電、計、通、自專業(yè)預(yù)習(xí)報告(后面附有期末考題,考試時隨機抽取一道

1、20082009第二學(xué)期 電子實驗課表 模擬實驗部分 （ 2008年 12月）電工電子 技術(shù)實驗周一周二周三周四周五第節(jié)7： 509：25過 071 10機電 071 14 機電 072 15第節(jié)9： 3512：10化 071 9 化 074 10熱 071 11 機電 071 14 機電 072 15第節(jié)13：3015：00自 071 9 化 072 10 自 071 12 計 071 13 自 071 15 電 071 16 計 071 7 計 073 8 自 072 9 機 071 10 機電 072 11 自 072 12 電 072 13 測 071 14 自 072 15 電 07

2、2 16 計 073 17 自 073 9 過 072 10熱 072 11 自 073 12 計 072 13自 073 15 計 071 16 電 071 8 通 071 9 機 072 10 通 071 12 通 072 13通 071 16 通 072 17 計 072 7 電 072 8 通 072 9 機電 071 10電 071 12計 073 13 測 072 14計 072 16 第節(jié)15： 0016：30自 071 9 化 073 10 自 071 12 計 071 13 自 071 15 電 071 16 計 071 7 計 073 8 自 072 9 機 071 10

3、機電 072 11 自 072 12 電 072 13 測 071 14自 072 15 電 072 16 計 073 17 自 073 9 過 073 10儲 071 11 自 073 12 計 072 13 自 073 15 計 071 16 電 071 8 通 071 9 機 072 10 通 071 12 通 072 13通 071 16 通 072 17 計 072 7 電 072 8 通 072 9 機電 071 10電 071 12計 073 13 測 072 14計 072 16 第節(jié)（ 11，12 節(jié)） 18：0021：30機 072 15 機 071 14測 071 10

4、測 072 11 注： 1.所有參加實驗的同學(xué)必須在實驗前一周由各班的學(xué)習(xí)委員統(tǒng)一到4401 房間購買實驗報告紙，每張 1角2模電實驗室地點：主樓 4405 室。數(shù)電實驗室地點：主樓 1306 室。3實驗名稱對應(yīng)情況 ： 實驗一：電子技術(shù)實驗常用儀器儀表的使用及二極管和三極管測試 ； 實驗二：單管放大電路 ； 實驗三：運算放大器的基本運算電路 ； 實驗四：積分微分電路 ； 自選頻率正弦波振蕩器和反相放大器偶合的設(shè)計與實施 （4 學(xué)時）4. 實驗課指導(dǎo)教師：模電實驗：晏涌；機電 0712、機 0712 和測 0712 的班級所做的實驗 實驗四是：振蕩器實驗 。電 0712:61 人；計 0712

5、3:75 人；通 0712:61 人；自 07123:87 人；測 0712:49 人；機 0712:67 人；機電 0712:60 人；化 071234:128 人；過 07123:87 人；熱 0712:57 人; 儲 071： 30 人共計 :723 人 注意：實驗報告由學(xué)習(xí)委員統(tǒng)一交上來，不單獨受理。通、計、自、電的同學(xué)請注意：實驗成績的給出：1實驗點名 2每次實驗的預(yù)習(xí)報告 3實驗操作成績 4實驗報告數(shù)據(jù)處理及卷面成績 5實驗操作考試成績（占 50%）。實驗操作考試一般在第18 周的雙休日，具體情況看通知。網(wǎng)址為： 。模擬實驗預(yù)習(xí)參考第一次實驗（實驗 1 和實驗 2）實驗一電子技術(shù)實

6、驗常用儀器儀表的使用及二極管三極 管測試預(yù)習(xí)參考參考實驗教材 P47-52 ，寫出實驗預(yù)習(xí)報告，設(shè)計出相 關(guān)的實驗步驟并繪制填寫測量數(shù)據(jù)的表格。未帶實驗教材和未寫出實驗預(yù)習(xí)報告的同學(xué)，不得進 入實驗室！一實驗?zāi)康模ㄒ妼嶒灲滩?P47）二實驗儀器1 TDS1000B數(shù)字雙蹤示波器2 TFG1010函數(shù)信號發(fā)生器3 THM-1型模擬電子電路實驗系統(tǒng)箱 凡是帶接地符號的插口， 它們已經(jīng)在實驗箱內(nèi)部聯(lián)結(jié)在 一起了（地是共用的） 。三實驗內(nèi)容與步驟（ 1）. 雙蹤示波器電源接通 12min，選擇語言和自動量程 就可以直接進行測量。（2）. 調(diào)節(jié)信號發(fā)生器使其輸出信號分別為：U1=0.1V 、f1=500

7、Hz；U2=2V、f2=1000Hz的正弦波。用示波器測量各信 號電壓及頻率值，測試數(shù)據(jù)填入表 2-1 中。晶體管毫伏表讀出的電壓0.1V2.0V信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號頻率500Hz1000Hz示波器（ VOLT/div ）檔位值峰 - 峰波形格數(shù)峰-峰值電壓 UP-P /V計算有效值 /V示波器（ TIME/div ）檔位值周期格 數(shù)信號周期 Tf=1/T（3）. 用指針式萬用表判斷二極管的陰陽極和三極管的e、c、b 極。對于指針式萬用表來說，紅表筆接內(nèi)部電池的負極，當(dāng)按照下圖測量二極管的時候，會有如圖的結(jié)果：當(dāng)我們發(fā)現(xiàn)指針偏轉(zhuǎn)較大時， 黑表筆接的是二極管的陽極。 對于 NPN三極管，先畫出它

