电工电子学实验指导下.docx
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电工电子学实验指导下
实验七常用电子仪器的使用和电子器件的检测
一实验目的:
1.了解数字示波器、函数信号发生器、交流毫伏表和数字万用表的用途及主要指标。
2.了解上述仪器的操作及使用,初步掌握用示波器观察正弦信号的波形、定量测出正弦交流信号的波形参数的方法。
3.学习使用万用表检测电子元器件的方法。
二实验设备和器材:
1.DS1062CA数字示波器;F20型数字合成函数信号发生器/计数器;YB2172数字交流毫伏表;
2.直流稳压电源;数字万用表;电子元器件
三实验原理(电路):
在电子电路实验中,常用电子仪器是电子技术基础实验的基本设备,正确使用各种电子仪器、正确地识别和检测电子元器件,是完成单元电路制作、调整测试和故障处理最基本的技能。
在电子电路基础实验中,常用的电子仪器及其相互关系如图1所示。
图1
图2
四实验内容(表格):
1.由数字信号发生器给出f=1kHz,Ui=1V的正弦波信号,用数字式交流毫伏表测量该正弦信号的大小,并用示波器观察该信号的波形,并测试该正弦信号的周期、有效值、峰峰值。
将波形及波形的相关参数记入表1。
表1
波形
周期T
有效值
峰峰值
v
f
2.由数字信号发生器给出f=1kHz,Ui=10mV的正弦信号,用示波器观察波形并测试其周期有效值,峰峰值。
3.常用元器件检测练习
(1)按图2给出的电位器端子号,测量l0kΩ电位器,结果填入表2。
表2电位器测量
阻值
顺时针旋转到底
旋至中间
逆时针旋转到底
R1—3
Rl—2
R2—3
(2)按表3给出的项目定性测试二极管
表3二极管定性检测
正向电阻
反向电阻
型号
阻值
档位
阻值
档位
材料
2AP9
IN4148
五实验思考题:
1.数字信号发生器输出的信号频率范围及幅度范围是多少?
频率调整方式有几种?
幅度调整方式有几种?
2.如何由信号发生器给出f=1KHz,Vi=1V的正弦波?
实验八三极管及其单级共射放大电路
一实验目的:
1.了解晶体三极管的命名方法和主要技术指标,学习识别其类型和管脚的技能。
2.学习共射极放大电路静态工作点的测量与调整,研究静态工作点对放大电路动态性能的影响。
3.学习放大电路主要性能指标(电压放大倍数)的测量方法。
二实验设备和器材:
1.数字示波器;数字函数信号发生器;数字交流毫伏表;数字万用表;电子学综合实验装置
2.单管放大器实验板。
三实验原理(电路):
工作点稳定的分压式共射放大电路,它既有电流放大作用,又有电压放大作用。
该电路信号从基极输入,集电极输出。
输入电阻与相同材料的二极管正向偏置电阻相当,输出电阻较高,且输出电压与输人电压反相,故用于小信号的放大,或用于多级放大电路的中间级。
实验参考电路如图1所示。
图1单级共射放大电路
四实验内容(表格):
1.测量电路在线性放大状态时的静态工作点
按图1所示电路,接通直流电源前,先将Rp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Rp,使Ic=2.0mA(即UE=2.0V)。
用数字万用表直流电压表档测量UB、UE、Uc及用万用表Ω档测量Rb11值,并记入表1。
表1
测量值
计算值
UB(V)
UE(V)
Uc(V)
Rb11(kΩ)
UBE(V)
UCE(V)
Ic(mA)
IB(μA)
β
2.测量电压放大倍数
在放大器输入端加入频率为lkHz,Ui≈10mV的正弦信号,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下用交流毫伏表测量下述三种情况下的Uo值,并用双踪示波器观察Uo和Ui的相位关系,记入表2。
表2
Rc(kΩ)
RL(kΩ)
Uo(V)
AV
Ui/Uo波形
五实验思考题:
1.总结Rc、RL及静态工作点对放大器电压放大倍数的影响。
2.讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。
