电子教案-电子技术(第5版_付植桐)教学资源42550 第1章晶体管-电子课件

仿真实验　桥式整流滤波电路一、实验目的１．学习二极管桥式整流电路的工作原理㊂２．比较桥式整流电路的输入和输出电压波形㊂３．测试桥式整流电路输出电压值ＵＬ和输入交流电压值Ｕ，并与计算值比较㊂４．观察滤波电容接与不接对输出电压波形的影响，了解滤波电容的作用㊂５．测量整流电路输出脉动电压的峰－峰值㊂６．计算带有电容滤波器的整流电路的平均直流输出电压，并将计算结果与无滤波的整流电路相比较㊂７．观察滤波电容大小变化对输出脉动电压的影响㊂８．观察负载电阻大小变化对输出脉动电压的影响㊂二、实验器材示波器㊀２台；数字万用表㊀１只；ＭＤＡ２５０１硅桥㊀１个；３０Ｖ交流电源㊀１台；１ｋΩ电阻㊀１个；２２０μＦ电容㊀１个；开关㊀１个㊂三、实验原理及实验电路全波桥式整流电路电阻负载时直流电压平均值ＵＬ与输入交流电压有效值Ｕ的关系为ＵＬ＝０．９Ｕ桥式整流输出电压的脉动频率ｆ０为交流电源频率ｆ（＝５０Ｈｚ）的两倍，也等于交流电源周期Ｔ倒数的２倍，即ｆ０＝２ｆ＝２／Ｔ桥式整流电路中每个二极管两端所加的反向峰值电压Ｕｍ为等于交流电压有效值Ｕ的２倍，为保证安全选取整流二极管时最大反向峰值电压ＵＲＭ应取２２Ｕ㊂整流滤波电路的平均直流输出电压ＵＣＬ可用输出电压的峰值ＵＰ减去脉动电压值峰－峰值ＵＰ－Ｐ的一半来计算，即ＵＣＬ＝（ＵＰ－ＵＰ－Ｐ）／２在小电流输出的情况下，全波整流电容滤波电路（包括桥式整流电容滤波电路）的直流输出电压可估算为交流电压有效值的１．２倍，即ＵＣＬʈ１．２Ｕ实验电路如图Ｅ６．４所示㊂四、实验步骤１．用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ软件建立如图Ｅ６．４所示的桥式整流滤波电路㊂２．按下Ｓｐａｃｅ（空格）键，使图Ｅ６．４中的开关Ｓ１处于打开位置，分别双击示波器和数字万用表的图标打开其面板，并进行设置㊂３．单击仿真电源开关，观察ＸＳＣ１㊁ＸＳＣ２示波器屏幕上的波形并进行记录，记录数字１图Ｅ６．４㊀桥式整流滤波实验电路万用表的数字显示㊂４．按下仿真暂停按键，用读数指针测试两条曲线的最大值㊂描绘曲线波形，记录读数指针读取的数值和数字万用表显示的数字，并与计算值比较㊂５．按下Ｓｐａｃｅ（空格）键，使图Ｅ６．４中的开关Ｓ１处于闭合位置，将电容Ｃ１接入电路，重复第３㊁４项实验㊂６．将电容Ｃ１的容量改为１０μＦ，重复第３㊁４项实验㊂７．将电容Ｃ１的容量改回到２２０μＦ，将电阻Ｒ１的阻值改为１００Ω，重复第３㊁４步骤实验㊂桥式整流滤波实验电路的仿真结果如图Ｅ６．５所示㊂２五、思考题１．根据曲线图说明桥式整流电路是全波整流还是半波整流㊂２．桥式整流电路不带电容滤波时电阻负载输出电压平均值与输入电压有效值存在什么关系式？３．桥式整流电路加上电容滤波后输出电压波形有什么变化？电容Ｃ１和电阻Ｒ１的数值大小对输出电压波形有何影响？该输出波形与直流输出电压的平均值及峰值有何不同？４．桥式整流器与半波整流器比较，输出脉动电压的频率与输入正弦电压的频率有何不同？３。

