还剩41页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
《电子技术基础B》实验指导书
一、模拟电路实验部分实验一常用电子仪器的使用
一、实验目的1.掌握函数__发生器和交流毫伏表的使用方法2.初步掌握用双踪示波器的正确使用方法3.练习使用函数__发生器、交流毫伏表和双踪示波器的连用
二、实验仪器1.双踪示波器YB4320A一台2.函数__发生器YB1605一台3.交流毫伏表YB2172一台4.数字万用表DT9505一块
三、预习要求1.预习双踪示波器、函数__发生器和交流毫伏表的基本工作原理、操作步骤和调整使用方法(详见附录二常用仪器、仪表使用)2.使用双踪示波器测量时,如果波形左右__,应如何处置?如果荧光屏上出现多条横线,这是什么原因引起的?3.使用毫伏表测量交流电压时,当置于灵敏度较高档位时(量程较小),只要在输入接线柱上接入一条测试线,并没有加入被测电压,毫伏表的表针就摆动,这是___?4.带有直流成分的交流电压__应如何测试?
四、实验原理1.数字万用表(DT9505)DT9505型数字万用表是一种多功能的数字显示仪表,可用来测量直流电压/电流、交流电压/电流、电阻和电容等频率范围为40~400Hz具体操作和使用详见附录二的数字万用表部分2.交流毫伏表(YB2172)YB2172交流毫伏表是一种用来测量正弦波电压有效值的电子仪表,可对一般放大器和电子设备电压进行测量只适用于测量5HZ~2MHZ的正弦波交流__开机后,10秒钟内指针无规则摆动数次是正常的测量未知电压时,应将量程开关置于最大档,然后逐级减少量程具体操作和使用详见附录二的第三节交流毫伏表部分3.函数__发生器(YB1605)YB1605函数__发生器是一种新型多功能高精度__源,具有数字频率计、计数器及电压显示功能,__发生器可以配合产生调频__提供有正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲等__,输出频率范围从
0.5HZ到5MHZ可调还有VCF输入,DC电平设置,以及TTL和CMOS脉冲输出该仪器也可用作频率计使用,频率计的测量范围从1HZ到10MHZ具体操作和使用详见附录二的第二节函数__发生器部分4.双踪示波器(YB4320A)双踪示波器是一种多用途的示波器,它可以用来观察正弦波__和脉冲__,也可以测量各种交流__的周期、幅度及交流电压中的直流成分等由于功能多,结构比较复杂,面板上的各控制旋钮比较轻巧,机械强度低,在转换和调面板上各控制旋钮时不要用力过猛,更不要任意扳动,一定要按下面的方__确调整和使用示波器,掌握双踪示波器的规范化操作步骤和正确的测量方法
(1)开机前示波器面板上有关控制旋钮应作如下预置亮度(INTENSITY)适中聚焦(FOCUS)适中垂直(Y轴)位移(POSITION)居中(×5)扩展键弹出垂直工作方式(MODE)通道1(CH1)触发方式(TRIGMODE)自动(AUTO)触发电平(TRIGLEVEL)锁定(LOCK)触发源(SOUR__)内(INT)垂直输入耦合选择开关(AC-GND-DC)接地(GND)垂直(Y轴)灵敏度选择(Volts/Div)5V/Div水平(X轴)扫描速度(Time/Div)
0.5ms/Div以上没有提到的控制键均弹出,所有的控制键如上设定后,打开电源,指示灯亮,待半分钟左右后,在示波器荧光屏上应出现一条水平(X轴)扫描线调节聚焦旋钮直到轨迹最清晰如果电源打开后却不用示波器时,将亮度旋钮逆时针方向旋转以减弱亮度
(2)双踪示波器的一般检查
①屏幕上显示__波形高于20Hz的频率的大多数__可以同步显示,由于触发方式为自动,即使没有__,屏幕上也会出现光迹如果被测__的频率低于20Hz,或被测__为直流电压,或被测的交流__中带有直流成分时,则触发方式开关选择常态(NORM),并且AC-GND-DC开关选择DC(选择AC表示输入__通过电容耦合到输入端,因此只能测量交流__;而DC表示直接耦合到输入端)
②需要观察两个波形时将垂直工作方式设定为双踪(DUAL),这时可以很方便地显示两个波形如果用于同时观察两路不相关的__,则需要选择交替触发键(ALTTRIG),触发__随系统交替变换,因此两个通道的波形都能稳定同步
③显示X-Y图形(李沙育图形)当按下X-Y开关时,示波器CH1为X轴输入,CH2为Y轴输入
④叠加的使用当垂直工作方式开关设定为ADD(叠加),可显示两个波形的代数和
(3)__的测量
①直流电压的测量选择AC-GND-DC开关至GND,将零电平定位到屏幕上的最佳位置,这个位置不一定在屏幕的中心将Volts/Div设定到合适的位置,然后将AC-GND-DC开关拨到DC直流__将会产生偏移,直流电压可通过偏移刻度的总数乘以Volts/Div值得到例如,在图2-1-1中,如果Volts/Div选择是50mV/Div,一共偏移了
4.2格,则该直流电压为210mV×
4.2=210mV当然,如果探头选择的是“×10”(即衰减10倍),则实际的电压值还要乘10图2-1-1测量直流电压的测量
②交流电压的测量与测量直流电压一样,将零电平定位到屏幕上任一方便的位置,再据屏幕上显示的波形进行测量例如,在图2-1-2中,电压__的峰-峰值VP-P共占了5格,如果Volts/Div选择为1V/Div,电压峰峰值计算为1V/Div×5Div=5V当然,如果探头为“×10”(即衰减10倍),则实际电压峰-峰值为50V有效值计算为V有=(VP-P/2)×
0.707图2-1-2交流电压测量示意图如果交流__被叠加在一个直流电压上,交流部分的测量可通过AC-GND-DC开关设置为AC,这将隔开直流__部分,仅耦合交流部分
③频率和时间的测量如图2-1-3所示,一个周期是A点到B点,在屏幕上共占有为4格假设扫描时间设置为1ms/Div,则周期T=1ms/Div×4Div=
