電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

1、模擬部分 實(shí)驗(yàn)一 常用電子儀器的使用一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 熟悉示波器，低頻信號(hào)發(fā)生器和頻率計(jì)等常用電子儀器面板，控制旋鈕的名稱，功能及使用方法。2 學(xué)習(xí)使用低頻信號(hào)發(fā)生器和頻率計(jì)。3 初步掌握用示波器觀察波形和測(cè)量波形參數(shù)的方法。二、 實(shí)驗(yàn)原理 在電子電路實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常使用的電子儀器有示波器、低頻信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表及頻率計(jì)等。它們和萬(wàn)用電表一起，可以完成對(duì)電子電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工作情況的測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中要對(duì)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(jiǎn)捷，調(diào)節(jié)順手，觀察與讀數(shù)方便等原則進(jìn)行合理布局，各儀器與被測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置之間的布局與連接如圖11所示。接線時(shí)應(yīng)注意，為防止外界干擾，各儀器

2、的共公接地端應(yīng)連接在一起，稱共地。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，示波器接線使用專用電纜線，直流電源的接線用普通導(dǎo)線。圖11 模擬電子電路中常用電子儀器布局圖1 低頻信號(hào)發(fā)生器低頻信號(hào)發(fā)生器按需要輸出正弦波、方波、三角波三種信號(hào)波形。輸出電壓最大可達(dá)20V（峰-峰值）。通過(guò)輸出衰減開(kāi)關(guān)和輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕，可使輸出電壓在毫伏級(jí)到伏級(jí)范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。低頻信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)頻率可以通過(guò)頻率分檔開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)。低頻信號(hào)發(fā)生器作為信號(hào)源，它的輸出端不允許短路。2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(lái)測(cè)量正弦交流電壓的有效值。為了防止過(guò)載而損壞，測(cè)量前一般先把量程開(kāi)關(guān)置于量程

3、較大位置上，然后在測(cè)量中逐檔減小量程。3示波器示波器是一種用途極為廣泛的電子測(cè)量?jī)x器，它能把電信號(hào)轉(zhuǎn)換成可在熒光屏幕上直接觀察的圖象。示波器的種類很多，通常可分通用、多蹤多線、記憶存貯、邏輯專用等類。雙蹤示波器可同時(shí)觀測(cè)兩個(gè)電信號(hào)，需要對(duì)兩個(gè)信號(hào)的波形同時(shí)進(jìn)行觀察或比較時(shí)，選用雙蹤示波器比較合適。本實(shí)驗(yàn)要測(cè)量正弦波和方波脈沖電壓的波形參數(shù)，正弦信號(hào)的波形參數(shù)是幅值Um、周期T（或頻率f）和初相；脈沖信號(hào)的波形參數(shù)是幅值Um、周期T和脈寬TP。幅值Um、峰峰值UP-P和有效值都可表示正弦量的大小，但用示波器測(cè)UP-P較方便(用萬(wàn)用表交流電壓檔測(cè)得的是正弦量的有效值U=)。由于頻率f=,所以測(cè)出周

4、期T，即可算得頻率。矩形脈沖電壓，可用周期T，脈寬TP和幅值Um三個(gè)參數(shù)來(lái)描述。TP與T之比稱為占空比。三、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1 檢查示波器1） 掃描基線調(diào)節(jié)接通交流電源（220V），開(kāi)啟示波器電源，輸入耦合方式開(kāi)關(guān)撥到接地端（GND端），進(jìn)行光跡調(diào)節(jié)，協(xié)調(diào)地調(diào)節(jié)示波器面板上的“輝度”、“聚焦”、“X軸位移”、“Y軸位移”等旋鈕，使屏幕的中心部分顯示一條亮度適中、清晰的掃描線。2）校準(zhǔn)“校正信號(hào)”波形的幅度、頻率將示波器上的方波“標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)”（UP-P=2V, f=1000Hz）分別接到CH1或CH2端，調(diào)節(jié)微調(diào)旋鈕使觀測(cè)到的波形幅度讀數(shù)為2V。（一般情況右旋到頭即為校準(zhǔn)狀態(tài)）。然后調(diào)節(jié)掃描微調(diào)旋

