《電子技術實驗Ⅰ》實驗指導書

1、電子技術實驗I實驗指導書地球物理與信息工程學院實驗中心2012年2月第一部分模擬電子技術實驗實驗一電子儀器使用及常用元件的識別與測試一、實驗目的1 .掌握常用電子儀器的基本功能并學習其正確使用方法。2 .學習掌握用雙蹤示波器觀察和測量波形的幅值、頻率及相位的方法。3 .掌握常用元器件的識別與簡單測試方法。二、儀器設備1. CS-4125示波器2. YB1620P信號發(fā)生器，EW1650數字信號源3. 數字萬用表4. 指針萬用表5. NY4520晶體管毫伏表三、預習要求閱讀附錄I、w、V、VI、vn、皿、K四、實驗原理在模擬電子電路實驗中，經常使用的儀器有示波器、信號發(fā)生器、交 流毫伏表、萬用表

2、等。利用這些儀器可以對模擬電子電路的靜態(tài)和動態(tài)工 作情況進行測試。1. CS-4125型雙蹤示波器示波器是用來觀測各種周期波形的儀器。CS-4125型雙蹤示波器可同時 觀測兩組被測輸入信號，并對其幅值、周期、頻率及相位差進行測量。測量幅值接入被測信號，將靈敏度微調旋到“校準”位置(即順時針旋到底)， 此時靈敏度選擇開關“V/div”所在檔位的刻度值表示屏幕上縱向每格的伏 特數。讀出屏幕上被測波形的峰-峰值格數N,則被測信號的幅值V=NX (V/div)o注意探頭衰減應放在1： 1,如放在1： 10,則被測值還需乘上 10o測量周期、頻率接入被測信號，將掃描時間微調旋到“校準”位置(即順時針旋到

3、底), 掃描擴展“X10MAG”至off,調節(jié)被測波形使之穩(wěn)定，并在屏幕上顯示完 整的周期，此時掃描時間微調開關“V/div”所在檔位的刻度值表示屏幕上 橫向每格的時間值。讀出一個完整周期的格數M,則被測信號的周期T=MX (V/div), f=l/To測量兩波形的相位差按圖1T連接實驗電路，經RC移相網絡獲得頻率相同但相位不同的兩 路信號U：或分別加到雙蹤示波器的匕和丫2輸入端。圖1-1兩波形間相位差測量電路調節(jié)匕、Yz靈敏度開關位置，使在熒屏上顯示出易于觀察的兩個相位不同的正弦波形Ui及Ur,如圖1-2所示。根據兩波形在水平方向差距X及 信號周期Xt則可求得兩波形相位差。圖1-2雙蹤示波器

4、顯示兩相位不同的正弦波式中：足周期所占格數，X兩波形在X軸方向差距格數2. YB1620P信號發(fā)生器和EW1650數字信號發(fā)生器信號發(fā)生器可輸出一定頻率范圍和一定電壓大小的正弦波、三角波、方 波，并提供給毫伏表和示波器直接測量和觀察用。本實驗室使用YB1620P 型和EW1650型兩種信號發(fā)生器，其原理及功能基本相同。3. NY4520晶體管毫伏表晶體管毫伏表是用于測量正弦交流信號電壓大小的電壓表，其讀數為 被測電壓的有效值。測量前為防止表頭過載而打彎指針，應將量程置于較 大檔位，接入信號后再逐漸減小量程。4. 萬用表萬用表可用于測量交直流電壓、電流，也可測量電阻、電容等。五、實驗內容1 .示

5、波器的檢查與校準信號的測量熟悉示波器面板上各旋鈕的名稱及功能,掌握正確使用時各旋鈕應處的 位置。接通電源，檢查示波器的亮度、聚焦、位移各旋鈕的作用是否正常,按下表調節(jié)示波器面板上各旋鈕的位置。旋鈕名稱正確位置旋鈕名稱正確位置AC-GND-DC （輸入耦合開關）ACFOCUS > INTEN （聚焦、亮度）中間VERT MODE （顯示方式開關）ALTSLOPE （觸發(fā)極性）按鈕抬起MODE （觸發(fā)方式）AUTOSOURCE （觸發(fā)源）CH1 或CH2X-Y （X-Y軸示波器）offCH2 INVERT （CH2 輸入極性反向）off用示波器機內校準信號（方波f=lKHz,電壓幅值IV）作

6、為被測信號,用CH1或CH2通道顯示此波形，讀出其幅值及周期和頻率，記入下表中。參數標準值實測值幅值 Up-p (V)IV周期T (ms)1 ms頻率f (KHz)IKHz2 .用示波器和交流毫伏表測量信號發(fā)生器輸出信號的參數調節(jié)信號發(fā)生器有關旋鈕，使輸出頻率分別為100Hz. lKHz. lOKHz,峰值均為4V的正弦波信號。改變示波器“掃描時間”及“Y軸靈敏度”開 關等位置，用示波器和毫伏表分別測量信號發(fā)生器輸出電壓的頻率、峰峰 值及有效值，記入下表。信號源輸 出電壓及頻 率 (4V)示波器測量值毫伏表讀數(V)峰峰值(V)周期(ms)頻率 (Hz)有效值(V)100HzlKHzlOKHz

