数字电子技术实验指导.docx

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数字电子技术实验指导

电子技术实验指导手册

实验一熟悉实验仪器

一、实验目的

熟悉电子元器件、数字万用表、示波器、信号发生器和面包板。

二、实验仪器

示波器、信号发生器、数字万用表。

三、实验内容及步骤

1、熟悉电子元器件

●电阻

●二极管

普通二极管有色标识一极为负极。

发光二极管长脚为正，短脚为负。

脚一样长的，小平面的引线是负极。

将万用表打到蜂鸣二极管档，红表笔接二极管的正极，黑笔接二极管的负极，此时测量的是二极管的正向导通阻值，也就是二极管的正向压降值。

不同的二极管根据它内部材料不同所测得的正向压降值也不同。

●三极管

数字万用表提供专门测量三极管的档位----hFE，该档位预留有相应的插孔，小功率的三极管都可以插入测试，插对相应孔后，万用表才显示数字，显示数据为ß值。

●电容

数字万用表带测量电容的档位，按其档位进行操作，可以测量其容量。

注意要选择合适的量程进行测量，如果电容的容量大于表的最大量程，则不能进行测量。

2、数字万用表的使用

电阻、电容、电感、电流、电压和二极管、三极管的测量。

●电压的测量

1）直流电压的测量，如电池、随身听电源等。

首先将黑表笔插进“COM”孔，红表笔插进“VΩ”。

把旋钮选到比估计值大的量程（注意：

表盘上的数值均为最大量程，“V－”表示直流电压档，“V～”表示交流电压档，“A”是电流档），接着把表笔接电源或电池两端；保持接触稳定。

数值可以直接从显示屏上读取，若显示为“1.”，则表明量程太小，那么就要加大量程后再测量。

如果在数值左边出现“-”，则表明表笔极性与实际电源极性相反，此时红表笔接的是负极。

2）交流电压的测量。

表笔插孔与直流电压的测量一样，不过应该将旋钮打到交流档“V～”处所需的量程即可。

交流电压无正负之分，测量方法跟前面相同。

无论测交流还是直流电压，都要注意人身安全，不要随便用手触摸表笔的金属部分。

●电流的测量

1）直流电流的测量。

先将黑表笔插入“COM”孔。

若测量大于200mA的电流，则要将红表笔插入“10A”插孔并将旋钮打到直流“10A”档；若测量小于200mA的电流，则将红表笔插入“200mA”插孔，将旋钮打到直流200mA以内的合适量程。

调整好后，就可以测量了。

将万用表串进电路中，保持稳定，即可读数。

若显示为“1.”，那么就要加大量程；如果在数值左边出现“-”，则表明电流从黑表笔流进万用表。

2）交流电流的测量。

测量方法与1相同，不过档位应该打到交流档位，电流测量完毕后应将红笔插回“VΩ”孔，若忘记这一步而直接测电压则万用表或电源会报废。

●电阻的测量

将表笔插进“COM”和“VΩ”孔中，把旋钮打旋到“Ω”中所需的量程，用表笔接在电阻两端金属部位，测量中可以用手接触电阻，但不要把手同时接触电阻两端，这样会影响测量精确度的。

