南郵電工電子實驗復習資料與試卷

南京郵電大學電工電子實驗復習資料與試卷一、實驗操作1、信號與系統(tǒng)操作實驗請復習所做的實驗。 主要掌握的要點： 由所給的電路轉換出該電路的電壓傳輸函數(shù)H（s）=V2(s)/V1(s)，并能把傳輸函數(shù)化成Multisim所需的標準形式:(A)算子S 在分子的冪次不高于分母的冪次。(B)因需用積分器仿真，算子S 應化成1/S 。(C)分母的常數(shù)項化成1。能畫出完整的系統(tǒng)模擬框圖。運用Multisim的模擬器件庫中的積分器、比例放大器、加法器等模塊組構系統(tǒng)模擬電路。應遵循以下幾個原則: (1)系統(tǒng)模擬電路輸入端必用加法器模塊對輸入信號和反饋信號求和，加法器輸出送積分器模塊(2)根據(jù)S 的最高冪次n，取出n個積分器模塊串接。(3)算子S的系數(shù)使用比例放大器模塊(4)傳輸函數(shù)H(S)的分子是輸出項，分子中各項比例放大器模塊的輸出用加法器求和后成為系統(tǒng)輸出。分母是負反饋項，其系數(shù)正、負異號后送輸入端加法器。(5)分母中為1的常數(shù)項不用任何運算模塊例如1：畫出幅頻和相頻圖例如2：畫出幅頻和相頻圖2、操作題如下圖所示，寫出該圖的傳輸函數(shù)H(S)（V1是輸入信號、V2是輸出信號）。畫出題中電路對應的系統(tǒng)模擬框圖。（20分）寫出傳輸函數(shù)H(S) （10分）畫出題中電路對應的系統(tǒng)模擬框圖 （10分）在Multisim2001環(huán)境中，測試該系統(tǒng)模擬電路的幅頻特性相關參數(shù)。（10分）(需包含半功率點與諧振頻率點)頻率點3.147KHz3.715KHz4.474KHz電壓比0.7070.99990.707根據(jù)測試數(shù)據(jù)作出該電路的幅頻特性曲線圖。（10分）有波形 5分, 每個參數(shù) 1分.3、D/A轉換器操作實驗請復習所做的實驗。 掌握的要點：根據(jù)輸出電壓選定數(shù)字輸入端。設計由DAC0832完成。根據(jù)實驗課題的要求輸出正負斜率鋸齒波上升或下降的臺階數(shù)大于或等于16 個臺階，可用4位二進制數(shù)，根據(jù)輸出電壓選定數(shù)字輸入端。輸出電壓的計算公式為： 其中：VREF參考電壓，Dn是二進制數(shù)轉換為等值的十進制數(shù)。由輸出電壓的計算公式可知，4位二進制數(shù)接在不同的數(shù)字輸入端，轉換的Dn值不同，輸出電壓也就不同。假設：輸入的二進制數(shù)為“00001111”， 當接在D0D3端時： Dn=D3+D2+D1+D0=8+4+2+1=15,若VREF為5V時， U0=-(5/256)15=0.29V; 當接D3D6端時： Dn=D6+D5+D4+D3=64+32+16+8=120, U0=-(5/256)120 =2.34V當接D4D7端時： Dn=D7+D6+D5+D4=128+64+32+16=240, U0=-(5/256)240= 4.6875V注意：輸出電壓U0也不能太大，這里還需要考慮運放的飽和失真。討論：輸出幅度受到運放動態(tài)范圍的限制。LM324運放的輸出是一個對管，負載是有源負載，上飽和區(qū)為1.5V，下飽和區(qū)為1.5V，其動態(tài)范圍為+3.5V3.5V。所以，U0的輸出不能超出+3.5V3.5V的范圍。結論：Dn的只能接到D3D6端。計數(shù)器計數(shù)器為數(shù)模轉換器提供4位二進制數(shù)，即：M16。由一片74161和一個DFF完成。波形控制電路： 在開關K2K1的控制下，實現(xiàn)三種不同波形的輸出。