《電子技術實驗Ⅰ》實驗指導書

1、電子技術實驗實驗指導書 地球物理與信息工程學院實驗中心 2012年2月目 錄第一部分 模擬電子技術實驗- 2 -實驗一 電子儀器使用及常用元件的識別與測試- 2 -實驗二 晶體管共射極放大電路- 6 -實驗三 多級放大電路中的負反饋（仿真）- 11 -實驗四 集成運算放大器- 13 -實驗五 由集成運算放大器組成的文氏電橋振蕩器（仿真）- 17 -第二部分 數(shù)字電子技術實驗- 19 -實驗一 集成邏輯門- 19 -實驗二 組合邏輯電路- 21 -實驗三 觸發(fā)器- 23 -實驗四 計數(shù)器設計- 26 -實驗五 555定時器及其應用- 27 -實驗六 簡易交通燈電路的設計- 33 -實驗七 計數(shù)、

2、譯碼和顯示電路設計（仿真）- 35 -實驗八 adc和dac的應用- 36 -附錄i 電路元器件簡介- 39 -附錄 常見元器件的識別與測試- 42 -附錄 基本實驗方法- 45 -附錄 常見故障及排除方法- 48 -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(shù)字信號源 3. 數(shù)字萬用表 4. 指針萬用表5. ny4520晶體管

3、毫伏表三、預習要求閱讀附錄i、四、實驗原理在模擬電子電路實驗中，經(jīng)常使用的儀器有示波器、信號發(fā)生器、交流毫伏表、萬用表等。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。 1cs-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(diào)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(shù)。讀出屏幕上被測波形的峰-峰值格數(shù)n，則被測信號的幅值v=n×(v/div）。注意探頭衰減應放在1：1，

4、如放在1：10，則被測值還需乘上10。測量周期、頻率接入被測信號，將掃描時間微調(diào)旋到“校準”位置（即順時針旋到底），掃描擴展“×10mag”至off，調(diào)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(diào)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(shù)m，則被測信號的周期t=m×(v/div），f=1/t。測量兩波形的相位差按圖1-1連接實驗電路，經(jīng)rc移相網(wǎng)絡獲得頻率相同但相位不同的兩路信號ui或ur，分別加到雙蹤示波器的y1和y2輸入端。圖1-1 兩波形間相位差測量電路調(diào)節(jié)y1、y2靈敏度開關位置，使在熒屏上顯示出易于觀察的

5、兩個相位不同的正弦波形ui及ur，如圖1-2所示。根據(jù)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。xxt圖1-2 雙蹤示波器顯示兩相位不同的正弦波式中：xt 一周期所占格數(shù)，x 兩波形在x軸方向差距格數(shù)2yb1620p信號發(fā)生器和ew1650數(shù)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。3ny4520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(shù)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

6、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(nèi)容1示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(diào)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）alt slope（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 in

7、vert(ch2輸入極性反向)off用示波器機內(nèi)校準信號（方波f=1khz，電壓幅值1v）作為被測信號，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(shù)標準值實測值幅值up-p（v）1v周期t（ms）1 ms頻率f（khz）1khz2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(shù)調(diào)節(jié)信號發(fā)生器有關旋鈕，使輸出頻率分別為100hz、1khz、10khz，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(shù)（v）峰峰值（v）

8、周期（ms）頻率（hz）有效值（v）100hz1khz10khz3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(diào)至頻率為1khz，幅值為2v的正弦波，用示波器顯示ui及ur波形，讀出兩波形在水平方向差距x及信號周期xt的值，記入下表，則相位差。為讀數(shù)和計算方便，可適當調(diào)節(jié)掃速開關及微調(diào)旋鈕，使波形一周期占整數(shù)格。一周期格數(shù)兩波形x軸差距格數(shù)相位差實測值計算值xt =x=4電阻、電容元件的識別和檢查根據(jù)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(jù)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，