7、3 .測量兩波形相位差按圖1-1連接電路，將信號發(fā)生器的輸出調至頻率為lKHz,幅值為2V的正弦波，用示波器顯示U：及4波形，讀出兩波形在水平方向差距X及信 號周期先的值，記入下表，則相位差6 = 3x36。為讀數和計算方便，可適當調節(jié)掃速開關及微調旋鈕，使波形一周期占整數格。一周期格數兩波形X軸差距格數Xt =x=相位差實測值計算值0 =9 =4 .電阻、電容元件的識別和檢查根據附錄I、IV,識別所給電阻、電容元件，并用萬用表檢查元件的好 壞。5 .半導體二極管、三極管的識別與簡單測試根據附錄I,用萬用表判別普通二極管的陰、陽極并做簡單測試；識別 及測試三極管的類型，e、b、c管腳，B值及好

8、壞。我們常用的9011和9013系列的為NPN管，9012為PNP管。五、實驗思考題1 .如何操縱示波器有關旋鈕，以便從示波器顯示屏上觀察到穩(wěn)定、清 晰的波形2 .信號發(fā)生器有哪幾種輸出波形它的輸出端能否短接，如用屏蔽線作 為輸出引線，則屏蔽層一端應該接在什么位置3 .交流毫伏表是用來測量正弦波電壓還是非正弦波電壓它的表頭指示值是被測信號的什么數值它是否可以用來測量直流電壓的大小實驗二晶體管共射極放大電路一、實驗目的1 .掌握放大電路靜態(tài)工作點的調試方法及其對放大電路性能的影響。2 .測量放大電路Q點，Am, Ri, Roo3 .學習放大電路的動態(tài)性能。二、實驗儀器1. CS-4125示波器2

9、. YB1620P信號發(fā)生器3. 數字萬用表 三、預習要求L三極管及單管共射放大電路工作原理2 .放大電路靜態(tài)和動態(tài)測量方法3 .靜態(tài)工作點對輸出波形的影響四、實驗原理我們測量靜態(tài)工作點是為了了解靜態(tài)工作點選的是否合理。若測出U水, 則三極管已飽和，若測出Us = Vcc,則說明三極管已截止，對于線性放大 電路，這種靜態(tài)工作點是不合適的，必須對它進行調整，否則放大后的信 號會產生嚴重的非線性失真。靜態(tài)工作點的位置與電路參數Vcc, Rc, R或R" Rb2有關，一般靜態(tài)工 作點的調整是通過改變偏置電阻R來實現。具體實驗電路如圖。該電路的動態(tài)指標計算公式如下:-PRlIIRcAv =r

10、he&=凡靜態(tài)測量與調整按圖接線完畢后仔細檢查，確定無誤后接通電源，將輸入端V：對地短 路，調整Rp使&二,測Ub、8及R的值，注意：測Rb時應斷開電源。計算 并填表。注意：lb和L的測量和計算方法測h和L一般可用間接測量法，即通過測口和 R和R計算出I 和L （注意：圖中h為支路電流）。此法雖不直觀，但操作較簡單，建議初學者使用。直接測量法，即將微安表和毫安表直接串聯(lián)在基極和集電極中測量。此法直當容易儀表,LJ680Kh RbiRc| 5. IKU c2+U 33Kus 通uo1 I10uF5. IKR2廣51 L10uFU24KRe ：1.8K+ celOuFO vcc+1

11、2VRlU 5. IK觀，但操作不 損壞器件和 不建議初學 用。圖2.1工作點穩(wěn)定的放大電路表實測實測計算UM (V)Ucz (V)R (KQ)lb ( U A)Ic (mA)2 .動態(tài)研究(1)按圖所示電路接線。將信號發(fā)生器的輸出信號調到f=lKHz,幅值為IV峰-峰值，接至 放大電路的th點，經過R1、R2衰減(100倍)，5點得到10mV的小信號，觀 察5和工端波形，并比較相位，測S不失真時的輸出電壓值，填入表。表Rl=o°實測實測計算估算Ui (mV)U。(V)AvAv 保持Ui=10mV不變，放大器接入負載Rl,在改變Rc數情況下，測量并將計算結果填表。表給定參數實測實測計

12、算估算RcRlUi (mV)U (V)AvAv2K5K12K2K25K15K15K12K2信號源頻率不變，逐漸加大信號源輸出電壓幅度，觀察并測量U。最 大且不失真時的峰-峰值，并填表。表UiB (mV)UOB (V)在第步的狀態(tài)下，改變電位器Rp值，觀察當Rp增大和減小過程中 工波形的變化，測量出現失真時三極管三個管腳的靜態(tài)電壓值，將失真波 形及測量數據填入表。表RbUM (V)較大合適較小Us (V)輸出波形情況3 .測放大電路輸入，輸出電阻。輸入電阻測量（見圖）去掉電阻R2,保留Ri, *與信號發(fā)生器輸出端相連，調節(jié)信號發(fā)生器輸出幅度，使U保持10 mV,讀信號發(fā)生器輸出（即Us值）并填表

13、，計算Ri。圖輸入電阻測量輸出電阻測量（見圖）圖輸出電阻測量保持輸入信號U-10 mV,測量帶負載時的Ul和空載時的U。，即可計算出R。將上述測量值及計算結果填入表中。 U L表測算輸入電阻（設：Rx=5Kl）測算輸出電阻實測測算估算實測測算估算Us (mV)Ui (mV)RiRiU。Rl=o°uoRl=Ro (KQ)Ro (KQ)4.測量放大電路的幅頻特性放大器的幅頻特性是指放大器的電壓放大倍數Au與輸入信號頻率f之 間的關系曲線。放大電路的幅頻特性曲線如圖所示，其中Aum為中頻電壓 放大倍數，通常規(guī)定電壓放大倍數隨頻率變化下降到中頻放大倍數的1/ 四倍，即所對應的頻率分別稱為下限