仿真实验　晶闸管调光电路一、实验目的１．学习晶闸管整流电路的工作原理㊂２．掌握晶闸管导通㊁关断的条件㊂３．测试晶闸管调光电路白炽灯两端及触发脉冲信号的波形㊂４．观察当改变可调电阻的阻值时，晶闸管控制极脉冲信号和白炽灯两端的波形变化的情况㊂５．测量当输出脉冲变化时，白炽灯两端的电压值㊂二、实验器材示波器２台；数字万用表１只；１１０Ｖ交流电源１台；白炽灯１个；１００Ω㊁２４０Ω电阻各１个；１５ｋΩ可变电阻１个；１０ｎＦ㊁５１０ｎＦ㊁５１０ｐＦ电容各１个；２００μＨ电感１个；ＭＡＤ２５００硅桥１个；ＢＴＹ７９４００Ｒ晶闸管１只㊂三、实验原理及实验电路在晶闸管承受正向电压的时间内，改变控制极触发脉冲的输入时刻（称为触发脉冲的移相），负载上得到的电压波形也就随着改变㊂这样就可以控制输出电压的大小㊂晶闸管在正向电压下不导通的范围称为控制角（又称为移相角），用α表示；而导电的范围称为导通角，用θ表示㊂导通角越大，输出电压也越大㊂当控制角α＝１８０ʎ时，导通角θ＝０ʎ，晶闸管全关断输出电压为零，当α＝０ʎ时，θ＝１８０ʎ㊂晶闸管全导通，相当于不可控的单相半波整流，这时的输出电压最大，输出电压的平均值（直流输出电压）ＵＬ＝０．４５Ｕａｖ式中，Ｕａｖ是输入电压ｕ的有效值㊂从数学上推导得，控制角为α时，输出电压的平均值是ＵＬ＝０．４５Ｕａｖ１＋ｃｏｓα２负载电流的大小是ＩＬ＝ＵＬＲＬ＝０．４５ＵａｖＲＬˑ１＋ｃｏｓα２这个电流当然就是流过晶闸管的电流，也就是从电源输入的电流㊂实验电路如图Ｅ７．３所示，图Ｅ７．４为晶闸管调光实验电路的参考仿真结果㊂１．用Ｍｕｌｔｉｓｉｍ软件建立如图Ｅ７．３所示晶闸管调光实验电路㊂２．分别将示波器㊁电压表与电路相连㊂３．单击仿真电源开关，观察ＸＳＣ１㊁ＸＳＣ２示波器屏幕上的波形㊂图Ｅ７．４为晶闸管调光实验电路的参考仿真结果㊂４．分挡调节可变电阻器，再次观察ＸＳＣ１㊁ＸＳＣ２波器屏幕上的波形变化的规律，并加以比较㊂１图Ｅ７．３㊀晶闸管调光的实验电路图Ｅ７．４㊀晶闸管调光实验电路的参考仿真结果四、实验步骤５．当改变脉冲形成电容Ｃ值时，再次用示波器观察脉冲波形的变化，加深理解㊂６．当改变可变电阻器阻值时，分别用数字万用表检测晶闸管两端电压，灯两端电压及触发脉冲信号电压，并加以比较分析㊂五、思考题１．根据原理图分析该电路的工作原理㊂２．晶闸管的导通时间与哪些元器件参数有关？３．灯发光亮度与晶闸管的哪个参数有关？４．为什么调节可变电阻器可以调节灯亮度？２。