读数时，要保持表笔和电阻有良好的接触；注意单位：

在“200”档时单位是“Ω”，在“2K”到“200K”档时单位为“KΩ”，“2M”以上的单位是“MΩ”。

3、示波器的使用。

4、函数信号发生器的使用。

5、面包板的使用。

实验二单级放大电路

一、实验目的

1、掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。

2、学习测量放大器Q点，Au，ri，ro的方法，了解共发射极电路的特性。

3、学习放大器的动态性能。

二、实验仪器

示波器、信号发生器、数字万用表。

三、实验内容及步骤

图2.1单级放大电路

1、按图2.1连接电路（注意接线前先测量＋12V电源，关断电源后再接线），将RP调到电阻最大位置。

2、接线后仔细检查，确认无误后接通电源。

1）静态调整

调整Rp使VE＝2.2V，计算并填表2.1。

表2.1

实测

计算

VBE（V）

VCE（V）

Rb（KΩ）

IB（μA）

IC（mA）

2）动态研究

将信号发生器调到f＝1KHz，幅值为3mv，接到放大器输入端Vi，观察Vi和VO端波形、并比较相位。

信号源频率不变，逐渐加大幅度，观察VO不失真时的最大值并填表2.2。

表2.2RL＝∞

实测

计算

估算

Vi（mV）

VO（V）

Au

Au

3）测放大器输入，输出电阻

●输入电阻测量

在输入端串接一个5K1电阻如图1.1所示，测量VS与Vi即可依据公式

计算ri。

●输出电阻测量

在输出端接入RL=5K1作为负载，当放大器输出不失真时（接示波器监视），测量有负载和空载时的VO和VL，即可依据公式

计算ro。

将上述测量及计算结果填入表2.3中。

表2.3

测输入电阻RS＝5K1

测输出电阻

实测

测算

估算

实测

测算

估算

VS（mV）

Vi（mV）

ri

ri

VO

RL＝∞

VL

RL=5K1

ro

（KΩ）

ro

（KΩ）

四、实验报告

1、注明所完成的实验内容，简述相应的基本结论。

2、选择在实验中感受最深的一个实验内容，写出详细的实验报告。

实验三负反馈放大电路

一、实验目的

1、研究负反馈对放大器性能的影响。

2、掌握负反馈放大器性能的测试方法。

二、实验仪器

双踪示波器、信号发生器、数字万用表。

三、实验内容及步骤

1、负反馈放大器开环和闭环放大倍数的测试

1）开环电路

图3.1负反馈放大电路

按图3.1接线，RF和CF先不接入。

输入端接入f＝1kHz的正弦波。

调整接线和参数使输出不失真。

按表3.1要求进行测量并填表。

表3.1

RL（KΩ）

Vi（mV）

VO（mV）

Au

∞

1K5

2）闭环电路

接通RF和CF，按表3.2要求测量并填表，计算Auf。

根据实测结果，验证Auf≈1/F。

表3.2

RL（KΩ）

Vi（mV）

VO（mV）

Auf

∞

1K5

2、负反馈对失真的改善作用

1）将图3.1中电路开环，逐步加大Vi的幅度，使输出信号出现失真（注意不要过分失真）记录失真波形幅度。

2）将电路闭环，观察输出情况，并适当增加Vi幅度，使输出幅度接近开环时失真波形幅度。

3）若RF＝3KΩ不变，但RF接入V1的基极，会出现什么情况？

实验验证之。

4）画出上述各步实验的波形图。

四、实验报告

1．将实验值与理论值比较，分析误差原因。

2．根据实验内容总结负反馈对放大电路的影响。

实验四比例求和运算电路

一、实验目的

1、掌握用集成运算放大器组成比例电路的特点及性能。

2、学会上述电路的测试和分析方法。

二、实验仪器

数字万用表、示波器、信号发生器。

三、实验内容及步骤

1、电压跟随器

按表4.1内容实验并测量记录。

表4.1

Vi（V）

-2

-0.5

0

+0.5

1

VO（V）

RL=∞

RL=5K1

2、反相比例放大器

按表4.2内容实验并测量记录。

表4.2

直流输入电压Vi（mV）

30

100

300

1000

3000

输出电压VO

理论估算（mV）

实测值（mV）

误差

3、同相比例放大器

按表4.3测量并记录。

表4.3

直流输入电压Vi（mV）

30

100

300

1000

输出电压VO

理论估算（mV）

实测值（mV）

误差

4、差分比例放大电路

按表4.4要求实验并测量记录。

表4.4

Vi1（V）

1

2

0.2

Vi2（V）

0.5

1.8

－0.2

VO（V）

四、实验报告

1、总结本实验中4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。

实验五组合逻辑电路

一、实验目的

1、掌握组合逻辑电路的功能侧试。

2、验证半加器和全加器的逻辑功能。

3、学会二进制数的运算规律。

二、实验仪器及元器件

74LS00二输入端四与非门3片

74LS86二输入端四异或门1片

三、实验内容及步骤

1、组合逻辑电路功能测试。

图5.1组合逻辑电路

（1）用2片74LS00组成图5.1所示逻辑电路，为便于接线和检查，在图中要注明芯片编号及各引脚对应的编号。

（2）图中A、B、C接电平开关，Y1、Y2接发光二极管。

（3）按表5.1要求，改变A、B、C的状态填表并写出Y1、Y2的逻辑表达式。

（4）将运算结果与实验进行比较。

表5.1

输入

输出

A

B

C

Y1

Y2

0

0

0

0

0

1

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

0

0

1

0

1

0

1

0