9、e、b、c管腳，值及好壞。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(shù)值？它是否可以用來測量直流電壓的大??？ 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(diào)試方法及其對放大電路性能的影響。2. 測量放大電路q點，av，ri，ro。3. 學習放大電路的動態(tài)性能。二、實驗儀器 1. c

10、s-4125 示波器2. yb1620p 信號發(fā)生器3. 數(shù)字萬用表三、預習要求 1. 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uce< 0.5v,則三極管已飽和，若測出uce 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(diào)整，否則放大后的信號會產(chǎn)生嚴重的非線性失真。靜態(tài)工作點的位置與電路參數(shù)vcc，rc，rb或rb1，rb2有關，一般靜態(tài)工作點的調(diào)整是通過改變偏置電阻rb來實現(xiàn)。具體實驗電路如圖2.2。該電路的動態(tài)指

11、標計算公式如下：rb / rb2 / rbero = rc 五、實驗內(nèi)容1. 靜態(tài)測量與調(diào)整按圖2.1接線完畢后仔細檢查，確定無誤后接通電源，將輸入端vi對地短路，調(diào)整rp使ue=2.2v，測uce、ube及rb的值，注意：測rb時應斷開電源。計算并填表2.1。注意：ib和ic的測量和計算方法測ib和ic一般可用間接測量法，即通過測uc和ub，rc和rb計算出i和ic（注意：圖2.1中ib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。此法直觀，但操作不當容易損壞器件和儀表，不建議初學者采用。表2.1實測實測計算ube（v）

12、uce（v）rb（k）ib（）ic（m）2. 動態(tài)研究 按圖2.1所示電路接線。 將信號發(fā)生器的輸出信號調(diào)到f=1khz，幅值為1v峰-峰值，接至放大電路的us點，經(jīng)過r1、r2衰減（100倍），ui點得到10mv的小信號，觀察ui和uo端波形，并比較相位，測uo不失真時的輸出電壓值，填入表2.2。 表2.2 rl=實測實測計算估算ui（mv）uo（v）avav 保持ui=10mv不變，放大器接入負載rl，在改變rc數(shù)情況下，測量并將計算結果填表2.3。表2.3給定參數(shù)實測實測計算估算rcrlui（mv）uo（v）avav2k5k12k2k25k15k15k12k2信號源頻率不變，逐漸加大信號

13、源輸出電壓幅度，觀察并測量uo最大且不失真時的峰-峰值，并填表2.4。 表2.4uim（mv）uom（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uo波形的變化，測量出現(xiàn)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(shù)據(jù)填入表2.5。表2.5rbube（v）uce（v）輸出波形情況較大合適較小3. 測放大電路輸入，輸出電阻。 輸入電阻測量（見圖2.2） 去掉電阻r2，保留r1，us與信號發(fā)生器輸出端相連，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器輸出幅度，使ui保持10 mv，讀信號發(fā)生器輸出（即us值）并填表2.6，計算ri。 圖2.2 輸入電阻測量 輸出電阻測量（見圖2.3）圖2.3 輸出電阻

14、測量保持輸入信號ui=10 mv，測量帶負載時的ul和空載時的uo，即可計算出ro。，將上述測量值及計算結果填入表2.6中。 表2.6測算輸入電阻（設：r1=5k1）測算輸出電阻實測測算估算實測測算估算us（mv）ui（mv）ririuorl=uorl=ro（k）ro（k）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(shù)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2.4所示，其中aum為中頻電壓放大倍數(shù)，通常規(guī)定電壓放大倍數(shù)隨頻率變化下降到中頻放大倍數(shù)的1倍，即0.707aum所對應的頻率分別稱為下限截止頻率fl 和上限截止頻率fh，則通頻帶fbw=fh-

15、fl。實驗結果記入表2.7。 表2.7交流輸入電壓vi（mv）輸出電壓vo輸入、輸出波形上限截止頻率下限截止頻率1000mv頻率1khz六、實驗報告1. 記錄和整理測試數(shù)據(jù)，按要求填入表格并畫出波形圖。2. 分析在實驗內(nèi)容之動態(tài)研究中，波形變化的原因及性質(zhì)。 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(shù)、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3.1所示。1若開關j1打開，電路成為無電壓負反饋放大器

