模擬、數(shù)字及電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、模擬、數(shù)字及電力電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)一：?jiǎn)喂芊糯箅娐芳俺Ｓ秒娮觾x器的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?） 學(xué)會(huì)用萬用表判別三極管的類別和管腳。2） 掌握測(cè)試三級(jí)管輸出特性曲線的方法。3）基本放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)測(cè)試。2、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器材：1）MES系列模擬電子電路實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)2）直流穩(wěn)壓電源3）萬用表4）晶體管毫伏表5）元器件：電阻、電位器、三極管6）示波器等3、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及電路：1、 用示波器測(cè)量交換信號(hào)的頻率按表1-1所示頻率有信號(hào)發(fā)生器輸入信號(hào)，用示波器測(cè)出周期并計(jì)算，將所測(cè)試結(jié)果與已知頻率作比較。表1-1信號(hào)頻率100HZ1*H2掃描速度開關(guān)（t/div）開開一個(gè)周期所占水平格數(shù)6格4格半信號(hào)頻率f=1/T1/

2、31/4.52、 單管放大電路的調(diào)整與測(cè)試1） 靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)試接通電源+12V，調(diào)節(jié)Rw使UEQ=2V不變條件下，輸入頻率1KH2的5mV正弦波信號(hào)，用毫伏表測(cè)出UO的值,將測(cè)量結(jié)果記入表2-2中。表2-2RL實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)計(jì)算估算Ui(mv)Uo(v)A(v)實(shí)測(cè)Av(估算)3.345.46接入負(fù)載3.856.263） 輸入電阻、輸入電阻測(cè)試表3-1輸入電阻測(cè)試實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)計(jì)算估算Us(mv)Ui(mv)Ri=Rirbe/Rb2.9mv3.2mv3.6mv3mv表3-2輸出電阻測(cè)試實(shí)測(cè)實(shí)測(cè)計(jì)算估算U（v)Uo(v)Ro=()RLRoRc5mv5.6mv6.2mv6mv4、 思考題1、 使用示波器時(shí)若

3、達(dá)到如下要求應(yīng)調(diào)哪些旋鈕？3） 波形清晰；2）亮度適中；3）波形穩(wěn)定；4）移動(dòng)波形位置；5）改變波形周期；6）改變波形幅度 1、聚焦按鈕 2、灰度按鈕 3、調(diào)節(jié)示波器掃描頻率旋鈕 4、X，Y軸移位旋鈕 5、調(diào)節(jié)Xt/cm旋鈕 6、調(diào)節(jié)t/div按鈕2、 點(diǎn)解電容器兩端的靜態(tài)方向與其極性應(yīng)該有何關(guān)系？ 因?yàn)橹圃祀娙輹r(shí)，分陽極箔、陰極箔，陽極箔為正耐壓比陰極箔要高，陰極箔為負(fù)耐壓系數(shù)要低當(dāng)有反向電壓時(shí)，就容易擊穿造成短路。3、 放大電路的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)測(cè)試有何區(qū)別？1.1 放大電路良好工作的基礎(chǔ)是設(shè)置正確的靜態(tài)工作點(diǎn).因此靜態(tài)測(cè)試應(yīng)該是指放大電路靜態(tài)偏置的設(shè)置是否正確,以保證放大電路達(dá)到最優(yōu)性能.1.

4、2 放大電路的動(dòng)態(tài)特性指對(duì)交流小信號(hào)的放大能力.因此動(dòng)態(tài)特性的測(cè)試應(yīng)該指放大電路的工作頻帶,輸入信號(hào)的幅度范圍,輸出信號(hào)的幅度范圍等指標(biāo).實(shí)驗(yàn)二 負(fù)反饋放大電路一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ū仨氂校?、加深理解負(fù)反饋對(duì)放大電路性能的影響2、掌握放大電路開環(huán)與閉環(huán)特性的測(cè)試方法3、加深理解放大電路中引入負(fù)反饋的方法和負(fù)反饋對(duì)放大器各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響；4、掌握負(fù)反饋放大器性能的測(cè)試方法；二、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及器材（必須有）模擬電子線路實(shí)驗(yàn)箱 一臺(tái)雙蹤示波器 一臺(tái)萬用表 一臺(tái) 連線 若干其中，模擬電子線路實(shí)驗(yàn)箱用到信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源模塊，元器件模組以及“電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路”模板。三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及電路1、電壓串