5、鈕（在掃描開(kāi)關(guān)旋鈕的左側(cè)），使觀測(cè)到的T=1ms（一般情況掃描微調(diào)旋鈕右旋到頭即為校準(zhǔn)狀態(tài)，根據(jù)f=1000Hz,得T=1ms）。調(diào)節(jié)后，微調(diào)旋鈕位置為標(biāo)準(zhǔn)“校準(zhǔn)”位置，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不能再調(diào)節(jié)，否則波形讀數(shù)不準(zhǔn)。1）頻率的測(cè)定通過(guò)電纜線，將信號(hào)發(fā)生器的正弦波輸出口與示波器的CH1插口相連，調(diào)節(jié)信號(hào)源的頻率旋鈕，使輸出頻率分別為100Hz，1KHz和20KHz；電壓峰值為1V，從熒光屏上讀得波形周期，記入表1-1中。 頻率讀數(shù) 項(xiàng)目測(cè)定正 弦 波 信 號(hào) 頻 率 的 測(cè) 定100Hz1000Hz20000Hz示波器“t/div”位置一個(gè)周期占有的格數(shù) 信號(hào)周期（S） 計(jì)算所得頻率（Hz）表1-1(

6、2)幅值的測(cè)定調(diào)節(jié)信號(hào)輸出電壓有效值分別為1V、2V、2.5V，頻率周期為1KHz，從熒光屏上讀得波形幅值，記入表1-2中。表1-2 交流電壓表讀數(shù) 項(xiàng)目測(cè)定正 弦 波 信 號(hào) 幅 值 的 測(cè) 定1V2V2.5V 示波器“V/div”位置 峰峰值波形格數(shù)（格） 峰 值（V） 計(jì)算所得的有效值（V）四、 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1 示波器的輝度不要過(guò)亮。2 調(diào)節(jié)儀器旋鈕時(shí)，動(dòng)作不要過(guò)猛。3 調(diào)節(jié)示波器時(shí)，要注意觸發(fā)開(kāi)關(guān)和電平調(diào)節(jié)旋鈕的配合使用，以使顯示的波形穩(wěn)定。4 作定量測(cè)定時(shí)，“t/div”和“V/div”的微調(diào)旋鈕應(yīng)旋置“校準(zhǔn)”位置。實(shí)驗(yàn)二 晶體管單管共射放大器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)單管放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的

7、調(diào)試和測(cè)量方法，了解靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出電壓波形的影響。2掌握放大器的電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的測(cè)試方法，了解負(fù)載電阻對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響。3熟悉常用電子儀器的使用。二、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)放大器的基本要求是：有足夠的電壓放大倍數(shù)；輸出電壓波形失真要小。放大器工作時(shí)，晶體管應(yīng)工作在放大區(qū)，如果靜態(tài)工作點(diǎn)選擇不當(dāng)，或輸入信號(hào)過(guò)大，都會(huì)使輸出電壓波形產(chǎn)生非線性失真。實(shí)驗(yàn)電路如圖2-1。圖21 共射極單管放大器實(shí)驗(yàn)電路1、電壓放大倍數(shù) Au= 2、輸入電阻 3、輸出電阻 (注：U0為輸出端開(kāi)路電壓，UL為輸出端接負(fù)載兩端電壓)三、預(yù)習(xí)要求1熟悉實(shí)驗(yàn)原理電路圖，了解各元件、測(cè)試點(diǎn)及開(kāi)關(guān)的位置和作用。2放大器

8、靜態(tài)、動(dòng)態(tài)指標(biāo)的理論計(jì)算和測(cè)量方法。3根據(jù)電路參數(shù)估算有關(guān)待測(cè)的數(shù)據(jù)指標(biāo)。4常用電子儀器的使用方法四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟1調(diào)節(jié)并測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)接通12V電源、調(diào)節(jié)RW，使IC2.0mA， 用直流電壓表測(cè)量三極管3個(gè)電極對(duì)地電壓及用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)量RB2值。記入表21。表2-1 IC2.0 mA測(cè)量值計(jì)算值Ub（V）Ue（V）Uc（V）RB2（K）Ube（V）Uce（V）Ic（mA）2.測(cè)量電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻在放大器輸入端A點(diǎn)和地之間加入頻率為1KHz的正弦信號(hào)uS，用示波器觀察放大器輸出電壓uO波形，調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出旋鈕，在輸出波形不失真的條件下用示波器測(cè)量3組US 、Ui

9、、UO數(shù)據(jù)(有效值)，繪出uO和ui的波形和相位關(guān)系，記入表22。表22 Ic2.0mA RL（K）US(峰峰值V)Ui(峰峰值V)UO(峰峰值V)AuRiR0ui波形uO波形（同一坐標(biāo)中畫其中一組波形即可）2424243觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出電壓波形的影響在第二步的實(shí)驗(yàn)電路中，由直流電壓表測(cè)出Uce值，記錄輸出波形。再逐步加大輸入信號(hào)，使輸出電壓u0 足夠大但不失真。 然后保持適當(dāng)輸入信號(hào)不變，分別增大和減小RW，改變靜態(tài)工作點(diǎn)，直到輸出電壓波形出現(xiàn)較明顯的飽和或截止失真，繪出所觀察到的u0波形，并測(cè)出失真情況下的Ic和Uce值，記入表23中。每次測(cè)Ic和Uce 值時(shí)都要關(guān)閉信號(hào)源。表23 R

