《電子技術(shù)基礎(chǔ)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書.doc

電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 勘查專業(yè)適用信息學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心2014年9月目 錄第一部分 模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)- 1 -實(shí)驗(yàn)一 電子儀器使用及常用元件的識(shí)別與測試- 3 -實(shí)驗(yàn)二 晶體管共射極放大電路- 7 -實(shí)驗(yàn)三 多級(jí)放大電路中的負(fù)反饋（仿真）- 11 -實(shí)驗(yàn)四 由集成運(yùn)算放大器組成的文氏電橋振蕩器（仿真）- 13 -實(shí)驗(yàn)五 集成運(yùn)算放大器- 17 -第二部分 數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)- 19 -實(shí)驗(yàn)一 組合邏輯電路- 21 -實(shí)驗(yàn)二 觸發(fā)器- 23 -實(shí)驗(yàn)三 計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)- 26 -實(shí)驗(yàn)四 計(jì)數(shù)、譯碼和顯示電路設(shè)計(jì)（仿真）- 32 - 22 -第一部分 模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 電子儀器使用及常用元件的識(shí)別與測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握常用電子儀器的基本功能并學(xué)習(xí)其正確使用方法；2學(xué)習(xí)掌握用雙蹤示波器觀察和測量波形的幅值、頻率及相位的方法；3掌握常用元器件的識(shí)別與簡單測試方法。二、儀器設(shè)備1SA5051數(shù)字多用表 1臺(tái)2TPE-A3 模擬電路實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái)3THD-4型 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái)4TPE-DG2 電路分析實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái)5TFG6000系列函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 1臺(tái) 6DS1102E100MHz雙通道數(shù)字示波器 1臺(tái)7YD2173F雙路智能數(shù)字交流毫伏表 1臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)原理在模擬電子電路實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常使用的電子儀器有示波器、信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表、萬用表等。利用這些儀器可以對模擬電子電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工作情況進(jìn)行測試。實(shí)驗(yàn)中要對各種電子儀器進(jìn)行綜合使用，可按照信號(hào)流向，以連線簡捷，調(diào)節(jié)順手，觀察與讀數(shù)方便等原則，對各儀器與被測實(shí)驗(yàn)裝置之間進(jìn)行合理的布局。連線時(shí)應(yīng)注意，為防止外界干擾，各儀器的公共接地端應(yīng)連接在一起，稱為共地。示波器、信號(hào)源和交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或?qū)Ｓ秒娎|線，直流電源的連接線用普通導(dǎo)線，萬用表用專用的表筆線。1DS1102E100MHz雙通道數(shù)字示波器 示波器是一種用途很廣的電子測量儀器，它既能直接顯示電信號(hào)的波形，又能對電信號(hào)進(jìn)行各種參數(shù)的測量。DS1102E型雙綜示波器可同時(shí)觀測兩組被測輸入信號(hào)，并對其幅值、周期、頻率及相位差進(jìn)行測量。使用時(shí)，可按下列操作進(jìn)行。(1) 將被測信號(hào)連接到信號(hào)輸入通道。(2) 按下 AUTO 按鍵。示波器將自動(dòng)設(shè)置垂直、水平和觸發(fā)控制。如需要，可手動(dòng)調(diào)整 這些控制使波形顯示達(dá)到最佳(3) 調(diào)節(jié)探頭比例 輸入探頭衰減系數(shù)。為了配合探頭的衰減系數(shù)，需要在通道操作菜單中調(diào) 整相應(yīng)的探頭衰減比例系數(shù)。如探頭衰減系數(shù)為10:1，示波器輸入通道的比例也應(yīng)設(shè)置成10X ，以避免顯示的檔位信息和測量的數(shù)據(jù)發(fā)生錯(cuò)誤。 (4) 按 Measure 自動(dòng)測量功能鍵，系統(tǒng)將顯示自動(dòng)測量操作菜單。