電子學實驗 V = 10 V CC V = 10 V CC 1 kω 5 kω 1 MΩ 100 Ω 500 kω 10 μf Buzzer (3 V) 10 μf A 1 μf 10 μf 10 kω B Microphone 10 kω 1 μf 林鐘烲老師主編何明字老師協編 2006 年 1

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峰浦
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1 電子學實驗 V = 10 V CC V = 10 V CC 1 kω 5 kω 1 MΩ 100 Ω 500 kω 10 μf Buzzer (3 V) 10 μf A 1 μf 10 μf B Mcrphne 1 μf 林鐘烲老師主編何明字老師協編 006 年 11 月初版 013 年 03 月二版

2 目錄 00 目錄 I 00 認識儀器實驗一 R L & C 電路之特性實驗二二極體的認識與應用實驗三二極體的應用 ( 續 ) 實驗四電晶體開關實驗五電晶體之直流偏壓實驗六電晶體基本放大電路實驗七頻率響應實驗八運算放大器之基本運用實驗九運算放大器之應用實驗十運算放大器之應用 ( 續 ) 實驗十一電晶體特性曲線之觀測實驗十二場效電晶體之偏壓及開關電路實驗十三場效電晶體之偏壓與放大 I

認識儀器目的此在了解電子學實習所會用到的儀器, 包括類比示波器數位示波器波形產生器三用電錶電源供應器經實際操作來學習儀器的操作與疑難排解 I. 類比示波器類比示波器面板示意圖 GW OSCILLOSCOPE GOS-6G 0MHz VERTICAL HORIZONTAL TRIGGER POSITION POSITION POSITION HOLDOFF LEVEL B CH1.

3 認識儀器目的此在了解電子學實習所會用到的儀器, 包括類比示波器數位示波器波形產生器三用電錶電源供應器經實際操作來學習儀器的操作與疑難排解 I. 類比示波器類比示波器面板示意圖 GW OSCILLOSCOPE GOS-6G 0MHz VERTICAL HORIZONTAL TRIGGER POSITION POSITION POSITION HOLDOFF LEVEL B CH1. CHOP CH. DUAL. ADD. MODE. X-Y H. C CH INV X10 MAG D TIME/DIV TV-V X-Y MIN NORM AUTO E LOCK V VOLTS/DIV VOLTS/DIV mv V mv I CH1 X CH Y CHOP TV-H ms J 0 1uS S.5.1 ALT COUPLING. AC. HF F REJ. TV. DC SOURCE CH1. X-Y CH. G LINE. EXT. AC DC L GND VAR. M AC DC GND VAR. SWP. UNCAL SWP. VAR. SLOPE N TRIG. ALT CAL Vp-p 1 KHz INTEN FOCUS TRACE ROTATION Q P POWER A CH1 K 1M? //5pF CH 1M? //5pF EXT 1M? //35pF 300V CATII 300V CATII 100V CATII MAX. 400Vpk MAX. 400Vpk O MAX. 100Vpk!!! A 鍵 : 類比示波器電源開關 B 鍵 :Ch 1 的垂直位置調整 C 鍵 :Ch 的垂直位置調整 D 鍵 : 水平位置調整 E 鍵 : 波形起始點的改變 F 鍵 : 交連方式選擇鈕 G 鍵 : 觸發 ( 同步 ) 信號源選擇 H 鍵 : 觀測形式的選擇 I 鍵 :Ch 1 輸入的垂直粗調 J 鍵 : 水平掃描時間的粗調 K 鍵 :Ch 1 或 X 軸之輸入端子 L 鍵 :Ch 1 的 AC-DC 輸入選擇開關 M 鍵 : 正負斜率選擇 N 鍵 :Ch 1 或 X 軸的輸入的垂直粗調 O 鍵 :Ch 或 Y 軸之輸入端子 P 鍵 : 聚焦調整 Q 鍵 : 亮度調整 0-1

II. 數位示波器數位示波器面板示意圖 HEWLETT 54603B PACKARD OSCILLOSCOPE 60 MHz Vlage Tme Curr I Trace Seup Run Sp Au-re Erae M K Au-cale Dplay Prn H L Delay Surce J Level Vl/dv Vl/dv E F 5 V mv 5 V mv Man Delayed

4 II. 數位示波器數位示波器面板示意圖 HEWLETT 54603B PACKARD OSCILLOSCOPE 60 MHz Vlage Tme Curr I Trace Seup Run Sp Au-re Erae M K Au-cale Dplay Prn H L Delay Surce J Level Vl/dv Vl/dv E F 5 V mv 5 V mv Man Delayed Mde 1 Pn Pn C D Tme/dv G 5 5 n Scpe Cuplng Hldff B Pwer 1 A 0 1 X Y Exernal Trgger A 鍵 : 數位示波器電源開關 B 鍵 : 校正電壓 C 鍵 :Ch 1 或 X 軸垂直位置調整 D 鍵 :Ch 或 Y 軸垂直位置調整 E 鍵 :Ch 1 或 X 軸輸入垂直粗調 F 鍵 :Ch 或 X 軸輸入垂直粗調 G 鍵 : 水平掃瞄時間的粗調 H 鍵 : 自動掃瞄 I 鍵 : 顯示電壓值 J 鍵 : 觸發的調整 K 鍵 : 暫停顯示 L 鍵 : 列印 M 鍵 : 恢復顯示 0-

