電子技術(shù)實驗指導書.doc

電子技術(shù)實驗指導書 周金海 耿玉良 編寫李玲娟 審核南京中醫(yī)藥大學 信息技術(shù)學院2005年9月編 者 說 明模擬電子技術(shù)和數(shù)字邏輯電路是計算機科學與技術(shù)專業(yè)實踐性較強的兩門專業(yè)基礎(chǔ)課。電子技術(shù)實驗指導書主要是針對這兩門課的實驗編寫的。通過實驗教學，可以幫助學生掌握電子技術(shù)的基本概念，包括工作原理、主要特性等基本知識；掌握最常用的基本電子技術(shù)的分析與設(shè)計方法；學會使用常見的電子儀器，掌握電子技術(shù)中基本調(diào)試方法，今后能夠閱讀器件產(chǎn)品手冊，分析、設(shè)計與維護應(yīng)用電子產(chǎn)品。同時，為后續(xù)課程計算機組成原理、微機接口技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)等課程打下良好的基礎(chǔ)。本書編寫中，參考了清華大學科教儀器廠、江蘇楊中綠楊電子儀器集團有限公司和深圳多一電子有限公司相關(guān)產(chǎn)品的技術(shù)資料。本書由信息技術(shù)學院應(yīng)用教研室周金海和耿玉良兩位教師編寫，信息技術(shù)學院副院長李玲娟審核。南京中醫(yī)藥大學教務(wù)處給予了指導和幫助。周金海所指導的計算機03班劉俊杰、楊梅和苗留洋三位本科生參與了部分文本錄入，做了部分預實驗工作。對他們的大力支持，一并表示感謝！當今，電子技術(shù)發(fā)展速度很快，教學要不斷的創(chuàng)新。因為實驗室建設(shè)中選用了不同廠家的儀器設(shè)備，為方便實驗教學，我們編寫了這本實驗指導書，eda軟件的使用方法沒有編入其中。限于編者的水平，難免有缺點與錯誤，敬請讀者批評指正。 周金海 耿玉良 2005年9月1日目 錄第一章模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗1實驗一 常用電子儀器的使用1實驗二 單管放大電路4實驗三 負反饋放大電路7實驗四 基本運算電路10實驗五 波形發(fā)生電路12實驗六 綜合實驗14第二章數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)實驗15實驗一 ttl及cmos與非門電路的測試15實驗二 簡單組合邏輯電路18實驗三 觸發(fā)器電路20實驗四 計數(shù)器電路23實驗五 脈沖波形發(fā)生電路25實驗六 綜合實驗26第三章電子技術(shù)設(shè)計型實驗27實驗一 產(chǎn)品分檔電路的設(shè)計29實驗二 流水線產(chǎn)品統(tǒng)計電路設(shè)計31實驗三 報警器的設(shè)計34實驗四 超聲波遙控電路的設(shè)計35實驗五 定時控制電路的設(shè)計37實驗六 電子密碼鎖電路的設(shè)計39第四章常用電子儀器使用說明434.1 yb43020示波器434.2 yb1602函數(shù)信號發(fā)生器474.3 dy210系列數(shù)字萬用514.4 yb2172交流毫伏表604.5 yb1731a(3a) 穩(wěn)壓電源634.6 tes-1a 型電子技術(shù)學習機66附錄一 常用電子元器件簡介731電阻器732電容器783半導體二極管834半導體三極管905場效應(yīng)管976集成電路98附錄二 電子電路的故障分析與排除方法108附錄三 實驗報告紙112第一章 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗第一章 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實驗實驗一 常用電子儀器的使用實驗目的：一. 掌握常用電子儀器的使用方法，重點掌握示波器的使用方法。二. 初步掌握一般參數(shù)的測試方法。預習內(nèi)容：閱讀第四章常用電子儀器使用說明，熟悉常用電子儀器的使用方法?；緦嶒瀮?nèi)容：一. 萬用表1. 用萬用表的直流電壓檔測量學習機上直流穩(wěn)壓電源的電壓值。注意選擇合適的量程和紅、黑表筆的接法。2. 用萬用表的歐姆檔測量學習機元件庫中電阻510歐、10千歐、82千歐、100千歐及1兆歐的電阻值, 或自選幾個測量。 3. 用數(shù)字萬用表的二極管測試檔測量學習機元件庫中的二極管。提示：數(shù)字萬用表二極管檢測檔顯示的數(shù)據(jù)是二極管的管壓降。通常，一個好的二極管在正向接法時，應(yīng)顯示500毫伏至800毫伏：在反向接法時應(yīng)顯示“0000.”，則表示短路，說明管子已壞。在反向接法時，如不應(yīng)顯示“1”，也說明管子已壞。4. 用數(shù)字萬用表的二極管測試檔定性測量三極管，判斷三極管的三個極及其好壞。以3dg6為例，三極管底面朝上e,b,c三管腳位置如圖1.1所示。提示：我們也可以用二極管測試檔判斷三極管的三個極及其好壞。 圖1.1首先用測量二極管的方法找到兩個pn結(jié)的公共腳，即為基極，并判斷出是npn型管，還是pnp型管，以及有無結(jié)損壞，然后比較兩個pn 結(jié)的正向電壓值，讀數(shù)大些的為be結(jié)，小些的是bc結(jié)5. 用萬用表測量三極管的電流放大倍數(shù)。 6. 用萬用表短路檔可用來檢驗電路的通斷。二、函數(shù)發(fā)生器以下面1為例，函數(shù)發(fā)生器的“函數(shù)選擇”鍵為（正弦波），選擇頻率范圍為1千赫茲，旋動頻率度盤使刻度在附近，然后調(diào)節(jié)“幅度調(diào)節(jié)”旋鈕至合適位置，頻率和幅度的標準示數(shù)可由示波器和毫伏表顯示。