2023年全國自考模擬數(shù)字及電力電子技術(shù)實驗報告

（一)常用電子儀器使用及測量(二)單級共射放大器（三)運算放大器組成的基本運算電路(四)串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電源(五)集成邏輯門電路(六）集成觸發(fā)器（七)集成計數(shù)器、譯碼顯示電路(八）脈沖產(chǎn)生及整形電路(九）單相橋式半控整流電路(十）直流斬波電路實一常用電子儀器的使用實訓(xùn)目的實訓(xùn)原理實訓(xùn)設(shè)備與器件實訓(xùn)內(nèi)容與環(huán)節(jié)實訓(xùn)總結(jié)訓(xùn)二二極管、三極管的判別與檢測實訓(xùn)目的實訓(xùn)原理實訓(xùn)設(shè)備與器件序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注萬用表１只自備電阻100k1個DZ－15二極管1N4007、1N4１４8、2ＤＷ2３1各１個DZ-１5發(fā)光二極管紅色1個ＤＺ-１５三極管３DG12、3CG12各1個DZ-16實訓(xùn)內(nèi)容與環(huán)節(jié)二極管型號1N４00７發(fā)光二極管正向電阻4．４k3.1k18ｋ反向電阻無窮大無窮大無窮大s9014ｓ9014無窮大實訓(xùn)注意事項實訓(xùn)總結(jié)驗一常用電子儀器使用練習(xí)和單管放大電路實驗?zāi)康牧私馐静ㄆ?、信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源和數(shù)字萬用表的使用方法。掌握放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試方法。學(xué)習(xí)放大器的動態(tài)性能。學(xué)會測量放大器Q點, Av，ｒi，ro的方法。了解射極偏置電路的特性。了解放大器頻率特性測試方法。實驗儀器示波器、萬用表、信號發(fā)生器等實驗內(nèi)容和環(huán)節(jié)按圖1-１在實驗板上接好線路用萬用表判斷板上三極管V1極性和好壞。靜態(tài)工作點的測量調(diào)節(jié)RＰ,使Ve=2v,并測RＰ阻值。測量值、計算值如下表。Vb(V）Ube(V）Ｖe(Ｖ)Uce(Ｖ）測量值2.70．７２0．３計算值２．70.７20．3動態(tài)分析(1)將信號源調(diào)到頻率為f＝1KHＺ，波形為正弦波，信號幅值為2mV,接到放大器的輸入端觀測uｉ和uｏ波形，放大器不接負(fù)載。(2）在信號頻率不變的情況下,逐步加幅值,測uo不失真時的最大值,結(jié)果如下。測量值計算值ui(mV）uｏ(Ｖ）Au=uo/ui1-０．０89-892-０．178-８93－0.2６7-8９4-０.356-89５-０.445-８9(3)保持ｆ=１KHZ，幅值為2mV，放大器不接負(fù)載(ＲL=∞）和接入負(fù)載RＬ（5.1K),改變Ｒc數(shù)值的情況下測量，測量值、計算值如下表。給定參數(shù)測量值計算值RcRＬuｉ（mV）uｏ(V）Au=uo/ｕi5.1K５.1K２－0.178－892.5Ｋ5.１K2－0．1１8－595.1K∞2－0.356-１7８2.5K∞２-０.174－87放大器的輸入、輸出電阻（1)輸入電阻測量在輸入端串接5.1K電阻，加入ｆ=1KHZ、2０mＶ的正弦波信號,用示波器觀測輸出波形，用毫伏表分別測量對地電位Vｓ、Vi。如圖１－3所示。將所測數(shù)據(jù)及計算結(jié)果填入表1－3中。圖１-３輸入電阻測量表１-4測量值計算值Vｓ（mV）Ｖｉ（mＶ）ri=Vi*Rs/(Vs-Vi)20４1.275K(2）輸出電阻測量在A點加ｆ=1ＫHＺ的正弦波交流信號，在輸出端接入可調(diào)電阻作為負(fù)載，選擇合適的RL值使放大器的輸出波形不失真（接示波器觀測)，用毫伏表分別測量接上負(fù)載ＲL時的電壓VL及空載時的電壓Ｖo。將所測數(shù)據(jù)及計算結(jié)果填入表1-4中。圖1-4輸出電阻測量表1-5測量值計算值Vo（mV）RＬ=∞VL(mＶ）RL=5.1kro=(Vo/VL－1)＊RL3５61７８５.1K?實驗二基本運算電路一、實驗?zāi)康?、熟悉Multisｉm9軟件的使用方法。2、掌握理解集成運算放大器的工作原理。３、掌握集成運算放大電路的基本運算關(guān)系及基本測量方法。二、虛禮實驗儀器及器材雙蹤示波器、信號發(fā)生器、交流毫伏表、數(shù)字萬用表等儀器、集成電路74１三、實驗原理與環(huán)節(jié)按如下所示輸入電路2.靜態(tài)測試,記錄集成電路的各管腳直流電壓V2（uV）V３(uV）V４(V)Ｖ６（mＶ）V7(V）4８３-546-1412.3１４3．