8、的等效電路：由此我們可以設(shè)計出用指針式萬用表判斷B 極和 NPN、PNP型三極管的方法。關(guān)于 C、E 極的判斷，可以仔細參考實驗講義。實驗二 單管放大電路預(yù)習(xí)參考一 實驗?zāi)康模ㄒ妼嶒炛v義P50)二 實驗儀器1TDS1000B數(shù)字雙蹤示波器2TFG1010函數(shù)信號發(fā)生器YB-2172 晶體管毫伏表3THM-1型模擬電子電路實驗系統(tǒng)箱實驗線路（畫在實驗報告紙上）當(dāng)i = 0 時，放大電路處于“靜態(tài)” 。A此時晶體管的 I B、I C、 UBE、UCE 被稱為放大電路的靜態(tài) 工作點（一般為四項，用 I BQ、I CQ、 UBEQ、 UCEQ表示）。B當(dāng)輸入信號 i 不為零時， i 與靜態(tài)值 UB基礎(chǔ)

9、上疊加， 產(chǎn)生一個動態(tài)的 i B、i C。C集電極電阻 RC將 i C的變化以電壓的形式把 CE的變化表 現(xiàn)出來（由于示波器是觀察輸出端的電壓波形，故和輸入 電壓的波形反相） 。我們這里用實驗的方法來確定 合適的 Q點。四 實驗步驟（根據(jù)簡練、明確的原則，自己重新設(shè)計， 寫在實驗報告紙上） 將信號發(fā)生器、實驗箱和示波器按上圖聯(lián)接好。 打開信號發(fā)生器的電源，使其產(chǎn)生某一個頻率的正弦 波信號（例如 1K、2K等，注意： 信號的頻率不要太高） 。 打開示波器的電源，選擇 CH1 通道，選擇合適的垂直 靈敏度，觀察輸出信號的波形。 改變 i 的大小（調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出信號的VP-P或調(diào)節(jié)實驗箱里的作

10、為 RW的電位器旋鈕）同時調(diào)節(jié) RB2 使放大器分別產(chǎn)生飽和失真和截止失真。 反復(fù)調(diào)節(jié) RB2，改變 i 的大小，使示波器顯示的圖形 幅度最大且不失真的正弦波形（或上下同時失真） ，說 明放大器的靜態(tài)工作點合適！ 去掉輸入信號（此時不可再調(diào)節(jié) RB2?。?i =0 ，用示波器的直流擋測量 E、O 點的 UEO值，以此來計算 IC 的值。用示波器的直流擋測量 UC0 和 UEO的值，計算 UCE 的值（不 可直接用示波器直接去測量 UCE?。?UCE = U CO UEO 用示波器測量 UBO的值，由此得到 UBE的值：UBE = U BOUEO 各個實驗箱晶體管的 值略有差別，為方便起見，

11、三 極管 3DG6的取 79 進行計算：IB = （I E）/ （1+） . 計算放大器的電壓放大倍數(shù)，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器，在雙 顯示模式下， 用示波器的 CH1觀測輸入信號 i 的 VP-P 分別等于下表的值 , 用示波器的 CH2測量輸出電壓 UO的 VP-P 值，計算放大器的電壓放大倍數(shù)，填入表中，得到 該放大器的動態(tài)數(shù)據(jù) （我們可以看到輸入信號和輸出信 號相位相反） 。把測得的數(shù)據(jù)填入下表：相之間的實驗數(shù)據(jù)可能有所不同 ！以在本實驗箱上測得 的數(shù)據(jù)為準，不要憑“感覺”私自修改數(shù)據(jù)。第二次實驗 實驗三、四預(yù)習(xí)參考 運算放大器的基本運算電路 1 實驗?zāi)康?（1）掌握用集成運算放大器組成比例、求

12、和電路的方法。 （2）加深對線性狀態(tài)下運算放大器工作特點的理解。 2 知識要點（ 1 ）運算放大器線性組件是一個具有高放大倍數(shù)的放大 器，當(dāng)它與外部電阻、電容等構(gòu)成閉環(huán)電路后，就可組成 種類繁多的應(yīng)用電路。在運算放大器線性應(yīng)用中可構(gòu)成以 下幾種基本運算電路：反相比例運算、同相比例運算、反 相求和運算、加減混合運算等。（2）實驗參考電路見圖 2-9 。靜態(tài)值動態(tài)值uo 的波 形UCQUBQUEQICuiuoAuRB2 合適RB2 減小RB2 增大如何判斷往哪邊擰 RB2 變大呢？方法：去掉輸入信號， 用示波器的直流檔觀察 UB，調(diào)節(jié) RB2，發(fā)現(xiàn) UB 上升，表 明 RB2減小 （在我們的實驗箱

13、里， 逆時針擰， RB2減小?。?. 測量輸入電阻 Ri 及輸出電阻 Ro 。1）. 測量輸入電阻 Ri 在放大電路與輸入信號之間串 入一個固定電阻 RS =10k ，用晶體管毫伏表標定輸入信號 Ui =70mV、f 約為 1000Hz，用示波器測量 US 的值并按照下式 計算 Ri 的值：圖 2-9 比例運算放大電路圖 2-9a R 1 =10k R f =100k R =R1 /R f 圖 2-9b R 1 =10k R f =100k R =R1/R f 圖 2-9c R 1=R2=R3=10kRf =20kR =R1/R 2/R 3/R f圖 2-9d R 1 = R2 =10k R3

14、=5k R= Rf = 20k （ 3）上述運算電路 （在如上參數(shù)設(shè)置下 系）對應(yīng)的輸出電壓關(guān)2）. 測量輸出電阻 Ro 去掉放大器的負載，測量空載 時的輸出電壓 UO和帶負載（ RL=10K）時的輸出電壓 UO，按照下式計算 Ro ，并將測量結(jié)果記入實驗書所示 的表 2-3 中。UoUR1Uo(1Rf)U圖 2-9b ，iR1RfRfRfU o (U i 1Ui 2 f U i3 )R1R2R3圖 2-9a，圖 2-9c，RfRfRfU o ( fU i1 f Ui 2 U i 3 )o R 1 i1 R 2i 2 R 3 i 3圖 2-9d實驗報告1進入實驗室前必須有實驗預(yù)習(xí)報告！根據(jù)實驗