10、L Ic（mA）Uce（V）uO波形失真情況晶體管工作狀態(tài)五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)報(bào)告1由表2-1所測(cè)數(shù)據(jù)討論RB2對(duì)IC及UCE的影響。2由表2-2所測(cè)數(shù)據(jù)討論負(fù)載電阻對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響。3由步驟3觀測(cè)結(jié)果，討論靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器輸出波形的影響。若放大器的輸出波形失真，應(yīng)如何解決?實(shí)驗(yàn)三 差動(dòng)放大器一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?加深對(duì)差動(dòng)放大器性能及特點(diǎn)的理解2學(xué)習(xí)差動(dòng)放大器主要性能指標(biāo)的測(cè)試方法二、實(shí)驗(yàn)原理圖3-1是差動(dòng)放大器的基本結(jié)構(gòu)。它由兩個(gè)元件參數(shù)相同的基本共射放大電路組成。當(dāng)開(kāi)關(guān)K撥向左邊時(shí)，構(gòu)成典型的差動(dòng)放大器。調(diào)零電位器RP用來(lái)調(diào)節(jié)T1、T2管的靜態(tài)工作點(diǎn)，使得輸入信號(hào)Ui=0時(shí)，雙端輸出電壓Uo=0

11、。RE為兩管共用的發(fā)射極電阻，它對(duì)差模信號(hào)無(wú)負(fù)反饋?zhàn)饔茫蚨挥绊懖钅ｋ妷悍糯蟊稊?shù)，但對(duì)共模信號(hào)有加強(qiáng)的負(fù)反饋?zhàn)饔?，故可以有效地抑制零漂，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)開(kāi)關(guān)K撥向右邊時(shí),構(gòu)成具有恒流源的差動(dòng)放大器。它用晶體管恒流源代替發(fā)射極電阻RE,可以進(jìn)一步提高差動(dòng)放大器抑制共模信號(hào)的能力。圖3-1差動(dòng)放大器實(shí)驗(yàn)電路1差動(dòng)輸入、雙端輸出在圖3-1中，輸入信號(hào)Ui加于A、B兩端，則Ui1=Ui, Ui2=-Ui,其差模放大倍數(shù)為 Ad=- （1.3.1） Ad等于單管時(shí)的放大倍數(shù)。2單端輸入、雙端輸出在圖3-1中，若輸入信號(hào)Ui加于A、B兩端，B接地，則電路為單端輸入、雙端輸出。其差模放大倍數(shù)與式（1.3

12、.1）相同。差模電壓放大倍數(shù)Ad由輸出端方式?jīng)Q定，而與輸入方式無(wú)關(guān)。單端輸出的差模放大倍數(shù)Ad1是雙端輸出差模放大倍數(shù)Ad的二分之一。3.共模抑制比KCMR在圖3-1中，A、B兩點(diǎn)相連，共模信號(hào)加到A與地之間。若為雙端輸出，在理想情況下，則共模放大倍數(shù)AC=0實(shí)際上由于元件不可能完全對(duì)稱，因此AC也不會(huì)絕對(duì)等于零。若為單端輸出，則共模放大倍數(shù)AC-。從式KCMR=可知，欲使大KCMR，就要求Ad大，Ac小；欲要Ac小，就要求RE阻值大。當(dāng)圖3-1中開(kāi)關(guān)K撥向右邊時(shí)，由于T3的恒流作用，等效的RE極大，顯然，KCMR很大。三、預(yù)習(xí)要求1根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路參數(shù)，估算典型差動(dòng)放大器和具有恒流源的差大器的靜

13、態(tài)工作點(diǎn)及差模電壓放大倍數(shù)（取1250）。2測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，放大器輸入端A、B與地應(yīng)如何連接？3實(shí)驗(yàn)中怎樣獲得雙端差模信號(hào)？怎樣獲得共模信號(hào)？畫出A、B端與信號(hào)源之間的連接圖。4. 怎樣進(jìn)行靜態(tài)調(diào)零點(diǎn)？用什么儀表測(cè)Uo？四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.按圖3-1連接實(shí)驗(yàn)電路,開(kāi)關(guān)K撥向左邊構(gòu)成典型差動(dòng)放大器。1) 測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn) 調(diào)節(jié)放大器零點(diǎn)信號(hào)源不接入。將放大器輸入端A、B與地短接，接通±12V直流電源，用直流電壓表測(cè)量輸出電壓Uo,調(diào)節(jié)調(diào)零電位器RP,使Uo=0。調(diào)節(jié)要仔細(xì),力求準(zhǔn)確。 測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)零點(diǎn)調(diào)好以后,用直流電壓表測(cè)量T1、T2管各電極電位,記入表3-1。表3-1測(cè)量值UC1(V