最大功率測試:9.994*1０-9W4．頻率響應(yīng)測試:通頻帶89．7９0１K5.輸出波形觀測：正弦波6.放大倍數(shù)測量:９.９9７?實驗三集成門電路測試一、實驗?zāi)康?.熟悉門電路的邏輯功能。2．熟悉常用集成門電路的引腳排列及其使用。二、實驗設(shè)備和器件１.直流穩(wěn)壓電源、信號源、示波器、萬用表、面包板２．７4ＬS00、7４LS04、74LS86三、實驗內(nèi)容1.非門邏輯功能輸入輸出AF電壓（V）F02.4110.40分別將輸入端A接低電平和高電平，測試輸出端F電壓,實驗結(jié)果如下表。2.與非門邏輯功能,實驗結(jié)果如右表。輸入輸出ABＦ電壓（V)Ｆ0０2.４10１２.４１102.4111０.403.異或門邏輯功能，實驗結(jié)果如右表。輸入輸出ＡBF電壓(Ｖ）F000.4001２.4１1０2．4１１１０.404．與或非門邏輯功能,實驗結(jié)果如下表。輸入輸出ABCＤF電壓（V)F０000２.4１00０12.410011０.400１012.4101110.４01１11０.40５.與非門對輸出的控制輸入端A接一連續(xù)脈沖,輸入端Ｂ分別接高電平和低電平。四、各門電路的邏輯表達(dá)式如下。１．2.３.4．５.當(dāng)B為高電平時，當(dāng)Ｂ為低電平時實驗四集成觸發(fā)器一、實驗?zāi)康模?熟悉Ｄ觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的功能。2.學(xué)會對的使用觸發(fā)器集成電路。3．了解觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換。二、實驗設(shè)備和器件1．直流穩(wěn)壓電源、信號源、示波器、萬用表、面包板２．74ＬS74、7４LS112、74ＬS8６3.1kΩ電阻、發(fā)光二極管三、實驗內(nèi)容1.D觸發(fā)器功能測試分別在、端加低電平，改變ＣP和D狀態(tài)，實驗結(jié)果如下表。CPＤ01××1１１0××００11↑00０11↓0０11１↑11111↓1０111０×01111×01２．ＪK觸發(fā)器功能測試,實驗結(jié)果如下表。ＪKCＰ01×××1110×××0０1１００↓0１1１0１↓00111０↓111111↓１03.Ｄ觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成Ｔ觸發(fā)器按照下圖所示可以將D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T觸發(fā)器，實驗結(jié)果如下表。CPT01××1１10××0011↑0011１↓０0１11↑11０11↓１０1四、總結(jié)幾種觸發(fā)器的功能和各自特點。Ｄ觸發(fā)器ＪK觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器實驗五時序邏輯電路一、實驗?zāi)康?．熟悉集成計數(shù)器的邏輯功能。2．掌握計數(shù)器控制端的作用及其應(yīng)用。二、實驗設(shè)備和器件１.直流穩(wěn)壓電源、信號源、示波器、萬用表、面包板2.74ＬＳ19０、74ＬS３93、74ＬS04３．1kΩ電阻、發(fā)光二極管三、實驗內(nèi)容１．集成計數(shù)器的功能測試，７４ＬS393、74LS１９0功能測試結(jié)果如表表５－1、5-2。表5-1７4LＳ3９3功能測試表CＰ１0０000000０101001002001１0３０10004010１050１1006011１0７100008１001091０１00101011０111１00012１１0101３1110０141１11０150000表5-２７4ＬS１9０功能測試表CＰ功能０0××０000預(yù)置數(shù)０10××××加法計數(shù)器011××××減法計數(shù)器2．任意進(jìn)制計數(shù)器的設(shè)計(1）用置數(shù)法將７4LS190連成七進(jìn)制計數(shù)器，按下圖接線。圖5-374LS1９0連成七進(jìn)制計數(shù)器(２)觀測輸出端變化,畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。按順序01110１1001０１01０000１10０100001３.運用計數(shù)器構(gòu)成分頻器(1)Ｎ位二進(jìn)制計數(shù)器可以完畢時鐘信號CP的分頻。按下圖接線。(2)分別觀測從各端子輸出可以構(gòu)成幾分頻。輸出可以構(gòu)成二分頻,輸出可以構(gòu)成四分頻，輸出可以構(gòu)成八分頻,輸出可以構(gòu)成十六分頻。

