《無線電技術(shù)基礎(chǔ)》講課講稿

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。無線電技術(shù)基礎(chǔ)-無線電技術(shù)基礎(chǔ).txt愛人是路，朋友是樹，人生只有一條路，一條路上多棵樹，有錢的時候莫忘路，缺錢的時候靠靠樹，幸福的時候別迷路，休息的時候靠靠樹！本文由cdled006貢獻(xiàn)doc文檔可能在WAP端瀏覽體驗不佳。建議您優(yōu)先選擇TXT，或下載源文件到本機查看。無線電技術(shù)基礎(chǔ)實驗指導(dǎo)書黃煥編廣東海洋大學(xué)航海學(xué)院二00七年五月1目錄無線電技術(shù)基礎(chǔ)1實驗指導(dǎo)書1孫珽編1廣東海洋大學(xué)航海學(xué)院1二00七年五月1目錄2晶體管單管放大器3實驗一晶體管單管放大器整流、濾波與穩(wěn)壓12實驗三整流、濾波與穩(wěn)壓實驗

2、四組合邏輯電路17實驗五觸發(fā)器202實驗一實驗一晶體管單管放大器一、實驗?zāi)康?、學(xué)會放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作點對放大器性能的影響。2、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輸出電壓的測試方法。3、熟悉常用電子儀器及模擬電路實驗設(shè)備的使用。二、原理說明圖11為電阻分壓式工作點穩(wěn)定單管放大器實驗電路圖。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。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，從而實現(xiàn)了電壓放大。圖11共射極單管放大器實驗電路在圖11電

3、路中，當(dāng)流過偏置電阻RB1和RB2的電流遠(yuǎn)大于晶體管T的基極電流IB時（一般510倍），則它的靜態(tài)工作點可用下式估算UBRB1UCCRB1+RB2IEUB?UBEICREUCEUCCIC（RCRE）電壓放大倍數(shù)R/RLAV=?Crbe輸入電阻RiRB1/RB2/rbe/輸出電阻RORC由于電子器件性能的分散性比較大，因此在設(shè)計和制作晶體管放大電路時，離不開測量和調(diào)試技術(shù)。在設(shè)計前應(yīng)測量所用元器件的參數(shù)，為電路設(shè)計提供必要的依據(jù)，在完成設(shè)計和裝配以后，還必須測量和調(diào)試放大器的靜態(tài)工作點和各項性能指標(biāo)。一個優(yōu)質(zhì)放大器，必定是理論設(shè)計與實驗調(diào)整相結(jié)合的產(chǎn)物。因此，除了學(xué)習(xí)放大器的理論知識和設(shè)計方法外

4、，還必須掌握必要的測量和調(diào)試技術(shù)。放大器的測量和調(diào)試一般包括：放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試，消除干擾與自激振蕩3及放大器各項動態(tài)參數(shù)的測量與調(diào)試等。1、放大器靜態(tài)工作點的測量與調(diào)試1)靜態(tài)工作點的測量測量放大器的靜態(tài)工作點，應(yīng)在輸入信號ui0的情況下進行，即將放大器輸入端與地端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測量晶體管的集電極電流IC以及各電極對地的電位UB、UC和UE。一般實驗中，為了避免斷開集電極，所以采用測量電壓UE或UC，然后算出IC的方法，例如，只要測出UE，即可用ICIE=UEU?UC算出IC（也可根據(jù)IC=CC，由UC確定IC），RERC同時也能算出UBEUB

5、UE，UCEUCUE。為了減小誤差，提高測量精度，應(yīng)選用內(nèi)阻較高的直流電壓表。2)靜態(tài)工作點的調(diào)試放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試是指對管子集電極電流IC（或UCE）的調(diào)整與測試。靜態(tài)工作點是否合適，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12(a)所示；如工作點偏低則易產(chǎn)生截止失真，uO的正半周被縮頂即（一般截止失真不如飽和失真明顯），如圖12(b)所示。這些情況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作點以后還必須進行動態(tài)調(diào)試，即在放大器的輸入端加入一定的輸入電壓ui，檢查輸出電壓uO的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，

