电子技术实验指导书

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菘磨郁
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1 电工学 ( 电子技术 ) 实验指导书张丹肖伟郝丽霞编电工电子实验中心

2 实验前必读为保证实验教学的质量与水平, 维护实验室仪器设备的完好, 保证同学人身安全, 希望同学认真阅读下列内容 : 一凡进人实验室进行实验的学生必须严格遵守实验室的各项规章制度 ; 二每次实验前, 必须认真阅读实验指导书和实验教材, 听从指导教师的指导, 在了解仪器设备的性能之后, 严格按照规程进行操作 ; 三严格遵守实验室纪律, 爱护仪器设备和实验设施 ; 四珍惜实验时间, 重视实验技能训练 ; 五实验结束后, 做好仪器设备和实验器材的整理, 经教师验收仪器设备和实验数据后方可离开实验室 ; 六提倡严谨科学的实验作风, 如实做好实验记录, 认真完成实验报告, 注意培养分析问题和解决问题的能力 ; 七注意人身安全, 爱护仪器设备, 因不按规定程序操作而造成人身伤害或造成仪器设备损坏者按规定作出严肃处理或赔偿经济损失 ; 八实验过程中应保持安静, 遵守秩序, 维护实验室的清洁整齐

3 目录实验一常用电子仪器的使用.1 实验二单级放大电路.6 实验三射极跟随器 10 实验四集成运算放大器的应用实验五门电路逻辑功能及测试 18 实验六组合逻辑电路 24 实验七数字电子秒表 27 附录常用数字集成电路引脚图 32

4 实验一常用电子仪器的使用一实验目的 1. 学会万用表的使用方法 ; 2. 学会用示波器测试电压波形幅度频率的基本方法 ; 3. 学会正确调节函数信号发生器频率幅度的方法 ; 4. 学会交流毫伏表的使用方法等二实验仪器 1.DS-5000 系列数字示波器 ; 2.TH SG10 型数字合成信号发生器 ; 3.FLUKE-15B 数字万用表 ; 4. 智能真有效值交流数字毫伏表 ; 三预习要点在电子技术实验中, 经常使用的电子仪器示波器信号发生器万用表交流毫伏表等, 在实验台上, 与电子电路相互连接, 可以完成对电子电路的各种测试在实验中要对各种电子仪器进行综合使用, 可按照信号的流向, 以连线简捷, 调节顺手, 观察和读数方便的原则合理布局接线时注意各仪器的公共接地端应连接在一起, 称为共地四实验内容及步骤 1. 数字万用表的使用 FLUKE-15B( 福禄克 ) 数字万用表可以用来测量交直流电压和电流电阻电容二极管正向压降等使用时要注意黑表笔接 COM 电表有手动和自动量程两个选择在自动量程模式内, 电表会为检测到的输入选择最佳量程你可以手动选择按

5 RANGE 来改变自动量程要退出手动选择只要按住 RANGE 两秒种即可在实验台上直流稳压电源区分别测量下 +5V -5V +12V -12V 和 0~35V 三组电源的电压值 2.TH-SG10 型数字合成信号发生器本仪器具有输出函数信号调频 FSK PSK 频率扫描等信号的功能, 输出波形有正弦波方波和 TTL 波频率范围为 10mHZ~10MHZ, 分辨率为 1μHZ, 频率误差 ± 幅度范围为 2mV~20VP P( 高阻 ) 1mV~10VP P(50Ω), 最高分辨率为 2μVP P( 高阻 ) 1μVP-P(50Ω) 其中 VP P 表示为电压的峰 - 峰值例如, 设置输出 20mVP P,10KHz) 正弦信号的步骤如下 : 1) 打开电源 ; 2) 按下频率按键由右侧数码键盘分别输入 1 0 按下单位按键调制 /KHz, 此时, 屏幕显示 10KHz ; 3) 按下幅度按键由右侧数码键盘分别输入 2 0 按下单位按键偏移 /mv, 此时, 屏幕显示 20mVP P ; 4) 按下波形键, 选择输出正弦波, 此时, 屏幕显示为正弦波形符号改变频率和幅度进行几组数据的设置练习, 最后调出 f=1khz, 50mVP P 的正弦波信号注意 : 信号发生器输出幅度为电压的峰 - 峰值, 而不是有效值, 两者的换算关系读者想一想

