EWb计算机电路基础实验指导14.docx
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EWb计算机电路基础实验指导14
基于ElectronicWorkbench虚拟电子实验室的
计算机电路基础实验指导书
郭迪新编
二○一一年九月
目 录
EWB概述
实验一、实验平台的熟悉,基尔霍夫定律
实验二、晶体二极管和三极管的检测
实验三、晶体管单管共射电压放大电路
实验四、负反馈电路
集成运放基本运算电路
实验五、集成电压比较器设计与调试
实验六、基本门电路的测试
实验七、编码器电路分析测试
实验八、译码器电路分析测试
实验九、加法器设计
实验十、用MSI设计组合逻辑
实验十一、触发器电路分析测试
实验十二、移位寄存器电路设计
实验十三、二进制计数器电路设计
实验十四、十进制计数器电路设计(计数、译码、显示电路设计)
实验十五、555单稳态触发器电路设计
实验十六、555多谐振荡器电路设计
附:
计算机电路基础实验项目表
EWB电路实验概述
EWB英文全称ElectronicsWorkbench,是一种电子电路计算机仿真设计软件,北称为电子设计工作平台或虚拟电子实验室。
它是加拿大InteractiveImageTechnologiesLtd.公司于1988年开发的,它以SPICE为基础,具有如下突出的特点:
1、EWB具有集成化、一体化的设计环境
2、EWB具有专业的原理图输入工具
3、EWB具有真实的仿真平台
4、EWB具有强大的分析工具
5、EWB具有完整、精确的元件模型
本实验指导书所列入的实验是建立在EWB平台上的,在普通微机上完成的实验。
要求实验者首先要熟悉EWB的基本操作。
实验一、实验平台的熟悉,基尔霍夫定律
实验目的:
熟悉EWB仿真实验平台;
验证基尔霍夫定律、加强对基尔霍夫定律的理解。
实验条件
普通微机、ElectronicWorkbench软件。
实验要求
1、要求在实验前熟悉ElectronicWorkbench软件的基本使用;
2、预习课程相关内容(基尔霍夫定律)、实验电路分析;
3、认真做好实验,并填写实验报告。
实验原理
基尔霍夫定律是电路的基本定理。
测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压,应能分别满足基尔霍夫电流定律(KCL)和电压定理(KVL)。
即对电路中的任一个节点而言,应有∑I=0;对任何一个闭合回路而言,应有∑U=0。
运用上述定理时必须注意各支路或闭合回路中电流的方向。
实验步骤
1、参照实验电路图1.1,在ElectronicWorkbench软件的操作界面中安装有关元件,并连接有关线路(注意:
任何两个元件之间不要直接连接,要用连接点过度,以方便增加连接其他仪表)。
2、实验前先任意设定三条支路的电流参考方向,如图1-1中的I1、I2、I3所示。
3、将U1、U2两路直流稳压电源分别设定至U1=6V,U2=12V。
4、将数字毫安表的两端接至电路中的三条支路中(串联);记录相应电流值。
5、用直流数字电压表分别测量电阻元件上的电压值,数据填入表1-1中。
6、整理分析实验结果。
根据实验数据,选定实验电路中的任一个节点,验证基尔霍夫电流定律的正确性;根据实验数据,选定实验电路中的任一个闭合回路,验证基尔霍夫电压定律的正确性。
图1-1实验一电路图
表1-1
待测量
I1(mA)
I2(mA)
I3(mA)
UR1(V)
UR2(V)
UAB(V)
UCD(V)
UAD(V)
UDE(V)
UFA(V)
计算值
测量值
相对误差
思考
1、在图1-1中,A、D两结点的电流方程是否相同?
为什么?