6、則應(yīng)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點的位置。(a)飽和失真圖12(b)截止失真靜態(tài)工作點對uO波形失真的影響改變電路參數(shù)UCC、RC、RB（RB1、RB2）都會引起靜態(tài)工作點的變化，如圖13所示。但通常多采用調(diào)節(jié)偏置電阻RB2的方法來改變靜態(tài)工作點，如減小RB2，則可使靜態(tài)工作點提高等。4圖13電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響最后還要說明的是，上面所說的工作點“偏高”或“偏低”不是絕對的，應(yīng)該是相對信號的幅度而言，如輸入信號幅度很小，即使工作點較高或較低也不一定會出現(xiàn)失真。所以確切地說，產(chǎn)生波形失真是信號幅度與靜態(tài)工作點設(shè)置配合不當(dāng)所致。如需滿足較大信號幅度的要求，靜態(tài)工作點最好盡量靠近交流負(fù)載線的中點。2、放大器動

7、態(tài)指標(biāo)測試放大器動態(tài)指標(biāo)包括電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓（動態(tài)范圍）等。1)電壓放大倍數(shù)AV的測量調(diào)整放大器到合適的靜態(tài)工作點，然后加入輸入電壓ui，在輸出電壓uO不失真的情況下，用交流毫伏表測出ui和uo的有效值Ui和UO，則AV=U0Ui2)輸入電阻Ri的測量為了測量放大器的輸入電阻，按圖14電路在被測放大器的輸入端與信號源之間串入一已知電阻R，在放大器正常工作的情況下，用交流毫伏表測出US和Ui，則根據(jù)輸入電阻的定義可得Ri=UiUiUiR=IiURUS?UiR圖14輸入、輸出電阻測量電路測量時應(yīng)注意下列幾點:由于電阻R兩端沒有電路公共接地點，所以測量R兩端電壓U

8、R時必須分別測出US和Ui，然后按URUSUi求出UR值。電阻R的值不宜取得過大或過小，以免產(chǎn)生較大的測量誤差，通常取R與Ri為同一數(shù)量級為好，本實驗可取R12K。3)輸出電阻R0的測量按圖1-4電路，在放大器正常工作條件下，測出輸出端不接負(fù)載RL的輸出電壓UO和接入負(fù)載后的輸出電壓UL，根據(jù)UL=RLUORO+RL即可求出：RO=(UO?1)RLUL5在測試中應(yīng)注意，必須保持RL接入前后輸入信號的大小不變。4)最大不失真輸出電壓UOPP的測量（最大動態(tài)范圍）如上所述，為了得到最大動態(tài)范圍，應(yīng)將靜態(tài)工作點調(diào)在交流負(fù)載線的中點。為此在放大器正常工作情況下，逐步增大輸入信號的幅度，并同時調(diào)節(jié)RW（

9、改變靜態(tài)工作點），用示波器觀察uO，當(dāng)輸出波形同時出現(xiàn)削底和縮頂現(xiàn)象（如圖15）時，說明靜態(tài)工作點已調(diào)在交流負(fù)載線的中點。然后反復(fù)調(diào)整輸入信號，使波形輸出幅度最大，且無明顯失真時，用交流毫伏表測出UO（有效值），則動態(tài)范圍等于22U0?；蛴檬静ㄆ髦苯幼x出UOPP來。圖15靜態(tài)工作點正常，輸入信號太大引起的失真3DG3CG9011(NPN)9012(PNP)9013(NPN)圖16晶體三極管管腳排列三、實驗設(shè)備序號1234567晶體三極管名直流電源函數(shù)信號發(fā)生器雙蹤示波器交流毫伏表直流毫安表萬用表3DG61(50100)或90111（管腳排列如圖66所示）10電阻器、電容器若干稱型號與規(guī)格12V