3.DS-5000 系列数字示波器示波器的液晶显示屏上所显示的是被测电压随时间变化的波形, 即被测电压的瞬时值与时间在直角坐标系中的函数图像 DS-5000 系列数字示波器有两个信道输入 : CH1 和 CH2, 还有一个外触发通道 EXT TRIC 垂直系统 : 1) 使用垂直 POSITION 旋钮使得波形上下位置在窗口居中显示垂直 POSITION 旋钮控制信号的垂直显示位置当转动垂直

6 3.DS-5000 系列数字示波器示波器的液晶显示屏上所显示的是被测电压随时间变化的波形, 即被测电压的瞬时值与时间在直角坐标系中的函数图像 DS-5000 系列数字示波器有两个信道输入 : CH1 和 CH2, 还有一个外触发通道 EXT TRIC 垂直系统 : 1) 使用垂直 POSITION 旋钮使得波形上下位置在窗口居中显示垂直 POSITION 旋钮控制信号的垂直显示位置当转动垂直 POSITION 旋钮时, 指示通道地 (GROUND) 的标识跟随波形而上下移动 2) 调节垂直 SCALE 旋钮, 改变垂直设置转动垂直 SCALE 旋钮, 改变 Volt/div( 伏 / 格 ) 垂直挡位, 液晶显示屏幕下方的状态信息栏发生了改变, 如由 2mV/ 格变为 5mV/ 格等, 同时, 液晶屏幕上显示的波形上下也发生了变化水平系统 1) 使用水平 POSITION 旋钮使得波形左右位置在窗口居中显示 2) 调节水平 SCALE 旋钮, 改变波形周期个数的设置转动水平 SCALE 旋钮, 改变 S/div( 秒 / 格 ) 水平挡位, 液晶显示屏幕下方的状态信息栏发生了改变, 如由 10us/ 格变为 10ns/ 格等, 同时, 液晶屏幕上显示的波形的周期个数也发生了变化一般显示 3-5 个周期比较合适触发系统触发系统由一个旋钮 LEVEL 和三个按钮 MENU 50% FORCE 组成转动旋钮 LEVEL, 可以改变触发电平设置按下 MENU 键可以

7 调出触发菜单以改变触发设置等等波形信号的自动设置 DS-5000 系列数字示波器具有自动设置的功能根据输入的信号, 可以自动调整电压倍率时基以及触发方式至最好形态显示使用自动设置显示波形的操作步骤为 : 1) 打开电源 ; 2) 将被测信号连接到信号输入通道 CH1 或 CH2; 3) 按下 AUTO 按钮示波器将自动设置垂直水平和触发控制如需要, 可以手工调整这些控制使波形显示达到最佳 DS-5000 系列数字示波器可以进行电压的峰 - 峰值瞬时值周期带宽等多种量的测量, 详悉情况可参考该仪器的用户使用手册请用信号发生器调出 f=1khz,50mvp P 的正弦波信号, 然后送到示波器 CH1 通道, 观察记录显示的波形并计算其频率和幅度大小 4. 智能真有效值交流数字毫伏表该表数码显示, 自动转换量程, 打开电源后将被测电压接入输入端, 显示屏将自动显示出输入交流电压的有效值交流数字毫伏表只能在其工作频率范围之内, 用来测量周期交流信号的有效值请用信号发生器调出 f=1khz,50mvp P 的正弦波信号, 然后再利用交流数字毫伏表测量该信号的大小五实验思考题 1. 整理测试数据, 画出用示波器观察到的实验波形 ; 2. 用示波器测量正弦波的值和用交流毫伏表测量正弦波的值有何不同?