14、)UB1(V)UE1(V)UC2(V)UB2(V)UE2(V)URE(V)計(jì)算值IC(mA)IB(mA)UCE(V)2） 測(cè)量差模電壓放大倍數(shù)接通±12V直流電源，在放大器的輸入端A、B之間加入頻率f1KHz的正弦信號(hào)(約100mv)，在輸出波形無(wú)失真的情況下，用示波器測(cè)量 Ui、UC1、UC2、Uo，記入表32中，并觀察ui、uc1、uc2之間的相位關(guān)系。表3-2典型差動(dòng)放大電路具有恒流源差動(dòng)放大電路差動(dòng)輸入共模輸入差動(dòng)輸入共模輸入U(xiǎn)iUC1(V)UC2(V)Uo(V)Ad1=Ad=AC1=AC=3)測(cè)量共模電壓放大倍數(shù)將放大器A、B短接，信號(hào)源接A端與地之間，構(gòu)成共模輸入方式，

15、調(diào)節(jié)輸入信號(hào)f=1kHz，約1V，在單端輸出電壓無(wú)失真的情況下，測(cè)量Ui、UC1、UC2、Uo之值記入表32，并觀察ui、uc1、uc2之間的相位關(guān)系。2.具有恒流源的差動(dòng)放大電路性能測(cè)試(選做)將圖3-1電路中開(kāi)關(guān)K撥向右邊，構(gòu)成具有恒流源的差動(dòng)放大電路。重復(fù)內(nèi)容1-2)、1-3）的要求，記入表3-2。5、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，列表比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論估算值，分析誤差原因。 1）靜態(tài)工作點(diǎn)和差模電壓放大倍數(shù)。 2）典型差動(dòng)放大電路單端輸出時(shí)的KCMR實(shí)測(cè)值與理論值比較。 3）典型差動(dòng)放大電路單端輸出時(shí)KCMR的實(shí)測(cè)值與具有恒流源的差動(dòng)放大器KCMR實(shí)測(cè)值比較。2比較Ui, UC1和UC2

16、之間的相位關(guān)系。實(shí)驗(yàn)四/五 多級(jí)放大器/負(fù)反饋放大器一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由罾斫夥糯箅娐分幸胴?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。二、實(shí)驗(yàn)原理負(fù)反饋在電子電路中有著非常廣泛的應(yīng)用。雖然它使放大器的放大倍數(shù)降低，但能在多方面改善放大器的動(dòng)態(tài)指標(biāo)，如穩(wěn)定放大倍數(shù)，改變輸入、輸出電阻，減小非線性失真和展寬通頻帶等。因此，幾乎所有的實(shí)用放大器都帶有負(fù)反饋。負(fù)反饋放大器有四種組態(tài)，即電壓串聯(lián)，電壓并聯(lián)，電流串聯(lián)，電流并聯(lián)。本實(shí)驗(yàn)以電壓串聯(lián)負(fù)反饋為例，分析負(fù)反饋對(duì)放大器各項(xiàng)性能指標(biāo)的影響。1圖5-1為帶有負(fù)反饋的兩級(jí)阻容耦合放大電路，在電路中通過(guò)Rf把輸出電壓Uo引回到輸入端，加在晶體管T1的發(fā)射極

17、上。根據(jù)反饋的判斷法可知，它屬于電壓串聯(lián)負(fù)反饋。 主要性能指標(biāo)如下1） 閉環(huán)電壓放大倍數(shù)AufAuf= 其中 Au=UoUi基本放大器（無(wú)反饋）的電壓放大倍數(shù)，即開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)。1+AuFu反饋深度，它的大小決定了負(fù)反饋對(duì)放大器性能改善的程度。2） 反饋系數(shù) Fu= 3）輸入電阻 Rif=(1+AuFu)Ri Ri基本放大器的輸入電阻（不包括偏置電阻）圖51帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的兩級(jí)阻容耦合放大器3） 輸出電阻 Rof=Ro基本放大器的輸出電阻Auo基本放大器RL=時(shí)的電壓放大倍數(shù)2、本實(shí)驗(yàn)還需要測(cè)量基本放大器的動(dòng)態(tài)參數(shù)，怎樣實(shí)現(xiàn)無(wú)反饋而得到基本放大器呢？不能簡(jiǎn)單地?cái)嚅_(kāi)反饋支路，而是要去掉反饋

