電子技術基礎（第五版）課件 蘇莉萍 第15、16章 模擬電子技術實驗、數(shù)字電子技術實驗

模擬電子技術實驗實驗1常用電子儀器的使用實驗2單管放大電路分析實驗3多級放大器實驗4功率放大器實驗5集成運算放大器的應用實驗6負反饋放大器實驗7集成直流穩(wěn)壓電源實驗8波形發(fā)生電路

實驗1常用電子儀器的使用S1.1實驗目的

(1)了解常用電子儀器的性能特點及使用方法。

(2)學會正確使用雙蹤示波器觀察、測量波形的幅值、頻率及相位等。

(3)掌握函數(shù)信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、電壓表及萬用表等儀器的配合使用。S1.2實驗要求

(1)閱讀常用儀器的使用說明。

(2)熟悉常用儀器、儀表面板和各控制按鈕的名稱及功能。

S1.3實驗設備及器材

(1)直流穩(wěn)壓電源1臺;

(2)電子毫伏表(電壓表)1臺;

(3)函數(shù)信號發(fā)生器1臺;

(4)萬用表1塊;

(5)雙蹤示波器1臺。

S1.4實驗內(nèi)容及步驟

在電子電路測試和實驗中,常用的電子儀器有交流毫伏表、低頻信號發(fā)生器、雙蹤示波器、直流穩(wěn)壓電源等,它們與被測(實驗)電路的關系如圖S1.1所示。圖S1.1常用電子儀器接線框圖

1.示波器使用方法簡介

(1)調(diào)節(jié)基準掃描線。打開電源開關,將示波器Y軸方式置于“CH1”或“CH2”,輸入耦合方式置于“GND”,開機預熱30秒鐘,若熒光屏上不出現(xiàn)光點或水平掃描基線,可進行

如下操作:①調(diào)節(jié)亮度旋鈕到中間位置;②觸發(fā)方式開關置于“自動”;③調(diào)節(jié)垂直位移“↑↓”和水平位移“→←”旋鈕到中間位置。

(2)測量信號波形。將被測信號輸入Y軸方式所選擇的通道,輸入耦合方式開關置于“AC”或“DC”。適當調(diào)節(jié)X軸和Y軸靈敏度旋鈕,使得波形高度盡量高,但不超出屏幕;波形的長度為1~3個周期。對波形進行讀數(shù),可測量出波形的峰值和周期。

若波形不穩(wěn)定,可進行如下調(diào)節(jié):

①將垂直通道工作方式開關(MODE)置于與Y軸方式一致的位置,即若被測信號從CH1輸入,則垂直方式置CH1;

②調(diào)節(jié)觸發(fā)電平(LEVEL)旋鈕。

(3)雙蹤示波器的電壓測量有“CH1”、“CH2”、“CH1+CH2”、“斷續(xù)”和“交替”五種方式。其中“斷續(xù)”和“交替”是雙蹤信號測量方式?！皵嗬m(xù)”適用于頻率較高的信號測量,“交替”用于頻率較低的信號的測量。

2.實驗內(nèi)容

(1)用交流毫伏表測量信號發(fā)生器的輸出(衰減)電壓。將信號發(fā)生器頻率調(diào)節(jié)到1kHz,電壓“輸出衰減”開關分別置于不同的衰減位置上,調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的“幅度”旋鈕

使電壓表指示在4V,用交流毫伏表測量其輸出電壓值。測量結果填入表S1.1。

(2)用雙蹤示波器Y軸任一輸入通道探頭測量示波器“校正電壓”,讀出熒屏顯示波形的UP－P值和頻率f。

(3)用交流毫伏表及雙蹤示波器測量信號發(fā)生器的輸出電壓及周期的數(shù)值,記入表S1.2。

S1.5實驗報告

(1)整理各項實驗記錄。

(2)寫出各儀器使用時應注意的事項。

實驗2單管放大電路分析

S2.1實驗目的(1)學習電子電路的連接。(2)測量靜態(tài)工作點并驗證靜態(tài)工作點參數(shù)對放大器工作的影響。(3)學會用示波器觀測波形并測量放大倍數(shù)。(4)了解失真情況。

