电子学与数字技术(一)实验指导书

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第0页目录实验一仪器使用第五周周一34节+中午实验一二极管的应用第六周周一34节+中午实验三单管交流放大电路第八周周一34节+中午实验四运放的线性应用第九周周一34节+中午实验五比较器(运放的非线性应用)第十二周周一34节+中午实验六文氏桥正弦波发生器第十三周周一34节+中午实验七TTL与非门特性和应用第十四周周一34节+中午实验八组合逻辑电路第十六周周一34节+中午实验一仪器使用1、示波器校准信号的测量:被测参数标准值实测值幅值Up-p(V)周期T(ms)频率f(Hz)电子技术实验指导书12、正弦信号电压的测量:1KHz函数信号发生器输出电压U(V)10.5示波器测量电压的峰峰值Up-p(V)万用表测量电压U(V)3、正弦信号频率的测量:(U=1V)函数信号发生器输出频率(Hz)505001000500010000数字万用表测量电压U(V)示波器测量电压U(V)4、示波器测量相位差:用函数信号发生器输出一个正弦波ui=sin(6280t)v,用示波器观察输入和输出波形,并计算出uo=(利用示波器追踪的方法测量出相位差)2实验二二极管应用电路实验目的:理解二极管特性,熟悉示波器的使用一、实验电路1、二极管箝位和整流作用:输入端加Upp=5V交流电压,观察和记录输出电压波形并标出对应的输出电压值。+-0.5V~uo+-ui1KD+-0.5V~uo+-ui1KD+-0.5V~uo+-ui1KD+-0.5V~uo+-ui1KD图1图2图3图432、二极管门电路特性:UA、UB电压分别加0、0;0、+5V;+5V、0;+5V、+5V记录输出电压和各二极管的导通情况。UAUBUoD1D2000+5v+5v0+5v+5vUAUBUoD1D2000+5v+5v0+5v+5v3、稳压管特性测试及应用按图7电路接线,测试稳压管的稳压值、按图8、9接线画出输出、输入电压波形图:Uo1UA1KD1D2UB+5VUo2UA1KD1D2UB图5图64实验三单管交流放大电路及其应用实验目的:1、学会放大器静态工作点的测试方法,分析静态工作点对放大器性能的影响;2、掌握放大器的动态指标(电压放大倍数、输入电阻、输出电阻)的测试方法;3、用示波器观察静态工作点对输出波形的影响实验预习题:静态关系:计算静态工作点;动态特性:设rbb´=0.1kΩ,β=120,rbe=rbb´+βUT/IC,(UT≈26mV)Au=−β(RC∥RL)/rbe一、实验电路将实验箱上分压式单管放大电路,接成如图3–1所示电路。二、内容和方法1、电路参数和工作点调整未连接电路前,先测出RL和R2、R3的实际值。RL=R2=R3=按图3−1连接电路,VCC连接到+12V,测T1管的UCE值。观察调节RP1时UCE的变化情况(缓慢调节RP1!),最终调节RP1,使UCE≈5V,记录实际调整后的UCE实测值。2、小信号放大特性测试将函数信号源的信号接到电路的输入uS端口,(函数信号源的波形选用正弦波,信号频率在1000Hz)。(1)、调节函数信号源的信号幅度,用双踪示波器的CH1通道观察输入ui,、CH2通道观察输出uO的波形。使示波器显示稳定的uo、ui波形。从中可以判断uo和ui的相位关系,并测出UiP-P值和UOP-P值(在基本不失真条件下)。图3-1VCCRP12kΩkΩkΩ+12V1MΩR120kΩ1kΩC2C1T110μF10μFRL++ui5.1kΩuORRCRERb2CE100μF1.2kΩRb11.2kΩ10kΩ10kΩ100Ω'su+us+5测量得:UiP-P=V,UOP-P=V,根据测量值:|Au|=UOP-P/UiP-P=。计算值:IC=,rbe=,|Au|=β(RC∥RL)/rbe=。两|Au|比较,相对误差约为(2)、工作点变化(调节RP1)对放大特性的影响。保持示波器二踪观察ui、uo波形状态,并保持UiP-P值基本不变。