电工实验讲义9讲解Word下载.docx
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E1（V）
E2（V）
UR1（V）
UR2（V）
UR3（V）
UR4（V）
UR5（V）
E1单独作用
E2单独作用
E1、E2共同作用
四、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
直流数字毫安表
2
直流数字电压表
3
直流稳压电源
6V，12V
4
可调直流稳压电源
0～30V
5
叠加原理实验电路板
DGJ-03或DG05
五、实验内容
1.实验前先设定三条支路的电流参考方向，如图中的I1、I2、I3所示，并熟悉线路结构，掌握各开关的操作使用方法。
2.熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“+、–”两端（注意思靠红线接“﹢”时选择的参考方向。
）
3.用直流数字电压表测量电压值时，注意预先标明各电压的极性，记录﹢、﹣号。
自行设计电路验证齐次性（比例性）、叠加性和成立范围，设计表格记录好一切数据后分析处理数据，从而加深对定理的理解。
六、实验注意事项
1.所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准，不以电源指示为准。
2.防止电源两端短路。
3.注意仪表量程的更换。
七、实验报告
1.根据实验数据，选定实验电路中的任一节点，验证KCL的正确性。
2.根据实验数据，选定实验电路中的任一闭合回路，验证KVL的正确性。
3.根据实验数据，分别举例验证叠加性、齐次性、线性与非线性是如何体现。
4.误差原因分析。
5.心得体会及其它。
实验三戴维宁定理
（设计性实验一）
1.学会使用EWB分析设计电路。
2.设计验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，通过实验加深对这两个定理的理解。
二、实验原理
1.任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。
戴维宁定理指出：
任何一个线性有源网络，总可以用一个等效电压源来代替，此电压源的电动势EO等于这个有源二端网络的开路电压UOC，其等效内阻RO等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻Req。
EO和RO称为有源二端网络的等效参数。
2.有源二端网络的等效参数的测量方法
（1）开路电压、短路电流法（测EO和RO）
在有源二端网络输出端开始时，用电压表直接测其输出端的开路电压UOC，然后再将其输出端短路，测其短路电流ISC，则
等效电压源的电动势EO=UOC
等效内阻为RO=UOC/ISC
若有源二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电流。
此时可采用下面的伏安法。
（2）伏安法（测EO和RO）
用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图3—1所示。
根据外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻RO=tgφ=ΔU/ΔI=UOC/ISC
用伏安法，主要是测出开路电压UOC和电流为额定值IN时的输出端电压值UN。
等效电压源的电动势EO=UOC
等效内阻为RO=（UOC—UN）/IN
（3）零示法（测EO）
在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大的误差，为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图3—2所示。
零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与电源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”，然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。
（4）半电压法（测RO）
如图3—3所示，当负载电压为被测网络开路电压一半时，负载电阻RL（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。
三、预习内容
1.设计出能证明戴维南定理和诺顿定理成立的实验。
被测有源二端网络参考如图3－4。
2.+利用计算机仿真软件分析所设计的实验电路，并记录需要的数据。
型号和规格
0～30v
可调直流恒流源
戴维南定理实验电路板
DGJ-05或DG05
6
电位器
1KΩ
7
可变电阻箱
0～99999.9Ω
DGJ-05或DG09
1.在实验室实践所设计的实验，步骤自拟。
六、注意事项
1.防止电压源两端短路。
2.防止恒流源两端开路。
3.测量时，注意仪表量程的及时更换。
4.改接线路时，要关掉电源。
1.根据实验结果绘图，验证定理的正确性。
2.归纳总结实验结果。
3.心得体会及其它。
实验六单级放大电路
1.熟悉电子元器件和模拟电路挂箱及实验电路板。
2.掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。
3.学习测量放大器Q点和Av、Ri、R0的方法，了解共射极电路特性。
4.学习放大电路的动态性能。
1.示波器
2.信号发生器DG03
3.万用表
4.模拟电路实验板
5.数字模拟挂箱D71
1.三极管及单管放大器工作原理。
2.放大器动态和静态的测量方法。
四、实验内容及步骤
（一）装接电路与简单测量
