川大電工電子綜合實(shí)踐分析報(bào)告

1、川大電工電子綜合實(shí)踐報(bào)告作者:日期:7四川大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院電工電子綜合實(shí)踐校外學(xué)習(xí)中心：貴陽(yáng)學(xué)院學(xué)生姓名：吳 衛(wèi)專(zhuān)業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化層次：專(zhuān)升本年級(jí)：2012 年春學(xué)號(hào)：DH1121Y1002實(shí)驗(yàn)時(shí)間： 2014 年1月10實(shí)驗(yàn)題目實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、L、C元件上電流電壓的相位關(guān)系。2、電路功率因素的提高。3、虛擬一階RC電路。4、用數(shù)字電橋測(cè)交流參數(shù)。5、差動(dòng)放大電路。6、負(fù)反饋電路。7、算術(shù)運(yùn)算電路。8整流、濾波和穩(wěn)壓電路。9、編碼器和譯碼器。10、數(shù)據(jù)選擇器。11、觸發(fā)器。12、計(jì)數(shù)器。1、 在正弦電壓激勵(lì)下研究 L、C元件上電流，電壓的大小和它們的相位關(guān)系，以 及輸入信號(hào)的頻率對(duì)它們的影響

2、，學(xué)習(xí)示波器、函數(shù)發(fā)生器以及數(shù)字相位儀的使用。2、明確交流電路中電流、電壓和功率之間的關(guān)系，了解提高感性交流電路功率 因數(shù)的方法及電路現(xiàn)象，學(xué)習(xí)功率表的使用方式，了解日光燈工作原理及線路連 接。3、在Electronics workbench Multisim 電子電路仿真軟件中， 對(duì)一階電路輸入方波信號(hào)，用示波器測(cè)量其輸入，輸出之間的波形，以驗(yàn)證RC電路的充放電原理，并熟悉示波器的使用。4、 用TH2080型LCR數(shù)字交流電橋測(cè)量 RLC的各種參數(shù)，了解電阻、電容、電 感的特性。5、加深對(duì)差動(dòng)放大電路工作原理的理解，學(xué)習(xí)差動(dòng)放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量 方法。解差動(dòng)放大電路零漂產(chǎn)生的原因及抑制零

3、漂的方法。學(xué)習(xí)差動(dòng)放大電路差 模、共模放大倍數(shù)和共模抑制比的測(cè)量方法。6、加深對(duì)負(fù)反饋放大電路放大特性的理解。學(xué)習(xí)負(fù)反饋放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)試及調(diào)整方法。研究電壓串聯(lián)負(fù)反饋電路、電流負(fù)反饋偏置電路、電壓負(fù)反 饋偏置電路的反饋?zhàn)饔玫膶?shí)現(xiàn)過(guò)程，學(xué)習(xí)判斷反饋電路的組態(tài)。觀察輸出電壓 波形，測(cè)定電路的電壓放大倍數(shù)。7、了解集成運(yùn)放開(kāi)環(huán)放大倍數(shù) Av和最大輸出電壓Vomax的測(cè)試方法，掌握比例 運(yùn)算、加法運(yùn)算、減法運(yùn)算、積分運(yùn)算電路的調(diào)整， 微分運(yùn)算電路的連接與測(cè)試。 了解集成運(yùn)算放大器非線性應(yīng)用的特點(diǎn)。8 了解橋式整流電路的原理，以及輸入、輸出電壓間的數(shù)量關(guān)系。認(rèn)識(shí)濾波器 的作用，理解變壓器參數(shù)的選

4、擇方法。了解串聯(lián)穩(wěn)壓電路和并聯(lián)穩(wěn)壓電路的工作 原理。了解保護(hù)電路的限流保護(hù)作用和工作原理。了解集成穩(wěn)壓塊的性能及其測(cè) 試方法。9、掌握二進(jìn)制編碼器的邏輯功能及編碼方法。掌握譯碼器的邏輯功能，了解常用集成譯碼器件的使用方法。掌握譯碼器、編碼器的工作原理和特點(diǎn)。熟悉常用譯碼器、編碼器的邏輯功能及典型應(yīng)用。10、 掌握數(shù)據(jù)選擇器基本電路的構(gòu)成及電路原理。學(xué)習(xí)并掌握數(shù)據(jù)選擇器邏輯功 能及其測(cè)試方法。掌握應(yīng)用數(shù)據(jù)選擇器組成其它邏輯電路的方法。11、 掌握觸發(fā)器邏輯功能和測(cè)試方法。測(cè)試與非門(mén)構(gòu)成的 RS觸發(fā)器的邏輯功能。測(cè)試JK觸發(fā)器的邏輯功能。測(cè)試D觸發(fā)器的邏輯功能。12、 了解中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器 74L

5、S90，74LS161的功能，學(xué)習(xí)其使用方法。 掌握將 十進(jìn)制計(jì)數(shù)器變換成 N進(jìn)制計(jì)數(shù)器的方法。了解同步，異步計(jì)數(shù)器的分頻功能， 學(xué)會(huì)調(diào)整同步，異步計(jì)數(shù)器的分頻數(shù)。儀器儀表目錄1、交流電流表、交流電壓表、數(shù)子相位計(jì)。2、單相調(diào)壓器、交流電壓表、電流表、單、二相功率表、十進(jìn)電容器及熒光燈 元件。3、脈沖信號(hào)發(fā)生器、虛擬示波器、動(dòng)態(tài)電路實(shí)驗(yàn)板。4、FB2020型電橋綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、待測(cè)元件盒、交流檢流計(jì)。5、 交流毫伏表、示波器（自備）、數(shù)字直流電壓表、晶體二極管。6、模擬實(shí)驗(yàn)箱，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，雙蹤示波器，交流伏安表，數(shù)字萬(wàn)用表。7、示波器、數(shù)字萬(wàn)用表。8、Maxplus ll,FPGA 實(shí)驗(yàn)箱。