S2.2實驗要求

(1)練習示波器、萬用表、毫伏表的使用。

(2)熟悉單級共射放大電路靜態(tài)工作點的設置方法。

(3)熟悉靜態(tài)工作點對放大器性能的影響。

S2.3實驗設備及器材

(1)低頻信號發(fā)生器1臺;

(2)示波器1臺;

(3)毫伏表1臺;

(4)穩(wěn)壓電源1臺。

S2.4實驗內(nèi)容及步驟

(1)按圖S2.1所示的共射極單管放大電路連接好電路。圖S2.1共射極單管放大電路

(2)將直流電源UCC調(diào)至12V,并接入線路中;調(diào)節(jié)Rp,使UC(UCEQ)=5~7V,測量ICQ、UBEQ,填入表S2.1中。

(3)調(diào)節(jié)信號發(fā)生器使其輸出1kHz、5mV的正弦波,并接入放大器輸入端,用示波器觀察放大器電路Uo波形。

(4)空載情況下,逐步調(diào)節(jié)信號發(fā)生器Ui的大小,使Uo為最大不失真波形,用毫伏表測出(或用示波器換算)Ui和Uo的值,計算Au,并填入表S2.2上格中。

(5)接入負載RL。重復(3)操作,填入表S2.2下格中。

(6)調(diào)節(jié)Rp的大小,用示波器觀察輸出波形的失真情況。將uCE、ic的失真波形畫在表S2.3中并加以分析。

S2.5實驗報告

(1)整理實驗測量數(shù)據(jù)。

(2)分析靜態(tài)工作點對放大器性能的影響。

(3)分析空載和帶載情況下放大倍數(shù)的改變原因。

(4)初步確定輸出電壓達到飽和失真(或截止失真)時,靜態(tài)工作點的大致范圍。

實驗3多級放大器S3.1實驗目的(1)練習電子電路的連接。(2)驗證多級放大器電壓放大倍數(shù)的關系Au=Au1·Au2·…·Aun。(3)學習分析、排除電子線路故障的方法。S3.2實驗要求(1)熟悉多級放大器的工作原理。(2)熟悉并掌握信號發(fā)生器、示波器、萬用表的正確使用方法。

S3.3實驗設備及器材

(1)直流穩(wěn)壓電源1臺;

(2)信號發(fā)生器1臺;

(3)電子電壓表1塊;

(4)示波器1臺;

(5)萬用表1塊。

S3.4實驗內(nèi)容及步驟

(1)按圖S3.1連接好電路,檢查無誤。圖S3.1多級放大器

(5)故障的分析與排除。放大器在正常工作情況下,能對信號進行不失真的放大。當放大器有故障后(若無故障,可由指導教師人為設置故障),其輸出端波形會失真或無輸出,此時應進行故障檢查。對初學者來說,逐步逼近法較易掌握。其具體方法是:

①首先觀察元件表面是否有異變,然后測試電源電壓值是否符合要求。

②在上述檢查未發(fā)現(xiàn)問題的基礎上,再在放大器的輸入端加一微小信號(約小于10mV),用示波器檢查各級輸入波形。檢查方法可由前向后逐級檢查。

③當測試某級無信號或信號不正常時,應將該級與后級耦合脫開,再檢查該級有無波形。若此時信號正常,說明故障在后級;若信號波形仍不正常,則故障在該級上。

④另外也可由后向前逐級檢查。即先將級間耦合脫開,信號由后級基極輸入,觀察輸出端波形。再逐級推前依次檢查。

⑤在檢查到故障后,還需確定故障部位?？蓪⑿盘栐隈詈想娙萸拜斎?再測試該電容后的基極電位,與給定值比較是否大致符合。對圖S3.1所示電路也可調(diào)節(jié)偏置電路電位器,觀察其靜態(tài)工作點是否隨之變化。若基極電位偏高,應測試耦合電容是否漏電。若各點電位不跟隨調(diào)節(jié)電位器變化,進而應懷疑焊接點或元器件。故障排除后,再加信號檢驗之。

S3.5實驗報告

(1)整理實驗數(shù)據(jù),驗證多級放大關系。

(2)談談在故障排除中的收獲及體會。

實驗4功率放大器

S4.1實驗目的(1)認識集成器件,初步接觸集成器件,了解多引腳器件的作用及使用方法。(2)學習組成集成功率放大器典型應用電路。(3)學會觀察輸出波形及關鍵元件對輸出的影響。(4)深入理解功率放大器的功能。