16、。2若開關j1閉合，電路成為有級間電壓負反饋放大器。 圖3.1 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(shù)、波形失真、頻率特性等）的影響的內(nèi)容。2如何用實驗方法求出fl，fh的值？ 五、實驗內(nèi)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(shù)選 用：q1的bf = 70；q2的bf = 60;2令vi=1mv，斷開j1(無反饋)，觀察vo的波形并記錄；閉合j1（有負反饋），觀察vo的波形并記錄；3改變vi=10mv，斷開j1，觀察vo的波形并記錄；閉合j1，觀察vo的波形并記錄；4（1）斷開j1,利用simulate 菜單條中的analyses功

17、能 中 ac analysis對無反饋電路輸出vo進行頻率特性分析，在幅頻特性圖上找到使avm下降為0.707avm時分別對應的fl和fh。（2）閉合j1,再次對有負反饋電路輸出vo進行頻率特性分析，在幅頻特性圖上找到使avmf下降為0.707avmf時分別對應的flf和fhf.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、儀器設備1mf10 型萬用表或數(shù)字

18、萬用表 1臺2tpea3模擬電路實驗箱 1臺3yb1602p 系列功率函數(shù)信號發(fā)生器或em1652 系列數(shù)字信號源 1臺4kenwood 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（au0）高，其增益可達80140db（104107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：i+0；i-0（2）理想運放在作線性放大時，兩輸入端電壓近似為零：u+u-基于這兩點分析電路的重

19、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(shù)、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(jù)型號查閱參數(shù)，了解其性能，學習根據(jù)管腳圖和符號連接線路。四、預習內(nèi)容1復習運算放大器、基本運算電路有關內(nèi)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(nèi)容與步驟本次實驗所用實驗裝置為tpea3模擬電路實驗箱的集成運放電路模塊部分。 1. 反相比例放大器實驗電路如圖 5.1所示圖5.1 反相比例放大器（1）按表5.1內(nèi)容實驗并測試記錄。表5.1直流輸入電壓vi（mv）3010030010003000輸出電壓

20、vo理論估算（mv）實際值（mv）誤差vo0.707vo（2）反相輸入端加入頻率為1khz、幅值為200mv的正弦交流信號，用示波器觀察輸入、輸出信號的波形及相位，并測出vi、vo的大小，記入表5.2。（3）測量上限截止頻率 信號發(fā)生器輸出幅度保持不變，增大信號頻率，當輸出vo幅度下降至原來的0.707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5.2。 表5.2交流輸入電壓vi（mv）輸出電壓vo（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u0= -(2ui1+5ui2)(注意平衡電阻的選擇) 1）輸入信號ui1=1v

21、，ui2=1v觀測輸出是否滿足要求？觀察“虛短”現(xiàn)象是否成立？為什么？2）輸入信號ui1=5v，ui2=1v觀測輸出是否滿足要求？觀察“虛短”現(xiàn)象是否成立？為什么？3設計減法電路，使之滿足關系式u0=5.5 ui2 - 10ui1，輸入信號ui1=2v，ui2=1v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(shù)為rc=2ms1）輸入信號為方波，頻率為1khz，幅度upp=6v，觀測輸出信號的幅度與理論值相比較。2）改變積分常數(shù)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(shù)rc對輸出的影響。5電壓比較器1）過零比較器-+r2r110k5k1viv06va1按圖52接

22、好電路，當輸入電壓=2時（可選f=1khz）畫出輸入及輸出、的波形。圖52過零比較器2）電壓比較器r3r2r110k10k5k1vivrv0-+a1按圖53接好電路，已知參考電壓=1v，測量當輸入電壓>1v時；= （v），并畫出傳輸特性圖；測量當輸入電壓<1v時；= （v），并畫出傳輸特性圖；測量當輸入電壓=2時，畫出、的波形。 圖5-3電壓比較器六、實驗報告1整理實驗數(shù)據(jù)及波形圖，并分析實驗數(shù)據(jù)得出結論。2思考：（1）比較電路是否要調(diào)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(xiàn)了運算放大的虛短、虛地現(xiàn)象，你是如何驗證的？實驗五 由