4.0ms频率f=1/T=1/4ms=250HZ不过,如果周期运用“×5”扩展,那么实际Time/Div则为指示值的1/5即周期减少为原来的五分之一此外,还能测量时间差、上升(下降)沿时间、电视__等图2-1-3频率和时间的测量示意图
五、实验内容及步骤1.数字万用表、交流毫伏表、函数__发生器的使用练习调节函数__发生器,使输出显示幅度(峰峰值)为1V的正弦波交流__,用交流毫伏表和数字万用表分别测出在表2-1-1所示不同频率点上的有效值,并按表2-1-1记录表2-1-1函数__发生器VP-P=1V50Hz100Hz500Hz1kHz5kHz10kHz100kHz交流毫伏表数字万用表2.交流毫伏表、函数__发生器、双踪示波器的使用练习简单按以下步骤操作
(1)先调节函数__发生器的输出频率
(2)将毫伏表与函数__发生器相连,测出所需要的输出电压(有效值)
(3)用示波器观察并记录上述__上述步骤完成后,按表2-1-2将数据记录下来包括电压峰峰值(“V/Div”×格数)、周期(“T/Div”×格数),并计算出频率(f)、有效值(V有)表2-1-2函数__发生器(正弦波__)交流毫伏表读数示波器测量周期(频率)幅度T/Div格数TfV/Div格数VP-PV有5kHZ10mV150kHZ800mV
六、实验报告要求1.说明用示波器测量正弦波__的VP-P与毫伏表测量的值有何区别?2.写出双踪示波器、函数__发生器、毫伏表连用时的操作步骤3.数字万用表和交流毫伏表在测量电压时,该怎样区别使用?4.用双踪示波器测量频率为100kHZ、电压峰峰值为30V的正弦波__时,要在示波器上显示幅度适当、有两个完整周期的正弦波__,示波器面板上的主要控制旋钮应如何预置?实验二单级放大器
一、实验目的1.熟悉使用模拟电路实验箱2.掌握放大器静态工作点的调试方法及对放大器性能的影响3.学习测量放大器静态工作点Q、电压放大倍数__、输入电阻Ri和输出电阻RO的方法,了解共射极电路特性4.了解单级放大器最大动态范围的调整测试方法5.进一步熟悉几种常用电子仪器的调整使用方法
二、实验仪器1.模拟电路实验箱SAC-MS3一台2.双踪示波器YB4320A一台3.函数__发生器YB1605一台4.交流毫伏表YB2172一台5.数字万用表DT9505一块
三、预习要求1.学习几种常用仪器的规范化操作步骤和使用方法2.三极管及单级放大器的工作原理3.影响放大器工作的因素有那些?放大器电压放大倍数又受到那些因素的影响
四、实验原理1.静态工作点的选择为了保证放大器能够正常工作,并且不失真地将交流__进行放大,必须选择合适的静态工作点Q图2-2-1具有最大动态范围的静态工作点要获得最大不失真的输出电压,静态工作点应该选择在晶体管输出特性曲线上交流负载线的中点,如图2-2-1所示,以保证在交流__的整个周期内晶体三极管都处于导通放大状态若静态工作点选择得过高(如图2-2-2中的Q1点),就会引起饱和失真;若静态工作点选择得过低(如图2-2-2中的Q2点),就会引起截止失真图2-2-2静态工作点不合适引起放大器失真2.单级放大器的放大倍数图2-2-3是一个分压式偏置电路,它具有自动调节静态工作点的能力,当外界环境温度发生变化或更换晶体管时,Q点能够基本保持不变放大器的放大倍数为(2-2-1)由上式可见,当RL=∞,即无负载时,放大器的放大倍数最大;当接上负载后,放大倍数降低;当RL=RC时,放大倍数下降到无负载时的1/2图2-2-3单级放大器实验电路图
五、实验内容及步骤1.__实验电路图按图2-2-3所示连接电路图(注意接线前先关掉电源),接线后仔细检查(可请指导教师检查),确认无误后再接通电源2.静态工作点的调整为了保证放大器能够正常工作,并且不失真地将交流__进行放大,必须先选择合适的静态工作点Q调节RP电阻,使VC=6V左右按表2-2-1测试记录(注意测量时Rb1,应先断开电源,再将被测量的电阻支路断开)表2-2-1VBEQV__QRb1ICQ(计算)3.放大倍数的测试在放大器(如图2-2-3所示)的输入端Vi加入频率为5kHz、有效值为5mV的正弦波__(即Vi=5mV)用毫伏表分别测量出不同负载情况下的Vo,并分别计算出放大器的电压放大倍数__,记录在表2-2-2中表2-2-2RLVi(mV)Vo__=Vo/Vi(计算)∞
55.1k52k54.输入和输出电阻的测量
(1)输入电阻的测量图2-2-4输入电阻的测量将2k电阻接入电路中(即RS=2k),测量电路原理如图2-2-4所示,用毫伏表可以分别测量出Vi和VS,通过分压关系可知(2-2-2)即可求出输入电阻Ri(2-2-3)
(2)输出电阻的测量测量电路原理如图2-2-5所示,在输出不失真的情况下,分别测出Vo(不接入负载RL时的输出)和VL(接入负载RL时的输出),则(2-2-4)即可求出输入电阻Ro(2-2-5)图2-2-5输出电阻的测量将上述测量及计算结果填入表2-2-3表2-2-3输入电阻输出电阻测量值计算值测量值计算值VSViRi(测算)Ri(理论)VoVLRo(测算)Ro(理论)5.动态范围研究(选做)放大器的电路参数如图2-2-3所示,接上负载电阻RL(RL=
5.1k),将频率为5kHZ,电压为几毫伏的正弦波__加到放大器的输入端,用示波器观察输出电压的波形,如果输出电压波形不失真,则逐渐增大输入电压,直到输出电压波形出现失真,如果出现单峰或上下峰不对称的切顶,则要调节Rp的大小来观察输出电压波形的变化,如调整后输出电压波形不失真,可稍微增大输入电压,如输出电压波形出现双向切顶失真,则要减小输入电压然后在反复调节Rp和输入电压,直到在示波器上观察到输出电压波形刚好出现上、下峰同时切顶失真为止,此时用毫伏表分别测量出Vi和Vo的大小,此时的Vi即为放大器的最大允许输入电压,而VO即为放大器的最大输出电压(最大的动态范围),再测量出V__Q,计算出ICQ,并将结果记入表2-2-4中的中间一栏再增大(顺时针)和减小RP电阻,同样测量出不同的V__Q,并记下此时的波形,将结果分别记入表2-2-4中输出波形若有失真,并判断是何种失真(饱和或截止)表2-2-4RPV__QViVoICQ(计算)输出波形若有失真并判断何种失真增大——合适减小——