S4.2實驗要求

(1)熟悉功率放大器的基本知識。

(2)熟悉LA4102的主要技術指標(見表S4.1)及典型應用電路。

S4.3實驗設備及器材

(1)示波器1臺;

(2)晶體管毫伏表1塊;

(3)萬用表1塊;

(4)低頻信號發(fā)生器1臺;

(5)直流穩(wěn)壓電源1臺;

(6)揚聲器1只。

S4.4實驗內(nèi)容及步驟

(1)用萬用表檢測全部元器件,并按圖S4.1連接好電路,檢查并確認無誤。圖S4.1功率放大器

(2)將直流電源調(diào)至6V,接入電路相應端,在無輸出情況下,用示波器觀察輸出端,看有無自激現(xiàn)象,若有可改變C7以消除自激。

(3)將信號發(fā)生器輸出調(diào)至1kHz正弦波,接入功放輸入端,逐步調(diào)大輸入信號幅度,使輸出波形失真在允許范圍內(nèi),用毫伏表測出Ui、Uo,計算Au=Uo/Ui。

(4)分別斷開C3、C4、C5和R2,觀察輸出波形變化。

(5)用一只揚聲器代替話筒接入輸入端,對著揚聲器講話,試聽該功率放大器的效率。

S4.5實驗報告

(1)整理實驗測量數(shù)據(jù),用Pom=U2o/RL、PU=UCCIC、η=Po/PU計算放大器的最大輸出功率Pom、PU、η。

(2)繪制所觀察的波形,并分析C3、C4、C5及R2斷開時輸出波形的變化原因。

(3)歸納實驗中遇到的問題及相應的解決方案。

(4)總結功率放大器與電壓放大電路的異同點。

(5)查閱其他集成功率放大器的相關資料手冊。

實驗5集成運算放大器的應用

S5.1實驗目的(1)認識集成運算放大器的外形及引腳設置。(2)掌握集成運算放大器的使用方法。(3)理解集成運算放大器的線性應用。S5.2實驗要求(1)預習集成運算放大器線性應用的基本知識。(2)查閱LM741有關資料,注意集成運算放大器的使用事項。

S5.3實驗設備及器材

(1)低頻信號發(fā)生器1臺;

(2)示波器1臺;

(3)晶體管電壓表1臺;

(4)直流穩(wěn)壓電源1臺;

(5)萬用表1塊;

(6)直流信號源1臺。

S5.4實驗內(nèi)容及步驟

1)反相比例運算

按實驗圖S5.1接好電路,檢查無誤,接入±15V直流穩(wěn)壓電源,先調(diào)零,即令Ui=0,調(diào)整調(diào)零電位器Rp,使輸出電壓Uo=0。

(1)按表S5.1指定的電壓值輸入不同的直流信號Ui,分別測量對應的輸出電壓Uo,并計算電壓放大倍數(shù)。S5.1反相比例運算電路

(3)將R1、R2換成51kΩ,其他條件不變,重復上述(1)和(2)的步驟。

(4)將R1、R2、R3、Rf均接成100kΩ,其他條件不變,重復上述(1)和(2)的步驟。

2)加法運算

(1)按圖S5.2接好電路,檢查并確認無誤,調(diào)零方法同上。圖S5.2加法運算電路

(2)調(diào)節(jié)Rp1、Rp2,使得A、B兩點電位UA、UB為表S5.2中數(shù)值。分別測量對應的輸出電壓Uo。

3)同相比例運算

(1)按圖S5.3連接電路,檢查無誤,調(diào)零方法同上。圖S5.3同相比例運算電路

S5.5實驗報告

(1)整理數(shù)據(jù),完成表格。

(2)比較實測值與計算值,分析各個基本運算電路是否符合相應的運算關系?？偨Y集成運放的調(diào)零過程。

實驗6負反饋放大器S6.1實驗目的(1)理解負反饋對放大器放大倍數(shù)的影響。(2)掌握負反饋放大器輸入電阻和輸出電阻的測量方法。(3)了解負反饋對放大器通頻帶和非線性失真的改善。