10、數(shù)量111111備注四、實驗內(nèi)容6實驗電路如圖11所示。各電子儀器連接時，為防止干擾，各儀器的公共端必須連在一起，同時信號源、交流毫伏表和示波器的引線應(yīng)采用專用電纜線或屏蔽線，如使用屏蔽線，則屏蔽線的外包金屬網(wǎng)應(yīng)接在公共接地端上。1、調(diào)試靜態(tài)工作點接通直流電源前，先將RW調(diào)至最大，函數(shù)信號發(fā)生器輸出旋鈕旋至零。接通12V電源、調(diào)節(jié)RW，使IC2.0mA（即UE2.0V）用直流電壓表測量UB、UE、UC及用萬用電表測，量RB2值。記入表11。表1-1實驗數(shù)據(jù)表一（IC2mA）測UB（V）UE（V）量值UC（V）RB2（K）UBE（V）計算值IC（mA）UCE（V）2、測量電壓放大倍數(shù)在放大器輸入

11、端加入頻率為1KHz的正弦信號uS，調(diào)節(jié)函數(shù)信號發(fā)生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓Ui10mV，同時用示波器觀察放大器輸出電壓uO波形，在波形不失真的條件下用交流毫伏表測量下述三種情況下的UO值，并用雙蹤示波器觀察uO和ui的相位關(guān)系，記入表12。表12實驗數(shù)據(jù)表二（Ic2.0mAUimV）RC（K）2.41.22.4RL(K)2.4Uo(V)AV觀察記錄一組uO和u1波形3、觀察靜態(tài)工作點對電壓放大倍數(shù)的影響置RC2.4K，RL，Ui適量，調(diào)節(jié)RW，用示波器監(jiān)視輸出電壓波形，在uO不失真的條件下，測量數(shù)組IC和UO值，記入表13。表13IC(mA)UO(V)AV實驗數(shù)據(jù)表三（RC2.4KRL2

12、.0UimV）測量IC時，要先將信號源輸出旋鈕旋至零（即使Ui0）。4、觀察靜態(tài)工作點對輸出波形失真的影響置RC2.4K，RL2.4K，ui0，調(diào)節(jié)RW使IC2.0mA，測出UCE值，再逐步加大輸入信號，使輸出電壓u0足夠大但不失真。然后保持輸入信號不變，分別增大和減小RW，使波形出現(xiàn)失真，繪出u0的波形，并測出失真情況下的IC和UCE值，記入表14中。每次測IC和UCE值時都要將信號源的輸出旋鈕旋至零。7表14實驗數(shù)據(jù)表四（RC2.4KRLUimV）IC(mA)UCE(V)u0波形失真情況管子工作狀態(tài)2.05、測量最大不失真輸出電壓置RC2.4K，RL2.4K，按照實驗原理2.4)中所述方法

13、，同時調(diào)節(jié)輸入信號的幅度和電位器RW，用示波器和交流毫伏表測量UOPP及UO值，記入表15。表15實驗數(shù)據(jù)表五（RC2.4KUim(mV)RL2.4K）UOPP(V)IC(mA)Uom(V)五、實驗總結(jié)1、列表整理測量結(jié)果，并把實測的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)之值與理論計算值比較（取一組數(shù)據(jù)進行比較），分析產(chǎn)生誤差原因。2、總結(jié)RC，RL及靜態(tài)工作點對放大器電壓放大倍數(shù)的影響。3、討論靜態(tài)工作點變化對放大器輸出波形的影響。4、分析討論在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題。六、預(yù)習(xí)要求1、閱讀教材中有關(guān)單管放大電路的內(nèi)容并估算實驗電路的性能指標(biāo)。假設(shè)：3DG6的100，RB120K，RB260K，RC2.4K，

14、RL2.4K。估算放大器的靜態(tài)工作點，電壓放大倍數(shù)AV，輸入電阻Ri和輸出電阻RO2、能否用直流電壓表直接測量晶體管的UBE？為什么實驗中要采用測UB、UE，再間接算出UBE的方法？3、當(dāng)調(diào)節(jié)偏置電阻RB2，使放大器輸出波形出現(xiàn)飽和或截止失真時，晶體管的管壓降UCE怎樣變化？4、改變靜態(tài)工作點對放大器的輸入電阻Ri有否影響？改變外接電阻RL對輸出電阻RO有否影響？5、測試中，如果將函數(shù)信號發(fā)生器、交流毫伏表、示波器中任一儀器的二個測試端子接線換位（即各儀器的接地端不再連在一起），將會出現(xiàn)什么問題？8實驗二實驗二一、實驗?zāi)康木w管雙管放大電路晶體管雙管放大電路1、了解阻容耦合放大電路的靜態(tài)工作點

