電子技術(shù)II實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書20110126

1、電子技術(shù)II實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書電 子 系楊 杰2007年7月實(shí)驗(yàn)一 常用電子儀器的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)電子電路實(shí)驗(yàn)中常用的電子儀器示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表等的主要技術(shù)指標(biāo)、性能及正確使用方法。2. 初步掌握用雙蹤示波器觀察正弦信號(hào)波形和讀取波形參數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理在電子電路實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常使用的電子儀器有示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表及頻率計(jì)等。它們和萬用電表一起，可以完成對(duì)電子電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工作情況的測(cè)試。各種電子儀器在實(shí)驗(yàn)中往往要綜合使用，應(yīng)按照信號(hào)流向，以連線簡捷、調(diào)節(jié)順手、觀察與讀數(shù)方便等原則進(jìn)行合理布局，各儀器與被測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置之間的布局與連接如圖11所示。接線時(shí)應(yīng)注意，為

2、防止外界干擾，各儀器的公共接地端應(yīng)連接在一起，稱共地。信號(hào)源和交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或?qū)Ｓ秒娎|線，示波器接線使用專用電纜線，直流電源的接線用普通導(dǎo)線。圖11 模擬電子電路中常用電子儀器布局圖1示波器示波器是一種用途很廣的電子測(cè)量儀器，它既能直接顯示電信號(hào)隨時(shí)間變化的波形，同時(shí)能對(duì)電信號(hào)進(jìn)行各種參數(shù)的測(cè)量，如頻率、幅值、相位、信號(hào)上升沿和下降沿時(shí)間等。2. 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器是一種信號(hào)源，按需要可輸出正弦波、方波、三角波等多種信號(hào)波形。輸出信號(hào)的幅度和頻率可通過面板上的按鈕、開關(guān)隨意調(diào)節(jié)。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器作為信號(hào)源，它的輸出端不允許短路。3交流毫伏表交流毫伏表是一種高輸入阻抗的電壓

3、表，一般測(cè)量的信號(hào)頻率較寬，可用來測(cè)量正弦交流電壓的有效值。為了防止過載而損壞，測(cè)量前一般先把量程開關(guān)置于量程較大位置上，然后在測(cè)量中逐檔減小量程。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量1雙蹤示波器GOS-602112交流毫伏表NY451013函數(shù)信號(hào)發(fā)生器SP1642B1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1用示波器內(nèi)校準(zhǔn)信號(hào)進(jìn)行自檢。（1）掃描基線調(diào)節(jié)將示波器的顯示方式開關(guān)置于“單蹤”顯示（CH1或CH2），輸入耦合方式開關(guān)置“GND”，觸發(fā)方式開關(guān)置于“自動(dòng)”。開啟電源開關(guān)后，調(diào)節(jié)“輝度INTEN”、“聚焦FOCUS”等旋鈕，使熒光屏上顯示一條細(xì)而且亮度適中的掃描基線。然后調(diào)節(jié)“X軸位移”和“Y軸位移”旋鈕，使掃描

4、線位于屏幕中央。（2）顯示“校準(zhǔn)信號(hào)”波形將示波器面板上的“校正信號(hào)”通過專用電纜線引入選定的Y通道（CH1或CH2），將Y軸輸入耦合方式開關(guān)置于“AC”，觸發(fā)源(SOURCE)選擇置“VERT AC”。調(diào)節(jié)X軸“掃描速率”開關(guān)（time/div）和Y軸“輸入靈敏度”開關(guān)（Volts/div），使示波器顯示屏上顯示出一個(gè)或數(shù)個(gè)周期穩(wěn)定的方波波形。（3） 測(cè)量“校準(zhǔn)信號(hào)”幅度將“Y軸靈敏度調(diào)節(jié)”旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置(VAR燈不亮)，“Y軸靈敏度”（V/div）開關(guān)置適當(dāng)位置，讀取校準(zhǔn)信號(hào)幅度，記入表11。（4） 測(cè)量“校準(zhǔn)信號(hào)”頻率將“X軸靈敏度調(diào)節(jié)”旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，“X軸靈敏度”（t/d