18、作用，但又要把反饋網(wǎng)絡(luò)的影響（負(fù)載效應(yīng)）考慮到基本放大器中去。為此:1)在畫基本放大器的輸入回路時(shí)，因?yàn)槭请妷贺?fù)反饋，所以可將負(fù)反饋放大器的輸出端交流短路，即令uo0，此時(shí) Rf相當(dāng)于并聯(lián)在RF1上。2)在畫基本放大器的輸出回路時(shí)，由于輸入端是串聯(lián)負(fù)反饋，因此需將反饋放大器的輸入端（T1 管的射極）開(kāi)路，此時(shí)（RfRF1）相當(dāng)于并接在輸出端?？山普J(rèn)為Rf并接在輸出端。根據(jù)上述規(guī)律，就可得到所要求的如圖5-2所示的基本放大器。圖52 基本放大器三、預(yù)習(xí)要求1. 復(fù)習(xí)教材中有關(guān)負(fù)反饋放大器的內(nèi)容。1 按實(shí)驗(yàn)電路5-1估算放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)（1=2=50）。3. 怎樣把負(fù)反饋放大器改接成基本放大器

19、？為什么要把Rf并接在輸入和輸入端？4估算基本放大器的Au,Ri和Ro；估算負(fù)反饋放大器的Auf、Rif和Rof，并驗(yàn)算它們之間的關(guān)系。5如按深度負(fù)反饋估算，則閉環(huán)電壓放大倍數(shù)Auf=？和測(cè)量值是否一致？為什么？6. 如輸入信號(hào)存在失真，能否用負(fù)反饋來(lái)改善？ 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.測(cè)量狀態(tài)工作點(diǎn)按圖5-1連接實(shí)驗(yàn)電路，取Vcc=+12V,Ui=0，調(diào)節(jié)Rw1,Rw2,使得UE1=UE2=2.3V。用直流電壓表分別測(cè)量第一級(jí)、第二級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)，記入表5-1。表5-1UB(V)UE(V)UC(V)第一級(jí)第二級(jí)2.測(cè)無(wú)級(jí)間負(fù)反饋放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)將實(shí)驗(yàn)電路按圖5-2改接，（在實(shí)驗(yàn)電路板上只要斷開(kāi)負(fù)反饋

20、支路開(kāi)關(guān)即構(gòu)成基本放大器）。(1)測(cè)量中頻電壓放大倍數(shù)Au，輸入電阻Ri和輸出電阻Ro。輸入f=1000Hz,US約5mv正弦信號(hào)輸入放大器，用示波器監(jiān)視輸出波形Uo,在Uo不失真的情況下，用用示波器測(cè)量US、Ui、UL、Uo,記入表5-2。表5-2US(mV)Ui(mV)UL(V)Uo(V)AuRi(K)Ro(K)無(wú)反饋放大器負(fù)反饋放大器(2)測(cè)量通頻帶接上RL,保持（1）中的US不變，然后增加和減小輸入信號(hào)的頻率，使輸出電壓為中頻（即1000Hz時(shí)）的輸出電壓的0.707倍，得出上、下限頻率fH和fL,記入表5-3。表5-3fL(Hz)fH(Hz)f(Hz)無(wú)反饋放大器負(fù)反饋放大器3.測(cè)試

21、負(fù)反饋放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo)將實(shí)驗(yàn)電路恢復(fù)為圖51的負(fù)反饋放大電路。 適當(dāng)加大US（約10mV），在輸出波形不失真的條件下，測(cè)量負(fù)反饋放大器的Auf、Rif和Rof,記入表5-2；測(cè)量fHf和fLf,記入表5-3。四、 實(shí)驗(yàn)報(bào)告1將基本放大器和負(fù)反饋放大器動(dòng)態(tài)參數(shù)的實(shí)測(cè)值和理論估算值列表進(jìn)行比較。2 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)電壓串聯(lián)負(fù)反饋對(duì)放大器性能的影響。實(shí)驗(yàn)六 集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用模擬運(yùn)算電路一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研究由集成運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運(yùn)算電路的功能。2了解運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮的一些問(wèn)題。二、實(shí)驗(yàn)原理集成運(yùn)算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級(jí)放大電路

22、。當(dāng)外部進(jìn)入不 圖6-1同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反饋電路時(shí)，可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)等模擬運(yùn)算電路?；具\(yùn)算電路1） 反相比例運(yùn)算電路電路如圖6-1所示。對(duì)于理想運(yùn)放，該電路的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為Uo= -Ui為了減小輸入級(jí)偏置電流引起的運(yùn)算誤差，接入平衡電阻R=R1Rf。2） 同相比例運(yùn)算電路圖6-2是同相比例運(yùn)算電路，它的輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為Uo=(1+)UiR=R1Rf 圖6-2圖6-23） 反相加法電路電路如圖6-3所示，輸出電壓與輸入電壓之間的關(guān)系為Uo= -(Ua+Ub)R=R1R2Rf