六、实验报告要求1.注明你所完成的实验内容和思考题,简述相应的基本结论2.通过实验数据说明静态工作点和负载对放大器性能的影响3.写出较为详细的实验报告,要求你能够使一个懂得电子电路原理但没有看过本实验指导书的人可以看懂你的试验报告,并相信你在实验中得出的基本结论实验三仿真实验射极跟随器仿真
一、实验目的1.熟练掌握电路仿真软件ElectronicsWorkbench
5.0的使用2.通过对射极跟随器的仿真,进一步掌握射极跟随器的工作原理与特点3.通过此次实验,掌握在微机上运行电路仿真软件ElectronicsWorkbench
5.0的实验方法
二、预习要求1.进一步预习电路仿真软件ElectronicsWorkbench
5.0的使用2.学习放大器各项参数的测试方法3.复习射极跟随器的相关知识
三、实验内容及步骤1.按下图连接仿真实验电路图图2-3-1射极跟随器仿真实验电路图2.断开__源,用数字多用表直流档测量晶体管各电极对地的电位,将测试数据填入下表表2-3-1测量值计算值VBEQV__QVEQIEQ=VEQ/RC3.测量电压放大倍数连接__源,在VS端加入频率为5kHz,幅度为3V的正弦__,连接负载电阻RL,用示波器观察Vi和VL处的波形,用数字多用表的交流档测量出Vi和VL的值,填入下表表2-3-2测量值计算值ViVL__=VL/Vi
4、测量输入、输出电阻
(1)输入电阻因为Vi=VSRi/RS+Ri,则Ri=ViRS/VS-Vi所以用数字多用表的交流档测量出Vi和VS就可以计算出Ri将测试数据填入表2-3-3表2-3-3测量值计算值VSViRi=ViRS/VS-Vi
(2)输出电阻Ro因为VL=VoRL/Ro+RL,则Ro=Vo-VLRL/VL其中VL为连接负载电阻RL的输出电压,Vo为不连接负载电阻RL的输出电压所以用数字多用表的交流档测量出Vo和VL就可以计算出Ro将测试数据填入表2-3-4表2-3-4测量值计算值VoVLRo=Vo-VLRL/VL
四、实验报告要求1.整理实验数据并分析2.写下在进行操作和调试中的心得体会,总结射极跟随器的工作原理与特点实验四两级阻容耦合放大器
一、实验目的1.了解多级阻容耦合放大器组成的一般方法2.掌握静态工作点及电路性能指标的调测方法3.学会放大器频率特性的测试方法4.了解多级放大器与带宽增益的关系
二、实验仪器1.模拟电路实验箱SAC-MS3一台2.双踪示波器YB4320A一台3.函数__发生器YB1605一台4.交流毫伏表YB2172一台5.数字万用表DT9505一块
三、预习要求1.预习多级阻容耦合放大器的电压增益,以及频率特性的有关理论知识2.估算该实验电路的各级电压增益(β=70±5)3.在测量放大器各级电流时,如ICQ达不到要求(或高或低),应怎样调整电路元件参数
四、实验原理阻容耦合放大器是多级放大器中常见的一种,其特点是各级直流工作点相互__,可分别进行调整在考虑级间影响时,即将前级的输出电阻作为后级的__源内阻,或将后级的输入电阻作为前级的负载,其总增益__=__1·__2…,但增益越高,其频带(BW
0.7)越窄,增益带宽的关系可以用“增益带宽积”来描述,用符号GB来表示(即GB=__·BW
0.7)图2-4-1两级阻容耦合放大器实验电路图对于两级阻容耦合放大器而言,第一级常采用共射极放大电路,第二级输出__幅度大,主要考虑如何获得最大而又不失真的输出幅度,即达到最大输出动态范围为获得最大输出动态范围,第二级静态工作点应调在交流负载线的中点,称为最佳静态工作点在阻容耦合放大器中,因有电抗元器件存在,电压放大倍数将随__频率而变,在高低频段,放大倍数均会随着频率的变化而有所下降在低频段,下限截止频率fL由耦合电容和发射极旁路电容决定,在高频段,上限截止频率fH由级间电容效应决定,则带宽BW
0.7=fH-fL
五、实验内容及步骤实验电路如图2-4-1所示1.静态工作点测试按电路图接线,注意接线尽可能少调整合适的静态工作点,要求在输出波形不失真的前提下,输出幅度尽可能大,因此静态工作点尽可能调在交流负载线的中点第一级为增加信噪比,静态工作电压尽可能低分别调整RP1和RP2,使V__1=6~7V,V__2=4~5V,测出各级的直流静态工作电压,填入表2-4-1表2-4-1三极管测量值计算值VBQVCQVEQICQ第一级第二级2.测量放大器的放大倍数在放大器(如图2-4-1所示)的输入端Vi加入频率为5kHz、有效值为2mV的正弦波__(即Vi=2mV)用毫伏表分别测量出不同负载情况下的Vo
1、Vo2(Vo),并分别计算出第一级放大倍数__1=Vo1/Vi、第二级放大倍数__2=Vo2/Vo1和总的放大倍数__=VO2/Vi,记录下表2-4-2表2-4-2给定参数实测计算RLVi(mV)Vo1Vo2(Vo)__1__2__∞
25.1k24.用逐点法测量放大器的幅频特性选择Vi适当的幅度(频率仍为5kHz),用示波器监测输出Vo,使输出波形不失真,用毫伏表测出此时输出__Vo的幅度保持输入__幅度不变逐步增加频率,直到输出__幅度Vo减少为原来的70%,此时输出__的频率即为放大器的上限截止频率fH,然后再逐渐减少频率,使输出__幅度也同样减少为原来的70%,此时输出__频率即为放大器的下限截止频率fL,测量并记录fH和fL,求出通频带宽BW
0.7=fH-fL,记录在表2-4-3中画出放大器的幅频特性图,参考图2-4-2所示表2-4-3f(Hz)1030501001k10k100k180k200k250k500k1MVo(注意自己也可选择另外的频率点进行测量,一般是在变化快的频段多测量几个频点)图2-4-2幅频特性示意图
六、实验报告要求1.画出本实验电路的交流等效电路2.整理实验数据填入相应表格中,与估算值进行比较,对误差进行分析3.画出相应的幅频特性曲线4.通过实验回答下列问题
(1)当用毫伏表测量__源的输出__时,若将两者的__端与“地”端交叉连接,会出现什么现象?