15、講義和預(yù)習(xí)參考，在實驗報告紙上重新組織并填寫“實驗?zāi)康摹?實驗儀器和實驗線路” ，自己設(shè)計實驗步驟和實驗表格， 否則沒有實驗分數(shù)。2上本次實驗的時候，交上一次的實驗報告。3因各個實驗箱里三極管及各個電阻、電位器的差異，互腳情況如下：LM324，接 12V 電源，其管3 實驗內(nèi)容及要求 利用“模擬實驗裝置”中的集成運算放大器（LM324），按要求選擇電阻并連接電路，注意電阻R 的選擇應(yīng)滿足輸入電阻平衡。加入直流信號 Ui , 用數(shù)字萬用表測量輸出電 壓 Uo 。將測量值與理論值比較，計算相對誤差。（ 1）反相比例運算按圖 2-9a 連接線路，輸入 3 種不同幅值的 Ui ，測量 Uo，將測量結(jié)果

16、和計算值填入表 2-6 中。Ui / mvUo/mv測量理論誤差（%）反相100比例5001000同相比例1005001000表 2-6 比例運算測試數(shù)據(jù)（ 2）同相比例運算 按圖 2-9b 連接線路，輸入 3 種不同 幅值的 Ui ，測量 Uo，將測量結(jié)果和計算值填入表 2-6 中。（ 3）反相求和運算 按圖 2-9c 接線，按表 2-7 要求輸入 3 組幅值不同的信號，分別測量輸出值，并與理論值比較， 計算誤差，填入表 2-7 中。（ 4）加減混合運算 按圖 2-9d 接線，按表 2-7 要求輸入 3 組幅值不同的信號，分別測量輸出值，并與理論值比較， 計算誤差，填入表 2-7 中。表 2

17、-7 加減運算測試數(shù)據(jù)輸入信號 Ui / mV輸出信號 Uo/ mVUi1Ui2Ui3測量值理論值誤差 （%）反相 求和 運算第一組100200400第二組200300200第三組400100300加減 混合 運算第一組100200400第二組400300200第三組200400100積分電路實驗 積分電路如下圖所示：上式表明，輸出電壓 Vo 是輸入電壓對時間的積分。由于是 反相輸入，故差一個負號。若輸入的信號為方波（ 250Hz， VP-P=2V，方波中高電平 持續(xù)的時間是 2ms，峰值是 1V），因此，電容器以恒流的方 式進行充電。如果我們在半個周期內(nèi)進行積分，則：這是個斜率為負值的直線方

18、程。它表明，當(dāng)輸入波 形為方波的時候，輸出 Vo 是直線。由于方波是高低電平交 替變化，故構(gòu)成三角波。 上式中， RC叫做時間常數(shù)，常用 綱是時間）。當(dāng)充電時間 t 等于 增大，直到等于運放的電源電壓。 表示（ R 和 C 相乘的量時，Vo=Vs，當(dāng) t ，Vo改變輸入方波的頻率， 實際上就是改變充電時間 t 的數(shù)值。 在實際應(yīng)用電路中，為了防止低頻信號增益過大，常在電 容上并聯(lián)一個電阻加以限制，即圖中的電阻。 實驗步驟 1將信號發(fā)生器、 模擬實驗箱和示波器按照上述線路接好。 2將信號發(fā)生器的輸出調(diào)至頻率為250HZ、VPP 為的方波。3用示波器的直流擋觀察積分波形。4將積分時間常數(shù) RC按照

19、下列表中的數(shù)值進行調(diào)整， 測量輸出波形的 VPP。5 計算輸出波形的 VPP（這項工作必須在進入實驗室前完 成）。6 計算誤差。積分時間常數(shù) 計算輸 出電壓測量輸出 電壓相對誤差100K0.1 10ms30K3ms0.1 100K0.01 1ms30K0.3ms0.01 10K0.1ms0.01 利用“虛地”和“虛斷”的概念，2，流進運放的電流近似為零，于是有 I1I2，電容就以電流 i VS/R 進行充電 （V S是變量 ） 。電容器上的電壓為（ V=Q/C）：電容器上的電荷為： V=Q/C, 當(dāng)極板上的電荷量 Q 或電壓 V 發(fā)生變化時，在電路中 就要引起電流：微分電路實驗 微分電路如下圖

20、所示：這個電流就是流過電阻 R的電流， 在電阻 R 上產(chǎn)生電壓降： 也就是：這個式子表明， 輸出電壓和 RC及輸入電壓微分的負值成比 例，即輸出的負值隨著 R、C 及電壓的變化率的增加而增加。 顯然，輸入正弦、方波和三角波，輸出得到余弦、尖頂脈 沖波和方波。實驗步驟 :1）按上圖連接線路。2）由信號發(fā)生器輸入一個三角波信號 （uiP-P =2V、f=250Hz ）。 用雙蹤示波器同時觀察 ui 和 uo，測量輸出信號的峰 - 峰值 uop-p 和周期 T，繪制輸入、輸出波形。3）由信號發(fā)生器輸入一個方波信號（ uiP-P =2V、f=250Hz ）。 用示波器同時觀察 ui 和 uo，繪制波形