Run/Sp 鍵 Trgger LEVEL 旋鈕 Trgger menu 鍵 Sngle rgger 鍵 Trgger frce 鍵 Hrznal menu

5 III. 數位示波器新版數位示波器面板示意圖液晶顯示器功能鍵 Varable 旋鈕 Vercal pn 旋鈕 VOLTS/DIV 旋鈕 Hrznal pn 旋鈕 Acqure 鍵 Dplay 鍵 Uly 鍵 Help 鍵 Aue 鍵 Curr 鍵 Meaure 鍵 Save/Recall 鍵 Hardcpy 鍵 Run/Sp 鍵 Trgger LEVEL 旋鈕 Trgger menu 鍵 Sngle rgger 鍵 Trgger frce 鍵 Hrznal menu 鍵 TIME/DIV 鍵外部觸發器電源開關 USB 介面探棒補償輸出 CH1 輸入端子 CH1 / CH 鍵 CH 輸入端子 MATH 鍵接地端子 0-3

6 LCD 顯示 TFT 彩色,30 x 34 解析度, 寬視角 LCD 顯示 Funcn 鍵 : 啟動 LCD 螢幕左側的功能 F1 ( 頂 )~F5 ( 底 ) Varable 旋鈕增大或減小數值, 移至下一個或上一個參數 Acqure 鍵設定擷取模式 Dplay 鍵設定螢幕設定 Curr 鍵運行游標測量 Uly 鍵設定 Hardcpy 功能, 顯示系統狀態, 選擇功能表語言, 運行自我校準, 設定探棒補償信號, 以及選擇 USB h 類型 Help 鍵顯示説明內容 Aue 鍵根據輸入信號自動進行水平垂直以及觸發設定 Meaure 鍵設定和運行自動測量 Save/Recall 鍵儲存和擷取圖像, 波形或面板設定 Hardcpy 鍵將圖像波形或面板設定儲存至 USB Run/Sp 鍵運行或停止觸發 Trgger level 旋鈕設定觸發準位 Trgger menu 鍵觸發設定 Sngle rgger 鍵選擇單次觸發模式 Trgger frce 鍵無論觸發條件如何, 擷取一次輸入信號 Hrznal menu 鍵設定水平視圖 Hrznal 水平移動波形 pn 旋鈕 TIME/DIV 旋鈕選擇水平檔位 Vercal pn 垂直移動波形旋鈕 CH1/CH 鍵設定垂直檔位元和耦合模式 VOLTS/DIV 旋鈕選擇垂直檔位 CH1/CH 輸入端子接收輸入信號 : 1MΩ±% 輸入阻抗,BNC 端子接地端子連接 DUT 接地導線, 常見接地 MATH 鍵完成數學運算 USB 介面用於傳輸波形資料螢幕圖像和面板設定探棒補償輸出輸出 Vp-p 方波信號, 用於補償探棒或演示外部觸發輸入接收外部觸發信號電源開關啟動或關閉示波器 0-4

Sweep Ree F F Ex Freq B G Frequency CAT.

7 IV. 示波器探棒 1X, 10X 調整鍵鉤子接地夾 V. 波形產生器波形產生器面板示意圖 MOTECH FG MHz Sweep/Funcn Generar C D E Mde/Func Freq/Per Range/An Sub Func Sweep Ree F F Ex Freq B G Frequency CAT. II Ex Freq In Swp Ou /Trg n Whe Rae Symmery (TTL) (TTL) H VCG In Sync Ou Func u DC Offe (50Ω) Amplude A POWER 1 0 ON OFF A 鍵 : 波形產生器電源開關 B 鍵 : 調整輸出頻率 C 鍵 : 選擇波形 D 鍵 : 選擇單位 E 鍵 : 頻率範圍 F 鍵 : 選擇大小範圍鍵 G 鍵 : 調整振福大小 H 鍵 : 波形輸出端 0-5

VI. 三用電錶三用電錶面板示意圖 DIGITAL MULTIMETER MODEL:GDM-8135 V -? m DC100V AC1000V MAX COM n 500V MAX AC 00mV 00µA 0 0 00 00 1000VAC 100VDC 000 0A 00? 0 00 000 0M? A MAX p 0A MAX a DC V ma K?

