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文檔簡介
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)信號發(fā)生器、交流毫伏表及頻率計等。它們和萬用電表一起,可以完成對電子電路的靜態(tài)和動態(tài)工作情況的測試。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,各儀器與被測實(shí)驗(yàn)裝置之間的布局與連接如圖11所示。接線時應(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量儀器,它既能直接顯示電信號隨時間變化的波形,同時能對電信號進(jìn)行各種參數(shù)的測量,如頻率、幅值、相位、信號上升沿和下降沿時間等。2. 函數(shù)信號發(fā)生器函數(shù)信號發(fā)生器是一種信號源,按需要可輸出正弦波、方波、三角波等多種信號波形。輸出信號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)信號發(fā)生器作為信號源,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,一般測量的信號頻率較寬,可用來測量正弦交流電壓的有效值。為了防止過載而損壞,測量前一般先把量程開關(guān)置于量程較大位置上,然后在測量中逐檔減小量程。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號名稱型號與規(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”。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”波形將示波器面板上的“校正信號”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或數(shù)個周期穩(wěn)定的方波波形。(3) 測量“校準(zhǔn)信號”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)信號幅度,記入表11。(4) 測量“校準(zhǔn)信號”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)信號周期,記入表11。表11項目幅度頻率標(biāo)準(zhǔn)值0.51KHz實(shí)測值一般示波器的校準(zhǔn)信號是頻率為1KHz、峰值為0.5V的方波,若測量值與之相同,說明示波器工作正常。2用示波器和交流毫伏表測量交流信號參數(shù)調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器,使之輸出有效值均為1V(50輸出端,用交流毫伏表測量),頻率分別為100Hz、1KHz、10KHz的正弦波信號。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),測量信號源輸出電壓的頻率及峰值,填入表12。表12信號電壓頻率示波器測量值交流毫伏表讀數(shù)/V示波器測量值周期/ms頻率/Hz峰峰值/V有效值/V(計算)100Hz11KHz,110KHz1
6、五、注意事項1. 函數(shù)信號發(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. 交流毫伏表能否測直流電壓?2. 能否用數(shù)字萬用表的交流電壓檔測量本實(shí)驗(yàn)中的信號幅度?為什么?3電子測量中采用共地接法的目的是什么?說明:周期(頻率)測量法:1.讀格(確認(rèn)處于校準(zhǔn)態(tài)) 2.用測量游標(biāo) 3. 直接讀下部數(shù)據(jù) 電壓測量法:1.讀格(確認(rèn)處于校準(zhǔn)態(tài)) 2.用測量游標(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,除依據(jù)所用元器件的參數(shù)進(jìn)行必要的設(shè)計外,還必須對放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)和各項性能指標(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ui后,在放大器的輸出端便可得到一個與ui相位相反,幅值被放大了的輸出信號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(一般設(shè)計時都應(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以后易產(chǎn)生飽和失真,此時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,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序號名稱型號與規(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)信號發(fā)生器SP1642B16直流穩(wěn)壓電源GPS-3303C1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1測量靜態(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量UB、UC與UE,數(shù)據(jù)記錄于表22。表22測量值計算值UB/VUE/VUC/VUBE/VUCE/VIC/mA2.022測量電壓放大倍數(shù)在放大器輸入端加入1KHz的正弦信號Us,調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器輸出信號大小使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量RL=2.4k和空載情況下的Uo以及函數(shù)信號發(fā)生器輸出信號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、輸出信號的相位關(guān)系用雙蹤示波器同時觀察輸入Ui、輸出Uo的信號波形,記錄其相位關(guān)系于表22。4觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對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,確認(rèn)輸出無失真(否則重新在無交流信號輸入的前提下重調(diào)RW )。逐步加大函數(shù)信號發(fā)生器的輸入信號,使輸出電壓u0 足夠大但不失真。
11、保持輸入信號不變,減小RW值,使輸出波形Uo出現(xiàn)飽和失真,測出相應(yīng)的UCE 、IC ,記錄于表23。(注:用測UE的方法測IC:IC=UE/RE)保持輸入信號不變,增大RW值,使輸出波形Uo出現(xiàn)截止失真,測出相應(yīng)的UCE 、IC ,記錄于表23。(注:用測UE的方法測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UE的方法間接測IC 。 每次測靜態(tài)值IC和UCE 等時都要令即使Ui0(即把信號源的輸出旋鈕旋至零)。五、實(shí)驗(yàn)報告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,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)備序號名稱型號
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,用交流毫伏表測量相應(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)測值計算值反相比例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)輸入信號采用直流信號,用直流電壓表測量輸入電壓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,實(shí)驗(yàn)步驟同內(nèi)容3,填入表3-2中。表3-2項目Ui1/V0.20.20.20.20.20.2Ui2/V0.10.20.30.10.20.3反相
15、加法Uo/V實(shí)測值計算值減法Uo/V實(shí)測值計算值五、實(shí)驗(yàn)報告1. 整理測量結(jié)果,填寫相關(guān)表格。2把實(shí)測值與理論計算值比較,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試方法。二、實(shí)驗(yàn)原理根據(jù)邏輯代數(shù)的知識,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)備序號名稱型號與規(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。表4-2Ai00110011Bi01010101Ci-100001111SiCi五、實(shí)驗(yàn)報告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1. TTL邏輯門輸入端懸空相當(dāng)于輸入高電
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