器 2块，10Ω／2W负载电阻一只，8Ω／4W扬声器一只。 (2)技术指标要求： 额定功率 Po=0.5W 负载阻抗 AL=10Ω 频响范围 50Hz～20kHz 输入阻抗 Ri＞20kΩ 音调控制特征：lkHz处的增益为0dB，125Hz和8kHz处均有土12dB的调节范围，AuL=AuH
≥土 20dB。 三、电路框图 音响放大器的基本组成框图如图 5—1所示。这是一个具有电子混响、音调控制，并可以实现“卡拉 OK"伴唱的音响放大器的电路。
图 5—1 音响放大器组成框图
四、单元电路分析 1．话筒放大器 由于话筒的输出信号一般只有 5mV 左右，而输出阻抗达到 20kΩ(也有低输出阻抗的 话筒，如 20Ω、200Ω等)，所以话筒放大器的作用是不失真的放大声音信号(最高频率达到 10kHz)。其输入阻抗应远大于话筒的输出阻抗。 2．电子混响器
电子混响器的作用是用电路模拟声音的多次反射，产生混响效果，使声音听起来具有 一定的深度感和空间立体感。在“卡拉 OK"伴唱机中，都带有电子混响器。电子混响器的 组成框图如图 5—2所示，
图 5—2 电子混响器组成框图 其中 BBD器件称为模拟延时集成电路，内部由场效应管构成多级电子开关和高精度存
储器。在外加时钟脉冲作用下，这些电子开关不断地接通和断开，对输入信号进行取样、保
持并向后级传递，从而使 BBD的输出信号相对于输入信号延迟了一段时间。BBD的级数越多，时钟脉冲的频率越高，延迟的时间就越长。BBD配有专用时钟电路，如 MN3102时钟电路与 MN3200 系列的 BBD 器件配套。电子混响器的电路如图 5—3 所示，其中两级二阶(MFB)低通滤波器 A1、A2滤去 4kHz(语音)以上的高频成分，反相器 A3，用于隔离混。混向
器的输出与输人级间的相互影响。RP1 控制混响器的输入电压，RP2 控制 MN3207 的输出平衡以减小失真，RP3控制延时时间，RP4控制混响器的输出电压。
图 5—3 电子混响器的电路
3．混合前置放大器 混合前置放大器的作用是将磁带放音机输出的音 乐信号与电子混响后的声音信号进行混合放大。 其电路如图 5—4所示，是一个反相加法器 电路，输出与输入电压间的关系为
+−= 2
21
1
uRR
uRR
u FFo
式中：ul为话筒放大器输出电压；u2为录音机输出电压。 图 5—4 混合前置放大器
4．音调控制器 音响放大器的性能主要由音调控制器与功率放大器决定。音调控制器的作用是控制、调节音响放大器输出频率的高低，控制曲线如图 5—5中折线所示。 图中：fo＝lkHz为中音频率，要求 Auo＝0dB；fL1为低音频转折频率，一般为几十赫兹； fL2＝10fL1，是中音频转折频率；fH1是中音频转折频率；fH2＝10fH1，是高音频转折频率，一
般为几十千赫兹。
图 5—5 音调控制曲线 图 5—6 音调控制器
由图可见，音调控制器只对低音频或高音频的增益进行提升或衰减，中音频增益保持不变。所以音调控制器的电路由低通滤波器与高通滤波器共同组成。常见电路有专用集成电路，如
五段音调均衡器 LA3600，外接发光二极管频段显示器后，可以看见各个频段的增益提升与衰减变化。在高中档收音机、汽车音响等设备中广泛采用集成电路音调控制器。也有用运算
放大器构成的音调控制器，如图 5—6所示。这种电路调节方便，元器件较少，在一般收音机、音响放大器中应用较多。 5．功率放大器
功率放大器的作用是给音响放大器的负载 RL(扬声器)提供一定的输出功率。当负载一定时，希望输出的功率尽可能大，输出信号的非线性失真尽可能地小，效率尽可能高。功率
