电子技术实习

1第一部份电子电路软件仿真我们用来做模拟实验的软件是EWB（ElectonicsWorkbench）,其工作界面如图在C盘中点击EWB，而后点击WEWB32即可得上述工作界面，下述的几个仿真实验全部在此平台上实现。实验一串联谐振一、实验目的1．测定串联谐振电路的谐振频率，并比较测量值与计算值。2.测定串联谐振电路的带宽，并比较测量值与计算值。3.测定串联谐振电路的品质因数。4.测定串联谐振电路的谐振阻抗。5.测定串联谐振电路谐振时电压与电流之间的相位关系。6.研究电路电阻变化时对串联谐振电路的谐振频率和带宽的影响。二、实验器材信号发生器1台双踪示波器1台100mH电感1个0.25μF1个1KΩ电阻1个三、实验准备在图1-1、图1-2所示的电路中，信号频率为串联谐振电路的谐振频率0f时感抗Lx等于容抗0cx因为感抗与容抗有0180的相位差，所以在谐振率上总电抗为零，这时总阻抗最小，并且等于电路电阻R。在谐振频率0f上电路电流I最大，因此CLXXCfLf002/12由此可求得谐振频率LCf210在图1-1和图1-2所示的电路中，串联谐振电路的带度BW可从频率特性曲线图通过测量低端频率Lf和高端频率Hf来确定，在这两点上电流I下降为峰值的0.707倍（-3dB）。因此，带宽为LHffBW带宽也可由电路元件值来计算LRBW22品质因数Q可反映谐振电路的带宽与谐振频率之间的关系。品质因数越高，则带宽越窄。品质因数可用下式计算BWfQ0图1-1串联谐振在谐振频率上，因为感抗与容抗相等，总电抗为零，总阻为纯电阻性，所以谐振时电路的电压与电流同相。做这个实验要使用波特图仪，可参考电子工作平台的仪器菜单。图1-2串联谐振的频率特性曲线四、实验步骤1．电子工作平台上建立如图1-1所示的验电路。单击仿真开关进行动态分析。在表1-1中记录相应频率的节点电压aV和bV。表1-1HzfVVaVVbmAIKZ100300700100030004000100002．按表1-1改变信号发生器的频率，运行动态分析，记录每种频率的峰值电压aV和bV必要时可调整示波器。3．据表1-1中的每个bV值及图1-1所示电路的R值，计算每种频率的电流I，并将结果记3录到表中。4．画出电流I随频率变化的曲线图，频率用对数刻度。1086421002005001K2K5K10K5．根据步骤4的曲线图，测定串联谐振电路的谐和振频率0f。6．根据图1-1中的元件值，计算串联谐振电路的谐振频率0f。7．根据步骤4的曲线图，测定串联谐振电路的带宽BW。8．根据图1-1中的元件值，计算串联谐振电路的带宽BW。9．根据步骤7中测量的带宽BW和步骤5中测量的谐振频率0f，计算这个串联谐振电路的品质因数Q。10．根据表1-1中的aV值和I值，计算每种频率对应的串联谐振电路阻抗Z，将结果记录到表中。11．作出串联电路阻抗Z随频率f变化的曲线图，频率用对数刻度。12．根据图1-1中的电路元件值，计算串联谐振电路的谐振阻抗。13．将信号发生器的频率调整为谐振频率0f，记录电压与电流之间的相位差，必要时可调整示波器的有关参数。14．在电子工作平台上建立如图1-2所示的实验电路。单击仿真开关进行动态分析。波特图仪将图示串联谐振电路的电流I与频率f之间的函数关系。在纵轴上每个刻度代10mA从曲线图测量并记录谐振频率和带宽。15．将电阻改为100，重复步骤14，必要时可改变波特图仪的设置。五、思考与分析1．步骤6中谐振频率的计算值与曲线测定值比较，情况如何？2．步骤8中带宽的计算值与曲线测定值比较，情况如何？3．根据步骤11中的曲线图，对串联谐振电路的阻抗随频率的变化情况可得出什么结论？4．步骤12中算得的谐振阻抗与表1-1中记录的谐振阻抗比较，情况如何？5．在步骤13中，对谐振时电压与电流的相位差可得出什么结论？6．在步骤15中，关于电阻值的变化对谐振频率和带宽的影响可得出什么结论？