1.判断实验板上三极管的极性及好坏，测量+12V电源是否正常以及电解电容C1、、、C2、CE1的极性和好坏。
2.按图6-1所示使用到第一级放大电路（围绕第一个三极管）。
RW1调到电阻最大位置（防止直流电过大地加在三极管的基极）。
（二）静态测量与调整
调整电位器RW1的值，用万用表测量，使UE=2.2V，计算和实测放大电路的Ube、Uce、RB、IB和Ic的值，并将结果填于表6-1
表6-1
实测
计算
Ube（v）
Uce（v）
RB（kΩ）
IB（μA）
Ic（mA）
注意:
RB=RW1+RB1测量时应关断电源并将RW1上的开关断开。
（三）动态研究
1.先不接负载（即RL=∞），将信号发出的正弦波的频率调到f=1KHz，峰-峰值为20mv，接到放大器的输入端UI，用示波器观察输入端和输出端UO1的波形，并比较相位的变化，将观察到的波形数据填于表6-2
图6-1单级放大电路
表6-2
实测
实测计算
估算
ui（mv）
uo（v）
AV
AV
20mv
2.保持UI=20mv不变，放大器接入负载RL，改变其数值从而得到不同的几组UO1值。
填入表6-3
表6-3
负载
实测计算
估算
RL
UI
UO1
AV
3.不接负载（即RL=∞），保持信号源输出频率不变，逐渐加大幅度，观察放大器输出端UO1最大不失真波形并记录在表6-4
表6-4
UI（mv）
UO1（v）
4.保持UI=20mv不变，改变RW1（通过旋动电位器即增大减小它接入电路的数值），观察输出端UO1波形变化，用示波器观测UB、UC、UE的波形及相关参数填入表6-5
表6-5
RW1
UB
UC
UE
UO1波形现象
最大
合适
最小
5.输入电阻Ri的测量
为了测量放大器的输入电阻，按图6－2电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R，在放大器正常工作的情况下，测出US和Ui，则根据输入电阻的定义可得
图6－2输入、输出电阻测量电路
测量时应注意下列几点:
①由于电阻R两端没有电路公共接地点，所以测量R两端电压UR时必须分别测出US和Ui，然后按UR＝US－Ui求出UR值。
②电阻R的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取R与Ri为同一数量级为好，本实验可取R＝1～2KΩ。
6.输出电阻R0的测量
按图6-2电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载RL的输出电压UO和接入负载后的输出电压UL，根据
即可求出
在测试中应注意，必须保持RL接入前后输入信号的大小不变。
五、实验报告
1.记录全部的实验测量结果及波形。
2.结合电路理论知识，计算单级放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻，并与实际测量值进行比较，分析误差结果、产生误差的原因及改进办法或方案。
3.按实验内容和测量要求详细写出的实验报告。
.
实验七设计带负反馈的二级放大电路
（设计性实验二）
一、实验任务
1.设计带负反馈的二级放大电路，要求放大倍数在30～200之间。
2.测试此放大电路的开环参数和闭环参数。
二、实验要求
1.设计成开环电路，调整电路接线和电路参数使输出不失真且无振荡，并达到放大倍数要求。
2.设计成闭环电路，调整电路接线和电路参数使输出不失真且无振荡，并达到放大倍数要求。
3.利用计算机仿真软件分析所设计的电路的可行性，并记录需要的数据。
4.测量符合设计要求时开环电路的频率特性（即上限频率和下限频率）。
5.测量符合设计要求时闭环电路的频率特性（即上限频率和下限频率）
6.将测量值和计算值进行比较，研究负反馈对放大器性能的影响。
三、实验提示和原理说明
1.多级放大器的放大倍数存在级联关系，即：
Av＝Av1×
Av2×
…×
Avn。
2.负反馈电路能改善失真，所以设计成闭环电路时可采用加入负反馈环节。
3.若保持电路输入信号的幅度不变，逐步增加输入信号的频率，直到示波器上波形的幅度减小为原来的70％，这时得到的信号频率即为放大电路的上限频率fH。
4.同样，保持电路输入信号幅度不变，逐步减小输入信号频率，直到示波器上波形的幅度减小为原来的70％，这时得到的信号频率即为放大电路的下限频率fL。
四、实验报告
1.设计实验电路原理图，确定电路参数值，理论计算电路的放大倍数和上、下限频率，记录仿真电路图和仿真分析参数。
2.设计实验步骤和实验测试数据表格，结合仿真结果，比较实验值与理论值，分析误差原因。
3.整理实验数据，作出开环、闭环电路的频率特性曲线，标明上限频率和下限频率。
4.根据实验数据，总结负反馈对放大电路的影响。
实验八运算放大器的应用设计
（设计性实验三）
1.利用运算放大器设计电压跟随器、反相比例放大器、同相比例放大器、比例求和电路等。
2.分析和掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。
二、实验要求
1.利用计算机仿真软件分析所设计的电路的可行性，并记录需要的数据。
2.设计电压跟随器，并用万用表测量其在一定输入电压下，带负载和不带负载时的输出电压值，和理论值进行比较，并对其进行误差分析。
3.设计反相比例放大器，满足关系式：
U0=－10Ui，用万用表测量不同输入电压下的输出电压值，和理论值进行比较，并对其进行线性度和误差分析。
4.设计同相比例放大器，满足关系式：
U0=11Ui，用万用表测量不同输入电压下的输出电压值，和理论值进行比较，并对其进行线性度误差分析。
5.设计反相求和放大电路，满足关系式：
U0=10U1＋10U2，用万用表测量放大器的各输入、输出电压值，和理论值进行比较，并对其进行误差分析.
