電子技術(shù)實(shí)習(xí)

1、.PAGE ：.；PAGE 25第一部份 電子電路軟件仿真我們用來(lái)做模擬實(shí)驗(yàn)的軟件是EWBElectonics Workbench,其任務(wù)界面如圖在C盤中點(diǎn)擊EWB，而后點(diǎn)擊WEWB32即可得上述任務(wù)界面，下述的幾個(gè)仿真實(shí)驗(yàn)全部在此平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)一串聯(lián)諧振一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定串聯(lián)諧振電路的諧振頻率，并比較丈量值與計(jì)算值。2.測(cè)定串聯(lián)諧振電路的帶寬，并比較丈量值與計(jì)算值。3.測(cè)定串聯(lián)諧振電路的質(zhì)量因數(shù)。4.測(cè)定串聯(lián)諧振電路的諧振阻抗。5.測(cè)定串聯(lián)諧振電路諧振時(shí)電壓與電流之間的相位關(guān)系。6.研討電路電阻變化時(shí)對(duì)串聯(lián)諧振電路的諧振頻率和帶寬的影響。二、實(shí)驗(yàn)器材信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)雙蹤示波器1臺(tái)100mH電

2、感1個(gè)0.25F1個(gè)1K電阻1個(gè)三、實(shí)驗(yàn)預(yù)備在圖1-1、圖1-2所示的電路中，信號(hào)頻率為串聯(lián)諧振電路的諧振頻率時(shí)感抗等于容抗由于感抗與容抗有的相位差，所以在諧振率上總電抗為零，這時(shí)總阻抗最小，并且等于電路電阻。在諧振頻率上電路電流I最大，因此 由此可求得諧振頻率在圖1-1和圖1-2所示的電路中，串聯(lián)諧振電路的帶度BW可從頻率特性曲線圖經(jīng)過(guò)丈量低端頻率和高端頻率來(lái)確定，在這兩點(diǎn)上電流下降為峰值的0.707倍-3dB。因此，帶寬為 帶寬也可由電路元件值來(lái)計(jì)算 質(zhì)量因數(shù)可反映諧振電路的帶寬與諧振頻率之間的關(guān)系。質(zhì)量因數(shù)越高，那么帶寬越窄。質(zhì)量因數(shù)可用下式計(jì)算 圖1-1 串聯(lián)諧振在諧振頻率上，由于感抗

3、與容抗相等，總電抗為零，總阻為純電阻性，所以諧振時(shí)電路的電壓與電流同相。做這個(gè)實(shí)驗(yàn)要運(yùn)用波特圖儀，可參考電子任務(wù)平臺(tái)的儀器菜單。圖1-2 串聯(lián)諧振的頻率特性曲線四、實(shí)驗(yàn)步驟1電子任務(wù)平臺(tái)上建立如圖1-1所示的驗(yàn)電路。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。在表1-1中記錄相應(yīng)頻率的節(jié)點(diǎn)電壓和。表1-1100300700100030004000100002按表1-1改動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的頻率，運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)分析，記錄每種頻率的峰值電壓和必要時(shí)可調(diào)整示波器。3據(jù)表1-1中的每個(gè)值及圖1-1所示電路的值，計(jì)算每種頻率的電流，并將結(jié)果記錄到表中。4畫(huà)出電流隨頻率變化的曲線圖，頻率用對(duì)數(shù)刻度。10I/mA.Z/K /K8I/mA

4、.Z/K /K64 2 /Hz/Hz100 200 500 1K 2K 5K 10K5根據(jù)步驟4的曲線圖，測(cè)定串聯(lián)諧振電路的調(diào)和振頻率。6根據(jù)圖1-1中的元件值，計(jì)算串聯(lián)諧振電路的諧振頻率。7根據(jù)步驟4的曲線圖，測(cè)定串聯(lián)諧振電路的帶寬。8根據(jù)圖1-1中的元件值，計(jì)算串聯(lián)諧振電路的帶寬。9根據(jù)步驟7中丈量的帶寬和步驟5中丈量的諧振頻率，計(jì)算這個(gè)串聯(lián)諧振電路的質(zhì)量因數(shù)。10根據(jù)表1-1中的值和值，計(jì)算每種頻率對(duì)應(yīng)的串聯(lián)諧振電路阻抗，將結(jié)果記錄到表中。11作出串聯(lián)電路阻抗隨頻率變化的曲線圖，頻率用對(duì)數(shù)刻度。12根據(jù)圖1-1中的電路元件值，計(jì)算串聯(lián)諧振電路的諧振阻抗。13將信號(hào)發(fā)生器的頻率調(diào)整為諧振頻

5、率，記錄電壓與電流之間的相位差，必要時(shí)可調(diào)整示波器的有關(guān)參數(shù)。14在電子任務(wù)平臺(tái)上建立如圖1-2所示的實(shí)驗(yàn)電路。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。波特圖儀將圖示串聯(lián)諧振電路的電流與頻率之間的函數(shù)關(guān)系。在縱軸上每個(gè)刻度代10mA從曲線圖丈量并記錄諧振頻率和帶寬。15將電阻改為，反復(fù)步驟14，必要時(shí)可改動(dòng)波特圖儀的設(shè)置。五、思索與分析1步驟6中諧振頻率的計(jì)算值與曲線測(cè)定值比較，情況如何？2步驟8中帶寬的計(jì)算值與曲線測(cè)定值比較，情況如何？3根據(jù)步驟11中的曲線圖，對(duì)串聯(lián)諧振電路的阻抗隨頻率的變化情況可得出什么結(jié)論？4步驟12中算得的諧振阻抗與表1-1中記錄的諧振阻抗比較，情況如何？5在步驟13中，對(duì)諧振時(shí)電

6、壓與電流的相位差可得出什么結(jié)論？6在步驟15中，關(guān)于電阻值的變化對(duì)諧振頻率和帶寬的影響可得出什么結(jié)論？實(shí)驗(yàn)二 并聯(lián)諧振一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定并聯(lián)諧振電路的諧振頻率并比較丈量值與計(jì)算值。2測(cè)定并聯(lián)諧振電路的帶寬并比較丈量值與計(jì)算值。3測(cè)定并聯(lián)諧振電路的質(zhì)量因數(shù)。4測(cè)定并聯(lián)諧振電路的諧振阻抗并比較丈量值與計(jì)算值。5測(cè)定并聯(lián)諧振電路諧振時(shí)電壓電流之間的相位關(guān)系。6研討電感的電阻值對(duì)并聯(lián)調(diào)和振電路的諧振頻率和帶寬的影響。二、實(shí)驗(yàn)器材信號(hào)發(fā)生器 1臺(tái)雙蹤示波器 1臺(tái)100mH電感 1個(gè)0.25MF電容 1個(gè)10，50K電阻 各1個(gè)三、實(shí)驗(yàn)預(yù)備當(dāng)信號(hào)頻率為并聯(lián)諧振電路的諧振頻率時(shí)，電感和電容的無(wú)功功率相等，總

