课程教学大纲西南科技大学网络教育学院.docx
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《电子技术基础》
实验指导书
胡莉王玉刘婷婷黎恒编
西南科技大学信息工程学院
2008年11月
实验一常用电子仪器的使用
『实验目的』
1、认识和了解双踪示波器、低频信号发生器、电子毫伏表等常用电子仪器。
2、初步掌握用电子毫伏表和双踪示波器测量交流信号波幅值、周期和频率的方法;学会应用低频信号发生器产生各类信号波的的方法。
『实验内容与安排』
1.学会正确使用通用电子仪器及设备
(1)学会用示波器测量电压波形、幅度、频率的基本方法
(2)学会正确调节函数信号发生器频率、幅度的方法,熟悉dB按键的作用
(3)学会正确使用交流豪伏表
(4)学会正确使用万用表
2.了解常用电子仪器、仪表的主要技术指标
『实验方法与步骤』
1、认识实验台的布置及信号发生器的位置,认识示波器、电子毫伏表,将示波器与电源连通。
2、测试示波器内置电源,观察其精确度。
首先将示波器探头上的黄色电键向上推,使波形读数显示为1∶1;把示波器探头的探针与示波器内置电源引出端环相连。
3、将双踪示波器与实验台电源相接通,示波器旋钮开关置于如下位置:
“通道选择”选择“CH1”,“触发源”选择“内触发”,“触发方式”选择“自动”,“DC,⊥,AC”开关于“AC”,“VOLT/div”打在“0.5V/div”档上,并注意旋钮上的灰色小旋钮关断,使其读数为1∶1;周期旋钮“TIME/DIV”旋在0.2ms的位置上,并把周期旋钮右侧小旋钮旋至零位,使其显示值也为1∶1。
观察示波器屏幕上此时的显示波形,读出其数值与示波器内置电源参数对照,确定示波器的准确度。
如果波形位置不合适,可调节“X轴位移”和“Y轴位移”,使波形位于显示屏幕的中央位置,调节“辉度”、“聚焦”,使显示屏幕上的波形细而清晰,亮度适中。
4、观察屏幕上内置电源的波形(方波),屏幕上横向方格指示的为波形的周期,内置电源周期为1ms;屏幕上纵向方格指示的为内置电源电压的幅度值,内置电源的峰峰值为2V。
如屏幕上方波的波形显示与内置电源的相等,则示波器可以正常测试使用。
如指示值与实际值有差别,应请指导教师帮助查找原因。
5、学习实验台上的函数信号发生器的使用方法及调节步骤:
①把示波器探针与函数信号发生器输出端子相连,示波器与函数信号发生器共“地”;
②把函数信号发生器的波形选择插帽戴在正弦波的选择针上,把频率选择插帽手帕戴在左数第2、第3选择针上;
③连接晶体管毫伏表监测信号发生器的输出,调节信号发生器正弦波的输出电压,按照附表中的数据分别进行调试和输出,使其输出信号分别为:
U1=0.1V,f1=500Hz;U2=2V,f2=1000Hz;U3=50mV,f3=1500Hz的正弦波,用示波器测量各信号的电压及频率值,并填在表格中。
6、调节信号发生器产生波形的输出频率时,应以频率显示数码管的显示数值为基本依据,分别调节出附表中要求的频率值。
7、分析实验数据的合理性,如没有问题可以让指导教师审阅,合格后实验结束,断开电源,拆卸连接导线,设备复位。
『实验评估要点』
实验考核内容:
预习报告、操作与仪表使用、实验数据、实验分析和总结
实验二信号放大器——基础综合测试
『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。
『实验内容与安排』
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RB1和RB2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻RE,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vi后,在放大器的输出端便可得到一个与vi相位相反,幅值被放大了的输出信号vo,从而实现了电压放大。
图2-1共射极单管放大器实验电路
1、为了获得最大不失真输出电压,静态工作点应选在交流负载线的中点。