8 VI. 三用電錶三用電錶面板示意圖 DIGITAL MULTIMETER MODEL:GDM-8135 V -? m DC100V AC1000V MAX COM n 500V MAX AC 00mV 00µA VAC 100VDC 000 0A 00? M? A MAX p 0A MAX a DC V ma K? PWR b c d e f g h j k l a 鍵 :DC/AC 切換鍵 : 選擇量測範圍 b 鍵 : 量測電壓 j 鍵 : 選擇量測範圍 c 鍵 : 量測電流 k 鍵 : 選擇量測範圍 d 鍵 : 量測電阻 l 鍵 : 電源開關 e 鍵 : 短路測試 ( 與 f 同時按下 ) m 孔 : 電壓 / 電阻端 f 鍵 : 選擇量測範圍 n 孔 : 共同接地端 g 鍵 : 選擇量測範圍孔 : 小電流端 ( A 以下 ) h 鍵 : 選擇量測範圍 p 孔 : 大電流端 (0 A 以下 ) 0-6

9 VII. 電源供應器電源供應器面板示意圖 A 鍵 : 電源供應器之開關 B 鍵 : 電壓大小之旋鈕 C 鍵 : 電流大小之旋鈕 D 模式 : 選擇量測範圍 E 模式 : 串聯電源模式 F 模式 : 並聯電源模式 G 模式 : 觀看電壓 / 電流模式 0-7

VIII. 麵包板麵包板可供插設電子零件建構電路, 各個電子零件可依需求插接或拔除, 使得電子零件可重複使用, 並可節省電路組裝的時間麵包板內部是由彈簧銅箔片所組成, 各插孔的連接情況如下圖所示各插孔組之間可視需求利用單芯線做連結通互線直垂水平線互通通互線直垂 IX. 麵包板上插接電路需注意事項 1.

10 VIII. 麵包板麵包板可供插設電子零件建構電路, 各個電子零件可依需求插接或拔除, 使得電子零件可重複使用, 並可節省電路組裝的時間麵包板內部是由彈簧銅箔片所組成, 各插孔的連接情況如下圖所示各插孔組之間可視需求利用單芯線做連結通互線直垂水平線互通通互線直垂 IX. 麵包板上插接電路需注意事項 1. 電子零件插設的相對位置應與電路圖吻合, 以方便辨識及除錯 ( 如下列圖一與圖二之示範 ). 電子零件需儘量平貼於板面, 但不可影響元件上之標示的判讀 3. 電子零件的引腳, 須理直不得彎曲, 以免拔插時損壞麵包板內之銅箔片 4. 佈線須力求整齊美觀, 切忌雜亂為了方便辨識及除錯, 儘量採用不同顏色之導線, 例如正電源一般採用紅色導線, 負電源用黃色, 地線用黑色, 信號線用白色 ( 如圖二所示 ) 5. 導線須平貼板面, 不得懸空跨過電子零件, 並避免導線間交叉重疊, 並注意不要遮蓋過多的插孔 0-8

11 6. 在拔插電子零件及導線的過程中, 須切斷電源, 等完成拔插之動作且檢查無誤後, 方可通電 V = 10 V CC R 1 R 1 kω C C 1 Q V CEQ V VR = 圖一電路圖 R 1 R C 1 Q C VR 圖二麵包板上之電路 0-9

12 X. 電阻元件介紹電阻器色碼表 (Rer Clur Cde) 四色環電阻器 (4 Band Cde Rer) 棕黑紅金 = = 1kΩ ± 5% 顏色第一讀數第二讀數倍數誤差率 Clr 1 Band nd Band Mulpler Tlerance 棕 Brwn = 10 ±1% 紅 Red 10 = 100 ±% 橙 Orange = 1000 黃 Yellw = 綠 Green = ±0.5% 藍 Blue = ±0.5% 紫 Vle = ±0.1% 灰 Grey = ±0.05% 白 Whe = 黑 Black = 1 金 Gld 10 1 = 0.1 ±5% 銀 Slver 10 = 0.01 ±10% 無色 Nne ±0% 顏色第一讀數第二讀數第三讀數倍數誤差率 Clr 1 Band nd Band 3 rd Band Mulpler Tlerance 黃紫綠金棕 = 五色環電阻器 (5 Band Cde Rer) = 47.5Ω ± 1% 0-10

13 XI. 電容元件介紹 1. 陶瓷電容陶瓷電容是以陶瓷為介電質的電容器其結構是由二層或更多層交替出現的陶瓷層和金屬層所組成, 金屬層連結到電容器的電極規格說明陶瓷電容上會印有三位數的編碼標示其電容值, 前二個數字標示容值最高的二位數, 最後一數字則標示 10 的次方, 其單位為皮法拉 (pf) 數字後會有一個字母標示其電容允差範圍例 : 一陶瓷電容標示 104K, 表示其容值為 pf = 100,000 pf = 100 nf = 0.1 µf ±10% C ± 0.5 pf M ±0% D ± 0.5 pf P 100 0% J ± 5% Y 0 50% K ±10% Z 0 80% 0-11

