2023年全國自考模擬數(shù)字及電力電子技術(shù)實驗報告

（一)常用電子儀器使用及測量(二)單級共射放大器（三)運算放大器組成的基本運算電路(四)串聯(lián)式直流穩(wěn)壓電源(五)集成邏輯門電路(六）集成觸發(fā)器（七)集成計數(shù)器、譯碼顯示電路(八）脈沖產(chǎn)生及整形電路(九）單相橋式半控整流電路(十）直流斬波電路實一常用電子儀器的使用實訓(xùn)目的實訓(xùn)原理實訓(xùn)設(shè)備與器件實訓(xùn)內(nèi)容與環(huán)節(jié)實訓(xùn)總結(jié)訓(xùn)二二極管、三極管的判別與檢測實訓(xùn)目的實訓(xùn)原理實訓(xùn)設(shè)備與器件序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注萬用表１只自備電阻100k1個DZ－15二極管1N4007、1N4１４8、2ＤＷ2３1各１個DZ-１5發(fā)光二極管紅色1個ＤＺ-１５三極管３DG12、3CG12各1個DZ-16實訓(xùn)內(nèi)容與環(huán)節(jié)二極管型號1N４00７發(fā)光二極管正向電阻4．４k3.1k18ｋ反向電阻無窮大無窮大無窮大s9014ｓ9014無窮大實訓(xùn)注意事項實訓(xùn)總結(jié)驗一常用電子儀器使用練習(xí)和單管放大電路實驗?zāi)康牧私馐静ㄆ?、信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源和數(shù)字萬用表的使用方法。掌握放大器靜態(tài)工作點的調(diào)試方法。學(xué)習(xí)放大器的動態(tài)性能。學(xué)會測量放大器Q點, Av，ｒi，ro的方法。了解射極偏置電路的特性。了解放大器頻率特性測試方法。實驗儀器示波器、萬用表、信號發(fā)生器等實驗內(nèi)容和環(huán)節(jié)按圖1-１在實驗板上接好線路用萬用表判斷板上三極管V1極性和好壞。靜態(tài)工作點的測量調(diào)節(jié)RＰ,使Ve=2v,并測RＰ阻值。測量值、計算值如下表。Vb(V）Ube(V）Ｖe(Ｖ)Uce(Ｖ）測量值2.70．７２0．３計算值２．70.７20．3動態(tài)分析(1)將信號源調(diào)到頻率為f＝1KHＺ，波形為正弦波，信號幅值為2mV,接到放大器的輸入端觀測uｉ和uｏ波形，放大器不接負載。(2）在信號頻率不變的情況下,逐步加幅值,測uo不失真時的最大值,結(jié)果如下。測量值計算值ui(mV）uｏ(Ｖ）Au=uo/ui1-０．０89-892-０．178-８93－0.2６7-8９4-０.356-89５-０.445-８9(3)保持ｆ=１KHZ，幅值為2mV，放大器不接負載(ＲL=∞）和接入負載RＬ（5.1K),改變Ｒc數(shù)值的情況下測量，測量值、計算值如下表。給定參數(shù)測量值計算值RcRＬuｉ（mV）uｏ(V）Au=uo/ｕi5.1K５.1K２－0.178－892.5Ｋ5.１K2－0．1１8－595.1K∞2－0.356-１7８2.5K∞２-０.174－87放大器的輸入、輸出電阻（1)輸入電阻測量在輸入端串接5.1K電阻，加入ｆ=1KHZ、2０mＶ的正弦波信號,用示波器觀測輸出波形，用毫伏表分別測量對地電位Vｓ、Vi。如圖１－3所示。將所測數(shù)據(jù)及計算結(jié)果填入表1－3中。圖１-３輸入電阻測量表１-4測量值計算值Vｓ（mV）Ｖｉ（mＶ）ri=Vi*Rs/(Vs-Vi)20４1.275K(2）輸出電阻測量在A點加ｆ=1ＫHＺ的正弦波交流信號，在輸出端接入可調(diào)電阻作為負載，選擇合適的RL值使放大器的輸出波形不失真（接示波器觀測)，用毫伏表分別測量接上負載ＲL時的電壓VL及空載時的電壓Ｖo。將所測數(shù)據(jù)及計算結(jié)果填入表1-4中。圖1-4輸出電阻測量表1-5測量值計算值Vo（mV）RＬ=∞VL(mＶ）RL=5.1kro=(Vo/VL－1)＊RL3５61７８５.1K?實驗二基本運算電路一、實驗?zāi)康?、熟悉Multisｉm9軟件的使用方法。2、掌握理解集成運算放大器的工作原理。３、掌握集成運算放大電路的基本運算關(guān)系及基本測量方法。二、虛禮實驗儀器及器材雙蹤示波器、信號發(fā)生器、交流毫伏表、數(shù)字萬用表等儀器、集成電路74１三、實驗原理與環(huán)節(jié)按如下所示輸入電路2.靜態(tài)測試,記錄集成電路的各管腳直流電壓V2（uV）V３(uV）V４(V)Ｖ６（mＶ）V7(V）4８３-546-1412.3１４3．