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职教技术出版中心

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中国科学院教材建设专家委员会教材建设立项项目

高等院校信息与电子技术类规划教材

电子技术实验

仿真与实践

吴正光　郑　颜　主　编黄　岚　王翠英　舒　华　副主编

北　京

内　容　简　介

本书介绍了电子技术实验的基础知识和操作技术，并介绍了 Multisim电路仿真软件及其使用方法。第２章至第４章按线性与非线性模拟电子技术、数字电子技术、综合应用及综合设计性技术的分类，介绍了６３个项目的实验指导，其中包含了验证性、设计性和综合性等实验类型。通过对本书的学习，读者能较全面地完成相关专业基础课程的实验训练，巩固理论知识，为后续课程的学习和电子技术实践技能的提高打下良好的基础。

本书既可供高等院校理工类专业学生作为电子技术基础实验的教材，也可作为初、中级工程技术人员提高性学习的参考书。

　图书在版编目（（（（CIP））））数据

　电子技术实验仿真与实践／吴正光，郑颜主编． —北京：科学出版社，２００８　（高等院校信息与电子技术类规划教材）　 ISBN ９７８唱７唱０３唱０２２３０７唱４

　 Ⅰ畅电 … 　 Ⅱ畅 ①吴 … ②郑 … 　 Ⅲ 畅 ①电子技术实验 ②电子电路计算机

仿真　 Ⅳ畅 TN　中国版本图书馆 CIP数据核字（２００８）第０８５５８７号

责任编辑：赵卫江／责任校对：赵　燕责任印制：吕春珉／封面设计：北新华文

　出版北京东黄城根北街１６号

邮政编码：１００７１７

ht tp ：／／ w w w ．sciencep ．com中国科学院印刷厂印刷

科学出版社发行　各地新华书店经销

倡

２００８年８月第一版

２００８年８月第一次印刷

印数：１ — ４０００

　　

开本：７８７ × １０９２　１／１６

印张：２０１／４

字数：４６３０００

定价： 30畅00元（如有印装质量问题，我社负责调换枙科印枛）销售部电话０１０唱６２１３４９８８　编辑部电话０１０唱６２１３８０１７

版权所有，侵权必究举报电话：０１０唱６４０３０２２９；０１０唱６４０３４３１５；１３５０１１５１３０３

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高等院校信息与电子技术类规划教材

编　委　会

主　任　吴黎明（广东工业大学信息工程学院副院长、教授）副主任　贺前华（华南理工大学电子与信息学院副院长、教授）委　员（按姓氏笔画排序）

马文华（广东外语外贸大学信息学院副教授）汤　庸（中山大学信息科学与技术学院副院长、教授）杨振野（广东技术师范学院电子系教授）吴正光（广州大学实验中心副主任、高级工程师）周美娟（广东海洋大学信息学院院长、教授）洪添胜（华南农业大学信息学院院长、教授）徐　杜（广东工业大学信息工程学院院长、教授）颜国正（上海交通大学电子信息与电气工程学院测控系

主任、教授）

前　　言

本书作为高等院校模拟电子技术、数字电子技术和高频电子技术等理论课程的配套实验教材，主要是为高等院校理工科电类专业编写，也可为非电类专业选用。本书把原来属于三门课程的实验内容综合成一门独立的系统性教材，使电子技术实验成为电类专业的一门重要的必修基础实验课。

全书分为４章，第１章阐述了电子技术实验的基础知识、基本技术和操作规范、电子测量仪器的应用，以及 Multisim 电路仿真软件的使用方法；第２章提供了线性与非线性模拟电子技术方面的实验３４项；第３章提供了数字电子技术方面的实验２１项；第４章提供了数字、模拟电子技术的综合应用及设计性实验８项。本书涉及的实验内容有电子测量基础、基本放大电路、运算放大器应用、功率和电源电路、波形发生器、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲电路和高频电路等验证性、综合性和设计性实验，并提供了真实电路实验和计算机仿真实验的指导。

本书提供基础性实验的目的是让读者通过实践加深理解基本电子单元电路和电路模

块的工作原理，并在实践中掌握电路的工作过程并提高动手能力（如工作状态的调整和测定、电路功能的判断等），介绍综合性、设计性实验的目的是提高读者对电子技术的应用能力、工程能力和创新能力。

随着实验设备不断改进及计算机仿真软件性能的提高和普及，高校电子技术实验教学的实验要素可以增加，其含义可以扩充。因此我们认为，电子技术实验要素应由实验预习、计算机仿真、电路实现、撰写实验报告四部分组成。其中计算机仿真实验部分由指导教师灵活安排，可以作为学生自主学习的内容，在实验预习或在撰写实验报告过程中完成。如果电子实验室中配备了计算机，也可以安排学生在课内对电路的每一部分功能仿真后同步进行相应的真实电路操作，并进行对比、验证，或者反过来修正仿真电路的设计。这就在传统的电子技术实验中引入了现代电子设计技术的元素，也就是本书把计算机仿真实验与真实电路实验融为一体进行编写的原因。然而，课内实验还是应以真实电路实验为主，课内实验中计算机仿真操作的时间建议不超过总课时的３０％。

本书收集验证性、设计性实验项目４７个、综合性实验项目１６个，共６３个实验项目。建议每个验证性、设计性实验项目的课内实验时间为２～３学时，每个综合性实验项目的课内实验时间为４～６学时。不同专业按需要在本教材中选取实验项目，电类专业可选用５４～７２学时内容，两个学期完成，非电类专业可选用１８～５４学时内容，一至两个学期完成。

本书由广州大学实验中心、物理与电子工程学院、机械与电气工程学院相关专业的老师共同编写，其中，第１章 “电子技术实验基础” 由吴正光、郑颜、黄岚、舒华编写；第２章 “线性与非线性模拟电子技术实验” 由吴正光、郑颜、王翠英编写；第３章“数字电子技术实验” 由郑颜编写，该部分的计算机仿真实验内容由黄岚、舒华编写；

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ii 　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　

第４章 “综合应用、综合设计性实验” 由郑颜、吴正光编写。伍冯洁、何最红、何唐梅、吴羽、袁聿海参与了实验验证、画图、排版等工作。全书由吴正光统稿，郑颜担任主审。本书的出版受到广州大学教材出版基金的资助。

衷心感谢广州大学机械与电气工程学院舒怀林教授和广东工业大学信息工程学院吴

黎明教授对本书编写的指导。书中如有错误和不足之处，恳请广大读者批评指正。

目　　录

第 1章　电子技术实验基础１…………………………………………………………………

　　１畅１　电子技术实验概论１………………………………………………………………

　　　　１畅１畅１　电子技术实验的性质与任务１…………………………………………………

　　　　１畅１畅２　电子技术实验的基本程序１……………………………………………………

　　　　１畅１畅３　电子技术实验的操作规程２……………………………………………………

　　　　１畅１畅４　电子技术实验报告的编写２……………………………………………………

　　１畅２　电子技术实验操作技术２…………………………………………………………

　　　　１畅２畅１　基本测量技术３………………………………………………………………

　　　　１畅２畅２　实验现场处理技术５……………………………………………………………

　　　　１畅２畅３　测量误差及数据的处理７………………………………………………………

　　　　１畅２畅４　电路组装基础９………………………………………………………………

　　　　１畅２畅５　实验安全操作规范１２…………………………………………………………

　　１畅３　电子技术实验常用测量仪器简介１４………………………………………………

　　　　１畅３畅１　双踪示波器１４…………………………………………………………………

　　　　１畅３畅２　信号发生器１７…………………………………………………………………

　　　　１畅３畅３　电子电压表１８…………………………………………………………………

　　　　１畅３畅４　频率特性测试仪２０……………………………………………………………

　　　　１畅３畅５　 QBG３型高频 Q表２２…………………………………………………………

　　　　１畅３畅６　电子技术实验箱２３……………………………………………………………

　　１畅４　 Multisim 电路仿真软件简介２４…………………………………………………

　　　　１畅４畅１　 Multisim的安装及用户界面２５…………………………………………………

　　　　１畅４畅２　创建电路及虚拟仪器简介２７……………………………………………………

　　　　１畅４畅３　基本分析方法３０………………………………………………………………

　　　　１畅４畅４　 Multisim ７其他相关功能３２……………………………………………………

第 2章　线性与非线性模拟电子技术实验３３………………………………………………

　　２畅１　常用电子仪器的使用３３……………………………………………………………

　　　　实验１　常用电子仪器的使用３３………………………………………………………

　　２畅２　晶体管放大电路３６…………………………………………………………………

　　　　实验２　验证性实验 ———晶体管共射极单管放大器３６…………………………………

　　　　实验３　验证性实验 ———晶体管共集电极放大电路（射极跟随器）４４…………………

　　　　实验４　综合性实验 ———负反馈放大器４８………………………………………………

　　　　实验５　验证性实验 ———差动放大电路５３………………………………………………

　　　　实验６　验证性实验 ———高频小信号单调谐放大器５７…………………………………

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iv 　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　

　　　　实验７　验证性实验 ———高频小信号双调谐放大器６４…………………………………

　　２畅３　场效应管放大电路７０………………………………………………………………

　　　　实验８　验证性实验 ———场效应管放大电路７０…………………………………………

　　２畅４　运算放大电路７３……………………………………………………………………

　　　　实验９　验证性实验 ———集成运算放大器的指标测试７３………………………………

　　　　实验１０　验证性实验 ———利用集成运算放大器组成的模拟运算电路７８…………………

　　　　实验１１　验证性实验 ———有源滤波器８４………………………………………………

　　　　实验１２　验证性实验 ———由集成运算放大器组成的电压比较器９０………………………

　　２畅５　波形发生电路９４……………………………………………………………………

　　　　实验１３　验证性实验 ———分立元件组成的桥式 RC正弦波振荡器９４……………………

　　　　实验１４　综合性实验 ———由集成运算放大器组成的波形发生器９７………………………

　　　　实验１５　设计性实验 ———波形发生器的设计１０２………………………………………

　　　　实验１６　综合性实验 ———压控振荡器１０３………………………………………………

　　　　实验１７　综合性实验 ———利用 ICL８０３８组装函数信号发生器１０６………………………

　　　　实验１８　验证性实验 ———变压器反馈式 LC正弦波振荡器１０９…………………………

　　　　实验１９　验证性实验 ———电容三点式 LC振荡器１１１…………………………………

　　　　实验２０　验证性实验 ———石英晶体振荡器１１７…………………………………………

　　２畅６　调制与解调１１９……………………………………………………………………

　　　　实验２１　验证性实验 ———振幅调制器１１９………………………………………………

　　　　实验２２　验证性实验 ———振幅解调器１２４………………………………………………

　　　　实验２３　验证性实验 ———变容二极管调频器１２８………………………………………

　　　　实验２４　验证性实验 ———电容耦合回路相位鉴频器１３２………………………………

　　　　实验２５　验证性实验 ——— LM５６６组成的频率调制器１３６………………………………

　　　　实验２６　验证性实验 ———集成电路（锁相环）构成的频率解调器１３９…………………

　　２畅７　功率输出电路１４２…………………………………………………………………

　　　　实验２７　验证性实验 ———分立元件组成的 OTL低频功率放大电路１４２…………………

　　　　实验２８　综合性实验 ———低频集成功率放大器１４７……………………………………

　　　　实验２９　设计性实验 ———利用 LM３８６设计功率放大电路１５０…………………………

　　　　实验３０　验证性实验 ———分立元件组成的串联型晶体管直流稳压电源１５１……………

　　　　实验３１　综合性实验 ———集成直流稳压电源１５６………………………………………

　　　　实验３２　设计性实验 ———利用７８系列稳压集成块设计直流电源１６０……………………

　　　　实验３３　验证性实验 ———单结晶体管和晶闸管的测试和应用１６１………………………

　　　　实验３４　验证性实验 ———丙类高频功率放大器１６５……………………………………

第 3章　数字电子技术实验１７２………………………………………………………………

　　３畅１　逻辑门电路的逻辑功能、应用和参数测试１７２…………………………………

　　　　实验３５　验证性实验 ———晶体管开关特性、限幅器与钳位器１７２………………………

　　　　实验３６　验证性实验 ——— TTL集成逻辑门的逻辑功能与参数测试１７６…………………

　　　　实验３７　验证性实验 ——— CMOS集成逻辑门的逻辑功能与参数测试１８２………………

目　　录　　　　　　　　　　　　 v 　

　　　　实验３８　验证性实验 ———集成逻辑电路的连接和驱动１８７……………………………

　　　　实验３９　设计性实验 ———组合逻辑电路的设计１９２……………………………………

　　３畅２　 MSI组合逻辑电路功能、参数的测试和应用设计基础１９９……………………

　　　　实验４０　验证性实验 ——— MSI译码器逻辑功能测试１９９………………………………

　　　　实验４１　设计性实验 ——— MSI译码器应用设计２０６……………………………………

　　　　实验４２　验证性实验 ——— MSI数据选择器逻辑功能测试２０８……………………………

　　　　实验４３　设计性实验 ——— MSI数据选择器应用设计２１１………………………………

　　３畅３　 MSI时序逻辑电路功能、参数的测试和应用设计基础２１４……………………

　　　　实验４４　验证性实验 ———触发器功能测试及其应用２１４………………………………

　　　　实验４５　验证性实验 ———计数器逻辑功能测试２２２……………………………………

　　　　实验４６　设计性实验 ———任意进制计数器的设计２２７…………………………………

　　　　实验４７　验证性实验 ———移位寄存器逻辑功能测试和应用２３１…………………………

　　　　实验４８　综合性实验 ———脉冲分配器及其应用２３７……………………………………

　　３畅４　脉冲整形和产生电路２４５…………………………………………………………

　　　　实验４９　验证性实验 ———自激多谐振荡器２４５…………………………………………

　　　　实验５０　验证性实验 ———单稳态触发器２４８……………………………………………

　　　　实验５１　验证性实验 ———施密特触发器２５２……………………………………………

　　　　实验５２　综合性实验 ——— ５５５时基电路及其应用２５５…………………………………

　　３畅５　 D／A 和 A／D 转换器２６２…………………………………………………………

　　　　实验５３　验证性实验 ——— D／A转换器功能测试２６２……………………………………

　　　　实验５４　验证性实验 ——— A／D转换器功能测试２６５……………………………………

　　３畅６　随机存取存储器２６８………………………………………………………………

　　　　实验５５　验证性实验 ———随机存取存储器及其应用２６８………………………………

第 4章　综合应用、综合设计性实验２７６……………………………………………………

　　　　实验５６　综合应用性实验 ———无线发送与接收系统２７６………………………………

　　　　实验５７　综合应用性实验 ———恒温控制电路２８０………………………………………

　　　　实验５８　综合设计性实验 ———可编程控制低频函数发生器２８６…………………………

　　　　实验５９　综合应用性实验 ———三角波正弦波变换器２８７………………………………

　　　　实验６０　综合应用性实验 ———智力竞赛抢答装置２９２…………………………………

　　　　实验６１　综合应用性实验 ———直流数字电压表的制作２９５……………………………

　　　　实验６２　综合设计性实验 ———数字频率计的原理与制作３００……………………………

　　　　实验６３　综合应用性实验 ———电子秒表的原理与制作３０７……………………………

附录　本书中数字电路实验使用的集成块资料所在实验项目检索３１２……………………

参考文献３１３…………………………………………………………………………………

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第 1 章　电子技术实验基础

本书介绍的电子技术实验包括模拟电子技术实验、高频电子技术实验和脉冲与数字电子技术实验三大部分，其中模拟电子技术实验与高频电子技术实验结合起来作为一个实验体系，目的是力图通过这样的实验，帮助学生掌握这两门课程的区别与联系，以及它们相互间的渗透，自然地从线性电路过渡到非线性电路。在一些综合设计性实验中也把模拟电子技术和数字电子技术结合在一起，以加深学生对现代电子学的理解。

１畅１　电子技术实验概论1畅1畅1 　电子技术实验的性质与任务

　　电子技术实验是学习现代电子学基础不可或缺的学习环节，学生在实践过程中，通过对实验的观察、分析、研究和应用，使理论与实践紧密结合起来，达到加深理解、巩固所学理论知识的目的，并使学生对本课程及其应用方向有更全面的理解。实验教学是提高学生的综合素质、培养学生的创新思维、实践能力和工程能力的一个非常重要的环节，也是提高学生自学能力的一个重要途径。

电子技术实验按实验性质分为三大类，即验证性和训练性实验、综合性实验及设计性实验。本书按此思路进行编写，验证性和训练性实验的主要目的是使学生在实践层面上掌握基本电子单元电路和电路模块的工作原理和过程（如工作状态的调整和测定、电路参数和功能的判断等），通过综合性实验提高学生的应用能力和工程能力，通过设计性实验探索如何培养学生的创新思维能力。

1畅1畅2 　电子技术实验的基本程序

虽然电子技术各实验项目的目的和内容要求有所不同，但是实验的基本程序是一样的，主要由三个环节组成。

１畅实验前预习

实验前预习的作用是明确实验目的和要求，避免实验中的盲目性，提高实验效率。实验前预习一般要复习实验电路的工作原理，理解实验原理，拟出实验步骤，列出相应表格，仿真并得出模拟实验结果以便与真实实验结果相比较，这可以确定真实实验是否正确，最后做出预习报告。

２畅实践过程

实践过程就是学生亲自动手对电路进行组装、调试、测试、筛选和记录数据。这是学生感受理论联系实际的过程，起到培养动手能力、实践能力和掌握基本技能的作用。

２　　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

其中综合性、设计性实验过程是知识综合应用的过程，是提高学生工程能力和创新能力必不可少的环节，这类具有探索性的实验对于提高学生的素质、发展其思维非常有益。

３畅撰写实验报告

撰写实验报告就是对实践过程的思考、分析、总结和得出结论的过程，通过撰写实验报告可以起到培养和提高学生分析问题能力、思维能力和创新能力的作用。

1畅1畅3 　电子技术实验的操作规程

①实验者应熟悉和遵守实验室规则，养成良好的科学的实验操守。②实验前应先熟悉实验设备，并能熟练使用。③按实验方案独立进行实验，疑难问题也可与别人讨论，培养团队精神。但切忌抄

袭别人的数据，讨论后还应再独立研究，完成实验。④要特别注意：连接或断开线路时，必须先断开电源，然后再进行操作。⑤采用正确的测量方法才能得到真实、准确的实验数据。要全面记录实验条件和所

得数据、波形（如有条件，可使用数码相机、手机等工具进行拍摄，以提高实验效率，缩短实验时间）。实验中若出现问题甚至发生电路故障，（在非紧急情况下）应尽量独立思考，耐心排除故障，并记下排除故障的过程和方法。

⑥实验中若发生异常情况（如发现异味、元器件过热、异常声音、电源跳闸保护等），要立即切断电源，并报告指导教师和实验室工作人员等待处理。

⑦学生实验结束时，可将实验原始记录送指导教师审阅签字，无误后才可拆卸实验装置和电路，整理现场。

1畅1畅4 　电子技术实验报告的编写

实验报告的编写必须文理通顺，书写整洁；符号标准，图表齐全；讨论深入，结论简明。其中，要说明实验原理、使用的实验设备和器件、测量数据的原始记录和处理结果（如数据、表格、波形、图形等）分类列出，如果预习时曾经进行电路仿真，可将理论值、仿真值和实际测量值进行比较。分析数据时要去粗取精、由表及里，结合理论知识进行研究讨论，还要进行误差分析。最后得出有理有据的结论。

１畅２　电子技术实验操作技术

在电子技术实验中，不管是真实电路实验还是计算机仿真实验，都要求掌握电路组装、电子测量、电路调试、误差分析及数据处理等技术，甚至还要具备排除故障及避免或抑制噪声干扰的能力。实验能否达到目的，首先要能收集足够的、合理的、真实的原始数据，因此电子测量技术是实验技术的核心。电路组装、调试、排障、抗扰能力是正确测量的保证，误差分析及数据处理是测量结果的应用。

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第１章　电子技术实验基础　　　　　３　　　　

1畅2畅1 　基本测量技术

本节主要介绍涉及本书实验内容的测量技术。

１畅电压的测量

电压是时域测量的重要参数，分直流电压和交流电压。电压的变化规律可以用波形图来反映，在模拟电子技术实验中常用正弦波电压进行研究，而在数字电路实验中常用的是脉冲波电压。另外，还有三角波、方波、锯齿波等。交流电压的大小可用峰值（或峰峰值）、平均值、有效值来表征。以一个不含直流成分的正弦波为例，如图１唱１所示，峰值 UP ＝ A ，峰峰值 UPP ＝２ A ，平均值（如无特别说明，指全波整

流后的平均值） U ＝２ A／π ，有效值 U ＝ A／２。如果信号含有直流成分，就要根据实验的需要考虑在内。

图１唱１　不含直流成分的正弦波

测量直流电压的仪器有直流电压表、万用表的直流电压挡、电子多用表、在 DC 输入状态下的示波器。使用模拟仪表测量直流电压时要注意其 “ ＋ ” 端接电路的高电位点， “ － ” 端接电路的低电位点，数字仪表则正反接都可以，但反接时测量结果的极性与实际电压的极性相反。使用万用表测试时，可以测量电路任意一点对地的电压，也可测量任意两点之间的电压，但电子多用表或示波器只能测量任意一点对地的电压。

测量交流电压可以使用交流电压表或电子电压表，要根据被测信号的频率、幅度、波形、电压表征值、测量精度要求来选择电压表的类型。每一种交流电压表只能使用有限的频率范围，如 DA唱１６型晶体管毫伏表为２０Hz ～１MHz ，常用的指针式万用表为４５Hz ～１kHz ，数字万用表为２０Hz ～３kHz 。如无特别说明，实验常用的仪表均以测量正弦波有效值标称，如果被测信号为纯正弦波，读数可以通过公式换算成峰值或平均值；如果被测信号为非正弦波，直接采用读取的数据会有较大误差。有些非正弦波数据可以根据仪表说明书提供的换算系数进行换算得到。

需要指出的是，一般的万用表交流电压挡按市电频率设计，适用于测量５０Hz 左右的正弦交流电参数，频率高时，读数误差非常大，不能代替电子电压表使用。

不管测量交流电压还是直流电压，都要注意不可超越仪表的量程使用，否则会造成仪表损坏。

利用示波器可以测量交流、直流电压，而且具有频率范围宽、不受波形和电压表征值要求限制、输入阻抗高的优点。早期的示波器需要人工根据屏幕上的波形读测数据，精确度不高，现代的数字示波器可以自动测量、字符显示多种参数，十分方便。对于含有直流成分的交流信号，利用示波器 AC／DC输入状态的设置，可以把直流、交流电压参数分别测量出来。

４　　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

２畅电流的测量

（１）直接测量法电流表串联在被测支路中，直接读取结果。电流表的内阻越低，数据的精度就越

高。直流电流测量时，仪表的 “ ＋ ” 端接电路的高电位点， “ － ” 端接电路的低电位点。不管测量交流电流还是直流电流，都要注意不可超越仪表的量程，否则会造成仪表损坏。

（２）间接测量法利用欧姆定律，通过测量已知阻值电阻两端的电压来换算电流。此法无需断开电

路，实验中常常使用，但精确度稍逊于直接测量法。

３畅周期和频率的测量

用数字频率计可以直接测量周期信号的周期和频率。不同型号的频率计都有一定的频率测量范围和电压测量范围，通常被测信号的幅度在０畅１～３V 之间较好，信号太弱则测量不稳定。当信号的信噪比较差时，不能保证测量的准确性。

实验室里常用示波器测量信号的周期和频率，测量方法见１畅３节。

４畅失真系数的测量

周期信号的失真系数（失真度）定义为：若信号的基波及各次谐波的有效值分别为U１， U２， U３， U４， U５， … ， U n ，其失真系数

γ ＝∑∞

n ＝２U２n

U１× １００％

　　单一频率的正弦波没有高次谐波，所以其理论失真系数应为零。实际信号可能存在高次谐波，但是各次谐波的幅值测量比较困难，实际上常用的失真度测量仪采用近似的失真系数测量法，叫做抑制基波法。用一个带阻滤波器滤除被测信号的基波分量，用毫

伏表在滤波输出端测得的总谐波分量 ∑∞

n ＝２U２n 与原信号 ∑

∞

n ＝１U２n 之比作为失真系数：

γ′ ＝ ∑∞

n ＝２U２n ∑

∞

n ＝１U２n × １００％

　　当失真系数不大时，可以认为 γ ≈ γ′ 。但失真系数较大时，测量误差就太大，可用下式修正

γ ＝ γ′１－（γ′）２

　　非正弦波周期信号的失真系数可以这样估计：先将标准信号波形的傅里叶展开式各项的系数代入 γ的计算公式，得到信号的理论失真系数（至少取到１５次谐波），再测量实际信号的实测失真系数，两者之差即为该信号的失真系数。实测失真系数的方法有两