5、聯(lián)負(fù)反饋電路的測(cè)試 實(shí)驗(yàn)原理圖 參考電路如圖1-1所示。 圖1-11.1電壓串聯(lián)負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響（1）引入負(fù)反饋降低了電壓放大系數(shù)式中，是反饋系數(shù)，是放大器不引入級(jí)間反饋時(shí)的電壓放大倍數(shù)（即，但要考慮反饋網(wǎng)絡(luò)阻抗的影響），其值可由圖1-2所示的交流等效電路求出。設(shè)，則有式中：第一級(jí)交流負(fù)載電阻第二級(jí)交流負(fù)載電阻從式中可知，引入負(fù)反饋后，電壓放大倍數(shù)比沒有負(fù)反饋時(shí)的電壓放大倍數(shù)降低了（）倍，并且愈大，放大倍數(shù)降低愈多。圖1-2（2）負(fù)反饋可提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性該式表明：引入負(fù)反饋后，放大器閉環(huán)放大倍數(shù)的相對(duì)變化量比開環(huán)放大倍數(shù)的相對(duì)變化量減少了（1 AF）倍，即閉環(huán)增益的穩(wěn)定性提高了（1

6、 AF）倍。（3）負(fù)反饋可擴(kuò)展放大器的通頻帶引入負(fù)反饋后，放大器閉環(huán)時(shí)的上、下截止頻率分別為：可見，引入負(fù)反饋后，向高端擴(kuò)展了倍，從而加寬了通頻帶。（4）負(fù)反饋對(duì)輸入阻抗、輸出阻抗的影響負(fù)反饋對(duì)輸入阻抗、輸出阻抗的影響比較復(fù)雜。不同的反饋形式，對(duì)阻抗的影響不一樣。一般而言，串聯(lián)負(fù)反饋可以增加輸入阻抗，并聯(lián)負(fù)反饋可以減小輸入阻抗；電壓負(fù)反饋將減小輸出阻抗，電流負(fù)反饋可以增加輸出阻抗。圖1-1電路引入的是電壓串聯(lián)負(fù)反饋，對(duì)整個(gè)放大器電路而言，輸入阻抗增加了，輸出阻抗降低了。它們的增加和降低程度與反饋深度（1 AF）有關(guān)，在反饋環(huán)內(nèi)滿足（5）負(fù)反饋能減小反饋環(huán)內(nèi)的非線性失真綜上所述，在放大器引入電壓

7、串聯(lián)負(fù)反饋后，不僅可以提高放大器放大倍數(shù)的穩(wěn)定性，還可以擴(kuò)展放大器的通頻帶，提高輸入電阻和降低輸出電阻，減小非線性失真。 2、電壓并聯(lián)負(fù)反饋電路的測(cè)試一原理如圖所示 1.對(duì)交變信號(hào)而言，若基本放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)、負(fù)載三者在取樣端是并聯(lián)連接，則稱為電壓取樣，對(duì)交流信號(hào)而言，信號(hào)源、基本放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)三者在比較端是并聯(lián)連接，則稱為并聯(lián)反饋。上圖中對(duì)交變信號(hào)而言，反饋網(wǎng)絡(luò)Rf與負(fù)載是并聯(lián)連接的且與負(fù)載Rl也是并聯(lián)連接的。對(duì)交流信號(hào)而言，信號(hào)源Is、與基本放大器、反饋網(wǎng)絡(luò)Rf三者在比較端是并聯(lián)連接，所以上圖是一個(gè)電壓并聯(lián)負(fù)反饋的電路。它有一下兩個(gè)特點(diǎn)：輸出電壓趨向于維持恒定。因?yàn)镮i=If+Id，所以