按以上步驟調(diào)出下列幾種波形：1. 1千赫茲 50毫伏的正弦波2 . 250赫茲 6伏的方波3. 160赫茲 6伏的三角波三晶體管毫伏表晶體管毫伏表由220伏電網(wǎng)電壓供電，其指針所示為正弦波電壓的有效值。測量步驟如下：1. 選定量程。已知被測信號幅值時，應(yīng)選擇合適的量程。通常指針不應(yīng)偏轉(zhuǎn)太小，以免誤差較大。對于不知幅度的信號，則應(yīng)將量程開關(guān)放大到最大，待信號接入后，逐漸減小量程，至到量程位置合適為止。2. 調(diào)零。對于選定的量程應(yīng)調(diào)零，方法是將輸入線短接，待表針穩(wěn)定后調(diào)節(jié)“調(diào)零”旋鈕。使指針指在0位置。對于幅值小于0.1伏的，應(yīng)在量程較大的位置將輸入線短接，然后即將量程開關(guān)調(diào)至所選位置，再調(diào)零。3. 測量。對于幅值小于0.1伏的，應(yīng)在量程位置接入所測信號，再將量程調(diào)到所選位置，讀出表盤示數(shù)。注意：使用時，表與被測線路必須共地。用晶體管毫伏表測量上題函數(shù)發(fā)生器輸出正弦波的幅值（有效值）。四示波器以函數(shù)發(fā)生器的輸出作為被測信號，示波器的ch1、ch2的垂直幅度旋鈕（voltsdiv）和掃描時間（timediv）旋鈕，校準微調(diào)旋鈕，使輸入、輸出波形完整的顯示在屏幕上。從屏幕上可以直接讀出波形的峰值vp-p（垂直靈敏度與格數(shù)之積）和周期（掃描速度與格數(shù)之積）。若使用數(shù)字示波器測量，波形的參數(shù)可直接在屏幕上顯示出來。按一下步驟操作：1. 按autoset鍵，幾秒后屏幕上顯示波形信號。2. 按acquire鍵，再按屏幕右邊副菜單鍵選取“獲取”菜單中的“平均值”采樣方式及平均值次數(shù)為“128”后，波形會清晰。3. 按ch1 menu鍵，再按副菜單鍵選取“耦合”方式為“交流”：選取“伏格”為“粗調(diào)”；選取“探棒”為“1”。ch2 menu的調(diào)整同上。4. 按measure鍵，按第一個副菜單鍵選取“測量”菜單中的“信源”，將信源分別設(shè)為ch1、ch2;再次按第一個副菜單鍵選取“測量”菜單中的“類型”，反復按下面各副菜單鍵將類型分別定為頻率和均方根值（有效值）等參數(shù)。待數(shù)字顯示較穩(wěn)定且沒有“?”出現(xiàn)后，即可直接從屏幕中讀數(shù)。用示波器分別測量上題函數(shù)發(fā)生器輸出三種波形的周期和幅值。思考題：一. 用萬用表測量電阻時，若表頭顯示“1”說明什么？二. 能用晶體管毫伏表測量直流電壓嗎？三. 為了得到純交流信號，函數(shù)發(fā)生器的直流偏置按鈕應(yīng)如何放置？實驗二 單管放大電路實驗目的：一. 熟悉放大電路的基本工作原理，掌握靜態(tài)工作點q，電壓放大倍數(shù)au，輸入電阻ri、輸出電阻ro的測量方法。二. 了解電路的參數(shù)變化對q點的影響。預習內(nèi)容：一、 設(shè)三極管t的40，uceq5伏，估算電路圖2.1中的q點（ibq、icq、rb），au、ri、ro。二、 估算當其余電路參數(shù)不變，使uo波形不失真的rb的阻值范圍。三、 熟悉放大電路的q點、au、ri、ro的測量方法?；緦嶒瀮?nèi)容：一. 三極管的測試分辨三極管的e、b、c三個極，并測量它的電流放大系數(shù)。 二. 放大電路的測試將學習機上的基本放大電路單元接成如圖2.1所示電路。認真檢查以確保線路正確無誤。在函數(shù)發(fā)生器上調(diào)出電路所需要的輸入正弦波電壓信號ui，可取ui頻率為1千赫茲，幅值為7毫伏左右。1. 靜態(tài)q點測試按照“先靜態(tài)后動態(tài)”的原則，首先設(shè)置靜態(tài)工作點。接好電源后，將電路的輸入端對地短路（注意先不接入交流信號，以免將信號源短路）。調(diào)整rb。使uceq約為5伏，然后測出rb（應(yīng)在不通電的條件下斷開rb的兩端才能測準），計算ibq、icq，并把數(shù)據(jù)記入表2.1中。表2.1靜態(tài)數(shù)據(jù)記錄表實測實測計算ubeq(v)uceq(v)rb(k)ibq(a)icq(ma)2 測量電壓放大倍數(shù)au把函數(shù)發(fā)生器上調(diào)好的正弦信號接到電路的輸入端。用雙蹤示波器同時顯示ui與uo，在輸出波形不失真的條件下，測量出放大電路的輸入輸出電壓值，計算auuoui。表2.2 測au的記錄表實測估算實測計算ui(mv)uo(mv)auau選做實驗內(nèi)容：一. 輸出電阻ro測量輸出電阻的電路如圖2.2所示。給被測電路輸入1千赫茲正弦波，用示波器監(jiān)視其輸出波形，在不失真的情況下測量開路時的輸出電壓uoo和帶負載rl（與ro等數(shù)量級）的輸出電壓uo，用示波器或晶體管毫伏表讀數(shù)。則有：ro=(uoo-uo)/io=(uoo-uo)/uo)*rlrl =表2.3 測ro的記錄表實測估算實測計算uoo(v)uo(v)ro(k)ro(k)二.輸入電阻ri測量輸入電阻的電路如圖2.3所示。在輸入回路串接與ri阻值數(shù)量級相同的一個電阻rs給被測電路輸入1千赫茲正弦波，用示波器監(jiān)視輸出波形，在不失真的情況下測量us、ui的值。