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第１章　电子技术实验基础　　　　　５　　　　

种：一是用频谱仪或数字示波器的 FFT 功能测取信号的基波及谐波的幅值（谐波次数取值与理论计算相同），代入 γ的计算公式进行计算；二是用失真度测量仪直接测量。

1畅2畅2 　实验现场处理技术

１畅实验电路的正确连接

　　每个电子电路都有特定的功能，这个功能是在设计工作中制定的，电路的结构和对元器件的要求也是设计中规定的。具体来说，在验证性实验中，设计要求体现在实验指导书中；在设计性实验中，还要按设计任务的要求先做出设计方案，才能付诸实践。体现设计要求最直观的文件是电路框图和电路原理图，是实验现场进行电路安装的重要依据。因此，进行实验前务必把这些文件读懂、理解透彻，实验中严格按要求进行元器件选取，检查元器件的质量并进行电路安装。

图１唱２　电子技术实验常用电子仪器布局方式

实验电路还要与其他电子仪器连接才能

组成实验系统，连接方法可按照信号流向，以连线简洁、调节顺手、观察与读数方便等原则合理布局，仪器与被测电路之间的布局和连接如图１唱２所示。为防止外界干扰，各仪器连接电缆的地线应与实验电路公共地连

接在一起，称共地。信号源和交流毫伏表的

连接通常使用屏蔽线或专用电缆线，示波器的连接使用专用探头，直流电源的接线可用普通导线。

２畅实验电路的静态检查

电路安装好以后，应按设计要求检查元器件选取及连接无误，并确认电源电压及连接极性正确后才能通电。

首次通电主要检查电路的静态特性是否正常。所谓 “静态” 指这样的电路状态：直流工作电源提供以后（整流电路除外），未向电路提供交流或直流工作信号，或对本身是信号产生电路的先不提供电路起振条件。

静态通电后立即检查电路有无发热、冒烟、异常声光等现象，继而检查总电流、电压有无异常，再检查各关键节点的电压是否在合理范围内，必要时还可检查某些支路电流有无异常等。有些电路已经设计了可调元器件，这时应进行调试，比如工作点调试等，要求达到理想状态；否则要调整、更换元器件，或检查电路连接的正确性。对于设计性实验，如果仍不满足要求，可考虑设计的合理性，进行设计方案的调整。

３畅实验电路的动态检查

静态检查通过后，就可进行动态调试。 “动态” 指向电路提供设计要求的交流或直流信号，或对于本身是信号产生电路的提供电路起振条件，使电路 “工作” 起来。动态调试如果不能达到设计要求，可分三大类情况进行分析检查。

６　　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

（１）设计指标不能达到例如电路增益不够、波形失真、逻辑电路结果不合理等。这时首先应再次确定静态

条件是否真正达标，静态工作点和谐振、耦合回路的调节是否正确；如果通过再次调节仍未达到要求，可继续检查元器件的参数指标是否合理，有无元器件损坏（有些元件在直流工作点上虽然正常，但叠加上交流电压后会损坏，有些元件在高频状态下才出现故障现象等）；最后检查电路是否存在自激或干扰现象。

（２）自激直流工作电源提供以后，还未向电路提供交流或直流工作信号，就在电路某些节点

上出现异常的电压或振荡波形、脉冲等，这是电路的自激现象。有些自激现象是在受到某些外部激励之后才发生的。自激产生的振荡频率往往远离电路的设计频率。自激的原因来自电路内部，如元件性能不良、电路布局或设计不合理、信号辐射、电路间的感应等，使电路内部产生不良正反馈造成。自激现象使电路不能正常工作，甚至产生过高的电压而导致元件损坏。

防止和消除自激现象主要有以下措施。①选取性能好的元器件。②电路安装要注意元器件布置不要过密，电路布局要考虑信号的流向，除设计要求

的反馈电路外，尽量不使后级信号回流到靠近前级的位置。③尽量减少不必要的电磁耦合，尤其是工作频率较高的电路，信号连接线要尽量

短，必要时使用屏蔽线传输（即使是屏蔽线也不能过长），振荡较强、频率较高的电路部分加以金属屏蔽。

④减少信号通过电源产生不良耦合，注意供电回路去耦电路的使用。⑤正确接地。电路 “地” 就是与各电路相连接并确定为零电位的导体，电路地可以与机器外壳甚

至与大地相连，也可以不连。电路设计时认为地线是优良的导体，无论地线有多长，处处都是零电位。实际上地线也有电阻，因而电路不同部分接地点的电位会有差异，出现地电流。当接地不良或接地点安排不当时，就会引起信号的不良耦合，从而产生自激和干扰。

一般来说，工作于低频（＜１MHz）或公共接地面积小的电路，宜选用单点接地方式，即同一系统各单元电路的地线统一在一点接公共地（图１唱３）；工作于高频（＞１０MHz）或公共接地面积大的电路，宜选用多点接地方式，即同一系统各单元电路分别就近连接公共地（图１唱４）；工作频率在１～１０MHz 之间的电路，或同一系统中既有高频又有低频电路，可采用混合接地方式（图１唱５）。无论采用何种方式，都要求作为公共地线的导体电阻值足够小，与地线的连接或焊接足够可靠。

图１唱３　单点接地等效电路　　　　　　

图１唱４　多点接地等效电路

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第１章　电子技术实验基础　　　　　７　　　　

图１唱５　混合接地等效电路

　　（３）干扰对电子电路的干扰主要是指电磁干扰，干扰会使电路工作失常。干扰来源可能来自

电路内部，也可能来自电路外部。１）内部干扰源。电路如果存在自激，就是一种内部干扰源，可用上述消除自激的

方法来处理。此外，接插件接触不良、引线断裂、焊接点虚焊、高压电路存在放电现象、元器件

安装不牢固引起电参数变化、元器件通电受热后出现性能改变和漏电、数字脉冲电路中脉冲电流引起的电磁辐射等原因都可能引起干扰。这些情况可以根据干扰的现象分析电路查找故障点，有时故障现象随机出现，不容易查到故障点，在保证人身安全和尽可能不损坏元件的条件下，可用触摸、敲打法或元件替换法寻找故障点。

２）外部干扰源。与电路正常工作无关的外部电磁波侵入电路后都会形成干扰。外部干扰源主要如下。

①供电电路滤波、稳压性能不良形成工频干扰，应改善供电电路。②如果工作环境存在大功率用电设备，或供电环境线路复杂，或存在其他高频产生

设备，就会在空间形成强的工频电场或高频电场，容易侵入电路。应注意做好系统的接地、电路连接线的合理使用、天线或感应线圈的位置或形状调整，也可进行屏蔽和加强滤波。

③外部大功率用电设备的频繁启停，使设施不完善的供电电路出现浪涌现象；电焊、发动机点火启动等放电操作产生的宽频电磁波等。这些无规律出现的干扰极难排除，应尽量避免在此环境进行电子电路实验。

④环境温度超过设计要求，或温度变化急剧，会引起元器件性能改变。应满足实验对环境的要求。

1畅2畅3 　测量误差及数据的处理

１畅测量误差

　　实验测量中不可避免地存在误差，测量误差产生的原因主要如下。１）仪器误差：仪器本身电气或机械等性能不完善产生的误差，又分为：①读数误差：包括仪器制造时校准过程产生的误差；仪器批量刻度与性能的分散性

出现的刻度误差；读数分辨率有限产生的误差；读数调节机构不完善产生的误差；数字式仪器固有的量化误差（０／１误差）。

②仪器内部噪声产生的误差，限制了测量灵敏度。③仪器电气性能不稳定产生的误差，如零点漂移、接触不良、调节机构松动等。

８　　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

④仪器本身的测量速度不能适应快速测量的需要出现的动态误差。２）操作误差：使用仪器时由于安装、调试、操作不当产生的误差，如仪器放置不

平稳、探头未妥善安装、接地不良、阻抗匹配不良、仪器预热不足、调节及测量不规范、信号引线过长等。

３）人身误差：人的感觉器官和运动器官的能力限制或缺陷产生的误差。４）环境误差：环境温度、湿度、气压、电磁场、机械震动等因素引起的误差。５）方法误差：测量方法不完善、所依据的理论不严密或被测量定义不明确产生的

误差。测量误差按误差性质分类，可分为如下几类。①系统误差：指在一定条件下误差的数值保持恒定或按某种已知的函数规律变化的

误差。系统误差越大，测量准确度就越低。系统误差可利用其固有规律来消除。②随机误差：随机出现，在一定条件下遵循统计规律。在 “等精度测量” 的条件

下，可利用多次测量取结果的算术平均值的方法来减少随机误差的影响。③粗大误差：测量结果明显偏离实际值的误差，可由操作过失或异常情况产生。实

验中如果做好预习，有利于识别粗大误差。粗大误差产生的结果（坏值）应该剔除。

２畅测量数据的处理

实验现场测量的原始数据必须如实记录，无需做修饰和增删。但测量工作完成后必须进行数据处理，继而结合理论分析，才能推导出实验结果（结论）。

（１）有效数字的读取定义第一个不等于零的数字位及其后所有位数为有效数字的位数。测量时，读取仪

器准确度范围内的可靠数字再加上一位估计数值（欠准数字），合成有效数字，它的位数反映了读取数据的准确度，不能随意增减。

（２）有效数字的修约规则对数据进行运算处理前，需要进行有效数位的取舍，保留有用的位数，舍弃多余位

数。舍弃原则是：采用四舍五入原则删除多余数字，但当舍弃值最左一位为５且后一位无数字或为０时，要看保留值最后一位，如为奇数则舍５进１，为偶数则舍５不再进位。

（３）参加中间运算的有效数字处理多个数据进行运算处理时，有效数字位数过多不但无意义，而且增加复杂性，容易

出错，位数过少又影响数据精度。保留位数的原则如下。①加法运算：整数加法不用舍弃数位。小数运算时，以小数点后位数最少的数为标

准数，其他数按修约规则化成小数点后有效数字相同的数再相加。但对运算项目较多或较重要的测量，可酌情多保留１～２位有效数字。

②减法运算：相减两数的值相差较大时，按加法原则处理。如两数的值很接近，要多保留有效数字。

③乘、除法运算：以有效位数最少的数作为标准数，其他数以及积或商按修约规则化成比标准数多一位，而与小数点位置无关。

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第１章　电子技术实验基础　　　　　９　　　　

④乘方、开方运算的结果应比原数据多保留一位有效数字。⑤对数运算的结果与原数据位数相同。（４）实验数据的图解分析对于成组的数据，可依数据做出尽可能反映真实情况的曲线，这在研究多个物理量

之间的关系时特别方便。对曲线的形状、特征、变化趋势进行分析，可以直观、形象地解释实验现象、验证实验原理，甚至做出某些预测。

方法是：先把自变量和因变量数据详细列表，然后根据数据值在坐标上描点，再进行曲线拟合。实验常用直角坐标系，自变量以横坐标表示，因变量以纵坐标表示。坐标分度可用线性分度或对数分度，横、纵坐标的分度和比例不要求一致。实验分析时，要求曲线的拟合光滑连续，数据点尽量在曲线两边均匀分布，在曲线变化急剧的位置要增多测试点。要求更高精度的分析时，就要采用更严密的处理方法。

1畅2畅4 　电路组装基础

１畅常用电子元器件

　　（１）电阻器电阻器简称电阻，在电路图中以字母 R为代号。以下按三大类进行介绍。

图１唱６　四色环标示法

①固定电阻器。固定电阻器按电阻体材料分为线绕电阻（ RX ）、碳膜电阻（ RT ）、金属膜电阻（RJ ）等。通常在电阻器上标有电阻的标称阻值和误差范围，标示方法有文字符号法和色标法，前者用数字和文字符号标在电阻体上，后者用色环来标示，普通电阻器用四色环标示，精密电阻器用五色环标示。色环代表的意义如图１唱６及表１唱１所示。

表 1唱1 　四色环颜色与数值对照表（数值单位：电阻 Ω／电感 μH ，带括号的参数只用于电感）色环颜色第１色环（第１位数字）第２色环（第２位数字）第３色环（前两位数字的倍乘数）第４色环（误差范围）

黑００１００（２０％）

棕１１１０１（１％）

红２２１０２（２％）

橙３３１０３（３％）

黄４４１０４（４％）

绿５５１０５

蓝６６１０６

紫７７（１０７）

灰８８（１０８）

白９９（１０９）

金１０－１５％

银１０－２１０％

１０　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

电阻器正常工作允许施加的最大功率叫做额定功率，通常有１／８W 、１／４W 、１／２W 、１W 、２W 、５W 、１０W 等，其通用符号如图１唱７所示。

图１唱７　电阻器额定功率的通用符号（大于１W用数字表示）

贴片电阻和一些进口电阻上采用数码标示法，只用３位数字来表示，第１、２位为有效数字，第３位表示有效数字后面零的个数（单位为 Ω）。

选用电阻器时要根据用途在允许误差范围内选取最接

近的标称值，额定功率的选用要比实际承受功率大１畅５～２倍。

电阻器安装时，尽量要使标志不被遮挡，引脚不要从根部折弯，需留出一些距离。焊接时间不要太长。

②电位器。电位器是阻值连续可调的电阻器，其电路符号如图１唱８（a）所示。电位

图１唱８　电位器的符号

器的动臂在电阻体上滑动，动臂引脚相对于两端的电阻值会有相反方向的大小变化。阻值按线性规律变化的为直线式（X 型）电位器，按指数规律变化的为指数式（Z 型）电位器，按对数规律变化的为对数式（D 型）电位器。有些电位器的动臂与开关连动（电气上互相分离），便于控制使用，如图１唱８（b）所示。动臂滑动的形式有直滑式、单圈旋转式和多圈旋转式，后者用于精密调节。

③本书涉及的特种电阻器有 N TC负温度系数热敏电阻器，其电阻值随温度的升高而减小，常用于测温、控温电路。不同型号的 N TC 有不同的工作温度范围，主要参数有最大稳定电流、零功率电阻值、最大稳定电流时电阻值、热时间常数。

（２）电容器电容器简称电容，在电路图中以字母 C为代号。电容器在电路中主要用于交流耦

合、隔离直流、滤波、交流或脉冲旁路、 RC 定时、 LC 调谐等。基本单位为 F （法拉），常用单位有 μF （微法）、 nF （纳法）、 pF （皮法），换算关系为：１F ＝１０６ μF ＝１０９ nF ＝１０１２ pF 。

电容器的标示方法有直标法、文字符号法和色标法。实验室里常见文字符号法标示的电容器，此法又有两种：一是数字与字母结合，如１２p （或１２）、４畅７μ 、５p１、８n２分别表示１２pF 、４畅７μF 、５畅１pF 、８２００pF ；二是用３位数字表示，第１、２位是容量值的有效数字，第３位表示有效数字后零的个数，容量单位是 pF ，如１０３为１００００pF ＝１０nF 。

容量大于１０μF 的电容通常使用电解电容器，此种电容器是有极性的，正极接电路的高电位端，负极接低电位端，正极引脚较长，或标有 “ ＋ ” 号，千万不要接错。

电容器的额定电压也称耐压，使用时应使电容两端交、直流电压之和不超过其耐压。

（３）电感器电感器又称电感线圈或电感，在电路图中以字母 L 为代号。基本单位是 H （亨

利），常用单位有 mH （毫亨）和 μH （微亨），换算关系是：１H ＝１０３ mH ＝１０６ μH 。电感线圈有空芯线圈、磁芯线圈（常用于频率较高的电路）及铁芯线圈（常用于频

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第１章　电子技术实验基础　　　　　１１　　　

率较低的电路）。一些电感量较小的电感器产品是用塑料或环氧树脂封装的小型元件，使用起来比较方

便。这种电感器常以色环或色码来标示其电感量，所以又称色环电感或色码电感，色环的读数方法与电阻的四色环标示法相近，如表１唱１及图１唱６所示，注意数值单位为 μH 。

（４）半导体器件的实用测量技术①普通二极管的主要参数有最大正向电流、最大反向电压、最高工作频率，应通过

产品手册了解，也可用晶体管特性图示仪来测其伏安特性。实验中常用指针式万用表的Ω 挡来判断二极管的极性和大致性能情况，二极管的正、反向电阻值差别越大，性能就越好。测量表笔正向连接时，若呈现阻值较小，万用表黑笔连接的引脚为二极管的阳极，另一引脚为阴极。如用数字万用表测量，应设置二极管测量挡，正向时显示 PN 结的正向压降值，这时黑笔连接的引脚为阴极。硅管的正向压降为０畅５～０畅７V ，锗管约为０畅２V ，二极管在路测量时也以此数据判断，如果测量结果相差太远，应拆卸出来认真检查。

②晶体三极管的特性也可用晶体管特性图示仪来测量其输入、输出特性。实验中常用数字万用表来识别三极管的引脚或判别其好坏：将数字万用表置于二极管测量挡，先选三极管的一脚假设为基极，用红表笔接触，黑表笔先后碰触另两只脚，如两次测量皆显示 PN 结的正向压降，再把红、黑表笔反接再重测一次，皆显示溢出或 “１” ，可认为三极管正常，且为 NPN 管，刚才显示正向压降时红笔接触的引脚为基极；如果是黑笔接触基极引脚红笔接触另两脚均为正向压降，则为 PNP 管。如果先后碰触另两只脚的测量结果不一致，可再假设另一引脚为基极重新测量。

确定基极引脚后，再把三极管插入万用表的 hFE测量插座上，基极引脚正确插入标有 B的孔中，未定义的两引脚先随意选择另两个插孔插入。万用表置 hFE挡，记住显示的 hFE值；然后把未定义的两引脚反接再测，取 hFE值大的接法为正确接法（ hFE值一般大于１０）。这时 hFE测量插座上标示的符号就对应正确的引脚定义。

用万用表在路测量三极管各极的电位可以判断其工作状态，例如图１唱９所示的NPN 型晶体管放大器电路，测量结果及状态判断见表１唱２。

图１唱９　一个 NPN型晶体管放大器电路

表 1唱2 　图 1唱9所示电路测量结果及状态判断

三极管各极电位测量结果判断三极管状态

U c ＞ U b ＞ U e ， U be ≈ ０畅７V 放大

U c ＜ U b ， U be ≈ ０畅７V ，

U ce ≈ ０畅２～０畅３V 饱和

U c ≈ U cc ， U e ≈ ０V 截止

U c ≈ U cc ， U e ≈ ０V ， U be ＞０畅７V b 、 e 极开路

U c ＝ U e c 、 e 极击穿

１２　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

２畅实验电路的安装

电子技术实验电路常常使用实验箱（或面包板）接插安装电路，优点是组装电路快速、更换设计方便、元器件可重复使用，缺点是连接可靠性较差，电路分布参数复杂，容易引入干扰。有时也采用印刷电路板焊接电路，优点是可以按最佳布局来安装，电路连接比较可靠；缺点是安装工艺较复杂，时间长，改动不方便，元器件不便重复使用。

不管哪一种方法都应根据设计好的实验电路图准备元器件，做好元件布局规划，安装元器件，连接导线，检查安装情况，然后进入测试程序（见１畅２畅２节 “实验现场处理技术”）。

实验时元器件在电路板上的布局规划通常是信号输入端在左边，输出端在右边，按信号传输的顺序安排元件位置，除设计要求的反馈电路外，尽量不使后级信号回流到靠近前级的位置。正电源或高电位电路位于远离操作者人体方，负电源或低电位电路位于靠近人体方，地线一般布置在靠近人体方，印刷电路的地线可以包围电路板的四周。接地方案可参考１畅２畅２节有关部分。具体连接时尽量使地线粗大、接触（或焊接）可靠。

电路安装前，应按设计要求选取元器件，并检查元器件的规格、指标是否符合要求，质量是否合格。

根据安装位置的需要，把元器件的引脚适当整形，必要时折弯成形，使引脚能方便顺利地插入安装孔内，注意不要把器件的引脚从根部折弯，应留有一定距离，以免折断引脚。如果引脚有氧化层、油污等导电不良情况，插入前应进行清理。

元器件安装时要保证其导通与绝缘的电气性能，需导通处应保证接触良好，需绝缘处不应出现绝缘材料破损的情况，注意不要出现不同导体碰触短路、导线内部断裂、焊点虚焊及金属碎片、焊锡碎粒、液体或其他杂物掉落在电路板上等问题。

要按照元器件的引脚定义来确定安装位置和方向，如果不清楚引脚定义应先查找资料或通过测量搞清楚再安装。双列直插式集成电路的安装，首先要注意芯片１脚位置的正确，确定安装位置，再用镊子纠正引脚，使所有引脚都对准插座的插孔再均匀用力插入。需要拔出时，最好使用专用集成电路起拔器，或用小一字头起子轮流从芯片两端轻轻撬起来，切勿只从一边猛撬，导致引脚弯曲、折断。

大功率器件常常配有相应的散热器，有些散热器安装后带电，安装时应满足传热要求，又要注意绝缘。

振荡线圈、中周等容易产生辐射的元件常常采取屏蔽措施，金属屏蔽罩要妥善接地。

1畅2畅5 　实验安全操作规范

实验安全包括人身安全和设备安全，必须养成良好的实验操作习惯，遵守安全操作规范，才能顺利完成实验任务。

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第１章　电子技术实验基础　　　　　１３　　　

１畅实验室安全用电

①实验室的供电线路应满足实验设备负荷的需要，留有余量。应有符合规格的过流保险控制装置和漏电保护装置。

②电子技术实验室内部通常以单相三线供电，每个３孔电源插座下部两孔接零线（左）和火线（右），顶部一孔接地线，地线与大地接通，是实验设备 “保护接地” 的重要线路，实验设备的金属外壳通过此线与大地连通（与大地等电位），万一发生外壳漏电，能保证供电线路保护装置动作，切断电源。所以要保证设备金属外壳有良好的接地性能。而且，供电电缆应有良好的绝缘护套，芯线不可外露，如出现损坏应及时采取措施纠正。

③实验室里不允许赤脚，注意脚与地板的绝缘。如进行强电测量操作，最好在地上铺设绝缘垫，尽量采取单手操作的方式，避免可能出现的人体回路。

④一般情况下，供实验电路板使用的电源是市电经过隔离变压器后提供的，如需直接使用市电，应注意第 ③条措施。

⑤使用电热器具要注意用时才通电，人离断电。要注意避免出现导线外皮碰触发热体产生漏电故障的情况。

⑥万一发生触电事故，应迅速切断供电电源，并对触电者采取急救措施。

２畅实验操作注意事项

①实验室内的设备放置和安装都有一定规范，不宜随意搬动。暂时不用的仪器不要开启，小型的工具和仪表要放在合适的位置，不要随意堆放。

②实验中要注意电源的正确连接，实验电路连接完毕后应认真检查无误后才通电操作。如果两人以上同组实验，接通电源前，应通知同组同学，方可实施通电。

③实验中，特别是设备刚投入运行时，要随时注意仪器设备的运行情况，如发现超量程、设备过热、异味、异声、冒烟、火花或熔丝熔断等情况，应立即切断电源，检查原因。

④接线、改接、拆线、更换元器件都必须在切断电源的情况下进行，即先接线后通电，先断电后拆线。

⑤实验测量时不要随意用手直接触摸电路的金属部分（元件引脚、开关触点、印刷电路板的铜箔等），即使电路没有通电也要养成这样的习惯。最好先把测量电缆的地线与电路地端固定连接好，再一手拿测试探头操作、测量，另一手执笔记录或必要时做电路调试工作。

⑥实验前应认真预习，了解设备的规格、性能、使用方法和注意事项，严格按额定值使用。注意仪器仪表允许的安全电压（或电流），切勿超过。当被测量值的范围未知时，应从仪表的最大量程开始测试，然后逐渐减小量程。不得用电流表测量电压或用电压表测量电流等。

⑦搬动仪器设备时要轻拿轻放，更勿随意拆卸仪器，以免影响测量的精度。不要无目的地操作实验仪器的开关和旋钮，也勿过猛用力操作，仪器探头要小心放置，以免损坏。

１４　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

１畅３　电子技术实验常用测量仪器简介

1畅3畅1 　双踪示波器

　　示波器能直接显示电信号的波形，通过对波形的观测（比较测量法），能得到电信号的幅度、频率、周期、相位、脉冲宽度、上升和下降时间等参数。数字示波器和有数字显示功能的模拟示波器还能自动测量，直接用字符显示各种信号参数。