14 . 電解電容電解電容是一種在其正負極之間有電解質的電容常見的電解電容包括由金屬鋁構成電極氧化鋁構成電介質的鋁電解電容, 還有結構類似的鉭電解電容電解電容有正負極之分, 其特點為容量較大, 瞬間擊穿後仍有恢復的可能但由於電解液的存在, 也可能會在高負載時發生汽化爆炸規格說明電容長腳為正極, 短腳為負極元件上都有標示其規格, 例如下圖, 規格為 1000 µf 耐壓 16 V 0-1

15 實驗一 R L & C 電路之特性實驗目的本實驗主要在利用電路學中所學的 R L&C 相關電路, 觀察其頻率響應, 並與理論相驗證, 並熟悉如何在麵包板上插設電路及實驗儀器之使用 I. RC 暫態電路 : ( 一 ) 1. 接妥下圖電路, V = Vp-p 方波. 以示波器同時觀察 V 及 V, 記錄時間常數, 並與計算值比較 3. 觀察 V 及 V 的相位差, 並紀錄相位差為 45 時的頻率此時 V 改用 V 弦波 4. 改變頻率, 並比較高頻與低頻時的 V 值 ( 二 ) 1. 將 ( 一 ) 的電阻和電容調換位置. 重複實驗 ( 一 ) 中的步驟 3 4 p-p 正 1 kω V V 0.1 μf II. RL 暫態電路 : ( 一 ) 1. 接妥下圖電路, V = Vp-p 正弦波. 改變 V 的頻率, 觀察 V 及 V 的相位差及 V 的振幅大小, 記錄 V 及 V 相位差為 45 時的 V 頻率, 並比較 V 在高頻與低頻時的振幅大小 1-1

16 ( 二 ) 1. 將 ( 一 ) 中的電阻與電感調換位置. 令 V = Vp-p 方波, 觀察其時間常數, 並與計算值比較 3. 令 V = Vp-p 正弦波, 重複實驗 ( 一 ) 中的步驟 1 1 kω V V 100 mh III. R L & C 電路 : 1. 令 V = Vp-p 正弦波, 以示波器同時觀察 V 及 V, 記錄當 V 振幅為最大時的頻率. 改變頻率, 分別記錄當 V 相位領先 V 的相位為 45 時及 V 相位落後 V 的相位為 45 時的頻率 0.1 μf 100 mh V V 1 kω 1-

17 實驗二二極體的認識與應用實驗目的本實驗之目的主要在了解二極體的工作特性, 並以二極體的工作特性為基礎進一步探討半波全波整流電路的工作原理最後, 將學習如何利用二極體製作非線性曲線 I. 觀察二極體特性曲線及半波整流 : 1. 接妥下圖電路, 並令 V = 10 Vp-p,1 khz 正弦波. 將示波器 Ch 1 探針的正端鉤於 A 點, 負端夾在 B 點,Ch 探針的正端鉤於 C 點, 再將時間掃描扭轉至 X-Y 檔, 此時即可觀察到二極體的特性曲線, 但此為顛倒的曲線, 必須將 Ch 反向才能呈現正常的特性曲線將所觀察的曲線畫於下圖 (1) 3. 將二極體改換為 3 V 的稽納 (Zener) 二極體, 同步驟觀察其特性曲線並繪於下圖 () 4. 改令 V = 5Vp-p,1 khz 正弦波, 觀察 V 的波形, 將 V 及 V 分別畫於下圖 (3) (4) A B V V R = 1kΩ L C -1

18 Ch Ch Ch 1 Ch 1 (1) () V V (3) (4) 註 : 此處的二極體若使用訊號二極體 ( 紅螞蟻 ), 可以得到較好的特性曲線, 因為頻率響應較佳 II. 橋式整流電路 ( 全波整流 ): 1. 接妥下圖電路, 並令 V = 5Vp-p,1 khz 正弦波, 將 V 的波形畫於圖 (5). 觀察此時 V 的輸出波形, 將之畫於圖 (6) 中, 並說明此電路的工作原理 3. 於 R L 兩端並聯一個 100 µ F 的電容 ( 注意電容極性的連接 ), 再觀察 V 的輸出波形, 並畫於圖 (7), 試說明此一電容的功用 -

19 D1 D V D D 3 4 R = 1kΩ L V V V (5) (6) V (7) -3

20 III. 利用二極體製作可調式的非線性曲線 : 1. 接妥下圖電路, 令 V = 0 Vp-p,1 khz 正弦波. 改變 V 及 V 的值, 將示波器置於 X-Y 檔, 觀察 V V的特性曲線, 並畫於下表中 V V A V V V B V V V V = 10 V = 10 V V -4