仿真实验　差分放大器一、实验目的１．计算差分放大器的Ｉｅ㊁Ｉｃ及Ｕｃ，并比较测量值与计算值㊂２．计算差分放大器的差模增益，并比较测量值与计算值㊂３．测定差分放大器输出电压波形与输入波形之间的相位关系㊂４．测定差分放大器的双端的输出峰值电压，并与单端输出峰值电压相比较㊂５．计算差分放大器的共模电压增益，并比较测量值与计算值㊂６．测定差分放大器的共模抑制比ＫＣＭＲ，说明这个参数对抑制噪声的作用㊂二、实验器材示波器１台；信号发生器１台；直流电压源２台；电流表３只；电压表２只；２Ｎ３３９１㊀ＮＰＮ晶体管２个；１００Ω电阻２个；２ｋΩ电阻３个㊂三、实验原理及实验电路在图Ｅ３．３所示的电路中，差分放大器的发射极总电流Ｉｅ可用发射极电阻Ｒｅ两端的电压除以发射极电阻来计算，假定每个晶体管的直流基极电流可忽略，则基极电压Ｕｂ近似等于零，即图Ｅ３．３㊀差分放大器Ｕｅ＝Ｕｂ－Ｕｂｅ＝０－Ｕｂｅ＝－Ｕｂｅ差分放大器的集电极电流Ｉｃ１及Ｉｃ２近似等于射极电流Ｉｅ１及Ｉｅ２㊂当电路对称时，两个晶体管的发射极电流㊁集电极电流和集电极电压都相等Ｉｅ１＝Ｉｅ２＝Ｉｅ／２１Ｉｃ１＝Ｉｃ２＝Ｉｅ／２Ｕｃ１＝Ｕｃ２＝ＵＣＣ－Ｉｃ１Ｒｃ１＝ＵＣＣ－Ｉｃ２Ｒｃ２差分放大器的差模电压增益Ａｄ可通过测量一个集电极的峰值电压（Ｕｃ２Ｐ）和两个基极之间的峰值电压（Ｕｂ１Ｐ－Ｕｂ２Ｐ）来求出，所以Ａｄ＝Ｕｃ２ＰＵｂ１Ｐ－Ｕｂ２Ｐ因ｂ２通过１００Ω电阻接地，因此Ａｄ＝Ｕｃ２ＰＵｂ１Ｐ－０＝Ｕｃ２ＰＵｂ１Ｐ差模输入时，两个晶体管的基极输入电压大小相等，相位相反Ｕｂ１＝－Ｕｂ２对于单端输入单端输出的差分放大器，计算差模电压增益的公式为Ａｄ＝－Ｒｃ２ｒｂｅ式中，ｒｂｅ为晶体管的输入电阻㊂共模输入时，两个晶体管的基极输入电压大小相等，相位相同Ｕｂ１＝Ｕｂ２差分放大器的共模电压增益为集电极输出电压峰值与基极输入峰值电压之比Ａｃ＝Ｕｃ２ＰＵｂ１Ｐ＝Ｕｃ２ＰＵｂ２Ｐ在图Ｅ３．４所示的单端输入单端输出差分放大电路中，因为发射极电阻Ｒｅ对共模信号有很强的串联电流负反馈作用，所以共模电压增益的计算公式为Ａｃʈ－Ｒｃ２Ｒｅ式中，Ｒｃ为集电极负载电阻；Ｒｅ为发射极电阻㊂共模抑制比ＫＣＭＲ是衡量差分放大器对共模信号抑制能力的重要技术指标，定义为差模电压增益与共模电压增益之比ＫＣＭＲ＝Ａｄ／Ａｃ㊀㊀如果以分贝ｄＢ为单位，则ＫＣＭＲ＝２０ｌｇ［Ａｄ／Ａｃ］四、实验步骤１．建立如图Ｅ３．４所示的实验电路，单击仿真开关进行动态分析㊂电路稳定后，记录两管发射极总电流Ｉｅ，集电极电流Ｉｃ１㊁Ｉｃ２和集电极电压Ｕｃ１㊁Ｕｃ２㊂２．用电路元件参数计算发射极总电流Ｉｅ㊂３．