将数字万用表改为测量UCE直流电压。调节RP1观察UCE值增大和减小时,相应的UOP-P值变化情况。UCE↓到V时,出现饱和(下限幅)失真。并画出波形。(3)、RL变化对放大特性的影响。先调节RP1使UCE仍为5V,然后使RL为∞(去掉5.1kΩ与C2的连线),观察uo的变化情况,记录此时的UOP-P1值(保持UiP-P值不变)。RL=∞,UOP-P1=V,|Au1|=UOP-P1/UiP-P=(4)、RL开路时,RC变化对放大特性的影响。A:RC=2kΩ,(不要调节RP1),UCE2=V,测得UOP-P2=V,|Au2|=UOP-P2/UiP-P=;计算值:IC1=,rbe1=,|Au2|=βR2/rbe1=。B:RC=2kΩ,调节RP1,使UCE3≈5V,测得UOP-P3=V,|Au3|=UOP-P3/UiP-P=;计算值:IC2=,rbe2=,|Au3|=βR2/rbe2=。63、大信号特性测试恢复原电路参数:使UCE=5V。但将信号波形改变为三角波,频率不变。逐渐增大ui幅度,观察uo波形变化情况,当UiP-P=40mV时,uo为何形状?记录此时的对应uo、ui波形关系和UOP-P值。如再增大ui的幅度,uo波形有何变化?4、输入电阻和输出电阻的测试(1)输入电阻Ri的测量:为了测量放大电路的输入电阻,在图3.1中在ui与us之间串入电阻R,在放大器正常工作情况下,用万用表mV档测出iU和'sU值,根据'iiiiRisiUUURRUIUUR,计算Ri(2)输出电阻的测量:在放大器正常工作情况下,测出LR时的Uo和接入RL后的UL。因为0L0LUURR,()ooLLUR1RU注意:测试中必须保持RL前后输入信号大小不变。'sU(mV)iU(mV)()iRkLU(V)0U(V)()oRk测量值计算值测量值计算值三、预习1、复习NPN单管共射交流放大电路的有关内容。2、示波器二踪观察相关波形的使用方法。3、示波器作电压幅度测试和波形时间参数测试的使用方法。实验四运放的线性应用一、实验目的:71.进一步掌握由集成运放构成的比例、加法、减法和积分等基本运放电路的功能;2.了解运放在实际应用时应注意的一些问题。二、实验内容:用实验模板中给出的元器件,构成下述功能电路。图4.1是集成运放μA741的管脚图。它是八脚双列直插式组件,②脚和③脚为反相和同相输入端,⑥脚为输出端,⑦脚和④脚为正、负电源端,①脚和⑤脚为失调调零端,①⑤脚之间可接入一只几十KΩ的电位器并将滑动触头接到负电源端。⑧脚为空脚。1.反相比例运算电路按下图连接实验电路,接通±12V电源,输入端对地短路,调节电位器R,进行调零和消振(即Ui=0时,使U0=0)。接入正弦交流信号ui,使0.5,100iUVfHz,用万用表交流电压档测量0U,并用示波器观察0U和iU波形和相位关系,记入表4.1。图4.1运放μA741管脚图82.反相求和运算电路按上图连接实验电路。12,iiUU采用直流信号,实验时要注意选择合适的直流信号幅度,确保集成运放工作在线性区,用万用表直流电压档测量1,20,iiUUU,结果记入表4.2。表4.23.同相比例运算电路1()iUV0.3V0.3V0.3V2()iUV0V0.5V-1V0()UV()iUV0()UVuA实测值理论值0.5V9(1)按图(a)连接实验电路,实验步骤同实验内容1,将结果记入表4.3。(2)将图(a)的R2断开,得图(b),重复步骤(1)。2.减法运算电路按下图连接实验电路。12,iiUU采用直流信号,实验时要注意选择合适的直流信号幅度,确保集成运放工作在线性区,用万用表直流电压档测量1,20,iiUUU,结果记入表4.4。()iUV0()UVuA实测值理论值0.5V()iUV0()UVuA实测值理论值0.5V10表4.45.积分运算电路按上图连接实验电路,iu用方波信号,f约取10KHz、50KHz、80KHz,Uip-p≈(4~5V)观察对应的0,iuu波形。三、实验报告要求:1.实验原理2.