21、。4）由信號發(fā)生器輸入一個正弦波信號（有效值ui =1V、f=250Hz ）。用示波器同時觀察 ui 和 uo，繪制波形。改變輸 入信號的頻率，注意相位關(guān)系的變化。選做：正弦波振蕩電路當(dāng)儲能元件和其他元件相組合，就有可能構(gòu)成振蕩電 路，例如 RC、LC 振蕩電路。振蕩發(fā)生的時候，如果能量不 能夠及時得到補充，該振蕩就無法維持。如果提供的能量 補充，在相位上和輸入信號不同步，振蕩也沒有辦法繼續(xù)。同理，對于正弦振蕩，同相位的正反饋也是不可缺少 的。在保證相位相同的前提下，控制反饋信號的幅度，就 可以省略原先的輸入信號 （Xi 可以是一個微小的自然擾動） ， 振蕩就會持續(xù)下去。 這說明，要使一個振蕩

22、持續(xù)下去，必須要滿足如下兩個條 件： 放大電路（用以提供具有合適幅值的能量作為反饋信號） 和反饋選頻網(wǎng)絡(luò)（保證正反饋信號的相位和輸入端信號的 相位相同）。我們用下面的框圖來說明這個問題：此時，上圖表示的輸入輸出關(guān)系可以用下圖來表示：上面的結(jié)果告訴我們，只要滿足上面兩個條件，該電路 就會產(chǎn)生持續(xù)的振蕩。我們可以證明有下列關(guān)系式存在 （ 具體推導(dǎo)可參考康華光電子技術(shù)基礎(chǔ)第 397 頁） ：是輸出端能夠產(chǎn)生的具有各種頻率正弦波的集合。 虛部等于零就意味著同相位， 里一定有一個頻率為 0 的 正弦波，它滿足使虛部為零的條件。只要控制放大電路的 增益為 3，就滿足了 |AF|=1 的條件，在輸出端就可以

23、得到 我們想要的能夠通過選頻網(wǎng)絡(luò)的正弦波。實驗線路用集成電路組成的 RC正弦波振蕩器的線路參考如下：在上圖中， R1、C1 組成了高通濾波器， 它只允許頻率高 于 f0 的波通過。 R2、C2 組成了低通濾波器，在它的輸入端 對高于 f 0頻率的波進行衰減（選頻） 。因此，在 M 點只有頻率等于 f 0 的正弦波才有可能具有 最大值。由于是同相輸入，只要控制Rf/Ri2 就可以滿足 AF=1 的條件。1按上圖接好電路。2取 R=10K、 C=0.1 。測量頻率 f c計算頻率 f 0誤差 f c f 0R=10KC=0.1 R=10KC=0.01 真的正弦波的振蕩波形，讀取周期。 4按 f 0

24、=1/ （2RC）計算振蕩頻率。 5取 C=0.01 重復(fù) 3-5 步。53仔細調(diào)節(jié) 10K電位器， 使示波器熒光屏上剛好出現(xiàn)不失第四次實驗 （綜合性實驗 ）自選頻率正弦振蕩器和反相放大器耦合的設(shè)計與實施 一實驗?zāi)康?通過直接接觸四運放，鍛煉查閱資料、通盤考慮 問題的能力。 根據(jù)現(xiàn)場的實際情況，設(shè)計合乎要求的正弦波振 蕩器。 體會交流放大器在耦合過程中分離直流分量的必要。 進一步體會放大器放大倍數(shù)和輸入頻率的相互制 約帶寬。 練習(xí)設(shè)計總體方案、表格設(shè)計、實驗步驟等。 實驗器材：四運放 LM324 芯片、模擬實驗箱和示波器。 二實驗內(nèi)容（設(shè)計要求）和過程要求： 1利用信號發(fā)生器，測量 LM324

25、 芯片的帶寬（自己設(shè)計 測量和表格，通過實驗，測量出該放大器的單位增益帶 寬值）。2用四運放 LM324 之一設(shè)計正弦波振蕩器，并把該振蕩 器的振蕩輸出作為信號源使用。 要求該振蕩器的振蕩頻 率大于 2 KHZ （ 根據(jù)實驗箱中現(xiàn)有元器件的情況， 自己 選擇元器件并計算輸出信號的振蕩頻率，要有計算過 程。 LM324 要使用雙電源 ）。3用分壓的方法調(diào)節(jié)該振蕩器輸出端正弦波的VP-P 值。4用四運放 LM324 之二，設(shè)計一個反相輸入的交流放大 器 （要求設(shè)計放大倍數(shù)為 10 倍）。5 用自己設(shè)計的信號發(fā)生器作為信號源，通過幅值調(diào)節(jié) 裝置，把信號輸入到自己設(shè)計的交流放大器中，并用示 波器測量輸

26、入、輸出波形的 VP-P 值，測量所設(shè)計放大 器的實際放大倍數(shù) （本步驟的設(shè)計圖紙必須在進入實驗 室前畫好，相應(yīng)部位的波形標志在旁邊） 。6 用示波器的 CH1 通道觀察起振波形 （或反相放大器的 輸入信號 ），CH2 通道觀察反相放大器的輸出信號，并用示 波器的雙顯示功能，觀察兩個波形的相位，讀出相位差。 7根據(jù)實際測量的結(jié)果，計算誤差并分析原因。 設(shè)計要求：1畫出所設(shè)計的電路圖， 注明所設(shè)計正弦波的頻率及放大 器的放大倍數(shù)。2設(shè)計合適的表格和實驗步驟， 測量反相交流放大器的帶 寬。3設(shè)計合適的表格，填寫在實驗室測量的數(shù)據(jù)（實際振蕩 頻率、正弦波幅值的調(diào)節(jié)范圍、放大后正弦波的 VP-P 值以