计算差分放大电路对称时的集电极电流Ｉｃ１和Ｉｃ２㊂４．计算电路对称时的集电极电压Ｕｃ１和Ｕｃ２㊂２图Ｅ３．４㊀单端输入单端输出的差分放大电路５．建立如图Ｅ３．４所示的实验电路，信号发生器按图设置㊂单击仿真开关运行动态分析㊂记录峰值输出电压Ｕｃ２Ｐ和峰值输入电压Ｕｂ１Ｐ㊂计算放大器的差模电压增益Ａｄ㊂图Ｅ３．５为差分放大电路输出波形的仿真结果㊂３６．根据电路元件参数及晶体管的输入电压ｒｂｅ，计算差模电压增益㊂７．记录输出正弦电压Ｕｃ２波形与输入正弦电压Ｕｂ１波形之间的相位差㊂将信号发生器的输出接线和示波器的探头移到晶体管ＶＴ２的基极ｂ２㊂单击仿真开关运行动态分析㊂记录输出正弦电压Ｕｃ２波形与输入正弦电压Ｕｂ２波形之间的相位差㊂８．将示波器的接地端接到晶体管ＶＴ１和集电极ｃ１，把示波器通道Ｂ的输入设为１Ｖ／Ｄｉｖ，将通道Ａ输入由ＡＣ改为０㊂单击仿真开关运行动态分析，记录两晶体管集电极之间的峰值电压㊂９．计算共模电压增益Ａｃ㊂１０．根据电路元件值，计算共模电压增益㊂１１．根据差模增益Ａｄ和共模增益Ａｃ的测量值，计算共模抑制比的分贝值㊂五、思考题１．发射极总电流Ｉｅ的计算值测量值比较，情况如何？２．差分放大器的电路对称时，发射极电流Ｉｅ与集电极电流Ｉｃ１㊁Ｉｃ２有何关系？３．静态时Ｉｃ１＝Ｉｃ２及Ｕｃ１＝Ｕｃ２的条件是什么？４．直流集电极电流及电压的计算值与测量值比较，情况如何？５．差模电压增益的计算值与测量值比较，两者有何差别？６．说明在图Ｅ３．４所示的差分放大电路中哪个基极为反相输入端，哪个为同相输入端？７．双端输出的峰值电压与单端输出的峰值电压比较有何差别？８．共模电压增益的计算值与测量值比较，情况如何？９．共模电压增益与差模电压增益比较，情况如何？两者差值的大小对抑制差分放大器的噪声有何影响？１０．共模抑制比ＫＣＭＲ这个技术指标对差分放大器的性能有何影响？４。

仿真实验㊀ＲＳ和Ｄ触发器一、实验目的１．检测或非门ＲＳ触发器的逻辑功能㊂２．检测与非门ＲＳ触发器的逻辑功能㊂３．检测Ｄ触发器的逻辑功能和时间波形图㊂二、实验器材直流电源㊀１台；信号发生器㊀１台；逻辑分析仪㊀１台；逻辑开关㊀１个；逻辑探头㊀１个；２输入与非门㊀４个；２输入或非门㊀２个；反相器㊀１个㊂三、实验原理及实验电路触发器是一种能够存储１位二进制数字信号的基本单元电路㊂触发器具有两个稳定状态，用来表示逻辑０和１，在输入信号作用下，两个稳定状态可以相互转换，输入信号消失后，建立起来的状态能长期保存下来㊂ＲＳ触发器是最基本的二进制数存储单元，具有两个输入端Ｒ㊁Ｓ和两个输出端㊂Ｒ为复位端（置０），Ｓ为置位端（置１）㊂约定Ｑ的状态为触发器的状态时，触发器的状态为１，反之，状态为０，当Ｓ输入有效时Ｑ＝１，当Ｒ输入有效时Ｑ＝０㊂Ｄ触发器又称为Ｄ锁存器，它只有一个输入端Ｄ，另外还有一个使能端ＥＮ，用来控制是否接收输入信号㊂当锁存器能接收信号时，输出Ｑ＝Ｄ；当锁存器不能接收信号时，输出Ｑ将 锁存 原来的状态㊂图Ｅ１１．