6、9、數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)箱、數(shù)字邏輯電路實(shí)驗(yàn)箱擴(kuò)展板、數(shù)字萬(wàn)用表、芯片。10、計(jì)算機(jī)、Electro nics Workbe nch Multisim 2001 電子線路仿真軟件 。11、四2輸入正與非門(mén)74LS00、雙D觸發(fā)器74LS74。12、 適配器、2JK觸發(fā)器、LED顯示器、四位計(jì)數(shù)器。實(shí)驗(yàn)報(bào)告一 L、C兀件上電流電壓的相位關(guān)系、實(shí)驗(yàn)線路、實(shí)驗(yàn)原理和操作步驟| !操作步驟：1、調(diào)節(jié)ZH-12實(shí)驗(yàn)臺(tái)上I f的交流電源，使其輸出交流電源電壓值為220V。2、按電路圖接線，先自行檢查接線是否正確，并經(jīng)教師檢查無(wú)誤后通電3、用示波器觀察電感兩端電壓uL和電阻兩端uR的波形，由于電阻上電壓與 電流

7、同相位，因此從觀察相位的角度出發(fā)，電阻上電壓的波形與電流的波形 是相同的，而在數(shù)值上要除以“ R'。仔細(xì)調(diào)節(jié)示波器，觀察屏幕上顯示的波形，并將結(jié)果記錄Ra ic操作步驟:24V。1、調(diào)節(jié)ZH-12實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的交流電源，使其輸出交流電源電壓值為2、按圖電路圖接線，先自行檢查接線是否正確，并經(jīng)教師檢查無(wú)誤后通電。3、用示波器的觀察電容兩端電壓 uC和電阻兩端電壓uR的波形，（原理同上）。 仔細(xì)調(diào)節(jié)示波器，觀察屏幕上顯示的波形二、實(shí)驗(yàn)結(jié)果：1、在電感電路中，電感元件電流強(qiáng)度跟電壓成正比，即I *U.用1/ （XL）作為 比例恒量，寫(xiě)成等式，就得到I=U/（XL）這就是純電感電路中歐姆定律的表達(dá)

8、 式。電壓超前電路90°。分析：當(dāng)交流電通過(guò)線圈時(shí)，在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，感e = -L 魚(yú)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為dt （負(fù)號(hào)說(shuō)明自感電動(dòng)勢(shì)的實(shí)際方向總是阻礙電流的變化）。當(dāng)電感兩端有自感電動(dòng)勢(shì)，則在電感兩端必有電壓，且電壓u與自感電動(dòng)勢(shì)e相平衡。在電動(dòng)勢(shì)、電壓、電流三者參考方向一致的情況下，則dt設(shè)圖所示的電感中，有正弦電流iImsin 7通過(guò)，則電感兩端電壓為:u=l=l蟲(chóng)皿色刃msinjt 8）dtdt波形與相量圖如下：2、在交流電容電路中對(duì)電容器來(lái)說(shuō)，其兩端極板上電荷隨時(shí)間的變化率，就是流過(guò)連接于電容導(dǎo)線中的電流，而極板上儲(chǔ)存的電荷由公式 q=C u決定，于是就有：d

9、udtdtu =丄idt也可寫(xiě)成：C設(shè)：電容器兩端電壓u二Umsin，t_ du _ d(Umsincot)“。、i = C CCUm cos t = Imsin( t 90 )dtdt由上式可知：Um U 1Im = CUm 即 Im I «c實(shí)驗(yàn)和理論均可證明，電容器的電容 C越大，交流電頻率越高，則C越小，也就是對(duì)電流的阻礙作用越小，電容對(duì)電流的“阻力”稱(chēng)做容抗，用Xc代Xc =12 二 fC波形與相量圖如下:結(jié)論：電壓與電流的關(guān)系為:尬電容元件電壓電流大小關(guān)丟乩相位天壽：lc超前uc go°實(shí)驗(yàn)報(bào)告二電路功率因素的提高一、實(shí)驗(yàn)原理：供電系統(tǒng)由電源通過(guò)輸電線路向負(fù)載供

10、電。負(fù)載通常有電阻負(fù)載，也有電 感性負(fù)載。由于電感性負(fù)載有較大的感抗，因而功率較低。若電源向負(fù)載傳送的功率，當(dāng)功率P和供電電壓U一定時(shí)，功率因數(shù)越低，線路電流I就越大，從而增加了線路電壓降和線路功率損耗,若線路總電阻為R,則線路電壓降和線路功率損耗分別為；負(fù)載電感進(jìn)行能量交換，電源向負(fù)載提供有功功率的能力必然下降， 從而降低了電 源容量的利用率。因此，從提高供電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效益和供電質(zhì)量， 必須采取措施 提高電感性負(fù)載額功率因數(shù)。通常提高電感性負(fù)載功率因數(shù)的方法是在負(fù)載兩端并聯(lián)適當(dāng)數(shù)量的電容器，使負(fù)載的總無(wú)功功率，在傳率因數(shù)提高，線路電j此時(shí)功率因數(shù)-1C=0時(shí)下降，線路電流增 負(fù)載功率因數(shù)可以