１畅双踪示波器的一般使用方法

（１）示波器的开启安装电源线及示波器探头，将仪器输入耦合方式置 “地（GND）” （输入端接地），

触发方式置 “自动（ AU TO ）” 。开机预热后，适当调节亮度（ IN TEN ）、聚焦（FOCUS）旋钮及垂直（秤）、水平（秤）位移旋钮，使扫描光迹清楚显示并位于屏幕适当位置，此为０V 基线位置。然后把输入耦合方式置 “AC” （交流输入）或 “DC”（直流输入），即可开始探测信号。

（２）显示方式若显示方式只选择 “Y１（CH１）” 或 “Y２（CH２）” ，屏幕只单独显示来自通道 Y１

（CH１）或 Y２（CH２）探头的信号波形。若选择 “Y１＋ Y２（CH１＋ CH２或 ADD）” ，会显示两通道信号叠加的波形；但若 Y２通道选择 “倒相（INV）” 方式，则显示两通道信号相减（Y１－ Y２）的波形。若显示方式选择 “交替” 或 “断续” ，屏幕上同时显示来自两个通道的两个信号波形，以便进行各种参数的比较。由于两个波形的时间坐标是一致的，特别便于测量两个同频信号的相位差。 “交替” 显示适用于较高频率的信号， “断续” 显示适用于较低频率的信号。

（３）同步测量周期信号时，若被显示的波形在水平方向上移动甚至出现网状斜线，说明未能

有效同步。应首先设置触发源（SOURCE），通常选择 “内触发（IN T）” （这时扫描触发信号取自被测信号的某种周期性特征。如果同步方式选择 “外触发” ，就要在示波器的外同步输入端送入同步信号），然后置触发方式为 “常态（NORM）” ，再缓慢调节“触发电平（TRIG LEVEL）” 旋钮，直到波形稳定显示。

（４）信号的测量探头的接地夹连接被测电路地，信号输入端扣紧电路测试端。待屏幕出现波形后，

适当调节 “扫描速度（TIME／DIV）” 开关及 “Y 轴灵敏度（VOL／DIV）” 开关使屏幕上显示一至两个周期的信号波形（也可根据需要扩大或减少显示的周期数）。在幅值测量时，应注意将 Y 轴灵敏度置于 “校准” 位置，即将旋钮顺时针旋到底，且听到关的声音。在时间测量时（如周期测量），应注意将 X 轴扫描速度置于 “校准” 位置，即将旋钮顺时针旋到底，且听到关的声音，还要注意 “扩展” 旋钮的设置位置。有些示波器的 “校准” 和 “扩展” 控制用推拉开关或按键开关，可参考实际型号的说明书操作。

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第１章　电子技术实验基础　　　　　１５　　　

“扩展” 旋钮适用于测量一些短时间变化急剧的参数，如矩形波的上升和下降时间等。扩展功能一般是把波形的时间轴扩展１０倍以便精确测量，此时波形的亮度会较暗。使用扩展挡后，读出的时间读数必须除以扩展倍数，才是真正的测量时间。

根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数与 “Y 轴灵敏度” 指示值（V 、 mV／div）的乘积，便可算得信号的幅值。当示波器探头上的切换开关置于“ × １０”位置时（若无切换开关，则默认为 “ × １０”），输入信号被衰减了１０倍才送入通道，因此计算信号幅值时还要再乘以１０才是真实结果。常规测量必须使用 “ × １０” 挡，如果使用 “ × １” 挡，则不能保证示波器的标称测量带宽。

根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数与 “扫描速度” 指示值（s 、 ms 、 μs／div）的乘积，便可算得信号的周期（时间测量），周期的倒数即为信号的频率。时间测量的方法还可用于波形任意两点的时间差或两同频波形的相位差测量。

２畅 SS７８０２A 型示波器简介SS７８０２A 型示波器是带字符显示功能的双踪模拟示波器，其 Y 轴灵敏度为２mV／

div ，频带宽度为 DC ～２０MHz ，电压测量范围是０～４００V （含探头１０倍衰减作用）。本仪器的一般测量方法基本如上述 “双踪示波器的一般使用方法” ，以下介绍与字

符显示有关的功能。（１）屏幕顶部和底部均有字符显示数据顶部显示 “A × × s CH × × × × × × × ” 顺次表示扫描速度、扫描触发源、触

发方式、触发电平、释抑时间；底部显示 “１： × × mV ２： × × mV f ＝ × × Hz” ，则顺次表示通道１（CH１）及通道２（CH２）的 Y 轴灵敏度（VOL／DIV）、扫描触发源信号的频率（如果无频率值显示或频率值不稳定，原因是没有锁定同步）。旋转 “READ唱OU T” 旋钮可调节这些字符的亮度，按下或拔出该旋钮则关闭或显示字符。

（２）光标的使用一对横向光标用于精确测量垂直方向的电压差 ΔV ，一对纵向光标用于精确测量屏

幕水平方向的时间间隔 Δ T 。方法是：连续按压 “ ΔV · Δ T · OFF” 键，功能顺次为ΔV → Δ T →关闭测量 → ΔV → … 。连续按压 “ TCK／C２” 键，功能顺次为选中 C１（光标１） → C２（光标２） → TRACK （２条光标均选中） → C１（光标１） → … ，选中的光标通过旋转 “FUNCTION” 旋钮在屏幕上移动，对准测试位置。屏幕下方显示 “ ΔV ＝ × × V” 、“Δ T ＝ × × s 　１／Δ T ＝ × × Hz” ，就是两光标之间的电压差值、时间差值和等效频率值。

（３）自检示波器使用过程中，由于某些原因导致功能混乱时，可采用自检的方式使示波器恢

复至出厂时的状态，操作步骤是：关闭标尺，置触发方式为 “自动（AU TO）” ；通过旋转 “READOU T” ，直至隐去面板上的字符数据；用手按住 “FUNCTION” 按钮，当面板上出现提示字符时，按 “AU TO” 键，仪器即开始自检，自检完成后机器会恢复正常工作状态。

１６　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

３畅 TDS１０１２数字存储示波器简介TDS１０１２数字存储示波器面板按键布局及屏幕字符常用功能说明见图１唱１０。其一

般测量方法基本如上述 “双踪示波器的一般使用方法” 。本机特别功能较多，下面介绍本书实验涉及的部分特别功能。

图１唱１０　 TDS１０１２数字存储示波器面板及屏幕功能说明①按压 “自动设置” 键，可自动设置示波器的控制状态，捕捉信号波形，稳定显示

４～５个完整的信号周期，自动调节 Y 输入灵敏度，使屏幕显示的波形幅度合适。②调节 X 扫描速度开关可使屏幕显示更多的信号周期或展开波形查看细节。如果

改变扫描速度后波形在水平方向不稳定，可微调 “触发电平” 旋钮。③按压 CH１或 CH２通道的 “通道控制菜单（MENU）” 键，屏幕右侧出现菜单，

显示耦合方式、灵敏度（V／div）调整、探头衰减调整等参数。注意显示探头衰减的倍数应与探头实际衰减开关的设置一致，否则屏幕上幅度的数据显示会出现１０倍或１００倍的错误。

④按压 “光标菜单（CURSOR）” 键，屏幕出现两条虚线光标，并在右侧出现光标控制菜单。水平光标用于测量电压，垂直光标用于测量时间。这时 CH１、 CH２的 Y 位置旋钮用于控制两条光标的位置，两光标之间的电压差或时间差显示在屏幕 “增量”栏中。

⑤按压 “自动测量（MEASURE）” 键，菜单显示屏幕上已稳定显示的波形的电压峰峰值和周期、频率。

⑥按压 “数学计算菜单（MATH MENU）” 键，可对已稳定显示的波形做３种数学运算：

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第１章　电子技术实验基础　　　　　１７　　　

CH１信号＋ CH２信号；CH１信号－ CH２信号；FFT 功能：显示信号的频谱线。旋转扫描速度调节（s／div）旋钮，可调节谱线间

隔；旋转水平位置调节旋钮，可平移谱线的位置，荧光屏右上角显示位于屏幕中间的谱线频率，通过这样的方法可以查找基波和各次谐波的谱线，并利用水平光标测量各谱线的幅值。

1畅3畅2 　信号发生器

实验室通常使用信号发生器作为测试信号源，种类有正弦信号发生器、脉冲信号发生器、函数信号发生器、任意波信号发生器。

正弦信号发生器只输出正弦波，有些产品还能达到５W 左右的功率输出。正弦信号发生器又分低频信号发生器、高频信号发生器和超高频信号发生器。低频信号发生器的频率范围通常为１Hz ～１MHz ，有些产品还能输出频率低于１Hz的信号。高频信号发生器的频率范围通常为１００kHz ～３５MHz ，也有的产品高达１５０MHz 。超高频信号发生器的频率达３００MHz ～１GHz甚至更高。高频信号发生器通常具有调幅波输出的功能，其调制频率为１kHz或４００Hz ，也可外加调制信号输入。载波频率可由用户选择。

脉冲信号发生器能产生快速前后沿的方波脉冲、窄脉冲，用于测试数字电路、逻辑元件的开关特性、器件的脉冲特性、放大器的幅频特性等。在电子技术实验中，常常用实验箱附带的脉冲信号源代替。

函数信号发生器至少能输出正弦波、方波、三角波３种信号，输出电压可达２０UPP ，在毫伏级到伏级范围内调节。输出信号频率范围通常为１Hz ～２MHz ，也有更大频率范围的产品。由于有多种波形，价格较低，是电子技术实验室常用的仪器。但是波形质量往往不及单一波形的信号发生器，在高频端常常有较明显的失真。

任意波信号发生器能产生更多种类的信号波形，早期采用了直接频率合成和锁相环技术，现在越来越多的产品采用数字频率合成技术（DDS），输出频率稳定度极高，信号质量好。

信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路，否则要损坏仪器。下面介绍AS１６３７函数信号发生器／频率计的基本使用方法，其面板布局见图１唱１１。

图１唱１１　 AS１６３７面板布局

１８　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

AS１６３７函数信号发生器可输出正弦波、三角波、方波、锯齿波、正负脉冲信号，频率范围０畅２Hz ～２０MHz ，共分８个频段。输出电压最高可达２０VPP ，由按键１０、１１分别显示输出幅度数码和单位。可以存储１０个工作频率及信号工作方式，由按键２、３选择，数码管４显示存储单元的编号。还具有起始、结束频率范围的设定，信号的调频、调幅等功能。另外，还有外扫描、内扫频、外测频率等功能。仪器电源电压２２０V ，功耗约１０W ，仪器的电源开关为按键 “１畅 POWER” 。

函数信号以５０Ω 阻抗不平衡输出（Q９接头，端口为 “２１畅OUTPUT ５０Ω” ，如果从端口 “２２畅 OUTPUT TTL” 只能输出频率可调的 TTL 逻辑电平信号），输出电缆是５０Ω 同轴电缆，带两个鳄鱼夹，黑色夹子接被测电路地，红色夹子接被测电路信号输入端。

开机预热１５min后，机器进入稳定的工作状态。按功能键（１５畅 FUNCTION）可选择不同波形的输出信号。

输出信号频率的调节：先将工作方式选择在内计数状态（每按一次工作方式键１２，工作方式顺次为：内计数 →外接计数 →外接扫描 → 对数扫描 →线性扫描 →扫频时间 →内计数 → … ，内计数状态时５个指示灯皆暗），再按频段选择键８或９选择所需的工作频段，然后调节频率微调旋钮７使输出信号频率达到要求。

信号输出幅度的调节：输出幅值调节旋钮（２０畅 AMPL）可使信号幅度在１０倍（２０dB）内连续变化，如需更大衰减，可按下２０dB 或４０dB 衰减器（１６、１７），两者同时按下时，衰减量达６０dB （１０００倍）。

直流偏置调节旋钮（１９畅 OFFSET）拉出（PULL）时，输出信号含有直流偏置电压，调节该旋钮可改变偏置的大小。

占空比旋钮（１８畅DU TY）拉出（PULL）时，调节该旋钮可使输出方波的占空比或三角波的前后沿斜率连续变化，变化范围达１５％～８５％。该旋钮推入时，占空系数５０％，正弦波输出时应置此状态。

调制信号的输出： AS１６３７可以输出调幅或者调频信号，载波信号波形可为正弦波、三角波、方波，频率范围１０Hz ～２０MHz ，内调制信号为１kHz 正弦波，外调制信号可为正弦波、三角波、方波，幅度０～６VPP ，频率０畅２Hz ～２０kHz ，但要注意载波频率要数倍于调制信号频率。操作功能键１５、工作方式键１２、频段选择键８或９、频率微调旋钮７选定载波波形和频率后，再按压调制方式键１４（连续按压，调制方式转换顺序为：内调幅（ IN T AM ） → 内调频（ IN T FM ） → 外调幅（EXT AM ） → 外调频（EXT FM） →无调制 →内调幅 → … ，无调制时４个调制指示灯皆暗）选择调制方式。旋转调制度旋钮（１３畅 AMPL），可调节调幅度（AM ，１％～１００％）或频偏范围（FM ，０～１０％）。

外接计数功能（频率计）：外部信号（频率５Hz ～２０MHz）通过不平衡电缆从端口“２３畅 INPUT COUNTER” 输入，按压工作方式键１２选择外接计数状态，此时５位数字显示屏（５）和频率与扫描时间单位指示（６）所指示的频率值就是外部输入信号的频率。

1畅3畅3 　电子电压表

电子电压表是用于测量正弦波电压有效值的仪器，具有测量频带宽、电压测量范围

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第１章　电子技术实验基础　　　　　１９　　　

大、灵敏度高（mV 量级）、输入阻抗高的优点。电子电压表又称毫伏表，按测量频带范围可划分为低频毫伏表（如 DA唱１６，２０Hz ～１MHz）、高频毫伏表（如 DA唱１２，３０Hz ～１０MHz）、超高频毫伏表（如 HFJ唱８D ，１kHz ～１０００MHz）。

１畅 DA唱１６型晶体管毫伏表电压测量范围１０μV ～３００V ；电平测量范围－７２dB ～＋３２dB （６００ Ω）；被测信号频

率范围２０Hz ～１MHz ；输入电阻＞１畅５M Ω ；输入电容５０～７０pF 。使用时要注意以下各点。

①信号输入端以 Q９接头安装测试电缆，电缆另一端有两只鳄鱼夹，接通电源前先把两只鳄鱼夹短接，并把量程开关置于较大量程位置，再做机械零点校正。然后接通电源，２～３min后，旋转 “调零” 旋钮，使指针指示零刻度。

②电压测量：把两只鳄鱼夹分开，先把黑夹子连接被测电路地，再把红夹子连接被测电路测试点。逐挡减小量程，尽量使表头指针位于表盘的中部位置，这时指针指示被测电压的有效值。量程开关指示的电压值表示该量程测量的满度值，读数时注意换算。

③电平测量：测量放大器增益时常用此法。定义在 R ＝６００ Ω 纯电阻负载上加以交流电压使其产生１mW 的功率损耗，为基准功率（０dB），对应的电压０畅７７５V （rms）为基准电压 U０，因而对应测量１V 量程电压挡指针指示０畅７７５V 的位置定为０dB刻度，其余各量程（１mV 、３mV 、１０mV 、３０mV 、０畅１V 、０畅３V 、３V 、１０V 、３０V）在０dB 刻度线上表示的 dB 值对应是－６０dB 、－５０dB 、－４０dB 、－３０dB 、－２０dB 、－１０dB 、＋１０dB 、＋２０dB 、＋３０dB 。因此，该仪表的分贝测量范围是－７２dB ～＋３２dB 。测试操作同 “电压测量” 。

④测量结束后，应先把量程开关置于较大量程位置，再卸下红夹子，然后卸下黑夹子，把两个夹子短接，最后关断电源。

２畅 AS２２９４双通道交流毫伏表本仪器的指标和操作方法与 DA唱１６型晶体管毫伏表相近，不同的是有两套测量通

道共用一个表头，两通道分别有各自的输入端、量程开关及表头指针，以红、灰（或黑）颜色区分，使用时互不干扰。但又可选择同步工作的功能，即由一个通道量程控制旋钮同时控制两个通道的量程，特别适用于立体声或其他二路具有相同放大特性的放大器同时测量。另外还有 “浮置” 测量的工作方式，适用于某些需要平衡传输，不便接地的音频电路、 BTL 放大器等测量。

３畅 HFJ唱８D 型超高频毫伏表（１）技术指标被测电压频率范围：１kHz ～１０００MHz／５Hz ～１０００MHz （选购探头）；电压测量范

围：１mV ～１０V 分８挡（满度值为３mV 、１０mV 、３０mV 、１００mV 、３００mV 、１V 、３V 、１０V），用４０dB 分压器可扩展到１０００V ；电平测量范围：－４８～＋３３dB （５０ Ω ，０dBm ＝０畅２２４V ，即定义５０ Ω 负载上产生１mW 功率损耗为０dB ，对应的电压为

２０　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

０畅２２４V），－５０～＋２３dBm （７５ Ω ，０dBm ＝０畅２７４V ，定义方法同５０ Ω 负载电平测量）；输入电容＜２畅５pF ；电源电压：２２０V ± ２２V ，５０Hz ± ２Hz ；功耗＜１０VA 。

（２）仪器的使用仪器前面板功能如图１唱１２所示。通电前先把测试探头安装到探头插座４上，把探

极插入 T 型接头（仪器附件）内，并接上终端负载，然后调整电表机械零点。

图１唱１２　 HFJ唱８型超高频毫伏表面板布局接通电源，仪器预热约５min （工程测量时需预热１５min）。置量程为３mV 挡，调

节平衡钮５使表针指在 BAL 区内。然后切换量程到较大位置，把探极连接到被测电路上（注意先接地线夹），调节合适的量程，尽量使表头指针位于表盘的中部位置，这时指针指示被测信号的电压有效值或电平值。电平测量的定标方法见 DA唱１６型晶体管毫伏表简介，不同的是以５０ Ω／７５ Ω 负载系统３００mV 挡定标。

例　测某一正弦信号源输出电压（电平）：选择合适的量程，读取电表指示值，如果量程为３V 挡，指针指示读数为 “１”

（ “ －７dB”），则该信号源输出电压有效值为１V 。电平值的读法是：因０dB 刻度线在３V挡对应于＋２０dB （５０ Ω），所以电平输出应为２０－７＝＋１３（dBm）。

操作注意事项：①测试探头要轻拿轻放，勿跌落或撞击，并尽量远离发热体，以免引起探头升温。②平衡调节只需在３mV 量程挡进行，调整后测量各挡不需要重新调节。③探头测量直流电压应不大于１００V ，交流电压不大于１５V （rms）。在测量小信号

时，应避免周围环境强电磁场干扰。

1畅3畅4 　频率特性测试仪

频率特性测试仪俗称扫频仪，主要用于测量模拟电子电路的频率特性及鉴频器的鉴频特性，由于被测特性曲线能直接显示在屏幕上，特别便于作为电路调试时的指示。

不同型号的扫频仪只能满足有限带宽测量的需要，所以，按测量频率范围划分，有低频扫频仪（如 BT４，２０Hz ～２MHz）、高频扫频仪（如 BT５，０畅２～４０MHz）、超高频扫频仪（如 BT３，０～３００MHz）及微波扫频仪（如 XS２，３畅７～１１畅４GHz）等。

BT３C唱G 频率特性测试仪的面板布局如图１唱１３所示。其技术指标为：有效频率范围０～３００MHz ，全扫、窄扫、点扫３种扫频工作方式，窄扫中心频率在１～３００MHz范围内连续可调。输出电平：０dB时６３０mV ± １dB （７５ Ω 负载），输出阻抗７５ Ω 。５０MHz 、１０／１MHz 、外接３种频标间隔，菱形标记。工作电压： AC２２０V ± １０％，５０Hz ± ５％。仪器功耗：约５０W 。

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第１章　电子技术实验基础　　　　　２１　　　

图１唱１３　 BT３C唱G的面板布局仪器开启前，先把同轴电缆输出线（内含７５ Ω 匹配）安装到 “RF OU T” 输出端口

图１唱１４　 BT３C唱G的连接及扫频曲线

（１４），检波探头安装到 Y 输入端（８），把同轴电缆输出线与检波探头直接连接（注意地线夹也接好）。接上电源，按下电源开关（６），适当调节输出衰减按钮（１２、１３）、 Y位移旋钮（９）、 Y 增益旋钮（７）， X 幅度旋钮（２０），显示屏（１）上出现扫描曲线（标准时为水平直线）和扫描基线，再调节亮度（２）、聚焦（３），使扫描线清晰，设置扫频方式（１５）为窄扫，频标方式（１６）为１０／１MHz ，调节频标幅度（１８）合适，调节扫频宽度（１７），使屏幕显示合适的频率范围，这时可清楚看到扫描线上出现大、小频标，每两个大频标之间的频率差是１０MHz ，每两个小频标之间的频率差是１MHz ，每个频标都是规则的菱形或线形标志（图１唱１４）。旋转中心频率旋钮（１９）找到一个由不规则标志标识的零频率点，由零频率点开始往右数频标（调节中心频率旋钮），一直找到３００MHz频标，此时说明仪器工作基本正常。必要时，还可调节 “４畅水平调节” 旋钮来校正扫描线的水平度，或调节 “５畅X 位移” 旋钮来调节水平扫描线的左右位移。仪器

２２　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

通过频标来标识曲线的频率位置，通过面板刻度的读数配合 Y 增益（７）、 Y 方式选择（１０）、衰减按钮（１２、１３）的设置来标识信号的增益变化，衰减按钮位置的衰减分贝数由 LED （１１）显示。

测量电路频率特性的连接方法如图１唱１４所示。幅度恒定而频率连续变化的扫频信号从 “RF OU T” 端口（１４）输出，通过同轴电缆输出线送入被测电路的输入端（IN）。扫频信号幅度受电路幅频特性的影响出现变化，由电路 OU T 端口输出，被检波探头收集送回扫频仪的 Y 输入端（８），经信号处理后，送屏幕显示幅频特性曲线：曲线水平方向反映扫频信号的频率变化，垂直方向反映扫频信号的幅度变化。

如果扫频信号在被测电路中已经通过检波处理，就不应再使用检波探头，而是使用无检波的开路电缆把信号收集送回 Y 输入端，如测量鉴频器的鉴频特性时就是这样。

如需测量放大器的增益或频带宽度，可按以下方法测量：①增益的测量。把端口１４输出的扫频信号直接通过检波探头送入 Y 输入端（８），

设置输出衰减按钮（１２、１３）至０dB ，调节 Y 位移（９）、 Y 增益（７）、 Y 方式选择（１０）的 “ × １， × １０” 键，使扫描基线与扫描曲线位于面板刻度上便于观察的位置，并有一定垂直幅度值，如５格，记住此 “０dB校正值” 。然后参考图１唱１４所示插入被测放大器电路，只调节衰减按钮（１２、１３），其他设置不变，使扫描曲线的幅度仍回到“０dB校正值” ，这时的输出衰减值即为放大器的增益。

②频带宽度的测量。按图１唱１４所示连接电路并显示幅频特性曲线以后，调节输出衰减按钮１２，使衰减量增加３dB ，记住曲线峰值下降后所处的水平位置为－３dB线。然后恢复原来的输出衰减量，这时曲线与－３dB线两个交点的频率值即为曲线的上、下边界频率 f H及 f L ，计算 fBW ＝ f H － f L即为电路的频带宽度。

1畅3畅5 　QBG3型高频Q表QBG３型高频 Q 表可用于测量电感器的电感量（测量范围０畅１μH ～１００mH ，精确

度＜ ± ５％）和 Q值（测量范围１０～６００）、电容器的电容量（测量范围１～４６０pF）。

１畅仪器使用准备

校正定位指示电表（简称定位表）和 Q 值指示电表（简称 Q 值表）的机械零点；把 “定位细调” 和 “定位粗调” 旋钮逆时针旋到底。微调电容器旋钮调到零。开启电源，预热３０min 。