27、及對應(yīng)的放大倍數(shù)） 。4實驗完成以后，寫出實驗報告及心得體會，提出優(yōu)化的 方案和值得注意、改進的地方，總結(jié)實驗不盡人意的地 方和原因。5進入實驗室以后，教師即刻檢查預(yù)習(xí)及設(shè)計報告情況， 及時給出預(yù)習(xí)分數(shù)。6凡沒有寫出預(yù)習(xí)報告的同學(xué)，不得進入實驗室做實驗。7為了方便同學(xué)們寫預(yù)習(xí)報告，實驗室平時開放。有需要 晚上或雙休日進行預(yù)習(xí)的同學(xué)，可以事先預(yù)約，由本實 驗室實驗員負責(zé)開門值班。 歡迎大家在實驗室進行現(xiàn)場 預(yù)習(xí)和設(shè)計。數(shù)字實驗預(yù)習(xí)參考（注：所有實驗 處理數(shù)據(jù)都要按照實驗 教程上的實驗報告要求來完成！ ?。嶒炓?基本邏輯門邏輯功能測試及使用預(yù)習(xí)參考 實驗預(yù)習(xí)報告內(nèi)容 ：一 實驗?zāi)康?、?. 實驗

28、設(shè)備與儀 器、 三 . 實驗線路、 四. 實驗內(nèi)容與數(shù)據(jù)、 五. 數(shù)據(jù)分析 與實驗結(jié)論、 實驗體會與思考題。 以上見實驗教程 P76 P79。（ 1） 測試 TTL 系列與門、或門、與非門、異或門及反相 器的邏輯功能。并把結(jié)果填入下表中：輸入輸出與門或門與非門異或門反相器A（K1）B（K2）Q=ABQ=A+BQ=ABQ=ABQ=A00011011（ 2）驗證 CMOS系列或非門 CD4002邏輯功能，記錄測試數(shù) 據(jù)并填入下面的記錄表格。輸入輸出 （或非門）A （K1）B （K2）C（K3）Q=A B C000001010011100101110111（3）測試兩種系列芯片的輸出高、低電平，并將

29、測試數(shù)據(jù) 填入下面的記錄表格。TTL 系列CMOS系列VOH（ V） =VOH（ V） =VOL（ V） =VOL（ V） =（ 4）三態(tài)門 74LS125 應(yīng)用測試：三態(tài)門 74LS125 邏輯功能 驗證：三態(tài)輸出門又稱三態(tài)電路。它與一般門電路不同， 它的輸出端除了出現(xiàn) 0、1 外，還可以出現(xiàn)第三個狀態(tài)，即 高阻態(tài)，亦稱禁止態(tài)。 利用 74LS125三態(tài)門 “線與”連接，（多 個三態(tài)門 “線與 ”連接構(gòu)成總線結(jié)構(gòu)使用時， 在同一時刻只容 許一個工作，其他路三態(tài)門被禁止！ ）三個三態(tài)門的輸入分 別接高電平、地、連續(xù)脈沖。根據(jù)三個開關(guān)不同狀態(tài)觀察 指示燈的變化，體會三態(tài)門的功能，并把結(jié)果填入下表

30、中（注：對于機 06、機電 06、測 06 和化 06、過 06、熱 06 此部分內(nèi)容是選做 ）。實驗數(shù)據(jù)變化的曲線， 見圖 2-2 。通過它可讀得與非門的一些重要參 數(shù)，包括輸出高電平 UOH、輸出低電平 UOL、關(guān)門電平 UOFF、 開門電平 UON、閾值電平 UT、及抗干擾容限 UNT、 UNH等值。K1K2K3Q011101110111b)實驗二 TTL74 系列與非門器件參數(shù)測試預(yù)習(xí)參考 （測、機、 機電專業(yè)適用）實驗預(yù)習(xí)報告內(nèi)容在實驗教程無，另行給出如下。1實驗?zāi)康模?）掌握 TTL 集成與非門的主要參數(shù)的測試方法。（2）掌握 TTL 器件的使用規(guī)則。（3）進一步熟悉數(shù)字電路實驗箱

31、的結(jié)構(gòu)、基本功能和 使用方法。（4）加深對與非門邏輯功能的認識。2知識要點（ 1）本實驗采用二輸入四與非門74LS00，即在一個集成塊內(nèi)含有 4 個互相獨立的與非門，每個與非門有兩個輸 入端。其引腳排列見圖 2-1 。圖 2-2 與非門傳輸特性3 實驗內(nèi)容及要求（1）74LS00技術(shù)參數(shù)的測試 Iil 測試線路見圖 2-3a ，I ih 測試線路見圖 2-3b, UOH、UOL測試線路見圖 2-3c 。將測試結(jié) 果記入表 2-1 中。a)圖 2-1 74LS00 管腳圖（2）TTL 與非門的主要參數(shù)及電壓傳輸特性1）低電平輸入電流 I IL 和高電平輸入電流 I IH 。 I IL 是指被測

32、輸入端接地，其余輸入端懸空時，由被測輸入端流出的電 流值； I IH 是指被測輸入端接高電平，其余輸入端接地的輸 入電流。 I IL 相當(dāng)于前級門輸出低電平時，后級向前級門灌 入的電流，因此，它關(guān)系到前級門的灌電流負載能力，即 直接影響前級門電路帶負載的個數(shù)；在多級門電路中，I IH相當(dāng)于前級門輸出高電平時，前級門的拉電流負載，其大 小關(guān)系到前級門的拉電流負載能力。由于 I IH 較小，難以測 量，一般免于測試。1）輸出高電平 UOH 當(dāng)輸入端任何一個接低電平時輸出的 電平值。2）輸出低電平 UOL 當(dāng)輸入端全部為高電平時輸出的電平 值。3）扇出系數(shù) N0 是指同一型號與非門作為負載時，輸出所