(2)用逐点法测量放大器的幅频特性时,应注意什么问题?实验五差动式放大器
一、实验目的1.熟悉差动放大器的工作原理和性能特点2.了解零点漂移产生的原理及抑制零漂移的方法3.掌握差动放大器的基本测试方法
二、实验仪器1.模拟电路实验箱SAC-MS3一台2.双踪示波器YB4320A一台3.函数__发生器YB1605一台4.交流毫伏表YB2172一台5.数字万用表DT9505一块
三、预习要求1.复习差动放大器的工作原理等有关理论知识2.计算图2-5-1的静态工作点(β=70±5)及电压放大倍数3.当输入为交流__,在对双端输出的__d、__c进行测量时,___毫伏表不能直接跨接在输出端测量Voc、Vod?4.调零时,测量差动放大器的双端输出电压Vo应该用毫伏表还是万用表?
四、实验原理差动式放大器能较好地解决直流耦合放大器的特殊问题—零点漂移,这是因为共模电阻Re对共模__有较强的负反馈作用,而对差模无反馈若电路性能完全对称,在输出端还可对共模__进行抵消,在理想情况下,Voc=|Voc1-Voc2|=0当然,实际电路中,元器件的对称只是相对的,而不是绝对的,因而对共模总有一定放大,只不过放大作用很小实际应用中要求共模放大倍数越小越好共模抑制比KCMR是表征差动式放大器对共模抑制能力的重要参数,定义为(2-5-1)为了增大KCMR,可以增大Re实际上采用恒流源电路代替Re,如图4-6-1所示实际加到差动式放大器两输入端的__电压往往为任意__,它们既不是差模__,又不是共模__在这种情况下,将Vi1和Vi2改写成下列两式(2-5-2)(2-5-3)从上两式就可以看到,它们可分解为一对数值相等、极性相同的共模__和一对数值相等、极性相反的差模__之和,即(2-5-4)(2-5-5)其中,当输入采用的是交流__时,在对双端输出测量时,应注意毫伏表不能直接跨接在输出端直接测量,应分别测出单端对地的输出电压,对于差模__Vod=Vod1+Vod2(2-5-6)对于共模__Voc=︱Voc1-Voc2︱(2-5-7)图2-5-1差动放大器实验电路
五、实验内容及步骤实验电路如图2-5-1所示1.测量静态工作点测量前先用万用表调零,将输入端短路并接地,即A、B点与地短接,调节RP使Vo=0测量三极管T
1、T2的静态工作点表4-6-1对地电压VCQ1VCQ2VEQ1VEQ2VBQ1VBQ2测量值(V)
2、差模电压放大倍数由A端差模输入f=1kHz,幅度约为30mV的正弦__(注意在__源与A端之间接22μF电容),B端接地用示波器分别观察Vc
1、Vc2输出不失真情况下,然后用毫伏表分别测量输入__Vi及输出Vc
1、Vc2值,计算差动放大器的差模电压增益__d
3、共模电压放大倍数将B与地断开后与A短接,仍然输入f=1kHz正弦__,幅度约为300mV,构成共模输入然后用毫伏表测量Vc
1、Vc2,计算差动放大器的共模电压增益__c,并计算共模抑制比KCMR
4、带恒流源的差动放大器电路改接成带恒流源的差动放大器电路1点接3点,重复上述实验内容并将实验数据填入表2-5-2中.表2-5-2类别电路差模(Vi1=30mVVi2=0)共模(Vi1=Vi2=100mV)共模抑制比Vc1Vc2__d1__d1__dVc1Vc2__c1__c2__cKCMR=__d/__c典型恒流源
六、实验报告要求1.根据实测数据计算图2-5-1电路的静态工作点,与预习计算结果相比较2.整理实验数据,计算各种接法的电压放大倍数,并与理论计算值相比较3.总结差放电路的性能和特点4.总结两种情况下的优缺点实验七仿真实验两级放大器仿真
一、实验目的1.了解多级阻容耦合放大器的一般组成方法2.通过对电路的仿真,巩固多级放大器的相关理论知识3.了解多级放大器的电压增益与各单级电压增益的关系4.学会放大器频率特性的测试方法
二、预习要求1.进一步熟悉电路仿真软件ElectronicsWorkbench
5.0的使用2.预习多级放大器的电压增益以及频率特性的有关知识3.估算电路的静态工作点(β=80)以及电压增益的大小
三、实验内容及步骤1.绘制仿真实验电路图如下图所示(三极管型号2N2218)图2-7-1两级阻容耦合放大器仿真实验电路图2.测试静态工作点将__源断开,用数字多用表直流档或直流工作点的分析测量三极管T1和T2的静态工作点,测试数据填入下表中表2-7-1对地电压VC1VC2VE1VE2VB1VB2测量值(V)3.测量放大器的电压放大倍数将__源连接好,并设置频率为5kHz,幅度为
0.5mv的正弦__,用数字多用表交流档测量输入电压Ui和各级输出电压Uo
1、Uo2,并计算出各级电压放大倍数__
1、__
2、__将数据记录在下表中表2-7-2给定参数测量值计算值RLUiUo1Uo2__1__2__∞3K4.测量放大器的幅频特性利用交流频率分析(____ysis/ACFrequency)选择输出电压节点分析、起始频率(FSTART=10Hz)、终点频率(FSTOP=100MHz)、扫描形式(Sweeptype)选择decade、显示点数(NumberofPoints)选择100在所得的幅频特性图中测量电路的上限截至频率fH和下限截至频率fL(输出电压下降到中频段输出电压的
0.707倍时所对应的频率值),数据记录在表中表2-7-3fHfL带宽WB
0.7图2-7-2幅频特性图图2-7-2相频特性图