２畅高频线圈电感量的测量

①调节 “Q 值零位校直” 旋钮，使 Q 值表指针指示 “０” 位置。②把被测线圈安装在高频 Q 表顶部的 Lx 接线柱上。线圈的安装要牢靠，但不能使

线圈的形状出现改变，也不要直接搁在仪器的顶部。③估计被测线圈的电感量，按仪器面板右上角所示的 “测量频率表” 选用并调节好

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第１章　电子技术实验基础　　　　　２３　　　

测量频率。④调节 “定位零位校直” 旋钮，使定位表指针指示 “０” 。⑤把 “定位细调” 旋钮顺时针旋到其调节范围的机械中心位置附近，调 “定位粗

调” 旋钮使定位表指针指示 “Q × １” 附近，再调节 “定位细调” 旋钮使定位表指针准确指示 “Q × １” 。

⑥调节 “电感量指示” 盘，配合 “Q 值范围” 选择开关的切换，使 Q 值表指针向右偏转最大（不到满度）。这时 “电感量指示” 刻度盘上的指示值乘以 “测量频率表”上选用频率所对应倍率的积，即为被测线圈的电感量。

⑦如果调节 “电感量指示” 盘不能使 Q 值表指针有明显的向右偏转，可选用 “测量频率表” 上另一频率重新进行测试。

1畅3畅6 　电子技术实验箱

电子技术实验箱用于实验电路的安装并提供实验的最简条件。实验箱上的元件插座用于安装电子元器件和连接线，安装、改装和拆卸电路都十分方便，有的实验箱还配备部分实验单元电路板，可直接快速进行某些实验。实验箱通常配备 ± ５V 、 ± １２V 直流稳压电源和常用的信号源。根据不同课程的需要，并考虑不同的成本档次，不同实验箱还有各种附加配置。

电子技术实验箱的主要缺点是电路接插点容易出现接触不良的现象，有时连接线接头从内部断裂，也不容易发现，使用时应注意。受插座位置的限制，电路元件分布有时不尽合理，连接线也容易出现过长和互相交叉的现象，在较高频率时容易引起电路自激、引入干扰等故障，如出现这种情况而找不出原因时，可考虑调整电路布局和整理连接线。

图１唱１５至图１唱１７展示３种电子技术实验箱供读者参考。本书介绍的实验项目都是经过实践操作后才确定收集的，其中有很多项目在这３种型号的实验箱上进行了实验，但是并不限于仅使用它们。

图１唱１５　 THM唱３型模拟电路实验箱工作面板

２４　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

图１唱１６　 ASGP唱１型高频电子线路实验箱工作面板

图１唱１７　 THDL唱１型数字逻辑实验箱工作面板

１畅４　 Multisim电路仿真软件简介Multisim 是加拿大 II T 公司推出的以 Windows 为平台的电子电路设计与仿真的

EDA 软件，它包含了电路原理图输入、电路硬件描述语言输入等方式，广泛应用于电子工程设计和高校电子类教学领域。其主要特点是：系统集成度高，界面直观，操作方便；提供丰富的元器件库及虚拟仪器，具备强大的电路分析及仿真功能；兼容性好，输出方式灵活。电路仿真的结果就是该电路的理论值，这对于验证电路原理，开发、设计新电路极为方便。

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第１章　电子技术实验基础　　　　　２５　　　

1畅4畅1 　Multisim的安装及用户界面本书以 Multisim ７教育版为例，简介其安装步骤及用户界面。

１畅安装环境

CPU ： Pentium １６６以上；内存：６４MB以上；硬盘：可用空间２５０MB以上；操作系统： Windows ９５／N T 以上；显示器分辨率：８００ × ６００以上。

２畅安装步骤

①将 Multisim ７插入光驱内，系统将自动启动安装程序。②按照安装界面及对话框提示完成相应操作后，开始复制文件。③ Multisim ７主要安装过程完成后，可根据需要安装附加程序。④若软件想长期使用，还必须输入一个交付码（Release Code）激活 Multisim ７。

图１唱１８　 Multisim ７用户界面

３畅用户界面

单击 Windows “开始” 菜单中 “程序” 下的 Multisim ７，弹出如图１唱１８所示的Multisim ７用户界面。 Multisim ７用户界面主要包含了下列内容： Menu Bar （菜单栏）、Standard Toolbar （标准工具栏）、 In Use List （使用的元件列表）、 Simulation Switch（仿真开关）、 Graphic Annotation Toolbar （图形注释工具栏）、 Project Bar （项目栏）、

２６　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

Component T oolbar （元件工具栏）、 Virtual T oolbar （虚拟工具栏）、 Circuit Windows（电路窗口）、 Instruments T oolbar （仪表工具栏）、 Circuit Tab （电路标签）、 StatusBar （状态栏）和 Spreadsheet View （电路元件属性视窗）等。下面分别进行介绍。

（１）菜单栏Multisim ７软件的菜单栏提供了绝大多数的功能命令。该菜单栏从左向右依次包含

File （文件菜单）、 Edit （编辑菜单）、 View （窗口显示菜单）、 Place （放置菜单）、Simulate （仿真菜单）、 Transfer （文件输出菜单）、 Tools （工具菜单）、 Reports （报告菜单）、 Options （选项菜单）、 Window （窗口菜单）和 Help （帮助菜单）共１１个主菜单。

（２）标准工具栏如图１唱１９所示，该工具栏主要包含了有关电路窗口操作的按钮，从左向右表达的

依次是新建、打开、保存、剪切、复制、粘贴、打印、放大、缩小、１００％放大、全屏显示、项目栏、电路元件属性视窗、数据库管理、创建元件、仿真启动、图表、分析、后处理、使用元件列表和帮助等按钮。

图１唱１９　标准工具栏

（３）仿真开关

仿真开关用于仿真过程启动和停止的控制。

（４）图形注释工具栏

该工具栏从左向右依次是文本、直线、折线、矩形、椭圆、圆弧、多边形和图片。（５）项目栏利用项目栏可以把有关电路设计的原理图、 PCB 版图、相关文件、电路的各种统

计报告分类管理，还可以观察分层电路的层次结构。

（６）元件工具栏

元件工具栏从左向右依次是 Source （电源库）、 Basic （基本元件库）、 Diode （二极管库）、 T ransistor （晶体管库）、 Analog （模拟 IC 元件库）、 T TL （ T TL 元件库）、CMOS （CMOS元件库）、 Miscellaneous Digital （其他数字 IC 元件库）、 Mixed （混合元件库）、 Indicator （指示元件库）、 Miscellaneous （其他元件库）、 RF （射频元件库）、Electromechanical （机电类元件库）、放置分层模块、放置总线、登录

www畅ElectronicsWorkbench畅 com 和 www畅 EDApart畅 com 网站。

（７）虚拟工具栏

该工具栏的按钮从左向右依次是 Power Source Components Bar （电源元件工具栏）、 Signal Source Components Bar （信号源元件工具栏）、 Basic Components Bar （基本元件工具栏）、 Diodes Components Bar （二极管元件工具栏）、 T ransistors Compo唱nents Bar （晶体管元件工具栏）、 Analog Components Bar （模拟元件工具栏）、

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第１章　电子技术实验基础　　　　　２７　　　

Miscellaneous Components Bar （其他元件工具栏）、 Rated Components Bar （额定元件工具栏）、３D Components Bar （３D 元件工具栏）和 Measurement Components Bar （测量元件工具栏）。

（８）电路窗口电路窗口（Workspace）是创建和编辑电路图、仿真分析及显示波形的位置。

（９）仪表工具栏

Multisim ７总共提供了１８种仪表，仪表栏通常位于电路窗口的右边。仪表工具栏从左向右依次指的是 Multimeter （数字万用表）、 Function Generation

（函数信号发生器）、 Wattmeter （瓦特表）、 Oscilloscope （双踪示波器）、４ Channel Os唱cilloscope （４通道示波器）、 Bode Plot ter （波特图仪）、 Frequency Counter （频率计数器）、 Word Generator （字信号发生器）、 Logic Analyzer （逻辑分析仪）、 Logic Con唱verter （逻辑转换器）、 IV唱Analysis （IV 分析仪）、 Distortion Analyzer （失真分析仪）、Spectrum Analyzer （频谱分析仪）、 Network Analyzer （网络分析仪）、 Agilent Func唱tion Generation （安捷伦函数信号发生器）、 Agilent Multimeter （安捷伦数字万用表）、Agilent Oscilloscope （安捷伦示波器）和 Dynamic Measurement Probe （动态测量探针）。

（１０）电路标签Multisim ７可以打开多个电路文件，并且在每个电路文件的下面都有一个电路标

签，用鼠标单击哪个标签，哪个电路文件就被激活。只有在激活状态下，电路才可以被编辑和仿真。

（１１）状态栏状态栏位于电路标签的下面，该栏的主要目的是用于显示当前的操作及鼠标所指条

目的有关信息。（１２）电路元件属性视窗电路元件属性视窗如图１唱２０所示，是体现当前电路中所含电路元件属性的窗口，

并且可以通过该窗口改变元器件的属性。

图１唱２０　电路元件属性视窗

1畅4畅2 　创建电路及虚拟仪器简介

基本电路的建立及仿真过程，主要包括以下几个步骤：放置元件、连接电路、编辑元件、接入仪器仪表、电路仿真、观察结果及分析原因。

在 Multisim 里，元件分为电源／信号源元件、虚拟元件及真实元件３种，可通过元件工具栏取用。电源／信号源元件大多放在源系列分类库里。虚拟元件的某些参数可以

２８　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

任意定义而不必对应实际中某一个具体型号元件。真实元件就是在实际工作中使用的具体型号元件，为仿真真实系统和连接印刷电路板设计软件提供了方便。

虚拟仪器是 Multisim 的实用功能之一，其功能和操作方式与实际中的仪器很相似。 Multisim ７教育版提供了包括数字万用表、函数发生器、双踪示波器、波特图图示仪、逻辑分析仪等多种虚拟仪器仪表，而且允许同一仿真电路中使用多台相同仪器。

（１）放置元件取用元器件的方法有两种：

①由工具栏取用（如放置７４LS００，单击元件工具栏图标，再选择７４LS００）。

②由菜单取用（通过 Place／Place Component 命令打开元件浏览窗口选取）。由Place／Junction命令放置电路节点。

（２）连接电路鼠标指向元件一端，通过拖拽鼠标至元件另一端，则自动连接。（３）编辑元件移动及删除：要移动已放置好的元件，则直接指向该元件，按住鼠标左键不放，再

移至新的位置，放开鼠标左键，即可将该元件移到新的位置。如果要删除某个元件，首先指向该元件，单击鼠标左键选中该元件，再按 Del键即可删除。

翻转：元件放置好以后，对准元件单击鼠标右键，弹出快捷菜单，选择其中相应命令可进行元件的翻转操作。

更改元件属性（即参数）：双击目标元件，对于真实元件，可以更改其标示及显示属性。对于虚拟元件，除了更改其标示及显示属性外，还可以更改其参数。

另外，元件的标示及参数位置也可以通过拖拽鼠标的方式进行更改。（４）接入仪器仪表虚拟仪器的调用有两种方法：一种是使用 Simulate／Inst ruments菜单项选择；另一

种是直接单击仪器工具栏上的仪器图标。下面简单介绍几种常用虚拟仪器的基本使用方法。① 数字万用表（Multimeter）： Multisim 所提供的数字万用表是一种多功能的常用

仪表，可用来测量直流或全频率段交流电压、电流值，测量电路的电阻以及电路两

节点的电压损耗分贝值等。只要单击仪器工具栏上的图标，即可取出一个浮动的

图１唱２１　数字万用表符号及面板

数字万用表，移至目的地后，按鼠标左键即可将它放置于该处并显示数字万用表符号，如图１唱２１（a）所示。其中 “ ＋ ” 、 “ － ” 两个端点就是连接测试线的端点。在使用数字万用表之前，需要双击符号开启如图１唱２１（ b）所示数字万用表面板进行

设定。②函数信号发生器（Function Generator）： Multi唱

sim 所提供的函数信号发生器可以产生正弦波、三角波及方波３种信号，还可设置占空比和偏置电压。只要单

击仪器工具栏上的图标，即可取出一个浮动的函数

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第１章　电子技术实验基础　　　　　２９　　　

信号发生器，移至目的地后，按鼠标左键即可将它放置于该处并显示函数信号发生器符号，如图１唱２２（a）所示。其中 “ ＋ ” 、 “Common” 、 “ － ” 这３个端点就是连接测试线的端口。使用函数信号发生器之前，需先双击函数信号发生器符号开启如图１唱２２（b）所示函数信号发生器面板进行设定。

图１唱２２　函数信号发生器符号及面板

③双踪示波器（Oscilloscope）： Multisim所提供的双踪示波器的功能及各项指标均远

高于常见真实示波器。只要单击仪器工具栏

上的图标，即可取出一个浮动的双踪示波

器，移至目的地后，按鼠标左键即可将它放置于该处并显示示波器符号，如图１唱２３（a）所示。其中 A 端口为 A 通道测试端， B 端口为 B通道测试端， G 端口为接地端， T 端口为外部触发信号的输入端。双踪示波器信号波形显示颜色由 A 、 B端点的连线颜色决定，设置连线颜色可以用鼠标右键单击连线，在菜单中选 Color 命令设置。使用示波器之前，需先双击示波器符号开启如图１唱２３（b）所示双踪示波器面板进行设定和观察。

图１唱２３　双踪示波器符号及面板

④ 波特图图示仪（Bode Plot ter）：波特图图示仪用于测量和显示电路幅频、相频

特性，可以替代实际电路测量中常用的扫频仪。只要单击仪器工具栏上的图标，即

可取出一个浮动的波特图图示仪，移至目的地后，按鼠标左键即可将它放置于该处并显示波特图图示仪符号，如图１唱２４（a）所示，其中 “IN ＋ ” 、 “IN － ” 端口连接系统信号输入端， “OU T ＋ ” 、 “OU T － ” 端口连接系统信号输出端。应该注意的是，在使用波

３０　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

特图图示仪时必须在系统的信号输入端连接一个交流信号源或函数信号发生器，此信号源由波特图图示仪自行控制，不需设置。在使用波特图图示仪之前，需先双击波特图图示仪符号，开启如图１唱２４（c）所示的波特图图示仪面板进行设定和观察。图１唱２４（b）是用波特图图示仪观察串联谐振回路频率特性的实例电路，图１唱２４（c）所示为其实验结果。

图１唱２４　波特图图示仪观察串联谐振回路频率特性的电路及实验结果

⑤ 逻辑分析仪（Logic Analyzer）：逻辑分析仪可以同步记录和显示１６路逻辑信号，常用于数字逻辑电路的时序分析和大型数字系统的故障分析。只要单击仪器工具栏

上的图标，即可取出一个浮动的逻辑分析仪，移至目的地后，按鼠标左键即可将它

放置于该处并显示逻辑分析仪符号，如图１唱２５（a）所示。其中从上到下有１６个信号输入端，用于接入被测信号。底部有３个端子， C 端是外部时钟输入端， Q 端是时钟控制输入端， T 端是触发控制输入端。当要使用逻辑分析仪之前，需先双击逻辑分析仪符号开启如图１唱２５（c）所示逻辑分析仪面板进行设定和观察。图１唱２５（b）是用逻辑分析仪观察时序脉冲分配的实例电路，图１唱２５（c）是其实验结果。

除了上述仪器仪表外， Multisim ７还提供了瓦特表、４通道示波器、频率计数器、字信号发生器、逻辑转换器、 IV 分析仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析仪、安捷伦函数发生器、安捷伦数字万用表、安捷伦示波器和动态测试探针等虚拟仪器仪表，其功能与实际仪表相同，通过这些虚拟仪器，免去了昂贵的仪表费用，用户可以毫无风险地掌握测量仪器的使用方法。

1畅4畅3 　基本分析方法

为了帮助用户更好地分析掌握电路的性能， Multisim ７还提供了多种电路分析功能，这些分析在现实中是无法实现的。通过 Simulate／Analyses 命令打开仿真分析下拉菜单，选择对应的仿真分析项目。主要仿真分析项目如下。

①直流工作点分析（DC Operating Point Analysis）：求解电路（或网络）中仅受直流电源作用时，每个节点的电压及流过的电流。常用于求解放大电路静态工作点。

② 交流分析（AC Analysis）：对电路进行交流分析。分析时，输入的信号源均被认为是正弦波信号，并且首先对电路进行直流工作点分析，以建立电路中的非线性

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第１章　电子技术实验基础　　　　　３１　　　

图１唱２５　逻辑分析仪观察时序脉冲分配电路

元件的交流小信号模型，然后再做交流分析。可用于分析交流电路的幅频特性和相频特性。

③瞬态分析（T ransient Analysis）：是一种非线性时域分析，可以计算电路的时域响应。通常是分析电路节点的电压波形，用示波器可以观察到相同结果。

④傅里叶分析（Fourier Analysis）：用于求解一个时域信号的直流分量、基波分量和各谐波分量的幅度。注意：在分析之前首先要确定分析节点，其次要把电路的交流激励信号源设置为基波。

⑤噪声分析（Noise Analysis）：检测电路输出信号的噪声功率，分析和计算电路中各种器件所产生噪声的效果。

⑥直流扫描分析（DC Sweep Analysis）：用来分析电路某一节点的直流工作点随电路中一个或两个电源变化的情况。利用直流扫描分析的直流电源变化范围可以快速确定

３２　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

电路的直流工作点。⑦参数扫描分析（Parameter Sweep Analysis）：检测电路中某个元件的参数在一定

取值范围内变化时，对电路直流工作、瞬态特性、交流频率特性的影响。在实际电路设计中，可以对电路的某些技术指标进行优化。

除以上基本分析外，还有失真分析、噪声系数分析、灵敏度分析、温度扫描分析、零极点分析、传递函数分析、最坏情况分析、蒙特卡罗分析、线宽分析、批处理分析、用户自定义分析和射频分析等。用户可以根据需要选择相应的电路仿真分析，达到掌握电路特性、优化电路结构的目的。

1畅4畅4 　Multisim 7其他相关功能

输出存储功能：所有仿真结果及图形都可以被显示、调节、存储、打印和输出。强大的作图功能：使用作图器可以对仿真分析结果进行测量、设置标记、重建坐标

系及添加网格。所有显示的图形都可以被 Excel及 Lab View 等软件调用。后处理器：可以对仿真结果和波形进行传统的数学和工程运算，如算术运算、代数

运算、三角函数运算、逻辑运算、矢量运算及其他数学函数运算。Multisim ７还提供了专门用于射频电路仿真的元件模型库和仪表，提高了射频电路

仿真的准确性。此外，利用 MultiHDL 模块（需另外安装），还可以进行 HDL （硬件描述语言）仿真，编写 VHDL 或 HDL 程序，是一个完整的集成设计工具。

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第 2章　线性与非线性模拟电子技术实验

２畅１　常用电子仪器的使用实验 1 　常用电子仪器的使用

　　一一一一、实验目的

瞯学习电子技术实验中常用的电子仪器的主要技术指标、性能及正确使用方法。瞯掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。

二二二二、实验原理

在电子技术实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、频率计、万用表等，另外还有各种实验电路（实验箱）、元器件，它们组成各种实验系统。有关使用方法见第１章。

三三三三、实验设备与器件

瞯函数信号发生器。瞯双踪示波器。瞯交流毫伏表。瞯模拟电路实验箱。瞯已安装 Multisim 电路仿真软件的计算机。

四四四四、实验预习

①学习本书第１章，重点是１畅３节 “电子技术实验常用测量仪器简介” 及１畅４节“Multisim 电路仿真软件简介” 。

图２唱１　两波形间相位差测量电路

②已知 C ＝０畅０１μF ， R ＝１０k Ω ，计算图２唱１所示 RC移相网络的阻抗角 θ 。

五五五五、实验内容与步骤

１畅方波波形的测量

　　（１）扫描基线调节开启示波器的方法参考１畅３畅１节中（１） “示

波器的开启” ，并设置显示方式为 “单踪” 显示（Y１或 Y２）。

（２）测试 “校正信号” 波形的幅度、频率①用 Y 通道（Y１或 Y２）探头连接示波器的

３４　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

“校正信号” 输出端，将 Y 输入耦合方式开关置于 “AC” 或 “DC” ，触发源选择开关置“内” ，内触发源选择与信号输入通道号一致。参考１畅３畅１节中（３） “同步” 介绍的方法使显示屏上显示一个稳定的方波波形，并调节 “X 轴扫描速度” 开关和 “Y 轴灵敏度”开关，使波形保持１～２个周期。

②将 “Y 轴灵敏度微调” 旋钮旋至 “校准” 位置， “Y 轴灵敏度” 开关置于适当位置，读取校正信号幅度，记入表２唱１中。

③将 “X 轴扫描速度微调” 旋钮置 “校准” 位置， “X 轴扫描速度” 开关置适当位置，读取校正信号周期，并计算频率，记入表２唱１中。

表 2唱1 　数据记录表标准值实测值

幅度 U pp／V周期 T／ms（频率 f／kHz）上升沿时间／μs下降沿时间／μs

　　注：不同型号的示波器标准值有所不同，请按所使用示波器将标准值填入表格中。

④测量 “校正信号” 的上升时间和下降时间（选做）。示波器输入探头衰减开关置 “ × １” 挡，调节 “Y 轴灵敏度” 开关及垂直（秤）位

移旋钮，使方波波形位于屏幕垂直方向中部。调节 “X 轴扫描速度” 开关提高扫描速度，使波形在 X 轴方向扩展（必要时可以利用 “扫描速度扩展” 开关将波形再扩展１０倍），调节触发电平旋钮（ TRIG LEVEL）及切换触发边沿（按 SLOPE ＋／－键），直到读出方波的上升时间和下降时间，记入表２唱１中。

２畅用示波器和交流毫伏表测量信号参数

示波器输入探头连接函数信号发生器的信号输出端，开启函数信号发生器，参考１畅３畅２节介绍的方法，调节函数信号发生器使之输出信号频率分别为１００Hz 、１kHz 、１０kHz 、１００kHz ，有效值均为１V （用交流毫伏表测量）的正弦波信号。

调节示波器 “X 轴扫描速度” 、 “Y 轴灵敏度” 等开关，测量信号的峰峰值和周期，记入表２唱２中。参考１畅２畅１节介绍的方法计算表２唱２所列的其他参数。

表 2唱2 　数据记录表

函数信号发生

器显示的频率

毫伏表测量

的有效值

示波器测量值

峰峰值／V 有效值／V 平均值／V 周期／ms 频率／Hz１００Hz １V１kH z １V１０kH z １V１００kH z １V

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　３５　　　

３畅测量两同频波形的相位差

（１）计算机仿真实验开启计算机，进入 Multisim 电路仿真软件平台。参照图２唱１所示调出并连接元件

和虚拟仪器，设定信号发生器输出频率为１kHz 、幅值为２V （峰峰值为４V）的正弦波。输入信号经 RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号 uI和 uR ，分别加到双踪示波器的 Y１和 Y２输入端。

启动仿真实验，调节示波器的 ChannelA 、 ChannelB 各自的 Scale 均为１V／div ； Yposition均为０。调节 Timebase区域的 Scale使屏幕显示信号两个周期的波形。

利用鼠标移动游标 T１和 T２，测量信号周期 T 和两波形的时间差 Δ T ，记入表２唱３中。波形记录于表２唱４中。

（２）真实电路实验①按图２唱１所示连接实验电路，将函数信号发生器的输出调至频率为１kHz 、幅值

为２V （峰峰值为４V）的正弦波，经 RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号 uI和 uR ，分别加到双踪示波器的 Y１和 Y２输入端。

图２唱２　两个同频不同相的正弦波的测量

②把显示方式置 “交替” 挡，触发方式置 “自动（AU TO）” ， Y１和 Y２输入耦合方式置 “ ┴ ” ，调节 Y１、Y２的垂直位移（秤）旋钮，使两条扫描基线重合。

③将 Y１、 Y２输入耦合方式置 “AC” 挡，触发方式置 “常态（NORM）” ，调节触发电平、扫描速度开关及 Y１和 Y２灵敏度开关，使屏幕显示１～２个周期的正弦波形 uI及 uR ，如图２唱２所示。根据两波形的信号

周期 T 和时间差 Δ T ，计算相位差： θ ＝ Δ T（div）T（div） ×

３６０° 。T和 Δ T以 s为单位，也可以直接用所占图形定标

格数表示，记录于表２唱３中。波形记录于表２唱４中。


正弦波周期两波形的时间差相位差

实测值预习的计算值

仿真实验结果 T ＝ Δ T ＝ θ ＝

真实电路实验结果 T ＝ Δ T ＝ θ ＝θ ＝

六六六六、实验报告要求

①整理实验数据并分析。

３６　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

表 2唱4 　波形记录表图２唱２所示的仿真实验波形图图２唱２所示的真实电路实验波形图

　　 ②问题讨论：如何调节示波器，从而在示

波器显示屏上观察到稳定、清晰的波形？

要求双踪示波器显示波形并

比较相位时，为在显示屏上得到

稳定的波形，下列开关应怎样设置？瞯显示方式选择（Y１； Y２； Y１＋ Y２；交替；断续）。瞯触发方式选择（常态；自动）。瞯触发源选择（内；外）。瞯内触发源选择（Y１、 Y２、交替）。③表２唱２由示波器测量值计算出来的有效值与毫伏表的测量值是否一致？误差产生