23、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(nèi)容，實驗電路如圖5.1。電路參數(shù)r3=100 k，rw= r4+ r5=100 k（即rw=rw上rw下），r1= r2=r=2 k或4.7 k，c1= c2=c=0.047f或0.01f。組件：lm324，電源±15v。圖5.1 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. 熟悉所用集成運算放

24、大器的參數(shù)及管腳排列。3. 按圖5.1中參數(shù)計算振蕩頻率，欲使振蕩器能正常工作，電位器應調(diào)在何處，各為何值？五、實驗內(nèi)容及步驟1. 調(diào)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j1，用示波器觀察電路有無輸出波形vo。如無輸出，則調(diào)節(jié)rw使vo為無明顯失真的正弦波，測量vo的頻率并與計算值比較。用電壓表觀察vo之值是否穩(wěn)定。關 電源后，分別測量r3、r4和r5的阻值，計算負反饋系數(shù)f=。加上電源，調(diào)節(jié)rw，測量vo無明顯失真時的變化范圍。2. 調(diào)測有穩(wěn)幅二極管的文氏電橋振蕩器按圖5.1接線，閉合開關j1，調(diào)節(jié)rw使vo為無明顯失真的正弦波。測量vo的頻率，并與計算

25、結果比較。用交流電壓表測量vo和v之值，并觀察vo之值是否穩(wěn)定。調(diào)節(jié)rw，測量vo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(shù)據(jù)，計算vo和v的比值。 2. 按步驟2所得的數(shù)據(jù)，計算負反饋系數(shù)f之值。3. 所測得的振蕩頻率、f、vo的幅值穩(wěn)定度等方面討論理論與實踐是否一致。 第二部分 數(shù)字電子技術實驗實驗一 集成邏輯門一、實驗目的1.熟悉邏輯門電路的邏輯特性和電氣特性；2.掌握邏輯門參數(shù)的測試方法。二、實驗內(nèi)容1用萬用表電流檔分別測量ttl與非門空載導通電源電流（見圖1-1），然后測量門電路的供電電壓，從而可算出ttl門的導通功耗。測量ttl與非門電路的輸入低電平短路電流iis

26、（見圖1-2）和輸入高電平漏電流iih（見圖1-3）。 2ttl門電路的傳輸特性測試。接線如圖1- 4所示。實驗結果記錄于表1-1中。表1-1vi (v)0.50.8 11.21.31.41.51.61.8234vo(v)3用與非門74ls00實現(xiàn)：f=a·b，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。表1-2e 0 1a 0 10 1y 5用ttl集電極開路與非門（oc與非門）74ls03實現(xiàn)“線與”，即完成“與或非”的邏輯功能：（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

27、器和示波器的性能要求較高，故實驗采用測量由奇數(shù)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(jīng)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(jīng)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(jīng)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1.5連線，用示波器測量輸出信號的周期，計算每個門的平均傳輸延遲時間tpd值。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，voh，v

28、on，voff各參數(shù)。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(shù)據(jù)選擇器的應用。二、實驗內(nèi)容：1設計三變量表決電路：（1）用與非門實現(xiàn)（74ls00） 列出真值表，求出簡化表達式，畫出與非邏輯電路圖；自擬實驗方案測試。（2）用譯碼器（74ls138）及與非門（74ls20）實現(xiàn) 在圖2-1中完成實現(xiàn)三變量表決器的實驗電路的設計。自擬實驗方案。（3）用數(shù)據(jù)選擇器（74ls153）實現(xiàn) 74ls153是雙4

29、選1數(shù)據(jù)選擇器（見圖2-2），有使能輸入端。自擬實驗方案。2用異或門74ls86及與非門74ls00實現(xiàn)全加器電路，并列出真值表。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(nèi)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、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)。重復次看q、端的狀態(tài)是否相同，以正確理解“不定”狀