I/mA.Z/KΩ/KΩf/Hz4实验二并联谐振一、实验目的1．测定并联谐振电路的谐振频率并比较测量值与计算值。2．测定并联谐振电路的带宽并比较测量值与计算值。3．测定并联谐振电路的品质因数。4．测定并联谐振电路的谐振阻抗并比较测量值与计算值。5．测定并联谐振电路谐振时电压电流之间的相位关系。6．研究电感的电阻值对并联谐和振电路的谐振频率和带宽的影响。二、实验器材信号发生器1台双踪示波器1台100mH电感1个0.25MF电容1个10，50K电阻各1个三、实验准备当信号频率为并联谐振电路的谐振频率0f时，电感和电容的无功功率相等，总阻抗为电阻性并且达到最大值，流入电路的电流与电路两端的电压同相，这个电压也达到最大值。在实际的并联谐振电路中，电感的电阻LR对谐振频率是有影响的，因此计算谐振频率0f时应当加以考虑，算式为LRCLCfLo2121如果LR足够小，使1-LRCL2近似等于1，则并联谐振电路谐振频率的算式与串联谐振电路相同。在图2-1和图2-2所示的并联谐振电路中，50K电阻R不是谐振电路的一部分，加上它的目的是使信号源具有恒流作用。因此，交流电源可为并联谐振电路提供一个恒定电流I。在图2-1和图2-2中，并联谐振电路的带宽BW可通过测定频率特性曲线上的低端频率Lf高端频率Hf来测量，在这两点上并联谐振电路两端的电压aV下降到峰值的0.707倍（-3dB）。因此LHffBW品质因数Q反映谐振电路的带宽BW与谐振频率0f之间的关系。品质因数越高，则带宽越窄。品质因数可用谐振时的感抗LX和电感电阻LR来计算LLRXQ式中，LfXL02。并联谐振电路的带宽BW也可用谐振频率0f和品质因数Q来计算：QfBW0这个计算公式仅对高Q值并联谐振电路（10Q）才是比较准确的。并联谐振电路的谐振阻抗Z可通过谐振时的感抗LX和电感电阻LR来计算LLLRXRZ2ƒ/Hz5这个实验要使用波特图仪，可参考电子工作平台的仪器菜单。图2-1并联谐振图2-2并联谐振的频率特性四、实验步骤1．在电子工作平台上建立如图2-1所示的实验电路。单击仿真开关进行动态分析。在表2-1中记录每种频率对应的节点峰值电压aV和bV。表2-1Hzf/mVVa/mVVb/mAI/kZ/10050080010001200200050002．按表2-1中的每个频率改变信号发生器的频率，运行动态分析，记录每种频率相应的峰值电压aV和bV。必要时可调整示波器。3．根据表2-1中的每个bV值和图2-1中的10Ω电阻值，计算每种频率的电流I，并记录到6表中。值得注意的是，交流电压源串联大电阻R后可当作交流恒流源。4．作出并联谐振电路两端的电压aV随频率f变化曲线图，频率用对数坐标。5004003002001001002005001k2k5k10k5．根据步骤4作出的曲线图，测定并联谐振电路的谐振频率0f。6．根据图2-1的元件值，计算并联谐振电路的谐振频率0f。7．根据步骤4的曲线图，测定并联谐振电路的带宽BW。8．根据图2-1的电路元件值，计算并联谐振电路的品质因数Q。9．根据步骤8算得的品质因数Q和步骤6算得的谐振频率0f，计算这个并联谐振电路的带宽BW。10．根据表2-1中每个aV值和I值，计算在每个频率上并联谐振电路的阻抗Z，并将结果记录到表中。11．作出并联谐振电路的阻抗特性图，频率用对数坐标。12．根据图2-1中的电路元件值，计算并联谐振电路的谐振阻抗Z。13．将信号发生器的频率改为步骤6算得的谐振频率0f，运行动态分析，记录电压与电流之间的相位差必要时可改变示波器的设置。14．在电子工作平台上建立如图2-2所示的实验电路。单击仿真开关进行动态分析。波特图仪将显示并联谐振电路的电压aV与频率f之间的函数关系。测量并记录谐振频率及曲线图的带宽。15．将线圈电阻LR改为100，重复步骤14。必要时可高速波特图仪。五、思考与分析1．步骤6中谐振频率的计算值与曲线测定值比较，情况如何？2．