的原因是什么？④讨论表２唱３中预习计算值、仿真测量值和真实电路测量值的异同，以及所说明的

问题。⑤函数信号发生器有哪几种输出波形？它的输出端短接会出现什么问题？如何使用

输出电缆连接信号的输出端和被测试电路？⑥交流毫伏表常用于测量何种波形的电压？它的表头指示电压的表征值是什么？它

能否用于测量直流电压的大小？

２畅２　晶体管放大电路实验 2 　验证性实验 ———晶体管共射极单管放大器

一一一一、实验目的

　　瞯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。瞯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。瞯熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。


图２唱３所示为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路。它的偏置电路采用 RB１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 ui后，在放大器的输出端便可得到一个与 ui相位相反、幅值被放大了的输出信号 uo ，从而实现了电压放大。

在图２唱３所示电路中，当流过偏置电阻 RB１和 RB２的电流远大于晶体管 T 的基极电流 IB时（一般５～１０倍），它的静态工作点可用下式估算

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　３７　　　

图２唱３　共射极单管放大器

　　　　　 UB ≈ RB１RB１＋ RB２ UCC

IC ≈ IE ＝ UB － UBERE

电压放大倍数

AV ＝－ β RC ／／RLrberbe ＝（１００～３００）＋（１＋ β）［２６（mV）／ IE（mA）］　　输入电阻

Ri ＝ RB１／／RB２／／ rbe　　输出电阻

Ro ≈ RC　　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放大器各项动态参数的测量与调试等。

１畅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 ＝０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以及各电极对地电位 UB 、 UC和 UE 。一般实验中，为了避免断开电路，可以采

用间接测量电流法，即先测量 UE 或 UC ，然后计算 IC ，即 IC ≈ IE ＝ UERE 或 IC ＝

UCC － UCRC 。同时也能根据 UBE ＝ UB － UE算出 UBE和根据 UCE ＝ UC － UE算出 UCE 。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的调试是指对晶体管集电极电流 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 uo的负半周将被削底，如图２唱４（a）所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即 uo的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图２唱４（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 ui ，检查输出电压uo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。改变电路参数 UCC 、 RC 、 RB （RB１、 RB２）都会引起静态工作点的变化，如图２唱５所

３８　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

示。但通常采用调节偏置电阻 RB２的方法来改变静态工作点。如减小 RB２，使静态工作点提高等。

图２唱４　静态工作点对 uO 波形失真的影响　　　

图２唱５　电路参数对静态工作点的影响

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。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，静态工作点应靠近交流负载线的中点。

２畅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 AV的测量令放大器的静态工作点合适，使信号输入后输出波形不失真，然后用交流毫伏表测

量 ui和 uo的有效值 Ui和 Uo ，或用示波器测量峰峰值 Uipp和 Uopp则，

AV ＝ UoUi 或 AV ＝ UoppUipp　　（２）输入电阻 RI的测量为了测量放大器的输入电阻，按图２唱６所示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 RS ，在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出 US和 UI ，则根据输入电阻的定义可得

Ri ＝ UiIi ＝ UiURsRs

＝ UiUs － Ui Rs

　　测量时应注意下列两点：①测量电阻 Rs 两端电压 URs时必须分别测出 Us和 Ui ，然后按 URs ＝ Us － Ui求出 URs值。②电阻 Rs 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 Rs 与 Ri

为同一数量级为好。（３）输出电阻 Ro的测量按图２唱６所示电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载 RL的输出电

压 Uo和接入负载后的输出电压 UL ，根据

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　３９　　　

UL ＝ RLRo ＋ RL Uo

　　可求出

Ro ＝ UoUL －１ RL

　　在测试中应注意，必须保持 RL接入前后 Ui大小不变。

图２唱６　输入、输出电阻测量电路

（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，逐步增大输入信号幅度，并同时调节 Rp （改变静态工作点），用示波器观察 uo ，当输出波形同时出现削底和缩项现象（图２唱７）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２２ Uo ，或用示波器直接读出 Uopp 。（５）放大器幅频特性的测量（点测法）放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数 AV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２唱８所示。 Avm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１／２倍，即０畅７０７ Avm所对应的频率分别称为下限频率 f L和上限频率 f H ，这时通频带为

fBW ＝ f H － f L

图２唱７　静态工作点正常，输入信号过大引起的失真图２唱８　幅频特性曲线

放大器的幅频特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数 AV 。为此，可采用前述测 AV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，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不得失真。

（６）干扰和自激振荡的消除参考本书１畅２畅２节。


瞯模拟电路实验箱，含共射极单管放大器和带负反馈的两级放大器共用实验模块，

４０　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

其电路如图２唱９所示。若 K１、 K２闭合，以 T１、 T２为核心的两级放大器组成将在实验４使用的带有电压串联负反馈的放大电路。但本实验要求将 K１、 K２断开，只使用点划线左方以 T１为核心的单管共射极放大器，并要把 T１发射极连接的电阻 RF１（１００Ω）两端用导线短路，使发射极支路电阻只剩下 RE１（１kΩ）起作用，该电路就与原理图２唱３完全一致。

瞯数字频率计（可用含数字频率计的示波器替代）。瞯函数信号发生器。瞯双踪示波器。瞯交流毫伏表。瞯万用电表、直流电压表和直流毫安表。瞯晶体管３DG６或９０１１ × １（β＝５０～１００，引脚排列如图２唱１０所示），电阻器、电

容器若干。瞯已安装 Multisim 电路仿真软件的计算机。

图２唱９　共射极单管放大器与带有负反馈的两级放大器共用实验电路

图２唱１０　晶体管引脚排列底视


①复习有关单管放大电路的内容，并估算实验电路的性能指标。设３DG６的 β＝１００， RB１＝２０ k Ω ， RB２＝６０ k Ω ， RC ＝２畅４ k Ω ， RL ＝２畅４ k Ω 。估算

放大器的静态工作点、电压放大倍数 Av 、输入电阻 Ri和输出电阻 Ro 。②阅读本书１畅２畅２节中有关放大器干扰和自激振荡消除的内容。③为什么实验中要采用测 UB 、 UE ，再间接算出 UBE的方法？④为什么要先断开 RB２支路的一端，再测量 RB２的阻值？⑤当调节偏置电阻 RB２，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有无影响？改变外接电阻 RL对输出电阻

Ro有无影响？⑦在测试 Av 、 Ri和 Ro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

１kHz ，而不选１００kHz或更高？

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　４１　　　

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两个测试端子接线换位（即各仪器的接地端不再连在一起），将会出现什么问题？


实验电路如图２唱３所示。各电子仪器可按图１唱２所示方式摆放和连接，为防止干扰，各仪器的接地端必须相连，且信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用探头或屏蔽电缆，其外包金属网为接地端。

１畅调试静态工作点（真实电路实验）

接通直流电源前，先将 Rp１阻值调至最大，令 ui ＝０（放大器 ui 输入点对地短路）。

接通＋１２V 电源，调节 Rp１，使 IC ＝２畅０mA （即 URC１＝４畅８V），用直流电压表测量 UB 、UE 、 UC ，再断电，用万用电表测量 RB２值（断开该支路一端再测）。记入表２唱５中。

表 2唱5 　数据记录表（RC１＝２畅４kΩ）测量值计算值

URC１／V U B／V U E／V U C／V RB２／k Ω U BE／V UCE／V IC／mA

２畅测量电压放大倍数

（１）计算机仿真实验操作计算机，参考图２唱１１所示在 Multisim 用户界面的电路窗口内构建本次实验的

仿真电路。选择虚拟信号发生器，输出１kHz 、１０mV （有效值）的正弦波，注入放大器的输入端。选择虚拟示波器，连接放大器的输出端，启动仿真实验。把仿真实验结果数据填入表２唱６中。

图２唱１１　共射极单管放大器仿真电路的电压放大倍数测量

４２　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

表 2唱6 　数据记录表（ IC ＝２mA ， Ui ＝１０mV ， RL ＝ ∞表示空载）

RC／k Ω RL／k Ω U o／V A v

仿真实验结果

真实电路实验结果２畅４ ∞

仿真实验结果

真实电路实验结果１畅２ ∞

仿真实验结果

真实电路实验结果２畅４２畅４

观察 uo和 ui波形的相位关系，记录最后一组 uo和 ui波形图。（２）真实电路实验取消放大器 ui 输入端对地的短路线，从该点加入频率为１kHz 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 Ui ≈ １０mV （有效值），同时用示波器观察放大器输出电压 uo波形，在波形不失真的条件下，用交流毫伏表测量表２唱６所示RC 及 RL 三种情况下的 Uo值，并用双踪示波器观察 uo和 ui的相位关系，记录波形。

３畅观察静态工作点对电压放大倍数的影响

（１）计算机仿真实验继续使用本次实验的仿真电路，输入信号 ui仍为１kHz 、１０mV （有效值）的正弦

波， RC ＝２畅４k Ω ， RL ＝ ∞ 。虚拟示波器监视输出电压波形，启动仿真实验。改变 RW值，使 IC在２mA 及其前后变化，共取５个值，并连同相应的 Uo （有效值）填入表２唱７中。查找使增益最大的工作点。

表 2唱7 　数据记录表（RC ＝２畅４kΩ ， RL ＝ ∞ ， Ui ＝１０mV）

仿真实验结果

IC／mA ２

U o／VAv

真实电路实验结果

IC／mA ２

U o／VAv

（２）真实电路实验置 RC ＝２畅４k Ω ， RL ＝ ∞ ， Ui适量，调节 RW ，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， IC的取值应与计算机仿真实验时的取值一致。数据填入表２唱７中。查找使增益最大的工作点，观察是否与仿真实验结果一致。

测量 IC时，应先令 ui ＝０（将信号源输出电缆撤除，放大器 ui 输入端对地短路）。

４畅观察静态工作点对输出波形失真的影响

（１）计算机仿真实验继续使用本次实验的仿真电路， RC ＝２畅４k Ω ， RL ＝ ∞ 。先令输入信号 ui ＝０，调

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　４３　　　

RW值使 IC ＝２mA ，测量 UC和 UE ，然后计算 UCE值。用虚拟示波器监测放大器输出信号波形，逐步加大来自虚拟信号发生器的输入信号

ui ，使输出电压 uo足够大但刚好不失真。然后保持输入信号不变，分别增大和减小 RW ，使波形出现失真。

将失真和不失真情况下的 IC和 UC 、 UE 、 UCE值填入表２唱８中。

表 2唱8 　数据记录表（RC ＝２畅４ kΩ ， RL ＝ ∞ ， Ui ＝　 mV）IC／mA U C／V U E／V U CE／V 输出波形失真情况晶体管工作状态

仿真实验结果２

真实电路

实验结果２

观察和记录失真和不失真情况下的 uO波形。（２）真实电路实验置 RC ＝２畅４k Ω ， RL ＝ ∞ ， ui ＝０（可将输入端接地），调节 Rp１使 IC ＝２畅０mA ，测量

UC 、 UE并计算 UCE值。再逐步加大输入信号 ui ，使输出电压 uo足够大但不失真。然后保持输入信号不变，分别增大和减小 Rp１，使波形出现失真，测出失真情况下的 IC和UC 、 UE并计算 UCE值，记入表２唱８中（每次测 IC和 UC 、 UE值时都要令 ui ＝０）。观察和记录失真和不失真情况下的 uo波形。

５畅测量最大不失真输出电压（真实电路实验）

置 RC ＝２畅４k Ω ， RL ＝２畅４k Ω ，按照实验原理所述测量最大不失真输出电压的方法，

调节输入信号的幅度和电位器 RW ，用示波器和交流毫伏表测量 Uopp及 Uo值，记入表２唱９中。

表 2唱9 　数据记录表（RC ＝２畅４kΩ ， RL ＝２畅４kΩ）IC／mA U im／mV U om／V U opp／V

６畅测量输入电阻和输出电阻（选做）

置 RC ＝２畅４k Ω ， RL ＝２畅４ k Ω ， IC ＝２畅０mA 。从 A 点输入 f ＝１kHz的正弦信号 us ，在输出波形不失真的情况下， us 幅度可调大些。用交流毫伏表测出 Us 、 Ui和输出电压UL ，记入表２唱１０中。

表 2唱10 　数据记录表（ IC ＝２mA ， RC ＝２畅４kΩ ， RL ＝２畅４kΩ）U s／mV U i／mV Ri／k Ω

测量值计算值U L／V U o／V Ro／k Ω

测量值计算值

４４　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

　　保持 Us不变，断开 RL ，测量输出电压 Uo ，记入表２唱１０中。表中计算值指预习计算值。

７畅测量幅频特性曲线（点测法）（选做）

取 IC ＝２畅０mA ， RC ＝２畅４ k Ω ， RL ＝２畅４ k Ω 。选择合适的输入信号 Ui幅度并在测量中保持不变，改变信号源频率 f ，逐点测出相应的输出电压 Uo ，记入表２唱１１中。 f 取值要合适，可先粗测一下，找出中频范围和上、下限频率 f H 、 f L ，然后再选择其他测试频率。

表 2唱11 　数据记录表（Ui ＝　 mV）f L f H

f／kH zU o／V

A v ＝ U o／U i


①列表整理测量结果，并把实验的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的值与理论计算值比较，分析产生误差的原因。

②总结 RC 、 RL及静态工作点对放大器电压增益、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。

实验 3 　验证性实验 ———晶体管共集电极放大电路（射极跟随器）


　　瞯掌握射极跟随器的特性及测试方法。瞯进一步学习放大器各项参数测试方法。

图２唱１２　射极跟随器


射极跟随器的原理见图２唱１２。它是一个电压串联负反馈放大电路，具有输入阻抗高，输出阻抗低，电压放大倍数接近于１，输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、输出信号同相等特点。

射极跟随器的输出取自发射极，故又称为射极输出器。（１）输入电阻 Ri图２唱１２所示电路的输入电阻为

Ri ＝ rbe ＋（１＋ β）RE　　如考虑偏置电阻 RB和负载 RL的影响，则

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　４５　　　

Ri ＝ RB ∥ ［ rbe ＋（１＋ β）（RE ∥ RL ）］　　由上式可知射极跟随器的输入电阻 Ri比共射极单管放大器的输入电阻 Ri ＝ RB ∥ rbe要高得多，但由于偏置电阻 RB的分流作用，输入电阻难以进一步提高。输入电阻的测试方法同单管共射放大器，实验电路如图２唱１３所示。

Ri ＝ UiIi ＝ UiUs － Ui R

即只要测得 A 、 B两点对地电压即可计算出 Ri 。

图２唱１３　射极跟随器实验电路

（２）输出电阻 Ro图２唱１２所示电路的输出电阻表达式为

Ro ≈ rbeβ ∥ RE ≈ rbeβ　　如考虑信号源内阻 RS ，则

Ro ≈ rbe ＋（Rs ∥ RB ）β ∥ RE ≈ rbe ＋（Rs ∥ RB ）

β　　由上式可知射极跟随器的输出电阻 Ro比共射极单管放大器的输出电阻 Ro ≈ RC低得多。三极管的 β愈高，输出电阻愈小。输出电阻 Ro的测试方法亦同单管共射放大器，即先测出空载输出电压Uo ，再测接入负载 RL后的输出电压 UL ，根据

UL ＝ RLRo ＋ RL Uo

即可由下式求出 Ro ，即

Ro ＝ UoUL －１ RL

　　（３）电压放大倍数图２唱１２所示电路的电压放大倍数为

Av ＝（１＋ β）（RE ∥ RL ）rbe ＋（１＋ β）（RE ∥ RL ） ≤ １

　　上式说明射极跟随器的电压放大倍数小于或近于１，且为正值。这是深度电压负反馈的结果。但它的射极电流仍比基极电流大（１＋ β）倍，所以它具有一定的电流和功率放大作用。

（４）电压跟随范围电压跟随范围是指射极跟随器输出电压 uo跟随输入电压 ui作线性变化的区域。当

ui超过一定范围时， uo便不能跟随 ui作线性变化，即 uo波形产生了失真。为了使输出电压 uo正、负半周对称，并充分利用电压跟随范围，静态工作点应选在交流负载线中点，测量时可直接用示波器读取 uo的峰峰值，即电压跟随范围；或用交流毫伏表读取 uo的有效值，则电压跟随范围

Uopp ＝２２ Uo　　在一些电子测量仪器的输入电路中，为了减轻被测设备的负载，以提高测量精度，通常采用图２唱１４所示带有自举电路的射极跟随器，以提高射极跟随器的输入电阻。

４６　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

图２唱１４　有自举电路的射极跟随器

　　三三三三、实验设备与器件

瞯模拟电路实验箱（含１２V 直流电源）。瞯函数信号发生器。瞯双踪示波器。瞯交流毫伏表。瞯直流电压表。瞯电阻器、电容器若干。

瞯３DG１２或９０１３ × l （β＝５０～１００）。瞯数字频率计（若示波器含数字频率计功能，可用其代替）。瞯已安装 Multisim 电路仿真软件的计算机。


①复习射极跟随器的工作原理。②根据图２唱１３所示的元件参数值估算静态工作点，并画出交、直流负载线。


１畅静态工作点的调整

　　（１）真实电路调整按图２唱１３所示连接电路。接通＋１２V 直流电源，在 B 点加入 f ＝１kHz 正弦信号

ui ，输出端用示波器监视输出波形，反复调整 Rp及信号源的输出幅度，使在示波器的屏幕上得到一个最大不失真输出波形，然后置 ui ＝０，用直流电压表测量晶体管各电极对地电位，数据记入表２唱１２中。

表 2唱12 　数据记录表U E／V U B／V U C／V IE／mA

在以后的测试过程中应保持 Rp值不变（即保持静态工作点电流 IE不变）。（２）仿真电路调整（不必记录数据）操作计算机，参考图２唱１５在 Multisim 用户界面的电路窗口内构建本次实验的仿

真电路。在 B点加入 f ＝１kHz正弦信号 ui ，参照上一步真实电路调整的方法设定 RW的数值，在输出端用示波器观察输出波形，验证电路是否处于最大不失真输出状态。

在下面整个测试过程中应保持 Rp值不变（即保持静态工作点不变）。

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　４７　　　

图２唱１５　射极跟随器的电压放大倍数仿真测量

２畅测量电压放大倍数 Av

（１）计算机仿真实验续上仿真步骤，在 B点加 f ＝１kHz正弦信号 ui ，调节输入信号幅度，用示波器观

察输出波形 uo ，在输出最大不失真情况下，测量 ui 、 uo的峰峰值 Uipp 、 ULpp ，记入表２唱１３中。

（２）真实电路实验续上真实电路实验步骤，接入负载 RL ，在 B点加 f ＝１kHz正弦信号 ui ，调节输入

信号幅度，用示波器观察输入、输出波形 ui 、 uo ，在输出最大不失真情况下，测量 ui 、uo的峰峰值 Uipp 、 ULpp ，记入表２唱１３中。

表 2唱13 　数据记录表U ipp／V U Lpp／V A v

仿真实验结果

真实实验结果

３畅测量输出电阻 Ro

真实电路中，在 B点加 f ＝１kHz正弦信号 ui ，用示波器监视输出波形，调节输入信号幅度，在输出波形不失真的情况下，测量空载输出电压有效值 Uo和接上负载 RL ＝１k Ω 时的输出电压有效值 UL ，记入表２唱１４中。

４畅测量输入电阻 Ri

续上步骤，在 A 点加 f ＝１kHz的正弦信号 us ，用示波器监视输出波形，调节 us信

４８　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

号幅度，在输出波形不失真的情况下，测量 A 、 B点信号 us和 ui的电压有效值 Us 、 Ui ，记入表２唱１５中。

表 2唱14 　数据记录表U o／V U L／V Ro／k Ω

表 2唱15 　数据记录表U s／V U i／V Ri／k Ω

５畅测试跟随特性


U ipp／VU Lpp／V

　　续上步骤，接入负载 RL ＝１k Ω ，在 B 点加入 f ＝１kHz正弦信号 uI ，逐渐增大信号 uI幅度，同时用示波器监测输出波形直至达到最大不失真输出。测量这时的输入、输出电压峰峰值 Uipp 、 ULpp ，记入表２唱１６中。

６畅测试频率响应特性（仿真电路实验，扫频法）

图２唱１６所示是计算机仿真电路，利用波特仪测量射极跟随器的频率响应特性，记录频率特性曲线，测量－３dB 点频率。

图２唱１６　利用波特仪测量射极跟随器的频率响应特性


①整理实验数据，并画出曲线 UL ＝ f（Ui）及 UL ＝ f（ f ）曲线。

②分析射极跟随器的性能和特点。

实验 4 　综合性实验 ———负反馈放大器


　　瞯加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的影响。

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　４９　　　

瞯熟悉用 Multisim 电路仿真及真实电路实验方法对电压串联负反馈各项性能指标的测量。


负反馈在电子电路中有着非常广泛的应用，虽然它使放大器的放大倍数降低，但在多方面改善了放大器的动态指标，如稳定放大倍数，改变输入、输出电阻，减小非线性失真和展宽通频带等。因此，几乎所有的实用放大器都带有负反馈。

负反馈放大器有４种组态，即电压串联、电压并联、电流串联、电流并联。本实验以电压串联负反馈为例，分析负反馈对放大器各项性能指标的影响。图２唱１７所示为带有负反馈的两级阻容耦合放大电路，在电路中通过 Rf把输出电压

uo引回到输入端，加在晶体管 T１的发射极上，在发射极电阻 RF１上形成反馈电压 uf 。根据反馈的判断法可知，它属于电压串联负反馈。

图２唱１７　含电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器

主要性能指标如下。闭环电压放大倍数：

Avf ＝ Av１＋ Av Fv

式中， Av ＝ Uo ／Ui ———基本放大器（无反馈）的电压放大倍数，即开环电压放大倍数；１＋ Av Fv ———反馈深度，它的大小决定了负反馈对放大器性能改善的程度。

　　反馈系数：

Fv ＝ RF１Rf ＋ RF１

　　输入电阻：Rif ＝（１＋ Av Fv ）Ri

其中， Ri ———基本放大器的输入电阻。输出电阻：

Rof ＝ Ro１＋ Av Fv

５０　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

其中， Ro ———基本放大器的输出电阻。本实验还需要测量基本放大器的动态参数，怎样实现无反馈而得到基本放大器呢？

不能简单地断开反馈支路，而是要去掉反馈作用，但又要把反馈网络的影响（负载效应）考虑到基本放大器中去。为此：

①在画基本放大器的输入回路时，因为是电压负反馈，所以可将负反馈放大器的输出端交流短路，即令 uo ＝０，此时 Rf相当于并联在 RF１上。

②在画基本放大器的输出回路时，由于输入端是串联负反馈，因此需将反馈放大器的输入端（T１管的射极）开路，此时（Rf ＋ RF１）相当于并接在输出端。可近似认为 Rf并接在输出端。

根据上述规律，就可得到所要求的如图２唱１８所示的基本放大器。

图２唱１８　基本放大电路


瞯安装有 Multisim 电路仿真软件的计算机。瞯模拟电路实验箱及实验板（单管／负反馈两级放大器单元）。瞯函数信号发生器。瞯交流毫伏表。瞯双踪示波器。瞯万用电表。


①复习教材中有关负反馈放大器的内容。

②按实验电路图２唱１７所示估算放大器的静态工作点（取 β１＝ β２＝１００）。③复习第１章 Multisim 电路仿真软件操作入门的内容，熟悉与本实验有关的仿真

技术。完成以下 “实验内容与步骤” 中计算机仿真实验部分的内容（教师也可安排仿真实验在课内与真实电路实验同步进行）。

④怎样把负反馈放大器改接成基本放大器？为什么要把 Rf并接在输入端和输出端？⑤估算基本放大器的 Av 、 Ri和 Ro ；估算负反馈放大器的 Avf 、 Rif和 Rof ，并验算它

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　５１　　　

们之间的关系。⑥如按深负反馈估算，则闭环电压放大倍数 Avf ＝？与测量值是否一致？为什么？⑦如输入信号存在失真，能否用负反馈来改善？⑧怎样判断放大器是否存在自激振荡？如何进行消振？