串聯(lián)型HYPＥRLINK""\t＂＿blank"晶體管\t"_blanｋ＂穩(wěn)壓電路一、實驗?zāi)康?、熟悉Multisim軟件的使用方法。２、掌握單項ＨYPERＬＩNK""\t＂_blaｎｋ"橋式整流、ＨYPＥRLＩNＫ＂"＼ｔ"_blank"電容HYPERＬIＮK＂＂\t"_blaｎk＂濾波電路的特性。3、掌握串聯(lián)型晶體管HYPERLＩNK"＂＼t"_blａnｋ"穩(wěn)壓電路指標(biāo)測試方法二、虛擬實驗儀器及器材ＨYPERLＩNK""＼t"_bｌank"雙蹤示波器、HYＰＥRLIＮK""\ｔ"＿bｌanｋ＂信號發(fā)生器、交流毫伏表、HYPEＲLINK""\t"＿blａnk"數(shù)字萬用表等儀器、HYPＥRLIＮＫ＂"\t"＿blank"晶體三極管３DＧ６×2(9011×2）、DＧ12×１(901３×1)、HYPERＬINＫ＂"\t"_ｂlａnk"晶體二極管IN４007×4、HYPEＲLINK""\t"_blａnk"穩(wěn)壓管IN4７35×１三、知識原理要點HＹＰERLＩＮＫ""＼t＂_ｂlank"直流穩(wěn)壓電源原理ＨYPＥRＬINK"＂＼t"_blａnｋ"框圖如圖4－1所示。四、實驗原理