S6.2實驗要求

(1)理解負反饋對放大器性能改善的原理。

(2)估算實驗線路有反饋和無反饋時電壓放大倍數(shù)、通頻帶的變化情況。

(3)估算實驗線路中有、無反饋時輸入、輸出電阻的變化情況。

(4)準備實驗線路板,按圖連接電路,實驗電路如圖S6.1所示。圖S6.1負反饋放大電路

S6.3實驗設備及器材

(1)示波器1臺;

(2)晶體管毫伏表1塊;

(3)萬用表1塊;

(4)低頻信號發(fā)生器1臺;

(5)直流穩(wěn)壓電源1臺。

S6.4實驗內(nèi)容及步驟

負反饋放大器實驗電路如圖S6.1所示,按圖連接好電路。

(1)在實驗電路板上分析A、B連接及斷開兩種情況,將輸入端對地交流短路,接通電源,將各級靜態(tài)工作點調(diào)好并將其數(shù)據(jù)記入表S6.1中。

(4)連接A、B,重復操作(3),再填入表S6.3中對應的位置,比較表S6.3所列數(shù)據(jù),得出結論:引入負反饋后,放大器電壓倍數(shù)Au下降了,但通頻帶fBW展寬了。

S6.5實驗報告

(1)整理實驗數(shù)據(jù),總結負反饋對放大器放大倍數(shù)Au及通頻帶fBW

的影響。

(2)進一步了解負反饋對放大器其他性能的影響情況。

實驗7集成直流穩(wěn)壓電源S7.1實驗目的(1)熟悉串聯(lián)穩(wěn)壓電源的工作原理,了解集成穩(wěn)壓電源的特點和使用方法。(2)學習整流、濾波、穩(wěn)壓的性能指標及波形的測試方法。S7.2實驗要求(1)畫出橋式整流、雙向濾波、直流正負穩(wěn)壓電源的實驗接線圖。．(2)了解集成三端穩(wěn)壓電源的性能參數(shù),學習使用集成三端穩(wěn)壓電源的方法。

S7.3實驗設備及器材

(1)調(diào)壓變壓器1只;

(2)萬用表1只;

(3)交流毫伏表1只;

(4)雙蹤示波器1臺。

S7.4實驗內(nèi)容和步驟

(1)按圖S7.1接好實驗電路。接通電源前應對電路和器件認真檢查,特別注意電源變壓器的原、副邊,集成三端穩(wěn)壓電源的引腳和濾波電容器的極性。圖S7.1集成直流穩(wěn)壓電源實驗電路

S7.5實驗報告

(1)整理數(shù)據(jù),完成表格。

(2)比較實測值和計算值,分析直流穩(wěn)壓電源的性能參數(shù)。

(3)畫出橋式整流、雙向濾波、直流正負穩(wěn)壓電源的接線圖及各點波形。

實驗8波形發(fā)生電路

S8.1實驗目的(1)熟悉波形發(fā)生器的設計方法。(2)掌握波形發(fā)生電路的特點和分析方法。S8.2實驗要求(1)熟悉波形發(fā)生電路的基本知識。(2)熟悉LM741的主要技術指標(如表S8.1)及典型應用電路。

S8.3實驗設備及器材

(1)數(shù)字萬用表1塊;

(2)雙蹤示波器1臺;

(3)低頻信號發(fā)生器1臺;

(4)直流穩(wěn)壓電源1臺。

S8.4實驗內(nèi)容及步驟

(1)用萬用表檢測全部元器件,并按圖S8.1連接好電路,檢查并確認無誤。圖S8.1方波波形發(fā)生器圖S8.2可調(diào)方波波形發(fā)生器

(3)畫出輸出波形圖,并將輸出值填寫在可調(diào)方波測試表S8.2中。

S8.5實驗報告

(1)整理數(shù)據(jù),完成表格。

(2)總結出Rp的大小對輸出脈沖頻率的影響。數(shù)字電子技術實驗實驗9組合邏輯電路的測試與設計實驗103-8譯碼器及其應用實驗11集成觸發(fā)器邏輯功能測試實驗12計數(shù)譯碼顯示電路實驗13555時基電路的應用