四、实验报告要求1.进一步掌握差动式放大器的工作原理和基本特征2.通过数据总结多级放大器的电压增益与各单级电压增益的关系3.分析负载电阻对各级电压放大倍数的影响4.放大器的上限截至频率和下限截至频率与电路那些因素有关实验八运算放大器的基本线性应用
一、实验目的1.了解运算放大器的基本使用方法2.掌握用集成运算放大器组成的比例和加、减法等电路的特点及性能3.学会上述电路的测试和分析方法4.学会使用运算放大器μA741的线性应用
二、实验仪器1.模拟电路实验箱SAC-MS3一台2.双踪示波器YB4320A一台3.函数__发生器YB1605一台4.交流毫伏表YB2172一台5.数字万用表DT9505一块
三、预习要求1.复习有关集成运放线形应用方面的内容,弄清与本实验有关的各种应用电路和工作原理2.根据实验电路参数,计算出各种应用电路的理论输出
四、实验内容及步骤1.调零按图4-10-1接线,接通电源后,调节调零电位器RP,使输出VO=0(小于±10mV),运放调零后,在后面的实验中均不用调零了图2-8-1调零电路2.反相比例运算电路如图2-8-2所示,按表2-8-1给定的Vi值计算和测量对应的Vo值,把结果记入表2-8-1中图2-8-1反相比例运算电路表2-8-1Vi(V)-
0.7-
0.
300.
51.0理论计算值Vo(V)实际测量值Vo(V)实际放大倍数__3.同相比例运算电路图如2-8-3所示,根据电路参数,按给定的Vi值计算和测量出对应不同Vi值的Vo值把计算结果和实测数据填入表2-8-2中图2-8-3同相比例运算电路表2-8-2Vi(V)-
0.9-
0.
500.
50.9理论计算值VO(V)实际测量值VO(V)实际放大倍数__4.加法运算,按图如2-8-4接线,经检查无误后,方可接通电源测试几组不同的Vi1和Vi2的值及对应的输出Vo值,将计算结果及测试的值填入表2-8-3中图2-8-4加法运算电路表2-8-3输入__Vi1(V)
00.
50.7-
0.6-
0.5输入__Vi2(V)
0.
30.
30.
40.
40.5计算值VO(V)实际测量VO(V)5.减法运算,按图2-8-5接线,经检查无误后方可接通电源,然后在输入端输入几组不同的Vi1和Vi2的值,测出对应的输出Vo的值图2-8-5减法运算电路表2-8-4输入__Vi1(V)
1.
00.
70.
80.3-
0.2输入__Vi2(V)
1.
21.
00.6-
0.
50.4计算值VO(V)实际测量VO(V)
五、实验报告要求1.总结本实验中四种运算电路的特点及性能2.分析理论计算与实验结果误差的原因
二、数字电路实验部分实验一熟悉实验仪器及集成逻辑门功能测试
一、实验目的1.熟悉数字逻辑电路实验箱及数字万用表的使用方法2.熟悉74LS
00、74LS
20、74LS
28、74LS86等集成逻辑门的逻辑功能及测试方法
二、预习要求1.学习数字逻辑电路实验箱及数字万用表的规范化操作步骤2.复习与非门、或非门、异或门等基本逻辑门的逻辑功能
三、实验仪器与器件1.数字逻辑电路实验箱SAC-DS4一台2.数字万用表DT9505一块3.集成电路74LS
00、74LS
20、74LS
28、74LS86各一只
四、实验原理在数字系统中,除应用与、或、非三种基本逻辑运算之外,还广泛应用与、或、非的不同组合,最常见的复合逻辑运算有与非、或非、与或非、异或和同或等1.与非门引脚排列分别如图3-1-1和3-1-2所示图3-1-174LS00引脚排列图图3-1-274LS20引脚排列图2.或非门引脚排列如图3-1-3所示3.异或门引脚排列如图3-1-4所示图3-1-374LS28引脚排列图图3-1-474LS86引脚排列图
五、实验内容及步骤1.测试二输入四与非门74LS00其中一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系,并按表3-1-1测试其功能表3-1-1输入输出YAB电压(V)逻辑状态000110112.测试二输入四或非门74LS28其中一个或非门的输入和输出之间的逻辑关系,并按表3-1-2测试其功能表3-1-2输入输出YAB电压(V)逻辑状态000110113.测试二输入四异或门74LS86其中一个异或门的输入和输出之间的逻辑关系,并按表3-1-3测试其功能表3-1-3输入输出YAB电压(V)逻辑状态000110114.测试二四输入与非门74LS20其中一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系,并按表3-1-4测试其功能表3-1-4输入输出YABCD电压(V)逻辑状态000000010011011111115.利用与非门组成其它门电路并测试其逻辑功能
(1)组成与门电路根据与门的逻辑表达式得知,可以用两个与非门组成与门并按表3-1-5测试其功能
(2)组成或门电路根据摩根定理,或门的逻辑函数表达式可写成,因此一次用三个与非门可以构成或门并按表3-1-6测试其功能表3-1-5表3-1-6
六、实验报告要求1.整理测试所得数据,总结TTL基本逻辑门的逻辑功能2.与非门和或非门有多余输入端应如何处理实验五组合逻辑电路分析
一、实验目的1.掌握组合逻辑电路的分析方法2.验证半加器、全加器、半减器、全减器、奇偶校验器、原码/反码转换器逻辑功能
二、预习要求1.复习组合逻辑电路的分析方法2.学习半加器、全加器、半减器、全减器、奇偶校验器、原码/反码转换器原理及功能
三、实验设备与器件1.数字逻辑电路实验箱SAC-DS4一台2.双踪示波器YB4320F一台3.数字万用表DT9505一块4.集成电路74LS00三只和74LS86一只