30、態(tài)的含義。2j-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rd和sd對輸出狀態(tài)的控制作用。（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rd和sd端對觸發(fā)器進行異步復位或置位以設置現(xiàn)態(tài)qn，寫出相應的qn+1） 表3-3 j k cp qn qn+1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1(3) 觀察j-k觸發(fā)

31、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。3d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。表3-4cp d rd sd × × 0 1× × 1 0（2） d觸發(fā)器邏輯功能測試 表3-5 d cp qn qn+1 0 0 1 0 1 1 0 1

32、0 1三、實驗報告：1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(shù)器設計一、實驗目的: 掌握用msi組成任意進制計數(shù)器的方法。二、實驗內(nèi)容: 用8421碼十進制計數(shù)器74ls160構成六十進制計數(shù)器。74ls160的引腳圖及其真值表如下所示。（1）用復位法實現(xiàn)（2）用置數(shù)法實現(xiàn) decade counter truth table: clrloadenpentclkabcdqaqbqcqdrco0xxxxxxxx000001000posxxxxabcd*11111posxxxxcount*1111xxxxxxqa0qb0qc0qd0*11

33、1x1xxxxxqa0qb0qc0qd0*1- *1 - rco goes high at count 9 to 0畫出用復位法和置數(shù)法實現(xiàn)的六十進制計數(shù)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 1thd4數(shù)字電路實驗箱 1 臺 2mf10 型萬用表或數(shù)字萬用表 1臺3kenwood 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555電路，是一種數(shù)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(chǎn)生時間延遲和多種脈沖信號的電

34、路，由于內(nèi)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(chǎn)品型號最后的三位數(shù)碼都是555或556；所有的cmos產(chǎn)品型號最后四位數(shù)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。1555定時器的工作原理 555電路的內(nèi)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

35、考電壓由三只5k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和。a1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。是復位端（4腳），當0，555輸出低電平。平時 端開路或接vcc 。vc是控制電壓端（5腳），平時輸出作為比較器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(xiàn)對輸出的另一種控制，在不接外加電

36、壓時，通常接一個0.01f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(shù)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(chǎn)生或波形變換電路。 (a) (b) 圖5-1 555定時器內(nèi)部框圖及引腳排列 表5-1輸 入輸 出閾值端6觸發(fā)端2復位端4輸出端3放電端7××00導通11截止10導通1不變不變2.555定時器的典型應用

37、(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c1、r1、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(nèi)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(jīng)c1加到2端。并使2端電位瞬時低于，低電平比較器動作，單穩(wěn)態(tài)電路即開始一個暫態(tài)過程，電容c開始充電，vc 按指數(shù)規(guī)律增長。當vc充電到時，高電平比較器動作，比較器a1 翻轉，輸出v0 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(jīng)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

38、持續(xù)時間tw（即為延時時間）決定于外接元件r、c值的大小。 tw 1.1rc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(nèi)部功率管。 (a) (b)圖5-2 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 (2) 構成多諧振蕩器 如圖5-3(a)，由555定時器和外接元件r1、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r1、r2向c充電，以及c通過r2向放電端 ct

39、 放電，使電路產(chǎn)生振蕩。電容c在和之間充電和放電，其波形如圖5-3(b)所示。輸出信號的時間參數(shù)是 ttw1tw2， tw10.7(r1r2)c， tw20.7r2c 555電路要求r1 與r2 均應大于或等于1k ，但r1r2應小于或等于3.3m。 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。 (a) (b)圖5-3 多諧振蕩器 (3) 組成占空比可調(diào)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。d1、d2 用來決定電容充、放電電流流經(jīng)電阻的途徑（

