模擬電子技術(shù)實驗與設(shè)計指導(dǎo)書_學(xué)生用指導(dǎo)書(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 μ h”作單位。 2) 品質(zhì)因數(shù)。電感線圈中，儲存能量與消耗能量的比值稱為品質(zhì)因數(shù)，也稱 Q值，具體表現(xiàn)為線圈感抗 (WL)線圈的損耗電阻 (R)的比值。 3) 分布電容。電感線圈的分布是指線圈的匝數(shù)之間形成的電容效應(yīng)。這些電容的作用可以看作一個與線圈并聯(lián)的等效電容，低頻時，分布電容對電感器的工作沒有影響上。高頻時，會改變電感的性能。 4) 電感線圈的直流電阻 ,即為電感線圈的直流損耗電阻 R。；可以用萬用表的歐姆擋直接測量出來 . 2．變壓器的主要特性參數(shù) 20 1）變壓比 n。變壓比是指變壓器的初級電壓 U1與次級電壓 U2的比值或初級線圈匝數(shù)N1與次級線圈匝數(shù) N2 的比值。 n＝2121 NNUU ? 2）額定功率 。額定功率是指在規(guī)定的頻率和電壓下，變壓器能長期工作而不超過規(guī)定溫升的輸出功率。 3）效率。效率是指變壓器的輸出功率與輸入功率的比值。一般來說，變壓器的容量越大，其效率越高，容量越小，效率越低。例如：變壓器的額定功率為 100W以上時，其效率可達(dá) 90％以上；變壓器的額定功率為 10W以下時其效率只有 60％ — 70％。 （ 4）絕緣電阻。絕緣電阻是指變壓器各繞組之間以及各繞組對鐵心（或機(jī)殼）之間的電阻。若絕緣電阻過低，會使儀器和設(shè)備機(jī)殼帶電，造成工作不穩(wěn)定，甚至對設(shè)備和人身帶來危險。 三、電感的識別方法 電感的識別方 法與電阻、電容相似，也有直標(biāo)法、文字符號法和色標(biāo)法。這里不再介紹。 1．電感和變壓器的檢測方法 1)電感的性能檢測 電感的性能檢測一般采用外觀檢查結(jié)合萬用表測試的方法。先檢查外觀，看線圈有無斷線或燒焦的情況（這種故障現(xiàn)象較常見），若無此現(xiàn)象，再用萬用表檢測。若測得線圈的電阻遠(yuǎn)大于標(biāo)稱值或趨于無窮大，說明電感器斷路；若測得線圈的電阻遠(yuǎn)小于標(biāo)稱阻值，說明線圈內(nèi)部有短路故障。 2)變壓器的性能檢測 變壓器的性能檢測方法與電感大致相同，不同之處在于：檢測變壓器之前，先了解 21 該變壓器的連線結(jié)構(gòu)。在沒有電氣連接的地方，其 電阻值應(yīng)為無窮大；有電氣連接之處，有其規(guī)定的直流電阻（可查資料得知） 半導(dǎo)體器件 半導(dǎo)體器件具有體積小、功能多、質(zhì)量小、耗電省、成本低等諸多優(yōu)點，在電子電路中得到廣泛運用。 表 1— 3 國產(chǎn)半導(dǎo)體分立器件型號的命名及其含義 第一部分 第二部分 第三部分 第四部分 用數(shù)字表示器 件的電極數(shù)目 用字母表示器件的材料和極性 用字母表示器件的類別 用數(shù)字表示器件的序號 符號 意義 符號 意義 符號 意義 2 二 極 管 A N 型鍺材料 P 普通管 B P 型鍺材料 V 微波管 C N 型鍺材料 W 穩(wěn)壓管 D P 型鍺材料 C 變?nèi)莨? Z 整流管 L 整流堆 S 隧道管 N 阻尼管 U 光電器件 K 開關(guān)管 22 3 三 極 管 A PNP 型鍺材料 X 低頻小功率管 B NPN 型鍺材料 G 高頻小功率管 C PNP 型鍺材料 D 低頻大功率管 D NPN 型鍺材料 A 高頻大功率管 E 化合物材料 U 光電器件 K 開關(guān)管 T 可控整流管 Y 體效應(yīng) 器件 B 雪崩管 J 階躍恢復(fù)管 按國家標(biāo)準(zhǔn) GB249— 74 的規(guī)定，國產(chǎn)半導(dǎo)體分立器件的型號命名由五部分組成，具體含義如表 1— 3所示 (本標(biāo)準(zhǔn)適合于無線電電子設(shè)備所用半導(dǎo)體器件的型號命名 )。 