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《电子技术》实验指导书实验安排(11机械
1、时间:实验(18周周二
1、2;
5、6;)实验二(18周周四
7、8;19周周一
1、2;)实验三(19周周二
1、2;
5、6;)实验安排(11机械
3、4班时间实验一(18周周四
1、2;
3、4;)实验二(18周周五
1、2;19周周四
1、2;)实验三(19周周四
3、4;周五
1、2)实验安排(11机械
5、6班时间实验一(18周周二
1、2;
5、6;)实验二(18周周四
7、8;19周周一
1、2;)实验三(19周周二
1、2;
5、6;)图2-2静态工作点对uo波形失真的影响改变电路参数UCC、RC、RB(RBI、RB2)都会引起静态工作点的变化,如图2—3所示但通常多采用调节偏置电阻RB2的方法来改变静态工作点,如减小RB2,则可使静态工作点提高等图2-3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所以确切地说,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,静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点
2、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的测量调整放大器到合适的静态工作点,然后加入输入电压ui,在输出电压uO不失真的情况下,用交流毫伏表却a卫通1UO的有效值Ui和U0,则U2)输入电阻Ri的测量为了测量放大器的输入电阻,按图2—4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R,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%二%二3Us-%Uo UL图2-4输入、输出电阻测量电路测量时应注意下列几点
①由于电阻R两端没有电路公共接地点,所以测量R两端电压UR时必须分别测出US和Ui,然后按UR=US-Ui求出UR值
②电阻R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R与Ri为同一数量级为好,本实验可取R=1〜2KQ3)输出电阻R0的测量按图2-4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U0和接入负载后的输出电压UL,根据u,=^^u0R°+RL R0=(^-1)RL即可求出UL在测试中应注意,必须保持RL接入前后输入信号的大小不变4)最大不失真输出电压UOPP的测量(最大动态范围)如上所述,为了得到最大动态范闱,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,逐步增大输入信号的幅度,并同时调节RW(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顶现象(如图2-5)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U0(有效值),则动态范围等于或用示波器直接读出UOPP来图2-5静态工作点正常,输入信号太大引起的失真5)放大器幅频特性的测量放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数AU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—6所示,Aum为中频电压放大倍数,通常规定电压放大倍数随频率变化F降到中频放大倍数的1/拒倍即
0.707Aum所对应的频率分别称为下限频率fL和上限频率fH,则通频带fBW=fH-fL放大器的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数AU为此,可采用前述测AU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实验附录3DG901KNPN3CG9012PNP9013(NPN)图2-7晶体三极管管脚排列
三、实验设备与器件
1、+12V直流电源
2、函数信号发生器
3、双踪示波器
4、交流毫伏表
5、直流电压表
6、直流亳安表
7、频率计
8、万用电表
9、晶体三极管3DG6X1B=50〜100或9011X1管脚排列如图2—7所示电阻器、电容器若干
四、实验内容实验电路如图2—1所示各电子仪器可按实验一中图1—1所示方式连接,为防止干扰,各仪器的公共端必须连在一起,同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线,如使用屏蔽线,则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端匕
1、调试静态工作点接通直流电源前,先将RW调至最大,函数信号发生器输出旋钮旋至零接通+12V电源、调节RW,使IC=
2.0mA即UE=
2.0V,用直流电压表测量UB、UE、UC及用万用电表测量RB2值记入表2—1表2-1IC=2mA测量值计算值UB Vu,.V UcV R»2KQUBE VUceV IcmA
2、测量电压放大倍数在放大器输入端加入频率为IKHz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,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卜.用交流亳伏表测量下述三种情况下的U0值,并用双踪示波器观察uO和ui的相位关系,记入表2—2表2—2Ic=
2.OmA Ui=mV RcKQRLKQ UoV Av观察记录一组u和口波形Ji Uo
2.4oo・f
1.2oo・I
2.
42.