21 V V V = 10 V = 5V V V V V = 5 V = 5V V V V V = 5 V = 10 V V -5

22 實驗三二極體的應用 ( 續 ) 實驗目的本實驗的目的在進一步認識二極體相關的應用電路, 包括有整流箝位倍壓截波等電路, 利用二極體的工作特性, 以了解這些電路的工作原理 I. 整流器 : 1. 接妥下圖電路, 令 V = 10 Vp-p,1 khz 正弦波, 請注意電容極性的正確連接. 觀察 V 的電壓波形, 並將 V 及 V 分別繪於圖 (1) () V V 100 μf R = L V V (1) () 3. 試說明此電路之工作原理 3-1

23 II. 箝位電路 (Clampng crcu): 1. 依序接妥下表中的各電路, 並分別令 V = 0 Vp-p,1 khz 正弦波及方波. 將所觀察到的輸出電壓波形繪於表中的相對位置 3. 說明此電路的工作原理輸輸方波輸入正弦波輸入電出波路入波形形 V V 0.1 μf V V V V 0.1 μf V V V V 0.1 μf V V V V E (5 V) 0.1 μf V V V V E (5 V) 3-

24 III. 倍壓器 (Vlage mulpler): 1. 接妥下圖電路, 令 V = 10 Vp-p,1 khz 正弦波 ( 請注意電容極性的連接 ) 量 V, 然後接上負載 R = L, 再量 V. 觀察 V 的輸出電壓, 並將 V 與 V 分別繪於圖 (3) (4) 100 μf D V C 1 D μf C V R = L V V (3) (4) 3. 試說明此電路之工作原理 3-3

25 IV. 截波電路 (Clppng crcu): ( 一 ) 串聯偏壓式截波器 1. 依序接妥下表中各電路, 其中令 V = 0 Vp-p,1 khz 正弦波. 將 V 及各電路的 V 電壓波形繪於表中的相對位置輸出電波形輸入波與電形壓路 V V V E (4 V) V V V E (4 V) V V V E (6 V) V V V E (6 V) V 3-4

26 ( 二 ) 並聯偏壓式截波器 1. 同樣地, 依序接妥下表中的各電路, 令 V = 0 Vp-p,1 khz 正弦波. 將 V 及電路的 V 電壓波形繪於表中的相對位置輸出電波形輸入波與電形壓路 V V V V E (4 V) V V V E (4 V) V V V E (6 V) V V V E (6 V) 3-5

27 ( 三 ) 雙準位偏壓截波電路 1. 依序接妥下表中的各電路, 令 V = 0 Vp-p,1 khz 正弦波, 並依照表中所給定的條件設定 E 1 及 E 的電壓值. 將 V 的電壓波形繪於相對位置, 同時利用 X Y 線 3. 試說明此電路之工作原理檔觀察 V 與 V 的轉換曲電路條件輸出電壓波形輸入輸出轉換曲線 V V V E1 E V E1 = 6V E = 4V V V V V E1 E V E1 = 4V E = 6V V V V V E1 E V E = 5V E 1 = 5V V V V V V z1 V z D 1 D V V V z1 z = 3V = 3V V 3-6

28 實驗四電晶體開關實驗目的本實驗的目的在 : 1. 瞭解以電晶體為開關時的工作區域. 利用電晶體開關結合並聯諧振電路來觀察振鈴現象 (Rng) 3. 以電晶體開關來製作聲控開關 4. 瞭解電驛 (Relay) 的工作原理, 並以電晶體開關結合電驛製作振盪器 I. 基本開關 : V = 10 V CC 1 kω V 1 kω V (1) 1. 連接上圖電路圖, 並令 V = V. 觀察並記錄 LED 的明暗現象,1 Hz 方波 3. 以示波器同時觀察 V S 及 V CE 的電壓波形, 將它們繪於圖 (1) 4. 試說明此電路的工作原理 4-1

29 II. 觀察振鈴現象 (Rng): V = 10 V CC A 100 mh 0.1 μf B 1 kω VR = 100 Ω V V () 1. 連接上圖電路圖, 並令 V = V,50 Hz 方波. 以示波器分別觀察 V 及 V AB 的波形, 將它們繪於圖 () 3. 將 VR 並聯於 A B 兩點, 調整 VR 的值, 觀察並記錄它對 V AB 所造成的影響 4. 試說明此電路的工作原理 III. 聲控開關 : V = 10 V CC V = 10 V CC 1 kω 5 kω 1 MΩ 100 Ω 500 kω 10 μf Buzzer (3 V) 10 μf A 1 μf B Mcrphne 1 μf 4-

30 1. 連接上圖電路圖, 請注意 A B 點的電壓應該大約等於 V CC /= 5V, 否則請更換電阻值, 使 A B 點的電壓約等於 V CC /. 請對喇叭說話, 試著提高音量, 直到蜂鳴器發聲為止 3. 試說明此電路的工作原理 IV. 電驛 (Relay) 之基本操作 : N. C. V = 10 V CC N. O. A N. C. N. O. 0 kω Relay B LED Relay 100 μf 500 Ω A B V = 10 V CC 1. 連接上圖電路圖, 電驛的各接腳請正確地接於圖中的各相對應位置. 觀察 LED 的明滅現象, 並試說明電路的工作原理, 以解釋 LED 的明滅現象 4-3