１所示为用两个或非门构成的ＲＳ触发器，这种触发器的输入信号高电平有效，当Ｒ＝０，Ｓ＝１时Ｑ＝１㊂当Ｒ＝Ｓ＝０时，输出端Ｑ保持原来的状态㊂当Ｒ＝１，Ｓ＝０时，Ｑ＝０㊂Ｒ，Ｓ同时为１的状态是不允许的㊂图Ｅ１１．１㊀由两个或非门构成的ＲＳ触发器图Ｅ１１．２所示为用４个与非门和１个反相器构成的Ｄ锁存器㊂当使能端ＥＮ为０时，锁存输入和为１，基本ＲＳ触发器被封锁，输出Ｑ保持原来的状态㊂当使能端ＥＮ置１时锁１存器的输出Ｑ跟随输入Ｄ的变化，使能端置０时输出端Ｑ被 锁存 ㊂图Ｅ１１．２㊀与非门构成的Ｄ锁存器四、实验步骤１．建立如图Ｅ１１．１所示的实验电路这是用两个２输入或非门构成的ＲＳ触发器，图中两个逻辑开关可以改变Ｒ和Ｓ接地或接高电平㊂单击仿真开关运行动态分析㊂观察逻辑探头的明暗变化㊂２．建立如图Ｅ１１．２所示的实验电路这是有四个２输入与非门和一个反相器构成的Ｄ锁存器，这时逻辑开关Ｄ应当置０，使能开关ＥＮ置１，单击仿真开关运行动态分析㊂五、思考题１．由或非门构成的ＲＳ触发器，输入信号低电平有效还是高电平有效？２．由与非门构成的ＲＳ触发器，输入信号低电平有效还是高电平有效？３．根据由非门构成的ＲＳ触发器的输入㊁输出变化，写出这种基本ＲＳ触发器的特性方程㊂２。

仿真实验　乙类推挽功率放大器一、实验目的１．测定乙类推挽放大器的直流负载线及静态工作点在直流负载线上的位置㊂２．测定乙类推挽放大器的交流负载线㊂３．观察输出波形的交越失真，学习消除交越失真的方法㊂４．测定最大不失真峰值输出电压，并比较测量值与估算值㊂５．测量乙类推挽放大器的信号电压增益㊂６．测量乙类推挽功率放大器的最大不失真输出功率㊂７．测定放大器的效率㊂二、实验器材直流电源１台；数字万用表１只；信号发生器１台；示波器１台；电流表１只；２Ｎ３９０４ＮＰＮ晶体管１个；２Ｎ３９０６ＰＮＰ晶体管１个；二极管２个；１０μＦ电容２个；１００μＦ电容１个；１００Ω电阻１个；５．１ｋΩ电阻２个㊂三、实验原理及实验线路图Ｅ４．２是一个晶体管为零偏乙类推挽放大电路，如果把静态工作点设置得比截止区稍高一些，使放大器工作在甲乙类放大状态，就可有效地消除交越失真，图Ｅ４．３就是这种甲乙类推挽功率放大器的直流偏置电路，晶体管的集－射电压为Ｕｃｅ１＝ＵＣＣ－ＵｅＵｃｅ２＝Ｕｅ－０＝Ｕｅ完整的乙类推挽功率放大电路如图Ｅ４．