8、要求Rs越大，反饋信號(hào)越明顯。2并聯(lián)負(fù)反饋對(duì)輸入和輸出電阻的影響 由于是并聯(lián)，閉環(huán)輸入Rif電阻小于開環(huán)輸入電阻Ri。 Ri=Vi/Iid, Rif=Vi/Ii. Ii=Iid+If=(1+AF)Iid，Rif=Vi/(1+AF)Iid=Ri/1+ArFg.所以引入負(fù)反饋后輸入電阻減小了。 同理分析：閉環(huán)輸出電阻是開環(huán)輸入電阻的1/(1+AF)倍，即Rof=Ro/(1+AroFg).2實(shí)驗(yàn)過程以上是對(duì)電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大電路的一些分析，下面兩圖是我們根據(jù)以上分析得出的2級(jí)放大電路圖。由上圖可看出仿真的輸出波形沒有失真，輸出電壓2.28v，對(duì)輸入電壓10mv來說，放大了228倍。數(shù)據(jù)記錄：輸入輸出

9、峰峰值6.16mv 1.42v均方根值574uf 406mv最大值3.1mv680mv最小值3.04mv744mv頻率217hz100.2hz周期495.8us9.976ms平均值190uf16.0mv3結(jié)果分析有輸出和輸入的峰峰值分別為1.42v。6.16mv可知，放大了212倍。由于在再放大過程中要使波形不失真，我們要的考慮到靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)失的影響，但靜態(tài)工作點(diǎn)選擇過低，即Ibq和Vbeq過小，使BJT會(huì)在交流信號(hào)Vbe副半周的進(jìn)入截止區(qū)，使波形失真。當(dāng)選擇地靜態(tài)工作點(diǎn)過高，則會(huì)使BJT會(huì)在交流信號(hào)副半周進(jìn)入飽和區(qū)。以上兩種失真分別叫做截止失真和飽和失真。但但輸入信號(hào)的幅度過大，即使Q點(diǎn)的大

10、小合理，也會(huì)產(chǎn)生失真。這種失真叫做非線性失真。因此在設(shè)計(jì)電路時(shí)我們要考慮到BJT的靜態(tài)工作點(diǎn)的選擇。四、 思考題1、 電壓串聯(lián)和電壓并聯(lián)負(fù)反饋各自的特點(diǎn)是什么？各在什么情況下被采用？電壓串聯(lián)：穩(wěn)定輸出電壓，輸出電阻減小，輸入電阻增大； 恒壓源情況下被采用電壓并聯(lián)：穩(wěn)定輸出電壓，輸出電阻減小，輸入電阻也減?。?恒流源情況下被采用2、 什么是”虛短現(xiàn)象”?什么是”虛斷現(xiàn)象”?什么是“虛地點(diǎn)”？ 1.1 “虛短”是指在理想情況下，兩個(gè)輸入端的電位相等，就好像兩個(gè)輸入端短接在一起，但事實(shí)上并沒有短接，稱為“虛短”。虛短的必要條件是運(yùn)放引入深度負(fù)反饋。 1.2 “虛斷”指在理想情況下，流入集成運(yùn)算放大器

11、輸入端電流為零。這是由于理想運(yùn)算放大器的輸入電阻無限大，就好像運(yùn)放兩個(gè)輸入端之間開路。但事實(shí)上并沒有開路，稱為“虛斷”。1.3 “虛地點(diǎn)”是深度電壓并聯(lián)負(fù)反饋放大器的重要特點(diǎn)；是指集成運(yùn)放的反相輸入端為虛地點(diǎn)，即u_=0。實(shí)驗(yàn)六 集成門電路測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉門電路的邏輯功能。2熟悉常用集成門電路的引腳排列及其使用。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器件1直流穩(wěn)壓電源、信號(hào)源、示波器、萬用表、面包板274LS00、74LS04、74LS86 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1非門邏輯功能輸入輸出AF電壓（V）F02.4110.40分別將輸入端A接低電平和高電平，測(cè)試輸出端F電壓，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表。2與非門邏輯功能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如右表。