31 實驗五電晶體之直流偏壓實驗目的本實驗的目的在瞭解電晶體直流偏壓的電路結構工作原理及調整步聚本實驗中共實現四種偏壓模式, 分別為固定偏壓自給偏壓集極 - 基極偏壓以及直接耦合偏壓 I. 固定偏壓 (Fxed-ba): V = 10 V CC I CQ 1 kω I BQ V CEQ V = 0V VR = 1. 連接上圖電路圖, 並調整 VR 使得 V CEQ = 5V. 記錄 VR 的電阻值, 同時計算 I BQ 及 I CQ 的值 5-1

32 II. 自給偏壓 (Self-ba, 射極回授偏壓 ): V = 10 V CC I CQ 5 kω V C I BQ V CEQ V = 0V VR = I EQ R = 1kΩ E V E 1. 接妥上圖電路圖, 調整 VR 使得 V CEQ = 5V. 量測 V B V C E 3. 同時請說明此電路回授的情形 V 之電壓, 並記錄之同時計算 I BQ I CQ I EQ III. 集極 - 基極偏壓 ( 集極回授偏壓 ): V = 10 V CC VR = 1 MΩ R = 1kΩ C I BQ I CQ V CEQ V = 0V 5-

33 1. 連接上圖電路圖, 調整 VR 使得 V CEQ = 5V. 記錄 VR 的電阻值, 並計算 I BQ 3. 請說明此電路回授的情形 I CQ 之值 IV. 直接耦合偏壓 (Drec-cupled ba): V = 10 V CC R C1 R C Q V CE Q 1 V CE1 R E R B R E1 R f 1. 請選取適當的 R B R C1 R E1 R C R E R f, 使得.5 V V CE V 且 4V 6V V CE. 記錄下所選取的各電阻值 3. 請分析此電路之偏壓情形 5-3

34 實驗六電晶體基本放大電路實驗目的本實驗的目的在瞭解電晶體放大電路的基本特性, 學習電晶體工作點的調設及輸入阻抗輸出阻抗與放大倍率的量測本實驗共三種電晶體放大電路, 分別為共射極共集極及共基極放大電路 I. CE 放大電路 : V = 10 V CC R 1 = R = 5kΩ C 10 μf 10 μf V CEQ V VR = A B R = L V R = 1kΩ E 100 μf R n R (a) Wh R E 1. 連接上圖電路, 調整 VR 使得 V CEQ = 5V. 令 V = 1 khz 正弦波, 調整 V 的電壓使 V 達最大不失真波形 3. 請設法量測出 R n R 及 A V 各值, 並與理論值互相比較 (b) Whu R E 1. 將上圖中 A B 兩點短路, 並重覆 (a) 中之各步驟 6-1

35 II. CC 放大電路 (Emer fllwer): V = 10 V CC R 1 = R = 5kΩ C 10 μf VR = V CEQ 10 μf V R = 1kΩ E R = L V R n R 1. 連接上圖 CC 放大電路, 並調整 VR 使得 V CEQ = 5V. 令 V = 1 khz 正弦波, 調整 V 的電壓使 V 達最大不失真波形 3. 請設法量測出 R n R 及 A V 各值, 並與理論值互相比較 III. CB 放大電路 : 10 μf E C 10 μf V B R = L V 10 V 10 V R n R 1. 連接上圖 CB 放大電路, 同時令 V = 0.1 Vp-p,1 khz 正弦波. 請設法量測出 R n R 及 A V 各值, 並與理論值互相比較 6-

36 實驗七頻率響應實驗目的本實驗的目的在觀察濾波器電路與電晶體放大電路的頻率響應, 首先透過繪製低通濾波器與帶通濾波器的波德圖 (Bde pl) 以瞭解系統之頻率響應特性, 最後進一步探討共射極電晶體放大器的頻率響應 I. 低通濾波器 (Lw-pa fler, LPF): 1 kω V 1 μf V 1. 連接上圖電路, 並描繪此電路之頻率響應於對數座標紙上, 座標軸分別如下圖 (1) () 所示 V ( jω) 0lg V( jω) V ( jω) V( jω) lg ω (1) () lg ω 7-1

37 II. 帶通濾波器 (Band-pa fler, BPF): 0.1 μf 1 kω V kω 0.1 μf V 1. 連接上圖電路, 同樣地描繪其頻率響應 III. CE 放大器之頻率響應 : V = 10 V CC R C = 5kΩ 10 μf 10 μf VCEQ V VR = V R = 1kΩ E 1. 接妥上圖電路, 調整 VR 使 V CEQ = 5V. 描繪此電路之頻率響應 7-