則有：ri=ui/ii=（ui/(usui)）*rsrs =表2.4測ri的記錄表實測估算實測計算us(mv)ui(mv)ri(k)ri(k)實驗注意事項:一. 測量rb的阻值時，應(yīng)在不通電的條件下把rb的兩端與線路斷開才能測準。二.測量放大電路的各項動態(tài)參數(shù)時，始終要用示波器監(jiān)視波形，在輸入、輸出電壓不失真的情況下，測出的各項參數(shù)才有意義。三. 要注意所有的儀器須與學習機共地。思考題:一. rb為什么要由一個電位器和一個固定電阻串聯(lián)組成？電解電容兩端的靜態(tài)電壓方向與它極性應(yīng)該有何關(guān)系?二.如果儀器和實驗線路不共地會出現(xiàn)什么情況？通過實驗說明。三.在測量電路電壓放大倍數(shù)時，為什么要始終監(jiān)視輸出電壓波形是否失真？在輸入電壓不變的情況下，若電路空載時輸出波形已失真，請問帶上負載后失真會消除嗎？為什么？四.利用測量q電時計算出的ibq和icq估算三極管的 ，與用數(shù)字萬用表測出的三極管的相等嗎？哪個更接近三極管工作時的 ，為什么？實驗三 負反饋放大電路實驗目的：一. 熟悉負反饋放大電路組態(tài)，了解交流負反饋對放大電路主要性能的影響。二. 掌握深度負反饋條件下，電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、及上限截止頻率的測試方法。預習內(nèi)容：一. 已知所用運放lm358的aod80db，fh7赫茲，估算本次實驗中；要測試的所有參數(shù)。二. 復習ri、ro、fh的測試方法?；緦嶒瀮?nèi)容：輸入信號ui均取f=200赫茲的正弦波，建議取其峰峰值up-p約為40毫伏?？捎煤练砘蛉f用表測量ui的有效值，也可從示波器上直接讀出ui的峰值up-p或峰值up。一. 電壓并聯(lián)負反饋電路將學習機上運算電路單元接成如圖3.1所示電路。1. 電壓放大倍數(shù)auuf的測量。 在rl=10k，rl的條件下，分別取rf10 k、100 k，測出ui, uo，將測量值填入表3.1，計算出auuf，同時用示波器觀察uo與ui的相位關(guān)系。 2. 輸入電阻rif的測量 圖3.1 電壓并聯(lián)負反饋放大電路測試條件： ri=10 k，rf=100 k，rl=，可在rl前串個電阻rs（100 左右）。測出信號源電壓us及電路的ui，u_，計算rif，再求rif（rif=rif+rl），把數(shù)據(jù)記入表3.2中。3. 觀察電壓負反饋的穩(wěn)壓作用，測量電路的輸出電阻rof測試條件: rl=10 k，rf100 k，分別取rl、10 k、100 。把有關(guān)數(shù)據(jù)記入表3.3，計算rof。4. 觀察電壓傳輸特性（uo-ui）關(guān)系曲線測試條件：rl=10 k，rf100 k。畫出坐標圖并在圖上標明轉(zhuǎn)折點的坐標。電路的輸入端接示波器的x軸，即ch1通道，電路的輸出端接示波器的y軸，即ch2通道，然后使示波器工作在xy工作方式。若用tds210數(shù)字示波器，即按display鍵，再按副菜單鍵將“格式”由“yt”改為“xy”，將輸入信號不斷調(diào)大，使輸出信號在正負兩個方向上出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點。調(diào)整原點至顯示區(qū)中點，記下轉(zhuǎn)折點處的坐標值，讀數(shù)為垂直靈敏度與格數(shù)之積。表3.1測auuf的記錄表rfuiuoauuf10 k100 k表3.2 測rif的記錄表usuiu_rifrif表3.3測rif的記錄表rl10 k100 kuo(uoo)二. 電壓串聯(lián)負反饋電路將學習機上運算電路單元接成如圖3.2所示電路。1. 電壓放大倍數(shù)auuf的測量。測試條件：rl=10 k，分別取rf10 k，100 k。將有關(guān)數(shù)值填入表3.4，并計算出auuf。2觀察并記錄電壓傳輸特性（uoui關(guān)系曲線） 圖3.2 電壓串聯(lián)負反饋放大電路 測試條件：r1=10 k，rf100 k。畫出坐標圖并在圖上標明轉(zhuǎn)折點的坐標。表3.4測auuf的記錄表rfuiuoauuf10 k100 k選做實驗內(nèi)容：測量電壓串聯(lián)負反饋電路的上限截止頻率fhf測試條件: rl=r=10 k，rf100 k。調(diào)整ui的幅度，使uo分別為0.4v及4v，測出兩種情況下的fhf。由函數(shù)發(fā)生器輸入200hz正弦波，用示波器監(jiān)視輸出波形，保證波形不失真。然后僅改變輸入信號的頻率（分別向高頻和低頻方向改變），使輸出信號的幅值分別下降到標準幅度的0.9，0.8，0.7倍，記錄下相應(yīng)的頻率。當頻率分別升高，下降到標準幅度的0.7倍時，記下的頻率就是上，下限截止頻率fh和fl，若用數(shù)字示波器，則應(yīng)在粗調(diào)垂直幅度旋鈕（volts/div）后，選擇“ch1 menu”，按“伏/格”對應(yīng)的副菜單鍵選擇分辨度為微調(diào)，再調(diào)節(jié)垂直幅度旋鈕，可使波形達到滿刻度。表3.5測fhf 的記錄表頻率uouo0.9uo0.8uo0.7uo0.4v4v注意：uo是中頻時的輸出電壓，uo為頻率變化時的實測電壓。實驗注意事項：一. 集成電路兩個輸入端的總電阻應(yīng)平衡，即rrl/rf。二. 所有測量均在無震蕩，不失真的條件下進行。三. 在觀察并記錄電壓輸送特性（uo-ui關(guān)系曲線）時，示波器的“v/div”應(yīng)在校準位置。