當K2K101時， 轉換器輸入的二進制數(shù)為00001111為加法計數(shù);當K2K110時， 轉換器輸入的二進制數(shù)為11110000為減法計數(shù)；當K2K111時， 轉換器先輸入00001111,再輸入11110000為16進制（或八進制）的可逆計數(shù)器。為達到實現(xiàn)加法計數(shù)（正斜率波形）；減法計數(shù)（負斜率波形）；以及實現(xiàn)先加后減（三角波）。波形控制電路的實現(xiàn)是利用的關系，即：采用7486異或門完成。 通過K1K2控制電路，使其完成加或減或先加后減等功能。4、用DAC0832設計產(chǎn)生具有8個臺階頻率為1kHz的正斜率階梯波（信號輸出幅度為02V可調，電源電壓為5V）發(fā)生器，要求有設計過程。（20分）解：輸入的二進制數(shù)為“000111”， 當接D4D6端時：Dn=D6+D5+D4 =64+32+16=112, U0= (5/256)112=2.184 V-3.5V，符合設計條件。 畫出CP和V0的波形圖。5、用DAC0832設計產(chǎn)生具有10個臺階的頻率為1kHz的正斜率階梯波（信號輸出幅度為02V可調，電源電壓為5V）發(fā)生器，要求有設計過程。（20分）解：輸入的二進制數(shù)為“00001001”， 當接D4D7端時：Dn=D7+ D4 =128+16=144, U0= (5/256)144=2.8125 V-3.。5V，符合設計條件。畫出CP和V0的波形圖。6、試用74194附加門電路設計序列信號發(fā)生器，用實驗驗證，用示波器雙蹤觀察并記錄時鐘和輸出波形。注意：要想電路能自啟動“000”一定要圈畫，“111”一定不能圈畫。用74194和74151實現(xiàn)電路注意：要想電路能自啟動“000”“001”，“111”“110”。F=Q2注意：對于非周期波形用單次觸發(fā)或脈寬觸發(fā)波形才會穩(wěn)定。7、試用74194及74151設計產(chǎn)生序列010，要求電路具有自啟動性。注意：左移：Q0Q1Q2Q3DSL其中Q0是最高位。 右移：Q3Q2Q1Q0DSR其中Q3是最高位。1、CH1CP，CH2Q2，CH1和CH2分別為直流耦合，2、Y方向：CH1和CH2分別選擇2V/div X方向：500ms/div 在TRIGGER欄中，點擊MEUN鍵選擇CH2為觸發(fā)源并且上升沿觸發(fā)，注意：對于非周期波形用單次觸發(fā)或脈寬觸發(fā)波形才會穩(wěn)定。8、設計一個M=7計數(shù)電路要求有設計過程（20分）解：注意：計數(shù)器通常采用置“0”法設計電路。同步預置數(shù)為全“0”。對于同步預置加計數(shù)器，反饋狀態(tài)為（M1），本題中反饋狀態(tài)為71=6=（0110）2，即計數(shù)器從“000”計到“0110”。反饋函數(shù)：波形圖：注意：示波器設置：1、CH1CP，CH2Q2，CH1和CH2分別為直流耦合，2、Y方向：CH1和CH2分別選擇2V/div X方向：500ms/div 在TRIGGER欄中，點擊MEUN鍵選擇CH2為觸發(fā)源并且上升沿觸發(fā)，再按50鍵波形穩(wěn)定。3、CH1CP,CH2Q2 CH1Q1,CH2Q2 CH1Q0,CH2Q2注意：所有的波形都對著Q2畫，這樣波形才能穩(wěn)定。9、設計一個M=7計數(shù)電路要求狀態(tài)從00010111，并有設計過程（20分）解：波形圖：注意：示波器設置：1、CH1CP，CH2Q2，CH1和CH2分別為直流耦合，2、Y方向：CH1和CH2分別選擇2V/div X方向：500ms/div 在TRIGGER欄中，點擊MEUN鍵選擇CH2為觸發(fā)源并且上升沿觸發(fā)，再按50鍵波形穩(wěn)定。