11、0U、計(jì)算。當(dāng)并聯(lián)電無(wú)功功率為線路電流I最小。若繼種現(xiàn)象稱(chēng)為過(guò)補(bǔ)償 法測(cè)量電源電壓二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 按實(shí)驗(yàn)電路圖2-12-2聯(lián)2將開(kāi)關(guān)K1閉合，電容支路開(kāi)關(guān) 燈管點(diǎn)亮后，將開(kāi)關(guān)K1斷開(kāi)，測(cè)出實(shí)驗(yàn)數(shù) 表 2-12-1 內(nèi)。3 合上開(kāi)關(guān)K2,改變電容C的數(shù)值，將測(cè)量的數(shù)8容器，將導(dǎo)致功每次改變電容之前，應(yīng)先將開(kāi)關(guān) K1閉合，待改變電容之后，再將開(kāi)關(guān) K1斷開(kāi)）按照書(shū)上電路圖組成實(shí)驗(yàn)電路，按下按鈕開(kāi)關(guān)，調(diào)節(jié)自耦變壓器的輸出電壓 為220V,記錄功率表、功率因數(shù)表、電壓表、電流表的讀數(shù)，接入電容，從小 到大增加電容容值，記錄不同電容值時(shí)的功率表、 功率因數(shù)表、電壓表和電流表 的讀數(shù)，記入表中。三、實(shí)驗(yàn)數(shù)

12、據(jù)及處理P(W)u（v）Uc(V)1(A)036.38220219.9168.8110.60.350L0.470.4736.54220219.2168.5111.50.321L0.51136.87220P 219.6168.4111.40.297L0.561.4736.99220219.4167.8112.30.273L0.652.237.27220218.6167.3112.00.231L0.742.67：37.26220P 219.0167.3112.40.211L0.823.237.23220218.4167.8112.60.199L0.873.6737.74220219.2167.41

13、12.30.187L0.944.337.74220218.4165.6113.50.182L0.9614.77 :37.79220219.1167.5111.90.185L0.945.338.59220219.9170.2111.80.192L0.91結(jié)論在日光燈電路中，在一定范圍內(nèi)，電容值越大，視在功率越少，有電源電 壓且電路的有功功率一定時(shí)，隨電路的功率因素提高，它占用電源的容量S就降 低，負(fù)載電流明顯降低。實(shí)驗(yàn)報(bào)告三 虛擬一階RC電路一、實(shí)驗(yàn)原理：1. 動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)渡過(guò)程是十分短暫的單次變化過(guò)程。要用普通示波器觀察過(guò)渡過(guò)程和測(cè)量有關(guān)的參數(shù)，就必須使這種單次變化的過(guò)程重復(fù)出現(xiàn)。 為此，我們

14、利用信號(hào)發(fā)生器輸出的方波來(lái)模擬階躍激勵(lì)信號(hào)，即利用方波輸出的上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍激勵(lì)信號(hào)；利用方波的下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激 勵(lì)信號(hào)。只要選擇方波的重復(fù)周期遠(yuǎn)大于電路的時(shí)間常數(shù)T ,那么電路在這樣的方波序列脈沖信號(hào)的激勵(lì)下，它的響應(yīng)就和直流電接通與斷開(kāi)的過(guò)渡過(guò)程是基本 相同的。2. 圖3-1 (b)所示的RC 一階電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)分別按指數(shù)規(guī)律衰減和增長(zhǎng)，其變化的快慢決定于電路的時(shí)間常數(shù)T。3. 時(shí)間常數(shù)T的測(cè)定方法用示波器測(cè)量零輸入響應(yīng)的波形如圖 3-1(a)所示。根據(jù)一階微分方程的求解得知uc= Ume-t/RC= Ume-t/ t。當(dāng)t = t時(shí)，Uc( t )

15、=0.368Um此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于t。亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增加到 0.632 Um 所對(duì)應(yīng)的時(shí)間測(cè)得，如圖3-1(c)所示。Iu.(a)零輸入響應(yīng) 態(tài)響應(yīng)倍號(hào)一 |(b)RC 階電路R二1 T+U <(c)零狀11圖3-14.微分電路和積分電路是RC階電路中較典型的電路,它對(duì)電路元件參數(shù)和t 輸入信號(hào)的周期有著特定的要求。一個(gè)簡(jiǎn)單的 RC串聯(lián)電路，在方波序列脈沖的重復(fù)激勵(lì)下，當(dāng)滿足t = RC<<2時(shí)(T為方波脈沖的重復(fù)周期)，且由R兩3-2(a)所示。利用微端的電壓作為響應(yīng)輸出，這就是一個(gè)微分電路。因?yàn)榇藭r(shí) 電路的輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的微分成正比。如圖 分電路可以

16、將方波轉(zhuǎn)變成尖脈沖。(a)微分電路R2LII _Ui R p>T/2C二 1cT O(b)積分電路圖3-2若將圖3-2(a)中的R與C位置調(diào)換一下，如圖3-2(b)所示，由C兩端的電壓作T為響應(yīng)輸出。當(dāng)電路的參數(shù)滿足t = RC>>2條件時(shí)，即稱(chēng)為積分電路。因?yàn)榇藭r(shí) 電路的輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的積分成正比。 利用積分電路可以將方波轉(zhuǎn)變成三角波。從輸入輸出波形來(lái)看，上述兩個(gè)電路均起著波形變換的作用，請(qǐng)?jiān)趯?shí)驗(yàn)過(guò)程仔細(xì) 觀察與記錄。實(shí)驗(yàn)線路板采用HE-14實(shí)驗(yàn)掛箱的“一階、二階動(dòng)態(tài)電路”，如圖3-3所示，請(qǐng) 認(rèn)清R、C元件的布局及其標(biāo)稱(chēng)值，各開(kāi)關(guān)的通斷位置等等。二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1