思考題：一. 在圖3.1和圖3.2所示電路中都引入了深度電壓負反饋，它們的輸出電阻趨于零，能否接10的負載電阻？為什么？二. 在圖3.2所示電路中，對于低頻段uo分別為0.4v及4v兩種情況，所測的上限截至頻率fhf是否相同？為什么？實驗四 基本運算電路實驗目的：一. 掌握運算電路的測試方法。二. 進一步熟悉基本運算電路的特點及性能。預習內(nèi)容：一. 計算圖4.1和圖4.2所示電路的運算關(guān)系和r阻值，并求出uo的植。二. 分析圖4.3所示電路在不同輸入信號情況下輸出電壓的波形。在同一坐標中畫出uo與ui的波形并標出幅值?；緦嶒瀮?nèi)容：一. 反相求和電路將學習機上運算電路單元接成如圖4.1所示電路。接入學習機上雙路直流信號源，令ui1=1v, ui2= -1.5v。其中r=r1/r2/rf, 測出uo的值。圖4.1反相求和電路 圖4.2 雙端輸入求和電路 二. 雙端輸入求和電路將學習機上運算電路單元接成如圖4.2所示電路。接入學習機上雙路直流信號源，令ui1=1v, ui2=1.5v。其中r1/rf=r2/r，測出uo的值。三.積分電路將學習機上運算電路單元接成如圖4.3所示電路。由于電路中加了電阻rf，所以實際上它只是一個近似積分電路。由函數(shù)發(fā)生器輸入ui為250hz，6v的方波，分析和記錄以下兩種條件下的輸出波形，要求標出波形的周期和幅值。 圖4.3 積分電路1. r=r=10k2. r=r=1 k選做實驗內(nèi)容：積分電路一. 將積分電路的輸入端接頻率為160hz，有效值為1v的正弦波。用雙蹤示波器觀察ui, uo的波形及相位差，并測量輸出電壓的有效值。二. 改變正弦波的頻率（50 hz 300 hz），觀察ui和uo的相位關(guān)系是否變化，ui與uo的幅值比是否變化。思考題：一. 圖4.1，4.2所示電路中r的選取原則是什么，為什么？二. 說明圖4.3積分電路中rf 的作用。實驗五 波形發(fā)生電路實驗目的：通過正弦波發(fā)生器，方波發(fā)生器，三角波發(fā)生器的實驗，進一步掌握它們的主要特點和分析方法，并熟練掌握各種波形電壓的測試方法。預習內(nèi)容：一 在圖5.1電路中，分別求出r=10k和r=100k時輸出電壓uo的周期。二 在圖5.2電路中，分別求出r=10k和r=100k時輸出電壓uo的周期。三 估計圖5.3電路輸出電壓的幅值為6v，周期為8ms時r3和r4的阻值?；緦嶒瀮?nèi)容:一 正弦波發(fā)生器將學習機上“比較及波形發(fā)生電路1”單元接成如圖5.1所示電路。為滿足正弦波振蕩的相位條件，試標出運放的“”，“”輸入端。1 當r10k時，分別測出當rab=10k,rbc=0時uo的波形。2 調(diào)節(jié)rw，使之產(chǎn)生正弦波振蕩，測出振蕩頻率和幅度及rab和rbc的值。3 將電阻r1k改為100k，重復2的內(nèi)容。4 將兩個二極管開路，用示波器觀察uo的幅值是否穩(wěn)定。 圖5.1 正弦波發(fā)生器 圖5.2 方波發(fā)生器二 方波發(fā)生器將學習機上“比較及波形發(fā)生電路2”單元接成如圖5.2所示電路，并分析其工作原理。1 將集成運放反相輸入端與a點斷開，把電阻r與b點斷開，然后從集成運放反相輸入端加頻率為500hz，幅值為4v的方波，用示波器觀察電路的電壓傳輸特性，畫出傳輸特性曲線并標明相關(guān)參數(shù)。2 電路如圖5.2所示，分別測出r=10 k,r=100 k時uo的周期和幅值。選作實驗內(nèi)容：三角波發(fā)生器將學習機上“比較及波形發(fā)生電路“2”單元接成如圖5.3所示電路。調(diào)整r3和r4的阻值，使輸出電壓uo的幅值為6v，周期為8ms。測出r3和r4的阻值。思考題：一、 如何使圖5.2所示電路的輸出電壓占空間比可調(diào)，畫出改進電路。二、 如何改變電路參數(shù)可以使圖5.3所示電路uo的周期增大且幅值也增大。三、 在實驗中若將圖5.3中a1的同相輸入端（+）和反相輸入端（-）接反會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？ 為什么？實驗六 綜合實驗實驗目的：一、 利用模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)的基本知識設(shè)計實用電路，并進行組裝和調(diào)試。提高綜合應(yīng)用和實驗研究的能力。二、 進一步掌握常用電子儀器的使用方法和電子電路的測試方法。預習內(nèi)容：一 任選一題完成電路設(shè)計。要求畫出電路圖，計算各元件參數(shù)，畫出波形。二 自擬實驗步驟及測試方法。基本實驗內(nèi)容：一、 周期電壓（tu）轉(zhuǎn)換電路要求：將周期為5ms8ms，幅值為3v的方波轉(zhuǎn)換為直流電壓（以便用直流電壓表直接讀出），實現(xiàn)t-u轉(zhuǎn)換。原理框圖如下：二、 正弦交流電壓測量電路(uif)要求：輸入信號ui為小于等于200hz，有效值是03v的正弦波，輸出信號uo為頻率正比于ui幅值的矩形波。原理圖如下：14第二章 數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)實驗第二章 數(shù)字邏輯電路基礎(chǔ)實驗實驗一 ttl及cmos與非門電路的測試實驗目的:一、 學習使用電子技術(shù)學習機。(以下簡稱學習機)二、 學習用示波器測試脈沖參數(shù)。三、 掌握門電路邏輯功能、動態(tài)特性的測試。