电子技术综合实验箱指导书.docx
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电子技术综合实验箱指导书
武汉莱斯特电子科技有限公司
2011年12月
前言
本《电子技术综合实验平台》是依据教育部2009年发布的《中等职业学校电子技术基础与技能教学大纲》，同时参照了有关的国家职业技能标准和行业职业技能鉴定规范制定。
我公司多年以来在职业教育领域特别是实验实训方面，有广泛的了解和深入的研究。
目前我国电工电子教学实验设备仍然是沿用了上世纪90年代的验证性教学的等陈旧观念，实验枯燥、元件不能直观看到、连线过于繁琐、设备过于笨重等缺点。
虽然也有很多的新型号实验实训设备，但也未能够打破瓶颈。
为深化职业教育改革创新，打造一款符合《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》的电工电子实验实训装备。
我们本着“以就业为导向，以学生为本位”的教育理念，“做、学、教”的创新教育模式。
满足实验实训的趣味性、应用性、真实性、系统性、开放性、可外延的要求。
精简分立实验、加强集成电路应用实验，特别是数字逻辑集成电路的应用。
电子技术综合实验平台共设置了10章，每章还设有若干小模块。
并做出了简要的说明，如果草案中有什么不足之处恳请大家批评指正，并提出宝贵的意见。
2011.12.19于武汉
目录
第一章二极管及其应用....................................................3
1.1整流滤波电路........................................................3
1.2三端固定式集成式稳压源..............................................3
1.3三端可调式集成式稳压电源............................................3
1.4串联式稳压电源......................................................4
第二章放大电路基础及晶闸管应用..........................................5
2.1单管放大电路........................................................5
2.2放大器静态工作点的稳定实验..........................................7
2.2场效应晶体管放大电路................................................10
2.3无极调光台灯电路....................................................13
第三章常用放大器........................................................17
3.1集成运算放大器......................................................17
3.2低频功率放大器......................................................17
3.3分立式OTL功率放大器................................................18
*3.4谐振放大器.........................................................18
第四章波形发生电路
4.1RC桥式正弦波振荡电路................................................18
4.2LC正弦波振荡器......................................................18
4.3三角波发生器.........................................................18
4.48038集成函数发生器..................................................19
第五章数字电路基础.......................................................19
5.1三种基本逻辑门及OC逻辑门电路模块....................................19
第六章组合逻辑电路
6.1编码器...............................................................19
6.2译码器...............................................................19
6.3数码管显示.......................................................20
第七章触发器
7.1同步RS触发器........................................................20
7.2JK触发器.............................................................20
7.3D触发器..............................................................21
第八章时序逻辑电路
8.1移位寄存器模块......................................................22
8.2计数器模块电路.......................................................22
8.3秒计数器
第九章脉冲波形的产生与变换
9.1NE555定时器基本功能模块.............................................23
9.2基于５５５多谐振荡器电路.............................................23
9.3基于５５５的触摸延时开关电路（单稳态触发的应用）.....................23
9.4波形整形及脉幅鉴别电路...............................................23