38 實驗八運算放大器之基本運用實驗目的本實驗的目的在認識運算放大器的規格及特性, 並實現運算放大器的基本電路 : 反相放大器非反相放大器積分器微分器及全通濾波器 I. 反相放大器 (Inverng amplfer): R b R a 3-6 μa741 V V 1. 請觀察並描繪 V 與 V 之電壓波形. 試說明 V 與 V 的關係 II. 非反相放大器 (Nn-nverng amplfer): R b R a 3-6 μa741 V V 1. 步驟同實驗 I. 8-1

39 III. 積分器 (Inegrar): 1 MΩ 0.1 μf 3-6 μa741 V V 1. 令 V 為正弦波 ( 注意 : V 不可含有直流電壓 ). 觀察並描繪 V 與 V, 同時說明其間的關係 3. 將 V 改成方波, 重複步驟 IV. 微分器 (Dfferenar): 1 kω 0.1 μf 3-6 μa741 V V 1. 令 V 為正弦波. 觀察並描繪 V 與 V, 同時說明其間的關係 8-

40 V. 全通濾波器 (All-pa fler, APF): 3-6 μa741 V V 0.1 μf 1. 令 V 為正弦波. 觀察並說明 V 與 V 的關係 V ( jω) 3. 畫出 V ( jω) V ( jω) 及 V ( jω) 4. 令 V = 方波, 觀察 V () =? 5. 解釋電路之工作原理 8-3

41 實驗九運算放大器之應用實驗目的本實驗的目的在瞭解以比較器為基礎的運算放大器的應用電路, 並討探其工作原理 I. Wndw crcu: V CC R 1 V a 3-6 μa741 V V V b R R μa741 1 kω V CC V CC 1. 調 R 1 R 及 R 3使 V a = 5V V b = 5V. 觀察並描繪 V () 及 V () 的電壓波形 3. 利用 X Y 檔觀察並紀錄 V V之關係圖 4. 改變 V a 或 V b 之電壓, 觀察 V 的變化 5. 請說明 V 與 V 的關係 9-1

42 II. Schm rgger: 3-6 μa741 6 V V V 6 V 1. 令 V 為正弦波. 利用 X Y 檔觀察並紀錄 V V的關係圖 3. 同時繪下 V 及 V 的電壓波形 4. 請說明 V 與 V 的關係 III. 方波振盪器 : 3-6 μa741 V 0.1 μf 1. 觀察並描繪 V 的電壓波形, 同時記錄其振盪頻率. 將電容改為 0.01 µ F, 重複步驟 1 3. 請說明 V 的振盪頻率與電路中電阻及電容的關係 9-

43 實驗十運算放大器之應用 ( 續 ) 實驗目的本實驗的目的在認識運算放大器的應用電路, 並探討其工作原理, 包括 : 緩衝器加減器及絕對值電路最後, 將前述之電路整合在一起做綜合性的應用 I. 緩衝器 (Buffer): 3-6 μa741 V V 1. 試觀察並記錄是否 V = V II. 加減器 : R R R 3-6 μa741 V Vb V a R 1. 令 V a 為正弦波, V b 為直流電壓. 觀察並記錄是否 V = Va Vb 10-1

44 III. 絕對值電路 : R R 3-6 μa741 R V a 3-6 μa741 R R 3 - R 6 μa741 V V R 3-6 μa741 V b 3-6 μa741 R 1. 令 V 為正弦波. 觀察並紀錄 V a V b 及 V 之電壓波形 3. 請繪出 V Va V V b 及 V V的關係圖 4. 試說明電路之工作原理 IV. 综合應用 : 1. 在實驗四中曾製作聲控開關, 請利用運算放大器製作一具有相同功能的電路, 方塊圖如下所示 V CC 10 V 1 kω Buzzer (3 V) 放大器絕對值電路 LPF Buffer 100 Ω Mcrphne 10-

45 實驗十一電晶體特性曲線之觀測實驗目的本實驗首先利用 Pumpng crcu 來實現階梯波產生器電路, 再利用所產生的階梯波及減法電路整合成電晶體特性曲線的觀測電路, 可透過示波器來觀測電晶體 VCE C 的特性曲線 I. Pumpng Crcu: SW 100 μf 100 μf D 3-6 μa741 V V D 1 1. 令 V = 1 Hz, 4 V p-p 方波. 觀察並紀錄 V 之電壓 3. 試說明此電路之工作原理 11-1

46 II. 階梯波產生器 : 1 kω Q 1 1 MΩ 1 μf 0.1 μf D 3-6 μa741 V V D 1 V CC 3-6 μa741 1 kω Q 1. 令 V 為方波. 電路中之二極體請使用訊號二極體 ( 紅螞蟻 ) 3. 觀察 V 之波形是否為階梯波, 並描繪其波形 4. 試說明電路之工作原理 11-