3、CH1CP,CH2Q2 CH1Q1,CH2Q2 CH1Q0,CH2Q2注意：所有的波形都對著Q2畫，這樣波形才能穩(wěn)定。10、試用74161和門電路設計循環(huán)順序為0,1,2, 5,6,7,0,1的模長為6的計數(shù)電路。要求電路具有自啟動能力，寫出設計過程，畫出電原理圖。解：1、列出狀態(tài)轉移表2、在考慮自啟動的基礎上寫出反饋函數(shù)3、寫出數(shù)據(jù)端的數(shù)據(jù) D2=D0=1，D3=D1=0波形圖：注意：示波器設置：1、CH1CP，CH2Q2，CH1和CH2分別為直流耦合，2、Y方向：CH1和CH2分別選擇2V/div X方向：500ms/div 在TRIGGER欄中，點擊MEUN鍵選擇CH2為觸發(fā)源并且上升沿觸發(fā)，再按50鍵波形穩(wěn)定。3、CH1CP,CH2Q2 CH1Q1,CH2Q2 CH1Q0,CH2Q2注意：所有的波形都對著Q2畫，這樣波形才能穩(wěn)定。11、試用74161和74151芯片設計序列信號，寫出設計過程，畫出電原理圖（20分）。解：序列長度=6；設計方案為計數(shù)器+數(shù)據(jù)選擇器。其中計數(shù)器用74161芯片，采用置零法設計一個M=6的加法計數(shù)器。波形圖：1、CH1CP，CH2Q2，CH1和CH2分別為直流耦合，2、Y方向：CH1和CH2分別選擇2V/div X方向：500ms/div 在TRIGGER欄中，點擊MEUN鍵選擇CH2為觸發(fā)源并且上升沿觸發(fā)，注意：對于非周期波形用單次觸發(fā)或脈寬觸發(fā)波形才會穩(wěn)定。12、動態(tài)顯示電路復習的要點：1、用7474芯片實現(xiàn)二位二進制加法計數(shù)器時，置數(shù)端和清零端一定要接成高電平“1”。2、注意位選的高低位：Y0W1，Y1W2，Y2W3，Y3W4。3、注意數(shù)據(jù)線的接法：例如顯示 8421 Q2Q1=00 ： Y0=0 D0C0B0A0 = 1000 Q2Q1=01 ： Y1=0 D1C1B1A1 = 0100 Q2Q1=10 ： Y2=0 D2C2B2A2 = 0010 Q2Q1=11 ： Y3=0 D3C3B3A3 = 000113、3bit可控延遲電路:復習的要點：1、 設計思路：移位寄存器+數(shù)據(jù)選擇器2、 產(chǎn)生DX信號為：“00001”，方法是用M=5的計數(shù)器產(chǎn)生。14、4bit可控延遲電路:15、5bit可控延遲電路:DX信號為：“”16、根據(jù)下圖給出CP、F1和F2的波形，請設計電路。解：本電路是一個多輸出函數(shù)，可采用74161+74138譯碼器實現(xiàn)。其中，74161可設計成M=6的加法計數(shù)器，作為74138的地址。二、筆試題5、數(shù)字系統(tǒng)的ASM圖表示于如下圖所示。試用每態(tài)一個觸發(fā)器的方法寫出系統(tǒng)控制器的激勵方程和控制命令。 6、在實驗中所用的可編程器件型號為：XC95108PC84器件類型屬于CPLD （A：PAL ，B：CPLD，C：GAL，D：FPGA），器件按其集成度分屬于高密度可編程器件（A：高密度可編程器件，B：低密度可編程器件）；按編程方法分類為EECMOS（A：SRAM ，B：UVCMOS ，B：EECMOS）；器件的容量為：2000門（A：5000門，B：1萬門，C：1000門，D：2000門）。（8分）7、下面給出了一個ASM圖，請用每態(tài)一位的方法設計控制器和輸出。