5、iv）開關(guān)置適當(dāng)位置，讀取校準(zhǔn)信號(hào)周期，記入表11。表11項(xiàng)目幅度頻率標(biāo)準(zhǔn)值0.51KHz實(shí)測(cè)值一般示波器的校準(zhǔn)信號(hào)是頻率為1KHz、峰值為0.5V的方波，若測(cè)量值與之相同，說明示波器工作正常。2用示波器和交流毫伏表測(cè)量交流信號(hào)參數(shù)調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器，使之輸出有效值均為1V（50輸出端，用交流毫伏表測(cè)量），頻率分別為100Hz、1KHz、10KHz的正弦波信號(hào)。調(diào)節(jié)示波器X軸“掃描速率”開關(guān)及Y軸靈敏度開關(guān)，測(cè)量信號(hào)源輸出電壓的頻率及峰值，填入表12。表12信號(hào)電壓頻率示波器測(cè)量值交流毫伏表讀數(shù)/V示波器測(cè)量值周期/ms頻率/Hz峰峰值/V有效值/V（計(jì)算）100Hz11KHz,110KHz1

6、五、注意事項(xiàng)1. 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器不能短路，交流毫伏表在小量程下不能開路。2. 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表、雙蹤示波器等必須采用共地接法。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析及問題簡答1. 交流毫伏表能否測(cè)直流電壓？2. 能否用數(shù)字萬用表的交流電壓檔測(cè)量本實(shí)驗(yàn)中的信號(hào)幅度？為什么？3電子測(cè)量中采用共地接法的目的是什么？說明：周期（頻率）測(cè)量法：1.讀格（確認(rèn)處于校準(zhǔn)態(tài)） 2.用測(cè)量游標(biāo) 3. 直接讀下部數(shù)據(jù) 電壓測(cè)量法：1.讀格（確認(rèn)處于校準(zhǔn)態(tài)） 2.用測(cè)量游標(biāo) 3. 直接讀下部數(shù)據(jù)（CH1） 實(shí)驗(yàn)二 晶體管共射極單管放大器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)會(huì)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試方法。2. 分析靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器性能的影響。3

7、. 掌握放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失真電壓的測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)原理1由于電子器件是非線形元件，性能的分散性又比較大，在制作晶體管放大電路時(shí)，除依據(jù)所用元器件的參數(shù)進(jìn)行必要的設(shè)計(jì)外，還必須對(duì)放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)和各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行實(shí)際調(diào)試。2. 圖21為電阻分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定單管放大器。它的偏置電路采用RB1和RB2組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻RE，以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)在放大器的輸入端加入輸入信號(hào)ui后，在放大器的輸出端便可得到一個(gè)與ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號(hào)u0。 圖21 單管放大器3在圖21電路中，當(dāng)流過偏置電阻RB1和RB2 的電流遠(yuǎn)大于晶體管T的基

8、極電流IB時(shí)（一般設(shè)計(jì)時(shí)都應(yīng)滿足此條件），它的靜態(tài)工作點(diǎn)可用下式估算：電壓放大倍數(shù)輸入電阻輸出電阻4晶體管放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，對(duì)放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點(diǎn)偏高，放大器在加入交流信號(hào)以后易產(chǎn)生飽和失真，此時(shí)uO的負(fù)半周將被削底，如圖22(a)所示；如工作點(diǎn)偏低則易產(chǎn)生截止失真，即uO的正半周被縮頂（一般截止失真不如飽和失真明顯），如圖22(b)所示。這些情況都不符合放大器不失真放大的基本要求。5通常多采用調(diào)節(jié)偏置電阻RB2的方法來改變靜態(tài)工作點(diǎn)。6. 為了在輸出端得到較大幅度的不失真信號(hào)，靜態(tài)工作點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在交流負(fù)載線的中點(diǎn)附近。 圖22（a）飽和失真 圖22（b）截止