7、阻抗為電阻性并且到達(dá)最大值，流入電路的電流與電路兩端的電壓同相，這個(gè)電壓也到達(dá)最大值。在實(shí)踐的并聯(lián)諧振電路中，電感的電阻對(duì)諧振頻率是有影響的，因此計(jì)算諧振頻率時(shí)該當(dāng)加以思索，算式為 假設(shè)足夠小，使1-近似等于1，那么并聯(lián)諧振電路諧振頻率的算式與串聯(lián)諧振電路一樣。/Hz在圖2-1和圖2-2所示的并聯(lián)諧振電路中，50K電阻不是諧振電路的一部分，加上它的目的是使信號(hào)源具有恒流作用。因此，交流電源可為并聯(lián)諧振電路提供一個(gè)恒定電流。在圖2-1和圖2-2中，并聯(lián)諧振電路的帶寬可經(jīng)過(guò)測(cè)定頻率特性曲線上的低端頻率高端頻率來(lái)丈量，在這兩點(diǎn)上并聯(lián)諧振電路兩端的電壓下降到峰值的0.707倍-3dB。因此質(zhì)量因數(shù)反映

8、諧振電路的帶寬與諧振頻率之間的關(guān)系。質(zhì)量因數(shù)越高，那么帶寬越窄。質(zhì)量因數(shù)可用諧振時(shí)的感抗和電感電阻來(lái)計(jì)算式中，。并聯(lián)諧振電路的帶寬也可用諧振頻率和質(zhì)量因數(shù)來(lái)計(jì)算：這個(gè)計(jì)算公式僅對(duì)高值并聯(lián)諧振電路才是比較準(zhǔn)確的。并聯(lián)諧振電路的諧振阻抗Z可經(jīng)過(guò)諧振時(shí)的感抗和電感電阻來(lái)計(jì)算這個(gè)實(shí)驗(yàn)要運(yùn)用波特圖儀，可參考電子任務(wù)平臺(tái)的儀器菜單。圖2-1并聯(lián)諧振 圖2-2并聯(lián)諧振的頻率特性四、實(shí)驗(yàn)步驟1在電子任務(wù)平臺(tái)上建立如圖2-1所示的實(shí)驗(yàn)電路。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。在表2-1中記錄每種頻率對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)峰值電壓和。表2-110050080010001200200050002按表2-1中的每個(gè)頻率改動(dòng)信號(hào)發(fā)生器的頻率

9、，運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)分析，記錄每種頻率相應(yīng)的峰值電壓和。必要時(shí)可調(diào)整示波器。3根據(jù)表2-1中的每個(gè)值和圖2-1中的10電阻值，計(jì)算每種頻率的電流，并記錄到表中。值得留意的是，交流電壓源串聯(lián)大電阻后可當(dāng)作交流恒流源。/Hz1/mA,Z/K4作出并聯(lián)諧振電路兩端的電壓隨頻率變化曲線圖，頻率用對(duì)數(shù)坐標(biāo)。500 400 300 200 100 100 200 500 1k 2k 5k 10k5根據(jù)步驟4作出的曲線圖，測(cè)定并聯(lián)諧振電路的諧振頻率。6根據(jù)圖2-1的元件值，計(jì)算并聯(lián)諧振電路的諧振頻率。7根據(jù)步驟4的曲線圖，測(cè)定并聯(lián)諧振電路的帶寬。8根據(jù)圖2-1的電路元件值，計(jì)算并聯(lián)諧振電路的質(zhì)量因數(shù)。9根據(jù)步驟8算得

10、的質(zhì)量因數(shù)和步驟6算得的諧振頻率，計(jì)算這個(gè)并聯(lián)諧振電路的帶寬。10根據(jù)表2-1中每個(gè)值和值，計(jì)算在每個(gè)頻率上并聯(lián)諧振電路的阻抗，并將結(jié)果記錄到表中。11作出并聯(lián)諧振電路的阻抗特性圖，頻率用對(duì)數(shù)坐標(biāo)。12根據(jù)圖2-1中的電路元件值，計(jì)算并聯(lián)諧振電路的諧振阻抗。13將信號(hào)發(fā)生器的頻率改為步驟6算得的諧振頻率，運(yùn)轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)分析，記錄電壓與電流之間的相位差必要時(shí)可改動(dòng)示波器的設(shè)置。14在電子任務(wù)平臺(tái)上建立如圖2-2所示的實(shí)驗(yàn)電路。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。波特圖儀將顯示并聯(lián)諧振電路的電壓與頻率之間的函數(shù)關(guān)系。丈量并記錄諧振頻率及曲線圖的帶寬。15將線圈電阻改為100，反復(fù)步驟14。必要時(shí)可高速波特圖儀。五

11、、思索與分析1步驟6中諧振頻率的計(jì)算值與曲線測(cè)定值比較，情況如何？2步驟9中帶寬的計(jì)算值與步驟7的曲線測(cè)定值比較，情況如何？?jī)烧咧g有何差別？3根據(jù)步驟11中的曲線圖，對(duì)并聯(lián)調(diào)和振電路的阻抗隨頻率變化的情況可得出什么樣結(jié)論？4步驟12中諧振阻抗的計(jì)算值與2-1中的有關(guān)記錄比較，情況如何？5在步驟13中，對(duì)電壓與電流諧振時(shí)的相位差可得出什么結(jié)論？6關(guān)于線圈電阻對(duì)諧振頻率和帶寬的影響可作出什么結(jié)論？實(shí)驗(yàn)三 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和多諧振蕩器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研討555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的功能。2研討由555構(gòu)成的多諧振蕩器的功能。二、實(shí)驗(yàn)器材5V直流電源 1個(gè)邏輯探頭 1個(gè)555定時(shí)器 1臺(tái)信號(hào)發(fā)生器 1臺(tái)雙蹤示波器

12、 1臺(tái)電容器 1F、100F、0.02F 各1個(gè)0.01F 2個(gè)電阻 200、100、72、48、10、5、1 各1個(gè)三、實(shí)驗(yàn)預(yù)備單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器具有三個(gè)特點(diǎn)：第一，有一個(gè)穩(wěn)態(tài)和一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)；第二，在外來(lái)觸發(fā)脈沖的作用下，可以從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)為暫穩(wěn)態(tài)；第三，暫穩(wěn)態(tài)維持一段時(shí)間以后將自動(dòng)前往穩(wěn)態(tài)而暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間與觸發(fā)脈沖無(wú)關(guān)，僅決議于電路本身的參數(shù)。圖3-1 555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器圖3-1可用來(lái)驗(yàn)證555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的邏輯功能。圖中TRI為下沿觸發(fā)脈沖輸入端，由時(shí)鐘邏輯開(kāi)關(guān)CLOCK提供下沿觸發(fā)脈沖。邏輯探頭Output可顯示單穩(wěn)電路的輸出形狀，穩(wěn)態(tài)Out=0，暫穩(wěn)態(tài)時(shí)Out=1。暫穩(wěn)態(tài)的維持時(shí)間由RC電路的