最大功率測試:9.994*1０-9W4．頻率響應(yīng)測試:通頻帶89．7９0１K5.輸出波形觀測：正弦波6.放大倍數(shù)測量:９.９9７?實驗三集成門電路測試一、實驗?zāi)康?.熟悉門電路的邏輯功能。2．熟悉常用集成門電路的引腳排列及其使用。二、實驗設(shè)備和器件１.直流穩(wěn)壓電源、信號源、示波器、萬用表、面包板２．７4ＬS00、7４LS04、74LS86三、實驗內(nèi)容1.非門邏輯功能輸入輸出AF電壓（V）F02.4110.40分別將輸入端A接低電平和高電平，測試輸出端F電壓,實驗結(jié)果如下表。2.與非門邏輯功能,實驗結(jié)果如右表。輸入輸出ABＦ電壓（V)Ｆ0０2.４10１２.４１102.4111０.403.異或門邏輯功能，實驗結(jié)果如右表。輸入輸出ＡBF電壓(Ｖ）F000.4001２.4１1０2．4１１１０.404．與或非門邏輯功能,實驗結(jié)果如下表。輸入輸出ABCＤF電壓（V)F０000２.4１00０12.410011０.400１012.4101110.４01１11０.40５.與非門對輸出的控制輸入端A接一連續(xù)脈沖,輸入端Ｂ分別接高電平和低電平。四、各門電路的邏輯表達式如下。１．2.３.4．５.當B為高電平時，當Ｂ為低電平時實驗四集成觸發(fā)器一、實驗?zāi)康模?熟悉Ｄ觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的功能。2.學(xué)會對的使用觸發(fā)器集成電路。3．了解觸發(fā)器邏輯功能的轉(zhuǎn)換。二、實驗設(shè)備和器件1．直流穩(wěn)壓電源、信號源、示波器、萬用表、面包板２．74ＬS74、7４LS112、74ＬS8６3.1kΩ電阻、發(fā)光二極管三、實驗內(nèi)容1.D觸發(fā)器功能測試分別在、端加低電平，改變ＣP和D狀態(tài)，實驗結(jié)果如下表。CPＤ01××1１１0××００11↑00０11↓0０11１↑11111↓1０111０×01111×01２．ＪK觸發(fā)器功能測試,實驗結(jié)果如下表。ＪKCＰ01×××1110×××0０1１００↓0１1１0１↓00111０↓111111↓１03.Ｄ觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成Ｔ觸發(fā)器按照下圖所示可以將D觸發(fā)器轉(zhuǎn)換成T觸發(fā)器，實驗結(jié)果如下表。CPT01××1１10××0011↑0011１↓０0１11↑11０11↓１０1四、總結(jié)幾種觸發(fā)器的功能和各自特點。Ｄ觸發(fā)器ＪK觸發(fā)器T觸發(fā)器觸發(fā)器實驗五時序邏輯電路一、實驗?zāi)康?．熟悉集成計數(shù)器的邏輯功能。2．掌握計數(shù)器控制端的作用及其應(yīng)用。二、實驗設(shè)備和器件１.直流穩(wěn)壓電源、信號源、示波器、萬用表、面包板2.74ＬＳ19０、74ＬS３93、74ＬS04３．1kΩ電阻、發(fā)光二極管三、實驗內(nèi)容１．集成計數(shù)器的功能測試，７４ＬS393、74LS１９0功能測試結(jié)果如表表５－1、5-2。表5-1７4LＳ3９3功能測試表CＰ１0０000000０101001002001１0３０10004010１050１1006011１0７100008１001091０１00101011０111１00012１１0101３1110０141１11０150000表5-２７4ＬS１9０功能測試表CＰ功能０0××０000預(yù)置數(shù)０10××××加法計數(shù)器011××××減法計數(shù)器2．任意進制計數(shù)器的設(shè)計(1）用置數(shù)法將７4LS190連成七進制計數(shù)器，按下圖接線。圖5-374LS1９0連成七進制計數(shù)器(２)觀測輸出端變化,畫出狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖。按順序01110１1001０１01０000１10０100001３.運用計數(shù)器構(gòu)成分頻器(1)Ｎ位二進制計數(shù)器可以完畢時鐘信號CP的分頻。按下圖接線。(2)分別觀測從各端子輸出可以構(gòu)成幾分頻。輸出可以構(gòu)成二分頻,輸出可以構(gòu)成四分頻，輸出可以構(gòu)成八分頻,輸出可以構(gòu)成十六分頻。