14、截止頻率fL和上限截止頻率fH,則 通頻帶G產a-狂。實驗結果記入表。表交流輸入電壓Vi (mV)山 cfa CE?Vo輸入、輸出波形上限截止頻率下限截止頻率lOOOmV頻率1kHz六、實驗報告L記錄和整理測試數據，按要求填入表格并畫出波形圖。2.分析在實驗內容之動態(tài)研究中，波形變化的原因及性質。實驗三多級放大電路中的負反饋（仿真）一、實驗目的1 .學習使用Multisim2001創(chuàng)建、編輯電路的方法；2 .練習虛擬模擬儀器的使用；3 .驗證負反饋對放大器性能（放大倍數、波形失真、頻率特性等） 的影響。二、實驗儀器1 .計算機；2 . Multisim 2001 軟件.三、實驗原理實驗電路如圖

15、所示。1 .若開關J1打開，電路成為無電壓負反饋放大器。2 .若開關J1閉合，電路成為有級間電壓負反饋放大器。圖晶體管負反饋仿真實驗電路四、預習要求1 .復習教材中有關負反饋對放大器性能（放大倍數、波形失真、頻率 特性等）的影響的內容。2 .如何用實驗方法求出G的值五、實驗內容1.創(chuàng)建如圖3. 1所示的仿真實驗電路。實驗電路中晶體管的參數選用：Q1的 Bf = 70； Q2的 B. = 60;2 .令v：=hnv,斷開J1 （無反饋），觀察v。的波形并記錄；閉合J1 （有 負反饋），觀察v。的波形并記錄；3 .改變vELOmv,斷開JL觀察V。的波形并記錄；閉合J1,觀察V。的波形并記錄；4.

16、 （1）斷開J1,利用Simulate菜單條中的Analyses功能 中AC Analysis對無反饋電路輸出國進行頻率特性分析，在幅頻特性圖 上找到使A.下降為時分別對應的和fHo（2）閉合J1,再次對有負反饋電路輸出v。進行頻率特性分析，在 幅頻特性圖上找到使Ay下降為時分別對應的治和 far.六、實驗報告1.由實驗所得結果說明負反饋對放大器性能有何影響。實驗四集成運算放大器一、實驗目的1 .熟悉集成運算放大器的特性。2 .掌握用集成運算放大電路設計加、減法運算電路。3 .掌握用集成運算放大電路設計積分、微分電路。4 .掌握比較電路的電路構成及特點。5 .學會上述電路的測試和分析方法。二、

17、儀器設備1. MF-10型萬用表或數字萬用表1臺2. TPEA3模擬電路實驗箱1臺3. YB1602P系列功率函數信號發(fā)生器或EM1652系列數字信號源 1臺4. KENWOOD CS-4125A 20MHz 2 通道示波器1 臺三、實驗原理簡述集成運算放大器是由多級基本放大電路組成的高增益的放大器，具有 開環(huán)增益（4。）高，其增益可達80140dB （1041。7倍），輸入電阻大（約 幾百千歐），輸出電阻低（約幾百歐）的特點。接成線性運算電路時，要引 入深負反饋，理想運放在線性運用時具有以下重要特性：（1）理想運放的同相和反相輸入端電流近似為零：工（2）理想運放在作線性放大時，兩輸入端電壓近

18、似為零： MU.基于這兩點分析電路的重要特性，利用運算放大器來構成比例放大，加、減、積分、微分、對數、乘除等模擬運算功能。從外形上看，有圓筒形封裝的和雙列直插式兩種，使用它時，首先根據 型號查閱參數，了解其性能，學習根據管腳圖和符號連接線路。四、預習內容1 .復習運算放大器、基本運算電路有關內容2 .復習實驗中所用儀器的使用方法3 .寫預習報告，設計運算電路、實驗步驟并估算實驗結果五、實驗內容與步驟本次實驗所用實驗裝置為TPE-A3模擬電路實驗箱的集成運放電路模 塊部分。L反相比例放大器實驗電路如圖所示圖反相比例放大器(1)按表內容實驗并測試記錄。表直流輸入電壓匕(mV)30100300100

19、03000輸出電壓V。理論估算 (mV)實際值(mV)誤差示波器觀察輸入、輸出信號的波形及相位，并測出匠、外的大小，記入表。(3)測量上限截止頻率(2)反相輸入端加入頻率為1kHz、幅值為200mV的正弦交流信號，用信號發(fā)生器輸出幅度保持不變，增 大信號頻率，當輸出V。幅度下降至原來的倍時，記錄信號發(fā)生器輸出信號 的頻率，此頻率即為上限截止頻率，記入表。表交流輸入電壓Vi (mV)輸出電壓V。(V)輸入、輸出波形上限截止頻率(kHz)200mV頻率1kHz2 .設計一反向加法電路，使之滿足功=-(2%+5%)(注意平衡電阻的選擇)1)輸入信號打尸IV, UgV觀測輸出是否滿足要求觀察“虛短”現