17、. 從電路板上選R= 10KQ, C= 6800pF組成如圖3-2（b）所示的RC充放電電路。ui為脈沖信號(hào)發(fā)生器輸出的 Umr3V、f = 1KHz的方波電壓信號(hào)，并通過(guò) 兩根同軸電纜線，將激勵(lì)源ui和響應(yīng)uc的信號(hào)分別連至虛擬示波器接口箱的兩 個(gè)輸入口 CH1和CH2這時(shí)可在示波器的屏幕上觀察到激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律， 請(qǐng)測(cè)算出時(shí)間常數(shù)t,并用方格紙按1:1的比例描繪波形。少量地改變電容值或電阻值，定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響，記錄觀察到的現(xiàn)象。2. 令R= 10KQ，C= 0.01卩F,觀察并描繪響應(yīng)的波形。繼續(xù)增大 C之值, 定性地觀察對(duì)響應(yīng)的影響。3. 令C= 0.01卩F，R= 100Q，

18、組成如圖3-2（a）所示的微分電路。在同樣的方波激勵(lì)信號(hào)（Unr3V, f = 1KHZ作用下，觀測(cè)并描繪激勵(lì)與響應(yīng)的波形。llnuj.SIrauLOP000圖3-3動(dòng)態(tài)電路、選頻電路實(shí)驗(yàn)板三、實(shí)驗(yàn)結(jié)論輸入為頻率為50Hz的方波，經(jīng)過(guò)微分電路后，輸出為變化很陡峭的曲線。當(dāng)?shù)?一個(gè)方波電壓加在微分電路的兩端 （輸入端）時(shí)，電容C上的電壓開(kāi)始因充電而 增加。而流過(guò)電容C的電流則隨著充電電壓的上升而下降。電流經(jīng)過(guò)微分電路（R、 C）的規(guī)律可用下面的公式來(lái)表達(dá)i = （V/R）e-（t/CR）i-充電電流（A）；v-輸入信號(hào)電壓（V）；R-電路電阻值（歐姆）；C-電路電容值（F）;e-自然對(duì)數(shù)常數(shù)（2

19、.71828）；t-信號(hào)電壓作用時(shí)間（秒）；CR-R C常數(shù)（R*C由此我們可以看出輸出部分即電阻上的電壓為i*R，結(jié)合上面的計(jì)算，我們可以得出輸出電壓曲線計(jì)算公式為：iR = Ve-（t/CR）積分電路可將矩形脈沖波轉(zhuǎn)換為鋸齒波或三角波，還可將鋸齒波轉(zhuǎn)換為拋物波。電路原理很簡(jiǎn)單，都是基于電容的沖放電原理，這里就不詳細(xì)說(shuō)了，這里要提的 是電路的時(shí)間常數(shù)聲R*C,構(gòu)成積分電路的條件是電路的時(shí)間常數(shù)必須要大于或等 于10倍于輸入波形的寬度。輸出信號(hào)與輸入信號(hào)的積分成正比的電路，稱(chēng)為積分電路。原理：Uo=Uc=(1/C)/icdt,因 Ui=UR+Uo當(dāng) t=to 時(shí)，Uc=Oo隨后 C充電， 由于

20、ROTk,充電很慢，所以認(rèn)為Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故Uo=(1/c) / icdt=(1/RC) / icdt這就是輸出Uo正比于輸入U(xiǎn)i的積分(/ icdt )RC電路的積分條件：RO Tk實(shí)驗(yàn)報(bào)告四 用數(shù)字電橋測(cè)交流參數(shù)一、實(shí)驗(yàn)原理圖1是交流電橋的原理線路，它與直流單臂電橋原理相似。在交流電橋中， 四個(gè)橋臂一般是由交流電路元件如電阻、電感、電容組成；電橋的電源通常是正弦交流電源；交流平衡指示儀的種類(lèi)很多，適用于不同頻率范圍。頻率為 200Hz 以下時(shí)可采用諧振式檢流計(jì)；音頻范圍內(nèi)可采用耳機(jī)作為平衡指示器； 音頻或更 高的頻率時(shí)也可采用電子指零儀器；也有用電子示波器或交流毫伏

21、表作為平衡指 示器的。本實(shí)驗(yàn)采用高靈敏度的交流檢流計(jì)， 檢流計(jì)指針指零(或達(dá)到最小)時(shí)， 電橋達(dá)到平衡。 o圖 1一、交流電橋的平衡條件本實(shí)驗(yàn)在正弦穩(wěn)態(tài)的條件下討論交流電橋的基本原理。在交流電橋中，四個(gè)橋臂 由阻抗元件組成，在電橋的一個(gè)對(duì)角線 CD上接入交流檢流計(jì)，另一對(duì)角線 AB 上接入交流電源。當(dāng)調(diào)節(jié)電橋參數(shù)，使交流檢流計(jì)中無(wú)電流通過(guò)時(shí)(即"g 一°) ，CD兩點(diǎn)的電位相 等，電橋達(dá)到平衡，這時(shí)有:U AC U ADU CB U DB即:1 1Z1 = 1 4Z41 2Z2 = 1 3Z3( 2)兩式相除有:I 1Z1 I 4 Z4 I 2 Z2 I 3Z3( 3)當(dāng)電

22、橋平衡時(shí)，IG，由此可得:1=44 J (4) 所以Z1Z3 = Z2Z4( 5)上式就是交流電橋的平衡條件，它說(shuō)明：當(dāng)交流電橋達(dá)到平衡時(shí)，相對(duì)橋臂的阻 抗的乘積相等。由圖1可知，若第二橋臂由被測(cè)阻抗Zx構(gòu)成，則:Z3 乙(6)當(dāng)其它橋臂的參數(shù)已知時(shí)，就可決定被測(cè)阻抗Zx的值。二、實(shí)驗(yàn)結(jié)論交流電橋的平衡條件我們?cè)谡曳€(wěn)態(tài)的條件下討論交流電橋的基本原理。在交流電橋中，四個(gè)橋 臂由阻抗元件組成，在電橋的一個(gè)對(duì)角線 cd上接入交流指零儀，另一對(duì)角線 ab 上接入交流電源。10=0), cd兩點(diǎn)的電當(dāng)調(diào)節(jié)電橋參數(shù)，使交流指零儀中無(wú)電流通過(guò)時(shí)(即 位相等，電橋達(dá)到平衡，這時(shí)有Uac=UadUcb=Udb