实验九三极管及其单级共射放大电路
(二)
一实验目的:
1.研究静态工作点对放大电路动态性能的影响。
2.学习放大电路输入电阻、输出电阻的测量方法。
二实验设备和器材:
1.数字示波器;2.数字函数信号发生器;3.数字交流毫伏表;
4.数字万用表;5.单管放大器实验板。
三实验原理(电路):
1基本放大电路——工作点稳定的分压式共射放大电路
工作点稳定的分压式共射放大电路,它既有电流放大作用,又有电压放大作用。
该电路信号从基极输入,集电极输出。
输入电阻与相同材料的二极管正向偏置电阻相当,输出电阻较高,且输出电压与输人电压反相,故用于小信号的放大,或用于多级放大电路的中间级。
参考电路如图1所示。
图1共射极单管放大器参考电路
放大电路的动态主要指标,有电压放大倍数Av、输入电阻Ri、输出电阻Ro,以及最大不失真输出电压Uomax等。
四实验内容(表格):
1.观察静态工作点对电压放大倍数的影响
置Rc=2.4kΩ,RL=∞,适量调节Rp,用示波器监视输出电压波形,在Uo不失真的情况下,测量数组Ic和Uo值,记入表1。
表1
Ic(mA)
Uo(V)
AV
2.测量输入电阻和输出电阻
置Rc=2.4kΩ,RL=2.4kΩ,Ic=2.0mA。
输入f=1kHz的正弦信号,在输出电压不失真的情况下,用交流毫伏表测出Us,Ui和UL,并记入表2。
保持Us不变,断开RL,测量输出电压Uo,记入表2。
表2
Ri(kΩ)
Ro(kΩ)
Us(mV)
Ui(mV)
测量值
计算值
UL(V)
Uo(V)
测量值
计算值
五实验思考题:
(1)总结Rc、RL及静态工作点对放大器输入电阻和输出电阻的影响。
(2)讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。
实验十集成运算放大器的基本应用
一实验目的:
1.掌握运算放大器的正确使用方法
2.掌握用集成运算放大器构成各种基本运算电路的方法。
3.学习正确使用示波器交流输入方式和直流输入方式观察波形的方法,重点掌握积分器输入、输出波形的测量和描绘方法。
二实验设备和器材:
实验电子器件、直流稳压电源、直流稳压电源、数字万用表。
三实验原理(电路):
1.比例运算电路
比例运算是应用最广泛的一种基本运算电路,可分为反相比例运算和同相比例运算。
电路分别如图1中(a)和(b)所示。
(a)反相比例运算(b)同相比例运算
(c)反相求和运算(d)差分减法运算
图1
2.反相求和运算
电路如图1(c)所示。
理想条件下,图1(c)所示反相求和运算电路的输出电压与输入电压的关系式为
3.差分减法运算
电路如图1(d)所示。
理想条件下,图1(d)所示差分减法运算电路的输出电压与输入电压的关系式为
四实验内容(表格):
选择集成运放芯片,确定各电阻并连接电路,电阻一般选择l0~lOOkΩ,同时注意电阻R’的选择应满足输入电阻平衡。
调零后,加入直流信号
,用万用表测量输出电压
。
将测量值与理论值比较,计算相对误差。
1.反相比例运算
按图1(a)连接电路,对电路进行调零。
输入2种不同幅值的
,测量
,将测量结果和计算值填人表1中。
2.按图(b)连接电路,对电路进行调零。
输入2种不同幅值的
,测量
,将测量结果和计算值填入表1中。
表1
/mV
/mV
测量值
理论值
误差(%)
反相比例
500
1000
同相比例
500
1000
3.反相求和运算
按图1(c)连接电路,对电路进行调零。
按表2要求输入2组幅值不同的输入信号,分别测量输出值,并与理论值比较,计算误差,填人表2
4.差分减法运算
按图1(d)连接电路,对电路进行调零。
按表2求输入2组幅值不同的输入信号,分别测量输出值,并与理论值比较,计算误差,填入表2。
表2加、减运算计算与测试数据
输入信号
/mV
输出信号
/mV
Ui1
Ui2
测量值
理论值
误差(%)
反相求和运算
200
300
400
100
加减混合运算
400
300
200
400
五实验思考题:
1.计算理论值并与实测值比较,分析误差原因。
2.在上述运算电路中为什么要求两输入端所接电阻满足平衡?