串聯(lián)型HYPＥRLINK""\t＂＿blank"晶體管\t"_blanｋ＂穩(wěn)壓電路一、實驗?zāi)康?、熟悉Multisim軟件的使用方法。２、掌握單項ＨYPERＬＩNK""\t＂_blaｎｋ"橋式整流、ＨYPＥRLＩNＫ＂"＼ｔ"_blank"電容HYPERＬIＮK＂＂\t"_blaｎk＂濾波電路的特性。3、掌握串聯(lián)型晶體管HYPERLＩNK"＂＼t"_blａnｋ"穩(wěn)壓電路指標測試方法二、虛擬實驗儀器及器材ＨYPERLＩNK""＼t"_bｌank"雙蹤示波器、HYＰＥRLIＮK""\ｔ"＿bｌanｋ＂信號發(fā)生器、交流毫伏表、HYPEＲLINK""\t"＿blａnk"數(shù)字萬用表等儀器、HYPＥRLIＮＫ＂"\t"＿blank"晶體三極管３DＧ６×2(9011×2）、DＧ12×１(901３×1)、HYPERＬINＫ＂"\t"_ｂlａnk"晶體二極管IN４007×4、HYPEＲLINK""\t"_blａnk"穩(wěn)壓管IN4７35×１三、知識原理要點HＹＰERLＩＮＫ""＼t＂_ｂlank"直流穩(wěn)壓電源原理ＨYPＥRＬINK"＂＼t"_blａnｋ"框圖如圖4－1所示。四、實驗原理