23、即:I1Z 仁I4Z4I2Z2=I3Z3hZ1I4Z4I2Z2I3Z3兩式相除有：當(dāng)電橋平衡時(shí)，10=0，由此可得：所以Z1Z3=Z2Z4上式就是交流電橋的平衡條件，它說(shuō)明：當(dāng)交流電橋達(dá)到平衡時(shí)，相對(duì)橋臂 的阻抗的乘積相等。由圖4-13-1可知，若第一橋臂由被測(cè)阻抗 Zx構(gòu)成，貝11=1213=14Z2乙二 Z- Z4Z3當(dāng)其他橋臂的參數(shù)已知時(shí)，就可決定被測(cè)阻抗 Zx的值。33實(shí)驗(yàn)報(bào)告五差動(dòng)放大電路、實(shí)驗(yàn)原理圖51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)K接入左邊時(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)VI、V2管的靜態(tài)工作點(diǎn)，使得輸入信號(hào) Ui=O時(shí)，雙

24、端輸出電壓Uo=Q 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?數(shù)，但對(duì)共模信號(hào)有較強(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 占八、I C1R ci10K 1I C2R B 10K I, 1510 'JI R C2J 10K Q+ U O -V EE-12V+V cc+12V圖5 1當(dāng)K接入右邊時(shí)，構(gòu)成具有恒流源的差動(dòng)放大器，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。1 靜態(tài)工作點(diǎn)的估算典型電路Ie - |VeE 1 U BE （認(rèn)為 Ub1 =Ub2 ： 0）Re1 C1 = 1 C2 = 2 1 E

25、恒流源電路./r2VCC 1 U be 1 - U be R1 ' R2I C3 :T E3 RE31 C1 = 1 C 2 = 2 1 E2 差模電壓放大倍數(shù)和共模電壓放大倍數(shù)當(dāng)差動(dòng)放大器的射極電阻 RE足夠大，或采用恒流源電路時(shí)，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)。雙端輸出RE= ，RP在中心位置A= U0 -單端輸出一:RAd/=U° = A d A 1 d2 當(dāng)輸入共模信號(hào)時(shí)U若為單端輸出，則有AC1=如廠R若為雙端輸出，在理想情況下u _AC=實(shí)際上由于元件不可能完全對(duì)稱(chēng)，因此 AC也不絕對(duì)等于零。3 共模抑制比CMRR為了表征差動(dòng)放大器對(duì)有用

26、信號(hào)（差模信號(hào)）的放大作用和對(duì)共模信號(hào)的抑制能力，通常用一個(gè)綜合指標(biāo)來(lái)衡量，即共模抑制比CMRR=眾或 CMRR=20Log|(dB)差動(dòng)放大器的輸入信號(hào)可采用直流信號(hào)也可用交流信號(hào)本實(shí)驗(yàn)由信號(hào)源提供頻率f=1KHz的正弦信號(hào)為輸入信號(hào)、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn) 按計(jì)劃連接電路 調(diào)零：將Vi1和Vi2接地，接通直流電源，調(diào)節(jié) Rp使雙端輸出電壓Vo=0測(cè)量V1,V2,V3的對(duì)地電壓對(duì)地電壓Vc1Vc2Vc3Vb1Vb2Vb3Ve1Ve2Ve3測(cè)量值（V）6.346.370.750.000.00-7.95-0.62-0.62-8.602、測(cè)量差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù):將輸入端接入+0

27、.1V，-0.1V的直流電壓信號(hào)；將輸入端 B1,B2短接，一端接入 輸入端記錄相應(yīng)數(shù)據(jù)并計(jì)算共模抑制比差模輸入測(cè)量值計(jì)算值信號(hào)Vc1Vc2V0雙Ad1Ad2Ad雙+0.1V-0.1V3.828.925.0238.289.250.2共模輸入測(cè)量值計(jì)算值信號(hào)Vc1Vc2V0雙Ad1Ad2Ad雙1+0.1V5.407.281.8854-72.8-18.8-0.1V5.407.291.8854-72.9-18.9共模抑制比Ad=50.2 Ac=18.8則其比為 2.67差模 Ad仁Vc1/UI=38.2 Ad2=Vc2/UI=-89.2 Ad雙=Vo雙/UI=50.2共模 +0.1V: Ad1=Vc

28、1/UI=54 Ad2=Vc2/UI=-72.8 Ad雙=Vo 雙/UI=-18.8Ad1=Vc1/UI=54 Ad2=Vc2/UI=-72.9 Ad雙=Vo 雙/UI=-18.93. 單端輸入的差分放大電路B2接地組成單端輸入差分放大器，bl端接入+0.1V,-0.1V測(cè)量單端雙端輸出的 電壓值電壓值單端Av雙端Av信號(hào)Vc1Vc2V0直流+0.1V4.498.213.72-1-2直流-0.1V6.426.25-0.17-1-2三、實(shí)驗(yàn)結(jié)論輸入阻抗較高，抗干擾能力強(qiáng)是對(duì)雙極性晶體管電路而言的輸入阻抗越 高，抗干擾能力就強(qiáng) 。共模抑制比高（對(duì)差模信號(hào)有放大作用，對(duì)共模信號(hào)沒(méi)有放大作用）通常情況