20、象是否成立為什么2)輸入信號Uil=5V, Ui2=lV觀測輸出是否滿足要求觀察“虛短”現象是否成立為什么3 .設計減法電路，使之滿足關系式U0= Ui2 - lOUil,輸入信號Uil=2V,Ui2=lV觀測輸出是否滿足要求4 .設計反向積分電路，積分時間常數為g2ms1）輸入信號為方波，頻率為IKHz,幅度Up孑都,觀測輸出信號的幅度與理論值相比較。2）改變積分常數增大或減小，觀測輸出信號幅度的變化及失真情況,進一步掌握積分時間常數依對輸出的影響。5 .電壓比較器1）過零比較器匕的波形。按圖52接好電路，當輸入電壓匕=2&Sinm時（可選f=lKHz）畫出輸入及輸出匕、圖52過零比

21、較器2）電壓比較器按圖53接好電路，已知參考電壓力=1V,測量當輸入電壓匕XV時；匕= （V）,并畫出傳輸特性圖；測量當輸入電壓匕GV時；匕= （V）, 并畫出傳輸特性圖；測量當輸入電壓匕=2&sina時，畫出匕、匕的波形。1 AT7圖5-3電壓比較器六、實驗報告1 .整理實驗數據及波形圖，并分析實驗數據得出結論。2 .思考:(1)比較電路是否要調零原因何在(2)比較電路兩個輸入端電阻是否要求對稱為什么(3)在本次實驗中哪里體現了運算放大的虛短、虛地現象，你是如何驗證的實驗五由集成運算放大器組成的文氏電橋振蕩器（仿真）一、實驗目的1 . 了解集成運放的具體應用。2 .掌握文氏電橋振蕩器

22、的工作原理。二、實驗儀器1 .計算機；2 . Multisim 2001 軟件.三、實驗原理原理可參閱教材RC振蕩電路部分內容，實驗電路如圖。電路參數 R3=100 KQ , R產 R4+ R5=100 K。（即 R產匕上+&下），R尸艮=R=2 KQ或 K C, Cf C2=C=liF或llF。組件：LM324,電源土 10。KI2kR3 100k二 cironF* C2尸OnF15V LM324DlIN414s15V"=65% Rw100kD21N4148圖文氏電橋振蕩器實驗電路四、預習要求1 .閱讀教材中有關文氏電橋振蕩器（RC振蕩電路）工作原理的部分。2 .熟悉所用集

23、成運算放大器的參數及管腳排列。3 .按圖中參數計算振蕩頻率，欲使振蕩器能正常工作，電位器應調在 何處，各為何值五、實驗內容及步驟1 .調試無穩(wěn)幅二極管的文氏電橋振蕩器創(chuàng)建如圖5.1所示的仿真實驗電路。斷開開關JL用示波器觀察電路有無輸出波形V。如無輸出，則調節(jié)R.使V。為無明顯失真 的正弦波，測量V。的頻率并與計算值比較。用電壓表觀察V。之值是否穩(wěn)定。關電源后，分別測量R、&和K的阻值，計算負反饋系數F-二。加上電源，調節(jié)匕，測量V。無明顯失真時的變 K 3 K 4 十 K s化范圍。2 .調測有穩(wěn)幅二極管的文氏電橋振蕩器按圖接線，閉合開關JL調節(jié)L使V。為無明顯失真的正弦波。測量V。

24、的頻率，并與計算結果比較。用交流電壓表測量V。和V+之值, 并觀察V。之值是否穩(wěn)定。調節(jié)R,測量V。無明顯失真時的變化范圍。六、實驗報告1 .按步驟1所得的數據，計算V。和V+的比值。2 .按步驟2所得的數據，計算負反饋系數F之值。3 .所測得的振蕩頻率、吃、F、V。的幅值穩(wěn)定度等方面討論理論與實踐是否一致。74LSOO圖17表IT%(v)1234V°(v)力+5V3.用與非門 74LS00 實現：F=AB, F=A+B, F=A。4.測試三態(tài)門74LS125的邏輯功能，將測試結果填入表1-2中。74LS1255.表1-2用EENA一TTL集電極開路與非門（0C與非門）74LS03實

25、現“線與”，即完成“與或非”的邏輯功能：ABTcb （注意：需外接電 阻和電源）。6.邏輯門平均傳輸延遲時間的測量由于TTL門電路的延遲時間較小，直接測量時對信號發(fā)生器和示波器的 性能要求較高，故實驗采用測量由奇數個與非門組成的環(huán)形振蕩器的振蕩 周期T來求得。其工作原理是：假設電路在接通電源后某一瞬間，電路中的A點為邏輯“1”，經過三級門的延遲后，使A點由原來的邏輯“1”變?yōu)檫壿嫛?”；再經過三級門的延遲后，A點電平又重新回到邏輯“1”。電路中 其它各點電平也跟隨變化。說明使A點發(fā)生一個周期的振蕩，必須經過6 級門的延遲時間。因此平均傳輸延遲時間為Tpd=T/6照圖連線，用示波器測量輸出信號的

26、周期，計算每個門的平均傳輸延遲時 間tpd值。%圖L5平均傳輸延遲時間的測試電路三、實驗報告1 .整理實驗結果，并對實驗結果進行分析。2 .用坐標紙畫出與非門傳輸特性曲線。從曲線上讀出Vol, Vok, Vz V也各 參數。3 .你是怎樣判斷74LS125芯片的輸出是處于高阻態(tài)的4 . TTLOC門使用時為何必須外接電阻和電源不接行不行通過實驗驗證。實驗二組合邏輯電路一、實驗目的:1 .掌握組合邏輯電路的分析與設計方法;2 .掌握中規(guī)模集成電路譯碼器與數據選擇器的應用。二、實驗內容:1.設計三變量表決電路:(1)用與非門實現(74LS00)列出真值表，求出簡化表達式，畫出與非邏輯電路圖；自擬實