一、二極管 二極管是由一個 PN 結(jié)、電極引線以及外殼封裝構(gòu)成的。二極管的最大特點是：單向?qū)щ娦浴Ｆ渲饕饔冒ǎ悍€(wěn)壓、整流、檢波、開頭、光 /電轉(zhuǎn)換等。 1． 二極管的分類 材料來分，可分為：硅二極管、鍺二極管。 按結(jié)構(gòu)來分，可分為：點接觸型二極管、面接觸型二極管。 按用途來分，可分為：穩(wěn)壓二極管 、整流二極管、檢波二極管、開關(guān)二極管、發(fā)光 23 二極管、光電二極管等。 常用二極管的外形結(jié)構(gòu)和電路符號如圖 1－ 7 所示。 圖 1－ 7 常用二極管的外形結(jié)構(gòu)和電路符號 2．二極管性能的檢測 1)外觀判別二極管的極性。對于二極管在其外殼上已有標(biāo)志的，可根據(jù)標(biāo)出色環(huán)（色點），有色環(huán)（色點）的一端為二極管的負(fù)極端，若二極管是透明玻璃殼，則可直接看出極性，即二極管內(nèi)部連觸絲的一端為正極。 2)萬用表檢測二極管的極性好與壞。檢測原理：根據(jù)二極管的單向?qū)щ娦赃@一特點，性能良好的二極管，其正向電阻小，反向電阻大；這兩個數(shù)值相差 越大越好。若相差不多，說明二極管的性能不好或已經(jīng)損壞。 測量時選用萬用表的“歐姆”擋，一般用 R179。 100 或 R179。 1K擋，而不用 R179。 1 或 R179。10K擋。因為 R179。 1擋的電流太大，容易燒壞二極管， R179。 10K擋的內(nèi)電源電壓太大，易擊穿二極管。 測量方法：將兩表棒分別接在兩個電極上，讀出測量的阻值；然后將表棒對換，再測量一次，記下第二次阻值。若兩次阻值相差很大，說明該二極管性能良好；并根據(jù)測量電阻小的那次表棒接法（稱之為正向連接），判斷出黑表棒連接的是二極管的正極，與 24 紅表棒連接的是二極管的負(fù)極，因為萬用表的內(nèi)電源的正極與萬 用表的“ — ”插孔連通，內(nèi)電源的負(fù)極與萬用表的“＋”插孔連通。 必須指出：由于二極管的伏安特性是非線性的，用萬用表的不同電阻擋測量二極管的電阻時，會得出不同的電阻值。 二、 晶體管 晶體管是由兩個 PN 結(jié)（發(fā)射結(jié)和集電結(jié)）、三根電極引線（基極、發(fā)射極、集電極）以及外殼封裝構(gòu)成的。晶體管除具有放大作用外，還能起電子開頭、控制作用，是電子電路與電子設(shè)備中廣泛使用的基本組件。 1．晶體管的分類 按材料來分，可分為：硅晶體管、鍺晶體管。 按結(jié)構(gòu)來分，可分為： NPN 型晶體管、 PNP型晶體管。 按功率來分，可分為：大功率晶 體管、中功率晶體管、和小功率晶體管。 按頻率來分，可分為：高頻管和低頻管。 按用途來分，可分為：放大管、光電管、檢波管、開關(guān)管等。 圖 1— 8 常用晶體管的外形結(jié)構(gòu)和電路符號 25 常用晶體管的外形結(jié)構(gòu)和電路符號如圖 1— 8 所示。 2．晶體管的檢測及判別 萬用表檢測晶體管的引腳極性與性能。用萬用表檢測晶體管的引腳極性與性能好壞時，仍然選用萬用表的 R179。 100 或 R179。 1K“歐姆”擋。 