为使静态工作点稳定,必须满足小信号条件。
2、静态工作点可由下列关系式计算
,
,
3、电压放大倍数、输入、输出电阻计算
式中负号表示输入、输出信号的相位相反。
式中的输入、输出电压峰—峰值根据示波器上的波形读出。
Ri=RB1∥RB2∥rbe≈rbe,
(选择β=60)
R0=RC
『实验方法与步骤』
1.静态工作点测试
2.放大倍数测试
输入有效值为10mV,频率为1KHz的正弦交流信号,用示波器观察输出信号是否失真。
如果失真,略调RW1消除失真。
用交流毫伏表分别测量当
及
时输出电压有效值Vo,算出电压放大倍数,并与估算相比较。
3.观察工作点对输出波形
的影响
保持输入信号不变,增大和减小RW1,观察Vo波形变化,测量并记录。
4.测量放大器的输入电阻
和输出电阻
。
按本实验原理中叙述的方法,测出本放大器在步骤3条件下的输入电阻
输出电阻
。
表2-1
实测
计算
VB(V)
VC(V)
VE(V)
VRB2(V)
IB(μA)
IC(mA)
表2-2
实测
计算
RL
Vi(mV)
Vo(V)
AV
2.4K
表2-3
RW1值
VB
VC
VE
输出波形情况
最大
合适
最小
『实验评估要点』
实验考核内容:
预习报告、操作与仪表使用、实验数据、实验分析和总结
实验三负反馈放大电路
『实验目的』
1、熟悉负反馈放大电路性能指标的测试方法。
2、通过实验加深理解负反馈对放大电路性能的影响。
『实验内容与安排』
实验电路如图3-1所示:
1、调整静态工作点
2、观察负反馈对放大倍数的影响。
3、观察负反馈对放大倍数稳定性的影响。
4、观察负反馈对波形失真的影响
『实验方法与步骤』
1、调整静态工作点:
连接α、α’点,使放大器处于反馈工作状态。
经检查无误后接通电源。
调整RP1、RP2(记录当前有效值),使VC1=(6~7V)、VC2=(6~7V),测量各级静态工作点,填入表3-1中。
断开电路测量并记录偏置电阻。
表3-1
待测参数
VC1(V)
VB1(V)
VE1(V)
VC2(V)
VB2(V)
VE2(V)
RA(KW)
RB(KW)
计算值
测量值
6.27
2.70
2.00
7.06
3.30
2.61
22K
6.4K
相对误差
2、观察负反馈对放大倍数的影响。
(1)从信号源输出Vi频率为1KHz、幅度5mV左右的正弦波(以保证二级放大器的输出波形不失真为准)。
(2)输出端不接负载,分别测量电路在无反馈(α,α’断开)与有反馈工作时(α与α’连接)空载下的输出电压Vo,同时用示波器观察输出波形,注意波形是否失真。
若失真,减少Vi并计算电路在无反馈与有反馈工作时的电压放大倍数AV,记入表3-2中。
表3-2
待测参数
工作方式
Vi(mV)
V0(V)
Av(测量)
Av(理论)
无反馈
RL=∞
1.42
0.70
RL=5.1K
1.42
0.64
有反馈
RL=∞
1.42
0.43
RL=5.1K
1.42
0.39
1、观察负反馈对放大倍数稳定性的影响。
RL=5.1K,改变电源电压将Ec从12V变到10V。
分别测量电路在无反馈与有反馈工作状态时的输出电压,注意波形是否失真,并计算电压放大倍数,稳定度。
记入表3-3中。
表3-3
待测参数
工作方式
EC=12V
EC=10V
Vi(mV)
V0(V)
AV
Vi(mV)
V0(V)
AV
无反馈
1.42
0.64
1.42
1.10
有反馈
1.42
0.39
1.42
0.43
2、观察负反馈对波形失真的影响
(1)实验电路改接成基本放大器形式,在输入端加入f=1KHz的正弦信号,输出端接示波器,逐渐增大输入信号的幅度,使输出波形开始出现失真,记下此时的波形和输出电压的幅度。
(2)再将实验电路改接成负反馈放大器形式,增大输入信号幅度,使输出电压幅度的大小与
(1)相同,比较有负反馈时,输出波形的变化。
『实验评估要点』
实验考核内容:
预习报告、操作与仪表使用、实验数据、实验分析和总结
实验四集成运算放大器的线性应用实验
『实验目的』
1、进一步巩固和理解集成运算放大器线性应用的基本运算电路构成及功能。