該系列示波器提供22 種自動(dòng)測量的波形參數(shù)，包括10 種電壓參數(shù)和12 種時(shí)間參數(shù)： 峰峰值、最大值、最小值、頂端值、底端值、幅值、平均值、均方根值、過沖、預(yù)沖、頻率、周期、上升時(shí)間、下降時(shí)間、正占空比、負(fù)占空比、延遲 1 2 、延遲1 2 、相位 1 2 、相位1 2 、正脈寬和負(fù)脈寬等。2TFG6000系列函數(shù)信號(hào)發(fā)生器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器可輸出一定頻率范圍和一定電壓大小的正弦波、三角波、方波等三十一種波形，輸出的信號(hào)幅度需用交流毫伏表和示波器測量。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器作為信號(hào)源，它的輸出端不允許短路。3YD2173F雙路智能數(shù)字交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作頻率范圍之內(nèi)，用來測量正弦交流信號(hào)電壓的有效值。4SA5051數(shù)字多用表萬用表可用于測量交直流電壓、電流，也可測量電阻、電容、頻率、短路、二極管等。直流電壓測量，連接紅色測試導(dǎo)線到INPUT HI 端，黑色測試導(dǎo)線到LO 端。顯示屏中如果“OVER”被點(diǎn)亮，說明測量電壓超過當(dāng)時(shí)的范圍，按下【】鍵，選擇更高量程，直到顯示正常讀數(shù)為止，或者按下【AUTO】鍵選擇自動(dòng)量程。讀取顯示數(shù)據(jù)。注意：決不允許輸入超過1000V 的直流電壓到輸入端，否則儀器損壞。短路功能是采用電阻功能中的2k的電路測量的，本儀器默認(rèn)臨界電阻值為10，并且不能改變。當(dāng)測量阻值小于默認(rèn)值時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲音。二極管（穩(wěn)壓管）測量：選擇兩線歐姆功能和1k 量程，測試二極管的電阻。在正向偏置時(shí)，對于硅二極管測量結(jié)果約為0.6-0.7k，對于鍺二極管約為0.25-0.3k；當(dāng)反偏時(shí)，顯示過載。穩(wěn)壓管測量，連接紅色測試導(dǎo)線到INPUT HI 端，黑色測試導(dǎo)線到LO 端，按下【】 鍵，測量穩(wěn)壓管，并且按鍵燈被點(diǎn)亮，讀取顯示數(shù)據(jù)。a) 短路測量：紅筆接Input的HI 端，黑筆接LO端。 按下【】鍵，測量短路功能，并且按鍵燈被點(diǎn)亮。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1示波器的檢查與校準(zhǔn)信號(hào)的測量熟悉示波器面板上各旋鈕的名稱及功能，掌握正確使用時(shí)各旋鈕應(yīng)處的位置。接通電源，檢查用示波器機(jī)內(nèi)校準(zhǔn)信號(hào)作為被測信號(hào)，用CH1或CH2通道顯示此波形，讀出其幅值及周期和頻率，記入下表中。參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)測值 幅值Up-p（V）3V 周期T（ms）1 ms頻率f（KHz）1KHz2.測量兩波形的相位差按圖1-1連接實(shí)驗(yàn)電路，將信號(hào)發(fā)生器的輸出調(diào)至頻率為1KHz，幅值為2V的正弦波，用示波器顯示Ui及UR波形，經(jīng)RC移相網(wǎng)絡(luò)獲得頻率相同但相位不同的兩路信號(hào)Ui或UR，分別加到雙蹤示波器的Y1和Y2輸入端，將測量數(shù)據(jù)填入下表中。圖1-1 兩波形間相位差測量電路相位差實(shí)測值計(jì)算值= 3用示波器和交流毫伏表測量信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)的參數(shù)調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器有關(guān)旋鈕，使輸出頻率分別為100Hz、1KHz、10KHz，峰值均為4V正弦波信號(hào)。用示波器和毫伏表分別測量信號(hào)發(fā)生器輸出電壓的頻率、峰峰值及有效值，記入下表。信號(hào)源輸出電壓及頻率（4V）示波器測量值毫伏表測量值峰峰值（V）周期（ms）頻率（Hz）有效值（V）100Hz1KHz10KHz4電阻、電容元件的識(shí)別和檢查根據(jù)附錄I、，識(shí)別所給電阻、電容元件，并用萬用表檢查元件的好壞。5半導(dǎo)體二極管、三極管的識(shí)別與簡單測試 根據(jù)附錄I，用萬用表判別普通二極管的陰、陽極并做簡單測試；識(shí)別及測試三極管的類型，e、b、c管腳，值及好壞。我們常用的9011和9013系列的為NPN管，9012為PNP管。五、實(shí)驗(yàn)思考題1如何操縱示波器有關(guān)旋鈕，以便從示波器顯示屏上觀察到穩(wěn)定、清晰的波形？2信號(hào)發(fā)生器有哪幾種輸出波形？它的輸出端能否短接，如用屏蔽線作為輸出引線，則屏蔽層一端應(yīng)該接在什么位置？3交流毫伏表是用來測量正弦波電壓還是非正弦波電壓？它的表頭指示值是被測信號(hào)的什么數(shù)值？它是否可以用來測量直流電壓的大?。?實(shí)驗(yàn)二 晶體管共射極放大電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試方法及其對放大電路性能的影響；2. 測量放大電路Q點(diǎn)，AV，Ri，Ro；3. 