1)基極及晶體管管型的判別：根據(jù)晶體管的結(jié)構(gòu)特點可知，基極 B與集電極 C之間、基極 B與發(fā)射極 E之間分別為兩個 PN 結(jié)，它們的正向電阻小 ，反向電阻大。測量時，先將紅表棒接在一個假定的基極上，黑表棒分別依次接到其余兩個電極上，測出的電阻值都很大（或都很小）；然后將表棒對換，即黑表棒接在假定的基極上，紅表棒分別依次接在其余兩個電極上，測出的電阻值都很小，（或都很大）。或滿足這個條件，說明假定的基極是正確的，而且該晶體管為 NPN型管（對應(yīng)上述括號中測試結(jié)果的是 PNP型管）。如果得不到上述結(jié)果，那假定就是錯誤的，必須換一個電極重新測試，直到滿足條件為止。 2) 集電極 C 和發(fā)射極 E 的區(qū)分：若晶體管為 NPN管，在步驟 1）中，已經(jīng)確定基極B。因而對另兩 個電極，一個假設(shè)為集電極 C，另一個假設(shè)為發(fā)射極 E；在 C， B 之間接上人體電阻（即用手捏緊 C， B兩極，但不能將 C， B兩電極短接）代替電阻 RB ，并將黑表棒（對應(yīng)萬用表內(nèi)電源的正極）接 C 極，紅表棒（對應(yīng)萬用表內(nèi)電源的負(fù)極）接 E 極，測量出 C。 E 之間的等效電阻，記錄下來，然后按前一次對 C， E 相反的假設(shè)，再測量一次。比較兩次測量結(jié)果，以電阻小的那一次為假設(shè)正確（因為 C， E之間的電阻小，說明晶體管的放大倍數(shù)大，假設(shè)就正確）。 若晶體管為 PNP管，測量時，只需將紅一表棒接 C 極，黑表棒接 E極即可。 場效應(yīng)管（ FET） 一、場效應(yīng)管的分類 根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，場效應(yīng)管可分為：結(jié)型場效應(yīng)管（ J— FET）和絕緣柵場效應(yīng)管（又稱金屬 — 氧化物 173。— 半導(dǎo)體場效應(yīng)管 MOSFET，簡稱 MOS管）。 根據(jù)極性的不同， J— FET與 MOS 管中又分為： N溝道和 P溝道兩種。 場效應(yīng)管的電路符號如圖 1— 9所示。 圖 1— 9 場效應(yīng)管的電路符號 二、場效應(yīng)管的保存方法與檢測 對于絕緣柵效應(yīng)管（ MOS 管）來說，由于其輸入電阻很大（ 109— 1015?），柵、源極之間的感應(yīng)電荷不易泄放，使得少量感應(yīng)電荷就會產(chǎn)生很高的感應(yīng)電壓，極易使 MOS管擊穿。因而 MOS 管在保存時，應(yīng)把它的三個電極短接在一起。取用時，不要拿它的引腳，而要拿它的外殼。使用時，要在它的柵 、源極之間接入一個電阻或一個穩(wěn)壓二極管，以降低感應(yīng)電壓的大小。焊接時，也應(yīng)使 MOS 管的三個電極短接，且電烙鐵的外殼必須接地，或?qū)㈦娎予F燒好后斷開電源用余熱焊接。 結(jié)型場效應(yīng)管（ J— FET）可用萬用表的歐姆擋進(jìn)行檢測，但本方法并不適用 MOS場 26 效應(yīng)管。將萬用表置于 R179。 1K 檔，用黑表筆接觸假定為柵極 G 的管腳，然后用紅表筆分別接觸另兩個管腳。若阻值均比較小 (約 5－ 10 歐 )，再將紅、黑表筆交換測量一 次。如阻值較大 (∞)，說明都是反向電阻 (PN 結(jié)反向 )，屬 N 溝道管，且黑表筆接觸的管腳為柵極 G，并說明原先的假定是正確的。若兩次測出的阻值均很小，說明是正向電阻，屬于 P溝道管，黑表筆接觸的管腳也為柵極 G。若不出現(xiàn)上述情況時，可以調(diào)換正、負(fù)表筆按上述方法測試，直至判斷出柵極為止。 