圖為串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源。它除了變壓、整流、濾波外，\t"_bｌank＂穩(wěn)壓器部分一般有四個環(huán)節(jié):調(diào)整環(huán)節(jié)、HYPEＲLINＫ""\t＂_blａnｋ"基準電壓、比較HYPERＬINK""＼ｔ"_blank＂放大器和取樣電路。當電網(wǎng)電壓或負載變動引起輸出電壓Vo變化時,取樣電路將輸出電壓Vo的一部分饋送回比較放大器與基準電壓進行比較，產(chǎn)生的誤差電壓經(jīng)放大后去控制調(diào)整管的基極電流，自動地改變調(diào)整管的集一射極間電壓，補償Vｏ的變化，從而維持輸出電壓基本不變。五、實驗內(nèi)容與環(huán)節(jié)１、整流濾波電路測試按圖連接實驗電路。取可調(diào)工頻電源電壓為1６Ｖ~，作為HYPEＲLＩNＫ""\ｔ"_ｂｌank"整流電路HYPERLIＮK""＼ｔ"_blａnｋ"輸入電壓u2。整流濾波電路1)取RＬ=２4０Ω,不加濾波電容，測量直流輸出電壓UL及ＨYPEＲLINK""＼ｔ"＿ｂlank＂紋波電壓Ｌ,并用ＨYＰERＬＩNK＂"＼t＂_blank"示波器觀測ｕ2和uＬ波形，記入表5-1。U2=16V～2）取RL＝24０Ω,C＝4７0μf,反復(fù)內(nèi)容1)的規(guī)定,記入表5-1。３)取RL＝120Ω,C=4７０μf，反復(fù)內(nèi)容1)的規(guī)定,記入表5－1

電路形式UL(V)L（V）紋波uＬ波形U２=16V~RＬ＝24０Ω12．９５V6.8２V~U2=16V～RＬ=240ΩＣ＝47Oμf２0.２４V4６７mV~Ｕ2＝16V～ＲL=12０ΩC＝4７０μf1９.６19842mV～

２.測量輸出電壓可調(diào)范圍更改電路如下所示接入負載,并調(diào)節(jié)Ｒw1,使輸出電壓Uｏ＝9V。若不滿足規(guī)定，可適當調(diào)整R4、R5之值。3.測量各級HＹPEＲLＩNK""＼t"＿bｌａnk"靜態(tài)工作點調(diào)節(jié)輸出電壓Ｕo＝9Ｖ，輸出電流Iｏ=100ｍA,測量各級靜態(tài)工作點,記入表5－２。表5-2

U２＝14V

U０=9V

I0＝10０ｍＡ

Q1Ｑ2Q3UB(V)１0.86８.24.9４UＣ(V)1７.51０.8６10．8６UE(V)1０．19.０14．284.測量穩(wěn)壓系數(shù)S?。蒾=１00mA，按表5－３改變整流電路輸入電壓U2（模擬電網(wǎng)HYPEＲLＩNＫ""電壓波動)，分別測出相應(yīng)的穩(wěn)壓器輸入電壓Uｉ及輸出HYＰERLINK"＂\t"＿bｌａnｋ"直流電壓Uｏ，記入下表。表5－3測試值(IO＝100mA）計算值U2(Ｖ）UI(Ｖ）UO（V)R４=1．87K

Rｗ1=30％R5=1.５K

RＬ=1２0UO(V）R４＝5１0

Rw1=3０%R５=1．5K

RL=９0SR4=１.８7K

Ｒw１=30%Ｒ5=１.５K

RL=１20１417.５11．92９.0１S12=0.０５3S23=0．05216２０129.0６1８2２.51２.07９.10

六、思考1、對所測結(jié)果進行全面分析，總結(jié)橋式整流、電容濾波電路的特點。

橋式整流電路在未加濾波的情況下,輸出電壓為輸入HＹPERLINK""\t＂＿blank＂交流電壓的正負兩半波的直接相加，輸出直流平均電壓較低，且交流紋波很大。經(jīng)電容濾波以后,直流輸出電壓升高，交流紋波電壓減小,且電容越大(或HＹＰERLINK""負載電流較?。﹦t交流紋波越小。2、計算穩(wěn)壓電路的穩(wěn)壓系數(shù)S和ＨYＰERLINＫ＂"\ｔ"_ｂlａnk＂輸出電阻Rｏ，并進行分析。

根據(jù)表5-3穩(wěn)壓系數(shù)S=0.05(相對于輸入電壓變化率)。輸出電阻Ro=2（Ω）Uin=２０V

R8=1０

R4=390

R５=1．5K

Ｒw１=1K*40%UＬ(V)9．06Ｖ8．9７8V８.9４3ＶＲL(Ω)５１09050Rｏ=(UL1－UL2)RL1RL2/(UL2RＬ１–UＬ1RL2)=１.95(Ω)