23、4） 差動(dòng)放大電路（減法器）對(duì)于圖6-4所示的減法運(yùn)算電路，當(dāng)R1=R2，R3=Rf時(shí)，有如下關(guān)系式 Uo=(Ub-Ua) 圖6-3 圖6-4三、預(yù)習(xí)要求1復(fù)習(xí)集成運(yùn)放線性應(yīng)用部分內(nèi)容，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路參數(shù)計(jì)算各電路輸出電壓的理論值。2在反相加法器中，如Ui1和Ui2均采用直流信號(hào)，并選定Ui2=1V，當(dāng)考慮到運(yùn)算放大器的最大輸出幅度（±12V）時(shí)，Ui1的大小不應(yīng)超過(guò)多少伏？3為了不損壞集成塊，實(shí)驗(yàn)中應(yīng)注意什么問(wèn)題？五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)前要看清運(yùn)放組件各管腳的位置；切忌正、負(fù)電源極性接反和輸出端短路，否則將會(huì)損壞集成塊。1反相比例運(yùn)算電路按圖6-1連接實(shí)驗(yàn)電路，接通±12V電源

24、。在反相端加直流信號(hào)Ui，測(cè)出表6-1中所指定的各電壓，計(jì)算放大倍數(shù)。表 6-1Ui0.2V0.4V0.7V-0.3V-0.5VUo實(shí)測(cè)值A(chǔ)fUo計(jì)算值2同相比例運(yùn)算電路按圖6-2連接實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)步驟同上，將結(jié)果記入表6-2.表 6-2Ui0.2V0.4V0.7V-0.3V-0.5VUo實(shí)測(cè)值A(chǔ)fUo計(jì)算值3.反相加法運(yùn)算電路按圖6-3連接實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)步驟同上，將結(jié)果記入表6-3表 6-3Ua0.2V0.4V0.7V-0.3V-0.5VUb0.3V-0.8V-0.1V0.8V-0.1VUo實(shí)測(cè)值A(chǔ)fUo計(jì)算值4.減法運(yùn)算電路按圖6-4連接實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)步驟同上，將結(jié)果記入表6-4表 6-4

25、Ua-0.2V0.4V0.7V0.3V-0.5VUb0.3V0.8V-0.1V0.8V-0.1VUo實(shí)測(cè)值A(chǔ)fUo計(jì)算值 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1將理論計(jì)算結(jié)果和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)相比較，分析產(chǎn)生誤差的原因。2分析討論實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和問(wèn)題。數(shù)字部分實(shí)驗(yàn)三 組合邏輯電路實(shí)驗(yàn)分析與設(shè)計(jì)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握組合邏輯電路的分析方法與測(cè)試方法。2、能用指定芯片完成組合邏輯電路的設(shè)計(jì)。 3、用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的邏輯電路的邏輯功能。 4、熟悉各種集成門電路及正確使用集成門電路。二、設(shè)計(jì)要求 1、根據(jù)題意列出輸入、輸出真值表。 2、利用卡諾圖化簡(jiǎn)，寫出最簡(jiǎn)的邏輯函數(shù)表達(dá)式。3、利用指定門電路（如74LS00等）實(shí)現(xiàn)邏輯功能。三、

26、實(shí)驗(yàn)原理1、組合電路是最常見(jiàn)的邏輯電路，可以用一些常用的門電路來(lái)組合成具有其它功能的門電路。2、組合電路的分析是根據(jù)所給的邏輯電路，寫出其輸入與輸出之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式或真值表，從而確定該電路的邏輯功能。3、組合電路設(shè)計(jì)過(guò)程是在理想情況下進(jìn)行的，即假設(shè)一切器件均沒(méi)有延遲效應(yīng)，但實(shí)際上并非如此，信號(hào)通過(guò)任何導(dǎo)線或器件都需要一定響應(yīng)時(shí)間，由于制造工藝上的原因，各器件延遲時(shí)間的離散性很大，這就有可能在一個(gè)組合電路中，在輸入信號(hào)發(fā)生變化時(shí)，有可能產(chǎn)生錯(cuò)誤的輸出。這種輸出出現(xiàn)瞬時(shí)錯(cuò)誤的現(xiàn)象稱為組合電路的冒險(xiǎn)現(xiàn)象（簡(jiǎn)稱險(xiǎn)象）。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、分析、測(cè)試用與非門74LS(HC)00組成的半加器的邏輯功能圖3-