四、实验原理所谓组合逻辑电路的分析,就是根据给定的逻辑电路图,求出电路的逻辑功能1.分析的主要步骤如下
(1)由逻辑图写表达式
(2)化简表达式;
(3)列真值表;
(4)描述逻辑功能
五、实验内容及步骤1.分析半加器的逻辑功能
(1)用两片74LS00(引脚见附录)按图3-5-1接线74LS00芯片14脚接+5V,7脚接地图3-5-1半加器
(2)写出该电路的逻辑表达式,列真值表
(3)按表3-5-1的要求改变A、B输入,观测相应的S、C值并填入表3-5-1中
(4)比较表3-5-1与理论分析列出的真值表,验证半加器的逻辑功能表3-5-1输入输出ABSC000110112.分析全加器的逻辑功能
(1)用三片74LS00按图3-5-2接好线74LS00芯片14脚接+5V,7脚接地图3-5-2全加器
(2)分析该线路,写出Sn、Cn的逻辑表达式,列出其真值表
(3)表3-5-2利用开关改变An、Bn、Cn-1的输入状态,借助指示灯或万用表观测Sn、Cn的值填入表3-5-2中
(4)表3-5-2的值与理论分析列出的真值表加以比较,验证全加器的逻辑功能表3-5-2输入输出AnBnCn-1SnCn0000010100111001011101113.分析半减器的逻辑功能
(1)用两片74LS00按图3-4-3接好线74LS00芯片14脚接+5V,7脚接地图3-5-3半减器
(2)分析该线路,写出D、C的逻辑表达式,列出真值表
(3)按表3-4-3改变开关A、B状态,观测D、C的值并填入表3-5-3中
(4)将表3-4-3与理论分析列出的真值表进行比较,验证半减器的逻辑功能表3-5-3输入输出ABDC000110114.分析全减器的逻辑功能
(1)用一片74LS86和两片74LS00按图3-5-4接线各片的14脚接+5V,7脚接地图5-5-4全减器
(2)分析该线路,写出Dn、Cn的逻辑表达式,列出真值表
(3)按表3-5-4改变An、Bn、Cn-1的开关状态,借助万用表或指示灯观测输出Dn、Cn的状态并填入表3-5-4中
(4)对比表3-5-4和理论分析列出的真值表,验证全减器的逻辑功能表3-5-4输入输出AnBnCn-1DnCn0000010100111001011101115.分析四位奇偶校验器的逻辑功能
(1)用74LS86按图3-5-5接好线74LS86芯片14脚接+5V,7脚接地图5-5-5四位奇偶校验器
(2)分析该线路,写出逻辑表达式,列出真值表
(3)按表3-5-5改变A、B、C、D开关状态,借助指示灯或万用表观测输出F状态,填入表3-5-5中
(4)对比表3-5-5与理论分析列出的真值表,验证奇偶校验器的逻辑功能表3-5-5输入输出ABCDQ00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011116.分析四原码/反码转换器的逻辑功能图3-5-6四原码/反码转换器
(1)用74LS86按图3-5-6接好线74LS86芯片14脚接+5V,7脚接地
(2)分析该线路,写出逻辑表达式,列出真值表
(3)按表3-5-6利用开关改变M、K
3、K
2、K
1、K0的输入状态,借助指示灯或万用表观测Q
3、Q
2、Q
1、Q0的状态,填入表3-5-6中
(4)对比分析理论值与实测值,验证该线路的功能表3-5-6输入输出M=0M=1K3K2K1K0Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q000000001001101111111
六、实验报告要求1.将各组合逻辑电路的观测结果认真填入表格中2.分析各组合逻辑电路的逻辑功能3.学会用与非门设计半加器、全加器、半减器、全减器4.__操作,交出完整的实验报告实验八译码器及其应用
一、实验目的1.熟悉显示译码器的功能及数码显示2.掌握译码器的工作原理及测试方法3.掌握用译码器设计组合逻辑电路的方法
二、预习要求1.熟悉74LLSl
38、74LS47的功能特点及管脚排列2.根据实验任务要求设计电路3.画出实验电路图
三、实验设备与器件1.数字逻辑电路实验箱SAC-DS4一台2.双踪示波器YB4320F一台3.数字万用表DT9505一块4.集成电路74LS
00、74LS
20、74LS
47、74LS138各一只7.共阳数码管一只
四、实验原理1.数字显示电路是数字设备不可缺少的部分数字显示电路通常由显示译码器、驱动器和显示器等部分组成,如图3-8-1所示图3-8-1数字显示电路的组成方框图
(1)数字显示器件数字显示器件是用来显示数字、文字或者符号的器件,常见的有辉光数码管、荧光数码管、液晶显示器、LED数码管、场致发光数字板、等离子体显示板等等这里我们主要讨论LED数码管LED数码管又称为半导体数码管,它是由多个LED按分段式封装制成的LED数码管有两种形式共阴型和共阳型(a)外形图(b)共阴型(c)共阳型图3-8-2七段显示LED数码管LED数码管通常采用图3-8-3所示的七段字形显示方式来表示0~9十个数字图3-8-3七段数码管字形显示方式