１畅测量静态工作点（真实电路实验）

　　按图２唱１７所示连接实验电路，取 UCC ＝＋１２V ， Ui ＝０，用直流电压表分别测量第

一级、第二级的静态工作点，记入表２唱１７中。

表 2唱17 　数据记录表U B／V U E／V U C／V IC／mA

第一级

第二级

２畅测试基本放大器的各项性能指标

将实验电路按图２唱１８所示改接，即把 Rf断开后分别并在 RF１和 RL上，其他连线

不动。（１）测量中频电压放大倍数 Av 、输入电阻 Ri和输出电阻 Ro①计算机仿真实验。操作计算机，参考图２唱１９所示电路在 Multisim 用户界面的电路窗口内构建本次实

验的仿真电路。

图２唱１９　基本放大器仿真电路

５２　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

在虚拟信号发生器中取 f ＝１kHz ， Us ≈ ５mV 的正弦信号输至放大器的输入端，用虚拟示波器监视输出波形。

在 uo不失真的情况下，用虚拟交流毫伏表测量 Us 、 Ui和 UL ，记入表２唱１８中。保持 us不变，断开负载电阻 RL （注意， Rf不要断开），测量空载时的输出电压 Uo ，

记入表２唱１８中。


基本放大器

U s／mV U i／mV U L／V U o／V Av Ri／k Ω Ro／k Ω仿真实验结果

真实实验结果

负反馈放大器

U s／mV U i／mV U L／V U o／V Avf Rif／k Ω Rof／k Ω仿真实验结果

真实实验结果

②真实电路实验。在信号发生器中取 f ＝１kHz ， Us ≈ ５mV 的正弦信号输至放大器的输入端，用示波

器监视输出波形。在 uo不失真的情况下，用交流毫伏表测量 Us 、 Ui和 UL ，记入表２唱１８中。保持 us不变，断开负载电阻 RL （注意， Rf不要断开），测量空载时的输出电压 Uo ，

记入表２唱１８中。（２）测量通频带①计算机仿真实验。接上 RL ，保持（１）中的 Us不变，改接图２唱１９，利用虚拟波特仪测量本实验的计

算机仿真电路频率响应特性，描出频率响应特性曲线，找出上、下限频率 f H和 f L ，记入表２唱１９中。

②真实电路实验。接上 RL ，保持（１）中的 Us不变，然后增加和减小输入信号的频率，找出上、下

限频率 f H和 f L ，记入表２唱１９中。


基本放大器

f L／kH z f H／kHz Δ f／kH z仿真实验结果

真实实验结果

负反馈放大器

f Lf／kH z f Hf／kH z Δ f f／kH z仿真实验结果

真实实验结果

３畅测试负反馈放大器的各项性能指标

将仿真和真实实验电路均恢复为图２唱１７所示的负反馈放大电路，适当加大 Us （约

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　５３　　　

２０mV），在输出波形不失真的条件下，分别测量仿真和真实负反馈放大器的 Avf 、 Rif和Rof ，记入表２唱１８中；测量 f H f和 f L f ，记入表２唱１９中。

４畅观察负反馈对非线性失真的改善（真实电路实验）（选做）

①实验电路改接成基本放大器形式，在输入端加入 f ＝１kHz 的正弦信号，输出端接示波器，逐渐增大输入信号的幅度，使输出波形开始出现失真，记下此时的波形和输出电压的幅度。

②再将实验电路改接成负反馈放大器形式，增大输入信号幅度，使输出电压幅度的大小与 ①相同，比较有负反馈时，输出波形的变化。


①将基本放大器和负反馈放大器动态参数的实测值和理论估算值列表进行比较。②把仿真实验和真实电路实验的原始数据进行处理、分析、讨论。两种实验方法的

方式与结果有何异同？两者之间有何互补关系？③根据实验结果，总结电压串联负反馈对放大器性能的影响。

实验 5 　验证性实验 ———差动放大电路


　　瞯学习差动放大器主要性能指标的测试方法。瞯加深对差动放大器性能及特点的理解。瞯掌握用 Multisim 电路仿真的方法测量差动放大器主要性能指标。

图２唱２０　差动放大器实验电路


图２唱２０所示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极放大电路组成。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T１、 T２管的静态工作点，使得输入信号 UI ＝０时，双端输出电压 UO ＝０。 RE为两管共用的发射极电阻，它对差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）静态工作点的估算差动放大器典型电路的静态电流为

５４　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

IE ≈ UEE － UBERE （静态时 UB１＝ UB２ ≈ ０）

IC１＝ IC２＝１２ IE

　　具有恒流源的差动放大器的静态电流为

IC３ ≈ IE３ ≈

R２R１＋ R２（UCC ＋ UEE ）－ UBE

RE３其中

IC１＝ IC２＝１２ IC３

　　（２）差模电压放大倍数和共模电压放大倍数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 ＝ ∞ ， Rp在中心位置时，

Ad ＝ ΔUoΔUi ＝－ βRC

RB ＋ rbe ＋１２（１＋ β）Rp

　　单端输出：

Ad１＝ ΔUC１ΔUi ＝１

２ Ad 　　 Ad２＝ ΔUC２ΔUi ＝－１

２ Ad

　　当输入共模信号时，若为单端输出，则有

AC１＝ AC２＝ ΔUC１ΔUi ＝－ βRC

RB ＋ rbe ＋（１＋ β）１２ Rp ＋２RE

≈ － RC２RE

　　若为双端输出，在理想情况下有

AC ＝ ΔUoΔUi ＝０

　　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 ＝ AdAC 　或　 CMRR ＝２０log AdAC （dB）

　　差动放大器的输入信号既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 ＝１kHz的正弦信号作为输入信号。


瞯安装有 Multisim 电路仿真软件的计算机。瞯模拟电路实验箱及实验板（其中３DG６或９０１１要求 T１、 T２管特性参数一致）。

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　５５　　　

瞯函数信号发生器。瞯交流毫伏表。瞯双踪示波器。瞯万用电表。


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 β１＝ β２＝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 UO ？⑤怎样用交流毫伏表测双端输出电压 UO ？⑥复习 Multisim 电路仿真软件传递函数分析方法，完成以下 “实验内容与步骤”

中计算机仿真实验部分的内容（教师也可安排仿真实验在课内与真实电路实验同步进行）。


１畅计算机仿真实验

　　在 Multisim 环境下创建电路原理图，参考图２唱２１。使用传递函数分析可以计算本实验内容的放大倍数、输入电阻和输出电阻。首先启动菜单命令 “Simulate” ／ “Ana唱lyses” ／ “T ransfer Function” ，屏幕出现如图２唱２２所示对话框。根据图２唱２２（a）设置分析参数。选择 Analysis Parameters 选项卡，指定所要分析的电压源或者信号源（如UI ）、输出节点、参考节点。然后单击 “Simulate” 按钮，传递函数分析结果显示在图形窗口中，如图２唱２２（b）所示。

２畅真实典型差动放大器性能测试实验

按图２唱２０所示连接实验电路，开关 K 拨向左边构成典型差动放大器。（１）测量静态工作点①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 UO ，调节调零电位器 Rp ，使 UO ＝０。调节要仔细，力求准确。②测量静态作点。零点调好以后，用直流电压表测量 T１、 T２管各电极电位及射极电阻 RE两端电压，

记入表２唱２０中。

５６　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

图２唱２１　差动放大器仿真电路

图２唱２２　传递函数分析对话框及传递函数分析结果

表 2唱20 　数据记录表U C１／V U B１／V U E１／V U C２／V U B２／V U E２／V URE／V

测量值

计算值

（２）测量差模电压放大倍数断开直流电源，将函数信号发生器的输出端接放大器输入 A 端与地之间，放大器

输入 B端接地构成单端输入方式，调节 f ＝１kHz 的正弦输入信号，使输出旋钮旋至零，用示波器监视输出端（集电极 C１或 C２与地之间）。

接通 ± １２V 直流电源，逐渐增大输入电压 Ui （约１００mV），在输出波形无失真的情况下，用交流毫伏表测 Ui 、 Uc１、 Uc２，记入表２唱２１中，并观察 ui 、 uc１、 uc２间的相位关系及 URE随 ui改变而变化的情况。

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　５７　　　

表 2唱21 　数据记录表典型差动放大电路具有恒流源的差动放大电路

单端输入共模输入单端输入共模输入

U i １００mV １００mV １００mV １００mVU c１／VU c２／V

Ad１＝ U c１／U iU o／V

Ad ＝ U o／U iAc１＝ U c１／U iA c ＝ U o／U i

CMRR ＝ Ad１／ Ac１

（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 ＝１kHz 、 Ui ＝１００mV ，在输出电压无失真的情况下，测量 Uc１、 Uc２的值，记入表２唱２１中，并观察 ui 、 uc１、 uc２之间的相位关系及 URE随 Ui改变而变化的情况。

３畅真实电路 ———具有恒流源的差动放大器的性能测试

将图２唱２０所示电路中开关 K 拨向右边，构成具有恒流源的差动放大电路。重复步骤２唱（２）、２唱（３），记入表２唱２１。


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。瞯静态工作点和差模电压放大倍数。瞯典型差动放大电路单端输出时 CMRR 的实测值与理论值比较。瞯典型差动放大电路单端输出时 CMRR 的实测值与具有恒流源的差动放大器 CM唱

RR实测值比较。②比较 ui 、 uc１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。

实验 6 　验证性实验 ———高频小信号单调谐放大器


　　瞯熟悉高频电子线路实验系统，熟悉双踪示波器、 AS１６３７函数信号发生器、BT３C频率特性测试仪的使用方法。

瞯了解单调谐放大器的幅频特性，了解放大器静态工作点和谐振回路 Q值对幅频

５８　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

特性的影响。瞯掌握用扫频法和点测法测量放大器幅频特性的方法。瞯掌握用计算机仿真技术构建和测试高频小信号单调谐放大器的方法。


高频小信号单调谐放大器主要用于高频小信号或微弱信号的线性放大。其基本电路

图２唱２３　单调谐回路放大器原理电路

见图２唱２３。电路由晶体管、直流偏置电路、交流耦合及交流旁路电容、单调谐回路等组成。 RB１、RB２、 RE组成的直流偏置电路使放大器工作于甲类，发射极交流旁路电容 CE保证了电路工作于共发射极交流放大状态。 LC并联谐振回路作为晶体管的集电极负载，使放大器具有选频作用， LC谐振频率对放大器的幅频特性有主要影响。谐振回路并联了一个降 Q电阻 RC ，它影响谐振回路的 Q值和带宽，因而也影响放大器的增益。为了减轻负载对谐振回

路 Q值的影响，输出端采用了部分接入方式。

图２唱２４　单调谐回路谐振放大器实验电路

实验电路如图２唱２４所示，采用直流＋１２V 供电，经 π 形去耦电路使放大器得到稳定的供电电压。 C３用来调谐， K１、 K２、 K３用以改变回路降 Q电阻的阻值，以观察谐振回路 Q值变化对放大器电压增益及带宽的影响。 K４、 K５、 K６用以改变射极

偏置电阻，以观察放大器静态工作点变化对谐振回路的 Q值及放大器的电压增益、带宽的影响。


瞯高频电子线路实验箱及含单调谐放大器单元的实验板。

瞯双踪示波器。瞯 AS１６３７函数信号发生器。瞯万用电表。瞯 BT３C频率特性测试仪。瞯 HFJ唱８D 超高频毫伏表。瞯已安装 Multisim 电路仿真软件的计算机。


①预习本实验的原理，了解实验内容及要求。②复习以下知识点：放大器的静态工作点、 LC 并联谐振、单调谐放大器幅频

特性。

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　５９　　　

③参阅第１章，预习实验设备的使用方法。④画出图２唱２３所示电路的直流通路和交流等效电路。⑤分析图２唱２４所示实验电路，按表２唱２２要求填写相关元件的编号。

　　 ⑥ 复习第１章 Multisim 电路仿真软件操作入门的内容，熟悉与本实验有关的仿真技术。完成以下 “实验内容与步骤”中计算机仿真实验部分的内容（教师也可安排仿真实验在课内与真实电路实验同步

进行）。

表 2唱22 　数据记录表元件功能元件编号

直流供电电路的 π 形去耦电路元件

晶体管直流偏置电路元件

发射极交流旁路电容

并联谐振回路元件及降 Q电阻


１畅实验准备

　　（１）计算机仿真实验准备开启计算机，进入 Multisim 电路仿真软件平台。（２）真实电路实验准备①观察实验电路板，找出 “单调谐放大电路” 单元，观察其正、反两面，与图２唱２４

所示电路对比，认识所有实际的元件。找出接地端子、信号的输入端和信号的输出端。②在实验箱上安装实验电路板，接通实验箱电源和 “单调谐放大电路” 单元的电源

开关，此时相应电源指示灯应点亮。

２畅单调谐回路谐振放大器静态工作点测量

（１）计算机仿真实验①操作计算机，参考图２唱２５所示的电路，在 Multisim 用户界面的电路窗口内构建

本实验的仿真电路。

图２唱２５　单调谐回路谐振放大器输入、输出信号测量仿真电路

６０　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

②从仪表工具栏中调出虚拟万用电表，并设定其处于直流电压测量挡，用于测量晶体管３个电极的电位。可以连续调出３个万用电表同时测量３个电极。

③启动仿真实验。令集电极电阻 R３保持１０k Ω 不变，把发射极电阻 R４的阻值先后设置为５１０ Ω 、１k Ω 及２k Ω ，每改变一次设置都对晶体管３个电极的电位做仿真测量，把测量结果填入表２唱２３中并做计算处理。


发射极

电阻 R４

计算机仿真实验真实电路实验

测量值／V 计算值／V ， mA 测量值／V 计算值／V ， mAU B U E U C U BE U CE IE U B U E UC U BE U CE IE

５１０ Ω

１k Ω２k Ω

④从获得的数据了解晶体管是否工作在放大区，否则调整电路参数，使晶体管在３种偏置下均工作在放大区。

（２）真实电路实验①在单调谐回路谐振放大器实验电路板中设发射极电阻 R４＝５１０ Ω （接通 K５，断开

K４、 K６），集电极电阻 R３＝１０k Ω （接通 K１，断开 K２、 K３），用万用表测量各点（对地）电压 UB 、 UE 、 UC ，把数据填入表２唱２３中。

②当 R４分别取１k Ω （接通 K４，断开 K５、 K６）和２k Ω （接通 K６，断开 K４、 K５）时，重复上述过程，把数据填入表２唱２３中。

③按表２唱２３要求对数据进行计算处理，在实验报告中分析晶体管是否工作在放大区，讨论其对后续实验结果的影响。

３畅放大器输入、输出信号的测量

（１）计算机仿真实验①接以上仿真步骤，操作计算机，从 Multisim 仪表工具栏中调出虚拟函数信号发

生器，调节使之输出１０畅７MHz 、５０mV 峰值的正弦波（虚拟函数信号发生器面板显示信号的幅度以峰值表示，此时峰峰值为１００mV），注入单调谐回路谐振放大器仿真电路的输入端。

调出虚拟示波器，利用其 A 、 B通道分别测量放大器的输入端和输出端，如图２唱２５所示。

②启动仿真实验，观察放大器输入、输出信号的波形。利用可变电容 C３的 “Key”键（本例中的 “A” 键）调节其电容量，同时观察输出信号波形随之而出现的变化，最后把 C３的容量调定在输出信号幅度最大时的位置。

③记录放大器输入、输出信号的波形，记录其峰峰值和周期，注意两波形之间的相位关系，并计算放大倍数。

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　６１　　　

（２）真实电路实验①接上一步真实电路操作，仍然接通 K１、 K６。②函数信号发生器 AS１６３７设置为内计数工作方式（ “工作方式” 按键左边５个指

示灯皆暗，此时 AS１６３７工作于信号源方式），端口 OU TPU T ５０ Ω 输出１０畅７MHz 、１００mV 峰峰值的正弦波信号，送到单调谐放大器的输入端（IN），并以示波器 CH１监视，示波器 CH２探头接被测电路的输出端（OU T）。

③观察放大器的输入、输出信号波形。利用无感起子调节可变电容 C３的电容量，同时观察输出信号波形随之出现的变化，最后把 C３调定在输出信号幅度最大时的位置，然后记录输入、输出信号波形及其峰峰值和周期，注意两波形之间的相位关系，并计算放大倍数。

４畅采用扫频法测量单调谐放大器的幅频特性

点测法和扫频法均可用来测量放大器的幅频特性。这里先学习扫频法测量。通频带的定义可参阅实验２ “实验原理” 。

（１）计算机仿真实验①接上一步仿真操作，从 Multisim 仪表工具栏中调出波特仪及函数信号发生器，

连接如图２唱２６所示。

图２唱２６　利用波特仪进行幅频特性测量的仿真电路

②调节波特仪的工作模式为幅频特性测量（Magnitude），坐标设置如下。水平方向（Horizontal）：对数刻度（Log），显示最低频率为 I ＝８MHz ，最高频率

为 F ＝１３MHz 。垂直方向（Vertical）：对数刻度（Log）， I 、 F适当调节。③了解静态工作点变化对单调谐放大器幅频特性的影响。瞯单调谐放大电路取 R３＝１０k Ω 、 R４＝２k Ω ，观察波特仪显示的幅频特性曲线，其

峰值频率为单调谐回路的谐振频率。瞯利用可变电容 C３的 “Key” 键（本例中的 “A” 键）调节其电容量，同时观察谐

振频率（曲线的峰点）的变化情况。最后把 C３的容量调定在谐振频率为１０畅７MHz的位置。记录此时８～１３MHz频带内的幅频特性曲线。

瞯测量并在表２唱２４上记录晶体管发射极电压 UE 。

６２　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

表 2唱24 　数据记录表（R３＝１０kΩ ， f０＝１０畅７MHz ， IE ＝ UE／R４， fBW ＝ fH － fL ， Q＝ f０／ fBW）

发射极

电阻 R４


测量值／V ， Hz 计算值／mA ， Hz 测量值／V ， Hz 计算值／mA ， HzU E f L f H IE f BW Q U E f L f H IE f BW Q

２k Ω１k Ω５１０ Ω

利用波特仪面板上的光标测量曲线的－３dB 带宽 fBW ，在表２唱２４上记录通频带的上、下限频率 f H 、 f L ，计算 fBW ＝ f H － f L 。

瞯 R３保持为１０k Ω ，先后改变 R４阻值为１k Ω 和５１０ Ω ，晶体管发射极电流 IE （静态工作点）因而会产生变化。重复上述两步操作，观察、记录及分析 R４加大或减少时，幅频特性曲线峰值移动情况和带宽、 Q值变化的情况。

④了解集电极调谐回路 Q值变化对单调谐放大器幅频特性的影响。瞯把集电极调谐回路降 Q电阻 R３的阻值设置为２k Ω ，发射极电阻 R４为１k Ω 。瞯观察波特仪面板显示的幅频特性曲线，注意调谐回路的谐振频率（曲线峰点）

是否保持在１０畅７MHz位置，否则要利用可变电容 C３的 “Key” 键（本例中的 “A” 键）调节其电容量，同时观察谐振频率（曲线的峰点）的变化情况。最后把 C３的容量调定在谐振频率为１０畅７MHz的位置。

瞯利用光标测量曲线－３dB 带宽 fBW ，在表２唱２５上记录通频带的上、下限频率f H 、 f L ，计算 fBW ＝ f H － f L 。记录幅频特性曲线。

瞯 R４保持为１k Ω ，切换 R３阻值为４７０ Ω 。重复上述两步操作。瞯把表２唱２４中 R４＝１k Ω 、 R３＝１０k Ω 一行数据整理到表２唱２５中 R３＝１０k Ω 的一行

表格中。瞯观察、记录及分析 R３加大或减少时，幅频特性曲线峰值和带宽、 Q值变化的

情况。

表 2唱25 　数据记录表（R４＝１kΩ 　 f０＝１０畅７MHz 　 fBW ＝ fH － fL ， Q＝ f０／ fBW）

调谐回路

降 Q电阻 R ３


测量值／M Hz 计算值测量值／M Hz 计算值

f L f H f BW／MHz Q f L f H f BW／M Hz Q

１０k Ω２k Ω４７０ Ω

（２）真实电路实验①实验准备。瞯参照本书１畅３畅４节开启 BT３C 扫频仪（频率特性测试仪），预热约３分钟，预热

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　６３　　　

期间可以进行以下操作。瞯参照图１唱１４，用测试电缆连接扫频仪与被测电路。开启实验电路的电源。瞯调节扫频仪，令其扫频方式为 “窄扫” ，频标方式为 “１０畅１M” ，中心频率约为

１０MHz ，调节 Y 增益和 Y 移位使荧光屏上显示便于观察的曲线。②了解静态工作点变化对单调谐放大器幅频特性的影响。瞯单调谐放大电路取 R３＝１０k Ω 、 R４＝２k Ω ，调节扫频仪的扫频输出衰减量，使观

察到的放大器幅频特性曲线出现明显的单峰（衰减量为１５～２０dB），峰点处的频率即为单调谐回路的谐振频率。

瞯利用无感起子调试电容 C３，观察谐振频率的变化情况。把谐振频率调节到１０畅７MHz ，记下此时８～１３MHz 频带内的幅频特性曲线，标出

频标的位置及频率值。瞯测量并在表２唱２４上记录晶体管发射极电压 UE 。测量曲线的－３dB 带宽 fBW ，在

表２唱２４上记录通频带的上、下限频率 f H 、 f L ，计算 fBW ＝ f H － f L 。瞯 R３保持为１０k Ω ，先后切换 R４阻值为１k Ω 和５１０ Ω ，晶体管发射极电流 IE （静态

工作点）因而会产生变化。重复上述两步操作，观察、记录及分析 R４加大或减少时，幅频特性曲线峰值和带宽、 Q值变化的情况。

③了解集电极调谐回路 Q值变化对单调谐放大器幅频特性的影响。瞯把集电极调谐回路降 Q电阻 R３的阻值切换为２k Ω ，发射极电阻 R４为１k Ω 。瞯观察扫频仪显示的幅频特性曲线，注意调谐回路的谐振频率（曲线峰点）是否

保持在１０畅７MHz位置，否则要利用无感起子调试电容 C３，使之符合。瞯测量曲线的－３dB 带宽 fBW ，在表２唱２５上记录通频带的上、下限频率 f H 、 f L ，

计算 fBW ＝ f H － f L 。记录幅频特性曲线。瞯 R４保持为１k Ω ，切换 R３阻值为４７０ Ω 。重复上述两步操作。瞯把表２唱２４中 R４＝１k Ω 、 R３＝１０k Ω 一行数据整理到表２唱２５中 R３＝１０k Ω 一行表

格中。瞯观察、记录及分析 R３加大或减少时，幅频特性曲线峰值和带宽、 Q值变化的

情况。

５畅运用点测法测量单调谐放大器幅频特性（选做）

（１） HFJ唱８D 超高频毫伏表的测量准备工作参阅本书１畅３畅３节。（２）放大器幅频特性测量①毫伏表量程置于１００mV 挡， T 形接头另一端连接到单调谐放大器 OU T 端上。

放大器仍取发射极电阻 R４＝２k Ω （接通 K６，断开 K４、 K５），集电极电阻 R３＝１０k Ω （接通 K１，断开 K２、 K３）。

②函数信号发生器输出１０畅７MHz 正弦波，连接到放大器 IN 端。利用无感起子仔细调节电容 C３，使放大器的输出信号幅度最大（毫伏表测量 OU T 端时，指针摆到最右位置）。

６４　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

调节函数信号发生器输出的信号幅度，使毫伏表测量 IN 端时指示为０dBm （红色刻度区域，５０ Ω 挡），此后应保持信号发生器的输出幅度不变。

③从１０畅７MHz起，每隔１００kHz逐点增大信号发生器输出信号频率，从毫伏表上读得相应的增益值，并把数据填入表２唱２６中，直到增益低于－３dBm 为止。特别要注意记录－３dBm 点对应的频率值。


频率／MHz １０畅７

增益／dBm ０

④从１０畅７MHz起，每隔１００kHz逐点减小信号发生器输出信号频率，从毫伏表上读得相应的增益值，并把数据填入表２唱２７中，直到增益低于－３dBm 时为止。特别要注意记录－３dBm 点对应的频率值。