13、時(shí)間常數(shù)來(lái)決議，其計(jì)算公式為圖3-2為測(cè)試555單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器時(shí)間波形的電路。信號(hào)發(fā)生器將一系列短周期方波脈沖加到單穩(wěn)電路的下沿觸發(fā)器輸入端TRI，示波器將顯示觸發(fā)輸入端TRI和輸出端Out波形。圖3-3是一個(gè)用555定時(shí)器連成的多諧振蕩器電路。電路的振蕩頻率和輸出矩形波的占空比由外接元件、和決議。為控制輸入端CON的旁路電容，對(duì)振蕩頻率沒(méi)有什么影響，在有些情況下可以去掉。振蕩頻率可由輸出脈沖的周期求出，即圖3-2 555單穩(wěn)電路的時(shí)間波形占空比q為用百分?jǐn)?shù)表示的多諧振蕩器輸出高電平的時(shí)間與周期之比，即對(duì)于圖3-3所示的多諧振蕩電路，在一周內(nèi)輸出低電平的時(shí)間、輸出高電平的時(shí)間、振蕩周期、振蕩頻率

14、及占空比的近似值可由以下公式求出圖3-3 555多諧振蕩器四、實(shí)驗(yàn)步驟1在EWB平臺(tái)上建立如圖3-1所示的實(shí)驗(yàn)電路，這是一個(gè)驗(yàn)證單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器邏輯功能的虛擬實(shí)驗(yàn)電路。邏輯探頭Output檢測(cè)單穩(wěn)電路輸出Out的高低電平。邏輯開(kāi)關(guān)CLOCK為單穩(wěn)電路觸發(fā)輸入端TRI提供下沿觸發(fā)信號(hào)，開(kāi)場(chǎng)時(shí)這個(gè)邏輯開(kāi)關(guān)應(yīng)該接高電平。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析，同時(shí)按計(jì)算機(jī)鍵盤上的空格鍵Space兩次，給單穩(wěn)電路觸發(fā)端加上一個(gè)下沿觸發(fā)脈沖，丈量并記錄單穩(wěn)電路輸出高電平Out=1，邏輯探頭Outptut發(fā)紅光的繼續(xù)時(shí)間。2根據(jù)電阻值和電容值，計(jì)算555單穩(wěn)電路輸出高平的繼續(xù)時(shí)間。3單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。將電阻值改為200，這

15、時(shí)邏輯開(kāi)關(guān)CLOCK該當(dāng)接高電平。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析，同時(shí)延續(xù)按鍵盤上的空格鍵兩次，給單穩(wěn)電路的觸發(fā)端加上一個(gè)下沿觸發(fā)信號(hào)，丈量并記錄單穩(wěn)電路輸出高電平的繼續(xù)時(shí)間。4單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。在EWB平臺(tái)上建立如圖3-2所示的實(shí)驗(yàn)電路，這是一個(gè)用信號(hào)發(fā)生器和示波器丈量555單穩(wěn)觸發(fā)器時(shí)間波形的電路。信號(hào)發(fā)生器和示波器按圖設(shè)置。5單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。信號(hào)發(fā)生器在單穩(wěn)電路的下沿觸發(fā)端TRI加上一系列繼續(xù)時(shí)間很短的方波信號(hào)，示波器那么顯示輸入及輸出信號(hào)的波形。6單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。在EWB平臺(tái)上建立如圖3-3所示的實(shí)驗(yàn)多諧振蕩器電路，示波器按圖設(shè)置。7丈量并記錄輸出低電平的時(shí)間、輸出高電平的時(shí)間及

16、振蕩周期。8丈量并記錄觸發(fā)電壓的最大值及最小值。9根據(jù)步驟7測(cè)出的振蕩周期，計(jì)算脈沖頻率，單位為。10根據(jù)步驟7測(cè)出的、及，計(jì)算占空比 。11根據(jù)圖3-3所示的電路中的電阻值、及電容值，計(jì)算、及。12單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。將電阻值和改為48。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。等振蕩穩(wěn)定后按計(jì)算機(jī)鍵盤上的F9鍵暫停仿真。13丈量并記錄輸出低電平的時(shí)間、輸出高電平的時(shí)間及周期。14根據(jù)步驟13測(cè)出的周期，計(jì)算頻率。15根據(jù)步驟13測(cè)出的、及，計(jì)算占空比。16根據(jù)新的電阻值、及新的電容值，計(jì)算、及。17單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。將電容值改為0.02F。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。等振蕩穩(wěn)定后，按計(jì)算機(jī)鍵盤上的F9鍵暫停仿

17、真。18丈量并記錄輸出低電平的時(shí)間、輸出高電平的時(shí)間和周期。19根據(jù)測(cè)出的、及，計(jì)算占空比 。20根據(jù)新測(cè)出的周期，計(jì)算頻率。五、思索與分析1闡明555時(shí)基電路各個(gè)引腳的功能。2步驟1單穩(wěn)電路輸出脈沖寬度的丈量值與步驟2的計(jì)算值比較，情況如何？3圖3-2所示的單穩(wěn)電路是由輸入脈沖信號(hào)的上沿觸發(fā)還是下沿觸發(fā)？4改動(dòng)輸入脈沖信號(hào)的頻率，圖3-2所示的單穩(wěn)電路輸出脈沖寬度會(huì)改動(dòng)嗎？5多諧振蕩器、及的丈量值與計(jì)算值比較，情況如何？6多諧振蕩器輸出波形占空比的丈量值與計(jì)算值比較，情況如何？實(shí)驗(yàn)四 異步計(jì)數(shù)器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研討JK觸發(fā)器在異步計(jì)數(shù)器中的運(yùn)用。2研討觸發(fā)器的傳播延遲對(duì)異步計(jì)數(shù)器的影響。3測(cè)試