學(xué)習(xí)放大電路的動(dòng)態(tài)性能。二、實(shí)驗(yàn)儀器1SA5051數(shù)字多用表 1臺(tái)2TPE-A3 模擬電路實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái)3TFG6000系列函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 1臺(tái) 4DS1102E100MHz雙通道數(shù)字示波器 1臺(tái)5YD2173F雙路智能數(shù)字交流毫伏表 1臺(tái)三、預(yù)習(xí)要求 1. 三極管及單管共射放大電路工作原理； 2. 放大電路靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測量方法； 3. 靜態(tài)工作點(diǎn)對輸出波形的影響。 四、實(shí)驗(yàn)原理圖2.1為電阻分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定單管放大器實(shí)驗(yàn)電路圖。它的偏置電路采用Rp和Rb2組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻Re，以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。我們測量靜態(tài)工作點(diǎn)是為了確定靜態(tài)工作點(diǎn)選的是否合理，若測出UCE1V時(shí)；= （V），并畫出傳輸特性圖；測量當(dāng)輸入電壓1V時(shí)；= （V），并畫出傳輸特性圖；測量當(dāng)輸入電壓=2時(shí)，畫出、的波形。 圖53電壓比較器六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及波形圖，并分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出結(jié)論。2思考：（1）比較電路是否要調(diào)零？原因何在？ （2）比較電路兩個(gè)輸入端電阻是否要求對稱？為什么？ （3）在本次實(shí)驗(yàn)中哪里體現(xiàn)了運(yùn)算放大的虛短、虛地現(xiàn)象，你是如何驗(yàn)證的？ 第二部分 數(shù)字電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一 組合邏輯電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?. 掌握組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法；2掌握中規(guī)模集成電路譯碼器與數(shù)據(jù)選擇器的應(yīng)用。二、儀器設(shè)備1SA5051數(shù)字多用表 1臺(tái)2THD-4型 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái)3TFG6000系列函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 1臺(tái) 4DS1102E100MHz雙通道數(shù)字示波器 1臺(tái)二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1設(shè)計(jì)三變量表決電路：（1）用與非門實(shí)現(xiàn)（74LS00） 列出真值表，求出簡化表達(dá)式，畫出與非邏輯電路圖，自擬實(shí)驗(yàn)方案測試。（2）用譯碼器（74LS138）及與非門（74LS20）實(shí)現(xiàn) 在圖1-1中完成實(shí)現(xiàn)三變量表決器的實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)，自擬實(shí)驗(yàn)方案。（3）用數(shù)據(jù)選擇器（74LS153）實(shí)現(xiàn) 74LS153是雙4選1數(shù)據(jù)選擇器（見圖1-2），有使能輸入端。自擬實(shí)驗(yàn)方案。2用異或門74LS86及與非門74LS00實(shí)現(xiàn)全加器電路（見圖1-3），并列出真值表。三實(shí)驗(yàn)報(bào)告： 整理實(shí)驗(yàn)結(jié)果并進(jìn)行分析，說明組合電路的特點(diǎn)和分析、設(shè)計(jì)方法。 實(shí)驗(yàn)二 觸發(fā)器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?掌握常用觸發(fā)器的邏輯功能及其測試方法；2研究時(shí)鐘脈沖的觸發(fā)作用。二、儀器設(shè)備1SA5051數(shù)字多用表 1臺(tái)2THD-4型 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái)3TFG6000系列函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 1臺(tái) 4DS1102E100MHz雙通道數(shù)字示波器 1臺(tái)二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1基本R-S觸發(fā)器功能測試 用與非門74LS00構(gòu)成基本R-S觸發(fā)器，如圖2-1所示，改變輸入端狀態(tài)，測試并將測試結(jié)果填入表2-1中。 