27、驗方案測試。(2)用譯碼器(74LS138)及與非門(74LS20)實現圖2-1在圖2-1中完成實現三變量表決器的實驗電路的設計。自擬實驗方案。(3)用數據選擇器(74LS153)實現74LS153是雙4選1數據選擇器(見圖2-2),有使能輸入端。自擬實驗方案。1W2WA)2s74LS153 Z1 15IDjlDi IDjIDo圖2-2的 入輸出Al MDD 01 D2 03SVX XX X X XHLL LL X X XLLL LH X X XLHL HX L X XLLL HX H X XLHH LX X L XLLH LX X H XLHH HX X X LLLH HX X X HLII

28、2.用異或門74LS86及與非門74LS00實現全加器電路，并列出真值表。AiBiS1全加和數1進位數A, Bi Ci-S； 3三.實驗報告:整理實驗結果并進行分析，說明組合電路的特點和分析、設計方法。實驗三觸發(fā)器一、實驗目的：1 .掌握常用觸發(fā)器的邏輯功能及其測試方法；2 .研究時鐘脈沖的觸發(fā)作用。二、實驗內容：1. 基本R-S觸發(fā)器功能測試用與非門74LS00構成基本R-S觸發(fā)器，如圖3-1所示，改變輸入端狀 態(tài)，測試并將測試結果填入表3-1中。注意，當S、R都接低電平時，觀察Q、0端的狀態(tài)。當S、R同時由低 電平跳為高電平時注意觀察Q、。端的狀態(tài)。重復3 5次看Q、0端的狀RS01101

29、100QQRS圖3-1態(tài)是否相同，以正確理解“不定”狀態(tài)的含義。2. J-K觸發(fā)器邏輯功能測試：(1)測試異步復位端Rd和異步置位端Sd的功能。將J, K, Rd, Sd端分別接0-1開關，CP接單脈沖源，Q端接0-1顯 示，見圖3-2。按表3-2要求，在Rd或Sd作用期間改變J, K和CP的狀態(tài), 測試并記錄&和&對輸出狀態(tài)的控制作用。CPJ K璋%QQXXXL)1XX X 10表3-2（2） J-K觸發(fā)器邏輯功能測試：改變J, K狀態(tài)，測試其邏輯功能并記錄于表3-3中。（說明：用兄和Sd端對觸發(fā)器進行異步復位或置位以設置現態(tài)Q寫出相應的Qi）表3-3J KCPQnQn+10

30、0t01I0101t0110110t01101t01 11101(3)觀察J-K觸發(fā)器和D觸發(fā)器的二分頻波形。將74LS112的J, K端接高電平，CP端接2KHz連續(xù)脈沖源，用雙蹤示 波器同時顯示CP端和Q端的波形，如圖3-3所示。圖3-4為觀察D觸發(fā)器(74LS74)二分頻波形的電路圖，用雙蹤示波 器觀察CP端和Q端的波形，D觸發(fā)器二分頻波形的觀察可在D觸發(fā)器邏輯 功能測試后進行。圖3-4圖3T3. D觸發(fā)器(74LS74)邏輯功能的測試(1)測試異步復位端Rd和異步置位端Sd的功能。測試方法同前。D觸發(fā)器邏輯功能測試表3-5DCPrQn+10t011011t01101三、實驗報告:1 .

31、闡述基本R-S觸發(fā)器輸出狀態(tài)“不變”和“不定”的含義。2 .總結Rd、Sd及各輸入端的作用。實驗四計數器設計一、實驗目的：掌握用MSI組成任意進制計數器的方法。二、實驗內容：用8421碼十進制計數器74LS160構成六十進制計數器。74LS160的引 腳圖及其真值表如下所示。(1)用復位法實現(2)用置數法實現COABCDTD CCQQQQNA > R E OL R K p D L L N N CCABCDEG74160Decade Counter truth table：C1 rLoadENPENTCLKABcDQAQBQCQDRCO0XXXXXXXX000001000POSXXXXA

32、BcD*11111POSXXXXCount*1111XXXXXXQaoQboQcoQdo*111X1XXXXXQaoQuoQcoOdo*1-*1 - RCO goes HIGH at count 9 to 0畫出用復位法和置數法實現的六十進制計數器。實驗五 555定時器及其應用一、實驗目的1 .熟悉555型集成時基電路結構、工作原理及其特點。2 .通過實驗，掌握555定時器的綜合應用。二、儀器設備1. THD4數字電路實驗箱1臺2. MF-10型萬用表或數字萬用表1臺3. KENWOOD CS-4125A 20MHz 2 通道示波器1 臺三、實驗原理及參考電路集成時基電路又稱為集成定時器或55

33、5電路，是一種數字、模擬混合型 的中規(guī)模集成電路，應用十分廣泛。它是一種產生時間延遲和多種脈沖信 號的電路，由于內部電壓標準使用了三個5K電阻，故取名555電路。其電 路類型有雙極型和CMOS型兩大類，二者的結構與工作原理類似。幾乎所有 的雙極型產品型號最后的三位數碼都是555或556；所有的CMOS產品型號 最后四位數碼都是7555或7556,二者的邏輯功能和引腳排列完全相同，易 于互換。555和7555是單定時器。556和7556是雙定時器。雙極型的電源電 壓Vcc=+5V+15V,輸出的最大電流可達200mA, CMOS型的電源電壓為+3 +18V。1. 555定時器的工作原理555電路