12、輸入輸出ABF電壓（V）F002.41012.41102.41110.403異或門邏輯功能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如右表。輸入輸出ABF電壓（V）F000.40012.41102.41110.404與或非門邏輯功能，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表。輸入輸出ABCDF電壓（V）F00002.4100012.4100110.4001012.4101110.4011110.405與非門對(duì)輸出的控制輸入端A接一連續(xù)脈沖，輸入端B分別接高電平和低電平。四、各門電路的邏輯表達(dá)式如下。123. 4. 5. 當(dāng)B為高電平時(shí)，當(dāng)B為低電平時(shí)五思考題1插裝元器件與表面貼裝元器件主要區(qū)別？ 答：表面貼裝元器件體積小，便于小型化生產(chǎn)，便于減小成品

13、尺寸。 表面貼裝管腳引線短，降低了其特性中附加的電感和電容成分，尤其在高頻電路中， 表面貼裝成本低，便于批量生產(chǎn)，2 片式電感器的類型主要有幾種？其結(jié)構(gòu)各有什么特點(diǎn)？ 答：片式電感器從制造工藝來分，片式電感器主要有種類型，即繞線型、疊層型、編織型17實(shí)驗(yàn)七 集成觸發(fā)器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的功能。2學(xué)會(huì)正確使用觸發(fā)器集成電路。3了解觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器件1直流穩(wěn)壓電源、信號(hào)源、示波器、萬用表、面包板274LS74 、74LS112 、74LS86 31k電阻、發(fā)光二極管三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1D觸發(fā)器功能測(cè)試分別在、端加低電平，改變CP和D狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表。CPD0

14、11110001100011001111111110111001111012JK觸發(fā)器功能測(cè)試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表。JKCP011110001100011101001110111111103D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T觸發(fā)器按照下圖所示可以將D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T觸發(fā)器，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表。CPT0111100011001110011111011101四、總結(jié)幾種觸發(fā)器的功能和各自特點(diǎn)。D觸發(fā)器 JK觸發(fā)器 T觸發(fā)器 觸發(fā)器 五思考題1組合電路產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的原因及常用的消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的方法？在組合電路中，當(dāng)邏輯門有兩個(gè)互補(bǔ)輸入信號(hào)同時(shí)向相反狀態(tài)變化時(shí)，輸出端 可能產(chǎn)生過渡干擾脈沖的現(xiàn)象。常用的消除競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)的方法有：輸入端

15、加濾波電容、加封鎖或選通脈沖、修改邏輯設(shè)計(jì)等。2邏輯函數(shù)的表示方法有哪幾種？（1）真值表； （2）函數(shù)表達(dá)式；（3）邏輯電路圖；（4）卡諾圖。實(shí)驗(yàn)九 時(shí)序邏輯電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉集成計(jì)數(shù)器的邏輯功能。2掌握計(jì)數(shù)器控制端的作用及其應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備和器件1直流穩(wěn)壓電源、信號(hào)源、示波器、萬用表、面包板274LS190、74LS393、74LS0431k電阻、發(fā)光二極管三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1集成計(jì)數(shù)器的功能測(cè)試，74LS393、74LS190功能測(cè)試結(jié)果如表表5-1、5-2。表5-1 74LS393功能測(cè)試表CP10000000001010010020011030100040101050110060111071000081001091010010101101111000121101013111001411110150000表5-2 74LS190功能測(cè)試表CP功能000000預(yù)置數(shù)010加法計(jì)數(shù)器011減法計(jì)數(shù)器2任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器的設(shè)計(jì)（1）用置數(shù)法將74LS190連成七進(jìn)制計(jì)數(shù)器，按下圖接線。圖5-3 74LS190連成七進(jìn)制計(jì)數(shù)器（2）觀察輸出端變化，畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。按順序0111 0110 0101 0100 0011 0010 00013利用計(jì)數(shù)器構(gòu)成分頻器（1）N位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器能夠完成時(shí)鐘信號(hào)CP的分頻。按下圖接線。（2）分別觀察從各端子輸出可以構(gòu)成幾