29、下，差動(dòng)放大器用來(lái)放大微弱電信號(hào)的。實(shí)驗(yàn)報(bào)告六負(fù)反饋電路一、實(shí)驗(yàn)原理1.下圖為帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的兩極阻容耦合放大器電路，在電路中通過(guò)Rr把輸出電壓Uo引回到輸入端，家在晶體管T1的發(fā)射極上，在發(fā)射極電阻Rf1上形 成反饋電壓Uf。主要性能指標(biāo)如下：（1）閉環(huán)電壓放大倍數(shù) Ar=Av/1+AvFv ,Av為開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)。|= T圖i為帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋的兩極阻容耦合放大器(2) 反饋系數(shù) Fv=RF1/Rf+RF1(3) 輸入電阻R1f=(1+AvFv)Rf Rf為基本放大器的輸入電阻(4) 輸出電阻Rof=Ro/(1+AvoFv) Ro為基本放大器的輸出電阻 Avo為基本 放大器Rl= %時(shí)

30、的電壓放大倍數(shù)。2.本實(shí)驗(yàn)還需測(cè)量放大器的動(dòng)態(tài)參數(shù)，即去掉圖1的反饋?zhàn)饔茫玫交痉糯笃?電路如下圖2圖2基本放大器二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量條件：Ucc=12V,Ui=0V用直流電壓表測(cè)第一級(jí)，第二級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)Us(V)UE(V)Uc(V)Ic(mA)第一級(jí)2.812.147.332.00第二級(jí)2.722.057.352.00表3 12.測(cè)量基本放大器的各項(xiàng)性能指標(biāo) 實(shí)驗(yàn)將圖2改接，即把Rf斷開(kāi)后風(fēng)別并在RF1和RL上。測(cè)量中頻電壓放大倍數(shù) Av，輸入輸出電阻Ri和Roo(b)條件；f=1KH,Us=5mV 的正弦信號(hào)，用示波器監(jiān)視輸出波 形，在輸出波形不失真的情 況下用交流毫伏表測(cè)

31、量Us,Ui,UL 計(jì)入 3 2 表基本放大器Us(mV)Ui(mV)UL(V)Uo(V)AvRf(K Q)Ro(KQ)5.00.50.250.485001.112.208負(fù)反饋Us(mV)Ui(mV)UL(V)Uo(V)AvfRif(KRof(K放大器Q)Q)5.02.30.140.20878.521.028表32(2) 保持Us不變，斷開(kāi)負(fù)載電阻 RL測(cè)量空載時(shí)的輸出電壓 Uo計(jì)入32 表三、實(shí)驗(yàn)結(jié)論1、負(fù)反饋在電子電路中的作用：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，但同時(shí)也會(huì)使放大器的放大倍 數(shù)降低。2、與基本放大電路實(shí)驗(yàn)時(shí)相比，其輸入電阻

32、變大，使電路在采集原始信號(hào)時(shí)其真度提高，其輸出電阻減小式電路攜帶負(fù)載的能力提高；同時(shí)其帶寬增加；電路的的穩(wěn)定性也有所增加；但是其放大倍數(shù)明顯變低。實(shí)驗(yàn)報(bào)告七算術(shù)運(yùn)算電路一、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、選擇集成運(yùn)算放大器選用集成運(yùn)算放大器時(shí)，應(yīng)先查閱有關(guān)產(chǎn)品手冊(cè)，了解以下主要參數(shù)：運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓增益Auo,運(yùn)放的開(kāi)環(huán)帶寬BWo運(yùn)放的輸入失調(diào)電壓 UIO輸入失調(diào)電壓溫 漂UIO/ T,輸入失調(diào)電流IIo、輸入失調(diào)電流溫漂 IIO/ T,輸入偏置電流 IIB，運(yùn)放的差模輸入電阻 Rid和輸出電阻Ro等。為了減小比例放大電路的閉環(huán)電壓增益誤差，提高放大電路的工作穩(wěn)定性，應(yīng)盡量選用輸入失調(diào)參數(shù)小，開(kāi)環(huán)電壓增益和差模輸入

33、電阻大，輸出電阻小的集成運(yùn)放。 為了減小比例放大電路的動(dòng)態(tài)誤差，(主要是頻率失真與相位失真)，集成運(yùn)算放大器的增益帶寬積Au - BW和轉(zhuǎn)換速率SR還應(yīng)滿足以下關(guān)系：Au - BW >1 Auf I - BWfSR > 2n fmaxUOmax上式中，fmax是輸入信號(hào)的最高工作頻率。UOmax是集成運(yùn)算放大器的最大輸出電壓。(1) 計(jì)算最佳反饋電阻按以下公式計(jì)算最佳反饋電阻：RRd RoRd 恥譏)Rf 制* j2為了保證放大電路工作時(shí)，不超過(guò)集成運(yùn)算放大器所允許的最大輸出電流IOmax Rf 值的選取還必須滿足:Rf / RlI O maxo如果算出來(lái)的Rf太小，不滿足上式時(shí)，

34、應(yīng)另外選擇一個(gè)最大輸出電流lOmax 較大且能滿足/式(1)中要求的運(yùn)算放大器。在放大倍數(shù)要求不高的情況下，可以選用比最佳 反饋電阻值大的Rf。(3) 計(jì)算輸入電阻R1由上式計(jì)算出來(lái)的R1必須大于或等于設(shè)計(jì)要求規(guī)定的閉環(huán)輸入電阻Rif。否則應(yīng)改變Rf的值，或另選差模輸入電阻高的集成運(yùn)算放大器。(4) 計(jì)算平衡電阻RPRP=R1/Rf(5) 計(jì)算輸入失調(diào)溫漂電壓r r、:dUIOdI IOU | =1 + yIO紂+ RIO W<Rf丿dTdT要求 Ul << Ulmin。一般應(yīng)使Ulmin > 100 UI，這樣才能使溫漂引起的 誤差小于1%若厶UI不滿足要求，應(yīng)另外選