34、的內部電路方框圖如圖5-1所示，其功能表見表5-1。它 含有兩個電壓比較器，一個基本RS觸發(fā)器，一個放電開關管T,比較器的 參考電壓由三只5KQ的電阻器構成的分壓器提供。它們分別使高電平比較 器A1的同相輸入端和低電平比較器A2的反相輸入端的參考電平為2口 3和Ivcc。Al與A2的輸出端控制RS觸發(fā)器狀態(tài)和放電管開關狀態(tài)。當輸入 信號自6腳，即高電平觸發(fā)輸入并超過參考電平;以時，觸發(fā)器復位，555 的輸出端3腳輸出低電平，同時放電開關管導通；當輸入信號自2腳輸入 并低于;V比時，觸發(fā)器置位，555的3腳輸出高電平，同時放電開關管截 止。而是復位端（4腳），當Rd =0,555輸出低電平。平時

35、的端開路或接VCC oVc是控制電壓端（5腳），平時輸出:匕c作為比較器A1的參考電平， 當5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現對輸出 的另一種控制，在不接外加電壓時，通常接一個PF的電容器到地，起濾波 作用，以消除外來的干擾，以確保參考電平的穩(wěn)定。T為放電管，當T導通時，將給接于腳7的電容器提供低阻放電通路。555定時器主要是與電阻、電容構成充放電電路，并由兩個比較器來檢 測電容器上的電壓，以確定輸出電平的高低和放電開關管的通斷。這就很 方便地構成從微秒到數十分鐘的延時電路，可方便地構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器， 多諧振蕩器，施密特觸發(fā)器等脈沖產生或波形變換電路。-Vcc卜'

36、!(a)(b)圖5-1 555定時器內部框圖及引腳排列表5T輸 入輸出閾值端6觸發(fā)端2復位端4輸出端3放電端7XX00導通<iv£r3 e11截止> -Vcc3 e10導通<|vcc>iv£r3 rc1不變不變定時器的典型應用(1)構成單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖5-2 (a)為由555定時器和外接定時元件R、C構成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器。 觸發(fā)電路由3、旦、D構成，其中D為鉗位二極管，穩(wěn)態(tài)時555電路輸入端 處于電源電平，內部放電開關管T導通，輸出端F輸出低電平，當有一個 外部負脈沖觸發(fā)信號經G加到2端。并使2端電位瞬時低于;Vcc,低電平 比較器動作，單穩(wěn)態(tài)電路即開始

37、一個暫態(tài)過程，電容C開始充電，Vc按指 數規(guī)律增長。當Vc充電到:心時，高電平比較器動作，比較器A翻轉， 輸出V。從高電平返回低電平，放電開關管T重新導通，電容C上的電荷很 快經放電開關管放電，暫態(tài)結束，恢復穩(wěn)態(tài)，為下個觸發(fā)脈沖的來到作好 準備。波形圖如圖5-2(b)所示。暫穩(wěn)態(tài)的持續(xù)時間t.(即為延時時間)決定于外接元件R、C值的大 小。通過改變R、C的大小，可使延時時間在幾個微秒到幾十分鐘之間變化。 當這種單穩(wěn)態(tài)電路作為計時器時，可直接驅動小型繼電器，并可以使用復 位端(4腳)接地的方法來中止暫態(tài)，重新計時。此外尚須用一個續(xù)流二極管與繼電器線圈并接，以防繼電器線圈反電勢損壞內部功率管。(b

38、)圖5-2單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(2)構成多諧振蕩器如圖5-31),由555定時器和外接元件R、R2> C構成多諧振蕩器， 腳2與腳6直接相連。電路沒有穩(wěn)態(tài)，僅存在兩個暫穩(wěn)態(tài)，電路亦不需要 外加觸發(fā)信號，利用電源通過R、R2向C充電，以及C通過R2向放電端Ct放電，使電路產生振蕩。電容C在;和:Vcc之間充電和放電，其波形如 圖5-3(b)所示。輸出信號的時間參數是T = ti + t,2, tl= (Rl + Rz)C, tw2 = 2C555電路要求Ri與R2均應大于或等于IK Q ,但R+R2應小于或等于外部元件的穩(wěn)定性決定了多諧振蕩器的穩(wěn)定性，555定時器配以少量的元件即可獲得較高精度的振

39、蕩頻率和具有較強的功率輸出能力。因此這種 形式的多諧振蕩器應用很廣。5V(a)(b)圖5-3多諧振蕩器(3)組成占空比可調的多諧振蕩器電路如圖5-4,它比圖5-3所示電路增加了一個電位器和兩個導引二極 管?？凇2用來決定電容充、放電電流流經電阻的途徑(充電時口導通,D2截止；放電時D?導通，Di截止)。占空比p=0.7R aCRaX =tw + tw2 0.7C(R a + Rb) Ra + Rh可見，若取RA=RB電路即可輸出占空比為50%的方波信號。(4)組成占空比連續(xù)可調并能調節(jié)振蕩頻率的多諧振蕩器圖5-4占空比可調的多諧振蕩器 圖5-5占空比與頻率均可 調的多諧振蕩器電路如圖5-5所