27、1由與非門組成的半加器電路(1) 寫出圖3-1的邏輯表達(dá)式(2) 根據(jù)表達(dá)式列出真值表，并畫出卡諾圖判斷能否簡(jiǎn)化ABZ1Z2Z3SC00011011(3) 根據(jù)圖3-1，A、B兩輸入接至邏輯開(kāi)關(guān)的輸出插口。S、C分別接至邏輯電平顯示輸入插口。按下表的要求進(jìn)行邏輯狀態(tài)的測(cè)試，并將結(jié)果填入表中，同時(shí)與上面真值表進(jìn)行比較，兩者是否一致。ABSC000110112、分析、測(cè)試用異或門74LS86和與非門74LS00組成的半加器邏輯電路。 圖3-2半加器電路 ABSnCn00011011根據(jù)半加器的邏輯表達(dá)式可知，半加器和S是A、B的異或，而進(jìn)位C是A、B的相與，故半加器可用一個(gè)集成異或門和二個(gè)與非門組

28、成，如圖3-2所示。測(cè)試方法同1.（3）項(xiàng)，將測(cè)試結(jié)果填入自擬表格中，并驗(yàn)證邏輯功能。五、實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)要求1、 學(xué)習(xí)組合邏輯電路的分析方法。2、 學(xué)習(xí)用與非門和異或門等構(gòu)成半/全加器的工作原理。3、 學(xué)習(xí)用指定邏輯門電路構(gòu)成組合邏輯電路的方法。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、圖表，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析討論。2、總結(jié)組合電路的分析與測(cè)試方法。實(shí)驗(yàn)四 集成譯碼器及其應(yīng)用 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握二進(jìn)制譯碼器和7段顯示譯碼器的邏輯功能。 2、了解各種譯碼器之間的差異，能正確選擇譯碼器。 3、熟悉掌握集成譯碼器的應(yīng)用方法。 4、掌握集成譯碼器的擴(kuò)展方法。二、實(shí)驗(yàn)原理 集成譯碼器是一種具有特定邏輯功能的組合邏輯

29、器件，本實(shí)驗(yàn)以3線-8線二進(jìn)制譯碼器74LS138為主，通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步掌握集成譯碼器。 174LS138管腳及功能 雙排直立式集成3-8譯碼器74LS138各引腳功能及原理圖中慣用畫法如圖4-1所示。由功能表可知：（1） 三個(gè)使能端（=0）任何一個(gè)無(wú)效時(shí)，八個(gè)譯碼輸出都是無(wú)效電平，即輸出全為高電平“1”；（2） 三個(gè)使能端（=1）均有效時(shí)，譯碼器八個(gè)輸出中僅與地址輸入對(duì)應(yīng)的一個(gè)輸出端為有效低電平“0”，其余輸出無(wú)效電平“1”；（3） 在使能條件下，每個(gè)輸出都是地址變量的最小項(xiàng)，考慮到輸出低電平有效，輸出函數(shù)可寫成最小項(xiàng)的反，即： 。 2用74LS138和門電路實(shí)現(xiàn)組合電路 給定邏輯函數(shù)L可寫成

30、最小項(xiàng)之和的標(biāo)準(zhǔn)式，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)式兩次取非即為最小項(xiàng)非的與非，即 。邏輯變量作為譯碼器地址變量，即可用74LS138和與非門實(shí)現(xiàn)邏輯函數(shù)L。 3用譯碼器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分配 將需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)作為譯碼器的使能信號(hào)，地址變量作為數(shù)據(jù)輸出通道的選擇信號(hào)，譯碼器就能實(shí)現(xiàn)有選擇的輸出數(shù)據(jù)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 174LS138功能測(cè)試 將74LS138輸出Y7Y0接LED0/1指示器，地址A2A1A0輸入接0/1開(kāi)關(guān)變量，使能端接固定電平（VCC或地）。EN1EN2AEN2B100時(shí)，任意扳動(dòng)0/1開(kāi)關(guān)，觀察LED顯示狀態(tài)，記錄之。EN1EN2AEN2B=100時(shí)，按二進(jìn)制順序扳動(dòng)0/1開(kāi)關(guān)，觀察LED顯示狀態(tài)，并與功能表對(duì)

31、照，記錄之。2按圖4-2連接電路，測(cè)試電路邏輯功能，列出邏輯函數(shù)F的真值表。 圖4-2測(cè)試真值表如下：A2A1A0F000001010011100101110111 3（選做部分）按圖4-3連接電路，使能端EN1接方波輸入數(shù)據(jù)，頻率以眼睛分辨得出LED閃動(dòng)為準(zhǔn)。改變地址開(kāi)關(guān)量，觀察LED閃動(dòng)位置變化情況。方波輸入和輸出F接雙蹤示波器，調(diào)節(jié)方波頻率使示波器穩(wěn)定顯示，比較輸入輸出波形。EN1接高電平，方波輸入數(shù)據(jù)接到EN2A（或EN2B），另一低電平有效的使能端接地，用示波器比較輸入數(shù)據(jù)和輸出數(shù)據(jù)之相位關(guān)系，并與前一接法進(jìn)行比較。 圖4-34用74LS138和74LS20實(shí)現(xiàn)下述邏輯函數(shù) L（A，