４所示，每个晶体管的直流负载线与横轴的交点为Ｕｃｅ＝ＵＣＣ／２每个晶体管的Ｑ点将与截止点靠得很近㊂交流负载线将通过Ｑ点，与纵轴的交点为ＩＣＯ＝ＵｃｅｑＲＬ式中，Ｕｃｅｑ＝ＵＣＣ／２㊂用示波器测量输出电压峰值ＵｏＰ和输入电压峰值ＵｉＰ，便可求出放大器的电压增益为Ａｕ＝ＵｏＰＵｉＰ电压有效值Ｕｏ为峰值ＵｏＰ的１／２，因此放大器的最大平均值输出功率Ｐｏ为Ｐｏ＝Ｕ２ｏＲＬ＝Ｕ２ｏＰ２ＲＬ乙类放大器的效率η为最大平均输出功率Ｐｏ除以电源供给功率Ｐｅ，再乘以１００％η＝ＰｏＰｅˑ１００％式中，Ｐｅ＝ＵＣＣＩＣＣ，总电流ＩＣＣ＝ＩＣ＋（ＵＣＣ－Ｕｂ１）／Ｒｂ１㊂１四、实验步骤１．建立如图Ｅ４．２所示的实验电路，信号发生器和示波器按图需要进行设置，如图Ｅ４．３所示㊂图Ｅ４．２㊀乙类推挽放大电路图Ｅ４．３㊀乙类推挽放大电路信号发生器的设置２．单击仿真开关进行动态分析㊂注意观察示波器屏幕显示的输出波形有交越失真，画出交越失真的波形图㊂参考的仿真波形图如图Ｅ４．４所示㊂图Ｅ４．４㊀有交越失真乙类推挽功率放大器仿真波形图３．建立如图Ｅ４．５所示的实验电路，数字万用表设置为直流电压挡㊂４．单击仿真开关运行动态分析㊂当电路达到稳态后，记录晶体管ＶＴ１的基极偏压ＵＢ１㊂然后用万用表分别测量节点ＵＢ２㊁ＵＥ和Ａ点电压，并记录电流表上的集电极电流读数ＩＣ㊂５．根据步骤４记录的电压值，分别计算两个晶体管的集－射极电压ＵＣＥ１和ＵＣＥ２㊂２图Ｅ４．５㊀甲乙类推挽功率放大器６．画出直流负载线㊂根据步骤４测得的数据，确定静态工作点Ｑ㊂７．建立如图Ｅ４．６所示的实验电路，信号发生器和示波器按需要进行设置㊂根据ＵＣＥ和ＲＬ的数值，在直流负载线的基础上画出交流负载线㊂图Ｅ４．６㊀完整的乙类推挽功率放大器８．单击仿真开关运行动态分析㊂注意观察输出波形不再出现交越失真㊂增大输入信号电压，直至刚好出现削波失真，然后稍微减小一点输入，使削波现象消失㊂记录交流最大不失真输出电压和输入电压的峰值，同时记录直流集电极电流ＩＣ㊂９．根据步骤８测出的电压，计算放大器的电压增益㊂１０．根据步骤６作出的交流负载线和Ｑ点，估算出现削波前应该达到的最大不失真３交流输出电压的峰值㊂１１．根据步骤８测出最大不失真交流峰值电压，计算负载ＲＬ获得的最大不失真输出功率Ｐｏ㊂１２．由电源电压ＵＣＣ㊁集电极电流ＩＣ和流过偏置电阻Ｒ１的电流（ＵＣＥ－ＵＢ１）／Ｒｂ１，计算直流电压源供给功率ＰＥ㊂１３．根据输出功率Ｐｏ和电源供给功率ＰＥ，计算放大器的效率η㊂五、思考题１．图Ｅ４．２所示的电路产生交越失真的原因是什么？在电路中加进两个二极管ＶＤ１和ＶＤ２起什么作用？２．静态工作点Ｑ位于直流负载线的何处？也在交流负载线上吗？３．直流负载线和交流负载线之间有何关系？４．实验中测得的最大不失真峰值输出电压与估算值比较，情况如何？５．乙类推挽放大器最大不失真输出功率的测量值与计算值比较，情况如何？４。