9、失真三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備表21序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1模電實(shí)驗(yàn)箱浙江天煌12雙蹤示波器GOS-602113交流毫伏表NY451014數(shù)字萬用表UT5815函數(shù)信號(hào)發(fā)生器SP1642B16直流穩(wěn)壓電源GPS-3303C1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測(cè)量靜態(tài)工作點(diǎn)按圖連接電路，接通12V直流電源，調(diào)節(jié)RW，使UE=2.0V（即IC = 2mA），用數(shù)字萬用表直流電壓檔測(cè)量UB、UC與UE，數(shù)據(jù)記錄于表22。表22測(cè)量值計(jì)算值UB/VUE/VUC/VUBE/VUCE/VIC/mA2.022測(cè)量電壓放大倍數(shù)在放大器輸入端加入1KHz的正弦信號(hào)Us，調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)大小使Ui（B點(diǎn)與地之間的輸入電壓）為10 m

10、V，用示波器觀察放大器輸出電壓Uo，在輸出波形不失真條件下，分別用交流毫伏表測(cè)量RL=2.4k和空載情況下的Uo以及函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)Us。數(shù)據(jù)記錄于表23。表23RL/kUo/VAvUoUi波形相位關(guān)系（用兩種顏色畫圖、標(biāo)注坐標(biāo)單位）243觀察輸入、輸出信號(hào)的相位關(guān)系用雙蹤示波器同時(shí)觀察輸入U(xiǎn)i、輸出Uo的信號(hào)波形，記錄其相位關(guān)系于表22。4觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形失真的影響置RL。確認(rèn)放大器的靜態(tài)為UE =2.0V（即IC = 2mA），用示波器觀察輸出信號(hào)，確認(rèn)輸出無失真（否則重新在無交流信號(hào)輸入的前提下重調(diào)RW ）。逐步加大函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸入信號(hào)，使輸出電壓u0 足夠大但不失真。

11、保持輸入信號(hào)不變，減小RW值，使輸出波形Uo出現(xiàn)飽和失真，測(cè)出相應(yīng)的UCE 、IC ，記錄于表23。（注：用測(cè)UE的方法測(cè)IC：IC=UE/RE）保持輸入信號(hào)不變，增大RW值，使輸出波形Uo出現(xiàn)截止失真，測(cè)出相應(yīng)的UCE 、IC ，記錄于表23。（注：用測(cè)UE的方法測(cè)IC：IC=UE/RE）表23IC/mAUCE/VUO波形失真情況飽和失真不失真截止失真注： 用測(cè)UE的方法間接測(cè)IC 。 每次測(cè)靜態(tài)值IC和UCE 等時(shí)都要令即使Ui0（即把信號(hào)源的輸出旋鈕旋至零）。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1簡答： 若靜態(tài)工作點(diǎn)偏上，易發(fā)生什么失真？若靜態(tài)工作點(diǎn)偏下，易發(fā)生什么失真？2簡答：如果無論怎么調(diào)節(jié)RB2，在輸入不

12、失真得情況下，輸出都有明顯失真，可能是什么原因？實(shí)驗(yàn)三 集成運(yùn)算放大器的應(yīng)用（模擬運(yùn)算電路）一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 研究由集成運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運(yùn)算電路的方法。2. 掌握運(yùn)算放大器的使用方法，了解其在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮的問題。二、實(shí)驗(yàn)原理1集成運(yùn)算放大器是一種電壓放大倍數(shù)極高的直接耦合多級(jí)放大電路。當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反饋電路時(shí)，可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)等模擬運(yùn)算電路。2基本運(yùn)算電路幾種典型的運(yùn)算電路如下：圖3-3 同相比例運(yùn)算電路圖3-5 uA 741管腳排列三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)