18、普通遞減異步計(jì)數(shù)器的功能。4測(cè)試7493遞減異步計(jì)數(shù)器的功能。5研討異步計(jì)數(shù)器的分頻功能。6研討怎樣改動(dòng)異步計(jì)數(shù)器的分頻數(shù)。二、實(shí)驗(yàn)器材5V直流電源 1個(gè)邏輯開(kāi)關(guān)4個(gè)下沿JK觸發(fā)器74112 4個(gè)異步計(jì)數(shù)器74932個(gè)數(shù)字信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)邏輯分析儀1臺(tái)信號(hào)發(fā)生器1臺(tái)示波器1臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)預(yù)備當(dāng)JK觸發(fā)器的J、K輸入端為高電平1時(shí)可連成二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。二進(jìn)制計(jì)數(shù)器分為同步計(jì)數(shù)器和異步計(jì)數(shù)器。異步計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)脈沖不是同時(shí)加到一切觸發(fā)器的計(jì)數(shù)輸入端，而只加到最低位觸發(fā)器的計(jì)數(shù)輸入端，其它各級(jí)觸發(fā)器那么由相鄰的低位觸發(fā)器來(lái)觸發(fā)。由于計(jì)數(shù)進(jìn)位信號(hào)像波浪一樣推進(jìn)，所以又稱為紋波計(jì)數(shù)器。一個(gè)觸發(fā)器的傳播延遲時(shí)間為觸

19、發(fā)器從接納邊沿觸發(fā)輸入信號(hào)到發(fā)生輸出形狀變化所需求的時(shí)間。由于在異步計(jì)數(shù)器中，后級(jí)觸發(fā)器在前級(jí)觸發(fā)器的輸出形狀發(fā)生變化以前是沒(méi)有時(shí)鐘信號(hào)輸入的，一切的輸出不能同時(shí)呼應(yīng)計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖的輸入，所以從計(jì)數(shù)脈沖輸入到最后一個(gè)觸發(fā)器改動(dòng)輸出之間的延遲時(shí)間由觸發(fā)器的個(gè)數(shù)N來(lái)決議。假設(shè)時(shí)鐘頻率過(guò)高，那么在下一個(gè)輸入時(shí)鐘脈沖到達(dá)時(shí)最后一個(gè)觸發(fā)器還來(lái)不及改動(dòng)輸出形狀，就會(huì)呵斥計(jì)數(shù)錯(cuò)誤?；谶@個(gè)緣由，異步計(jì)數(shù)器的最大時(shí)鐘頻率將低于同步計(jì)數(shù)器的最大時(shí)鐘頻率。對(duì)于異步計(jì)數(shù)器，最大時(shí)鐘頻率可用下式計(jì)算異步計(jì)數(shù)器常用于分頻電路。由于JK觸發(fā)器的J、K端均為高電平常，僅在時(shí)鐘脈沖的下沿或上沿到達(dá)時(shí)才改動(dòng)輸出形狀，所以在異步計(jì)

20、數(shù)器中每個(gè)觸發(fā)器輸出波形的頻率為時(shí)鐘輸入波形頻率的一半。圖4-1異步計(jì)數(shù)器在圖41所示的電路中用4個(gè)下沿JK觸發(fā)器組成一個(gè)4位二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器。每個(gè)觸發(fā)器的J、K輸入端都接5V電源，即J=K=1，時(shí)鐘脈沖下沿觸發(fā)有效。第一個(gè)觸發(fā)器由計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖CLK觸發(fā)。每個(gè)高位觸發(fā)器的CLK輸入端接到相鄰低位觸發(fā)器的Q輸出端。當(dāng)?shù)臀挥|發(fā)器的輸出由1降為0時(shí)，相鄰高位觸發(fā)器被觸發(fā)。每個(gè)觸發(fā)器的直接復(fù)位端都接到計(jì)數(shù)器的清零端CLR，當(dāng)CLR=0時(shí)，計(jì)數(shù)器清零。每次清零后，CLR該當(dāng)接回高電平，否那么計(jì)數(shù)器無(wú)法正常任務(wù)。圖42所示的電路用來(lái)研討觸發(fā)器的傳播延遲時(shí)間對(duì)4位異步計(jì)數(shù)器的影響。數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的時(shí)鐘輸出端

21、將時(shí)鐘脈沖加到計(jì)數(shù)器的CLK輸入端。數(shù)字信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的第一個(gè)時(shí)鐘脈沖為0，對(duì)計(jì)數(shù)器清零，然后所加的脈沖都是1，使計(jì)數(shù)器進(jìn)展計(jì)數(shù)。邏輯分析儀那么顯示計(jì)數(shù)器CLK端的時(shí)鐘輸入波形和端的計(jì)數(shù)輸出波形。 圖4-2 4位異步計(jì)數(shù)器的時(shí)間波形 圖4-3 4位異步遞減計(jì)數(shù)器圖4-4 7493異步計(jì)數(shù)器圖43電路是由4個(gè)下沿JK觸發(fā)器構(gòu)成的4位異步二進(jìn)制遞減計(jì)數(shù)器。在計(jì)數(shù)器中每個(gè)高位觸發(fā)器的CLK輸入端接到相鄰低位觸發(fā)器的Q反相輸出端。電路的其他部分與圖41電路完全一樣。圖44為7493異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其中4個(gè)JK觸發(fā)器的J、K輸入端接高電平，觸發(fā)器的輸出端分別為、和。在計(jì)數(shù)器內(nèi)部，由最低位觸發(fā)器的下沿時(shí)

22、鐘輸入端和輸出端組成1位計(jì)數(shù)器，分頻數(shù)為2，即輸出信號(hào)頻率為輸入時(shí)鐘信號(hào)頻率除以2；由另外3個(gè)觸發(fā)器組成3位計(jì)數(shù)器，其下沿時(shí)鐘輸入端為，輸出端分別為、和，分頻數(shù)為8。經(jīng)過(guò)外部銜接7493也可組成一個(gè)16分頻的4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，方法是將1位計(jì)數(shù)器的輸出端與3位計(jì)數(shù)器的輸入端相連。這個(gè)特性使得7493用起來(lái)非常方便，可隨意接成1位、3位或4位計(jì)數(shù)器。7493還有兩個(gè)高電平復(fù)位輸入端。這兩個(gè)輸入端可用來(lái)對(duì)計(jì)數(shù)器清0，為了改動(dòng)計(jì)數(shù)器的分頻還可用它來(lái)中止計(jì)數(shù)。用不同的方式銜接計(jì)數(shù)器，可改動(dòng)它的分頻數(shù)，范圍是2分頻至16分頻。圖4-5 7493異步計(jì)數(shù)器的時(shí)間波形圖45測(cè)試7493異步計(jì)數(shù)器時(shí)間波形的電路