9.5双音报警器...........................................................23
第十章综合应用
10.1数字时钟............................................................24
10.2函数发生器模块.....................................................24
第一章二极管及其应用
本章节配套模块电路：
1、整流、滤波模块
2、三端固定式集成稳压电源
3、三端可调式集成稳压电源
4、串联式稳压电源
1.1整流滤波电路
模块组成：
整流二极管、电容、电感组成
说明：
设计一个产生几HZ的交流信号电路,通过整流滤波电路后,对其输出信号进行捕捉，并直观的显示出来。
通过扭子开关选择半波整流、全波整流、桥式整流等整流方式以及电容滤波、电感滤波、不滤波等滤波方式
实验设置：
通过观察实验现象，测试实验参数让学生了解系统设计中电源中整流、滤波电路的重要性。
1.2三端固定式集成式稳压电源
模块组成：
采用LM7805、LM7809、ASM1117-3.3V等集成稳压块实现常用单电源电压的输出。
说明：
通过扭子开关切换不同的输出电压，并设置对应的测试点。
通过拨码开关来设置开路故障，对滤波和整流桥的输出进行短路设置。
实验设置：
一方面让学生了解电源电路常见的故障的现象及处理方法。
另一方面为后面实验提供供电电源。
1.3三端可调式集成式稳压电源
模块组成：
通过LM317和LM337三端可调式集成块实现电源电压输出范围在-12V到+12V直流电压输出。
说明：
通常情况下,采用电位器实现所需电压的调节.在设计中采用拨码开关来选择相应的电阻值,以快速实现所需电压的获取,比如常用电压值:
±5V、±12V、±9V、3.3V、2.5V等电压
实验设置：
通过输出电压公式的计算可以快速的到所需电阻值，使学生对电路的应用更加深刻。
1.4串联式稳压电源
模块组成：
该电路采用三极管Ｄ８８０作调整管（开关管）实现５～９Ｖ可调
的电压输出。
说明：
针对以上两种电源来说同属于小功率电源。
而该电源专为需要大功率的系统而设计。
比如有大功率电阻的系统设计时 ，一般电源不能实现，只能采用大功率电源。
第二章放大电路基础及晶闸管应用
本章节配套实验：
1、三极管及应用实验
2、放大器静态工作点的稳定实验
3、场效应晶体管放大电路实验
4、无极调光电路
2.1三极管及应用实验
选用模块：
三极管及应用实验模块、三端可调式集成式稳压电源模块。
2.1.1实验要求
1、了解三极管电流放大特点；
2、了解特性曲线、主要参数、温度对特性的影响；
3、会用万用表判别三极管的引脚和质量优劣。
2.1.2实验仪表
1、万用表两块；
2、双踪示波器一台；
3、信号发生器一台；
4、低频毫伏表一台。
2.1.3实验电路和原理
1、电路原理
三极管实现放大作用的外部条件是发射结正向偏置，集电结反向偏置。
UBB通过Rb给发射结提供正向偏置电压（UB>UE）,使之形成发射电流IE和基极电流IB；UCC通过RC给集电结提供反向偏置电压（UC>UB）,使之形成集电极电流IC。
这样，三个电极之间的电压关系为：
（UC>UB>UE）,实现了发射结的正向偏置，集电结的反向偏置。
图2.1.1为NPN管的偏置电路，和PNP管的偏置电路相比电源极性正好相反。
同理，为保证三极管实现放大作用，则必须满足UC本次实验主要研究NPN型三极管的电流分配与放大作用。
图2.1.1三极管具有放大作用的外部条件
2、单管放大电路模块原理图
2.1.4实验内容
1、三极管电流放大特点
断开单管放大电路模块所有的开关，将RP4调为0欧、RP1调到10K、RP2调到最大阻值；
闭合开关S4，将万用表打到电流档，将其串在Test2和Test3之间、Test4和Test5之间。
测试其基极电流IB和集电极电流IC。
将三端可调式集成式稳压电源模块的电压调到+12V。
接上电源线，为单管放大电路模块提供电压。
不断的减小RP2的电阻，测量基极电流IB和集电极电流IC。
并记录到下表：
IB/mA
IC/mA
2、特性曲线、主要参数、温度对特性的影响
断开单管放大电路模块所有的开关，将RP4调为0欧、RP1调到10K、RP2调到最大阻值；
闭合开关S4，将万用表打到电压档，将其串在Test2和Test3之间、Test4和Test5之间。
测试其基极电流IB和集电极电流IC。
将三端可调式集成式稳压电源模块的电压调到+12V。
接上电源线，为单管放大电路模块提供电压。
调节RP1、RP2，改变IB和UCE。
并将测得的集电极电流IC记录到下表：
UCE/mV
IB/uA
0V
2V
4V
6V
8V
10V
0uA
20uA
40uA
100uA
2.2放大器静态工作点的稳定实验
选用模块：
单管放大电路模块、三端可调式集成式稳压电源模块。
2.2.1实验要求
1、了解放大器直流通路与交流通路；
2、会使用万用表调试三极管的静态工作点
3、了解温度对放大器静态工作点的影响；
4、了解分压式偏置放大器的工作原理，会调整静态工作点。
2.2.2实验仪表
1、万用表两块；
2、双踪示波器一台；
3、信号发生器一台；
4、低频毫伏表一台。
2.2.3实验电路和原理
1、电路原理
共射、共集、共基电路是放大电路的三种基本形式，也是组成各种复杂放大器的基本单元。
在低频电路中，共射、共集电路比共基电路应用更为广泛。
本次实验仅研究共射电路图2.2.1所示实验电路是一种最常用的共射放大电路，采用的是分压式和上偏式偏置电路。
2.2.1单管放大电路模块原理图
2.2.4实验内容
1、放大电路上偏式偏置电路静态工作点的调整与测量
断开单管放大电路模块所有的开关，将RP4调为0欧、RP1调到最大、RP2调到47K；
闭合开关S1、S2、S4。
将三端可调式集成式稳压电源模块的电压调到+12V。
接上电源线，为单管放大电路模块提供电压。
测量UBE=0.6-0.7V；
调整RP1使所测的UCE=（1/4-1/2）VCC，即保证三极管工作在放大区；
输入频率为1KHz、幅度适中的正弦波交流信号，用示波器测量放大器的输出波形，同时调节RP1，以获得最大不失真输出波形；
令输入信号为0，测量静态工作点的参数。
将测量的数据填入下表：
测量数据
UBQ
UEQ
UCQ
UBEQ
UCEQ
ICQ
实测值
计算值
2、放大电路分压式偏置电路静态工作点的调整与测量
上述设置不变，将S3闭合。
调整RP1和RP3三极管工作在放大区.