圖為串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源。它除了變壓、整流、濾波外，\t"_bｌank＂穩(wěn)壓器部分一般有四個環(huán)節(jié):調(diào)整環(huán)節(jié)、HYPEＲLINＫ""\t＂_blａnｋ"基準(zhǔn)電壓、比較HYPERＬINK""＼ｔ"_blank＂放大器和取樣電路。當(dāng)電網(wǎng)電壓或負(fù)載變動引起輸出電壓Vo變化時,取樣電路將輸出電壓Vo的一部分饋送回比較放大器與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生的誤差電壓經(jīng)放大后去控制調(diào)整管的基極電流，自動地改變調(diào)整管的集一射極間電壓，補(bǔ)償Vｏ的變化，從而維持輸出電壓基本不變。五、實驗內(nèi)容與環(huán)節(jié)１、整流濾波電路測試按圖連接實驗電路。取可調(diào)工頻電源電壓為1６Ｖ~，作為HYPEＲLＩNＫ""\ｔ"_ｂｌank"整流電路HYPERLIＮK""＼ｔ"_blａnｋ"輸入電壓u2。整流濾波電路1)取RＬ=２4０Ω,不加濾波電容，測量直流輸出電壓UL及ＨYPEＲLINK""＼ｔ"＿ｂlank＂紋波電壓Ｌ,并用ＨYＰERＬＩNK＂"＼t＂_blank"示波器觀測ｕ2和uＬ波形，記入表5-1。U2=16V～2）取RL＝24０Ω,C＝4７0μf,反復(fù)內(nèi)容1)的規(guī)定,記入表5-1。３)取RL＝120Ω,C=4７０μf，反復(fù)內(nèi)容1)的規(guī)定,記入表5－1

電路形式UL(V)L（V）紋波uＬ波形U２=16V~RＬ＝24０Ω12．９５V6.8２V~U2=16V～RＬ=240ΩＣ＝47Oμf２0.２４V4６７mV~Ｕ2＝16V～ＲL=12０ΩC＝4７０μf1９.６19842mV～

２.測量輸出電壓可調(diào)范圍更改電路如下所示接入負(fù)載,并調(diào)節(jié)Ｒw1,使輸出電壓Uｏ＝9V。若不滿足規(guī)定，可適當(dāng)調(diào)整R4、R5之值。3.測量各級HＹPEＲLＩNK""＼t"＿bｌａnk"靜態(tài)工作點調(diào)節(jié)輸出電壓Ｕo＝9Ｖ，輸出電流Iｏ=100ｍA,測量各級靜態(tài)工作點,記入表5－２。表5-2

U２＝14V

U０=9V

I0＝10０ｍＡ

Q1Ｑ2Q3UB(V)１0.86８.24.9４UＣ(V)1７.51０.8６10．8６UE(V)1０．19.０14．284.測量穩(wěn)壓系數(shù)S取Ｉo=１00mA，按表5－３改變整流電路輸入電壓U2（模擬電網(wǎng)HYPEＲLＩNＫ""電壓波動)，分別測出相應(yīng)的穩(wěn)壓器輸入電壓Uｉ及輸出HYＰERLINK"＂\t"＿bｌａnｋ"直流電壓Uｏ，記入下表。表5－3測試值(IO＝100mA）計算值U2(Ｖ）UI(Ｖ）UO（V)R４=1．87K

Rｗ1=30％R5=1.５K

RＬ=1２0UO(V）R４＝5１0

Rw1=3０%R５=1．5K

RL=９0SR4=１.８7K

Ｒw１=30%Ｒ5=１.５K

RL=１20１417.５11．92９.0１S12=0.０５3S23=0．05216２０129.0６1８2２.51２.07９.10

六、思考1、對所測結(jié)果進(jìn)行全面分析，總結(jié)橋式整流、電容濾波電路的特點。

橋式整流電路在未加濾波的情況下,輸出電壓為輸入HＹPERLINK""\t＂＿blank＂交流電壓的正負(fù)兩半波的直接相加，輸出直流平均電壓較低，且交流紋波很大。經(jīng)電容濾波以后,直流輸出電壓升高，交流紋波電壓減小,且電容越大(或HＹＰERLINK""負(fù)載電流較?。﹦t交流紋波越小。2、計算穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)S和ＨYＰERLINＫ＂"\ｔ"_ｂlａnk＂輸出電阻Rｏ，并進(jìn)行分析。

根據(jù)表5-3穩(wěn)壓系數(shù)S=0.05(相對于輸入電壓變化率)。輸出電阻Ro=2（Ω）Uin=２０V

R8=1０

R4=390

R５=1．5K

Ｒw１=1K*40%UＬ(V)9．06Ｖ8．9７8V８.9４3ＶＲL(Ω)５１09050Rｏ=(UL1－UL2)RL1RL2/(UL2RＬ１–UＬ1RL2)=１.95(Ω)