33、 能驅(qū)動同類門的最大數(shù)目，它是衡量門電路負載能力的一 個參數(shù)。4）平均傳輸延遲時間 t pd 是衡量門電路開關(guān)速度的重要參 數(shù)，是指輸入波形上升沿的 50Uim 至輸出波形下降沿 50 Uom兩點的時間間隔 tpdl 與輸入波形下降沿的 50Uim 至輸出 波形上升沿 50 Uom兩點的時間間隔 t pdh之和的平均值。5）電壓傳輸特性 與非門的輸出電壓 Uo 隨輸入電壓 Ui 而c） d） 圖 2-3 參數(shù)測量線路表 2-1 TTL 與非門電參數(shù)測試表I IL /mAI IH /uAUOH /VUOL /V（ 2）電壓傳輸特性的測試按圖 2-3d 接線，調(diào)節(jié)電位器Rw，使 Ui 從 0V 向

34、高電平變化，逐點測量 Ui 和對應(yīng)于 Ui 的 Uo 值，記入表 2-2 中。表 2-2 TTL 傳輸特性測試表Ui /V00.30.50.80.911.11.21.3U0/VUi /V1.41.51.61.82.02.43.03.64.0U0/V4 預(yù)習(xí)要求（1）復(fù)習(xí) TTL 與非門各參數(shù)定義、意義與測試方法。（ 2）熟悉與非門靜態(tài)傳輸特性及測試方法。5實驗器材（ 1）數(shù)字實驗系統(tǒng)。（2）數(shù)字萬用表。（3）74LS00集成電路、 1k電位器、 200電阻各 1個。 6實驗報告要求（ 1）記錄、整理實驗結(jié)果，并對結(jié)果進行分析。（ 2）畫出實測的電壓傳輸特性曲線（要求用坐標紙） ，并 從中讀出有

35、關(guān)參數(shù)值。7思考題（ 1）TTL 與非門輸入端懸空相當(dāng)于輸入何種邏輯？為什么？實驗三 譯碼器、編碼器及數(shù)碼顯示電路預(yù)習(xí)參考（仿真 實驗）實驗預(yù)習(xí)報告內(nèi)容在實驗教程無，另行給出如下。一實驗?zāi)康?）掌握組合邏輯電路的設(shè)計和測試方法。2）熟悉利用基本門電路設(shè)計集成譯碼器邏輯功能的方法。3）進一步掌握使用 MAX+plusII 工具進行數(shù)字電路設(shè)計的 方法。二實驗原理1）譯碼器 譯碼器的邏輯功能是將每個輸入的二進制 代碼譯成對應(yīng)的輸出高和低電平信號。常見的譯碼器有二 進制譯碼器、十進制譯碼器和顯示譯碼器等。二進制譯碼 器的輸入是一組二進制代碼，輸出是一組與代碼一一對應(yīng) 的高低電平。2 ）實驗邏輯圖由圖

36、 3-1 可得出輸出邏輯表達式Y(jié)3 AB E N ，Y 2 A B E N ， Y1AB E N ， 如圖 3-3 所示。 ） 在 Project Name 框中，鍵入 test1 ，若改變 test1 所 屬子目錄，用戶可在 Directories 窗口中修改。4）選擇 OK，則 MAX+plusII9.5 標題欄會變成新的項目名稱： MAX+plusII Manager-d:Max2worktest1 。. 建立新的圖形輸入文件Y0A B E N 。式中 EN 作為公共使能端，是低電平有效的信號。 A、 B 兩個輸入變量取值的不同，會輸出對應(yīng)不同 的四個量，輸出量也是低電平有效。）選擇 G

37、raphic Editor file圖形輸入后，再選擇 OK，則出現(xiàn)一個無名稱的圖形編輯窗口，如圖 3-5 所示。圖中 標明了每個按鈕的功能，這些按鈕在今后的設(shè)計中會經(jīng)常 用到。）在無名稱的編輯窗口中，選擇 File save 或 save as ， 出現(xiàn) save as 窗口，在 File Name 中，輸入 test1.gdf 文 件名， .gdf 是缺省擴展名。選擇 OK，即將文件 test1.gdf 保存到當(dāng)前項目子目錄下。圖 3-1 2-4 譯碼器邏輯功能圖注意：此圖上的元器件符號可能與軟件中元器件符 號不同 ！三 . 實驗內(nèi)容首先必須熟悉 MAX+plusII 軟件的使用 （看實驗

38、指導(dǎo)書 P165-176 的內(nèi)容）。（ 1）MAX+plusII 使用入門：1. 建立新項目編輯圖形輸入文件MAX+plusII 為實現(xiàn)不同的邏輯功能，提供了大量的圖元和宏功能符號來供設(shè)計人員在圖表編輯器文件中直接使用。其中， Prim（ Altera 圖元庫）包括基本的邏輯塊電路，mf（宏功能庫）包括所有）用 MAX+plusII編譯一個設(shè)計文件之前，必須先指定）啟動 MAX+plusII ：在 WINDOWS 98/2000界面下， 單擊開始程序 Altera MAX+plusII9.5 ，進入 MAX+plusII9.5 管理器窗口，如圖 3-2 所示。一個項目文件，選中 File Pr

39、oject Name，顯示對話框，塊的步驟如下：圖 3-5） 選擇工具有效時， 鼠標以確定輸入位置。）選擇 Enter Symbol Symbol 對 話 框 ， 在maxplusmax2libprim74 系列邏輯。輸入圖元或宏功能 圖形編輯口在圖形編輯器窗口的空白處單擊或雙擊鼠標就會出現(xiàn)一個 Enter Symbol Libraries 框 中 選 擇路徑，所有的 Altera 圖元）在文件菜單中， 選中 File New，出現(xiàn)如圖 3-4 所 示的 New對話框， New的對話框是請讀者選擇輸入方法： 是 圖形輸入、符號輸入、文本輸入還是波形輸入，現(xiàn)指導(dǎo)讀 者使用圖形輸入。就會以列表的方