15、的調(diào)整方法；2、驗證電壓總放大倍數(shù)與單級電壓放大倍數(shù)的關(guān)系，了解兩級放大電路后級對前級的影響。二、原理說明原理說明比較典型的兩級阻容耦合放大電路如圖2-1：UCC=12VRb1RC1C2Rb12RC2C3Ci&Ui&Ui1Rb2Re1Ce1&U01Rb22&Ui2&U02Re2Ce2RL圖2-1阻容耦合放大電路圖1-1兩級放大電路的放大倍數(shù)：&UUUUU&Au=O2O2?i2O2?O1Au1?Au2&UiUi2Ui1Ui2Ui1在忽略偏置電阻Rb的影響時：&UU(R/r)?R&Au1=O1O11L1=?1C1be2&rbe1rbe1UiUi1&UU(R/RL)?R&Au2=O2O22L2=?2

16、C2&rrUUi2O1be2be2總電壓放大倍數(shù)為：(R/r)?2(RC2/RL)&Au=Au1?Au2=1C1be2rbe1?rbe2由上式計算可知：1、多級放大電路的計算是在單級放大電路計算的基礎(chǔ)上進行的，計算各個單級時，必須注意后級放大電路的輸入電阻為前級的負(fù)載。2、多級放大電路的電壓放大倍數(shù)等于各級電壓放大倍數(shù)的乘積。三、實驗器材1、信號發(fā)生器2、可調(diào)直流穩(wěn)壓源(030V)3、雙蹤示波器4、交流毫伏表5、萬用表6、實驗板一臺一臺一臺一臺一臺一塊9四、實驗內(nèi)容圖2-2為本實驗電路原理圖。.RP11M.RC12k.Rb2110k1000P.UCC=12VRC23kRbRb11C110F.1

17、00k.T1C210FAB.&Ui2RP210k.Rb222k.ReC310F&Ui1&U01CeRL2.7k&U02.2k.圖2-2兩級阻容耦合放大器實驗電路圖1、按電路圖檢查實驗電路板電路及外部接線后，送上電源。2、測量靜態(tài)工作點：接通Ec12V，調(diào)RP1，使UC111.5V左右，調(diào)節(jié)RP2，使UC28.5V左右，然后按照表2-1進行測量靜態(tài)表21UC1（V）UBE1（V）UE1（V）UBE2（V）UE2（V）UC23、動態(tài)測量：連接AB，輸入信號Ui3mv（f1KHz），用示波器觀察第二級輸出是否失真，若有失真現(xiàn)象，則應(yīng)重新調(diào)整RP1、RP2或減小輸入信號，直至UO2不失真為止，記下此靜

18、態(tài)工作點，然后按表2-2進行記錄。表22Ui3mv斷開AB時UO1（V）連接AB時UO1連接AB斷開負(fù)載RLUO2（V）連接負(fù)載RL時UO2（V）（V）f1KHz根據(jù)實驗所測數(shù)據(jù)計算電壓放大倍數(shù)：&U&Au1=O1&Ui1，&Au1=&UO1&Ui1，&U&Au2=O2&Ui2，&Au2=&UO2&Ui2=兩級電壓放大倍數(shù)：&U&Au=O2=&Ui1=&Au=&UO2=&Ui110五、思考題u11、由式計算結(jié)果可知AAu1，為什么？2、提高放大倍數(shù)應(yīng)采取什么措施？3、若本實驗原理圖第二級發(fā)射極電阻的旁路電容Ce虛焊，會有什么現(xiàn)象？六、實驗報告1、根據(jù)實驗中測量的數(shù)據(jù)填寫數(shù)據(jù)表格，計算有關(guān)量；2