8 3. 简述使用示波器自动显示被测波形的基本步骤 ; 4. 简述使用函数信号发生器设置输出正弦波信号的基本步骤 ; 5. 简述使用交流毫伏表的注意事项

9 一实验目的实验二单级放大电路 1. 熟悉电子元器件和实验台模拟电路装置 2. 掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响 3. 学习测量放大器 Q 点放大倍数 Av 输入电阻 Ri 输出电阻 R0 的方法, 了解共射极放大电路特性 4. 学习放大器的动态性能二实验设备 1. 数字示波器 2. 数字万用表 3. 信号发生器三预习要求 1. 单级放大电路的工作原理 2. 放大器动态及静态测量方法四实验内容及实验步骤 1. 电路原理图, 如图 2-1 所示

10 vcc RW1 m A 100K RB2 20K RC1 2.4K C2 R C1 10uF 10k 10uF NPN T1 3DG6 Us Ui RB1 20K RF1 100 RE1 1K CE1 100uF RL1 2.4K U0 图 2-1 单级放大电路 2. 静态调试 a) 用万用表判断三极管好坏 b) 设置放大电路的静态工作点 : 检查电路连接无误后接通 +12V 电源 ( U 和 U 不接 ), 调节电位器 R W1 使 VE 2.2V, 测量 V BE V CE 和 R B2 的值, 并填入表 2.1 表 2.1 i s V BEQ (V) V CEQ (V) R B2 (KΩ) c) 改变电位器 R W1 的值, 使 E V 2.2V, 记录 I C 值, 测量三极管 T1 的基极电压 V B 基极电阻 R B2 和 R B1 的值并填入表 2.2, 计算三极管 T1 的基极电流 I B 和共射电流放大倍数

11 I V V V CC B B B, RB2 RB1 I I C B 注意 : 测量电阻值时一定要断开外电路及电源, 电流 I B 的计算方法 ; 表 2.2 中的电流 I B 和放大倍数是根据测量数据计算出来的表 2.2 I C (ma) V B (V) R B2 ( K ) R B1 ( K ) I B (ma) 3. 动态调试 (1) 调节信号发生器, 输出一个频率为 f=1khz 峰 - 峰值为 50mV 的正弦波, 接到放大器输入端 U i, 观察输入 U i 和输出 U 0 波形, 并比较它们的相位, 将 U i 和 U 0 的值填入表 2.3 中 (2) 保持 U i 频率为 f=1khz 不变, 逐渐增大 U i 的幅度, 用示波器观察 U 0 波形变化, 测量 U 0 不失真时的最大值, 填入表 2.3 表 2.3 实测值实测计算值理论计算值 Ui(mV) U O (V) Av Av 50mV P-P 注意 : U i 和 U 0 的波形可以用示波器观察, 也可以用智能真有效值数字毫伏表测量其有效值, 表 2.3 中需要注明是峰 - 峰值 (V P-P ) 还是有效值 (V RMS )

12 (3) 保持 Ui=50 mv,f=1khz, 放大器接入负载 R L1, 在改变 R L1 数值的情况下测量, 并将结果填入表 2.4 表 2.4 给定参数实测值实测计算值理论计算值 R C1 R L1 Ui(mV)/ U O (V)/ Av Av V P-P V P-P 2.4k 2.4K 50mV P-P 2.4k 10K 50mV P-P (4) 保持 Ui=50 mv,f=1khz, 增大和减小 R W1, 用示波器观察 U O 波形变化, 用万用表 ( 直流 ) 分别测量 U B U C 和 U E, 将结果填入表 2.5 ( 选做 ) 表 2.5 R W1 U B (V) U C (V) U E (V) U O 是否失真? 何种失真? 最大值合适值 ( 即静态工作点附近的值 ) 最小值注意 : 如果输出波形的失真不明显, 可以增大或者减小 U 的幅值重测 i 五实验报告 1. 完成测量数据, 画出实验波形 ;