3、分析討論實驗中出現(xiàn)的故障及其排除方法。1本實驗中仿真系統(tǒng)經(jīng)常犯錯退出,也許是電路運算量太大導(dǎo)致的。本人具體的做法是分部仿真:將整流濾波與穩(wěn)壓部分分開仿真,在穩(wěn)壓部分VCC（HYPＥＲLINK"＂\t"＿blank"直流電源）來替代整流濾波的輸出。2本實驗中R8=30(Ω）太大，應(yīng)改為１0(Ω）較妥。以保證正常工作時限流電路不影響穩(wěn)壓電路工作。

直流斬波電路（Buck-Ｂｏost變換器）實驗?zāi)康模海保莆誃uck—Ｂoost變換器的工作原理、特點與電路組成。２．熟悉Bｕcｋ—Bｏost變換器連續(xù)與不連續(xù)工作模式的工作波形圖。３．掌握Ｂuck—Ｂｏost變換器的調(diào)試方法。實驗內(nèi)容：１．連接實驗線路，構(gòu)成一個實用的Bucｋ—Boｏst變換器。2.調(diào)節(jié)占空比，測出電感電流ｉL處在連續(xù)與不連續(xù)臨界狀態(tài)時的占空比D,并與理論值相比較。３．將電感L增大一倍,測出ｉL處在連續(xù)與不連續(xù)臨界狀態(tài)時的占空比D,并與理論值相比較。４．測出連續(xù)與不連續(xù)工作狀態(tài)時的Vbe、Ｖce、VD、VL、iL、ｉC、iD等波形。5．測出直流電壓增益Ｍ＝VO/VS與占空比D的函數(shù)關(guān)系。6.測試輸入、輸出濾波環(huán)節(jié)分別對輸入電流ｉＳ與輸出電流iO影響。實驗重要儀器設(shè)備:1.ＭＣＬ-0８直流斬波及開關(guān)電源實驗掛箱２．萬用表3.雙蹤示波器實驗示意圖:五、實驗有關(guān)原理及原始計算數(shù)據(jù)，所應(yīng)用的公式:直流斬波器是運用功率組件對固定電壓之電源做適當之切割以達成負載端電壓改變之目的。若其輸出電壓較輸入之電源電壓低,則稱為降壓式(Buck)直流斬波器,若其輸出電壓較輸入之電源電壓高,則稱為升壓式(Booｓｔ)HYＰＥRLINK＂"直流斬波器。最常見的改變方式為?1.周期Ｔ固定,導(dǎo)通時間Ｔoｎ改變，稱脈波寬度調(diào)變(Pulse-wｉｄthＭodｕｌatioｎＰＷM)。

2．導(dǎo)通時間Tｏn固定,周期T改變，稱頻率調(diào)變(FrｅqｕｅｎcyModulationＦM)。3．周期T及導(dǎo)通時間Tｏn同時改變,即波寬調(diào)變及頻率調(diào)變混合使用。