19、、總結(jié)兩級放大電路間的相互影響。11整流、實驗三整流、濾波與穩(wěn)壓一、實驗?zāi)康?、研究集成穩(wěn)壓器的特點和性能指標(biāo)的測試方法。2、了解集成穩(wěn)壓器擴展性能的方法。二、實驗原理隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，穩(wěn)壓電路也制成了集成器件。由于集成穩(wěn)壓器具有體積小，外接線路簡單、使用方便、工作可靠和通用性等優(yōu)點，因此在各種電子設(shè)備中應(yīng)用十分普遍，基本上取代了由分立元件構(gòu)成的穩(wěn)壓電路。集成穩(wěn)壓器的種類很多，應(yīng)根據(jù)設(shè)備對直流電源的要求來進行選擇。對于大多數(shù)電子儀器、設(shè)備和電子電路來說，通常是選用串聯(lián)線性集成穩(wěn)壓器。而在這種類型的器件中，又以三端式穩(wěn)壓器應(yīng)用最為廣泛。W7800、W7900系列三端式集成穩(wěn)壓器的輸出電壓是固

20、定的，在使用中不能進行調(diào)整。W7800系列三端式穩(wěn)壓器輸出正極性電壓，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V七個檔次，輸出電流最大可達(dá)1.5A（加散熱片）同類型78M系列穩(wěn)壓器的輸出電流為0.5A，。78L系列穩(wěn)壓器的輸出電流為0.1A。若要求負(fù)極性輸出電壓，則可選用W7900系列穩(wěn)壓器。圖3-1為W7800系列的外形和接線圖。它有三個引出端輸入端（不穩(wěn)定電壓輸入端）標(biāo)以“1”輸出端（穩(wěn)定電壓輸出端）公共端標(biāo)以“3”標(biāo)以“2”除固定輸出三端穩(wěn)壓器外，尚有可調(diào)式三端穩(wěn)壓器，后者可通過外接元件對輸出電壓進行調(diào)整，以適應(yīng)不同的需要。本實驗所用集成穩(wěn)壓器為三端固定正穩(wěn)壓器W7812，它

21、的主要參數(shù)有：輸出直流電壓U012V，輸出電流L:0.1A，M:0.5A，電壓調(diào)整率10mV/V，輸出電阻R00.15，輸入電壓UI的范圍1517V。因為一般UI要比U0大35V，才能保證集成穩(wěn)壓器工作在線性區(qū)。圖3-1W7800系列外形及接線圖圖3-2是用三端式穩(wěn)壓器W7812構(gòu)成的單電源電壓輸出串聯(lián)型穩(wěn)壓電源的實驗電路12圖。其中整流部分采用了由四個二極管組成的橋式整流器成品（又稱橋堆），型號為2W06(或KBP306)，內(nèi)部接線和外部管腳引線如圖3-3所示。濾波電容C1、C2一般選取幾百幾千微法。當(dāng)穩(wěn)壓器距離整流濾波電路比較遠(yuǎn)時，在輸入端必須接入電容器C3（數(shù)值為0.33F），以抵消線路

22、的電感效應(yīng)，防止產(chǎn)生自激振蕩。輸出端電容C4(0.1F)用以濾除輸出端的高頻信號，改善電路的暫態(tài)響應(yīng)。圖3-2由W7815構(gòu)成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電源圖8-3(a)圓橋2W06圖3-3橋堆管腳圖圖8-3(b)排橋KBP306則可選用W7815圖3-4為正、負(fù)雙電壓輸出電路，例如需要U0115V，U0215V，和W7915三端穩(wěn)壓器，這時的UI應(yīng)為單電壓輸出時的兩倍。圖3-4正、負(fù)雙電壓輸出電路圖3-5輸出電壓擴展電路當(dāng)集成穩(wěn)壓器本身的輸出電壓或輸出電流不能滿足要求時，可通過外接電路來進行性13能擴展。圖3-5是一種簡單的輸出電壓擴展電路。如W7812穩(wěn)壓器的3、2端間輸出電壓為12V，因此只要適當(dāng)選擇