35、擇漂移小的集成運(yùn)算放大器。2 、反相比例放大電路的調(diào)試與性能測(cè)試(1) 消除自激振蕩按照所設(shè)計(jì)的電路和計(jì)算的參數(shù)，選擇元件，安裝電路，弄清集成運(yùn)放的電 源端，調(diào)零端、輸入與輸出端。根據(jù)所用運(yùn)放的型號(hào)和Auo的大小，考慮是否需要相位補(bǔ) 償。若需要相位補(bǔ)償，應(yīng)從使用手冊(cè)中查出相應(yīng)的補(bǔ)償電路及其元件參數(shù)。當(dāng)完成相位補(bǔ)償后，將放大電路的輸入端接地，檢查無(wú)誤后，接通電源。用 示波器觀察其輸出端是否有振蕩波形。若有振蕩波形，應(yīng)適當(dāng)?shù)卣{(diào)整補(bǔ)償電路的 參數(shù)，直至完全消除自激振蕩為止。在觀察輸出波形時(shí)，應(yīng)把噪聲波形和自激振 蕩波形區(qū)分開(kāi)來(lái)。噪聲波形是一個(gè)頻率不定，幅值不定的波形，自激振蕩波形是 一個(gè)頻率和幅度固

36、定的周期波形。(2) 調(diào)零把輸入端接地，用直流電壓表測(cè)量輸出電壓，檢查輸出電壓UO是否等于零,若UO不等于零，應(yīng)仔細(xì)調(diào)節(jié)運(yùn)放的調(diào)零電位器，使輸出電壓為零。(3) 在輸入端加入U(xiǎn)I=0.1V的直流信號(hào)，用直流電壓表測(cè)量輸出電壓。將 測(cè)量值與計(jì)算值進(jìn)行比較，看是否滿足設(shè)計(jì)要求。(4) 觀察輸出波形在輸入端加入f=1OOOHz, Uim=1V的交流信號(hào)，用示波器觀察輸出波形，若 輸出波形出現(xiàn)“平頂形”失真，表明運(yùn)放已進(jìn)入飽和區(qū)工作，此時(shí)應(yīng)提高電源電壓， 以 消 除 “平R1 Rf1 同相比例放大電路的特點(diǎn) 由運(yùn)算放大器組成的同相輸入比例Uo放大電路如圖2所示。UI同相放大器的電壓放大倍數(shù)為：U OR

37、iRfRf1 圖2同相Ui RR同相放大器的輸入電阻為：比例放大器Rif=R1/Rf+Rid (1+AuO? F)其中：Rid是運(yùn)放的差模輸入電阻， Auo是集成運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓增益，F(xiàn)=R1/(R1+Rf)為反饋系數(shù)。輸出電阻：R嚴(yán)0放大器同相端的直流平衡電阻為：RP = Rf / R1 。(9)放大器的閉環(huán)帶寬為:BWfAufBWO(10)最佳反饋電阻：RdRAufRf "22同相比例放大電路的設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)同相比例放大電路，性能指標(biāo)和已知條件如下：閉環(huán)電壓放大 倍數(shù)Auf,閉環(huán)帶寬BW,閉環(huán)輸入電阻Rif，最小輸入信號(hào)Ulmin，最大輸出電 壓UOma，負(fù)載電阻RL，工作溫度范

38、圍。設(shè)計(jì)步驟：(1)選擇集成運(yùn)算放大器在設(shè)計(jì)同相放大器時(shí)，對(duì)于所選用的集成運(yùn)算放大器，除了要滿足反相比例放大電路設(shè)計(jì)中所提出的各項(xiàng)要求外，集成運(yùn)放共模輸入電壓的最大值還必須滿足實(shí)際共 模輸入信號(hào)的最大值。并且要求集成運(yùn)放具有很高的共模抑制比。當(dāng)要求共模誤差電壓小于UOC寸，集成運(yùn)放的共模抑制比必須滿足：kcmrU IC式中：uic是運(yùn)放輸入端的實(shí)際共模輸入信號(hào)。 UOC是運(yùn)放的共模誤差電壓。實(shí)驗(yàn)報(bào)告八整流、濾波和穩(wěn)壓電路一、實(shí)驗(yàn)原理整流電路的任務(wù)是利用二極管的單向?qū)щ娦?，把正、?fù)交變的50Hz電網(wǎng)電壓變成單方向脈動(dòng)的直流電壓。整流電路只是將交流電變換為單方向的脈動(dòng)電壓和電流， 由于后者含有較大

39、的交 流成分，通常還需在整流電路的輸出端接入濾波電路， 以濾除交流分量，從而得 到平滑的直流電壓。單相橋式整流電容濾波電路ft Aiii !18 入總由波形可知:1.開(kāi)關(guān)S打開(kāi)時(shí)，電容兩端電壓為變壓器付邊的最大值 -02 .開(kāi)關(guān)S閉合，即為電容濾波電阻負(fù)載，當(dāng)變壓器付邊電壓大于電容上電壓時(shí)（巾匕），電容充電，輸出電壓升高，當(dāng) mm時(shí)電容放電，輸出下降。如此 充電快，放電慢的不斷反復(fù)，在負(fù)載上將得到比較平滑的輸出電壓。當(dāng)負(fù)載電阻 越大時(shí)，放電越慢，紋波電壓越小，負(fù)載電阻小時(shí)，放電快，紋波大，而且輸出 電壓低。為此有三種情況下的輸出電壓估算值：1）電容濾波，負(fù)載開(kāi)路時(shí)J ' '-