40、式顯示出來，選中所需的輸入圖元，然后 選擇 OK，所選的圖元就會出現(xiàn)在圖形編輯器中，如圖 3-6 所示。只要重復(fù)上述兩步，即連續(xù)選取圖元。 74 系列符號 的輸入方法和圖元的輸入方法相似，只要 在 Symbol Libraries 框中選擇 “ maxplusmax2libmf ” 路徑即可。 圖元的符號表示采用美國標準，與我國標準有所不同。 ）如果需要聯(lián)結(jié)兩個端口，可將鼠標移到其中一個端口 上，這時鼠標指示符自動變?yōu)椤?+”形狀，然后一直按住鼠 標左鍵并將鼠標拖到第二個端口，放開左鍵，則一條連線 被畫好了，如圖 3-7 所示。如果需要刪除一根連線，可單 擊此線使其變成高亮線，然后按 Del

41、鍵即可。）下面放置輸入輸出引腳，放置方法與放置圖元相似， 即在圖形編輯器窗口的空白處雙擊鼠標左鍵后，顯示出 Enter Symbol 對話框。只要在符號對話框中鍵入 Input ，然 后選擇 OK ，符號 Input 就會顯示在圖形編輯器中。 若在 Enter Symbol 對話框中鍵入 Output ，則 Output 就會顯示出來。 在 引腳的 Pin-Name 處雙擊鼠標左鍵，可以對引腳進行命名 , 如圖 3-8 所示。如果要重復(fù)放置同一個符號，可用復(fù)制符號的方法， 這樣可以提高圖形輸入的速度，復(fù)制符號的具體方法是將 鼠標放在所要復(fù)制的符號上， 按下 Ctrl 鍵和鼠標左鍵不放，同時拖住

42、鼠標，并把它放在指定位置即可完成。另外還可 以單擊右鍵，用 Copy 和 Paste 命令進行。單擊右鍵也可對符號、引腳或引線進行水平或垂直翻轉(zhuǎn)、 或旋轉(zhuǎn) 90 、180 和 270 。除了引腳以外，對引線也可以進行命名。方法是選中需命 名的引線，然后輸入名字。對于 n 位寬的總線 A 命名，可 以采用 An 0 形式，其中單個信號可用 A0、A1、A2，An 形式。同一名稱的引線即使在圖形中不相連，它們在邏輯 上也是相連的。因此對較長或較難連通的聯(lián)結(jié)線只要將它 們命名為同一名稱即可相連。如果引線與引腳同名，則表示這條引線與引腳是相連 的，但不能存在相同名稱的引腳。）圖形編輯器選項 在圖形編輯

43、窗口的 Options 菜單中 列出了編輯圖形時的一些選項，如圖 3-9 所示，包括文本 的字型和大小控制、線型、顯示任務(wù)和網(wǎng)絡(luò)控制等，讀者 可以根據(jù)需要進行選擇。編譯項目文件MAX+plusII 編譯器可以檢查項目中的錯誤，并進行邏 輯綜合，將項目最終設(shè)計結(jié)果加載到 Altera 器件中去，并 為模擬和編程產(chǎn)生輸出文件。我們將利用編譯器檢查輸入 圖形文件的錯誤，并對編譯后的結(jié)果進行功能仿真和時序 仿真。1）打開編譯器窗口：在 MAX+plusII 菜單內(nèi)選擇 Compiler 菜單項，則出現(xiàn)編譯器窗口，如圖 3-10 所示。2）選擇 Start 即可開始對所要編譯的項目文件進行處理。 在編譯

44、項目文件期間，所有信息、錯誤和警告將會自動在 信息處理窗口中顯示出來。如果有錯誤發(fā)生，選中該錯誤 信息，然后按下 Locate 按鈕，就會定位在該錯誤所在設(shè)計 文件中的位置，如圖 3-11 所示。3）如果輸入圖形文件有錯誤，可修改錯誤后，再重復(fù)1）、2）。編譯通過后，編譯器會將項目的設(shè)計結(jié)果加載到一個Altera 器件中，同時產(chǎn)生報告文件、編程文件和用于仿真 的輸出文件。5. 創(chuàng)建波形文件并進行功能仿真 設(shè)計輸入和編譯僅僅是整個設(shè)計過程的一部分，成功 的編譯只能保證為項目創(chuàng)建一個編程文件，而不能保證該 項目將按期望的那樣運行。因此需要通過模擬來驗證項目 的功能是否正確。在模擬過程中，需要給 M

45、AX+plusII 模擬 器提供輸入變量，模擬器將利用這些輸入信號來產(chǎn)生輸出 信號（與可編程器件在同一條件下產(chǎn)生的信號相同） 。 根據(jù)所需的信息種類， 設(shè)計人員可用 MAX+plusII 進行功能 或時序模擬。功能模擬僅僅測試項目的邏輯功能，而時序模擬不僅測試邏輯功能，還可測試目標器件最差情況下的 時間關(guān)系。創(chuàng)建模擬文件和功能模擬的方法如下：1）從 File 菜單中選擇 New，然后選擇 Waveform Editor File ，從下拉列表中選擇 .scf 擴展名，并按 OK，即可創(chuàng)建 一個新的無標題文件，如圖 3-12 所示。2）從 File 菜單中選擇 End Time，鍵入 1 s，按