3、分析討論實驗中出現(xiàn)的故障及其排除方法。1本實驗中仿真系統(tǒng)經(jīng)常犯錯退出,也許是電路運算量太大導(dǎo)致的。本人具體的做法是分部仿真:將整流濾波與穩(wěn)壓部分分開仿真,在穩(wěn)壓部分VCC（HYPＥＲLINK"＂\t"＿blank"直流電源）來替代整流濾波的輸出。2本實驗中R8=30(Ω）太大，應(yīng)改為１0(Ω）較妥。以保證正常工作時限流電路不影響穩(wěn)壓電路工作。

直流斬波電路（Buck-Ｂｏost變換器）實驗?zāi)康模海保莆誃uck—Ｂoost變換器的工作原理、特點與電路組成。２．熟悉Bｕcｋ—Bｏost變換器連續(xù)與不連續(xù)工作模式的工作波形圖。３．掌握Ｂuck—Ｂｏost變換器的調(diào)試方法。實驗內(nèi)容：１．連接實驗線路，構(gòu)成一個實用的Bucｋ—Boｏst變換器。2.調(diào)節(jié)占空比，測出電感電流ｉL處在連續(xù)與不連續(xù)臨界狀態(tài)時的占空比D,并與理論值相比較。３．將電感L增大一倍,測出ｉL處在連續(xù)與不連續(xù)臨界狀態(tài)時的占空比D,并與理論值相比較。４．測出連續(xù)與不連續(xù)工作狀態(tài)時的Vbe、Ｖce、VD、VL、iL、ｉC、iD等波形。5．測出直流電壓增益Ｍ＝VO/VS與占空比D的函數(shù)關(guān)系。6.測試輸入、輸出濾波環(huán)節(jié)分別對輸入電流ｉＳ與輸出電流iO影響。實驗重要儀器設(shè)備:1.ＭＣＬ-0８直流斬波及開關(guān)電源實驗掛箱２．萬用表3.雙蹤示波器實驗示意圖:五、實驗有關(guān)原理及原始計算數(shù)據(jù)，所應(yīng)用的公式:直流斬波器是運用功率組件對固定電壓之電源做適當(dāng)之切割以達(dá)成負(fù)載端電壓改變之目的。若其輸出電壓較輸入之電源電壓低,則稱為降壓式(Buck)直流斬波器,若其輸出電壓較輸入之電源電壓高,則稱為升壓式(Booｓｔ)HYＰＥRLINK＂"直流斬波器。最常見的改變方式為?1.周期Ｔ固定,導(dǎo)通時間Ｔoｎ改變，稱脈波寬度調(diào)變(Pulse-wｉｄthＭodｕｌatioｎＰＷM)。

2．導(dǎo)通時間Tｏn固定,周期T改變，稱頻率調(diào)變(FrｅqｕｅｎcyModulationＦM)。3．周期T及導(dǎo)通時間Tｏn同時改變,即波寬調(diào)變及頻率調(diào)變混合使用。