2、加深对线性状态下集成运算放大器工作特点的理解。
『实验内容与安排』
(1)反相比例运算电路
电路如图3-1所示。
对于理想运放,该电路的输出电压与输入电压之间的关系为:
图4-1反相比例运算电路图4-2反相加法运算电路
为了减小输入级偏置电流引起的运算误差,在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1//RF。
(2)反相加法运算电路
电路如图4-2所示,输出电压与输入电压之间的关系为:
R3=R1//R2//RF
(3)同相比例运算电路
图4-3(a)是同相比例运算电路,它的输出电压与输入电压之间的关系为
R2=R1//RF
当R1→∞时,UO=Ui,即得到如图3-3(b)所示的电压跟随器。
图中R2=RF,用以减小漂移和起保护作用。
一般RF取10KΩ,RF太小起不到保护作用,太大则影响跟随性。
(a)同相比例运算电路(b)电压跟随器
图4-3同相比例运算电路
『实验方法与步骤』
1.反相比例运算电路
(1)按照设计要求,选择合适的元器件,连接实验电路,进行调零。
(2)输入电压为0.3V,测试输出电压。
(3)输入f=100Hz,Ui=0.5V的正弦交流信号,测量相应的UO,并用示波器观察uO和ui的相位关系,记入表4-1。
表4-1 Ui=0.5V,f=100Hz
Ui(V)
U0(V)
ui波形
uO波形
AV
实测值
计算值
2.反相加法运算电路
(1)按照设计要求,选择合适的元器件,连接实验电路,进行调零。
(2)输入电压为0.2V及0.5V,测试输出电压能否达到设计要求。
(3)输入信号采用直流信号。
实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。
用直流电压表测量输入电压Ui1、Ui2及输出电压UO,记入表4-2。
表4-2
Ui1(V)
Ui2(V)
UO(V)
3.同相比例运算电路
(1)按照设计要求,选择合适的元器件,连接实验电路,进行调零。
(2)输入电压为0.5V,测试输出电压能否达到要求。
(3)实验步骤同内容1,将结果记入表4-3。
(4)将图4-3(a)中的R1断开,得图4-3(b)电路重复内容①。
表4-3 Ui=0.5V f=100Hz
Ui(V)
UO(V)
ui波形
uO波形
AV
实测值
计算值
『实验评估要点』
实验考核内容:
预习报告、操作与仪表使用、实验数据、实验分析和总结
实验五双踪示波器的使用及门电路功能测试
『实验目的』
1.进一步熟悉双踪示波器面板上各旋、按钮的作用和调节方法
2.学会测量脉冲信号源的幅值、周期、上升沿时间、下降沿时间,脉冲相位差
3.学习门电路功能的静、动态测试方法
『实验内容与安排』
1.双踪示波器的使用
2.门电路功能测试
3.相位测量与门电路的平均延迟
『实验方法与步骤』
1.熟悉实验环境:
西科大DAM-II型(或天煌KHD-2型)数电实验箱(台)用万用表低阻档或蜂鸣器或实验箱上示灯法检查导线好坏,用万用表检测实验箱(或直流稳压源)上+5.0V电压值,检查好坏。
2.双踪示波器的使用
*
(1)示波器“CAL”信号的测试:
示波器在使用前应进行检查和校准。
正确设置示波器各开关及旋钮,用测试电缆将CAL(校准)信号输出端与双踪示波器垂直通道的一个输入端相连接,适当选择偏转灵敏度和扫描速度,使波形清晰、稳定地显示。
记录相关参数,绘出波形图,填于表5-1中。
表5-1
信号
相关参数
测试数据
波形图
校
准
信
号
偏转灵敏度(V/div)位置
波形的峰峰高度(Hy格)
峰峰电压(UP-P)
扫描速度(t/div)
一个周期的宽度(Hx格)
信号周期T
信号频率f
(2)信号源(或函数发生器)输出频率和幅度的调测
用函数发生器产生方波信号。
设置频率范围按键,合适调节频率粗调、细调以获得相关信号频率。
用示波器测试频率为2MHz、峰-峰值为5.0V的方波信号,绘出波形图,填于表1-2。
或用KHD-2上,断续可调脉冲信号源(1Hz\1KHz\20KHz)置20KHz,按表5-2作定量测量.