表 2唱27 　数据记录表频率／MHz １０畅７

增益／dBm ０


①把仿真实验和真实电路实验的原始数据进行处理、分析、讨论。两种实验方法的方式与结果有何异同？两者之间有何互补关系？

②由实验现象归纳静态工作点变化和谐振回路降 Q电阻的阻值变化对单调谐放大器幅频特性形状的影响，并予以说明。

③计算放大器的放大倍数。④根据表２唱２６和表２唱２７，画出放大器幅频特性曲线，并计算带宽和 Q值。与扫频

法的结果进行比较，并分析讨论（选做）。⑤总结本实验。

实验 7 　验证性实验 ———高频小信号双调谐放大器


　　瞯了解双调谐回路放大器的幅频特性及耦合电容的作用。瞯掌握放大器幅频特性的测量方法。瞯学习放大器动态范围的测量方法。


电容耦合双调谐回路谐振放大器原理电路见图２唱２７。放大器采用电阻分压偏置电路，工作于甲类。晶体管的集电极负载为双调谐回路： L１、 C１组成的初级回路和 L２、

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　６５　　　

图２唱２７　双调谐回路谐振放大器原理电路

犆２组成的次级回路。初、次级之间的信号传递采用电容（ C３）进行耦合（如果采用 L１、 L２互感耦合，无需电容 C３，就成为电感耦合双调谐回路谐振放大器）。信号通过次级回路送往负载。为了减小晶体管和下级负载对回路的影响，对 L１、 L２均采用了部分接入。在强耦合或临界耦合时，双调谐回路放大器的矩形系数远比单调谐回路小，谐振特性曲线更接近于矩形。

电容耦合双调谐回路谐振放大器实验电路如图２唱２８所示，其基本部分与图２唱２７所示相同。图中，可变电容 C３、 C６用来对初、次级回路调谐， K１、 K２、 K３用来改变耦合

电容数值，以改变耦合程度。

图２唱２８　双调谐回路谐振放大器实验电路


瞯高频电子线路实验箱及含双调谐放大器单元的实验板。瞯双踪示波器。瞯 AS１６３７函数信号发生器。瞯万用电表。瞯 BT３C频率特性测试仪。瞯 HFJ唱８D 超高频毫伏表。瞯已安装 Multisim 仿真软件的计算机。


①复习双调谐回路、双调谐回路谐振放大器及放大器动态范围的内容。②预习第１章有关仪器的使用方法。③画出图２唱２７所示电路的直流通路和交流等效电路。④分析图２唱２８所示双调谐回路谐振放大器电路工作原理，按表２唱２８列出的功能在

图２唱２８中找出相关元件，把元件编号填入表中。

６６　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

表 2唱28 　数据记录表元件功能元件编号

直流供电电路的 π 形去耦电路元件

晶体管直流偏置电路元件

发射极交流旁路电容

初级谐振回路元件

次级谐振回路元件

初、次级谐振回路耦合元件

　　 ⑤ 复习第１章 Multisim 电路仿真软件操作入门的内容，熟识与本实验有关的仿真技术。完成以下 “实验内容与步骤” 中计算机仿真实验部分的内容（教师也可安排仿真实验在课内与真实电路实验同步进

行）。


１畅实验准备

　　（１）计算机仿真准备开启计算机，进入 Multisim 电路仿真软件平台。（２）真实电路实验准备①观察实验电路板的正、反两面，找出 “双调谐放大电路” 单元电路，与图２唱２８所

示电路对比，认识所有实际的元件。找出接地端子、信号的输入端和信号的输出端。②在高频电子线路实验箱上安装实验电路板，开启电源。

２畅双调谐回路谐振放大器静态工作点测量

（１）计算机仿真实验①操作计算机，参考图２唱２９所示电路在 Multisim 用户界面的电路窗口内构建本次

实验的仿真电路（先不调出波特仪和函数信号发生器）。

图２唱２９　双调谐放大器仿真电路幅频特性测量仿真电路

②从仪表工具栏中调出虚拟万用电表，并设定其处于直流电压测量挡，准备测量晶体管３个电极的电位。可以连续调出３个万用电表同时测量３个电极。

③启动仿真实验，对晶体管３个电极的电位做仿真测量，把测量结果填入表２唱２９中，并对数据进行计算处理。

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　６７　　　

表 2唱29 　数据记录表计算机仿真实验真实电路实验

测量值／V 计算值／V ， mA 测量值／V 计算值／V ， mAU B U E U C U BE U CE IE UB U E U C U BE U CE IE

④从获得的数据了解晶体管是否工作在放大区，否则调整电路参数。（２）真实电路实验用万用电表测量真实电路晶体管３个电极的电位 UB 、 UE 、 UC ，并填入表２唱２９。分

析其是否工作在放大区。

３畅采用扫频法观测双调谐放大器幅频特性

（１）计算机仿真实验①接上一步仿真操作，从 Multisim 仪表工具栏中调出波特仪及函数信号发生器，

连接如图２唱２９所示。②调节波特仪的工作模式为幅频特性测量（Magnitude），坐标设置如下。水平方向（Horizontal）：对数刻度（Log），显示最低频率为 I ＝８MHz ，最高频率

为 F ＝１３MHz 。垂直方向（Vertical）：对数刻度（Log）， I 、 F适当调节。③单峰幅频特性观测（弱耦合）。瞯如图２唱２９所示， C７＝２畅７pF ，启动仿真实验。利用可变电容 C３和 C６的 “Key”

键（本例中的 “A” 键和 “B” 键）反复调整 C３、 C６的容量，使放大器幅频特性曲线为单峰，这时两个回路均调谐在１０畅７MHz 。记录此时的频率特性曲线。

瞯利用波特仪面板上的光标测量幅频特性曲线的－３dB 带宽，在表２唱３０中记录通频带的上、下边界频率 f H及 f L ，并记录曲线特征（ “单峰” 或 “双峰”）。

瞯计算带宽 fBW和 Q值。④双峰幅频特性观测（强耦合）。瞯分别取 C７＝１２pF 和 C７＝５畅１pF 进行观测，应出现双峰。若发现中心频率发生

偏移，则应反复调整 C３、 C６，使双峰接近等高、中间谷点位于１０畅７MHz 。记录此时的频率特性曲线。

瞯利用波特仪面板上的光标测量幅频特性曲线的－３dB 带宽，在表２唱３０上记录通频带的上、下边界频率 f H及 f L ，并记录曲线特征（“单峰” 或 “双峰”）。

瞯计算带宽 fBW和 Q值。（２）真实电路实验①实验准备。瞯参照本书１畅３畅４节开启 BT３C 扫频仪（频率特性测试仪），预热约３分钟，预热

期间可以进行以下操作。瞯参照图１唱１４，用测试电缆连接扫频仪与被测电路。开启实验电路的电源。

６８　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

瞯调节扫频仪，令其扫频方式为 “窄扫” ，频标方式为 “１０畅１M” ，中心频率约为１０MHz ，调节 Y 增益和 Y 移位，使荧光屏上显示便于观察的曲线。

②单峰幅频特性观测（弱耦合）。取 C７＝２畅７pF （K１接通， K２、 K３断开），然后利用无感起子细心调整 C３、 C６，使

放大器幅频特性曲线为单峰，这时两个回路均调谐在１０畅７MHz 。记下此时的频率特性曲线。调整时注意调节扫频仪的扫频输出衰减量（－２０dB左右），使曲线较清晰。如果反复调整 C３、 C６仍为双峰，可断开 C７（K１、 K２、 K３均断开），只由电路分布电容作耦合，再调节扫频仪的扫频输出衰减量，使单峰曲线明显并便于观察。

记录频率特性曲线。参考本书１畅３畅４节中 ②的方法测量幅频特性曲线的上、下边界频率 f H及 f L并记于表２唱３０中，记录曲线特征（ “单峰” 或 “双峰”），计算带宽 fBW和Q值。

表 2唱30 　数据记录表（ f０＝１０畅７MHz ， fBW ＝ fH － fL ， Q＝ f０／ fBW）

耦合电容 C７


测量值／MHz 计算值测量值／M Hz 计算值

曲线特征 f L f H f BW／MHz Q 曲线特征 f L f H f BW／M Hz Q

２畅７pF１２pF５畅１pF

③双峰幅频特性观测（强耦合）。取 C７＝１２pF （K３接通， K１、 K２断开）和 C７＝５畅１pF （K２接通， K１、 K３断开）进

行观测（应观察到双峰）。若发现中心频率发生偏移，则应细心调整 C３、 C６，使双峰接近等高、中间谷点位于１０畅７MHz 。

记录频率特性曲线。测量幅频特性曲线的上、下边界频率 f H及 f L并记于表２唱３０中，记录曲线特征（ “单峰” 或 “双峰”），计算带宽 fBW和 Q值。

如下面还要做点测法实验，最后应取 C７＝５畅１pF ，并把中间谷点频率调到１０畅７MHz 。

４畅采用点测法测量双调谐放大器幅频特性（选做）

（１） HFJ唱８D 超高频毫伏表的测量准备工作①毫伏表探头连接到探头插座上。②接通毫伏表电源，加电预热约５分钟（工程测量时需预热１５分钟）。③毫伏表量程置于３mV 挡。④毫伏表探头另一端插入 T 形接头（毫伏表附件）中间端，并在 T 形接头一端插

入５０ Ω 终端负载（毫伏表附件）。⑤调节毫伏表平衡旋钮（BAL），使表针进入到红色 BAL 区域内。⑥毫伏表量程置于１００mV 挡。

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　６９　　　

（２）放大器幅频特性测量① T 形接头另一端接到双调谐放大器 OU T 端上，放大器取 C７＝５畅１pF （K２接通）。②函数信号发生器输出１０畅７MHz 正弦波，连接到双调谐放大器 IN 端。由于前面

步骤中已用扫频法调试好双调谐回路的双峰特性，所以电路无需再调节。调节信号发生器输出的正弦波幅度旋钮，使毫伏表指示为０dBm （毫伏表上红色刻

度区域５０ Ω 挡），此后应保持信号发生器输出幅度不变。③从１０畅７MHz起，每隔１００kHz逐点增大信号发生器的输出频率，读得相应的增

益值，并把数据填入表２唱３１中，直到增益低于－３dBm 时为止。特别要注意记录－３dBm点对应的频率值。


增益／dBm ０

④从１０畅７MHz起，每隔１００kHz逐点减小信号发生器的输出频率，读得相应的增益值，并把数据填入表２唱３２中，直到增益低于－３dBm 时为止。特别要注意记录－３dBm点对应的频率值。


增益／dBm ０

⑤计算放大器通频带。

５畅放大器动态范围的测量

（１）实验准备①令 C７＝５畅１pF ，并细心调整 C３、 C６，使特性曲线双峰接近等高、中间谷点位于

１０畅７MHz ，如为单峰，亦应谐振于１０畅７MHz 。②断开扫频仪与实验电路的连接，信号发生器输出信号（OU TPU T ５０ Ω）连接到

双调谐放大电路的 IN 端，示波器探头连接放大电路的输出（OU T）端。③信号发生器 AS１６３７设置：工作方式设置为内计数（“工作方式” 按键左边５个

指示灯皆暗），此时 AS１６３７工作于信号源方式。输出信号为１０畅７ MHz正弦波。（２）测量从２０mVPP开始逐渐增大信号发生器的输出信号幅度，同时观察放大器输出信号的

波形，当波形刚好不出现顶部或底部畸变（失真）时，读取输出信号电压峰峰值

UOPP ，即为放大器的动态范围。讨论这时测量得到的动态范围与实验２测量的 “最大动态范围” 有何异同。

７０　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　



②把双调谐放大器的幅频特性与单调谐放大器的幅频特性进行比较，有何发现？③当放大器输入幅度增大到一定程度时，输出波形会发生什么变化？为什么？④总结本实验。

２畅３　场效应管放大电路实验 8 　验证性实验 ———场效应管放大电路


　　瞯了解结型场效应管的性能和特点。瞯进一步熟悉放大器动态参数的测试方法。


场效应管是一种电压控制型器件。按结构可分为结型和绝缘栅型两种类型。由于场效应管栅极与源极之间的输入电阻很高（一般可达上百兆欧），且场效应管是一种多数载流子控制器件，因此热稳定性好，抗辐射能力强，噪声系数小。加之制造工艺较简单，便于大规模集成，因此得到越来越广泛的应用。

（１）结型场效应管的特性和参数场效应管的特性主要有输出特性和转移特性。图２唱３０所示为 N 沟道结型场效应管

３DJ６F 的输出特性和转移特性曲线。直流参数主要有饱和漏极电流 IDSS 、夹断电压 UP

等；交流参数主要有低频跨导 gm ＝ Δ IDΔUGS UDS ＝ C

，表２唱３３是３DJ６F 的典型参数值及测试条件。

图２唱３０　３DJ６F的输出特性和转移特性曲线

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　７１　　　

表 2唱33 　数据记录表参数名称饱和漏极电流 IDSS／mA 夹断电压 U P／V 跨导 gm／（μA／V）测试条件 UDS ＝１０V ， UGS ＝０V UDS ＝１０V ， IDS ＝５０μA UDS ＝１０V ， IDS ＝３mA ， f ＝１kHz参数值１～３畅５＜－９V ＞１０００

（２）场效应管放大器性能分析图２唱３１所示为结型场效应管组成的共源放大电路，其静态工作点为

UGS ＝ UG － US ＝ Rg１Rg１＋ Rg２ UDD ＋ ID RS

ID ＝ IDSS １－ UGSUP２

　　中频电压放大倍数 AV ＝－ gm R′L ＝－ gm （ RD ∥ R′L ），式中 gm可由特性曲线用作图

法求得或用公式 gm ＝－２ IDSSUP １－

UGSUP 计算。注意 UGS要用静态工作点的数值。

输入电阻 Ri ＝ RG ＋ Rg１ ∥ Rg２；输出电阻 Ro ≈ RD 。

图２唱３１　结型场效应管共源级放大器

（３）输入电阻的测量方法场效应管放大器的静态工作点、电压放大倍

数和输出电阻的测量方法，与实验２中晶体管放大器的测量方法相同。其输入电阻的测量，从原理上讲，也可采用实验２所述方法，但由于场效应管的 Ri比较大，如直接测输入电压 Us和 Ui ，则限于测量仪器的输入电阻有限，必然会带来较大的误差。因此为了减小误差，常利用被测放大器的隔离作用，通过测量输出电压 Uo来计算输入电阻，测量电路如图２唱３２所示。

图２唱３２　输入电阻测量电路

在放大器的输入端串入电阻 R ，把开关 K 掷向位置１（使 R ＝０），测量放大器的输出电压 Uo１＝Av Us ；保持 US不变，再把 K 掷向２（即接入 R），测量放大器的输出电压 Uo２。由于两次测量中 AV和US保持不变，故

Uo２＝ Av Ui ＝ RiR ＋ Ri Us Av ＝ Ri

R ＋ Ri Uo１

　　由此可以求出

Ri ＝ Uo２Uo１－ Uo２ R

式中 R和 R i不要相差太大，本实验可取 R ＝１００～２００k Ω 。


瞯模拟电路实验箱（含 ± １２V 直流电源）。

７２　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

瞯函数信号发生器。瞯双踪示波器。瞯交流毫伏表。瞯直流电压表。瞯结型场效应管３DJ６F × １，电阻器、电容器若干。


①复习场效应管放大器的理论知识，并分别用图解法与计算法估算图２唱３１所示管子的静态工作点，求工作点处的跨导 gm 。

②复习实验２ “晶体管共射极单管放大器” 中测量静态工作点、电压放大倍数和输入、输出电阻的方法。

③能否用直流电压表直接并在场效应管的 G 、 S 端测量静态工作电压 UGS ？为什么？④为什么测量场效应管输入电阻时要用测量输出电压的方法？


１畅静态工作点的测量和调整

　　按图２唱３１所示连接电路，令 ui ＝０，接通＋１２V 电源，用直流电压表测量 UG 、 US和 UD 。检查静态工作点是否在特性曲线放大区的中间部分，若不合适，应调整 Rg２和RS ，调好后，把 UG 、 US和 UD记入表２唱３４。

表 2唱34 　数据记录表测量及计算值利用理论公式的计算值

U G／V U S／V U D／V UDS／V UGS／V ID／mA UDS／V UGS／V ID／mA

２畅电压放大倍数 Av 、输入电阻 Ri和输出电阻 Ro的测量

（１） Av和 Ro的测量在放大器的输入端加入 f ＝１kHz的正弦信号 Ui （ ≈ ５０～１００mV），用双踪示波器同时

观察输入、输出信号（ui 、 uo ）的波形，在 uo波形没有失真的条件下，用交流毫伏表分别测量 RL ＝ ∞和 RL ＝１０kΩ 时的输出电压 Uo （注意：保持 Ui幅值不变），记入表２唱３５。用测量值计算 Ro的方法见实验２图２唱６。记录 ui 、 uo波形并分析它们之间的相位关系。

表 2唱35 　数据记录表测量及计算值利用理论公式的计算值 ui和 uo波形

RL／k Ω U i／V U o／V A v ＝ U o／U i Ro／k Ω Av Ro／k Ω∞

１０

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　７３　　　

　　（２） Ri的测量按图２唱３２所示电路改接实验电路，选择合适大小的输入电压 US （５０～１００mV），

将开关 K 掷向位置１，测出 R ＝０时的输出电压 UO１，然后将开关掷向２（接入 R），保持 US不变，再测出 UO２，根据公式

Ri ＝ Uo２Uo１－ Uo２ R

求出 Ri ，记入表２唱３６。

表 2唱36 　数据记录表测量及计算值利用理论公式的计算值

U o１／V U o２／V Ri／k Ω Ri／k Ω


①整理实验数据，将测量值计算出来的 Av 、 Ri 、 Ro和利用理论公式的计算值进行比较，并讨论。

②把场效应管放大器与晶体管放大器进行比较，总结场效应管放大器的特点。③分析测试中的问题，总结本实验。

２畅４　运算放大电路实验 9 　验证性实验 ———集成运算放大器的指标测试


　　瞯掌握运算放大器主要指标的测试方法。瞯通过对运算放大器 μA７４１指标的测试，了解集成运算放大器组件的主要参数的

定义和表示方法。


集成运算放大器是一种线性集成电路，和其他半导体器件一样，它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。

图２唱３３　 μA７４１引脚排列

本实验采用的集成运放型号为 μA７４１（或 F００７），引脚排列如图２唱３３所示，它是８脚双列直插式组件，２脚和３脚为反相和同相输入端，６脚为输出端，７脚和４脚为正、负电源端，１脚和５脚为失调调零端，１、５脚之间可接入一只几十千欧的电位器并将滑动触头接到负电源端。８脚为空脚。

７４　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

１畅 μA７４１主要指标测试（１）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。

图２唱３４　 UOS 、 IOS测试电路

失调电压测试电路如图２唱３４所示。闭合开关 K１

及 K２，使电阻 RB短接，测量此时的输出电压 UO１即为输出失调电压，通过 UO１可算出输入失调电压为

UOS ＝ R１

R１＋ Rf UO１

实际测出的 UO１可能为正、也可能为负，一般在１～５mV ，对于高质量的运放 UOS在１mV 以下。

测试中应注意：①将运放调零端开路。②要求电阻 R１和 R２、 R３和 Rf的参数严格对称。（２）输入失调电流 IOS输入失调电流 IOS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，即IOS ＝ IB１－ IB２

　　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 β的失配度，由于 IB１、IB２本身的数值已很小（μA 级），因此它们的差值通常不是直接测量的，测试电路如图２唱３４所示，测试分两步进行。

①闭合开关 K１及 K２，在低输入电阻下，测出输出电压 UO１，如前所述，这是由输入失调电压 UOS所引起的输出电压。

②断开 K１及 K２，两个输入电阻 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RB接入时的输出电压 UO２，若从中扣除输入失调电压 UOS的影响，则输入失调电流IOS为

IOS ＝ IB１－ IB２＝ UO１－ UO２ R１

R１＋ Rf ·１RB

　　一般地， IOS约为几十至几百纳安（１０－９ A），高质量运放 IOS低于１nA 。测试中应注意：①将运放调零端开路。②两输入端电阻 RB必须精确配对。

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　７５　　　

（３）开环差模放大倍数 Avd

图２唱３５　 Avd测试电路

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 Avd表示。它定义为开环输出电压 UO与两个差分输入端之间所加信号电

压 Uid之比，即 Avd ＝ UOUid 。按定义， Avd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（几十赫兹以下）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法。 Avd的测试方法很多，现采用交、直流同时闭环的测试方法，如图２唱３５所示。

被测运放一方面通过 Rf 、 R１、 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 R１、 R２分压，使 Uid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

Avd ＝ UOUid ＝１＋ R１

R２· UOUi

　　通常低增益运放 Avd为６０～７０dB ，中增益运放约为８０dB ，高增益运放在１００dB 以上，甚至可达１２０～１４０dB 。

测试中应注意：①测试前电路应首先消振及调零。②被测运放要工作在线性区。③输入信号频率应较低，一般用５０～１００Hz ，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，即

CMRR ＝ AdAc 或 CMRR ＝２０lg AdAc dB

图２唱３６　 CMRR测试电路

　　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２唱３６所示。

集成运放工作在闭环状态下的差模电压放大倍数为

Ad ＝－ RfR１　　当接入共模输入信号 Uic时，测得 Uoc ，则共模电压放大倍数为

７６　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

Ac ＝ UocUic　　得共模抑制比

CMRR ＝ AdAc ＝ RfR１ · UicUoc

　　测试中应注意：①消振与调零。② R１与 R２、 R３与 Rf之间阻值严格对称。③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 Uicm 。（５）共模输入电压范围 Uicm在保证集成运放正常工作状态不被破坏的条件下，其同相输入端或反相输入端与地

之间能够施加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。

Uicm的测试电路如图２唱３７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 Uicm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２唱３８所示。

图２唱３７　 Uicm测试电路　　　　　

图２唱３８　 Uopp测试电路

改变 us幅度，观察 uo削顶失真开始时刻，从而确定 uo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 Uopp 。

２畅集成运放在使用时应考虑的一些问题

（１）输入信号选取输入信号选用交、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 Rp ，调零时，将输入端接地，调零端接入电位器 Rp ，用直流电压表测量输出电压 UO ，细心调节

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　７７　　　

Rp ，使 UO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２唱３９所示电路进行调零。

图２唱３９　调零电路

一个运放如不能调零，大致有如下原因：①组件正常，接线有错误。②组件正常，但负反馈不够强（Rf ／R１太大），为此可将 Rf短路，观察是否能调零。③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。④组件正常，但电路有自激现象，应进行消振。⑤组件内部损坏，应更换好的集成块。（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：

①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路及元件参数提供。

②电路布线、元器件布局应尽量减少分布电容。③在正、负电源进线与地之间接上几十微法的电解电容和０畅０１～０畅１μF 的陶瓷电

容相并联，以减小电源引线的影响。


瞯模拟电路实验箱。瞯函数信号发生器。瞯交流毫伏表。瞯双踪示波器。瞯万用电表。瞯集成运算放大器 μA７４１，电阻器、电容器若干。


①查阅 μA７４l典型指标数据及引脚功能。

７８　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

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，而在进行其他测试时，则要求对输出电压进行调零。

④测试信号的频率选取的原则是什么？

五五五五、实验内容

实验前看清运放引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２唱３４所示连接实验电路，闭合开关 K１、 K２，用直流电压表测量输出端电压

UO１，并计算 UOS ，记入表２唱３７。（２）测量输入失调电流 IOS实验电路如图２唱３４所示，打开开关 K１、 K２，用直流电压表测量 UO２，并计算 IOS ，

记入表２唱３７。

表 2唱37 　数据记录表U OS测量

（典型值２～１０）

IOS测量（典型值５０～１００）

A vd测量（典型值１００～１０６）

CMRR 测量（典型值８０～８６）

U O１／mV U OS／mV U O２／mV IOS／nA U i／mV U o／mV Avd／dB U ic／mV U oc／mV CMRR／dB

（３）测量开环差模电压放大倍数 Avd按图２唱３５所示连接实验电路，运放输入端加频率１００Hz ，大小为３０～５０mV 正弦信

号，用示波器监视输出波形。用交流毫伏表测量 Uo和 Ui ，并计算 Avd ，记入表２唱３７。（４）测量共模抑制比 CMRR按图２唱３６所示连接实验电路，运放输入端加 f ＝１００Hz ， Uic ＝１～２V 正弦信号，

观察输出波形。测量 Uoc和 Uic ，计算 Ac及 CMRR ，记入表２唱３７。（５）测量共模输入电压范围 Uicm及输出电压最大动态范围 Uopp自拟实验步骤及方法。


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并讨论。

实验 10 　验证性实验 ———利用集成运算放大器组成的模拟运算电路


　　瞯熟悉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。瞯掌握用 Multisim 电路仿真的方法测量运算电路特性。