43、观察静态工作点对电压放大倍数的影响置Rc=
2.4KQ,RL=8,Ui适量,调节R・,用示波器监视输出电压波形,在u不失真的条件下,测量数组Ic和U值,记入表2—3表2-3Rc=
2.4KQ R=85=mV IcmA
2.0UoVAv测量IC时,要先将信号源输出旋钮旋至零(即使Ui=0)
4、观察静态工作点对输出波形失真的影响置RC=
2.4KQ,RL=
2.4KQ,ui=0,调节RW使IC=
2.0mA,测出UCE值,再逐步加大输入信号,使输出电压u0足够大但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,绘出u0的波形,并测出失真情况下的IC和UCE值,记入表2-4中每次测IC和UCE值时都要将信号源的输出旋钮旋至零表2—4RC=
2.4KQ RL=8Ui=mV IcmAUCEV Uo波形失真情况管子工作状态t Uoj
2.0*t Uoj卜t
5、测量最大不失真输出电压置RC=
2.4KC,RL=
2.4K,按照实验原理
2.4)中所述方法,同时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U0值,记入表2—5表2-5Rc=
2.4K R=
2.4K UOPPIcmA UiminV IMVV说明本实验内容较多,其中
6、7可作为选作内容
五、实验总结
1、列表整理测量结果,并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻之值与理论计算值比较(取一组数据进行比较),分析产生误差原因
2、总结RC,RL及静态工作点对放大器电压放大倍数、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
六、预习要求
1、阅读教材中彳•关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标假设3DG6的B=100,R“=20K,RB2=60KQ,R(=
2.4KQ,R=
2.4KQ估算放大器的静态工作点,电压放大倍数卜,输入电阻L和输出电阻R
2、阅读实验附录中有关放大器干扰和自激振荡消除内容
3、能否用直流电压表直接测量晶体管的UBE为什么实验中要采用测UB、UE,再问接算出UBE的方法
4、怎样测量RB2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有否影响?改变外接电阻RL对输出电阻R有否影响?
7、在测试R和R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IKHz,而不选lOOKHz或更高?
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二个测试端子接线换位(即各仪港的接地端不再连在一起),将会出现什么问题实验三组合逻辑电路
一、实验目的
1、熟悉组合逻辑电路的设计方法
2、掌握用逻辑门电路、集成译码器和数据选择器构成简单的逻辑控制电路方法
二、实验原理使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路设计组合电路的一般步骤如图3-1所示根据设计任务的要求建立输入、输出变量,并列出真值表然后用逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式根据简化后的逻辑表达式,画出逻辑图,用标准器件构成逻辑电路最后,用实验来验证设计的正确性
三、实验内容
1、用4个2输入与非门设计完成异或运算
2、用数字选择器74LS151设计完成三人表决器,其中一人为主要裁判,有一票否决权
3、74LS138译码器逻辑功能测试将译码器使能端,§2及地址端A、A-A分别接至逻辑电平开关输出口,八个、、输出端日一,立依次连接在逻辑电平显示器的八个输入口上,拨动逻辑电平开关,按表3-1逐项测试74LS138的逻辑功能
4、用译码器74LS138设计完成一个全加器要有设计过程,实验步骤,完整的电路图
四、实验要求
1、进实验室前完成:1进实验室前完成实验内容的电路原理图设计,要有整个设计过程;
(2)根据实验室提供的仪器设备和电子元器件完成实验测试接线图(所rr设计都要画出实际接线图,图上注明管脚码);
(3)拟定好相应的测试结果表格
2、在实验室完成设计电路的修改与功能测试,填写好实验结果,对实验分析总结注意事项接线时要细心,看清管脚;换线、拆线要关掉电源
五、集成芯片逻辑功能表
1、74LS
002、74LS151rn r1^16-i vcc-功能表
(74151)JL/J L-1INPUTS OUTPUTSD2匚215jD4SELEC TDI E3-143D
5.c BA STROBEY Wc XL2DOC4T133D6L XL XL H L DODO YC5123D7L L H L DI DiW匚6II3A L H L L D2D2LHHL D3D3SC710OB HLLLD4D4GND匚89JC HLHLD5D5H11AH lH II nAnA HL IzQUO HD7D
73、74LS1383—8线译码器逻辑图及引脚排列表3—1功能表74LS138输入输出S1S2+S3A AiAo YoYi丫2丫3丫4丫5丫6丫710000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110011111111X X X XX1XXX11111111主要仪器设备示波器型号规格VP-
5220、电子学习机型号规格WL-V、万用表MF1074LS
00、74LS
151、74LS
138、74LS20实验一常用电子仪器的使用
一、实验目的
1、学习电子电路实验中常用的电子仪器一一示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、频率计等的主要技术指标、性能及正确使用方法