23、R的值，使穩(wěn)壓管DW工作在穩(wěn)壓區(qū)，則輸出電壓U012Uz，可以高于穩(wěn)壓器本身的輸出電壓。穩(wěn)壓電源的主要性能指標(biāo):1、輸出電壓U02、最大負(fù)載電流I0m3、輸出電阻R0輸出電阻R0定義為：當(dāng)輸入電壓UI（指穩(wěn)壓電路輸入電壓）保持不變，由于負(fù)載變化而引起的輸出電壓變化量與輸出電流變化量之比，即RO=UOIOUI常數(shù)4、穩(wěn)壓系數(shù)S（電壓調(diào)整率）穩(wěn)壓系數(shù)定義為：當(dāng)負(fù)載保持不變，輸出電壓相對變化量與輸入電壓相對變化量之比，即S=UO/UOUI/UIRL=常數(shù)由于工程上常把電網(wǎng)電壓波動10做為極限條件，因此也有將此時輸出電壓的相對變化U0U0做為衡量指標(biāo)，稱為電壓調(diào)整率。5、紋波電壓輸出紋波電壓是指在額定

24、負(fù)載條件下，輸出電壓中所含交流分量的有效值（或峰值）。附：(1)圖3-6為W7900系列（輸出負(fù)電壓）外形及接線圖圖3-6W7900系列外形及接線圖三、實驗設(shè)備與器件序號123名可調(diào)工頻電源雙蹤示波器交流毫伏表稱型號與規(guī)格數(shù)量111備注1445678直流電壓表直流毫安表三端穩(wěn)壓器橋堆電阻器、電容器若干W7812、W7815、W79152WO6(或KBP306)11各11若干四、實驗內(nèi)容1、整流濾波電路測試按圖3-7連接實驗電路，取可調(diào)工頻電源14V電壓作為整流電路輸入電壓u2。接通工頻電源，測量輸出端直流電壓UL及紋波電壓UL，用示波器觀察u2，uL的波形，把數(shù)據(jù)及波形記入自擬表格中。圖3-7

25、整流濾波電路2、集成穩(wěn)壓器性能測試斷開工頻電源，按圖3-2改接實驗電路，取負(fù)載電阻RL120。1)初測接通工頻14V電源，測量U2值；測量濾波電路輸出電壓UI(穩(wěn)壓器輸入電壓）集成穩(wěn)，壓器輸出電壓U0，它們的數(shù)值應(yīng)與理論值大致符合，否則說明電路出了故障。設(shè)法查找故障并加以排除。電路經(jīng)初測進入正常工作狀態(tài)后，才能進行各項指標(biāo)的測試。2)各項性能指標(biāo)測試輸出電壓U0和最大輸出電流Iomix的測量。在輸出端接負(fù)載電阻RL120，由于7812輸出電壓U012V，因此流過RL的電流Iomix=12=100mA。這時U0應(yīng)基本保持不變，若變化較大則說明集成塊性能不良。120穩(wěn)壓系數(shù)S的測量輸出電阻R0的測

26、量15輸出紋波電壓的測量把測量結(jié)果記入自擬表格中。3)集成穩(wěn)壓器性能擴展根據(jù)實驗器材，選取圖3-4、圖3-5中各元器件，并自擬測試方法與表格，記錄實驗結(jié)果。五、實驗總結(jié)1、整理實驗數(shù)據(jù)，計算S和R0。2、分析討論實驗中發(fā)生的現(xiàn)象和問題。六、預(yù)習(xí)要求1、復(fù)習(xí)教材中有關(guān)集成穩(wěn)壓器部分內(nèi)容。2、列出實驗內(nèi)容中所要求的各種表格。3、在測量穩(wěn)壓系數(shù)S和內(nèi)阻R0時，應(yīng)怎樣選擇測試儀表？16實驗四實驗四組合邏輯電路一、實驗?zāi)康恼莆战M合邏輯電路的設(shè)計與測試方法二、實驗原理1、使用中、小規(guī)模集成電路來設(shè)計組合電路是最常見的邏輯電路。設(shè)計組合電路的一般步驟如圖41所示。圖41組合邏輯電路設(shè)計流程圖根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求