23、。數(shù)字信號(hào)發(fā)生器的時(shí)鐘輸出端CLK給異步計(jì)數(shù)器加上時(shí)鐘脈沖，邏輯分析儀那么顯示時(shí)鐘脈沖波形和計(jì)數(shù)器輸出波形。當(dāng)邏輯開(kāi)關(guān)D往下打時(shí)，7493用作為時(shí)鐘輸入構(gòu)成1位計(jì)數(shù)器，分頻數(shù)為。當(dāng)開(kāi)關(guān)D往上打時(shí)，7493用作為時(shí)鐘輸入構(gòu)成3位計(jì)數(shù)器，分頻數(shù)為。當(dāng)開(kāi)關(guān)D仍舊往上打時(shí)，假設(shè)將接到，并將作為時(shí)鐘輸入端，那么7493構(gòu)成4位計(jì)數(shù)器，分頻數(shù)計(jì)數(shù)時(shí)高電平復(fù)位輸入端要一直接地。在圖4-6中7493接成12進(jìn)制計(jì)數(shù)器。電路中與銜接使7493構(gòu)成4位計(jì)數(shù)器，而且輸出端和接到復(fù)位端。這種銜接方式使計(jì)數(shù)器只在0到12之間進(jìn)展計(jì)數(shù)，當(dāng)?shù)?2個(gè)時(shí)鐘脈沖到達(dá)時(shí)計(jì)數(shù)器復(fù)位，這樣就構(gòu)成了十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，分頻數(shù)為12。圖4-6

24、 7493接成十二進(jìn)制計(jì)數(shù)器圖4-7 7493分頻電路一在圖47圖49，7493計(jì)數(shù)器接成3種分頻電路。示波器用來(lái)顯示時(shí)鐘輸入波形和計(jì)數(shù)輸出波形。仔細(xì)察看、的銜接方式，可確定計(jì)數(shù)器的分頻數(shù)，情況與圖46電路類似。計(jì)數(shù)器的分頻數(shù)n還可經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定，方法是先用示波器測(cè)出時(shí)鐘周期Tc和計(jì)數(shù)周期To。由于頻率為周期的倒數(shù)，所以時(shí)鐘頻率和計(jì)數(shù)頻率分別為最后由和可求出計(jì)數(shù)器的分頻數(shù)n，即 圖4-8 7493分頻電路二圖4-9 7493分頻電路三在圖410電路中，用兩個(gè)7493級(jí)聯(lián)組成異步計(jì)數(shù)器，以增大計(jì)數(shù)器的分頻數(shù)。信號(hào)發(fā)生器提供100KHZ的方波信號(hào)作為計(jì)數(shù)器的時(shí)鐘脈沖輸入。示波器那么顯示級(jí)聯(lián)計(jì)數(shù)器的

25、輸出波形。級(jí)聯(lián)計(jì)數(shù)器的分頻數(shù)n可通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)定。用上面所引見(jiàn)的方法，先測(cè)定第一級(jí)計(jì)數(shù)器的分頻數(shù),再測(cè)定第二級(jí)計(jì)數(shù)器的分頻數(shù)，那么級(jí)聯(lián)計(jì)數(shù)器的分頻數(shù)等于和的乘積，即圖4-10 7493分頻電路四四、實(shí)驗(yàn)步驟1在EWB平臺(tái)上建立如圖41所示的實(shí)驗(yàn)電路，這是一個(gè)由4個(gè)下沿JK觸發(fā)器組成的4位異步二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。邏輯開(kāi)關(guān)C和CLK開(kāi)場(chǎng)時(shí)該當(dāng)置1。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析，按計(jì)算機(jī)鍵盤上的C鍵對(duì)計(jì)數(shù)器清0，然后再按一次C鍵使CLR端接回“1的位置。2按鍵盤上的空格鍵使CLK的輸入由1降為0，產(chǎn)生一個(gè)下沿觸發(fā)時(shí)鐘信號(hào)。對(duì)每個(gè)時(shí)鐘脈沖輸入，在表41中記錄相應(yīng)的二進(jìn)制計(jì)數(shù)輸出。41計(jì)數(shù)輸出一輸 入輸 出輸 入輸

26、 出時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖192103114125136147158163繼續(xù)按空格鍵產(chǎn)生下沿觸發(fā)時(shí)鐘脈沖，并記錄相應(yīng)的二進(jìn)制計(jì)數(shù)輸出，直至填滿表414單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。在EWB平臺(tái)上建立如圖42所示的實(shí)驗(yàn)電路，研討觸發(fā)器傳播延遲時(shí)間4位異步計(jì)數(shù)器的影響。數(shù)字信號(hào)發(fā)生器和邏輯分析儀按圖設(shè)置。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。根據(jù)邏輯分析儀屏幕的顯示情況，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中畫(huà)出時(shí)鐘脈沖輸入CLK及計(jì)數(shù)輸出的時(shí)間波形圖。5根據(jù)觸發(fā)器的傳播延遲時(shí)間和觸發(fā)器的個(gè)數(shù)N，計(jì)算計(jì)數(shù)器的最高時(shí)鐘頻率。6.單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。在EWB平臺(tái)上建立如圖43所示的實(shí)驗(yàn)電路，這是一個(gè)用4個(gè)下沿JK觸發(fā)器組成的4位異步遞減計(jì)數(shù)器，開(kāi)場(chǎng)時(shí)邏輯開(kāi)

27、關(guān)C和CLK應(yīng)該置1。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。按計(jì)算機(jī)鍵盤上的C鍵對(duì)計(jì)數(shù)器清0，然后再按一次C鍵將CLR端置1。7.按計(jì)算機(jī)鍵盤上的空格鍵使CLK輸入由1降為0，產(chǎn)生一個(gè)下降沿觸發(fā)的時(shí)鐘脈沖信號(hào)，對(duì)每個(gè)觸發(fā)脈沖輸入，在表42中記錄相應(yīng)的計(jì)數(shù)輸出。然后繼續(xù)按空格鍵，產(chǎn)生足夠多的下沿觸發(fā)脈沖，繼續(xù)記錄計(jì)數(shù)輸出，直至完成表42。表42計(jì)數(shù)輸出二輸 入輸 出輸 入輸 出時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖192103114125136147158168單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。在EWB平臺(tái)上建立如圖44所示的實(shí)驗(yàn)電路，這是一個(gè)7493 4位二進(jìn)制異步計(jì)數(shù)器。這種計(jì)數(shù)器具有兩個(gè)高電平輸入有效的復(fù)位端、及兩個(gè)下沿觸發(fā)時(shí)鐘脈沖輸入端

28、、。用來(lái)觸發(fā)由觸發(fā)器A組成的1位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，用來(lái)觸發(fā)由觸發(fā)器B、C、D組成的3位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器。經(jīng)過(guò)外部邊線將觸發(fā)器A的輸出端接到觸發(fā)器B的時(shí)鐘輸入端，并將作為計(jì)數(shù)時(shí)鐘脈沖輸入端，就可連成4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器，其分頻數(shù)。當(dāng)邏輯開(kāi)關(guān)D向下打時(shí)，7493用作為時(shí)鐘輸入可構(gòu)成1位計(jì)數(shù)器，分頻數(shù)；用作為時(shí)鐘輸入可構(gòu)成3位計(jì)數(shù)器，分頻數(shù)。當(dāng)邏輯開(kāi)關(guān)D向上打時(shí)，用作為時(shí)鐘輸入7493可構(gòu)成4位計(jì)數(shù)器，分頻數(shù)。9開(kāi)場(chǎng)時(shí)開(kāi)關(guān)R和D應(yīng)該處在往下打的位置，開(kāi)關(guān)和也往下打。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。假設(shè)計(jì)數(shù)器輸出沒(méi)有復(fù)位，那么按計(jì)算機(jī)鍵盤上的R鍵使和接高電平1，對(duì)計(jì)數(shù)器清0。計(jì)數(shù)器復(fù)位后再按一次R鍵，使接低電平0。10