46、 OK鍵， 設(shè)置了模擬的時間長度為 1 s 。3）在 Options 菜單中選擇 Grid Size ，鍵入 40ns ，按 OK鍵，網(wǎng)格時間間距即變成 40ns 。4）在圖 3-43 中選擇 Node 菜單中的 Enter Nodes from SNF 菜單項或在窗口內(nèi)的空白處單擊鼠標右鍵， 則 Enter Nodes From SNF對話框?qū)⒊霈F(xiàn)在屏幕上 ,如圖 3-13 所示。僅選中 Type 框中 input 和 output 項，再選擇 list ，可列出所有 的 input 和 output 。單擊可使用節(jié)點或組窗口中的所需項， 選擇右箭頭，把選中的結(jié)點或組送到右窗口 , 選擇 O

47、K 后， 出現(xiàn)波形編輯器。010，），如圖 3-15 所示。7）選擇 File Save As, 在 File Name 框中會自動出現(xiàn) test1.scf ，然后選擇 OK，存盤。8）在 MAX+plusII 菜單中， 選擇 Simulator ，出現(xiàn)如圖 3-16 所示的對話框，單擊 Start 按鈕，若無錯誤，則顯示零錯 誤零警告框，單擊 OK后，出現(xiàn)波形框，這時可根據(jù)輸入波形來觀 察對應(yīng)的輸出波形是否正確。9）通過光標鍵移動參考線，可觀察此時參考線處的數(shù)據(jù)， 數(shù)據(jù)值顯示在第二列。10）利用右側(cè)的放大工具將波形放大，會發(fā)現(xiàn)輸出波形并 沒有完全對應(yīng)于輸入波形，如圖 3-17 所示，這是由于

48、延時 產(chǎn)生的。6. 進行時序分析 編譯完成后，可以利用時序分析器（ Timing Analyzer ）來 分析設(shè)計項目的性能。時序分析器提供了三種分析模式， 見表 3-1 。圖 3-13 Enter Nodes from SNF 對話框5）此時 output 為不定態(tài)，可根據(jù)需要編輯input 的狀態(tài)來觀察輸出波形，即可以 利用左邊給出的快捷按鈕進行波形編輯。是選擇工具，可以用來選擇一段波形。按下選擇工具，在波形編輯區(qū)拖動鼠標即可選中一段波形。也可單擊 Name以選中整個波形。是字符輸入工具。 是波形編輯工具，按下編 輯工具按鈕，在波形編輯區(qū)拖動鼠標即可修改一段波形。 波形的最小變化不會超過網(wǎng)

49、格間距，故可以改變網(wǎng)格間距 設(shè)定波形最小變化?，F(xiàn)在介紹更靈活的波形編輯工具，如 圖 3-14 所示給出了各波形編輯工具快捷鍵的主要功能。分析模式說明延遲矩陣分析多個源節(jié)點和目標節(jié)點之間的傳播延遲路徑時序邏輯電路性能分析時序邏輯電路的性能、包括限制性能的延遲，最小的時鐘周期和最高的電路工作頻率建立/保持 矩陣計算從輸入引腳到觸發(fā)器、鎖存器和異步RAM的信號輸入所需最少的建立和保持時間在這里只做傳播延遲分析 , 在 Analysis 菜單中選擇 Delay Matrix 項，然后選擇 Start ，則時序分析器立即開 始對項目進行分析 , 并計算項目中每對聯(lián)結(jié)的結(jié)點之間的 最大和最小傳播延遲時間，

50、如圖 3-18 所示。表格中顯示的 延遲時間與所選的器件的速度有關(guān)。至于如何選擇編程所 用的器件，我們以后再逐步介紹。6）這里我們輸入 input 的所有狀態(tài)（ ABC:000、 001、10表 3-1 時序分析器（2）通過MAX +PLUS II 軟件試用基本門電路按圖 3-1 的 連接成一個譯碼器電路，并進行功能仿真及時序分 析。四 . 預(yù)習(xí)要求1 預(yù)習(xí)時序電路的分析和設(shè)計方法。2 預(yù)習(xí)計數(shù)器的工作原理。3 根據(jù)實驗要求應(yīng)事先畫出總體接線圖及寫出詳 細的設(shè)計步驟。五 . 實驗報告要求1 寫出設(shè)計過程，畫出實驗電路圖，并繪制仿真后 的波形圖。2 總結(jié)時序電路的特點及實驗心得體會。實驗四 中小

51、規(guī)模集成電路組合邏輯設(shè)計預(yù)習(xí)參考 實驗預(yù)習(xí)報告內(nèi)容：一 實驗?zāi)康摹⒍?. 實驗設(shè)備與儀 器、 三 . 實驗線路、 四. 實驗內(nèi)容與數(shù)據(jù)、 五. 數(shù)據(jù)分析 與實驗結(jié)論、 實驗體會與思考題。 以上見實驗教程 P64 P65。其中： 二. 實驗器材與設(shè)備給出的實驗電路器件： 2 輸入端與門 74LS08，2 輸入端 與非門 74LS00，2 輸入端或門 74LS32，非門 74LS04， 2 輸（ 入端或非門 4001， 4 輸入端與非門 4012（ 2 塊），4 輸入端 或非門 4002。四 . 實驗內(nèi)容與數(shù)據(jù)、 設(shè)計內(nèi)容要求： 計 06、電 06、通 06 和自 06 要求選擇設(shè)計題目 A 、 B ；機 06、機電 06、測 06 要求選擇設(shè)計題目 B、 C；化 06-14, 過 06-14，熱 06-1、2 實驗題目為： 保險柜的兩層門上各裝有一個開關(guān)，當(dāng)任何一層門打開 時，報警燈亮，試用一邏輯門來實現(xiàn)。 . 某同學(xué)參加四門課程考試，規(guī)定如下： （1） 課程 A 及格得 1 分，不及格得 0 分； （2）課程 B及格得 2 分，不及格得 0分；（3）課程 C 及格得 4 分，不及格得 0 分；（4）課程 D 及格