40、o2）無(wú)電容濾波，電阻負(fù)載時(shí)，輸出電壓平均值為：眄 二丄沖曲國(guó)（業(yè)）二卻笙聞0 9冬WfFme出通吐岀通3）電容濾波，電阻負(fù)載時(shí)通常用下式進(jìn)行估算匚- " -二，通常按為確保二極管安全工作，要求：不同電子設(shè)備要求其電源電壓的平滑程度不同， 為此可采用不同的濾波電路。常見(jiàn)的有電容濾波、電感濾波和復(fù)式濾波電路（兩個(gè)或兩個(gè)以上濾波元件組成）。電容濾波器電感濾波器L型濾波器LC-肌型濾波器、線性串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 整流濾波后的電壓是不穩(wěn)壓的，在電網(wǎng)電壓或負(fù)載變化時(shí)，該電壓都會(huì)產(chǎn)生變化, 而且紋波電壓又大。所以，整流濾波后，還須經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓電路，才能使輸出電壓在定的范圍內(nèi)穩(wěn)定不變1.穩(wěn)壓電路（電源）的

41、主要性能指標(biāo)輸出的穩(wěn)定電壓值Vo,最大輸出電流Imax，輸出紋波電壓V，穩(wěn)壓系數(shù)（電壓E廠帆5調(diào)整率）',1-該值越小，穩(wěn)定性越好 ："八輸出電阻（內(nèi)阻）：，內(nèi)阻越小越好。三、結(jié)論1、單相半波整流電路在交流電一個(gè)周期內(nèi)，二極管半個(gè)周期導(dǎo)通半個(gè)周期截止，以后周期重復(fù)上 述過(guò)程。2. 單相橋式整流電路在交流輸入電壓的正負(fù)半周，都有同一個(gè)方向的電流流過(guò)負(fù)載。3. 單相橋式整流電容濾波電路在交流電一個(gè)周期內(nèi)，電容器 C充放電各兩次。經(jīng)電容器濾波后，輸出電壓 就比較平滑了，交流成分大大減少，而且輸出電壓平均值得到提高。實(shí)驗(yàn)報(bào)告九編碼器和譯碼器一、實(shí)驗(yàn)原理：（1）10-4線優(yōu)先編碼器74

42、HC14774HC147外引線排列如圖1所示，邏輯符號(hào)如圖2所示U31234567S90 12 3 QQQQ圖1 74HC147外引腳排列圖圖2 74HC147邏輯符號(hào)如圖74HC147有9路輸入信號(hào)，4位BCD碼輸出，因輸出端帶圈，所以輸入輸出 均為低電平有效。他將0 9十個(gè)十進(jìn)制數(shù)編成4位BCD碼，可把輸入端的9路 輸入信號(hào)和隱含的不變信號(hào)按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行編碼，且優(yōu)先級(jí)別高的排斥級(jí)別低的。 當(dāng)輸入端都無(wú)效時(shí)，隱含著對(duì)0路信號(hào)進(jìn)行編碼（輸出采用反碼輸出）。74HC147 的功能見(jiàn)表1。表1 10- 4線優(yōu)先編碼器74HC147輸入輸出12135I 6I 8|9YiyoHHHHHHHHHHHHHX

43、XXXXXXXLLHHLXXXXXXXLHLHHHXXXXXXLHHHLLLXXXXXLHHHHLLHXXXXLHHHHHLHLXXXLHHHHHHLHHXXLHHHHHHHHLLXLHHHHHHHHHLHLHHHHHHHHHHHL（2）8-3線優(yōu)先編碼器74LS14874LS148是8-3線優(yōu)先編碼器邏輯符號(hào)如圖3,外引線排列如圖4所示。共 有8個(gè)輸入信號(hào)，且輸入低電平有效。三位代碼輸出端（反碼輸出）。U40A01A12A234GS567EIE061574LS148其中，ST為選通輸入端, 功能見(jiàn)表2。Vcc Ys Yex L I2 L h Y.圖3邏輯符號(hào)如圖表2 74LS148功能表輸入

44、輸出STI 0I 213-8線二進(jìn)制譯碼器 74LS138 74LS138是3-8線二進(jìn)制譯碼器，其邏輯符號(hào)如圖 5,外引線排列如圖6所 示。167Y2YYEXYS1XXXXXXXX11111011111111111100XXXXXXX0000010XXXXXX01001010XXXXX011010010XXXX0111011010XXX01111100010XX011111101010X01111111100100111111111101U21 23AYOBY1CY2Y36Y4曰Y5E2E3Y6Y7Vcc y. y, Yt r3 匕 y5 人74LS138圖6外引線排列圖圖5 74LS138

45、邏輯符號(hào)圖74LS138譯碼器有3個(gè)使能端，當(dāng)G1二1, G2a =0, G2 0時(shí)允許譯碼，否則 禁止譯碼。A2、A1、A3為3個(gè)地址輸入端。丫0丫7為8個(gè)輸出端。74LS138其 功能見(jiàn)表3.表3 74LS138其功能見(jiàn)表輸入輸出G1G2AG2BA2A1AoY丫1丫2丫4丫丫7X1XXXX11111111XX1XXX111111110XXXXX111111111000000111111110000110111111100010110111111000111110111110010011110111100101111110111001101111110110011111111110(4) 7段顯示譯碼器74LS4774LS47是驅(qū)動(dòng)共陽(yáng)極的數(shù)碼管的譯碼器。其邏輯符號(hào)如圖7,外引線排列如圖8所示。U1QAQBQCQDQEQFQGB0A B c DBI/RRBI口74LS47圖8外引線排列如圖74LS47輸出低電平有效，即輸出為0時(shí)，對(duì)應(yīng)字段點(diǎn)亮；輸出為1時(shí)，對(duì) 應(yīng)字段熄滅。A、B、C D接收二進(jìn)制碼輸入，af的輸出分別驅(qū)動(dòng)7段譯碼器 的af段。其功能見(jiàn)表4。表4 74LS47功能表功能 及數(shù)字輸入BI /RBO輸出顯示字形數(shù)碼LTRBIDCBAabcdefg滅燈XXXXXX01111111滅燈試燈0XXXXX100000008火零10000011111111火零011