2、根据图1-1的电路参数,估出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值,记入表中,以便实验测量时,可正确地选定毫安表和电压表的量限。
实验二、晶体二极管和三极管的检测
实验目的:
掌握二极管和三极管的检测方法;
加深对二极管和三极管特性和功能的理解
实验条件
普通微机、ElectronicWorkbench软件
实验要求
1、预习课程相关内容、查阅有关二极管和三极管的资料;
3、认真进行实验并填写实验报告。
实验原理
二极管具有单向导通特性(正向导通、反向截止);
三极管工作在放大区时,三极电流满足:
Ic=βIb,Ie=Ib+Ic。
此外,可以用万用表测量三极管,以判别各引脚极性。
实验步骤
1、建立仿真电路,如图2.1所示。
2、双击选择开关S,在SwitchPropertiesFault选项中改变开关端口(或单击“空格”键),使D1正向偏置或D2反向偏置。
3、双击电流表A,改变其属性,这里设置:
直流测量,内阻为1纳欧。
观察其显示数值。
D1正偏时,电流表显示10.26mA,D2反偏时,显示0A。
4、选择合适的三极管进行检测(说明:
可以建立一个简单的放大电路进行,也可以用其他方法)。
5、整理分析实验结果。
图2.1二极管单向导电性仿真电路
思考
1、怎样判别二极管(或三极管)是硅材料的还是锗材料的?
2、如果实验中采用的是NPN三极管,那么换成PNP三极管会怎样?
实验三、晶体管单管共射电压放大电路
实验目的:
1、掌握放大器静态工作点的调试及其对放大性能的影响;
2、学习测量放大器Q点,Av,ri,r0的方法,了解共射级电路特性。
实验条件
普通微机、ElectronicWorkbench软件;
器件:
有极性电容、滑动变阻器、三极管、信号发生器、直流电源、示波器。
实验要求
1、预习课程相关内容、对实验电路进行分析计算(静态三参数和动态三参数);
2、认真进行实验、将实验测量数据与分析计算结果比较,填写实验报告。
实验原理
参考教材单管共射极放大电路部分内容。
实验步骤
1、建立仿真电路,如图3.1所示;
2、用仪器库的函数发生器为电路提供正弦输入信号Vi(幅值为5mV,频率为10KHz)用示波器可观察输入、输出信号如图3.2所示,图中VA表示输入电压(电路中的节点4)VB为输出电压(电路中的节点5)。
注意观察波形图,可观察到电路的输入、输出电压信号反相位关系。
3、可以改变信号源的正弦信号参数(幅值和频率),观测示波器波形变化。
并记录;
4、整理分析实验结果。
图3.1共射级单级放大器仿真电路
图3.2共射极放大电路的输入、输出波形
由图3.2可得:
放大器的放大倍数:
Av=801.54mv/4.97mv=161.3
理论计算:
rbe=300+(1+β)×26mv/IE=300+26mv/IBQ=300+26mv/0.0226mA=1450Ω
Av=-βRL′/rbe=250×1000Ω/1450Ω=172.4
(其中RL′为RL与Rc的并联值,β的值约为250)
实验结果与理论值基本相符
思考
1、如何测量该实验电路的通频带?
实验四、负反馈电路
实验目的:
1、加深理解放大电路中引入负反馈的方法;
2、学习负反馈放大电路主要性能指标的测试方法;
3、研究负反馈对放大器各项性能指标的影响
实验条件
普通微机、ElectronicWorkbench软件;
器件:
双踪示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、晶体三极管2、电阻器、电容器若干
实验要求
1、预习课程相关内容、掌握负反馈放大电路有关知识;
2、对实验电路进行分析计算。
实验原理
实验步骤
1、建立仿真电路,如图4.2所示;
2、各级静态工作点测量:
VB、VC、VE、和IC的值,并与理论值进行比较;
3、去掉反馈通路(断开开关S),测量基本放大器的各项性能指标:
中频(f=1KHZ,Us约10mV正弦信号)电压放大倍数Au,输入电阻Ri和输出电阻Ro;
4、恢复反馈通路(闭合开关S),重复上面步骤的测量;
5、将两组实验数据(表4.1)进行比较分析,认真填写实验报告。
图4.2负反馈放大器仿真电路
表4.1实验数据记录
基本放大器
US
(mv)
Ui
(mv)
UL
(V)
UO
(V)
AV
Ri
(KΩ)
RO
(KΩ)
负反馈放大器
US
(mv)
Ui
(mv)
UL
(V)
UO
(V)
AVf
Rif
(KΩ)
ROf
(KΩ)
思考
1、?
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- EWb 计算机 电路 基础 实验 指导 14