13 2. 写出用测量数据计算输入电阻和输出电阻的公式, 并计算出输入电阻和输出电阻 ; 3. 总结试验过程中存在的问题及解决的方法 ;

14 实验三集成运算放大器的应用一实验目的 1. 掌握运用集成运算放大器组成比例求和电路的特点和性能 2. 学会上述电路的测试和分析方法二预习要求 : 1. 计算表 4-1 中的 V O 和 A f 2. 估算表 4-3 的理论值 3. 估算表 4-4 表 4-5 中的理论值 4. 计算表 4-6 中的 V O 值三实验设备与器件 1. 数字万用表 2. 函数信号发生器 3. 双踪示波器 4.LM 晶体二极管 IN4007 电阻器若干四实验内容 1 电压跟随器实验电路如图 4.1 所示, 按表 4-1 内容实验并测量记录图 4.1 电压跟随器

15 LM324 管脚图表 4-1 Vi(V) Vo(V) R L = R L =10K 2. 反相比例放大器实验电路如图 4-2 所示图 4-2 反相比例放大器 (1) 按表 4-2 内容实验并测量记录于表 4-2 中表 4-2 直流输入电压 Ui(mV) 输出电压 Uo 理论估算 (mv) 实测值 (mv) 误差

16 (2) 按表 4-3 要求实验并测量记录于表 4-3 中表同相比例放大器电路如图 4.3 所示, 按表 4-4 和 4-5 内容实验并测量记录于表 4-4 和 4-5 中图 4-3 表 4-4 同相比例放大器直流输入电压 Ui(mV) 输出电压 Uo 理论估算 (mv) 实测值 (mv) 误差

17 表反相求和放大电路电路如图 4-4 所示图 4.4 反相求和放大电路按表 4-6 内容进行实验测量, 并与预习计算比较表双端输入求和放大电路

18 实验电路为图 4.5 所示, 按表 4.7 要求实验并测量记录图 4.5 双端输入求和电路表 4-7 五实验报告 1 总结本实验中 5 种运算电路的特点及性能 2 分析理论计算与实验结果误差的原因

19 实验四门电路逻辑功能及测试一. 实验目的 1. 熟悉门电路逻辑功能 2. 熟悉数字电路实验装置及示波器的使用方法二. 实验仪器及器件 1. 数字实验台 ; 数字万用表 ; 数字示波器 2. 器件 : 74LS00 二输入端四与非门 2 片 74LS20 四输入端双与非门 1 片 74LS86 二输入端四异或门 1 片三. 预习要求 1. 复习门电路逻辑功能 2. 熟悉所用集成电路各引脚的用途 3. 了解双踪示波器使用方法四. 实验内容检查实验台电源是否正常, 选择实验用集成电路按自己设计好的电路接线, 经指导教师检查后方可通电实验注意, 在改动接线时要先断开电源 1. 与非门逻辑功能测试 (1) 选 74LS20 一只, 按图 5-1 接线输入端分别接电平开关, 输出端接电平显示发光二极管 (2) 将电平开关按表 5-1 置位, 分别测出输出电压值, 并将其逻辑状态结果填入表 5-1 中

20 VCC 14 A B C D & 6 7 图 5-1 表 5-1 输入 ( 管脚号 ) v Y 输出 Y 电压 (V) H H H H L H H H L L H H L L L H L L L L 2. 异或门逻辑功能测试 (1) 选 74LS86 一只, 按图 5-2 接线输入端分别接电平开关, 输出端 A,B,Y 接电平显示发光二极管

21 1 2 =1 3 A 9 10 =1 8 Y 4 5 =1 6 B V 图 5-2 (2) 将电平开关按表 5-2 置位, 分别测出输出电压值, 并将其逻辑状态填入表 1-2 中表 5-2 输入 ( 管脚号 ) 输出 Y 电压 (V) H H H H L H H H L L H H L L L H L L L L 3. 逻辑电路的逻辑关系 (1) 用 74LS00, 按图 5-3 和 5-4 接线, 将输入和输出的逻辑关系分别填入表 5-3 和 5-4 中 (2) 写出上面两个电路的逻辑表达式