40、示。對G充電時，充電電流通過R、口、3和珀；放 電時通過飛、M、D2> R20當R1=R2、3調至中心點，因充放電時間基本相等,其占空比約為50%,此時調節(jié)以 僅改變頻率，占空比不變。如小調 至偏離中心點，再調節(jié)%,不僅振蕩頻率改變，而且對占空比也有影響。6不變，調節(jié)%,僅改變占空比，對頻率無影響。因此，當接通電源后,應首先調節(jié)心使頻率至規(guī)定值，再調節(jié)3,以獲得需要的占空比。若頻率 調節(jié)的范圍比較大，還可以用波段開關改變G的值。(5)組成施密特觸發(fā)器圖5-6施密特觸發(fā)器電路如圖5-6,只要將腳2、6連在一起作為信號輸入端，即得到施密特觸發(fā)器。圖5-7示出了 vs, V、和v。的波形圖。設

41、被整形變換的電壓為正弦波其正半波通過二極管D同時加到555定時器的2腳和6腳，得V：為半波整流波形。當V：上升到年Ver時，V。從高電平翻轉為低電平；當也下降到: Vk時,V。又從低電平翻轉為高電平。電路的電壓傳輸特性曲線如圖5-8所示?；夭铍妷?AV=-Vcc ivcc=lvcc 333波形變換圖圖5-7圖5-8電壓傳輸特性三、實驗設備與器件1 .+5V直流電源2 .雙蹤示波器3 .連續(xù)脈沖源4 .單次脈沖源5 .音頻信號源6 .數字頻率計7.邏輯電平顯示器X2 2CK13X2電位器、電阻、電容若干四、實驗內容1 .單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器(1)按圖5-2連線，取R=100K, C=47uf,輸入信號v

42、：由單次脈沖源提供，用雙蹤示波器觀測V" VC, V。波形。(2)將R改為IK, C改為UF,輸入端加IKHz的連續(xù)脈沖，觀測波形Vu Vc, Vo,測定幅度及暫穩(wěn)時間。2 .多諧振蕩器(1)按圖5-3接線，用雙蹤示波器觀測Vc與V。的波形，測定頻率。(2)按圖5-4接線，組成占空比為50%的方波信號發(fā)生器。觀測vc, v。波形，測定波形參數。(3)按圖5-5接線，通過調節(jié)3和3來觀測輸出波形。3 .施密特觸發(fā)器按圖5-6接線，輸入信號由音頻信號源提供，預先調好vs的頻率為 lKHz,接通電源，逐漸加大vs的幅度，觀測輸出波形，測繪電壓傳輸特性, 算出回差電壓U。4 .模擬聲響電路按

43、圖5-9接線，組成兩個多諧振蕩器，調節(jié)定時元件，使I輸出較低頻 率，II輸出較高頻率，連好線，接通電源，試聽音響效果。調換外接阻容 元件，再試聽音響效果。圖5-9模擬聲響電路五、實驗預習要求1 .復習有關555定時器的工作原理及其應用。2 .擬定實驗中所需的數據、表格等。3 .如何用示波器測定施密特觸發(fā)器的電壓傳輸特性曲線4 .擬定各次實驗的步驟和方法。六、實驗報告1 .繪出詳細的實驗線路圖，定量繪出觀測到的波形。2 .分析、總結實驗結果。實驗六 簡易交通燈電路的設計一、實驗目的1 .掌握計數器74LS193和譯碼器74LS138的工作原理及使用方法；2 . 了解循環(huán)碼節(jié)拍分配器的工作原理、設

44、計方法及應用；3 .實現簡易交通電路的設計。二、儀器設備及器件1. THD4數字電路實驗箱1臺2. MF-10型萬用表或數字萬用表1臺3. KENWOOD CS-4125A 20MHz 2 通道示波器1 臺4. 譯碼器74LS138 （1片）；計數器74LS193 （1片）；其他門電路若 干。三、預習要求1 .復習計數器74LS193和譯碼器74LS138的工作原理及使用方法2 .根據實驗要求設計電路3 .熟悉THD4數字電路實驗箱的使用，設計好實驗步驟四、實驗性質：設計性實驗。五、實驗原理簡述1、節(jié)拍分配器工作原理如圖9-1所示，節(jié)拍分配器是由N級觸發(fā)器組成的計數器和N線譯碼 器組成，對應計

45、數器的2n個狀態(tài)，譯碼器使2n個輸出端只有一個輸出呈現 有效電平。在時鐘脈沖的作用下，計數器改變狀態(tài)，譯碼器的各個輸出端 就輪流出現有效電平。圖9-1節(jié)拍分配器原理當計數器是循環(huán)計數時，該節(jié)拍分配器就稱為循環(huán)碼節(jié)拍分配器。常 用于計算機通訊設備中。2、節(jié)拍分配器的應用基于節(jié)拍分配器的原理，可以設計彩燈控制器。利用譯碼器的各個輸 出端去控制不同的彩燈量或不亮。當有兩個彩燈連在一端時，就會兩個兩 個的亮，其余類推。當在一個彩燈環(huán)中有多組彩燈時，把每組的同個顏色 的連接在同一端就會產生移動的情形。但要考慮驅動問題。六、實驗內容設計一個循環(huán)節(jié)拍分配電路一一簡易交通燈電路，要求：(1)有三個輸出端分別表