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　７９　　　

瞯了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。


集成运算放大器是一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。

１畅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 Avd ＝ ∞ 。输入阻抗 rI ＝ ∞ 。输出阻抗 rO ＝０。带宽 fBW ＝ ∞ 。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输出电压与输入电压之间满足关系式

uO ＝ Aod （ u＋－ u－）　　由于 Aod ＝ ∞ ，而 uO为有限值，因此， u＋－ u－ ≈ ０。即 u＋ ≈ u－，称为 “虚短” 。

②由于 rI ＝ ∞ ，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即 IIB ＝０，称为 “虚断” 。这说明运放对其前级吸取电流极小。

上述两个特性是理想运放应用的基本原则，可简化运放电路的计算。

２畅基本运算电路

（１）反相比例运算电路电路如图２唱４０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

uO ＝－ RfR１ uI

图２唱４０　反相比例运算电路

　　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＝ R１ ∥ Rf 。

（２）反相加法电路电路如图２唱４１所示，输出电压与输入电压之间的关

系为

uO ＝－ RfR１ uI１＋ RfR２ uI２　　 R３＝ R１ ∥ R２ ∥ Rf

８０　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

图２唱４１　反相加法运算电路

　　（３）同相比例运算电路图２唱４２（a）所示是同相比例运算电路，它的输出电

压与输入电压之间的关系为

uO ＝１＋ RfR１ uI 　　 R２＝ R１／／Rf

　　当 R１ → ∞ 时， uO ＝ uI ；即得到如图２唱４２（b）所示的电压跟随器。图中 R２＝ Rf ，用以减小漂移和起保护作用。一般 Rf取１０kΩ ，太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。

图２唱４２　用 μA７４１组成的同相比例运算电路（４）差动放大电路（减法器）对于图２唱４３所示的减法运算电路，当 R１＝ R２， R３＝ Rf时，有如下关系式：

uO ＝ RfR１（uI２－ uI１）

　　（５）积分运算电路反相积分电路如图２唱４４所示。在理想化条件下，输出电压 uo等于

uO （ t）＝－１R１ C∫

t

０uI d t ＋ uC （０）

式中 uC （０）是 t ＝０时刻电容 C两端的电压值，即初始值。

图２唱４３　减法运算电路　　　　

图２唱４４　积分运算电路

如果 uI （ t）是幅值为 E的阶跃电压，并设 uC （０）＝０，则

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　８１　　　

uO （ t）＝－１R１ C∫

t

０Ed t ＝－ E

R１ C t

　　即输出电压 uO （ t）随时间增长而线性下降。显然 RC的数值越大，达到给定的 uO值所需的时间就越长。积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限制。

在进行积分运算之前，首先应对运放调零。为了便于调节，将图中 K１闭合，即通过电阻 R２的负反馈作用帮助实现调零。但在完成调零后，应将 K１打开，以免因 R２的接

入造成积分误差。 K２的设置一方面为积分电容放电提供通路，同时可实现积分电容初始电压 uC （０）＝０，另一方面，可控制积分起始点，即在加入信号 uI后，只要 K２一打

开，电容就将被恒流充电，电路也就开始进行积分运算。


瞯模拟电路实验箱。

图２唱４５　 μA７４１引脚排列

瞯函数信号发生器。瞯交流毫伏表。瞯双踪示波器。瞯万用电表。瞯安装有 Multisim 电路仿真软件的计算机。瞯集成运放 μA７４１（引脚图见图２唱４５，其他资料参考

实验９），电阻器、电容器若干。


①复习集成运放线性应用部分内容，并根据实验电路参数计算各电路输出电压的理论值。

②复习第１章 Multisim 电路仿真软件操作入门的内容，熟悉与本实验有关的仿真技术。完成以下 “实验内容与步骤” 中计算机仿真实验部分的内容（教师也可安排仿真实验在课内与真实电路实验同步进行）。

③在反相加法器中，如 uI１和 uI２均采用直流信号，并选定 UI２＝－１V ，当考虑到运算放大器的最大输出幅度（ ± １２V）时， UI１的大小不应超过多少伏？

④在积分电路中，如 R１＝１００k Ω ， C ＝４畅７μF ，求时间常数。假设输入直流电压UI ＝０畅５V ，问要使输出电压 uO达到５V ，需多长时间（设 uC （０）＝０）？

⑤为了不损坏集成块，实验中应注意什么问题？


（１）反相比例运算电路①在 Multisim 环境下进行实验，创建电原理图，如图２唱４６所示。②在反相比例运算仿真电路中接函数信号发生器，令其输出为 f ＝１００Hz ， UI ＝

０畅５V 的正弦波信号，双击示波器图标，运行仿真电路，观察示波器输出波形，记入表２唱３８中。

８２　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

图２唱４６　反相比例运算仿真电路

③按图２唱４０所示连接真实电路，接通 ± １２V电源，输入端对地短路，进行调零和消振。④输入 f ＝１００Hz ， Ui ＝０畅５V 的正弦交流信号，测量相应的 Uo ，并用示波器观察

ui和 uo的相位关系，记入表２唱３８。注意：实验前要看清运放组件各引脚的位置：切忌正、负电源极性接反和输出端短

路，否则将会损坏集成块。

表 2唱38 　数据记录表（Ui ＝０畅５V ， f ＝１００Hz）参数

（有效值）

仿真实验真实电路实验理论计算值

测量值仿真波形 AV 测量值真实电路波形 AV AV

U i／V

U o／V

（２）同相比例运算电路①按图２唱４２（a）所示连接实验电路。仿照步骤（１）中真实电路实验方法，将结果

记入表２唱３９。

表 2唱39 　数据记录表（Ui ＝０畅５V ， f ＝１００Hz）参数

（有效值）

同相比例运算电路实验电压跟随器电路实验理论计算值

测量值波形 AV 测量值真实电路波形 AV AV

U i／V

U o／V

同相比

例运算

电压跟

随器

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　８３　　　

②将图２唱４２（a）中的 R１断开，得图２唱４２（b）所示电路，仿照步骤（１）中真实电路实验方法操作，结果记入表２唱３９。

（３）反相加法运算电路①按图２唱４７所示搭建仿真电路。

图２唱４７　反相加法运算仿真电路图２唱４８　简易可调直流信号源

②在反相加法运算仿真电路中， Ui１＝１V 、 Ui２＝０畅５V ， f ＝１００Hz （接函数信号发生器），双击示波器图标，运行仿真电路，观察示波器输出波形。如果输出波形失真，说明超出了电路的线性工作范围，应调整输入电压幅度。然后令输入全部为直流信号，在仿真电路输出端可连接直流数字电压表，显示数值（要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区）。

③按图２唱４１所示连接真实电路，调零和消振。④输入信号采用直流信号，图２唱４８所示电路为简易直流信号源，由实验者自行完

成。用直流电压表测量输入电压 UI１、 UI２及输出电压 UO ，记入表２唱４０。（４）减法运算电路①按图２唱４３所示连接实验电路，调零和消振。②采用直流输入信号，实验步骤同（３），记入表２唱４１。

表 2唱40 　数据记录表U I１／V ０畅１０畅２

U I２／VU O／V

表 2唱41 　数据记录表U I１／VU I２／VU O／V

　　（５）积分运算电路实验电路如图２唱４４所示。①闭合 K１，打开 K２对运放输出进行调零。②调零完成后，闭合 K２，再打开 K１，使 uC （０）＝０。③预先调好直流输入电压 UI ＝０畅５V ，接入实验电路，再打开 K２，然后用直流电压

表测量输出电压 uO ，每隔５秒读一次 uO ，记入表２唱４２，直到 uO不继续明显增大为止。

８４　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　


T／ s ０５１０１５２０２５３０ … …

uO／V


①整理实验数据，画出波形图（注意波形间的相位关系）。②将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。③分析讨论实验中出现的现象和问题。

实验 11 　验证性实验 ———有源滤波器


　　瞯熟悉二阶有源低通、高通、带通和带阻４种滤波器的电路原理与实验原理。瞯了解４种滤波器滤波频带为非通频带的概念和测量方法。瞯了解电路电阻值和电容值对４种滤波器滤波频带性能参数的影响。瞯掌握用 Multisim 测绘４种有源滤波器波特图（对数幅频与相频特性）的方法。瞯掌握对上述４种有源滤波器实际电路测取对数幅频特性的方法。


由 RC元件与运算放大器组成的 RC有源滤波器，其功能是让一定频率范围内的信号通过，滤除（抑制或急剧衰减）此频率范围以外各种谐波成分的信号。可用在信息处理、数据传输、抑制干扰等方面，但因受运算放大器频带限制，这类滤波器主要用于低频范围。根据对频率范围的选择不同，可分为低通（ LPF）、高通（HPF）、带通（BPF）与带阻（BEF）等４种滤波器，它们的幅频特性如图２唱４９所示。具有理想幅频特性的滤波器是很难实现的，只能用实际的幅频特性去逼近理想的。一般来说，滤波器的幅频特性越好，其相频特性越差，反之亦然。滤波器的阶数越高，幅频特性衰减的速率越快，但 RC网络的节数越多，元件参数计算越繁琐，电路调试越困难。任何高阶滤波器均可以用较低的二阶 RC有源滤波器级联实现。

（１）低通滤波器（LPF）低通滤波器是用来通过低频信号，滤除（衰减或抑制）高频信号的。图２唱５０（a）

所示为典型的二阶有源低通滤波器，它由两级 RC滤波环节与同相比例运算电路组成，其中第一级电容 C接至输出端，引入适量的正反馈，以改善幅频特性。

图２唱５０（b）所示为二阶低通滤波器对数幅频特性曲线。其中电路参数由下面各式求出。

二阶低通滤波器的通带增益：

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　８５　　　

图２唱４９　４种滤波电路的幅频特性示意图

图２唱５０　二阶低通滤波器

Avp ＝１＋ RfRl　　截止频率：

f p ＝０畅３７ f０＝０畅３７ × １２πRC

其中

f０＝１２πRC

　　品质因数（其值影响低通滤波器在截止频率处幅频特性的形状）：

Q ＝１３－ Avp

　　由上式知通带增益 Avp ＞１且由 Rf与 R１之比调整；截止频率 f p可以由 RC改变。（２）高通滤波器（HPF）与低通滤波器相反，高通滤波器用来通过高频信号，滤除（衰减或抑制）低频信

８６　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

号。只要将图２唱５０所示低通滤波电路中起滤波作用的电阻、电容互换，即可变成二阶有源高通滤波器，如图２唱５１（a）所示。高通滤波器性能与低通滤波器相反，其频率响应和低通滤波器是 “镜像” 关系，仿照 LPF 分析方法，不难求得 HPF 的幅频特性。电路性能参数 AV 、 f０、 Q各量的意义同二阶低通滤波器。图２唱５１（b）所示为二阶高通滤波器的对数幅频特性曲线，它与二阶低通滤波器的幅频特性曲线有 “镜像” 关系。

图２唱５１　二阶高通滤波器

（３）带通滤波器（BPF）这种滤波器的作用是只允许在某一个通频带范围内的信号通过，而比通频带下限频

率低和比上限频率高的信号均加以衰减或抑制。典型的带通滤波器可以从二阶低通滤波器中将其中一级改成高通而成，如图２唱５２

（a）所示。

图２唱５２　二阶带通滤波器

电路性能参数可由下面各式求出。通带增益：

Avp ＝ R４＋ RfR４ Rl CB

其中 B为通频带宽。中心频率：

f０＝１２π

１R２ C２

１R１＋１

R３　　通带宽度：

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　８７　　　

B ＝１C

１R１＋２

R２－ RfR３ R４

　　选择性：

Q ＝ ω０B

　　此电路的优点是，改变 Rf和 R４的比值，就可以改变通带宽度 B而不会影响中心角频率 ωo ＝２π f０。

（４）带阻滤波器（BEF）如图２唱５３（a）所示，这种电路的性能和带通滤波器相反，即在规定的频带内，信

号不能通过（或受到很大衰减或抑制），而在其余频率范围，信号则能顺利通过。在双T 网络后加一级同相比例运算电路就构成了基本的二阶有源 BEF 。

图２唱５３　二阶带阻滤波器

通带增益：

Avp ＝１＋ RfRl　　中心频率：

f０＝１２πRC

　　阻带宽度：B ＝２（２－ Avp ） f０

　　品质因数：

Q ＝１２（２－ Avp ）

　　由上式可见，此电路特点是阻带宽度 B 取决于通带增益 A vp 与中心角频率ω０＝２π f０。


瞯安装有 Multisim 电路仿真软件的计算机。瞯集成运算放大器 μA７４１以及电阻器、电容器若干。瞯模拟电路实验箱。

８８　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

瞯交流毫伏表。瞯函数信号发生器。瞯双踪示波器。


①复习教材中有源滤波器的有关内容。②分析图２唱５０、图２唱５１、图２唱５２、图２唱５３所示电路，写出它们的增益特性表达式。③计算图２唱５０、图２唱５１的截止角频率和图２唱５２、图２唱５３所示的中心角频率。④复习 Multisim 电路仿真软件操作入门的内容，熟悉与本实验有关的仿真方法。


（１）用 Multisim 电路仿真软件构建上述各种滤波器电路利用虚拟仪器中的信号发生器产生电路截止（或中心）频率 f 从０畅０２ω０／２π到５０ ω０／

２π范围内的正弦波频率激励信号；示波器观察输出的稳定响应波形；波特仪绘制出各种滤波器电路的对数幅频特性图和对数相频特性图。再用有关元器件搭建各种滤波器实际电路。根据表２唱４３，用函数信号发生器产生频率 f 从０畅０２ ω０／２π到５０ω０／２π范围的１１个正弦波频率激励信号；用双踪示波器和交流毫伏表观察输出的稳定响应波形并记录要求的１１个 ω０倍频点的通带增益 Avp ，以便用人工绘制各种滤波器电路的对数幅频特性图。

表 2唱43 　二阶低通滤波器频率取值与对数响应增益表（UI ＝１V）仿真

实验

ω／ ω０取值／Hz ０畅０２０畅０５０畅１０畅２０畅５１２５１０２０５０

电压幅值比 U o／U i

真实电

路实验

ω／ ω０取值／Hz输出电压 U o／V电压幅值比 U o／U i

（２）二阶低通滤波器仿真实验①在典型的二阶有源低通滤波器电路图２唱５０所示的输入端接入虚拟函数信号发生

器（XFG），在该电路的输出端接入虚拟示波器（XSC）和波特图示仪（XBP），得到图２唱５４所示的创建电路原理图。

图２唱５４　二阶低通滤波器仿真电路

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　８９　　　

②函数信号发生器输出有效值为 Ui ＝１V 、频率 f 从０畅０２ ω０／２π 到５０ ω０／２π 范围内取值的正弦波频率激励信号；运行仿真电路；参照图２唱５５绘制波特图，数据记入表２唱４３中。

图２唱５５　二阶低通滤波器的波特图

（３）二阶低通滤波器真实电路（测取对数幅频特性的）实验①搭建图２唱５４所示对应的真实实验电路。②选取 Ui ＝１V 、 f 按表２唱４３从０畅０２ ω０到５０ ω０的１１个频率点取值的正弦输入信号，

逐点激励实际的二阶低通滤波器电路。③逐点测量并记录二阶低通滤波器稳态输出电压有效值 Uo ，记入表２唱４３中。（４）二阶 “高通” 滤波器实验实验电路如图２唱５１（a）所示。参照上述二阶低通滤波器的仿真与真实电路实验，

分别搭建二阶高通滤波器电路，选取频率点，输入正弦激励信号，逐点测量并记录所获得的二阶高通滤波器稳态输出电压幅值 Uo ，参照表２唱４３自拟表格，记录数据。

（５）二阶带通滤波器实验实验电路如图２唱５２（a）所示。参照上述二阶低通滤波器的仿真与真实电路实验，

分别搭建二阶带通滤波器电路，选取频率点，输入正弦激励信号，逐点测量并记录所获得的二阶带通滤波器稳态输出电压有效值 Uo ，按对数幅值公式计算，并参照表２唱４３自拟表格，记录数据。

９０　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

（６）二阶带阻滤波器实验实验电路如图２唱５３（a）所示。参照上述二阶低通滤波器的仿真与真实电路实验，

分别搭建二阶带阻滤波器电路，选取频率点，输入正弦激励信号，逐点测量并记录所获得的二阶带阻滤波器稳态输出电压幅值 Uo ，按对数幅值公式计算，并参照表２唱４３自拟表格，记录数据。


①由于每个二阶有源滤波器电路的仿真实验已经获得了波特图２唱５５（a），所以仅对真实电路实验所获得的表２唱４３记录的各点 Uo ／Ui值进行取对数等运算后，在图２唱５６所示的半对数坐标纸上，画出上述二阶有源滤波器实际电路的对数幅频特性曲线图。

②根据每个二阶有源滤波器电路的仿真实验与实际电路实验两种实验曲线，求出二阶有源滤波器各自的电路截止频率或中心频率 f０、带宽及品质因数。

③总结二阶有源滤波器电路的特性。

图２唱５６　半对数坐标纸

实验 12 　验证性实验 ———由集成运算放大器组成的电压比较器


　　瞯掌握电压比较器的电路构成及特点。瞯掌握测试比较器的方法。瞯学会用 Multisim 电路仿真的方法测量比较器电路特性。


电压比较器是集成运放非线性应用电路，它将一个模拟量电压信号和一个参考电压相比较，在二者幅度相等的附近，输出电压将产生跃变，相应输出高电平或低电平。比较器可以组成非正弦波形变换电路及应用于模拟与数字信号转换等领域。

图２唱５７所示为最简单的电压比较器， UR为参考电压，加在运放的同相输入端，输入电压 uI加在反相输入端。

当 uI ＜ UR时，运放输出高电平，稳压管 DZ反向稳压工作。输出端电位被其钳位在稳压管的稳定电压 UZ ，即 uO ＝ UZ 。当 uI ＞ UR时，运放输出低电平， DZ正向导通，输

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　９１　　　

图２唱５７　电压比较器

出电压等于稳压管的正向压降 UD ，即 uO ＝－ UD 。因此以 UR为界，当输入电压 uI变化时，输出端反映出两种状态，高电平和低电平。表示输出电压与输入电压之间关系的特性曲线，称为传输特性曲线。图２唱５７（b）

所示为图２唱５７（a）比较器的传输特性。常用的电压比较器有过零比较器、具有滞回特性的过零比较器、双限比较器（又称

窗口比较器）等。（１）过零比较器电路如图５唱５８所示为加限幅电路的过零比较器， DZ为限幅稳压管。信号从运放的

反相输入端输入，参考电压为零。当 uI ＞０时， uO ＝－（UZ ＋ UD ），当 uI ＜０时， uO ＝＋（UZ ＋ UD ）。其电压传输特性如图２唱５８（b）所示。

图２唱５８　过零电压比较器

过零比较器结构简单，灵敏度高，但抗干扰能力差。（２）滞回比较器图２唱５９所示为具有滞回特性的过零比较器。过零比较器在实际工作时，如果 uI恰好在过零值附近，则由于零点漂移的存在，

uO将不断由一个极限值转换到另一个极限值，这在控制系统中对执行机构将是很不利的。为此，需要输出特性具有滞回现象。如图２唱５９所示，把输出电压 uO经一个电阻分压正反馈支路反馈至同相输入端，则当 uO改变状态时， ∑ 点也随着改变电位，使过零

点离开原来位置。当 uO为正（记作 U ＋）时，有 U ∑ ＝R２

Rf ＋ R２ U ＋，则当 uI ＞ U ∑ 后， uO

９２　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

图２唱５９　滞回比较器

由正变负（记作 U －），此时 U ∑ 变为－ U ∑ 。故只有当 uI下降到－ U ∑ 以下，才能使 uO再度回升到 U ＋，于是出现图２唱５９（b）所示的滞回特性。－ U ∑ 与＋ U ∑ 的差别称为回差。改变 R２的数值可以改变回差的大小。

（３）窗口（双限）比较器简单的比较器仅能鉴别输入电压 uI比参考电压 UR高或低的情况，窗口比较电路是

由两个简单比较器组成，如图２唱６０所示，它能指示出 uI值是否处于 U ＋R 和 U －

R 之间。如果U －

R ＜ uI ＜ U ＋R ，窗口比较器的输出电压 uO为高电平 UOH ；如果 uI ＜ U －

R 或 uI ＞ U ＋R ，

则输出电压 uO为低电平 UOL 。

图２唱６０　由两个简单比较器组成的窗口比较器


瞯函数信号发生器。瞯双踪示波器。瞯模拟电路实验箱。瞯万用电表。瞯已安装 Multisim 电路仿真软件的计算机。瞯集成运算放大器 μA７４１、稳压管２CW２３１（注：２CW２３１里已经含有两个阴极相互

对接好的稳压管，使用时两只引脚可以任意接入电路）、二极管１N４１４８、电阻器等。


①复习教材有关比较器的内容。②画出各类比较器的传输特性曲线。

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第２章　线性与非线性模拟电子技术实验　　　９３　　　

③ 若要将图２唱６０所示窗口比较器的电压传输曲线高、低电平对调，应如何改动电路？

④复习第１章 Multisim 电路仿真软件操作入门的内容，熟识与本实验有关的仿真技术。完成以下 “实验内容与步骤” 中计算机仿真实验部分的内容（教师也可安排仿真实验在课内与真实电路实验同步进行）。


（１）过零比较器①按图２唱５８（a）所示电路安装过零电压比较器真实实验电路。②接通 ± １２V 电源，用直流电压表测量 uI 悬空时的 UO 值。③ uI 输入 f ＝５００Hz 、幅值为２V 的正弦信号，以示波器双踪同时观察 uI 、 uO 波形

（ uI 由 CH１通道输入， uO 由 CH２通道输入），并记录波形、信号峰峰值及 uO 由＋ UOmax跳变为－ UOmax时和由－ UOmax跳变为＋ UOmax时 uI 的临界值。（示波器双踪均以DC 方式输入，要先把双踪扫描线的０V 起点都调到屏幕的中间位置。）

④改变 uI 幅值，观察 uI 、 uO 波形的变化情况，并做记录。⑤恢复 uI 幅值为２V ，当 uI 、 uO 波形都在示波器上稳定显示时，利用示波器的X唱Y

显示功能观察并记录过零电压比较器的传输特性曲线（SS７８０２型示波器只要按一下“X唱Y” 键即可进入 X唱Y 显示功能，再按 “A” 键返回波形显示功能）。

（２）反相滞回比较器①仿真实验。在 Multisim 环境下进行实验，创建电原理图，如图２唱６１（a）、（b）所示为传输特

性。双击示波器符号开启，对双踪示波器面板进行设定，首先按下 B／A 钮，其他设置如图２唱６１（b）所示，观察实验结果。

图２唱６１　反相滞回比较器仿真电路、传输特性曲线

②真实电路实验瞯按图２唱６２所示电路安装反相滞回比较器实验电路。瞯 uI 接 ± ５V 可调直流电源，以示波器双踪同时观察 uI 、 uO 的直流电位。（示波器

９４　　　　　　电子技术实验仿真与实践　　　　　

双踪均以 DC 方式输入， AU TO 方式扫描，要先把双踪扫描线的０V 起点都调到屏幕的中间位置。）细心调节 uI 电压，测出 uO 由＋ UOmax跳变为－ UOmax时 uI 的临界值，此为下门限电平。

瞯同上，测出 uO 由－ UOmax跳变为＋ UOmax时 uI 的临界值，此为上门限电平。瞯 uI接５００Hz ，峰值为２V 的正弦信号，观察并记录 uI → uO波形。瞯将分压支路１００k Ω 电阻改为２００k Ω ，重复上述实验，测定传输特性。（３）同相滞回比较器（实验线路如图２唱６３所示）①参照步骤（２），自拟实验步骤及方法。②将结果与步骤（２）进行比较。

图２唱６２　反相滞回比较器　　　

图２唱６３　同相滞回比较器

（４）窗口比较器（选做）参照图２唱６０所示电路自拟实验步骤和方法测定其传输特性。



②绘制各类比较器的传输特性曲线。③总结几种比较器的特点，阐明它们的应用。

２畅５　波形发生电路实验 13 　验证性实验 ———分立元件组成的桥式 RC正弦波振荡器


　　瞯熟识 RC正弦波振荡器的组成，验证其振荡条件。瞯学会测量、调试 RC正弦波振荡器。


从结构上看，正弦波振荡器是没有输入信号的，带选频网络的正反馈放大器。若用R 、 C元件组成选频网络，就称为 RC振荡器，一般用来产生１Hz ～１MHz 的低频信号。RC正弦波振荡器使用较多的是 RC串并联选频网络振荡器（又称文氏电桥振荡器），电

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