27、建立輸入、輸出變量，并列出真值表。然后用邏輯代數(shù)或卡諾圖化簡法求出簡化的邏輯表達(dá)式。并按實際選用邏輯門類型修改邏輯表達(dá)式。根據(jù)簡化后的邏輯表達(dá)式，畫出邏輯圖，用標(biāo)準(zhǔn)器件構(gòu)成邏輯電路。最后，用實驗來驗證設(shè)計的正確性。2、組合邏輯電路設(shè)計舉例用“與非”門設(shè)計一個表決電路。當(dāng)四個輸入端中有三個或四個為“1”時，輸出端才為“1”。設(shè)計步驟：根據(jù)題意列出真值表如表41所示，再填入卡諾圖表42中。表41表決電路真值表DABCZ00000000100010000110010000101001100011111000010010101001011111000110111110111111由卡諾圖得出邏輯表達(dá)式

28、，并演化成“與非”的形式ZABCBCDACDABDABC?BCD?ACD?ABC17表42表決電路的卡諾表DABC000111100001111011111根據(jù)邏輯表達(dá)式畫出用“與非門”構(gòu)成的邏輯電路如圖42所示。圖42表決電路邏輯圖用實驗驗證邏輯功能在實驗裝置適當(dāng)位置選定三個13P插座，按照集成塊定位標(biāo)記插好集成塊CC4012。按圖42接線，輸入端A、B、C、D接至邏輯開關(guān)輸出插口，輸出端Z接邏輯電平顯示輸入插口，按真值表（自擬）要求，逐次改變輸入變量，測量相應(yīng)的輸出值，驗證邏輯功能，與表41進行比較，驗證所設(shè)計的邏輯電路是否符合要求。三、實驗設(shè)備與器件序號1234567直流電源邏輯電平開關(guān)

29、邏輯電平顯示器74LS138CC4011（74LS00）、74LS54（CC4085)CC401274LS20）CC4030（74LS86）、CC4081（74LS08）、CC4001(74LS02)11各23各1名稱型號與規(guī)格+5V數(shù)量1四、實驗內(nèi)容（一）設(shè)計要求、設(shè)計要求用紅、黃、綠三個指示燈表示三臺設(shè)備的工作情況。綠燈亮表示全部正常；紅燈亮表示有一臺不正常；黃燈亮表示兩臺不正常；紅、黃燈亮表示都不正常。試設(shè)計18一個具有上述控制功能的邏輯電路。（二）實驗要求、實驗要求1根據(jù)控制要求寫出真值表和邏輯表達(dá)式；2畫出用三-八譯碼器（74LS138）及與非門（學(xué)生自選）實現(xiàn)其邏輯功能的邏輯電路圖

30、，并交實驗指導(dǎo)教師審閱；3經(jīng)實驗指導(dǎo)教師審閱后，按邏輯電路圖接線并帶上負(fù)載（指示燈），調(diào)試電路，應(yīng)滿足設(shè)計要求。五、實驗預(yù)習(xí)要求1、根據(jù)實驗任務(wù)要求設(shè)計組合電路，并根據(jù)所給的標(biāo)準(zhǔn)器件畫出邏輯圖。2、如何用最簡單的方法驗證“與或非”門的邏輯功能是否完好？3、“與或非”門中，當(dāng)某一組與端不用時，應(yīng)作如何處理？六、實驗報告1、列寫實驗任務(wù)的設(shè)計過程，畫出設(shè)計的電路圖。2、對所設(shè)計的電路進行實驗測試，記錄測試結(jié)果。3、組合電路設(shè)計體會。19實驗五實驗五觸發(fā)器一、實驗?zāi)康?、掌握基本RS、JK、D和T觸發(fā)器的邏輯功能2、掌握集成觸發(fā)器的邏輯功能及使用方法3、熟悉觸發(fā)器之間相互轉(zhuǎn)換的方法二、實驗原理觸發(fā)器