40、充電時d1 導通，d2截止；放電時d2導通，d1 截止）。占空比 p可見，若取rarb 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(diào)并能調(diào)節(jié)振蕩頻率的多諧振蕩器圖5-4 占空比可調(diào)的多諧振蕩器 圖5-5 占空比與頻率均可調(diào)的多諧振蕩器電路如圖5-5所示。對c1充電時，充電電流通過r1、d1、rw2和rw1；放電時通過rw1、rw2、d2、r2。當r1r2、rw2調(diào)至中心點，因充放電時間基本相等，其占空比約為50，此時調(diào)節(jié)rw1 僅改變頻率，占空比不變。如rw2調(diào)至偏離中心點，再調(diào)節(jié)rw1，不僅振蕩頻率改變，而且對占空比也有影響。rw1不變，調(diào)節(jié)rw2，僅改變占空比，對頻率無

41、影響。因此，當接通電源后，應首先調(diào)節(jié)rw1使頻率至規(guī)定值，再調(diào)節(jié)rw2，以獲得需要的占空比。若頻率調(diào)節(jié)的范圍比較大，還可以用波段開關改變c1 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，vi和vo的波形圖。 設被整形變換的電壓為正弦波vs，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vi為半波整流波形。當 vi上升到 時，vo從高電平翻轉為低電平；當vi下降到 時，vo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。回差電壓 v 圖5-7 波形變換圖 圖5-8

42、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(shù)字頻率計 7.邏輯電平顯示器 8.555×2 2ck13×2 電位器、電阻、電容若干 四、實驗內(nèi)容 1.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器 (1) 按圖5-2連線，取r100k，c47f，輸入信號vi由單次脈沖源提供，用雙蹤示波器觀測vi，vc，vo波形。 (2) 將r改為1k，c改為0.1f，輸入端加1khz的連續(xù)脈沖，觀測波形vi，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vo的波形，測定頻率。 (2) 按圖5-4

43、接線，組成占空比為50的方波信號發(fā)生器。觀測vc，vo波形，測定波形參數(shù)。 (3) 按圖5-5接線，通過調(diào)節(jié)rw1和rw2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(diào)好vs的頻率為1khz，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.模擬聲響電路按圖5-9接線，組成兩個多諧振蕩器，調(diào)節(jié)定時元件，使輸出較低頻率，輸出較高頻率，連好線，接通電源，試聽音響效果。調(diào)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(shù)據(jù)、表格等。 3.

44、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(shù)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、設計方法及應用；3實現(xiàn)簡易交通電路的設計。二、儀器設備及器件1thd4數(shù)字電路實驗箱 1 臺 2mf10 型萬用表或數(shù)字萬用表 1臺3kenwood cs-4125a 20mhz 2通道示波器 1臺4. 譯碼器74ls138（1片）；計數(shù)器74ls193（1片）；其他門電路若干。三、預習要

45、求1復習計數(shù)器74ls193和譯碼器74ls138的工作原理及使用方法 2根據(jù)實驗要求設計電路 3熟悉thd4數(shù)字電路實驗箱的使用，設計好實驗步驟四、實驗性質(zhì)：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(shù)器和n線譯碼器組成，對應計數(shù)器的2n個狀態(tài)，譯碼器使2n個輸出端只有一個輸出呈現(xiàn)有效電平。在時鐘脈沖的作用下，計數(shù)器改變狀態(tài)，譯碼器的各個輸出端就輪流出現(xiàn)有效電平。譯碼器輸出到發(fā)光二極管n進制計數(shù)器時鐘圖9-1 節(jié)拍分配器原理當計數(shù)器是循環(huán)計數(shù)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

46、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(chǎn)生移動的情形。但要考慮驅動問題。六、實驗內(nèi)容設計一個循環(huán)節(jié)拍分配電路簡易交通燈電路，要求：（1）有三個輸出端分別表示紅、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(shù)器和譯碼器實現(xiàn)交通燈按紅、黃、綠、黃、紅依次循環(huán)。計數(shù)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(xiàn)實驗要求。此外，假如控制信號p使cp=cp1p，則當p=1時，實現(xiàn)自動控制；當p=0時，實現(xiàn)手動控制。實驗注意事項：（1）譯碼器74ls1