6.设计双端输入求和放大电路，满足关系式：
U0=5.5U1－10U2二输入端电压各取正、负值的组合，测量放大器各不同的输入、输出电压值，和理论值进行比较，并对其进行误差分析。
1.运算放大器的理想化条件：
开环放大倍数A→∞，输入阻抗ri→∞，输出阻抗ro→0。
2.注意和理解输出端与“＋”、“－”输入端的相位关系。
四、实验报告
1.设计实验电路原理图，确定电路参数值，理论计算电路的放大倍数，并记录仿真电路和仿真分析参数。
2.设计实验步骤，总结本实验中五种运算电路的特点及性能。
3.设计测试数据表格，分析理论计算与实验结果误差的原因。
实验九 组合逻辑电路的设计与化简
一、实验目的
1.掌握组合逻辑电路（SSI）的设计与化简方法；
2.掌握用基本集成芯片设计组合电路的方法。
二、实验器材
1.数字、模拟实验挂箱1件
2.集成芯片
74LS00四2输入TTL与非门1片
TC4011四2输入CMOS与非门1片
74LS10三3输入TTL与非门1片
74LS386四2输入异或门1片
3.导线若干
三、预习要求
1.了解实验所需集成芯片的引脚功能；
2.复习组合逻辑电路设计与化简的方法；
3.完成各实验内容中的原理电路图。
四、实验内容及步骤
实验前选择实验用的集成芯片，按自己设计的实验接线图接好连线，特别注意VCC及地线不能接错。
线接好后经实验指导老师检查无误方可通电实验。
实验中改动接线须先断开电源，接好线后再通电实验。
1.测试门电路的逻辑功能
分别将集成芯片74LS00、TC4011插入挂箱的集成芯片插座中，接好VCC和地线，输入端接8-OutputofSwitchLevel（电平开关输出插口）任意两个，输出端接电平显示发光二极管（8-InputofLogicLevel）任意一个，列出各自的真值表，写出逻辑表达式。
（集成芯片的引脚图见图9-4、图9-5、图9-6、图9-7）
2.TTL门电路（74LS00）主要参数的测试
（1）输出高电平VOH与输出低电平VOL的测定。
VOH—是指输入端有一个或一个以上为低电平时的输出高电平值，其测试图如图9-1所示。
VOL—是指输入端全部接高电平时的输出低电平值，其测试图如图9-2所示。
图9-1 VOH的测试电路图9-2 VOL的测试电路
3.利用逻辑门控制输出
用一片74LS00按图9-3接线，在X输入端输入连续脉冲，在S输入端分别加低电平“0”和高电平“1”时，用示波器分别观察输出端Y的波形，将结果填入表9-3中，讨论S对输出脉冲的控制作用。
表9-3 与非门控制输出
输入X
输出Y
（S=0时）
（S=1时）
图9-3 与门控制输出
4.用最少的2输入与非门实现下列逻辑函数，画出逻辑电路图，并用实验验证。
F1=（A，B，C，D）=∑m（0，1，2，3，4，5，10，11，14，15）
F2=ABC（AB+CD+AD）
5.设计一表决电路。
某三人参加会议，对某项提案进行表决，如果同意，就按下桌前的按钮，用逻辑“1”表示，如果不同意，就不按，用逻辑“0”表示。
如果三人中有两人或两人以上同意，提案就通过，用逻辑“1”表示，否则就不通过，用逻辑“0”表示。
试用74LS00、TC4011各一片实现上述功能。
6.利用74LS386设计四输入变量的奇偶校验电路，若输入“1”的个数为偶，则输出为“0”，否则为“1”。
图9-4 74LS00的外引脚图图9-5 TC4011的外引脚图
图9-6 74LS10的引脚图 图9-7 74LS386的引脚图
五、实验报告要求与讨论
1.根据题目要求，写出化简过程，画出设计逻辑电路图。
2.说明实验过程中出现故障的原因及排除方法。