2、初步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、实验原理在模拟电子电路实验中,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、交流亳伏表及频率计等它们和万用电表一起,可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试实验中要对各种电了•仪瑞进行综合使用,可按照信号流向,以连线简捷,调节顺手,观察与读数方便等原则进行合理布局,各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1—1所示接线时应注意,为防止外界干扰,各仪器的共公接地端应连接在•起,称共地信号源和交流亳伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线,示波器接线使用专用电缆线,直流电源的接线用普通导线图1-1模拟电子电路中常用电子仪器布局图
1、示波器示波器是一种用途很广的电子测最仪器,它既能直接显示电信号的波形,乂能对电信号进行各种参数的测敢现着重指出卜.列几点1)、寻找扫描光迹将示波器丫轴显示方式置或“丫」,输入耦合方式置“GND”,开机预热后,若在显示屏上不出现光点利扫描基线,可按下列操作去找到扫描线
①适当调节亮度旋钮
②触发方式开关置“自动”
③适当调节垂直(”)、水F
(二)“位移”旋钮,使扫描光迹位于屏幕中央(若示波器设有“寻迹”按键,可按下“寻迹”按键,判断光迹偏移基线的方向)2)、双踪示波器一般有五种显示方式,即“丫广、“丫」、“》+丫2”三种单踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用“断续”显示一般适宜于输入信号频率较底时使用3)、为了显示稳定的被测信号波形,”触发源选择”开关一般选为“内”触发,使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道4)、触发方式开关通常先置于“自动”调出波形后,若被显示的波形不稳定,可置触发方式开关于“常态”,通过调节“触发电平”旋钮找到合适的触发电压,使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上有时,由于选择了较慢的扫描速率,显示屏上将会出现闪烁的光迹,但被测信号的波形不在X轴方向左右移动,这样的现象仍属于稳定显示5)、适当调节“扫描速率”开关及“Y轴灵敏度”开关使屏幕上显示一〜二个周期的被测信号波形在测量幅值时,应注意将“Y轴灵敏度微调”旋钮置于“校准”位置,即顺时针旋到底,且听到关的声音在测量周期时,应注意将“X轴扫速微调”旋钮置于“校准”位置,即顺时针旋到底,且听到关的声音还要注意“扩展”旋钮的位置根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数(div或cm)与“Y轴灵敏度”开关指示值(v/div)的乘积,即可算得信号幅值的实测值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(div或cm)与“扫速”开关指示值(t/div)的乘积,即可算得信号频率的实测值
2、函数信号发生器函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形输出电压最大可达20W-PO通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮,可使输出电压在亳伏级到伏级范围内连续调节函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节函数信号发生器作为信号源,它的输出端不允许短路
3、交流毫伏表交流亳伏表只能在其工作频率范围之内,用来测量正弦交流电压的有效值为了防止过载而损坏,测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上,然后在测量中逐档减小量程
三、实验设备与器件
1、函数信号发生器
2、双踪示波器
3、交流亳伏表
四、实验内容
1、用机内校正信号对示波器进行自检1)扫描基线调节将示波器的显示方式开关置于“单踪”显示或丫2),输入耦合方式开关置“GND”,触发方式开关置于“自动”开启电源开关后,调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”等旋钮,使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线然后调节“X轴位移”
(二)和“Y轴位移(tl)旋钮,使扫描线位于屏幕中央,并且能上下左右移动自如2)测试“校正信号”波形的幅度、频率将示波器的“校正信号”通过专用电缆线引入选定的Y通道(、或%),将Y轴输入耦介方式开关置于“AC”或“DC”,触发源选择开关置“内”,内触发源选择开关置“Yi”或“YJ调节X轴“扫描速率”开关(t/div)和Y轴“输入灵敏度”开关(V/div),使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形a.校准“校正信号”幅度将“y轴灵敏度微调”旋钮置“校准”位置,“y轴灵敏度”开关置适当位置,读取校正信号幅度,记入表1-1表1一1标准值实测值幅度Up-pv频率fKHz上升沿时间uS下降沿时间uS注不同型号示波微标准值有所不同,请按所使用示波器将标准值填入表格中b.校准“校正信号”频率将“扫速微调”旋钮置“校准”位置,“扫速”开关置适当位置,读取校正信号周期,记入表1—1O c.测量“校正信号”的上升时间和下降时间调节”y轴灵敏度”开关及微调旋钮,并移动波形,使方波波形在垂直方向上正好占据中心轴上,且上、下对称,便于阅读通过扫速开关逐级提高扫描速度,使波形在X轴方向扩展(必要时可以利用“扫速扩展”开关将波形再扩展10倍),并同时调节触发电平旋钮,从显示屏上清楚的读出上升时间和F降时间,记入表1—