31、具有兩個穩(wěn)定狀態(tài)，用以表示邏輯狀態(tài)“1”和“0”，在一定的外界信號作用下，可以從一個穩(wěn)定狀態(tài)翻轉(zhuǎn)到另一個穩(wěn)定狀態(tài)，它是一個具有記憶功能的二進制信息存貯器件，是構(gòu)成各種時序電路的最基本邏輯單元。1、基本RS觸發(fā)器圖81為由兩個與非門交叉耦合構(gòu)成的基本RS觸發(fā)器，它是無時鐘控制低電平直接觸發(fā)的觸發(fā)器?；綬S觸發(fā)器具有置“0”、置“1”和“保持”三種功能。通常稱S為置“1”端，因為S0（R1）時觸發(fā)器被置“1”R為置“0”端，因為R0（S1）時；觸發(fā)器被置“0”，當(dāng)SR1時狀態(tài)保持；SR0時，觸發(fā)器狀態(tài)不定，應(yīng)避免此種情況發(fā)生，表51為基本RS觸發(fā)器的功能表?；綬S觸發(fā)器。也可以用兩個“或非門”

32、組成，此時為高電平觸發(fā)有效。表51基本RS觸發(fā)器的功能表輸入輸Qn+110Qn出S0110R1010Qn+101Qn2、JK觸發(fā)器在輸入信號為雙端的情況下，JK觸發(fā)器是功能完善、使用靈活和通用性較強的一種觸發(fā)器。本實驗采用74LS112雙JK觸發(fā)器，是下降邊沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器。引腳功能及邏輯符號如圖52所示。JK觸發(fā)器的狀態(tài)方程為Qn+1JQnKQnJ和K是數(shù)據(jù)輸入端，是觸發(fā)器狀態(tài)更新的依據(jù)，若J、K有兩個或兩個以上輸入端時，組成“與”的關(guān)系。Q與Q為兩個互補輸出端。通常把Q0、Q1的狀態(tài)定為觸發(fā)器“0”狀態(tài)；而把Q1，Q0定為“1”狀態(tài)。20圖5274LS112雙JK觸發(fā)器引腳排列及邏輯符號

33、下降沿觸發(fā)JK觸發(fā)器的功能如表52表52下降沿觸發(fā)JK觸發(fā)器的功能表輸入CPJ0101K0011輸Qn+110Qn出SD01011111注：任意態(tài)RD10011111Qn+101Qn0110QnQnQnQn不定態(tài)高到低電平跳變Qn+1（Qn+1）次態(tài)低到高電平跳變Qn（Qn）現(xiàn)態(tài)3、D觸發(fā)器JK觸發(fā)器常被用作緩沖存儲器，移位寄存器和計數(shù)器。在輸入信號為單端的情況下，D觸發(fā)器用起來最為方便，其狀態(tài)方程為Qn+1D，其輸出狀態(tài)的更新發(fā)生在CP脈沖的上升沿，故又稱為上升沿觸發(fā)的邊沿觸發(fā)器，n觸發(fā)器的狀態(tài)只取決于時鐘到來前D端的狀態(tài)，D觸發(fā)器的應(yīng)用很廣，可用作數(shù)字信號的寄存，移位寄存，分頻和波形發(fā)生等

34、。有很多種型號可供各種用途的需要而選用。如雙D74LS74、四D74LS175、六D74LS174等。圖53為雙D74LS74的引腳排列及邏輯符號。功能如表53。4、觸發(fā)器之間的相互轉(zhuǎn)換在集成觸發(fā)器的產(chǎn)品中，每一種觸發(fā)器都有自己固定的邏輯功能。但可以利用轉(zhuǎn)換的方法獲得具有其它功能的觸發(fā)器。例如將JK觸發(fā)器的J、k兩端連在一起，并認(rèn)它為T端，就得到所需的T觸發(fā)器。如圖54(a)所示，其狀態(tài)方程為：Qn+1TQnTQn21圖5374LS74引腳排列及邏輯符號表53D觸發(fā)器功能表表54T觸發(fā)器的功能表輸入CPD10Qn輸1出輸入CPT01輸出Qn1SD010111RD100111Qn10101SD0111RD10111010Qn10QnQnQn(a)T觸發(fā)器圖54(b)T觸發(fā)器JK觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為T、T觸發(fā)器T觸發(fā)器的功能如表54。由功能表可見，當(dāng)T0時，時鐘脈沖作用后，其狀態(tài)保持不變；當(dāng)T1時，時鐘脈沖作用后，觸發(fā)器狀態(tài)翻轉(zhuǎn)。所以，若將T觸發(fā)器的T端置“1”，如圖54(b)所示，即得T觸發(fā)器。