表5-2
信号
相关参数
测试数据
波形图(HZ)
信
号
上升沿时间
下降沿时间
脉冲宽度
脉冲幅值
高电平
低电平
注:
不熟悉示波器和函数发生器的同学,对旋钮选择、校准和读数老师要做示范。
*(3)示波器的频率响应
用函数发生器0.2Hz–2MHz(或0.3Hz–3MHz),或天煌数电实验箱(台)上连续可调脉冲信号源(0.5Hz-300KHz)作激励,与示波器通道的一个输入端相连接,按表3测试不同频率下示波器的输出响应。
表5-3
测试电压频率
示波器
UP-P(5V)
100Hz
1KHz
30KHz
300KHz
3.门电路功能测试
(1)熟悉CMOS(或TTL)常用门电路与非门、或非门、异或门及反相器的性能,其元件引脚图如下(其它见附录):
CD4001(四2输入或非门)、CD4011(四2输入与非门)、CD4069(六反相器)、CD4070(四异或门)的引脚图分别如图5-1、图5-2、图5-3、图5-4所示。
图5-1CD4001引脚图图5-2CD4011引脚图
图5-3CD4069引脚图图5-4CD4070引脚图
(2)验证其逻辑功能
在实验板或箱上找到对应门电路,将门电路的电源和地端分别用线实验板或箱上地电源和地接好。
将输入端接逻辑开关,输出端接电平显示,检查无误后,打开实验板或箱上地电源开关,扳动逻辑输入开关,观察显示亮灭,填入所画的功能测试真值表、写出逻辑表达式,并对照检验其功能是否正确,从而判断门电路的好坏。
或用万用表法检测.
4.相位测量与门电路的平均延迟
用TTL与非门74LS00,按下图接线,并在输入端输入100KHz的方波信号,用双踪示波器测输入、输出的相位,比较相位差,画出波形图。
『实验评估要点』
实验考核内容:
预习报告、操作与仪表使用、实验数据、实验分析和总结
实验六用SSI器件构成组合逻辑电路
『实验目的』
1.掌握半加器及全加器的电路组成和工作原理
2.掌握组合逻辑电路的调试方法
3.掌握采用小规模集成器件设计组合逻辑电路的方法,并会用实验的方法验证所设计逻辑电路的功能
『实验内容与安排』
1.用74LS00(二输入四与非门)、74LS86(异或门)设计一个一位全加器电路,然后在实验板上验证所设计的逻辑电路是否正确。
2.用74LS00及74LS20设计一个三变量的多数表决电路。
当三个输入端中半数以上输入1时,输出端才为“1”。
3*.(选作)试用小规模集成电路设计一个一位二进制数的比较器
『实验方法与步骤』
1.用74LS00(二输入四与非门)、74LS86(异或门)设计一个一位全加器电路,然后在实验板上验证所设计的逻辑电路是否正确。
(1)根据全加器的真值表列出函数表达式。
(2)根据所给定的器件设计逻辑电路图,画出逻辑电路接线图。
(3)根据所设计的电路图在实验板上验证全加器的真值表。
2.用74LS00及74LS20设计一个三变量的多数表决电路。
当三个输入端中半数以上输入1时,输出端才为“1”。
(1)列出真值表。
(2)由真值表用卡诺图写出逻辑表达式。
(3)画出逻辑电路接线图。
(4)自拟记录表格验证。
『实验评估要点』
实验考核内容:
预习报告、操作与仪表使用、实验数据、实验分析和总结
实验七基本触发器逻辑功能测试
『实验目的』
1.掌握基本RS、集成D和JK触发器的逻辑功能及测试方法
2.熟悉D和JK触发器的触发方式
3.熟悉用JK和D触发器构成其它功能触发器的方法
『实验内容与安排』
1.验证基本RS触发器的逻辑功
能
2..验证D触发器逻辑功能
3.验证JK触发器逻辑功能
4.不同触发器之间的转换
『实验方法与步骤』
1.验证基本RS触发器的逻辑功
能
用2片74LS00组成基本RS触发器,并在
端和
端接两只发光二极管,输入端S和R分别接逻辑开关。
接通+5V电源,按照表7-2的要求改变S和R的状态,观察输出端的状态,并将结果填入表7-2中;
表7-2
触发器状态
1
1
1
0
0
1
0
0
2..验证D触发器逻辑功能
(1)
、
功能测试
将74LS74的
、
、D连接到逻辑开关,CP端接单次脉冲,
端和
端分别接两只发光二极管,接通电源,按照表7-3中的要求,改变
、
、D和CP的状态,观察输出端
的状态,将测试结果填入表7-3。
表7-3测试D触发器置位、复位功能
CP
D
ф
ф
0
1
0
1
ф
ф
1
0
0
1
(2)D端功能测试
、
悬空或者接高电平。