在實際應(yīng)用中,因直流斬波器常需在負(fù)載端接上濾波電感及濾波電容,若頻率改變過大對電感及電容影響大，因此多數(shù)采用脈波寬度調(diào)變。?輸出電壓和輸入電壓之間的關(guān)系為：U０=-UI[D／(1-D）]占空比D=Toｎ/T,T＝Ton+Toff,Ｄ<１當(dāng)D＞1-D或者Ｄ<0．５時，除極性相反外,輸出電壓大于輸入電壓，即為極性反轉(zhuǎn)式升壓型開關(guān)穩(wěn)壓電源；當(dāng)D<1-Ｄ或者D＜０.5時，除極性相反外，輸出電壓小于輸入電壓,即為極性反轉(zhuǎn)式降壓型開關(guān)穩(wěn)壓電源。.實驗數(shù)據(jù)記錄：9.測出Ｍ＝ＶO/VS與占空比D的函數(shù)關(guān)系VS=14．8Ｖ(1）Ｌ=1．６mHＤ０.230.3８０.５0.５30.690.８５V０(V）－６．46-1１.55-1５.0－17.0-2８.０-４1．7M0.4360.7８1.01.141.８92.81(２)L=3.2ｍHD0.23０.３８0.50.530．69０.85V0(V)-４．8-8．4-12．7－15.０－26.0－３９.０M０.320.560．851.0１.762.64實驗結(jié)果的計算及曲線：電感L=1.6ｍＨ,電感電流ｉL處在連續(xù)與不連續(xù)臨界狀態(tài)時的占空比D＝0.615L=１．６mH,連續(xù)與不連續(xù)臨界工作狀態(tài)時的iＬ、VL波形L＝１．6mＨ，連續(xù)與不連續(xù)臨界工作狀態(tài)時的Ｖbe、Vcｅ波形Ｌ＝1.6mH,連續(xù)與不連續(xù)臨界工作狀態(tài)時的iC、iＤ波形L＝1.6mH,連續(xù)與不連續(xù)臨界工作狀態(tài)時的ＶD波形L=1．6mH,連續(xù)工作狀態(tài)時的ＶL、iL波形L=1．6mＨ,連續(xù)工作狀態(tài)時的Ｖｂe、Vce波形L=1.６mＨ,連續(xù)工作狀態(tài)時的iC、iD波形L=1．6mH,連續(xù)工作狀態(tài)時的VD波形L=1.6ｍH,不連續(xù)工作狀態(tài)時的VL、iL波形Ｌ=1.6mH,不連續(xù)工作狀態(tài)時的Vｂe、Vce波形L＝１.6mH，不連續(xù)工作狀態(tài)時的iＣ、iＤ波形L=１.6ｍH,不連續(xù)工作狀態(tài)時的VＤ波形電感Ｌ=3.２mH，電感電流iL處在連續(xù)與不連續(xù)臨界狀態(tài)時的占空比Ｄ=０.461Ｌ=３.2mH,連續(xù)與不連續(xù)臨界工作狀態(tài)時的ＶL、iL波形L=３.2mH,連續(xù)與不連續(xù)臨界工作狀態(tài)時的Vbe、Vce波形Ｌ＝3．2mH，連續(xù)與不連續(xù)臨界工作狀態(tài)時的iC、iＤ波形Ｌ＝3.２mＨ,連續(xù)與不連續(xù)臨界工作狀態(tài)時的VD波形Ｌ＝3.2ｍH,連續(xù)工作狀態(tài)時的VL、iL波形L＝３.２ｍH，連續(xù)工作狀態(tài)時的Ｖｂe、Vce波形L=3.2mH,連續(xù)工作狀態(tài)時的iＣ、ｉＤ波形Ｌ=３.２mＨ,連續(xù)工作狀態(tài)時的ＶD波形L=3．2mＨ,不連續(xù)工作狀態(tài)時的VＬ、iＬ波形L=３.2ｍH,不連續(xù)工作狀態(tài)時的Vbe、Vce波形L=3.2mH，不連續(xù)工作狀態(tài)時的iC、iＤ波形L＝３.２mＨ,不連續(xù)工作狀態(tài)時的ＶD波形沒有輸入濾波時,電源電流波形有輸入濾波時,電源電流波形沒有輸出濾波時，輸出電流波形有輸出濾波時,輸出電流波形Ｌ=１.６ｍL時M=ｆ（Ｄ)曲線L=1.6mＬ時M=ｆ(D)曲線對實驗結(jié)果實驗中某些現(xiàn)象的分析討論:1.試對Buck-Boost變換器的優(yōu)缺陷作一評述。降壓／升壓變換器重要有以下特點:降壓／升壓變換器工作在不連續(xù)模式,其輸入電流和輸出電流都通過斬波，是不連續(xù)的。它只有一路輸出,且輸出與輸入不隔離。其中的升壓式輸出不能