預習內(nèi)容:一、 閱讀本書第四章的第4.1，4.3，4.6節(jié)的示波器、數(shù)字萬用表及電子技術(shù)學習機的使用方法。二、 預習與非門的邏輯功能。ttl門電路的輸入、輸出特性及傳輸延遲時間的定義。三、 預習本實驗所用集成電路芯片的管腳功能及引線位置?；緦嶒瀮?nèi)容：一電子技術(shù)學習機功能測試及示波器的使用1. 測量學習機5v直流穩(wěn)壓電源輸出插口的電壓值。圖1.1測量方法：打開學習機，接通220v電源，再將數(shù)字萬用表打開。將萬用表的黑表筆接在學習機的“gnd”插口上，紅表筆測量被測點。將測量結(jié)果記錄在表1.1。注意：測量前應(yīng)正確選擇萬用表的量程。表1.1 表1.2萬用表量程電壓值k1的位置輸出電壓上下 2 用電壓表測量學習機開關(guān)量輸出單元中k1插口的電平值。將結(jié)果記錄在表1.2。3 檢測電平顯示的發(fā)光二極管l1亮、滅時所加的電壓值。方法：用0.5單股導線連接k1插口與l1輸入插口、改變開關(guān)狀態(tài)，觀察并記錄結(jié)果。4 測量學習機上固定頻率脈沖源中的20khz脈沖周期t、脈沖高電平vh。測量時將數(shù)字示波器“ch1”的探頭接至20khz脈沖的輸出端，接地鱷魚夾接至學習機的gnd，按以下步驟操作調(diào)整示波器：（注：不同示波器按鍵選擇有所不同，后同）(1) 按autoset鍵，幾秒鐘后屏幕上顯示出波形。(2) 按acquire鍵，再按屏幕右邊副菜單鍵選取“獲取”菜單中的“平均值”采樣方式及平均次數(shù)為“128”后，波形會清晰。(3) 按ch1 menu鍵，再按副菜單鍵選取“耦合”方式為“直流”；選取“伏/格”為“粗調(diào)”；選取“探棒”為“1”。(4) 調(diào)整示波器ch1通道的位移旋鈕“position”，使波形位于屏幕中央位置。(5) 屏幕左下方“ch1 1.00v”表示通道1縱軸每大格（1cm）的電壓值，通過調(diào)整旋鈕“volts/div”可改變該值；屏幕下方中部“m 250s”表示主時基的設(shè)定值即橫軸每大格（1cm）的時間值，通過調(diào)整旋鈕“sec/div”可改變該值。在測定一個波形的參數(shù)時，波形的幅值v=volts/divd；波形的周期t=sec/divd。計算公式中“d”表示波形在屏幕中所占的格數(shù)。測量時波形的上升沿和下降沿都有振蕩，讀數(shù)時應(yīng)以穩(wěn)態(tài)值為準。將測量結(jié)果記錄于表1.3。 表1.3vhttw二門電路邏輯功能測試174ls00的靜態(tài)功能測試(1)測試電路見圖1.2(2)測試方法：選用一只74ls00芯片插入面板，按圖1.2的連線。圖中：k1，k2為開關(guān)量輸入，l1為輸出電平顯示。改變開關(guān)狀態(tài)，將測量結(jié)果記錄于表1.4。(3)請在實驗報告中說明74ls00的邏輯功能。 表1.4v1v2v000011011 圖1.22四2輸入與非門74ls00特性測試(1) 輸入負載特性測試。圖1.3測試電路見圖1.3。可變電阻用學習機元件庫中的電阻。改變電阻，測量vi、vo值。將測量結(jié)果填入表1.5，根據(jù)此表畫出輸入負載特性曲線。r（k）0.01.02.03.05.17.58.2101215vi（v）vo（v）表1.5(2) 74ls00電壓傳輸特性測試圖1.4測試電路見圖1.4。輸入端的可變電壓取自學習機的直流信號源的“out1”輸出。將測量結(jié)果填入表1.6。根據(jù)此表畫出電壓傳輸特性曲線，在曲線上標出輸出高、低電平、轉(zhuǎn)折電壓。vi（v）0.00.30.50.80.91.01.11.21.31.41.52.03.0vo（v）表1.6圖1.5選做實驗內(nèi)容一、 門的平均傳輸時間tpd的測量。選用74ls00芯片，按圖1.5接線。 測量方法：1將20khz的連續(xù)脈沖加至門1的輸入端，同時送至示波器ch1通道顯示。將門4的輸出送至ch2通道顯示。2按autoset鍵，幾秒后屏幕顯示輸入、輸出信號的波形。3分別按ch1 menu、ch2 menu鍵，再按副菜單鍵選取“耦合”方式為“直流”；選取“伏/格”為“粗調(diào)”；選取“探棒”為“1”。4按acquire鍵，按副菜單鍵選取“獲取”菜單中的“平均值”采樣方式。5調(diào)整示波器ch1、ch2通道的位移旋鈕“position”，使波形位于屏幕中央，且輸入與輸出波形基本重合。6調(diào)節(jié)ch1、ch2的“volts/div”旋鈕，使波形在屏幕上占將近四大格，然后調(diào)sec/div展開波形。圖1.6a 圖1.6b7按cursor鍵，在cursor菜單的類型處選定“時間”項，再調(diào)cursor1旋鈕，使“光標1”與輸入波形幅值的50%處交合，再調(diào)cursor2旋鈕，使“光標2”與輸出波形幅值的50%處交合，屏幕右側(cè)菜單中的增量即為tplh時間。8測量tphl時，按示波器“trigger menu”鍵，將“斜率”改為下降，tplh、tphl如圖1.6示。9計算平均傳輸時間：118實驗二 簡單組合邏輯電路實驗目的：一掌握組合邏輯電路的功能測試。二學習組合邏輯電路的設(shè)計方法。三學習用儀器檢測和排除電路中的故障。四學習正確規(guī)范地畫出電路原理圖。預習內(nèi)容：一預習顯示譯碼器、編碼器、多路選擇器的工作原理、邏輯功能。二根據(jù)實驗內(nèi)容的要求，用指定ssi、msi設(shè)計電路三畫出規(guī)范的電路原理圖。