D连接到逻辑开关,CP端接单次脉冲,Q端和
端分别接两只发光二极管。
接通电源在CP=0时,将D触发器置“0”,在D端输入“1”,观察触发器输出状态,然后在CP端输入一单负脉冲观察触发器是否翻转到“1”,若翻转到“1”,在CP端再输入单正脉冲,看触发器是否还翻转;触发器置“1”,在D端加“0”信号,并重复上述实验过程,将以上测试结果填入表7-4中。
表7-4D触发器同步功能测试
Qn
0
0
1
1
D
0
1
0
1
CP
0
0
0
0
Qn+1
3.验证JK触发器逻辑功能
将74LS76的
、
悬空或者接高电平,J和K连接到逻辑开关,Q端和
端分别接两只发光二极管,CP接单次脉冲,接通电源,按照表7-5中的要求,改变J、K和CP的状态。
在CP从1到0跳变时,观察输出端Qn+1的状态,并将测试结果填入表7-5。
表7-5测试JK触发器逻辑功能
CP
J
0
0
0
0
1
1
1
1
K
0
0
1
1
0
0
1
1
Qn
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
Qn+1
4.不同触发器之间的转换
(1)将JK触发器转换成D触发器,自行画出转换逻辑图,检验转换后电路是否具有D触发器的逻辑功能。
(2)将D触发器转换成JK触发器,自行画出转换逻辑图,检验其逻辑功能。
(选做)
(3)由D触发器转换成T′触发器
将D触发器转换成T′触发器转换电路如图7-3所示。
在CP端输入单正脉冲,观察Q端的变化,通过观察比较触发器的翻转次数和输入脉冲个数的关系。
CP端输入1kHz连续脉冲,用双踪示波器观察比较Q端和CP端的脉冲波形并绘制,比较它们的频率关系。
图7-3T′触发器及输出波形
(4)由JK触发器转换成T′触发器。
(选做)
用JK触发器转换的T′触发器,在CP端输入单正脉冲,用电平显示器观察Q端的状态;然后在CP端输入连续脉冲,并用双踪示波器观察CP,Q和
的波形。
『实验评估要点』
实验考核内容:
预习报告、操作与仪表使用、实验数据、实验分析和总结
综合实验简单秒表的设计
『实验目的』
1、熟悉和掌握用集成触发器构成计数器的方法。
2、了解和初步掌握中规模集成计数器的使用方法及功能测试。
3、掌握用中规模集成计数器构成秒表的方法。
『实验内容与安排』
设计一个可以满足以下要求的简易电子秒表:
1.秒表由2位七段LED显示器显示,计时范围是0.1-9.9s,显示1-99
2.具有清零、启动计时、暂停计时及继续计时等控制功能
3.控制开关为两个:
启动(继续)/暂停记时开关和复位开关
图8-1为电子秒表的电原理参考图。
『实验方法与步骤』
由于实验电路中使用器件较多,实验前必须合理安排各器件在实验装置上的位置,使电路逻辑清楚,接线较少。
实验时,应按照实验任务的次序,将各单元电路逐个进行接线和调试,即分别测出计数器、基本RS触发器、单稳态触发器的逻辑功能,待各单元电路工作正常后,再将有关电路逐级连接起来进行测试。
1.计数器的测试
(1)计数器
(1)和计数器
(2)都接成十进制形式,R0
(1)、R0
(2)、R9
(1)、R9
(2)接逻辑开关输出插口,CKA接单次脉冲源,CKB与输出端QA相连,QDQCQBQA接实验设备上译码显示输入端DCBA,按表1测试其逻辑功能,记录之。
(2)将两片计数器相连,构成100进制计数器,进行逻辑功能测试。
记录之。
2.基本RS触发器的测试
测试方法参考实验‘基本触发器逻辑功能测试’。
3.单稳态触发器的测试
(1)静态测试
用万用表测量A、B、D、F各点电位值,记录之。
(2)动态测试
输入端接1KHZ连续脉冲源,用示波器观察并描绘D点F点波形,如嫌单稳输出脉冲持续时间太短,难以观察,可适当加大微分电容(如改为0.1u),待测试完毕,再恢复4700P。
4.电子秒表的整体测试
各单元电路测试正常后,按图1把几个单元电路连接起来,进行电子秒表的总体测试。
先按一下按钮开关K2,此时电子秒表不工作,再按一下按钮开关K1,则计数器清零后便开始计时,观察数码管显示计数情况是否正常,如不需要计时或暂停计时,按一下开关K2,计时立即停止,但数码管保留所计时的值。
『实验评估要点』
实验考核内容:
预习报告、操作与仪表使用、实验数据、实验分析和总结
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