实验十一集成稳压电源
一实验目的:
1.掌握集成稳压电源的组成原理。
2.了解三端集成稳压器的特点及应用方法。
3.学习集成稳压电源主要性能指标的测试方法。
二实验设备和器材:
1.电子学综合实验设备、数字示波器、数字万用表。
三实验原理(电路):
本实验的测试电路如下图所示
四实验内容(表格):
1.整流滤波电路测试
按上图连接电路,整流电路输入电压为工频电压8V,接通工作电源,分别测试整流,滤波输出后电压及纹波电压,并观测波形,记录如下表1:
表1整流滤波电路测试
方式
测试
交流输入电压
整流器输出电压
滤波器输出电压
纹波电压
~
~
数据
波形
2.集成稳压器性能测试
(1)稳压器检测
集成稳压器正常工作后,按下表2要求测量并记录数据。
表2稳压器正常工作检测
交流输入电压
稳压器输入直流电压
输出直流电压
输出端纹波电压
~
~
(2)稳压器的输出电阻Ro测试
在稳压器正常工作的条件下,使经过整流滤波后输入到稳压电路的直流电压UL保持不变,测量电源带载和空载两种情况下的负载电流和输出电压,从而按照公式求出输出电阻Ro,并将测量与计算的数据填入下表3中:
表3输出电阻Ro测试
带载输出电压
无载输出电压
电压变化值
负载电流
电流变化量
输出电阻
(3)稳压器的稳压系数测试
使电源带载后调整输入交流电压~
,使稳压器的输入直流电压UL变化±10%,测出对应的输出电压UO,从而按照公式求出稳压系数S,并将测量值与计算的数据填入下表4中:
表4稳压系数测试
输入直流电压
输入直流电压变化量
输出电压
输出电压变化量
稳压系数
变化前
变化后
变化前
变化后
S
五实验思考题:
1.稳压电源的组成。
2.计算理论值并与实际值比较,分析误差的原因。
实验十二集成门电路的功能测试
一实验目的:
1.了解TTL与非门主要参数的含义。
2.掌握TTL门电路逻辑功能的测试方法。
3.熟悉组合逻辑电路分析的步骤。
4.加深对全加器、加法器电路的理解,并学会灵活运用这些电路。
二实验设备和器材:
1.电子学综合实验装置、数字示波器、数字万用表
2.芯片74LS00、74LS32、74LS86
三实验原理(电路):
分立逻辑门电路实现全加器,用74LS00、74LS32、74LS86组成一个全加器,见下图。
四实验内容(表格):
1.TTL门电路逻辑功能的测试
(1)在与非门(74LS00)、或门(74LS32)及异或门(74LS86)每块芯片中,任选一个门按真值表逐项验证逻辑功能,测试结果填入表1中。
输出
输入
74LS00
74LS32
74LS86
AB
Y1
Y2
Y3
电压(V)
00
01
10
11
表1门电路逻辑功能测试
(2)观察与非门对脉冲的控制作用:
在实验板上选用74LS00的任一与非门,用连续脉冲信号作为与非门的一个输入变量,用示波器观察当另一个输入端接高电平和接低电平时,电路的输出波形填入下表2。
表2
A
B
输出波形
连续脉冲
0
1
2.用74LS00、74LS32、74LS86组成一个全加器,见实验原理中的全加器图,验证其真值表。
表3真值表
Ai
Bi
Ci-1
Si
Ci
0
0
0
1
1
0
1
1
五实验思考题:
1.半加器与全加器的差别与应用场合。
2.按照组合逻辑电路的分析步骤,分析测试结果。
实验十三MSI数字集成电路的功能测试及应用
一实验目的:
1.掌握译码器的工作原理和特点。
2.熟悉常用译码器的逻辑功能和他们的典型应用。
3.了解7段显示译码器和7段显示器(数码管)的使用和检测方法。
二实验设备和器材:
1.电子学综合实验装置
2.芯片74LS138、74LS20、74LS248、LG5011AH
三实验原理(电路):
1.用3线-8线译码器74LS138构成的组合逻辑电路如图1所示。
图1
2.译码器74LS248和数码管组成的七段译码及显示电路如图2所示。
图2
四实验内容(表格):
1.测试74LS138的逻辑功能,填下表
表1
使能
控制
输入
输出
ABC
Y
0
×
×
××
1×
×1
×××
1
1
1
1
1
1
1
1
00
00
00
00
00
00
00
00
000
001
010
011
100
101
110
111
2.74LS138构成的组合逻辑电路见图1,测试其功能填入下表2。
表2
输入
输出
A
B
C
Y
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
1
1
1
0
0
1
0