12、用示波器和交流亳伏表测量信号参数调节函数信号发生器有关旋钮,使输出频率分别为100Hz、IKHz、lOKHz、lOOKHz,有效值均为IV(交流亳伏表测量值)的正弦波信号改变示波器“扫速”开关及“Y轴灵敏度”开关等位置,测量信号源输出电压频率及峰峰值,记入表1-2表1一2信号电压示波器测量值示波器测量值信号电亳伏表读数压频率周期(ms)频率(Hz)峰峰值(V)有效值(V)(V)100Hz IKHzlOKHz lOOKHz
3、测最两波形间相位差1)观察双踪显示波形“交替”与“断续”两种显示方式的特点»、丫2均不加输入信号,输入耦合方式置“GND”,扫速开关置扫速较低挡位(如
0.5s/div挡)和扫速较高挡位(如5uS/div挡),把显示方式开关分别置“交替”和“断续”位置,观察两条扫描基线的显示特点,记录之2)用双踪显示测最两波形间相位差
①按图1一2连接实验电路,将函数信号发生器的输出电压调至频率为IKHz,幅值为2V的正弦波,经KC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号山和uK,分别加到双踪示波器的匕和1输入端为便于稳定波形,比较两波形相位差,应使内触发信号取自被设定作为测量基准的一路信号图1—2两波形间相位差测量电路
②把显示方式开关置“交替”挡位,将Y1和Y2输入耦合方式开关置“_L”挡位,调节Y
1、丫2的(M移位旋钮,使两条扫描基线重合
③将Yl、Y2输入耦合方式开关置“AC”挡位,调节触发电平、扫速开关及YU Y2灵敏度开关位置,使在荧屏上显示出易于观察的两个相位不同的正弦波形ui及uR,如知1-3所示根据两波形在水平方向差距X,及信号周期XT,则可求得两波形相位差图1一3双踪示波器显示两相位不同的正弦波Xdiv x360°XT div式中Xr------周期所占格数X——两波形在X轴方向差距格数记录两波形相位差于表1一3表1一3两波形相位差一周期格数X轴差距格数实测值计算值=Xr x=0=0=为数读和计算方便,可适当调节扫速开关及微调旋钮,使波形一周期占整数格
五、实验总结
1、整理实验数据,并进行分析
2、问题讨论1)如何操纵示波器有关旋钮,以便从示波器显示屏上观察到稳定、清晰的波形?2)用双踪显示波形,并要求比较相位时;为在显示屏上得到稳定波形,应怎样选择下列开关的位置?a)显示方式选择(Yl;Y2;Y1+Y2;交替;断续)b)触发方式(常态;自动)c)触发源选择(内外)内触发源选择(丫
1、丫
2、交替)
3、函数信号发生器有哪儿种输出波形?它的输出端能否短接,如用屏蔽线作为输出引线,则屏蔽层一端应该接在哪个接线柱上?
4、交流毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压?它的表头指示值是被测信号的什么数值?它是否可以用来测量直流电压的大小?
六、预习要求
1、阅读实验附录中有关示波器部分内容
2、已知C=
0.01uf、R=10K,计算图1—2RC移相网络的阻抗角60实验二晶体管共射极单管放大器
一、实验目的
1、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
2、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
3、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用
二、实验原理图2-1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图它的偏置电路采用和电组成的分压电路,并在发射极中接有电阻RF,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比相位相反,幅值被放大了的输出信号U,从而实现了电压放大图2—1共射极单管放大器实验电路在图2—1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),则它的静态工作点可用下式估算IJ_II T〜%5强〜T〜〜R【E UCE=UCC-IC R+RE电压放大倍数输入电阻Ri=RBl//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应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•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H激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等
1、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室安表和直流电压表,分别测量晶体管的集电极电流IC以及各电极对地的电位UB、UC和UE一般实验中,为了避免断开集电极,所以采用测量电压UE或UC,然后算出IC的方法,例如,只要测出UE,即可用T T£丁Ucc-Uc Ir~Ip=--Ir=---------c bn Cp.算出ic(也可根据由UC确定TO,同时也能算出UBE=UB—UE,UCE=UC-UEo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管子集电极电流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u0的负半周将被削底,如图2—2(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2-2(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。