29、開(kāi)關(guān)D處在往下打的位置，按鍵盤上的A鍵，給輸入端加上一個(gè)下沿觸發(fā)脈沖，然后繼續(xù)按A鍵入下沿觸發(fā)脈沖，察看計(jì)數(shù)器輸出端的形狀變化。11開(kāi)關(guān)D處在往下打的位置，按鍵盤上的B鍵，給輸入端加上一個(gè)下沿觸發(fā)脈沖，然后繼續(xù)按B鍵輸入下沿觸發(fā)脈沖，察看計(jì)數(shù)器輸出端的形狀變化。12按鍵盤上的D鍵使開(kāi)關(guān)D往上打，將輸出端與輸入端銜接起來(lái)。按R鍵使計(jì)數(shù)器復(fù)位，然后再按一次R鍵將接地。延續(xù)按幾次A鍵給端輸入下沿觸發(fā)時(shí)鐘脈沖，察看的輸出變化。13單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。在EWB平臺(tái)上建立如圖45所示的實(shí)驗(yàn)電路，用這個(gè)電路可顯示7493異步計(jì)數(shù)器的時(shí)間波形。數(shù)字信號(hào)發(fā)生器和邏輯分析儀按圖設(shè)置。當(dāng)邏輯開(kāi)關(guān)D往下打時(shí)，7493用

30、作為時(shí)鐘輸入可構(gòu)成1位計(jì)數(shù)器，分頻數(shù)；假設(shè)用作為時(shí)鐘輸入，那么構(gòu)成3位計(jì)數(shù)器，分頻數(shù)。當(dāng)開(kāi)關(guān)D往上打時(shí)，用作為時(shí)鐘輸入7493可構(gòu)成4位計(jì)數(shù)器，分頻數(shù)。開(kāi)場(chǎng)時(shí)開(kāi)關(guān)D應(yīng)該處于往上打的位置。14單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。在邏輯分析儀的屏幕上，將顯示時(shí)鐘輸入波形、1位計(jì)數(shù)器的輸出波形及3位計(jì)數(shù)器的、輸出波形。在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中畫(huà)出這些波形曲線圖。15單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。按鍵盤上的D鍵把邏輯開(kāi)關(guān)D往上打，將輸出端與輸入端銜接起來(lái)。再次單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。根據(jù)邏輯分析儀的顯示情況，在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中畫(huà)出波形曲線圖。16單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。在EWB平臺(tái)上建立如圖46所示的實(shí)驗(yàn)電路，這是一個(gè)用7493連成的十二進(jìn)制計(jì)

31、數(shù)器，分頻數(shù)。值得留意的是，電路中輸出端接到輸入端，輸出端接到復(fù)位輸入端，并且輸出端接到復(fù)位輸入端。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。按鍵盤上的A鍵，次數(shù)要足夠多，給輸入端加上下沿觸發(fā)時(shí)鐘脈沖，察看的輸出變化，并將察看結(jié)果記錄到表43中。表43計(jì)數(shù)輸出三輸 入輸 出輸 入輸 出時(shí)鐘脈沖時(shí)鐘脈沖1921031141251361471581617單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。在EWB平臺(tái)上建立如圖47所示的異步計(jì)數(shù)器電路，信號(hào)發(fā)生器和示波器按圖設(shè)置。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。單擊示波器虛擬面板上的放大按鈕Zoom，利用示波器的屏幕放大特性，測(cè)定并記錄時(shí)鐘輸入波形的周期、計(jì)數(shù)輸出波形的周期及頻率。時(shí)鐘輸入 計(jì)數(shù)輸出 1

32、8根據(jù)步驟17的丈量結(jié)果，計(jì)算這個(gè)計(jì)數(shù)器的分頻數(shù)n。19單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。在EWB上建立如圖48所示的實(shí)驗(yàn)電路，信號(hào)發(fā)生器和示波器按圖47設(shè)置。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。利用示波器的屏幕放大特性，丈量并記錄時(shí)鐘輸入波形的周期、頻率、計(jì)數(shù)輸出波形的周期和頻率。時(shí)鐘輸入 計(jì)數(shù)輸出 20根據(jù)步驟19的丈量結(jié)果，計(jì)算這個(gè)計(jì)數(shù)器的分頻數(shù)n。21單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。在EWB平臺(tái)上建立如圖49所示的實(shí)驗(yàn)電路，信號(hào)發(fā)生器和示波器按圖48設(shè)置。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。利用示波器的放大特性，丈量并記錄時(shí)鐘輸入波形的周期、頻率，計(jì)數(shù)輸出波形的周期和頻率。時(shí)鐘輸入 計(jì)數(shù)輸出 22.根據(jù)步驟21的丈量結(jié)果，計(jì)算這個(gè)計(jì)數(shù)

33、器的分頻數(shù)n。23單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。在EWB平臺(tái)上建立如圖410所示的實(shí)驗(yàn)電路，信號(hào)發(fā)生器和示波器按圖49設(shè)置。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。利用示波器的放大特性，丈量并記錄計(jì)數(shù)輸出波形的周期和頻率。計(jì)數(shù)輸出 24根據(jù)圖410級(jí)連計(jì)數(shù)器電路和100KHZ的時(shí)鐘頻率，計(jì)算這個(gè)計(jì)數(shù)器的輸出頻率。五、思索與分析1圖41所示的計(jì)數(shù)器是用時(shí)鐘脈沖的上沿觸發(fā)還是下沿觸發(fā)？2在表41中，時(shí)鐘脈沖輸入的順序數(shù)與計(jì)數(shù)輸出的二進(jìn)制數(shù)之間有何關(guān)系？3在圖42所示的異步計(jì)數(shù)器電路中，每個(gè)觸發(fā)器的輸出脈沖頻率與輸入時(shí)鐘頻率之間有何關(guān)系？JK觸發(fā)器的傳播延遲時(shí)間大約等于多少？4圖43所示的電路有什么計(jì)數(shù)功能？5怎樣改動(dòng)749