實驗9組合邏輯電路的測試與設計

S9.1實驗目的

(1)掌握集成門電路邏輯功能的測試方法。

(2)熟悉集成門電路的應用。

(3)掌握組合邏輯電路的設計和測試方法。

S9.2實驗要求

(1)熟悉74LS00、74LS10、74LS86(或CC4000、CD4000系列)的引腳排列及邏輯功能,寫出各集成電路理論真值表。

(2)熟悉組合邏輯電路設計的內(nèi)容,完成選定題目的設計任務,根據(jù)設計要求列出真值表,得出邏輯表達式,畫出邏輯電路和實際接線圖。

(3)閱讀有關CMOS集成電路的使用規(guī)則。

S9.3實驗設備及器材

(1)數(shù)字邏輯實驗裝置1臺;

(2)數(shù)字萬用表1塊;

(3)TTL集成電路或CMOS集成電路;

(4)二輸入四與非門74LS00(或CC4011、CD4011)1片;

(5)三輸入三與非門74LS10(或CC4023、CD4023)1片;

(6)二輸入四異或門74LS86(或CC4070、CD4070B)1片。

S9.4實驗內(nèi)容及步驟

1.集成電路邏輯功能測試

1)74LS00(或CC4011、CD4011)邏輯功能測試

74LS00(或CC4011、CD4011)為二輸入四與非門,其引腳排列及內(nèi)部接線如圖S9.1和圖S9.2所示。圖S9.174LS00引腳排列圖圖S9.2CD4011引腳排列圖

2)74LS10(或CC4023、CD4023)邏輯功能測試

74LS10(或CC4023、CD4023)為三輸入三與非門,其引腳排列及內(nèi)部接線如圖S9.3和圖S9.4所示。圖S9.374LS10引腳排列圖圖S9.4CD4023引腳排列圖

3)74LS86(或CC4070、CD4070B)邏輯功能測試

74LS86(或CC4070、CD4070B)為二輸入四異或門,其引腳排列及內(nèi)部接線如圖S9.5和圖S9.6所示。圖S9.574LS86引腳排列圖圖S9.6CD4070B引腳排列圖

2.組合邏輯電路設計與測試

(1)在只有原變量輸入的條件下,用2片74LS10和2片74LS00實現(xiàn)如下函數(shù):

(2)用異或門設計一個三位數(shù)碼的奇數(shù)校驗電路,要求三位數(shù)碼中有奇數(shù)個1時,輸出為0。

(3)在只有原變量輸入的條件下,用與非門設計一個三變量不一致電路。

(4)現(xiàn)有紅、黃、綠三只指示燈,用來指示三臺設備的工作情況,當三臺設備都正常工作時,綠燈亮;當有一臺設備有故障時,黃燈亮;當有兩臺設備同時發(fā)生故障時,紅燈亮;當三臺設備同時發(fā)生故障時,紅燈和黃燈全亮。在只有原變量輸入的條件下,試用與非門和異或門設計控制燈亮的邏輯電路。

S9.5實驗報告

(1)整理實驗測試結果。

(2)總結組合邏輯電路設計的步驟及測試方法。

(3)列出真值表。

(4)寫出邏輯表達式。

(5)畫出邏輯電路圖。

(6)畫出實驗接線圖。

(7)寫出實驗測試結果的分析結論。

實驗103－8譯碼器及其應用

S10.1實驗目的(1)熟悉中規(guī)模集成譯碼器的邏輯功能及使用方法。(2)了解譯碼器的應用。S10.2實驗要求(1)熟悉譯碼器的工作原理及全加器的有關內(nèi)容。(2)熟悉74LS138的引腳排列及功能表。(3)畫出實驗電路連線圖。

S10.3實驗設備及器材

(1)數(shù)字邏輯實驗裝置1臺;

(2)數(shù)字萬用表1塊;

(3)74LS1383－8譯碼器1片;

(4)74LS20雙四輸入與非門1片。

S10.4實驗內(nèi)容及步驟

1.集成電路功能測試

1)74LS20邏輯功能測試74LS20為雙四輸入與非門,其引腳排列及內(nèi)部接線如圖S10.1所示圖S10.174LS20引腳排列圖圖S10.274LS138引腳排列圖

2)74LS138邏輯功能測試

74LS138是一種3個輸入、8個輸出的二進制譯碼器。它的8個輸出端分別代表由3個輸入組合的8種狀態(tài),其譯碼輸出為低電平有效。74LS138的引腳排列如圖S9.2所示。功能表見表S10.1。