47 III. 應用 - 量測電晶體特性曲線 : V 1 B C 1 kω 3-6 μa741 R R 3 - R 6 μa741 V V 3-6 μa741 R 1. 令 V 1為正弦波, V 為階梯波. 將探針 Ch 1 鉤住 C 點,Ch 鉤住 V, 並將示波器轉至 X Y 檔 3. 觀察此時螢幕上是否出現數條電晶體之特性曲線, 同時描繪其圖形 4. 試說明電路之工作原理 11-3

48 實驗目的本實驗的目的在 : 實驗十二場效電晶體之偏壓及開關電路 1. 觀測場效電晶體 (FET) 的特性曲線, 瞭解其工作原理. 認識不同的場效電晶體偏壓電路 3. 以場效電晶體導通與截止的工作特性來實現類比開關 I. 場效電晶體特性曲線之量測 : 1 V a G 1 kω D S 3-6 μa741 V V () 1. 令 V () 為正弦波. 將探針 Ch 1 鉤住 a 點,Ch 鉤住 V (), 並將示波器轉至 X Y 3. 觀察此時螢幕上的特性曲線並同時描繪其波形 4. 試說明電路之工作原理模式 1-1

49 II. 場效電晶體之偏壓 : (a) Whu R V CC V CC G D S VR 1. 接妥上圖電路, 調整 VR 使得 V = V /或 V = V /. 記錄 VR 的電阻值, 同時計算 V GSQ 值 3. 將烙鐵接觸場效電晶體, 並觀察其變化 4. 試說明電路之工作原理 GS CC SG CC I DQ V DS 的值, 並比較理想值與實際 (b) Wh R V CC 1 kω G D S VR R 1. 請重複實驗 (a) 中之各步驟 ( 其中 V = V /) GS CC 1-

50 III. 開關電路 : S D V () 1 MΩ G V () V () c 1. 接妥上圖電路並注意圖中二極體需使用訊號二極體 ( 紅螞蟻 ). 令 V () 為正弦波, Vc () 為方波 ( Vc () 振幅需足夠大 ) 3. 將探針 Ch 1 勾住 V (),Ch 勾住 V () ; 觀察並記錄此時螢幕上的波形 4. 試說明電路之工作原理 1-3

51 實驗十三場效電晶體之偏壓與放大實驗目的本實驗的目的在認識共汲極 (CS) 共源極 (CD) 與共閘極 (CG) 三種不同的場效電晶體放大器電路, 在實驗中調整適當的偏壓, 觀測不同組態放大器的放大倍率及輸出阻抗, 以瞭解各個放大器的特性, 並與理論值相比較 I. 共源極 (CS) 之偏壓與放大 : (a) Whu R 1 V 1 V 3 kω 10 μf G D S 10 μf V V R 1. 令 V = Vp-p 之正弦波. 調整 VR 使 FET 具有適當偏壓, 使 V 的電壓波形不至於失真 3. 測量 A V 及 R 值, 並與理論值比較 13-1

52 (b) Wh R 1 V V 10 μf G D 10 μf S 1 kω V R 1. 請重複實驗 (a) 中之各步驟 II. 共汲極 (CD) 偏壓與放大 : 1 V 10 μf 1 kω G D S 10 μf V 1 kω V R 1. 請重複實驗 I. (a) 中之各步驟 13-

53 III. 共閘極 (CG) 偏壓與放大 : 1 V 10 μf G D S 10 μf V 10 μf V 1 kω R 1. 令 V = 0. Vp-p 之正弦波. 調整 VR 使 FET 具有適當偏壓, 使 V 的電壓波形不至於失真 3. 測量 A V 及 R 值, 並與理論值比較 13-3

Q expert-完成出卷

Q expert-完成出卷 1. ( ) 下列敘述何者錯誤? 104-1 高二電子學 H5 電晶體直流偏壓電路 (A) 電晶體的工作點又稱為 Q 點 () 更換不同 β 值的電晶體, 會影響電路的工作點 () 電晶體欲用在線性放大電路時, 須工作於飽和區 (D) 線性放大器常用來做小信號放大 2. ( A ) 電晶體當放大器使用時, 須工作於 (A) 作用區 () 飽和區 () 截止區 (D) 以上皆非 3. ( ) 電晶體當放大器使用時,

電子學實驗 V = 10 V CC V = 10 V CC 1 kω 5 kω 1 MΩ 100 Ω 500 kω 10 μf Buzzer (3 V) 10 μf A 1 μf 10 μf 10 kω B Microphone 10 kω 1 μf 林鐘烲老師主編 何明字老師協編 2006 年 1

電子學實驗 V = 10 V CC V = 10 V CC 1 kω 5 kω 1 MΩ 100 Ω 500 kω 10 μf Buzzer (3 V) 10 μf A 1 μf 10 μf 10 kω B Microphone 10 kω 1 μf 林鐘烲老師主編何明字老師協編 2006 年 1