步骤9中带宽的计算值与步骤7的曲线测定值比较，情况如何？两者之间有何差别？3．根据步骤11中的曲线图，对并联谐和振电路的阻抗随频率变化的情况可得出什么样结论？4．步骤12中谐振阻抗的计算值与2-1中的有关记录比较，情况如何？5．在步骤13中，对电压与电流谐振时的相位差可得出什么结论？6．关于线圈电阻LR对谐振频率和带宽的影响可作出什么结论？ƒ/Hz1/mA,Z/KΩ7实验三单稳态触发器和多谐振荡器一、实验目的1．研究555单稳态触发器的功能。2．研究由555构成的多谐振荡器的功能。二、实验器材5V直流电源1个逻辑探头1个555定时器1台信号发生器1台双踪示波器1台电容器1μF、100μF、0.02μF各1个0.01μF2个电阻200k、100k、72k、48k、10k、5k、1k各1个三、实验准备单稳态触发器具有三个特点：第一，有一个稳态和一个暂稳态；第二，在外来触发脉冲的作用下，能够从稳态翻转为暂稳态；第三，暂稳态维持一段时间以后将自动返回稳态而暂稳态的维持时间与触发脉冲无关，仅决定于电路本身的参数。图3-1555单稳态触发器图3-1可用来验证555单稳态触发器的逻辑功能。图中TRI为下沿触发脉冲输入端，由时钟逻辑开关CLOCK提供下沿触发脉冲。逻辑探头Output可显示单稳电路的输出状态，稳态Out=0，暂稳态时Out=1。暂稳态的维持时间wt由RC电路的时间常数来决定，其计算公式为RCtw1.1图3-2为测试555单稳态触发器时间波形的电路。信号发生器将一系列短周期方波脉冲加到单稳电路的下沿触发器输入端TRI，示波器将显示触发输入端TRI和输出端Out波形。图3-3是一个用555定时器连成的多谐振荡器电路。电路的振荡频率f和输出矩形波的占空比由外接元件AR、BR和1C决定。2C为控制输入端CON的旁路电容，对振荡频率没有什么影响，在有些情况下可以去掉。振荡频率f可由输出脉冲的周期求出，即Tf18图3-2555单稳电路的时间波形占空比q为用百分数表示的多谐振荡器输出高电平的时间2t与周期T之比，即对于图3-3所示的多谐振荡电路，在一周内输出低电平的时间1t、输出高电平的时间2t、振荡周期T、振荡频率f及占空比q的近似值可由下列公式求出127.0CRRtBA12127.0CRRttTBABAARRRtttq2121243.11CRRTfBA%1002Ttq117.0CRtB9图3-3555多谐振荡器四、实验步骤1．在EWB平台上建立如图3-1所示的实验电路，这是一个验证单稳态触发器逻辑功能的虚拟实验电路。逻辑探头Output检测单稳电路输出Out的高低电平。逻辑开关CLOCK为单稳电路触发输入端TRI提供下沿触发信号，开始时这个逻辑开关应该接高电平。单击仿真开关进行动态分析，同时按计算机键盘上的空格键Space两次，给单稳电路触发端加上一个下沿触发脉冲，测量并记录单稳电路输出高电平（Out=1，逻辑探头Outptut发红光）的持续时间wt。2．根据电阻值R和电容值C，计算555单稳电路输出高平的持续时间wt。3．单击开关停止仿真。将电阻值改为200k，这时逻辑开关CLOCK应当接高电平。单击仿真开关进行动态分析，同时连续按键盘上的空格键两次，给单稳电路的触发端加上一个下沿触发信号，测量并记录单稳电路输出高电平的持续时间wt。4．单击开关停止仿真。在EWB平台上建立如图3-2所示的实验电路，这是一个用信号发生器和示波器测量555单稳触发器时间波形的电路。信号发生器和示波器按图设置。5．单击仿真开关进行动态分析。信号发生器在单稳电路的下沿触发端TRI加上一系列持续时间很短的方波信号，示波器则显示输入及输出信号的波形。6．单击开关停止仿真。在EWB平台上建立如图3-3所示的实验多谐振荡器电路，示波器按图设置。7．测量并记录输出低电平的时间1t、输出高电平的时间2t及振荡周期T。8．测量并记录触发电压的最大值HV及最小值LV。9．根据步骤7测出的振