令输入信号为0，测量静态工作点的参数。
将测量的数据填入下表：
测量数据
UBQ
UEQ
UCQ
UBEQ
UCEQ
ICQ
实测值
计算值
3、放大电路输出电压波形失真的观测
测试条件：
输入正弦波信号的有效值US=20mV。
调整RP1使阻值最大，输出波形出现截止失真；调整RP1使阻值最小，输出电压波形出现饱和失真；观测截止失真和饱和失真。
将测量的数据填入下表：
测量内容
截止失真
饱和失真
UCE（V）
ICQ（mA）
UO波形
2.3场效应晶体管放大电路实验
选用模块：
场效应晶体管放大电路、三端可调式集成式稳压电源模块。
2.3.1实验要求
1、了解场效应管电流放大特点；
2、了解特性曲线、主要参数、温度对特性的影响；
3、通过三极管与场效应管的对比学习,了解场效应管的应用场合及其特点。
2.3.2实验仪表
1、万用表一块；
2、双踪示波器一台；
3、信号发生器一台；
4、低频毫伏表一台。
2.3.3实验电路和原理
场效应管放大电路如图1所示。
场效应管是一个电压控制元件，由场效应管构成的电压放大电路，仍需要设置合适的静态工作点，以满足动态放大不失真要求。
测试静态工作点要用直流电压表和电流表，动态菜蔬测试用交流电压表和电流表完成。
2.3.4实验内容及步骤
1、测量场效应管的Rds电阻
结型场效应管的输出特性曲线如下图
2.3.1结型场效应管的输出特性曲线
测量Rds的实验参考电路如下图所示,图中Vi为1KHZ的交流电压,VCC为直流电源,考虑到ds间的直流回路。
2.3.2测量Rds的实验参考电路
按上图接线，Rd用100K电位器。
令VGS=0,调节Vi在0~100mv范围变化,调节V1和V2的值，按公式【1】算出Rds之值，并将数据填入下表中（表中的Vp为实验所用场效应管的夹断电压值。
）
动态参数测试1
Vi（mv）
20
40
60
80
100
VGS=0
V1
V2
Rds
VGS=1/4Vp
V1
V2
Rds
VGS=1/2Vp
V1
V2
Rds
VGS=3/4Vp
V1
V2
Rds
改变VGS=Vp/4、Vp/2、3Vp/4,重复实验步骤
2、分压式共源放大电路测试
2.3.3分压式共源放大电路
按分压式共源放大电路图（图1）接线
测量静态工作点,接通电源VCC,使Vi＝0,测量Vg、Vs、Vd、算出Vds和Id填入下表中
动态参数测试2
Vg（V）
Vs（V）
Vd（V）
Vds（V）
Id（V）
测量电压放大倍数，输入f=1KHZ,有效值为0.2的正弦电压，测出输出电压Vo，并计算出Au,填入下表中。
测量输出电阻Ro,将RL开路，测量对应的输出电压V`O并根据实验步骤
和
的结果及计算出的R0,填入下表中。
（R0＝（V`O/Vo-1）RL）
动态参数测试3
Vi（V）
Vo（V）
Rd=10K
V`O（V）
R0（K）
Rd=∞
Av
（RL=10K）
2.4无极调光台灯
选用模块：
无极调光台灯模块。
2.4.1实验要求
1.理解家用调光灯电路的工作原理，了解晶闸管调光电路实际应用。
2.能够熟练画出晶闸管调光电路，能按电路选择和检查元器件，能根据电路把元器件在通用线路板上正确布线（排版），能正确对电路进行调试。
2.4.2实验仪表
1、万用表一块。
2.4.3实验电路和原理
2.4.1原理图
1．单结晶体管和单向晶闸管
（1）单结晶体管：
单结晶体管有两个基极，仅有一个PN结，故称双基极二极管或单结晶体管。
图二所示是单结晶体管的图形符号，发射极箭头倾斜指向b1，表示经PN结的电流只流向bl极。