34、3外部電路的銜接，才干構(gòu)成1位、3位或4位計(jì)數(shù)器？6從步驟15測(cè)出的波形曲線圖中，可以看出這個(gè)計(jì)數(shù)器的分頻數(shù)n等于多少？7在表43中，時(shí)鐘脈沖輸入的順序數(shù)與計(jì)數(shù)輸出的二進(jìn)制數(shù)之間有何關(guān)系？8在步驟17、18中，計(jì)數(shù)器分頻數(shù)n的丈量值與計(jì)算值比較，情況如何？9在步驟19、20中，計(jì)數(shù)器分頻數(shù)的丈量值與計(jì)算值比較，情況如何？10在步驟21、22中，計(jì)數(shù)器分頻數(shù)的丈量值與計(jì)算值比較，情況如何？11在步驟23、24中，計(jì)數(shù)器輸出頻率的丈量值與計(jì)算值比較，情況如何？實(shí)驗(yàn)五 D/A轉(zhuǎn)換器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研討D/A轉(zhuǎn)換器數(shù)字輸入與模擬輸出之間的關(guān)系。2研討怎樣設(shè)置D/A轉(zhuǎn)換器的輸出范圍。3研討怎樣丈量D/A轉(zhuǎn)

35、換器的輸出偏移電壓。4研討怎樣提高D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率。5研討怎樣測(cè)試D/A轉(zhuǎn)換器的分辨率。二、實(shí)驗(yàn)器材5V、10V直流電源 各 1個(gè)邏輯開(kāi)關(guān) 8個(gè)邏輯探頭 8個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器 1個(gè)異步計(jì)數(shù)器7493 1個(gè)74191 2個(gè)電位器 1個(gè)10V電壓表 1個(gè)信號(hào)發(fā)生器 1臺(tái)示波器 1臺(tái)三、實(shí)驗(yàn)預(yù)備我們把從數(shù)字信號(hào)到模擬信號(hào)的轉(zhuǎn)換稱為數(shù)/模轉(zhuǎn)換或D/A轉(zhuǎn)換，把實(shí)現(xiàn)D/A轉(zhuǎn)換的電路稱為D/A轉(zhuǎn)換器，簡(jiǎn)稱DAC。D/A轉(zhuǎn)換的過(guò)程是，先把輸入數(shù)字量的每一位代碼按其權(quán)的大小轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的模擬量，然后將代表各位的模擬量相加，即可得到與該數(shù)字量成正比的模擬量，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換。DAC通常由譯碼網(wǎng)絡(luò)、模擬開(kāi)關(guān)、求

36、和運(yùn)算放大器和基準(zhǔn)電壓源等部分組成。DAC的滿度輸出電壓，為全部有效數(shù)碼1加到輸入端時(shí)DAC的輸出電壓值。滿度輸出電壓決議了DAC的輸出范圍。DAC的輸出偏移電壓，為全部有效數(shù)碼0加到輸入端時(shí)DAC的輸出電壓值。在理想的DAC中，輸出偏移電壓為0。在實(shí)踐的DAC中，輸出偏移電壓不為0。許多DAC產(chǎn)品設(shè)有外部偏移電壓調(diào)整端，可將輸出偏移電壓調(diào)為0。DAC的轉(zhuǎn)換精度與它的分辨率有關(guān)。分辨率是指DAC對(duì)最小輸出電壓的分辨才干，可定義為輸入數(shù)碼只需最低有效位1時(shí)的輸出電壓與輸入數(shù)碼為全1小時(shí)的滿度輸出電壓之比，即分辨率=當(dāng)一定時(shí)，輸入數(shù)字代碼的位數(shù)越多，那么分辨率越小，分辨才干就越高。圖5-1 D/A

37、轉(zhuǎn)換電路圖5-1為8位電壓輸出型DAC電路，這個(gè)電路可加深我們對(duì)DAC數(shù)字輸入與模擬輸出關(guān)系的了解。DAC滿度輸出電壓的設(shè)定方法為，首先在DAC數(shù)碼輸入端加全1即11111111，然后調(diào)整電位器使?jié)M度電壓值到達(dá)輸出電壓的要求。圖5-2 DAC輸出波形在圖5-2電路中，一個(gè)8位電壓輸出型DAC與7493 4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器相連，計(jì)數(shù)器的輸入時(shí)鐘脈沖由1kHz信號(hào)發(fā)生器提供。電路中只需DAC低4位輸入端接到計(jì)數(shù)器的輸出端，高4位輸入端接地。這就意味著這個(gè)DAC最多只需15級(jí)模擬電壓輸出，面不是通常8位DAC的255級(jí)。計(jì)數(shù)器在計(jì)到最后一個(gè)二進(jìn)制數(shù)1111時(shí)，將復(fù)位到0000，并開(kāi)場(chǎng)新一輪計(jì)數(shù)。因此在

38、示波器的屏幕上，所看到的DAC模擬電壓輸出曲線像是一個(gè)15級(jí)樓梯。經(jīng)過(guò)丈量示波器曲線圖上第15級(jí)的最大電壓值，可確定DAC的滿度輸出電壓。這個(gè)電壓將小于全8位數(shù)碼輸入時(shí)255級(jí)DAC的滿輸出電壓。在圖53電路中，一個(gè)8位電壓輸出型DAC與兩個(gè)級(jí)聯(lián)的74191 4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器銜接，兩個(gè)74191接成8位計(jì)數(shù)器。這種銜接方式使8位DAC可以覆蓋05V整個(gè)輸出范圍，并完成255級(jí)8位計(jì)算。值得留意的是，與15級(jí)計(jì)數(shù)的曲線圖相比，255級(jí)計(jì)數(shù)的輸出范電壓特性曲線更像一條直線。在任何指定的電壓范圍內(nèi)，計(jì)數(shù)的級(jí)數(shù)越多，那么DAC的輸出越接近真實(shí)模擬信號(hào)，數(shù)/模轉(zhuǎn)換的分辨率也越高。圖5-3 DAC輸出分辨

39、率的測(cè)定四、實(shí)驗(yàn)步驟1在EWB平臺(tái)上建立如圖51所示的實(shí)驗(yàn)電路，這是一個(gè)8位電壓輸出型DAC電路，經(jīng)過(guò)這個(gè)電路實(shí)驗(yàn)，可以使我們進(jìn)一步了解數(shù)/模轉(zhuǎn)換器數(shù)字輸入模擬輸出之間的關(guān)系。電位器用來(lái)設(shè)置滿度輸出電壓即輸出電壓范圍。開(kāi)場(chǎng)時(shí)一切輸入邏輯開(kāi)關(guān)應(yīng)該置1。2單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。調(diào)整電位器，使DAC輸出電壓盡量接近5V，這時(shí)DAC的滿度輸出電壓設(shè)置為5V。3按計(jì)算機(jī)鍵盤上的數(shù)鍵0-7，將DAC的數(shù)碼輸入改為00000000，在表5-1中記錄數(shù)/模轉(zhuǎn)換器相應(yīng)的輸出電壓。表5-1 DAC的輸出電壓二進(jìn)制輸入輸出電壓/V0000 00000000 00010000 00100000 01000000