解:寫出激勵方程寫出輸出方程 8、下面給出了一個控制器電路圖，請用每態(tài)一位的方法設計控制器。解:寫出激勵方程9、下面是一個控制器中某段ASM圖，試用一片7474及其他門電路實現(xiàn)該圖。請寫出觸發(fā)器的激勵函數(shù)，畫出相應的電路圖。（12分） 10、采用Multisim軟件對正峰值為4V、負峰值為4V、頻率為1kHz、占空比為20的矩形波進行單邊頻譜分析，可知，其直流分量為 負 （正、負）值，譜線包絡的第一個零結點位置為 5k Hz，有效頻帶范圍內譜線有 4 條。當增大矩形波占空比后，其譜線包絡的主峰高度 增高 （增高、降低），有效頻帶寬度 減小 （增大、減?。行ьl帶范圍內高次諧波數(shù)目 減少 (增加、減少)。11、理想的正弦波只有基波分量，而無諧波分量、直流分量 分量。否則說明該正弦波已有失真。 12、用DAC0832設計產(chǎn)生如圖所示頻率為1kHz的正斜率階梯波（信號輸出幅度為02V可調，電源電壓為5V）發(fā)生器，其電路并不完整，試完成該電路，確定時鐘頻率，確定DAC0832參考電壓，確定數(shù)字量的輸入端，要求有簡單的設計過程。 13、在可編程波形發(fā)生器實驗中，電路原理圖（正確）和示波器顯示波形如下圖所示，請分析硬件電路中的錯誤（要有分析過程，15分）（1）參考電壓接為5V。（5分）（2）DAC0832數(shù)據(jù)D7接為固定高電平，（10分）超過運放工作范圍部分被截至。14、選擇題（1）觸發(fā)器 沒有空翻 （沒有空翻，有空翻）；觸發(fā)器可用于 設計計數(shù)器和移位寄存器 （鎖存數(shù)據(jù)，設計計數(shù)器和移位寄存器）；觸發(fā)器的觸發(fā)方式 邊沿觸發(fā) （邊沿觸發(fā)，電平觸發(fā)）。（2）鎖存器 有空翻 （沒有空翻，有空翻）；鎖存器可用于 鎖存數(shù)據(jù) （鎖存數(shù)據(jù)，設計計數(shù)器和移位寄存器）；鎖存器的觸發(fā)方式 電平觸發(fā) （邊沿觸發(fā)，電平觸發(fā)）。（3）CMOSFF的輸入端在使用時，多余的輸入端不可以懸空（不可以懸空，可以懸空）。對于與非門多余的輸入端 接高電平（接高電平，接地），對于或非門多余輸入 接地 （接高電平，接地）。15、請寫出下圖電路的傳輸函數(shù)H（s），并畫出系統(tǒng)模擬框圖。(10分) 16、首先令函數(shù)發(fā)生器輸出信號f=1kHz,Uopp=0.5V,波形為正弦。其次將函數(shù)發(fā)生器輸出和示波器本身的校正信號（f=1kHz,Uopp=0.5V，方波）分別送入示波器CH1和CH2通道，調整相關旋鈕開關使兩波形穩(wěn)定顯示，此時兩個信號的峰峰值相同，在Y軸所占的格數(shù)也應相同。再其次用交流毫伏表300mV檔分別測量正弦信號和方波信號的電壓值。請分析不同波形用示波器測得的電壓的峰峰值相同，為何用交流毫伏表測得的電壓不同，請說明原因。答:交流毫伏表表盤刻度是依據(jù)正弦有效值確定的,所以測量方波時將產(chǎn)生誤差.如果一定要用交流毫伏表測量非正弦信號電壓,則應計算出各種波形的有效值與正弦波有效值的換算關系,用交流毫伏表測得的初值后, 換算出非正弦的有效值電壓。由于非正弦種類很多，換算不方便，所以多用示波器測量。22、下列值應用什么儀表來測量： A正弦波的峰峰值 用示波器測量B50kHz正弦波有效值 用交流毫伏表測量C50Hz正弦波有效值 用交流毫伏表測量當有效值大于1V時也可用萬用表交流電壓檔測量D直流電壓 用萬用表直流電壓檔測量當精度要求不高時也可用示波器測量23、實驗室中函數(shù)發(fā)生器輸出信