(2)七段显示译码器七段显示器译码器把输入的BCD码,翻译成驱动七段LED数码管各对应段所需的电平74LS47是一种共阳七段显示译码器图3-8-474LS47的逻辑符号译码输入端D、C、B、A,为8421BCD码;七段代码输出端a、b、c、d、e、f、g,某段输出为低电平时该段点亮,用以驱动低电平有效的七段显示LED数码管;试灯输入端LT它是低电平有效,当LT=0,数码管的七段全亮,与输入的译码__无关;灭灯输入端BI当BI/RBO作为输入使用,且BI=0时,数码管七段全灭,与译码器__输入无关;动态灭零输入端RBI当LT=1,RBI=0,且译码输入全为“0”时,该位输出不显示,即“0”字被熄灭,当译码输人为非“0”时,则正常显示,本输入端用于消隐无效的“0”,如数据为“02”时,消隐状态时则单独显示一个数字“2”;动态灭零输出端RBO BI/RBO作为输出使用时,受控于LT和RBI,当LT=1,且RBI=0时,RBO=0,其它情况则RBO=0,该端主要用于显示多位数字时,多个译码器之间的连接2.二进制译码器74LS138图3-8-574LS138的逻辑图及功能表三个译码输入端(又称地址输入端)A
2、A
1、A0,八个译码输出端Y0~Y7,以及三个控制端(又称使能端)S
1、S
2、S3当S1=
1、S2+S3=0(即S1=1S2和S3均为0)时,译码器处于工作状态否则,译码器被禁止,所有的输出端被封锁在高电平3.用译码器实现组合逻辑函数F(A,B,C)(3-8-1)(3-8-2)比较以上两式可知,把3线—8线译码器74LS138地址输入端(A
2、A
1、A0)作为逻辑函数的输入变量(A、B、C),译码器的每个输出端Yi都与某一个最小项mi相对应,加上适当的门电路,就可以利用译码器实现组合逻辑函数
五、实验内容及步骤1.测试由74LS47及数码管组成的译码显示电路的逻辑功能2.译码器逻辑功能测试
(1)按图3-8-6接线图3-8-6译码器逻辑功能测试根据表3-8-1,利用开关设置S
1、S
2、S
3、及A
2、A
1、A0的状态,借助指示灯或万用表观测Q0~Q7的状态,记入表3-8-1中表3-8-1输入输出S1S2S3A2A1A0Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q70ΦΦΦΦΦΦ11ΦΦΦ100000100001100010100011100100100101100110100111Φ-任意状态3.用3-8译码器实现一位全加器4.用3-8译码器实现三人表决器5.用3-8译码器实现数据分配器用74LS138其中一个控制端作为数据输入端,A
2、A
1、A0作为地址当A2A1A0=000~111时,测试相应的Y0~Y7输入__由实验箱提供
(1)输入秒脉冲(T≈1秒)__,列表整理测试结果
(2)输入约2kHz连续脉冲,观察并记录A2A1A0的输入及输出波形
六、实验报告要求1.画出逻辑电路图2.根据实验结果分析译码器的逻辑功能3.总结用译码器设计组合电路的方法实验十集成触发器
一、实验目的1.掌握基本RS、JK、D和T触发器的逻辑功能2.掌握集成触发器的使用方法和逻辑功能的测试方法
二、预习要求1.熟悉RS、JK、D和T触发器的原理2.熟悉74LS
74、74LS
73、74LS112的功能特点及管脚排列
三、实验设备及器件1.数字逻辑电路实验箱SAC-DS4一台2.双踪示波器YB4320F一台3.数字万用表DT9505一块4.集成电路74LS
00、74LS
73、74LS
74、74LS112各一只
四、实验原理触发器具有两个稳定状态,用以表示逻辑状态“1”和“0”,在一定的外界__作用下,可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态,它是一个具有记忆功能的二进制信息存贮器件,是构成各种时序电路最基本的逻辑单元1.基本RS触发器图3-10-1为由两个与非门交叉耦合构成的基本RS触发器,它是无时钟控制、低电平直接触发的触发器基本贴触发器有置“0”、置“1”和“保持”三种功能(a)逻辑电路(b)逻辑符号图3-10-1 与非门组成的基本RS触发器(a)外引脚图(b)逻辑符号图3-10-2双D触发器74LS742.触发器在输入__为单端的情况下,D触发器用起来最为方便其输出状态的更新发生在CP脉冲的上升沿,故又称为上升沿触发的边沿触发器,触发器的状态只取决于时钟到来前D端的状态,D触发器的应用很广,可用作数字__的寄存、移位寄存、分频和波形发生等有很多种型号可供各种用途的需要而选用如双D(74LS74,CC4013)、四D(74LS175,CC4042)、六D(74LS174,CC14174)、八D(74LS374)等触发器图3-10-2为双D74LS74的引脚排列逻辑符号3.JK触发器在输入__为双端的情况下,JK触发器是功能完善、使用灵活、通用性强的一种触发器本实验采用74LS112双JK触发器,是下降边沿触发的边沿触发器其引脚功能及逻辑符号如图3-10-3所示(a)外引脚图(b)逻辑符号图3-10-3集成JK触发器74LS112
五、实验内容与步骤1.用与非门构成基本RS触发器,并按表3-10-1进行测试表3-10-1Q000110112.74LS74D触发器逻辑功能测试
(1)按图3-10-4接线图3-10-4
(2)直接置位(SD)端复位(RD)端功能测试利用开关按表3-10-1改变、的逻辑状态(D,CP状态随意),借助指示灯或万用表观测相应的Q、状态,结果记入表3-10-2中表3-10-2输入输出CPDQΦΦ11→0ΦΦ10→1ΦΦ1→01ΦΦ0→11ΦΦ00Φ-任意状态
(3)D与CP端功能测试从CP端输入单个脉冲按表3-10-3改变开关状态将测试结果记入表3-10-3中表3-10-3输入输出Qn+1DCP原状态Qn=0原状态Qn=10110→1111→01110→1111→03.74LS112J-K触发器逻辑功能测试