13、與規(guī)格數(shù)量備注1模電實(shí)驗(yàn)箱浙江天煌12雙蹤示波器GOS-602113交流毫伏表NY451014數(shù)字萬用表UT5815函數(shù)信號(hào)發(fā)生器SP1642B16直流穩(wěn)壓電源GPS-3303C1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1反相比例運(yùn)算電路（1）調(diào)零，按圖3-1連接實(shí)驗(yàn)電路，接通±12V電源，輸入端對(duì)地短接，調(diào)節(jié)Rp，使U0=0。（2）輸入f =100Hz，Ui=0.5V的正弦交流信號(hào)，用交流毫伏表測(cè)量相應(yīng)的U0，并用示波器觀察ui和u0的波形，填入表3-1中。注意ui和u0的相位關(guān)系。2同相比例運(yùn)算電路（1）按圖3-3（a）連接實(shí)驗(yàn)電路。實(shí)驗(yàn)步驟同上，將結(jié)果填入表31中。（2）電壓跟隨器實(shí)驗(yàn)，將圖3-3（a）中

14、的R1斷開，得圖3-3（b）電路，重復(fù)（1）的內(nèi)容。表31 ( f =100Hz，Ui = 0.5V )項(xiàng)目Ui / VUo/VAVui波形、u0波形（用兩種顏色畫圖、標(biāo)注坐標(biāo)單位）實(shí)測(cè)值計(jì)算值反相比例0.5同相比例0.53反相加法運(yùn)算電路（1）按圖3-2連接實(shí)驗(yàn)電路，調(diào)零和消振。（2）輸入信號(hào)采用直流信號(hào)，用直流電壓表測(cè)量輸入電壓Ui1、Ui2及輸出電壓Uo，填入3-2中。4減法運(yùn)算電路（1）按圖3-4連接實(shí)驗(yàn)電路，調(diào)零和消振。（2）采用直流輸入信號(hào)，實(shí)驗(yàn)步驟同內(nèi)容3，填入表3-2中。表3-2項(xiàng)目Ui1/V0.20.20.20.20.20.2Ui2/V0.10.20.30.10.20.3反相

15、加法Uo/V實(shí)測(cè)值計(jì)算值減法Uo/V實(shí)測(cè)值計(jì)算值五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 整理測(cè)量結(jié)果，填寫相關(guān)表格。2把實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算值比較，分析誤差原因。3. 如果沒有交流毫伏表能否完成本次實(shí)驗(yàn)? 實(shí)驗(yàn)四 邏輯門與組合邏輯電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?熟悉TTL、CMOS門的邏輯功能。2掌握用“與非”門構(gòu)成其他常用邏輯門電路的方法。3掌握組合邏輯電路的分析方法與測(cè)試方法。二、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)邏輯代數(shù)的知識(shí)，用“與非”門可實(shí)現(xiàn)其他邏輯門的邏輯關(guān)系：Y1= Y2= Y3=AB= Y4=A+B= Y5= Y6=實(shí)驗(yàn)前按下圖給出的Y1Y6邏輯電路圖，根據(jù)集成片的引腳排列分配好各引腳。 （a） (b) (c)（d） (e) (f)圖41

16、 用“與非”門實(shí)現(xiàn)各種基本邏輯關(guān)系三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1數(shù)電實(shí)驗(yàn)箱浙江天煌12數(shù)字萬用表UT5813集成芯片74LS00,74LS86或CD4011,CD40301組2選1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1按圖41（f），分配好74LS00（或CD4011）集成片的各引腳并正確接線，將測(cè)試結(jié)果填入表4-1，驗(yàn)證其邏輯功能。表4-1ABY1Y2Y3Y4Y5Y6000110112按下圖分配好74LS00和74LS86（或CD4011和CD4030）集成片的引腳，并正確接線，即用“異或”門和“與非”門組成的全加器電路。圖42 用“與非”門實(shí)現(xiàn)“異或”邏輯關(guān)系3將測(cè)試結(jié)果填入表4-2，驗(yàn)證其邏輯功能。圖中Ai，Bi為加數(shù)，Ci-1為來自低位的進(jìn)位；Si為本位和，Ci為向高位的進(jìn)位信號(hào)。表4-2Ai00110011Bi01010101Ci-100001111SiCi五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. Y6具有何種邏輯功能？2. 若“或非”門有多余的輸入端，應(yīng)該如何處理？ 注意事項(xiàng)1. TTL邏輯門輸入端懸空相當(dāng)于輸入高電