2.74LS138的應用

(1)74LS138用作函數(shù)發(fā)生器:將74LS138和與非門74LS20按圖S10.3所示電路接線,可實現(xiàn)函數(shù)F=

連接電路,并將結果填入表S10.2。

S10.5實驗報告

(1)整理實驗數(shù)據(jù)表格。

(2)根據(jù)全加器的真值表,寫出全加器的函數(shù)表達式。

(3)畫出用74LS138實現(xiàn)全加器的電路圖,列出真值表。

實驗11集成觸發(fā)器邏輯功能測試

S11.1實驗目的(1)熟悉集成觸發(fā)器邏輯功能的測試方法。(2)熟悉各種觸發(fā)器之間的相互轉換方法。(3)了解觸發(fā)器的應用。S11.2實驗要求(1)熟悉有關觸發(fā)器的內(nèi)容。(2)熟悉實驗用觸發(fā)器的引腳排列及真值表。(3)根據(jù)實驗內(nèi)容,畫出實驗電路接線圖及有關數(shù)據(jù)記錄表格。

S11.3實驗設備儀器及器材

(1)數(shù)字邏輯電路實驗裝置1臺;

(2)雙D觸發(fā)器CD4013B(或74LS74)1片;

(3)雙JK觸發(fā)器CD4027B(或74LS112)1片;

(4)雙四輸入與非門CD4011B(或74LS20)1片。

S11.4實驗內(nèi)容及步驟

1.D觸發(fā)器CD4013B(或74LS74)功能測試CD4013B、74LS74的引腳排列如圖S11.1和圖S11.2所示;真值表見表S11.1和表S11.2。圖S11.1CD4013B引腳排列圖圖S11.274LS74引腳排列圖

2.JK觸發(fā)器CD4027B(或74LS112)功能測試

CD4027B、74LS112引腳排列如圖S11.3和圖S11.4所示;真值表見表S11.5。圖S11.3CD4027B引腳排列圖圖S11.474LS112引腳排列圖

3.觸發(fā)器功能轉換

(1)將D觸發(fā)器CD4013B(或74LS74)轉換成JK觸發(fā)器,并測試其功能。

(2)將JK觸發(fā)器CD4027(或74LS112)轉換成D、T、Τ'觸發(fā)器,并測試其功能。

4.用雙D觸發(fā)器構成兩位異步二進制計數(shù)器

(1)畫接線圖。

(2)連接兩位異步二進制計數(shù)電路,將兩個觸發(fā)器輸出接指示燈,由按鈕開關提供時鐘輸入,觀察并記錄其狀態(tài)變換。

S11.5實驗報告

(1)整理實驗表格。

(2)簡要總結觸發(fā)器功能及測試方法。

(3)簡要總結各種觸發(fā)器之間的轉換方法,畫出實驗中觸發(fā)器轉換原理圖、實驗接線圖。

(4)簡要總結用觸發(fā)器組成計數(shù)器的體會,畫出實驗電路圖。

實驗12計數(shù)譯碼顯示電路S12.1實驗目的(1)熟悉計數(shù)器的計數(shù)原理及功能測試。(2)進一步熟悉譯碼器的工作原理及使用方法。(3)熟悉顯示譯碼器的使用。(4)了解計數(shù)器與譯碼器的應用。S12.2實驗要求(1)熟悉計數(shù)器、數(shù)碼顯示譯碼器的工作原理。(2)熟悉CD4158、CD4511(或74LS160)的引腳排列及功能表。(3)根據(jù)實驗內(nèi)容畫出各實驗步驟的實驗接線圖。

S12.3實驗設備及器材

(1)數(shù)字邏輯電路實驗裝置1臺;

(2)CD4518雙BCD加法計數(shù)器(或74LS160)1片;

(3)CD4511B七段鎖存/譯碼驅動器1片;

(4)數(shù)碼管(LED)顯示器1塊。

S12.4實驗內(nèi)容及步驟

1.測試CD4518(或74LS160)計數(shù)器的功能

CD4518、74LS160的引腳排列如圖S12.1和圖S12.2所示,功能表如表S12.1所示。圖S12.1CD4518B引腳排列圖圖S12.274LS160引腳排列圖