(1)按图3-10-5接线图3-10-574LS112J-K触发器逻辑功能测试
(2)直接置位()复位()功能测试利用开关按表3-10-4改变和的状态,J、K、CP可以为任意状态,借用指示灯和万用表观察输出状态并将结果记入表3-10-4中表3-10-4输入输出CPJKQΦΦΦ1→01ΦΦΦ0→11ΦΦΦ11→0ΦΦΦ10→1ΦΦΦ00Φ-任意状态
(3)翻转功能测试表3-10-5输入输出Qn+1JKCP原状态Qn=0原状态Qn=100110→11→001110→11→010110→11→011110→11→04.写出双JK触发器74LS73中一个触发器的功能测试方案及每步测试出现的现象
六、实验报告要求1.整理实验数据填好表格2.分析各触发器功能3.交出完整的实验报告实验十一计数器及其应用
一、实验目的1.掌握中规模集成电路的工作原理和任意进制计数器的设计方法2.掌握2-10进制译码器和显示电路同计数器配套使用的方法
二、预习要求1.根据指定的任务要求设计电路,画出逻辑图2.熟悉74LS
90、74LS162的功能特点及管脚排列
三、实验设备与器件1.数字逻辑电路实验箱SAC-DS4一台2.双踪示波器YB4320F一台3.数字万用表DT9505一块4.集成电路74LS00一只、74LS90和74LS162各二只
四、实验原理计数器是一种用以实现计数功能的时序部件,它不仅可用来计脉冲数,还常用作数字系统的定时、分频和执行数字运算以及其他特定的逻辑功能计数器的种类很多按构成计数器中的各触发器是否使用于一个时钟脉冲源来分,有同步计数器和异步汁数器,根据计数体制的不同,分为二进制计数器、十进制计数器和任意进制计数器根据计数的增减趋势,又分为加法、减法和可逆计数器还有可预置数和可编程序功能计数器等等目前,无论是TTL还是COMS集成电路,都有品种较齐全的中规模集成计数电路使用者只要借助于器件手册提供的功能表和工作波形图以及引出端的排列,就能正确地运用这些器件1.2-5-10进制异步加法计数器74LS90图3-11-174LS90管脚图及功能表图3-11-2中R01R02为置“0”端,S91S92为置“9”端,它们分别通过与非门控制各触发器的预置端由于两个与非门输出端不能直接相连,所以触发器B、C各有两个异步置“0”端Rd1Rd2从逻辑图可看出74LS90电路由两部分组成,它们各自可__地作二进制计数器(触发器A)和五进制计数器(触发器B、C、D)使用将QA与CP2相连接从CP1输入计数脉冲则成为8421码十进制计数器;将QD与CP1相连接,从CP2输入计数脉冲则成为5421码二进制计数器图3-11-274LS90逻辑图2.十进制BCD同步计数器74LS162图3-11-374LS162管脚图及管脚功能说明3.利用脉冲反馈法获得N进制计数器用S0,S1,S2…,SN表示输入0,1,2,…,N个计数脉冲CP时计数器的状态N进制计数器的计数工作状态应为N个S0,S1,S2…,SN-1在输入第N个计数脉冲CP后,通过控制电路,利用状态SN产生一个有效置“0”__,送给异步置“0”端,使计数器立刻置“0”,即实现了N进制计数4.构成大容量计数器大规模计数器是将两个以上的计数器串接起来例如异步计数器可用本级的高位输出端与下一级CP端相连实现计数同步计数器一般有一个或两个进位输出端,它们提供不同的进位(或借位)__,供电路级联时使用从器件时序波形图中可以选择恰当的进位输出__来驱动下一级电路工作级联方法有行波进位级联和同步进位级联行波级联就是逐步正确的串接同步级联就是把有关进位输出端与后级电路的使能端相连接,整个计数器是同步工作的
五、实验内容及步骤1.74LS90测试与应用
(1)将R
01、R
02、S
91、S92接电平输入,QDQCQBQA接电平显示,QA接CP2(12脚接1脚,CP1接单脉冲,按表3-11-1检查置“0”(即QDQCQBQA=0000)和置“9”(即QDQCQBQA=1001)功能表3-11-1输入输出R01R02S91S92QDQCQBQA11000000001110010000计数
(2)将QA与CP2相连,从CP1输入十个计数脉冲,观察QD、QC、QB、QA是否符合表3-11-2
(3)将QD与CP1相连(14脚与单脉冲断开后与11脚相连),CP2接单脉冲,将QA(12脚)调至电平显示的高位,CP2输入十个计数脉冲观察QA、QD、QC、QB变化是否符合表3-11-3表3-11-2表3-11-3
(4)用74LS90实现
3、
6、8进制计数器
(5)用两片74LS90实现24或60进制计数器2.74LS162测试与应用
(1)用1片74LS162和1片74LS00采用复位法构成一个模7计数器用单脉冲做计数时钟,观测计数状态,并记录用连续脉冲做计数时钟,观测并记录QD、QC、QB、QA的波形
(2)用1片74LS162和1片74LS00采用置位法构成一个模7计数器用单脉冲做计数时钟,观测计数状态,并记录用连续脉冲做计数时钟,观测并记录QD、QC、QB、QA的波形
(3)用2片74LS162和1片74LS00构成一个模60计数器2片74LS162和QD、QC、QB、QA分别接两个数码管的D,B,C,A用单脉冲做计数时钟,观测数码管数字的变化,检验设计和接线是否正确
六、实验报告要求1.画出各实验逻辑电路图2.画出各实验真值表或波形图3.分析实验数据。