40、10001111 11114 按鍵盤上的數(shù)字，將DAC的8位數(shù)碼輸入改為00000001，在表5-1中記錄DAC的輸出電壓。繼續(xù)輸入表中其他的數(shù)碼，并記錄相應(yīng)的輸出電壓。5根據(jù)DAC的滿度輸 出電壓和8位輸 入的級(jí)數(shù)，計(jì)算圖5-1所示的DAC電路的分辨率。6根據(jù)表5-1的數(shù)據(jù)，計(jì)算這個(gè)DAC的分辨率。7單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。在EWB平臺(tái)上建立如圖5-2所示的實(shí)驗(yàn)電路，這是一個(gè)8位電壓輸出型DAC與4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器銜接的電路，信號(hào)發(fā)生器為計(jì)數(shù)器提供1KHZ輸入時(shí)鐘脈沖。DAC的低4位輸入端與計(jì)數(shù)器的輸出端相連，而高4位輸入端接地。因此D/A轉(zhuǎn)換器的模擬輸出只需15級(jí)，而不是通常8位DAC的255級(jí)。

41、在電路中，信號(hào)發(fā)生器和示波器按圖設(shè)置。8單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。在示波器屏幕上將顯示DAC模擬輸出的階梯波。利用示波器的屏幕放大功能，丈量并記錄DAC的分辨率和滿度輸出電壓。分辨率= = 9單擊開(kāi)關(guān)停頓仿真。在EWB平臺(tái)上建立如圖5-3所示的實(shí)驗(yàn)電路，這是一個(gè)8位電壓輸出型DAC與8位計(jì)數(shù)器銜接的電路，8位計(jì)數(shù)器由兩個(gè)級(jí)聯(lián)的74191 4位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器構(gòu)成。8位DAC可覆蓋05V的電壓輸出范圍，并可完成255級(jí)8位計(jì)數(shù)。電路中信號(hào)發(fā)生器和示波器按圖設(shè)置。單擊仿真開(kāi)關(guān)進(jìn)展動(dòng)態(tài)分析。留意察看示波器顯示的輸出特性曲線，這種輸出波形更接近直線，而不像“樓梯。五、思索與分析1根據(jù)表5-1的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)

42、圖5-1所示的電路回答以下問(wèn)題1DAC的輸出偏移電壓有多大？2DAC的滿度輸出電壓是幾伏？3DAC的分辨率是多少？4DAC的輸出電壓與輸入數(shù)碼的大小成比例嗎？2步驟5中分辨率的計(jì)算值與步驟4的丈量值比較，情況如何？3步驟8中分辨率的丈量值與步驟4的丈量值比較，情況如何？4步驟8中滿度輸出電壓的丈量值與步驟2的設(shè)定值有何差別？5步驟9中，DAC的輸出波形像直線而不像“樓梯的主要緣由是什么？由示波器顯示的曲線圖所測(cè)定的DAC滿度輸出電壓是多少？ 實(shí)驗(yàn)六 A/D轉(zhuǎn)換器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?研討A/D轉(zhuǎn)換器ADC模擬輸入與數(shù)字輸出之間的關(guān)系。2研討怎樣設(shè)置A/D轉(zhuǎn)換器的輸入電壓范圍。3進(jìn)一步了解A/D轉(zhuǎn)換器量

43、化誤差即分辨率的概念。4察看ADCDAC轉(zhuǎn)換電路的任務(wù)情況。二、實(shí)驗(yàn)器材5V、7V、15V直流電源 各1個(gè)5V/60Hz正弦波信號(hào)源 1個(gè)邏輯開(kāi)關(guān) 1個(gè)邏輯探頭 8個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器 1個(gè)D/A轉(zhuǎn)換器 1個(gè)三端運(yùn)算放大器 1個(gè)帶譯碼器的七段碼管 2個(gè)電位器 2個(gè)電阻 3個(gè)10V電壓表 2個(gè)蜂鳴器 1個(gè)三、實(shí)驗(yàn)預(yù)備A/D轉(zhuǎn)換器用來(lái)模擬電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成一組相應(yīng)二進(jìn)制數(shù)碼輸出。由于A/D轉(zhuǎn)換器的輸入量是隨時(shí)間延續(xù)變化的模擬信號(hào)，而輸出是隨時(shí)延續(xù)續(xù)變化的離散數(shù)字信號(hào)，因此在轉(zhuǎn)換過(guò)程中，首先要對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)展采樣、堅(jiān)持，再進(jìn)展量化、編碼。所謂采樣，就是在一個(gè)微小時(shí)間內(nèi)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)展取樣，把一個(gè)時(shí)間上是延續(xù)的信號(hào)

44、變換為對(duì)時(shí)間離散的信號(hào)。采樣終了后，再將此取樣的模擬信號(hào)堅(jiān)持一段時(shí)間，使A/D轉(zhuǎn)換器有充分時(shí)間進(jìn)展A/D轉(zhuǎn)換。這就是采樣、堅(jiān)持電路的根本作用。任何一個(gè)數(shù)字量的大小都是以某個(gè)最小數(shù)量單位的整數(shù)倍來(lái)表示的。因此，在用數(shù)字量表示采樣電壓時(shí)也必需把它化成這個(gè)最小數(shù)量單位的整數(shù)倍，這個(gè)轉(zhuǎn)化過(guò)程就叫做量化。所規(guī)定的最小數(shù)量單位叫做量化單位，用表示。顯然，數(shù)字信號(hào)最低有效位中的“1所表示的數(shù)量大小，就等于。普通被轉(zhuǎn)化的模擬電壓不能夠被整除，這種要素引起的誤差稱為量化誤差。量化誤差又稱為分辨率。ADC輸出二進(jìn)制位數(shù)越多，那么分辨率越高，轉(zhuǎn)換精度也越高。分辨率常以數(shù)字信號(hào)最低有效位中的“1所對(duì)應(yīng)的電壓值表示。例如10位ADC，當(dāng)滿度輸入模擬電壓為5V，那么最低有效位“1所對(duì)應(yīng)的輸入電壓為；8位ADC為。顯然，10位ADC的分辨率比8位ADC高。因此，分辨率有時(shí)也可用A/D轉(zhuǎn)換器的輸出位數(shù)表示。把量化的數(shù)值用一組相應(yīng)的二進(jìn)制代碼表示出來(lái)，稱為編碼。這些代碼就是A/D轉(zhuǎn)換的輸出數(shù)字量，而量化及編碼電路即為A/D轉(zhuǎn)換器電路。圖6-1 A/D轉(zhuǎn)換電路圖6-1為8位ADC電路，可用來(lái)研討模/數(shù)轉(zhuǎn)換器模擬輸入與數(shù)字輸出之間的關(guān)系。調(diào)整電位器Range與參考電壓的分壓比，可設(shè)置ADC滿度輸入電壓。為了設(shè)置模擬輸入電壓