32、B，C）=AB+AC+BC； 四、預(yù)習(xí)要求預(yù)習(xí)教材相關(guān)章節(jié)內(nèi)容，完成任選題的設(shè)計(jì)工作，畫出原理圖和接線圖。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1 74LS138功能驗(yàn)證結(jié)論。2 邏輯函數(shù)F的真值表和相關(guān)結(jié)論。3 設(shè)計(jì)原理圖和驗(yàn)證結(jié)果。實(shí)驗(yàn)七 計(jì)數(shù)器及其應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 學(xué)習(xí)用集成觸發(fā)器構(gòu)成計(jì)數(shù)器的方法2 掌握中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器的使用方法及功能測(cè)試方法3 運(yùn)用集成計(jì)數(shù)器構(gòu)成1N分頻器二、實(shí)驗(yàn)原理計(jì)數(shù)器是一個(gè)用以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)功能的時(shí)序部件，它不僅可用來(lái)計(jì)脈沖數(shù)，還常用作數(shù)字系統(tǒng)的定時(shí)、分頻和執(zhí)行數(shù)字運(yùn)算以及其它特定的邏輯功能。計(jì)數(shù)器種類很多。按構(gòu)成計(jì)數(shù)器中的各觸發(fā)器是否使用一個(gè)時(shí)鐘脈沖源來(lái)分，有同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。根

33、據(jù)計(jì)數(shù)器的不同，分為二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，十進(jìn)制計(jì)數(shù)器和任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。根據(jù)計(jì)數(shù)的增減趨勢(shì)，又分為加法、減法和可逆計(jì)數(shù)器。還有可預(yù)置數(shù)和可編程序功能計(jì)數(shù)器等等。目前，無(wú)論是TTL還是CMOS集成電路，都有品種較齊全的中規(guī)模集成計(jì)數(shù)電路。使用者只要借助于器件手冊(cè)提供的功能表和工作波形圖以及引出端的排列，就能正確地運(yùn)用這些器件。1、 用D觸發(fā)器構(gòu)成異步二進(jìn)制加減計(jì)數(shù)器圖7-1是用四只D觸發(fā)器構(gòu)成的四位二進(jìn)制異步加法計(jì)數(shù)器，它的連接特點(diǎn)是將每只D觸發(fā)器接成T觸發(fā)器，再由低位觸發(fā)器的端和高一位的CP端相連接。 圖 7-1若將圖7-1稍加改動(dòng)，即將低位觸發(fā)器的Q端與高一位的CP端相連接，即構(gòu)成了一個(gè)4位二進(jìn)制減

34、法計(jì)數(shù)器3 中規(guī)模十進(jìn)制計(jì)數(shù)器74LS90，其內(nèi)部是由四個(gè)下降沿J-K觸發(fā)器組成的兩個(gè)獨(dú)立計(jì)數(shù)器。一個(gè)是二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，為時(shí)鐘脈沖輸入端，Q0為輸出端；另一個(gè)是異步五進(jìn)制計(jì)數(shù)器，為時(shí)鐘脈沖輸入端，Q3Q2Q1為輸出端。R0A、R0B稱異步復(fù)位（清零）端，S9A、S9B稱異步置9端。表7-1是該計(jì)數(shù)器功能表。由該表可見(jiàn)：（1）復(fù)位端R0A= R0B=1以及置9端S9A或S9B之中有一個(gè)接“0”就實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器清零，即Q3Q2Q1Q0=0000。（2）置9端S9A= S9B=1以及復(fù)位端R0A或R0B狀態(tài)任意就實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器置“9”，即Q3Q2Q1Q0=1001。（3）正常計(jì)數(shù)時(shí)，必須使R0A或R0B之中有一個(gè)接“0”，同時(shí)R9A或S9B之中有一個(gè)接“0”。表7-1輸 入 端輸 出 端復(fù) 位 端置 9 端Q3Q2Q1Q0R0AR0BS9AS9B110×00001 1×00000××1110010×0×計(jì) 數(shù)×0×00××0×00×由74LS90組成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器、六進(jìn)制計(jì)數(shù)器的原理電路如圖7-2（a）、（b）所示。在圖7-2（a）中計(jì)數(shù)脈沖送入端，從Q0輸出端接端、這就組成8421BCD碼十進(jìn)制加法計(jì)數(shù)器。其功能如表7-2（a