在實際應(yīng)用中,因直流斬波器常需在負載端接上濾波電感及濾波電容,若頻率改變過大對電感及電容影響大，因此多數(shù)采用脈波寬度調(diào)變。?輸出電壓和輸入電壓之間的關(guān)系為：U０=-UI[D／(1-D）]占空比D=Toｎ/T,T＝Ton+Toff,Ｄ<１當D＞1-D或者Ｄ<0．５時，除極性相反外,輸出電壓大于輸入電壓，即為極性反轉(zhuǎn)式升壓型開關(guān)穩(wěn)壓電源；當D<1-Ｄ或者D＜０.5時，除極性相反外，輸出電壓小于輸入電壓,即為極性反轉(zhuǎn)式降壓型開關(guān)穩(wěn)壓電源。.實驗數(shù)據(jù)記錄：9.測出Ｍ＝ＶO/VS與占空比D的函數(shù)關(guān)系VS=14．8Ｖ(1）Ｌ=1．６mHＤ０.230.3８０.５0.５30.690.８５V０(V）－６．46-1１.55-1５.0－17.0-2８.０-４1．7M0.4360.7８1.01.141.８92.81(２)L=3.2ｍHD0.23０.３８0.50.530．69０.85V0(V)-４．8-8．4-12．7－15.０－26.0－３９.０M０.320.560．851.0１.762.64實驗結(jié)果的計算及曲線：電感L=1.6ｍＨ,電感電流ｉL處在連續(xù)與不連續(xù)臨界狀態(tài)時的占空比D＝0.615L=１．６mH,連續(xù)與不連續(xù)臨界工作狀態(tài)時的iＬ、VL波形L＝１．6mＨ，連續(xù)與不連續(xù)臨界工作狀態(tài)時的Ｖbe、Vcｅ波形Ｌ＝1.6mH,連續(xù)與不連續(xù)臨界工作狀態(tài)時的iC、iＤ波形L＝1.6mH,連續(xù)與不連續(xù)臨界工作狀態(tài)時的ＶD波形L=1．6mH,連續(xù)工作狀態(tài)時的ＶL、iL波形L=1．6mＨ,連續(xù)工作狀態(tài)時的Ｖｂe、Vce波形L=1.６mＨ,連續(xù)工作狀態(tài)時的iC、iD波形L=1．6mH,連續(xù)工作狀態(tài)時的VD波形L=1.6ｍH,不連續(xù)工作狀態(tài)時的VL、iL波形Ｌ=1.6mH,不連續(xù)工作狀態(tài)時的Vｂe、Vce波形L＝１.6mH，不連續(xù)工作狀態(tài)時的iＣ、iＤ波形L=１.6ｍH,不連續(xù)工作狀態(tài)時的VＤ波形電感Ｌ=3.２mH，電感電流iL處在連續(xù)與不連續(xù)臨界狀態(tài)時的占空比Ｄ=０.461Ｌ=３.2mH,連續(xù)與不連續(xù)臨界工作狀態(tài)時的ＶL、iL波形L=３.2mH,連續(xù)與不連續(xù)臨界工作狀態(tài)時的Vbe、Vce波形Ｌ＝3．2mH，連續(xù)與不連續(xù)臨界工作狀態(tài)時的iC、iＤ波形Ｌ＝3.２mＨ,連續(xù)與不連續(xù)臨界工作狀態(tài)時的VD波形Ｌ＝3.2ｍH,連續(xù)工作狀態(tài)時的VL、iL波形L＝３.２ｍH，連續(xù)工作狀態(tài)時的Ｖｂe、Vce波形L=3.2mH,連續(xù)工作狀態(tài)時的iＣ、ｉＤ波形Ｌ=３.２mＨ,連續(xù)工作狀態(tài)時的ＶD波形L=3．2mＨ,不連續(xù)工作狀態(tài)時的VＬ、iＬ波形L=３.2ｍH,不連續(xù)工作狀態(tài)時的Vbe、Vce波形L=3.2mH，不連續(xù)工作狀態(tài)時的iC、iＤ波形L＝３.２mＨ,不連續(xù)工作狀態(tài)時的ＶD波形沒有輸入濾波時,電源電流波形有輸入濾波時,電源電流波形沒有輸出濾波時，輸出電流波形有輸出濾波時,輸出電流波形Ｌ=１.６ｍL時M=ｆ（Ｄ)曲線L=1.6mＬ時M=ｆ(D)曲線對實驗結(jié)果實驗中某些現(xiàn)象的分析討論:1.試對Buck-Boost變換器的優(yōu)缺陷作一評述。降壓／升壓變換器重要有以下特點:降壓／升壓變換器工作在不連續(xù)模式,其輸入電流和輸出電流都通過斬波，是不連續(xù)的。它只有一路輸出,且輸出與輸入不隔離。其中的升壓式輸出不能