注意, 當(dāng)S、R都接低電平時(shí)，觀察Q、端的狀態(tài)。當(dāng)S、R同時(shí)由低電平跳為高電平時(shí)注意觀察Q、端的狀態(tài)。重復(fù)幾次看Q、端的狀態(tài)是否相同，以正確理解“不定”狀態(tài)的含義。2J-K觸發(fā)器邏輯功能測試：（1）測試異步復(fù)位端Rd和異步置位端Sd的功能。 將J，K，Rd，Sd端分別接0-1開關(guān)，CP接單脈沖源，Q端接0-1顯示，見圖2-2。按表2-2要求，在Rd或Sd作用期間改變J，K和CP的狀態(tài)，測試并記錄Rd和Sd對輸出狀態(tài)的控制作用。（2）J-K觸發(fā)器邏輯功能測試：改變J，K狀態(tài)，測試其邏輯功能并記錄于表2-3中。（說明：用Rd和Sd端對觸發(fā)器進(jìn)行異步復(fù)位或置位以設(shè)置現(xiàn)態(tài)Qn，寫出相應(yīng)的Qn+1） 表2-3 J K CP Qn Qn+1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1(3) 觀察J-K觸發(fā)器和D觸發(fā)器的二分頻波形。 將74LS112的J，K端接高電平，CP端接2KHz連續(xù)脈沖源，用雙蹤示波器同時(shí)顯示CP端和Q端的波形，如圖2-3所示。 圖2-4為觀察D觸發(fā)器（74LS74）二分頻波形的電路圖，用雙蹤示波器觀察CP端和Q端的波形，D觸發(fā)器二分頻波形的觀察可在D觸發(fā)器邏輯功能測試后進(jìn)行。3D觸發(fā)器（74LS74）邏輯功能的測試（1） 測試異步復(fù)位端Rd和異步置位端Sd的功能。測試方法同前。 表2-4CP D Rd Sd 0 1 1 0（2） D觸發(fā)器邏輯功能測試 表2-5 D CP Qn Qn+1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1三、實(shí)驗(yàn)報(bào)告：1闡述基本R-S觸發(fā)器輸出狀態(tài)“不變”和“不定”的含義。2總結(jié)Rd、Sd及各輸入端的作用。實(shí)驗(yàn)三 計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 掌握用MSI組成任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。二、儀器設(shè)備1SA5051數(shù)字多用表 1臺(tái)2THD-4型 數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái)3TFG6000系列函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 1臺(tái) 4DS1102E100MHz雙通道數(shù)字示波器 1臺(tái)二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容: 用8421碼十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成二十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。74LS160的引腳圖及其真值表如下所示。（1）用復(fù)位法實(shí)現(xiàn)（2）用置數(shù)法實(shí)現(xiàn) Decade Counter truth table: ClrLoadENPENTCLKABCDQAQBQCQDRCO0XXXXXXXX000001000POSXXXXABCD*11111POSXXXXCount*1111XXXXXXQA0QB0QC0QD0*111X1XXXXXQA0QB0QC0QD0*1- *1 - RCO goes HIGH at count 9 to 0畫出用復(fù)位法和置數(shù)法實(shí)現(xiàn)的二十進(jìn)制計(jì)數(shù)器。思考十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS160構(gòu)成二十進(jìn)制計(jì)數(shù)器四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的要求，設(shè)計(jì)合理的實(shí)驗(yàn)電路，畫出邏輯電路圖。2.分析實(shí)驗(yàn)中遇到的問題，說明解決辦法。3.回答思考題：怎樣用四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS161構(gòu)成二十進(jìn)制計(jì)數(shù)器？實(shí)驗(yàn)四 計(jì)數(shù)、譯碼和顯示電路設(shè)計(jì)（仿真）2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康腶) 熟悉計(jì)數(shù)器、譯碼器和顯示器的使用方法；b) 學(xué)習(xí)簡單數(shù)字電路的設(shè)計(jì)和仿真方法。3 實(shí)驗(yàn)儀器 1 計(jì)算機(jī)一臺(tái)2 電子電路設(shè)計(jì)仿真軟件Multisim 2001 4 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一個(gè)六十進(jìn)制計(jì)數(shù)、譯碼和顯示電路。a) 擬定設(shè)計(jì)方案，畫