2、测试用异或门（74LS86）和与非门组成的半加器逻辑功能

根据半加器的逻辑表达式可知，半加器Y是A、B的异或，而进位Z是A、B相与，故半加器可用1个异或门和2个与非门组成如图5.2所示。

图5.2半加器

（1）在学习机上用异或门和与门接成以上电路。

A、B接电平开关S。

Y、Z接电平显示。

（2）按表5.2要求改变A、B状态，并填表。

表5.2

输入端

A

0

1

0

1

B

0

0

1

1

输出端

Y

Z

3、测试全加器的逻辑功能

（1）写出图5.3所示电路的逻辑表达式。

图5.3全加器

（2）按图5.3所示原理图选择与非门，接线并进行测试，将测试结果记入表5.3。

表5.3

Ai

Bi

Ci-1

Ci

Si

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

0

0

0

1

0

1

1

1

0

1

1

1

1

四、实验报告

1、整理实验数据和图表并对实验结果进行分析讨论。

2、总结组合逻辑电路的分析方法。

实验六编码器、译码器及其应用

一、实验目的

1、熟悉集成译码器和集成编码器。

2、了解集成译码器和集成编码器的应用。

二、实验仪器及元器件

74LS1383-8线译码器1片

74LS1488-3线优先编码器1片

74LS04六反相器1片

74LS20双4输入与非门1片

三、实验内容及步骤

1、验证集成译码器74LS138的功能。

2、试用一片74LS138和与非门设计一个三人表决器，并在实验箱上验证之。

3、验证集成编码器74LS148的功能。

4、试用一片74LS148和数码管设计一个三人抢答器，并在实验箱上验证之。

四、实验报告

1、画出设计好的电路图。

2、根据电路图写出真值表。

实验七触发器

一、实验目的

1、熟悉并验证触发器的逻辑功能。

2、掌握RS和JK触发器的使用方法和逻辑功能的测试方法。

二、实验仪器及元器件

74LS00四2输入与非门1片

74LS04六反相器1片

74LS73负边沿双JK触发器1片

三、实验内容及步骤

图7.1基本RS触发器图7.2JK触发器

1、测试基本RS触发器的功能

按图7.1所示，用与非门构成基本RS触发器，输入端R、S接逻辑开关，输出端Q、

接发光二极管，按表7.1要求测试逻辑功能并记录数据。

表7.1基本RS触发器的逻辑功能

Q

功能说明

1

10

01

10

1

01

0

0

把

和

同时从0变换至1，重复若干次，观察一下输出的结果。

2、测试双JK触发器74LS73逻辑功能

①测试

D复位功能

取一只JK触发器，

D、J、K端接电平开关，CP端接单次脉冲按钮开关，Q端接指示灯，在

D=0时任意改变J、K及CP的状态，观察Q状态。

②测试JK触发器的逻辑功能

在

D=1，

=1的情况下，按表7.2要求改变J、K、CP状态，观察Q状态变化，观察触发器状态更新是否发生在CP脉冲的下降沿（即CP由10）。

表7.2JK触发器的逻辑功能

J

K

CP

Qn

Qn+1

功能说明

0

0

10

0

1

0

1

10

0

1

1

0

10

0

1

1

1

10

0

10

1

3、触发器的转换

1将JK触发器转化成D触发器。

2将JK触发器转化成T触发器。

3将JK触发器转化成T’触发器。

四、实验报告

1、画出设计好的电路图。

2、根据电路图写出真值表。

实验八计数器

一、实验目的

1、熟悉集成计数器逻辑功能和各控制端作用

2、掌握用同步计数器构成任意进制计数器的工作原理。

二、实验仪器及元器件

74LS163四位二进制同步加法计数器1片

74LS20双4输入与非门1片

三、实验内容及步骤

1、测试集成计数器74LS163的功能。

74LS163是（模16）四位二进制同步计数器。

该计数器能同步并行预置数据，同步清零，具有清零、置数、计数和保持四种功能，并且具有进位信号输出，可串接计数使用。

要求测试74LS163的清零、置数、保持、计数等各项功能，分析、总结其特点。

表8.174LS163功能表

CTP

CTT

CP

功能

0

X

X

X

↑

同步清零

1

0

X

X

↑

同步预置

1

1

1

1

↑

计数

1

1

0

1

X

保持

1

1

X

0

X

保持CO=0

1、构成N进制（N<16）计数器。

①预置端复位法

预置端复位法是取前N个状态构成N进制计数器的方法。

图8.1所示是用一片74LS163和与非门根据预置端复位法构成的十进制计数器。

图8.1利用预置端复位法的十进制计数器

②反馈清零法

图8.2所示是用一片74LS163和与非门根据反馈清零法构成的十进制计数器。

图8.2利用反馈清零法的十进制计数器

试用上述方法构成十一进制计数器，要求画出电路连接图，完成相应测试。

3、构成N进制（N>16）计数器。

若将多个计数器级连，仍采用上面介绍的方法，则可构成N>16的任意进制计数器。

图8.3两片74LS163级联构成的八十五进制计数器

4、扩展实验

用两片74LS163和少量的门电路及显示译码器设计一个BCD码的两位十进制计数器。

四、实验报告

1、画出设计好电路图。

2、总结试验中遇到的问题和解决的方法。

附录A常用芯片引脚图

74LS00四2输入与非门

74LS04六反相器

74LS20双4输入与非门

74LS86四2输入异或门

74LS1488-3线优先编码器

74LS1383-8线译码器

74LS73负边沿双JK触发器

74LS163四位二进制同步加法计数器