放大器的常见电路形式有单电源供电的 OTL电路和正负双电源供电的 OCL电路。有由集成运放和晶体管组成的功率放大器，也有专用集成电路功率放大器芯片。
1) 集成运放与晶体管组成的功率放大器 由集成运放与晶体管组成的功率放大器电路如图 5—7所示，其中运算放大器组成
驱动级，晶体管 VTi·VT4组成复合式互补对称电路。
图 5—7 集成运放与晶体管组成的功率放大器
(1) 电路工作原理简述 三极管 VTi、VT2为相同类型的 NPN管，所组成的复合管仍 为 NPN型。VT3、VT4为不同类型的晶体管，所组成的复合管的导电极性由第一只管决定， 即为 PNP 型。R4、R5、RP2及二极管 VD1、VD2所组成的支路是两对复合管的基极偏置电 路，静态时支路电流 Io可由下式计算
254
22RPRR
VVI Dcc
o ++−
=
式中，VD为二极管的正向压降。 为减小静态功耗和克服交越失真，静态时 VT1、VT3应工作在微导通状态，即满足
下列关系
V 3121 VBEVBEVDVDAB +≈+≈
二极管 VD1、VD2与三极管 VT1、VT3应为相同材料类型的半导体，如 VD1、VD2
为硅二极管 2CPl0，VT1、VT3也应为硅三极管，VT1为 3DG6则 VT3可为 3CG21。RP2用于
调整复合管的微导通状态，其调节范围不能太大，一般采用几百欧姆或 lkΩ电位器(最好采用精密可调电位器)。安装电路时首先应使 RP：的阻值为零，调整输出级静态工作电流或输出波形的交越失真时再逐渐增大阻值。否则静态时因 RP2 的阻值较大而使复合管的电流过 大而损坏。
图 5—8 LA4100—LA4102集成放功率内部电路
R6、R7 用于减小复合管的穿透电流，提高电路的稳定性，一般为几十欧姆至几百
欧姆。R8、R9 为直流负反馈电阻，可以改善功率放大器的性能，若阻值与额定功率选取合 适，可起过流保护功放管的作用，一般为几欧姆。R10、R11，称为平衡电阻，使 VTl、VT3
的输出对称，一般为几十欧姆至几百欧姆。Ri2、C3称为消振网络，可改善负载接扬声器时的高频特性。因扬声器呈感性，易引起高频自激，此容性网络并人可使等效负载呈阻性。此 外，感性负载易产生瞬时过压，有可能损坏 VT2、VT4。Ri2、C3的取值视扬声器的频率响应而定，以效果最佳为好。一般 R12为几十欧姆，C，为几千皮法至几百微法。
功率放大器在交流信号输入时的工作过程如下：当音频信号 DJ为正半周时，运算放大器的输出端电位 uc上升，uD亦上升，结果 VT3、VT4截止，VTi、VT2导通，负载 RL中
只有正向电流／L，且随 ui增加而增加。反之，当 uJ为负半周时，负载 Ri中只有反向电流／L且随 DJ的负向增加而增加。只有当 uJ变化一周时负载才可获得一个完成的交流信号。
(2) 静态工作点设置 设电路参数全对称。静态时功率放大器的输出端 O点对地 的电位应为零，即 Uo：0，常称 0 点为“交流零点”。电阻 R1 接地，一方面决定了同相放大器 A的输入电阻，另一方面保证了静态时同相端电位为零，即 U+二 0。由于运放 A的反 相端经 R3、RPI接交流零点，所以 U—：0。故静态时运算放大器的输出等于零。R3、RPl构成的负反馈支路能够稳定交流零点的电位为零，对交流信号亦起负反馈作用。调节
RPl电位器可改变负反馈深度。电路的静态工作点主要由／o决定，／o过小会使 VT2、VT4 工作在乙类状态，输出信号会出现交越失真，／。过大会增加静态功耗使功率放大器的效率降低。综合考虑，对于数瓦的功率放大器，一般取／o：lmA-3mA，以使 VT2、VT4工作在甲乙类状态。