整理实验数据,画出波形图.2()iUV3V3V3V2()iUV0V4V-4V0()UV11实验五比较器(运放的非线性应用)实验目的:掌握电压比较器的电路构成和特点,学会测试比较器的方法。一、内容和方法:1、反相输入的比较器①、滞回比较器。按图5-1连接电路。ui用三角波,频率为1KHz,幅值调节到能观察到输出uo波形的状态,用示波器同时观察对应的uo~ui波形关系。并从中读出输出电压的高、低电平值UOH、UOL,和比较器的上、下门限值UT+、UT-。观察对应的uo´和uP。用示波器的X—Y功能,直接显示uo~ui传输特性图形。并从中读出相应的UOH、UOL、UT+、UT-,和对应波形中的数值是否一致?X—Y测试时,ui必须接到CH1(Y1),uo接到CH2(Y2),均用DC方式,并在两通道都接地时将光点用X位移和Y2位移调节到所需位置。选择合适的偏转因数可使图形便于读数。传输特性测试时,可使用较低频率的信号,减小运放非理想特性对测试结果的影响。理论计算值:UOH=V,UOL=V,UT+=V,UT-=V(设Uz=6V)(下同)对应波形图传输特性图形实际测量值:UOH=V,UOL=V,UT+=V,UT-=V②、过零比较器。断开图5-1中的R3,作uo~ui对应波形测试和uo~ui传输特性图形测试,分别读出相应的UOH、UOL和UT。理论计算值:UOH=V,UOL=V,UT+=Vui+12V12VR120kΩR220kΩR3100kΩR41kΩuoDz±Uz图5-1uPuo´12对应波形图传输特性图形实际测量值:UOH=V,UOL=V,UT=V2、同相输入的比较器①、滞回比较器。按图5-2连接电路。ui用三角波,频率为1KHz,幅值调节到能观察到输出uo波形的状态,用示波器同时观察对应的uo~ui波形关系。并从中读出输出电压的高、低电平值UOH、UOL,和比较器的上、下门限值UT+、UT-。观察对应的uo´和uP。理论计算值:UOH=V,UOL=V,UT+=V,UT-=V(设Uz=6V)(下同)对应波形图传输特性图形实际测量值:UOH=V,UOL=V,UT+=V,UT-=V②、过零比较器。断开图5-2中的R3,作1、②的同类测试。理论计算值:UOH=V,UOL=V,UT+=V对应波形图传输特性图形实际测量值:UOH=V,UOL=V,UT=V+12V12VR120kΩR220kΩR3100kΩR41kΩuiuoDz±Uz图5-2uPuo´13二、预习1、按图示参数(设Uz=6V)计算图5-1和图5-2的各特征值UOH、UOL、UT+、UT-。2、计算图5-1、图5-2中R3=∞时的特征值UOH、UOL、UT。3、示波器测试对应波形和传输特性的使用方法。4、调整UT值的方法。三、实验报告1、画出实验电路,求出各计算值。2、记录有关波形和测试的各种特征值,并和计算值比较。14实验六文氏桥正弦波发生器实验目的:掌握文氏桥正弦波发生器的调试方法和主要性能指标的测试方法。一、实验电路用实验模块组成实验电路如图6-1。(1)选频网络RC串并联电路由R2、C3、R1、C1构成,C3=C1=C分别选用0.1μF或0.01μF,实现频率的粗调,R2=R1=10kΩ分别串接同轴电位器RP1。调节RP1,实现频率的细调。012fRC。(2)起振和稳幅电路由R5、R6、RP2、R7和D1、D2组成。D1、D2和R7构成非线性组件实现自动稳幅控制。调节RP2使振荡器满足幅值平衡条件。二、实验内容1.按图6.1连接电路,接通电源±12V,用示波器观察输出波形0u,调节RP2(RP2先顺时针旋转到底,然后再逆时针旋转),观察0u的变化。在波形稳定又不失真情况下,记录0ppU的调节范围。C1=C3=0.1µF。有D1、D2、R7组件时,调节RP2时,使uO波形最大不失真,同时观察此时的uf的变化情况:不失真UOP-P的范围:UOP-Pmax=VUfP-Pmax=VuO-++R520kR620kD1R7D2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