1
1
1
0
1
1
1
3.七段译码及显示电路见图2,验证结果填入下表3。
表374LS248功能表
十进制
功能
输入
输出
字型
D
C
B
A
a
b
c
d
e
f
g
0
1
1
0
0
0
0
1
1
1
--
0
0
0
1
1
2
1
--
0
0
1
0
1
3
1
--
0
0
1
1
1
4
1
--
0
1
0
0
1
5
1
--
0
1
0
1
1
6
1
---
0
1
1
0
1
7
1
--
0
1
1
1
1
8
1
--
1
0
0
0
1
9
1
--
1
0
0
1
1
灭灯
--
--
--
--
--
--
0
灭零
1
0
0
0
0
0
0
试灯
0
--
--
--
--
--
1
五实验思考题:
1.说明共阴极与共阳极数码管的区别。
2.设计四输入多数表决电路。
实验十四十进制计数译码及显示电路
(一)
一实验目的:
1.了解十进制计数器的逻辑功能和使用。
2.熟悉组成计数电路的方法。
3.初步掌握分析和排除数字电路故障的一般方法。
二实验设备和器材:
电子综合实验台;74LS161;74LS90;
三实验原理(电路):
74LS161计数方法,如图1、2所示。
1.反馈清零法
在计数过程中,若将某中间状态N1反馈到清零输入端,计数器将立即回到0000状态,开始重新计数。
若为异步清零功能计数器,则实现的进制为N=N1;若为同步清零功能,则实现的进制为N=N1-1。
2.反馈置数法
反馈置数法有两种形式:
利用预置数端
或进位位输出端CO实现。
(1)利用预置数端
构成:
当计数器计到(N-1)时,通过反馈逻辑使
=0,则当第N个CP到来时,计数器输出端为Q0Q1Q2Q3=D0D1D2D3。
(2)利用进位位输出端CO构成:
当反馈逻辑通过进位位输出端CO实现时,即D3D2D1D0预置为M补,M补=M-N。
74LS90计数方法
图3为其组成的异步十进制计数器电路。
图1反馈清零法(161)图2反馈置数法(161)
图3异步十进制计数器电路
四实验内容(表格):
1.计数器74LSl61功能测试(计数、清零、置数、使能及进位)
根据预习中设计好的测试电路连接,按表1要求验证。
CP脉冲选用手动单次脉冲式1Hz正方波,输出接电平显示或用数码管显示。
表1
输入
输出
功能
CLR
LD
ENP
ENT
CLK
A
B
C
D
QAn+1
QBn+1
QCn+1
QDn+1
RCO
L
×
×
×
×
×
×
×
×
L
L
L
L
L
异步清零
H
L
×
×
↑
a
b
c
d
a
b
c
d
#
同步预置
H
H
L
×
×
×
×
×
×
QAn
QBn
QCn
QDn
#
保持
H
H
×
L
×
×
×
×
×
QAn
QBn
QCn
QDn
L
保持
H
H
H
H
↑
×
×
×
×
加1计数
#
同步计数
2.试用74LS161及基本逻辑门电路实现十进制计数器要求:
(1)利用异步清零端CR实现。
(2)利用同步置数端LD实现,反馈逻辑由输出端Q3Q2Q1Q0构成,从0000开始计数。
(3)利用同步置数端LD实现,反馈逻辑由输出端Q3Q2Q1Q0构成,从0101开始计数。
(4)利用同步置数端LD实现,反馈逻辑由进位输出端CO构成。
3.74LS90异步十进制计数器电路测试。
表1
输入
输出
R01
R02
S91
S92
Q3
Q2
Q1
Q0
1
1
0
×
0
0
0
0
1
1
×
0
×
×
1
1
1
0
0
1
×
0
×
0
计数
计数
计数
计数
0
×
0
×
0
×
×
0
×
0
0
×
五实验思考题:
(1)总结集成计数器74LSl61的使用体会。
(2)总结集成计数器74LS90的使用体会。
实验十五十进制计数译码及显示电路
(二)
一实验目的:
1.学习译码器和共阴极七段显示器的使用方法。
2.熟悉组成计数、译码、显示电路的方法。
二实验设备和器材:
1.电子学实验装置
2.74LS90;74LS48;LG5012。
三实验原理(电路):
两位十进制计数器如图1所示
图1两位十进制计数器接线图
四实验内容(表格):
做一个两位十进制计数器(要求从1显示到99),用两位译码显示电路显示的电路,接线图如上图所示。
五实验思考题:
1.上述数码显示器为共阴极,如果为共阳极显示器,应如何连接电路?
2.本实验如何实现个位向十位的进位?
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