(3)LA4100—LA4102 集成音频功率放大器 目前在音响设备中广泛采用集成功率放 大器，因其具有性能稳定、工作可靠及安装调试简单等优点。下面介绍 LA4100-LA4102系列集成功放的内部电路及外围电路。它的内部电路如图 5—8所示。它由输入级、
于 BTL电路，负载的任何一端都不能与公共地线相短接，否则会烧坏功放块。图 8—7—10中的其他元件参数与 OIL电路形式的完全相同。 五、调试要点 1．额定功率 音 9向放大器输出失真度小于某一值(如 5％)时的最大功率称为额定功率。其表达式为
L
oo R
UP
2
=
式中：RL为额定负载阻抗；Uo(有效值)为 Ri两端的最大不失真电压。 测量 Po的条件如下：信号发生器输出频率上：lkHz，输出电压有效值矾：20mr，音调控制器的两个电位器 RPI、RP2置于中间位置，音量控制电位器 aP3置于最大值，双踪示波器观测 uJ及 uo的波形，失真度测量仪监测 uo的波形失真。测量尸。的步骤是：功率放大器的输出端接额定负载电阻 RL(代替扬声器)，输入端接 u／，逐渐增大输人电压趴，直到uo的波形刚好不出现削波失真(或／<3％)，此时对应的输出电压为最大输出电压，由卢。的计算公式即可算出额定功率。需注意的是，最大输出电压测量应迅速减小轨，否则会因测量
时间太久而损坏功率放大器。 2．频率响应 放大器的电压增益相对于中音频／o(1kHz)的电压增益下降 3dB时所对应的低音频率／I和高音频率／D称为放大器的频率响应。测量条件同上，调节 RP3使输出电压约为最大输出电压的 50％。测量步骤是：话筒放大器的输入端接轨：20mV，输出端接音调控制器，使信号发生器的输出频率卉从 20Hz-50kHz变化(保持认：20mV不变)，测出负载电阻 XL上对应的输出电压 Uo，用单对数坐标纸绘出频率响应曲线，并在曲线上标注 fL与 fH 值。 3．音调控制特性 Ui=100mV 从音调控制级输入端耦合电容加入，Uo 从输出端耦合电容引出。先测 lkHz处的电压增益 4。，再分别测低频特性和高频特性。测低频特性：将RPi的滑臂分别 置于最左端和最右端时，频率从 20Hz—lkHz变化，记下对应的电压增益。同样，测高频特时将 BP2的滑臂分别置于最左端和最右端，频率从 lkHz—50kHz变化，记下对应的电压增益。最后绘制音调控制特性曲线，并标注人，、fa、A2、／。、／D，、fri,、fm等频率对应的电压增益。 4．输入阻抗
从音响放大器输入端(如话筒放大器输入端)看进去的阻抗称为输入阻抗 Ri。如果 接高阻话筒，兄应远大于 201fi)．。接电唱机，Ri应远大于 500k~。Ri的测量方法与放大器的输入阻抗测量方法相同。 5．输入灵敏度 使音响放大器输出额定功率时所需的输人电压(有效值)称为输人灵敏度。测量条件与额定功率的测量相同，测量方法是，使 Ui 从零开始逐渐增大直到 Uo 达到额定功率值时对应的电压值，此时对应的 ui值即为灵敏度。 6．噪声电压 音响放大器的输人为零时，输出负载 RL《上的电压称为噪声电压 UN。测量条件同上，测量方法是，使输入端对地短路，音量电位器为最大值，用示波器观测输出负载 RL的电压波形，用交流电压表测量其有效值。 7．整机效率
( ) %100×= Co PPη
式中，Po为输出的额定功率；Pc为输出额定功率时所消耗的电源功率。 注：此项目的具体实施，由电子工程系与宁波晨康电子有限公司协商，主要由公司技
术人员组织课程的实施工作。本校课程教师负责最后产品的评价、工作报告的任务布置及
评价。