圖2.1基本實驗內(nèi)容：一顯示譯碼電路74ls47功能測試1測量電路見圖2.1。連線方法：將學習機上的k1-k4連接到74ls47的輸入端a、b、c、d,74ls47的輸出端(g，f，e，d，c，b，a)連接到學習機的七段譯碼顯示器led6的g，f，e，d，c，b，a端。2改變開關(guān)狀態(tài)，觀察顯示器的變化，并記錄輸入與輸出的關(guān)系于表2.1。3測試結(jié)論：請在實驗報告中將實驗結(jié)果進行分析，說明芯片的功能。k4,k3,k2,k1顯示結(jié)果1 0 0 01 0 0 lk4,k3,k2,k1顯示結(jié)果0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 1表2.1二設(shè)計一個一位全減器1設(shè)計電路，用74ls00和74ls86，芯片實現(xiàn)其邏輯功能。一位全減器電路的真值表見表2.2。表2.2aibici1sici0000000111010l10l1011001010l001100011111設(shè)ai、bi、ci1分別為被減數(shù)、減數(shù)和低位來的借位，si和ci分別為該位的差和向高一位的借位。2 在學習機上完成實驗電路連接。輸入ai、bi、ci1端接k1，k2，k3，輸出si、ci接l1，l2。3 驗證實驗結(jié)果。實驗結(jié)果需經(jīng)教師檢查。三設(shè)計三個開關(guān)控制一個燈的邏輯電路設(shè)計要求：改變?nèi)齻€開關(guān)中的任何一個開關(guān)的狀態(tài)，控制燈由亮變滅或由滅變亮。試用四選一數(shù)據(jù)選擇器74ls253、74ls00實觀。(也可用其它芯片)。實驗結(jié)果需經(jīng)教師檢查。選做實驗內(nèi)容：一設(shè)計一個呼叫系統(tǒng)用編碼器74lsl48和門電路，設(shè)計一個呼叫系統(tǒng)，有1一5號五個呼叫信號，分別用五個開關(guān)的輸出模擬呼叫信號，1號優(yōu)先級最高，5號最低。用數(shù)碼管顯示呼叫信號的號碼；沒有信號呼叫時顯示“0”；有多個信號呼叫時顯示優(yōu)先級最高的呼叫號。凡是有呼叫就發(fā)出呼叫聲。注：呼叫號用學習機七段led顯示器顯示，呼叫聲用蜂鳴器實現(xiàn)。實驗三 觸發(fā)器電路實驗目的：一掌握r-s、d、j-k觸發(fā)器的構(gòu)成、工作原理及測試方法。二掌握不同邏輯功能的觸發(fā)器相互轉(zhuǎn)換方法。三學會正確使用觸發(fā)器。預習內(nèi)容：一 觸發(fā)器的結(jié)構(gòu)及工作原理。二 觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換方法。基本實驗內(nèi)容：一、 基本r-s觸發(fā)器功能測試1用與非門組成r-s觸發(fā)器，見圖3.1。測試其功能，填入表3.1。圖3.1表3.1邏輯功能 0ll110113 觀察觸發(fā)器“不定”狀態(tài)方法：可以將、同時插在負單脈沖“ ”的插口上，在、端同時加低電平，又同時變?yōu)楦唠娖剑貜?5次，觀察其狀態(tài)是否相同，為什么?二、維持-阻塞型d觸發(fā)器功能測試實驗步驟如下：1將74ls74、cp、d端分別接k1、k2、k3、k4；q端接l1。2分別在、端加低電平，觀察并記錄q端的狀態(tài)。3令、端為高電平，d端分別接高、低電平，用單脈沖做cp，觀察并記錄當cp為0、1、時q端狀態(tài)的變化。4當、端為高電平，cp0（或cp1），改變d端狀態(tài)，觀察q的狀態(tài)是否變化。5整理上述實驗數(shù)據(jù)，將結(jié)果填入表3.2。表3.2(注意：在靜態(tài)測試中，為了防止因開關(guān)觸點機械抖動可能造成的觸發(fā)器誤動作，應(yīng)使用學習機內(nèi)的單脈沖作cp信號。)三、負邊沿j-k觸發(fā)器的功能測試自擬實驗步驟，測試其功能，將結(jié)果填入表3.3。表3.3四、觸發(fā)器的功能轉(zhuǎn)換將d觸發(fā)器和jk觸發(fā)器分別接成t 觸發(fā)器。請列出表達式；畫出電路圖。實驗方法：在觸發(fā)器時鐘cp端接入20khz脈沖，用雙蹤示波器觀察并記錄輸出端q相對于cp的波形，比較兩者的頻率關(guān)系及觸發(fā)方式。注意：、端懸空時容易引進干擾，實驗中要將其置高電平。五、分析圖3.2電路圖3.2用示波器觀察并記錄cp、q1(74ls74的q端)、q2(74lsll2的q端)的波形。說明觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)條件。說明：用雙蹤示波器觀測多路信號時，應(yīng)以頻率較低的信號為示波器的觸發(fā)信號，依次比較其余信號。通過該實驗，學生應(yīng)學會用雙蹤示波器觀測多路信號，并正確地畫出各信號之間的相位波形圖。選做實驗內(nèi)容:一、 設(shè)計一個四選手搶答電路設(shè)計要求如下：1四選手編號分別為1、2、3、4號，各有一個按鈕發(fā)出搶答信號。2主持人另有一個按鈕可對電路清“0”，準備下一輪搶答。3電路用七段數(shù)碼顯示器顯示最先按動按鈕的選手號，并用蜂鳴器報告搶答成功，其它選手再按按鈕無效。提示：電路可用中規(guī)模集成電路雙穩(wěn)態(tài)鎖存器74ls75實現(xiàn)。實驗四 計數(shù)器電路實驗目的：一掌握計數(shù)器的工作原理及測試方法。二掌握用msi集成電路設(shè)計和實現(xiàn)任意進制的計數(shù)器。