3.思考题：
有同学用完好的74LS12（OC门）代替74LS10组装实验电路，发现无输出，试分析原因，74LS12引脚排列与74LS10相同。
实验十 译码器、数据选择器和加法器
1.掌握中规模集成电路（MSI）74LS138、74LS151和74LS283的逻辑功能及其测试方法；
2.掌握用中规模集成电路设计组合逻辑电路的方法。
1.数字电路学习机1台
74LS1383线-8线译码器1片
74LS1518选1数据选择器1片
74LS2834位二进制超前进位全加器2片
74LS00四2输入TTL与非门2片
1.了解74LS138、74LS151和74LS283的工作原理、引脚图、逻辑功能及使用方法；
2.复习用中规模集成电路设计组合逻辑电路的方法；
3.根据实验内容的要求画出原理电路图。
表3-1 74LS138功能表
输 入
输 出
使 能
选 择
G1G2AG2B
ABC
XHX
XXX
HHHHHHHH
XXH
LXX
HLL
LLL
LHHHHHHH
LLH
HLHHHHHH
LHL
HHLHHHHH
LHH
HHHLHHHH
HHHHLHHH
HLH
HHHHHLHH
HHL
HHHHHHLH
HHH
HHHHHHHL
1.译码器、数据选择器、加法器的逻辑功能测试
（1）译码器功能测试。
本实验采用的中规模集成电路74LS138是一个3线-8线译码器。
其功能表如表3-1所示，其引脚见图3-1，按表3-1逐项测试74LS138的逻辑功能。
（2）数据选择器功能测试。
本实验采用的中规模集成电路74LS151是一个八选一数据选择器，其引脚图见图3-2所示，功能表如表3-2所示，按表3-2逐项测试74LS151的逻辑功能。
表3-2 74LS151功能表
输 入
输 出
选通
Y W
A B C
S
×
×
0 0 0
0 0 1
0 1 0
0 1 1
1 0 0
1 0 1
1 1 0
1 1 1
0 1
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
图3-1 74LS138的引脚图
图3-2 74LS151的引脚图图3-3 74LS283的引脚图
（3）加法器的逻辑功能测试。
本实验采用的74LS283是四位超前进位全加器，A4A3A2A1和B4B3B2B1为两个四位二进制加数输入端，C0为低位进位输入，∑4∑3∑2∑1为和数输出，C4为总进位输出。
其引脚图见图3-3。
按表3-3所给的数进行测试，将结果填入表中。
表3-3 74LS283加法器逻辑功能测试
C0/C0′
A4A3A2A1
B4B3B2B1
∑4/∑4′∑3/∑3′∑2/∑2′∑1/∑1′
C4/C4′
0/1
0000
1000
0111
1001
0101
1011
0011
2.用译码器、数据选择器实现逻辑函数
（1）用74LS138实现下列函数，必要时可附加一片74LS00。
F（A，B，C）=∑m（1，2，3，4，5）
（2）用74LS151实现下列函数。
F（A，B，C）=∑m（1，3，5，6，7）
3.设计BCD码加法器
用两片74LS283设计一BCD码加法器，必要时可附加2输入与非门。
画出原理电路图，用实验验证，并记录实验结果。
填入表3-4中，其中D13D12D11D10和D23D22D21D20为加法器的输入，D4为加法器的进位输出，D3D2D1D0为加法器的输出。
表3-4 BCD码加法器
D13D12D11D10
D23D22D21D20
D4D3D2D1D0
0001
0010
0100
0110
00
升级会员 