一般結(jié)型場效應(yīng)管的源極與漏極，其制造工藝是對稱的。所以，當(dāng)柵極 G確定以后，對于源極與漏極不一定要判別，因為這兩個極可以互換使用，而源極與漏極之間的電阻約為幾千歐。 絕緣柵場效應(yīng)管（ MOS 管）由于其電阻太大，極易被感應(yīng)電荷擊穿，因而不能 用萬用表進(jìn)行檢測，而要用專用測試儀測試。 實驗 三 比例、求和運算電路 一、 實驗?zāi)康? 1． 掌握運算放大器組成比例求和電路的特點性能及輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系。 2． 學(xué)會上述電路的測試和分析方法。 二、 儀器及設(shè)備 示波器 、 TB 型模擬電路實驗儀和 ⑤ 號實驗板 等。 三、 實驗電路原理 集成運算放大器是具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級放大電路。當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元件組成輸入和負(fù)反饋電路時，可以實現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。 四、 實驗內(nèi)容及步驟 每個比例、求和運算電路實驗，都應(yīng)先進(jìn)行以下兩項： 1． 按電路圖接好線后，仔細(xì)檢查，確保正確無誤 。 將各輸入端接地，接通電源，用示波器觀察是否出現(xiàn)自激振蕩。若有自激振蕩，則需更換集成運算放大電路。 2． 調(diào)零：各輸入端仍接地，調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使輸出電壓為零（用示波器測量） ⑴ 反相比例放大器 實驗電路如圖 J51 所示 圖 J51 反相比例放大器 預(yù)習(xí)要求： 分析圖 J51 反相比例放大器的主要特點（包括反饋類型），求出表 J51 的理論估算值。 表 J51 27 直流輸入電壓 iV (mv) 50 100 300 1000 輸出電壓oV 理論估算值 實測值 誤差 實驗內(nèi)容 ： 在 5 號實驗?zāi)０迳习磮D J51“反相比例放大器 ”連好線，并接上電源線，做表 J51 中的內(nèi)容。 將反相比例放大器的輸入端接 DC 信號源的輸出，將 DC 信號源的轉(zhuǎn)換開關(guān)置于合適位置，調(diào)節(jié)電位器，使 iV 分別為表 J51 中所列各值，分別測出 oV 的值，填在該表中。 ⑵ 同相比例放大器 實驗電路如圖 J52 所示。 預(yù)習(xí)要求： ① 分析圖 J52 同相比例放大器的主要特點（包括反饋類型），求出表 J52 各理論估算值。 ② 熟悉實驗任務(wù)，自擬實驗步驟，并做好實驗記錄準(zhǔn)備工作。 圖 J52 同相比例放大器 表 J52 直流輸入電壓 iV (mv) 50 100 300 1000 輸出電壓 oV 理論估算值 實測值 誤差 ⑶ 電壓跟隨器 實驗電路如 圖 J53 所示 預(yù)習(xí)要求： ① 分析圖 J53 電路的特點，求出表 J53 中各理論估算值。 ② 熟悉實驗任務(wù)，自擬實驗步驟，并做好實驗記錄準(zhǔn)備工作。 28 圖 J53 電壓跟隨器 實驗步驟： 在 5 號實驗?zāi)０迳希磮D J53 和表 J53 的要求連好線，分別測出表 J53 中各條件下的 oV 值。 表 J53 iV (mv) 50 100 1000 3000 測試條件 10kΩS?R 10kΩF?R LR 開路 同左 同左 100kΩS?R 100kΩF?RLR 開路 100kΩS?R 100kΩF?R