三學習時序電路的調(diào)試方法。預習內(nèi)容：一異步八進制計數(shù)器的設(shè)計方法。二用74ls74組成六進制計數(shù)器，畫出原理圖。三學會正確使用計數(shù)器芯片74lsl60，熟悉和了解其應(yīng)用電路?；緦嶒瀮?nèi)容：一異步八進制加法計數(shù)器異步八進制加法計數(shù)器由三個“t”觸發(fā)器組成。見圖41。1 靜態(tài)功能測試將cp端連接到學習機的單脈沖“ ”；將輸出端q1、q2、q3連到電平顯示l1、l2、l3，點動單脈沖，記錄計數(shù)器狀態(tài)。將結(jié)果填入表4.1。2 動態(tài)功能測試將cp端連接到學習機的20khz脈沖源，用示波器觀測cp與q1、q2、q3的波形，畫出波形圖。畫波形圖時，請注意每個波形之間的相位關(guān)系。二異步六進制加法計數(shù)器在完成基本實驗內(nèi)容一以后不要全部拆線，將異步八進制加法計數(shù)器改為異步六進制加法計數(shù)器。自行設(shè)計電路，自擬實驗步驟。靜態(tài)測試結(jié)果需經(jīng)教師檢查。三74lsl60芯片的功能測試74lsl60芯片的邏輯符號及測試接線如圖42所示。圖中為預置數(shù)端，為清零端，s1、s2為工作方式選擇端，a、b、c、d為數(shù)據(jù)輸入端，qa、qb、qc、qd為輸出端，qcc為進位端。熟悉各引腳功能，按圖42接線，測試74lsl60的功能，將結(jié)果填入表42。四計數(shù)器芯片74lsl60的應(yīng)用電路 (以下兩題自選一題)1 設(shè)計同步六十進制計數(shù)器電路。計數(shù)結(jié)果用數(shù)碼管顯示。2 分析圖43電路原理，測試電路功能。兩芯片的qaqd接數(shù)碼管顯示。選做實驗內(nèi)容一設(shè)計三相六拍步進機脈沖分配電路其狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖為：10011001001l001101100。完成電路接線，測試功能。實驗五 脈沖波形發(fā)生電路實驗目的：一通過實驗，進一步理解555定時器的結(jié)構(gòu)和工作原理，學會正確使用555定時器。二熟悉和掌握用555定時器構(gòu)成的多諧振蕩器、單穩(wěn)觸發(fā)器。預習內(nèi)容：一用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器、單穩(wěn)觸發(fā)器電路的原理和連接方法。二按實驗內(nèi)容設(shè)計電路，計算電阻和電容的選擇范圍。基本實驗內(nèi)容：一用555定時器構(gòu)成多諧振蕩器1按圖51接線，用示波器觀察并測量vo端波形的脈寬、周期，計算其頻率。2選擇電路參數(shù)，使輸出獲得頻率為5khz的脈沖。提示：選擇電阻、電容時，其值應(yīng)符合學習機元件庫上所提供的電阻、電容值。若電阻值不合適，可將r1或r2改接為一個電阻和一個電位器的串聯(lián)。這種方法在今后的電路調(diào)試中會經(jīng)常用到。二 用555定時器構(gòu)成單穩(wěn)觸發(fā)器1按圖52接線，用示波器觀察、記錄vi、vc1、vo端波形。注意它們之間的相位關(guān)系。2調(diào)整電位器r2，記錄脈寬tw的最大值和最小值。三應(yīng)用電路利用555定時器設(shè)計一個燈控電路，要求每按一次按鈕發(fā)光二極管亮45秒，然后自動熄滅。選做實驗內(nèi)容：一 用兩片555定時器組成救護車警鈴電路電路要求：在一開關(guān)的控制下救護車警鈴電路可連續(xù)發(fā)出高、低音重復的叫聲，重復叫聲的周期為12秒，高、低音聲音清晰可辨。實驗六 綜合實驗實驗目的：一培養(yǎng)綜合運用所學的數(shù)字電路知識的能力。二檢查每個學生獨立設(shè)計電路、完成實驗操作的能力。預習內(nèi)容:一根據(jù)實驗題目的要求，預習組合電路、時序電路、脈沖發(fā)生電路的知識。二完成電路設(shè)計，正確、規(guī)范地畫出電路原理圖，并列出實驗所用器件的清單。基本實驗內(nèi)容:一 設(shè)計一個霓紅燈控制電路。電路要求：1 控制兩路霓紅燈的亮、滅。一路紅燈，一路綠燈。紅燈單獨亮4秒鐘后，綠燈單獨亮4秒鐘，接著紅、綠燈同時亮4秒鐘，間歇4秒鐘(紅、綠燈都不亮)后，進入第二次循環(huán)，。2 燈亮時按每秒兩次的頻率閃爍。提示：用lcd發(fā)光管代替霓紅燈。選做實驗內(nèi)容:一 設(shè)計一個汽車尾燈的控制電路電路要求：用六個發(fā)光二極管模擬六個汽車尾燈(汽車尾部每側(cè)三個燈)，用二個乒乓開關(guān)作為拐彎控制信號，一個開關(guān)用于控制右轉(zhuǎn)彎，另一個開關(guān)用于控制左轉(zhuǎn)彎。1 若二個開關(guān)同時接通，則緊急閃爍器作用，六個尾燈同時明暗閃爍；2 正常往前行駛時，六個尾燈全滅；3 右轉(zhuǎn)彎時，右邊三個燈亮滅的順序從左至右，如圖6.1所示，左邊的燈全滅；4 左轉(zhuǎn)彎時，左邊三個燈亮滅的順序從右至左，右邊的燈全滅。圖6.1第三章 電子技術(shù)設(shè)計型實驗第三章 電子技術(shù)設(shè)計型實驗教學目的：電子技術(shù)設(shè)計型實驗是在模擬電路與數(shù)字電路基礎(chǔ)型實驗的基礎(chǔ)上進行的綜合性的實驗訓練，其重點是電路設(shè)計。