22 图 5-3 A Y B 图 5-4 表 5-3 输入输出 A B Y L L H H L H L H

23 表 5-4 输入输出 A B Y Z L L H H L H L H 4. 用与非门实现其它门电路 (1) 用与非门组成或门用 74LS00 组成或门 F A B A B 画出电路图, 测试并填表 5-5 表 5-5 输入输出 A B F L L H H L H L H (2) 用与非门组成异或门用 74LS00 组成异或门, 写出表达式画出电路图, 测试并填表 5-6

24 表 5-6 输入输出 A B F L L H H L H L H 五实验报告 1. 按各步骤填写表格 2. 回答问题 : 怎样判断门电路逻辑功能是否正常?

25 实验五组合逻辑电路

28 实验六数字电子秒表一实验目的 1. 掌握 555 时基电路的分析和测试方法 2. 掌握集成计数器的功能测试及应用 3. 掌握译码显示电路的分析测试方法 4. 掌握多谐振荡器, 计数器, 译码显示等电路的综合应用 5. 学习电子秒表的调试方法二实验仪器 1. 双踪数字示波器 2. 数字万用表 3. 数字学习实验台三预习要求 1. 复习集成 555 时基电路构成的多谐振荡电路集成计数电路译码和显示电路等内容 ; 2. 列出电子秒表单元电路整体框图 ; 3. 设计好测试记录表格 ; 4. 拟出实验步骤四实验内容及要求在数字实验台上或面包板上设计完成二位数码显示的秒表, 要求脉冲源采用 555 定时器构成的多谐振荡器, 计数器选用集成计数器, 显示选用七段数码管完成 ; 1. 译码器测试电路如图 8-1 所示, 当译码器 74LS247 的 DCBA 分别是 0101,1001,0011 等, 显示器显示数据填入表连上十进制加法计数器 160, 电路如图 7-2 所示, 给 2 管脚单脉冲, 看数码管显示结果, 并记录显示结果 3. 用 160 和 74LS00 组成 5 进制或 6 进制等各种进制加法计数器, 设计并画出电路给 2 管脚单脉冲, 看数码管显示结果, 并记录显示结果六进制加法计数器参考电路如图 7-3 所示

29 表 7-1 D C B A 显示用 555 定时器组成多谐振荡器, 画出实验电路, 参考电路如图 4 所示, 理论计算输出频率, 用示波器观察输出的波形, 记录所观察的波形 5. 连接两位的电子表整机电路, 参考电路如图 7-5, 写出调试步骤及实验过程遇到的困难及解决方法 6. 简谈有何收获和体会图 7-1 译码器测试图 7-4 多谐振荡器

30 图 7-2 计数器图 7-3 六进制加法计数器

31 图 7-5 整机电路

32 附图 74LS08 与 74LS160 的管脚图

33 附录 : 常用数字集成电路引脚图

电子技术基础 ( 第版 ) 3. 图解单相桥式整流电路 ( 图 4-1-3) 电路名称电路原理图波形图整流电路的工作原理 1. 单相半波整流电路 u 1 u u sin t a t 1 u 0 A B VD I A VD R B

电子技术基础 ( 第版 ) 3. 图解单相桥式整流电路 ( 图 4-1-3) 电路名称电路原理图波形图整流电路的工作原理 1. 单相半波整流电路 u 1 u u sin t a t 1 u 0 A B VD I A VD R B 直流稳压电源第 4 章 4.1 整流电路及其应用学习目标 1. 熟悉单相整流电路的组成, 了解整流电路的工作原理. 掌握单相整流电路的输出电压和电流的计算方法, 并能通过示波器观察整流电路输出电压的波形 3. 能从实际电路中识读整流电路, 通过估算, 能合理选用整流元器件 4.1.1 认识整流电路 1. 图解单相半波整流电路 ( 图 4-1-1) 电路名称电路原理图波形图 4-1-1. 图解单相全波整流电路