46、示紅、綠、黃三燈，交通燈亮的順序是紅、黃、綠、黃、紅依次循環(huán);(2)三種燈亮的時間是紅、綠燈每次亮10s,黃燈每次亮5s；(3)具有手動控制功能，能使某種顏色的燈亮時間為定值；(4)輸出用發(fā)光二極管顯示。設計提示：利用節(jié)拍分配其原理設計此電路，由計數器和譯碼器實現交通燈按紅、 黃、綠、黃、紅依次循環(huán)。計數器由統(tǒng)一的時鐘脈沖控制。本次實驗紅、 綠燈與黃燈亮的時間比為2： 1,故可利用譯碼器的其中三個輸出管腳表示 紅燈、綠燈與黃燈，通過改變CP頻率，即可實現實驗要求。此外，假如控 制信號P使CP=CP-P,則當P=1時，實現自動控制；當P=0時，實現手動 控制。實驗注意事項：(1)譯碼器74LS1

47、38控制端瓦、E2> E尸001才可譯碼，譯碼輸入端是 C、B、A由高到低；(2)譯碼器輸出是低電平有效，要考慮發(fā)光二極管的極性；(3)計數器74LS193清零端是高電平有效。七、實驗報告要求1 .根據實驗內容的要求，設計合理的實驗電路，畫出邏輯電路圖。2 .分析試驗中遇到的問題，說明解決辦法。3 .回答思考題：上述交通燈電路如果要求燈亮時間可調該如何設計實驗七 計數、譯碼和顯示電路設計（仿真）實驗目的1. 熟悉計數器、譯碼器和顯示器的使用方法。2. 學習簡單數字電路的設計和仿真方法。二實驗儀器1. 計算機一臺。2. 電子電路設計仿真軟件Multisim 2001三.實驗內容：設計一個六

48、十進制計數、譯碼和顯示電路。1. 擬定設計方案，畫出原理總框圖2. 畫出六十進制計數、譯碼和顯示總體電路原理圖。3. 上機仿真調試四.電路系統(tǒng)框圖計數、譯碼和顯示電路系統(tǒng)組成：主要有計數單元、譯碼和顯示電路單元三部分構成。系統(tǒng)框圖如下：計數脈沖CP五.預習要求:1 . D （或JK）觸發(fā)器構成計數器的原理。2 .計數器、譯碼器和七段顯示器的工作原理和應用。6 .設計總結報告：實驗名稱、實驗目的及要求。1 .設計思想及基本原理分析。2 .畫出電路原理總框圖及總體電路原理圖。3 .單元電路分析。4 .仿真結果及調試過程中所遇到的故障分析。5 .電路元件清單。7 .參考元器件：74LS74、 74L

49、S76、 7448、 7447 74LS49、 74LS160、 74LS190、74LS90、七段顯示譯碼器實驗八 ADC和DAC的應用一、實驗目的熟悉、掌握ADC和DAC的使用方法。二、實驗內容1. ADC電路分析按圖9-1連接ADC電路。圖9-1 ADC轉換電路其中：VIN：電壓輸入端。DOD7：二進制數碼輸出端。VREF+：上基準電壓輸入端。VREF-：下基準電壓輸出端。SOC：轉換數據啟動端（高電平啟動）0E：三態(tài)輸出控制端。EOC：轉換周期結束指示端（輸出正脈沖）。SOC （數模轉換啟動端）在輸入信號改變時，可連續(xù)按動K鍵兩次，實現模 數轉換。該電路輸入電壓可通過改變電位器R值提供

50、，與輸出的關系可表示成：Vin=輸出數碼（十進制）X （VREF+-VREF-） / 256。輸出的二進制數有如下關系式：輸出數碼=VinX256/ （VREF+-VREF-）, 并用帶譯碼器七段LED以十六進制數形式顯示。運行該電路，調節(jié)電位器R,觀察輸入（用數字萬用表二的電壓檔） 和輸出信號，熟悉、掌握該電路的使用方法，并回答下列問題：（1）圖9-1的電路是一個8位ADC,基準電壓為5V,對應每bit數字輸出的電壓是多少(2)該ADC的分辨率是多少(3)填寫下表輸入電壓輸數碼出計算值實測值VVVV2. DAC電路分析按圖9-2連接DAC電路。圖9-2 DAC轉換電路其中：DOD7為二進制數

51、碼輸入端。V0為電壓輸出端。VREF+：上基準電壓輸入端。VREF-：下基準電壓輸入端。該DAC電路輸出表示式為：V0= (VREF+-VREF+) XD/ 256, (D為輸入二進制碼對應的十進 制數)運行該電路，調節(jié)開關AH,觀察輸入和輸出信號，掌握該電路的使 用方法，并回答下列問題：(1)該8位DAC,當參考電壓為10V時，每bit對應輸出的模擬電壓為多 少(2)該DAC的分辨率為多少(3)測量并填寫下表TmU入數碼輸出電壓 (VREF=1OV)輸出電壓 (VREF=5V)十六進制數二進制數計算值測量值計算值測量值06H38H5CHF1H(4)改變參考電壓至5V,重復第4步內容。3. 采樣速率對轉換結果的影響圖93是一個將模擬信號轉換成數字信號，然后再轉換成模擬信號輸 出的電路。該電路中的ADC的最高采樣頻率為1MHz。DAC為電流輸出形式。圖9-3采樣速率對轉換結果影響實驗電路運行該電路，用示波器觀察輸入、輸出波形。改變采樣頻率，觀察不 同采樣頻率對