設(shè)計型實驗是電子技術(shù)實驗的重要教學環(huán)節(jié)，它對提高學生的電路設(shè)計水平和實驗技能，培養(yǎng)學生綜合運用所學的知識解決實際問題的能力都是非常重要的。其主要教學目是：1 提高電子電路的設(shè)計能力一般電子電路的設(shè)計工作主要包括：根據(jù)給定的功能和指標要求選擇電路的總體方案，設(shè)計各部分電路的拓撲結(jié)構(gòu)，選擇元器件的初始參數(shù)，使用cad工具進行電路性能仿真和優(yōu)化設(shè)計，在實驗室安裝與調(diào)試電路，進行電路性能指標的測試等等。通過電路設(shè)計，可以受到設(shè)計思想、設(shè)計技能、調(diào)試能力與實驗研究能力的訓練，掌握使用cad工具進行電路性能仿真和優(yōu)化設(shè)計的方法，提高自學能力以及運用基礎(chǔ)理論分析與解決實際工程問題的能力，培養(yǎng)嚴肅認真、理論聯(lián)系實際的科學作風和創(chuàng)新精神。2加強解決實際工程問題的基本訓練設(shè)計型實驗一般是提出實驗目的和要求，給定電路功能和技術(shù)指標，由同學自己擬定實驗實施方案，以培養(yǎng)組織能力。通過閱讀參考資料，了解相關(guān)領(lǐng)域的新技術(shù)、新電路和新器件，開闊眼界與思路。通過查閱元器件手冊，進一步熟悉常用電子器件的特性和使用方法，按實際需要合理選用元器件。通過認真撰寫總結(jié)報告，提高總結(jié)能力和表達能力。設(shè)計型實驗的進行步驟：電子技術(shù)設(shè)計型實驗通常要經(jīng)過電路設(shè)計、電路安裝調(diào)試與指標測試等過程。因此，對于每一個實驗任務(wù)，一般要求完成以下工作：1電路設(shè)計認真閱讀實驗指導書，深入理解實驗題目所提出的任務(wù)與要求；閱讀有關(guān)的技術(shù)資料，學習相關(guān)的基本知識；進行電路方案設(shè)計和論證；選擇和設(shè)計單元電路(包括電路結(jié)構(gòu)與元件參數(shù))；使用cad工具進行電路性能仿真和優(yōu)化設(shè)計；畫出所設(shè)計的電路原理圖；擬定實驗步驟和測量方法，畫出必要記錄表格(備用)等。有的實驗還需要編制程序流程圖與程序。2安裝與調(diào)試完成電路的安裝和調(diào)試，直至達到設(shè)計要求為止。對于使用可編程器件設(shè)計數(shù)字系統(tǒng)方面的實驗，要完成程序的輸入、調(diào)試、下載、連接成系統(tǒng)和結(jié)果測試。在調(diào)試過程中，要認真觀察和分析實驗現(xiàn)象，做好實驗記錄，保證實驗數(shù)據(jù)完整可靠。3撰寫總結(jié)報告完成每一個設(shè)計型實驗后都必須寫出一份總結(jié)報告，撰寫總結(jié)報告既是對整個實驗過程的總結(jié)，也是一個提高的過程。主要內(nèi)容應(yīng)包括：(1)題目名稱。(2)設(shè)計任務(wù)和要求。(3)初始電路方案的設(shè)計。包括方案的原理圖與工作原理；單元電路的設(shè)計(電路形式的確定、各元器件主要參數(shù)的計算)；使用cad工具進行仿真的結(jié)果等。或者是設(shè)計電路的主要流程和方法，相關(guān)程序或原理圖以及簡要的說明。(4)經(jīng)實驗調(diào)試修正后的總體電路圖，簡要說明工作原理?；蛘呤浅绦蛟次募?、流程圖等。(5)整理實驗測試數(shù)據(jù)和實驗波形，分析實驗結(jié)果，并與理論計算或仿真結(jié)果進行比較，對實驗誤差進行必要的分析討論。(6)總結(jié)分析調(diào)試中出現(xiàn)的問題，說明解決問題的方法和效果。(7)回答思考題。(8)實驗后的收獲、體會和建議。(9)主要參考文獻。說明：上述設(shè)計型實驗的進行步驟適用于本章所列各實驗，在各實驗的指導書中不再重述。實驗一 產(chǎn)品分檔電路的設(shè)計實驗任務(wù)和要求：設(shè)計并制作一個按值的大小將晶體管分檔的電路。具體要求如下：1 晶體管為npn型，分為200三檔。2 測試時晶體管的基極電流約為10微安，集電極和發(fā)射極之間的電壓約為10伏。設(shè)置標有e、b、c的引腳插孔，在晶體管插入插孔后自動滿足上述工作點要求，無需人工調(diào)節(jié)。3 如果晶體管的200，則分在3檔，數(shù)碼顯示器顯示3，蜂鳴器發(fā)出連續(xù)聲響。實驗目的：1熟悉產(chǎn)品分檔電路的原理方案及各單元電路的設(shè)計方法。2掌握產(chǎn)品參數(shù)分檔類題目的基本解決方案和電路。3了解各種比較電路在參數(shù)分檔，超限報警類電路中的應(yīng)用。4熟悉一些參數(shù)-電信號的轉(zhuǎn)換電路。實驗項目的簡要說明：批量生產(chǎn)的電子元件，其參數(shù)值具有一定的分散性。為了方便用戶使用，需要根據(jù)產(chǎn)品性能或某個參數(shù)值的大小，將產(chǎn)品分檔，因此常常需要設(shè)計、制作產(chǎn)品分檔電路和設(shè)備。分檔電路應(yīng)能判別產(chǎn)品性能的優(yōu)劣或某個參數(shù)值的大小，據(jù)此輸出相應(yīng)的驅(qū)動信號，驅(qū)動顯示器件或聲響器件來指示被測元件屬于哪一檔，同時驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，自動完成分選工作。當然也可以依據(jù)顯示器件或聲響器件的指示，手工進行分檔篩選。實現(xiàn)上述分選功能的一種參考方案如圖1.1所示。圖中的