国产单结晶体管有BT31、BT32、BT33、BT35等型号。
单结晶体管在一定条件下具有负阻特性，即当发射极电流I增加时，发射极电压Ve反而减小。
利用单结晶体管的负阻特性和RC充放电电路，可制作脉冲振荡器。
单结晶体管的主要参数有基极直流电阻Rbb和分压比。
Rbb是射极开路时b1、b2间的直流电阻，约2～10kW，Rbb阻值过大或过小均不宜使用。
另外一个是b1、b2间的分压比，其大小由管内工艺结构决定，一般为0.3～0.8。
（2）单向晶闸管晶体闸流管又名可控硅，简称晶闸管。
广泛应用于无触点开关电路及可控整流设备。
晶闸管有三个电极：
阳极A、阴极K和控制极G。
图三（a）、（b）所示是其电路符号和内部结构。
由图可见，晶闸管等效为PNP型三极管与NPN三极管正反馈连接的三端器件。
可控硅和三极管的共同点在于：
都是电流控制器件，都可以起到开关作用；不同点在于：
三极管需要电流持续控制，可精确控制，可控硅导通后可以撤消控制电流，控制电流失去控制作用，负载电流取决于负载大小，可控硅在无控制电流和负载电流情况下会自动关断。
因此，可控硅控制电流又称触发电流。
这是可控硅的重点。
2.4.2晶闸管符号和内部结构
单向晶闸管有以下三个工作特点：
①晶闸管导通必须具备两个条件：
一是晶闸管阳极A与阴极K间必须接正向电压。
二是控制极与阴极之间也要接正向电压；②晶闸管一旦导通后，降低或去掉控制极电压，晶闸管仍然导通；③晶闸管导通后要关断时，必须减小其阳极电流使其小于晶闸管的导通维持电流。
晶闸管的控制电压Vc和电流Ic都较小，电压仅几伏，电流只有几十至几百毫安，但被控制的电压或电流却可以很大，可达数千伏、几百安培。
可见晶闸管是一种可控单向导电开关，常用于弱电控制强电的各类电路。
2．电路调光原理
图一中，VT、R2、R3、R4、RP、C组成单结晶体管张弛振荡器。
接通电源前，电容C上电压为零。
接通电源后，电容经由R4、RP充电，电容的电压V逐渐升高。
当达到峰点电压时，e—b1间导通，电容上电压经e—b1向电阻R3放电。
当电容上的电压降到谷点电压时，单结晶体管恢复阻断状态。
此后，电容又重新充电，重复上述过程，结果在电容上形成锯齿状电压，在R3上则形成脉冲电压。
此脉冲电压作为可控硅VS的触发信号。
在VD1～VD4桥式整流输出的每一个半波时间内，振荡器产生的第一个脉冲为有效触发信号。
调节RP的阻值，可改变触发脉冲的相位，控制晶闸管VS的导通角，调节灯泡亮度。
2.3.4实验内容
1.实验电路的调试
（1）由于电路直接与市电相连，调试时应注意安全，防止触电。
调试前认真、仔细核查各元器件安装是否正确可靠，最后插上灯泡，进行调试。
（2）插上电源插头，人体各部分远离印制电路板，打开开关，右旋电位器把柄，灯泡应逐渐变亮，右旋到头灯泡最亮；反之，左旋电位器把柄，灯泡应逐渐变暗，左旋到头灯光熄灭。
2.常用故障检修
（1）灯泡不亮，不可调光。
由BT33组成的单结晶体管张弛振荡器停振，可造成灯泡不亮，不可调光。
可检测BT33是否损坏，C是否漏电或损坏等。
（2）电位器顺时针旋转时，灯泡逐渐变暗。
这是电位器中心抽头接错位置所致。
（3）调节电位器RP至最小位置时，灯泡突然熄灭。
可检测R4的阻值，若R4的实际阻值太小或短路，则应更换R4。
（4）将制作、调试和维修结果填入下表中。
状态
元器件各级电压
断开交流电源，电位器RP的阻值
VS
VT
VA
VK
VG
Vb1
Vb2
Ve
灯泡微亮时
灯泡最亮时
调试中出现的故障及排除方法
第三章常用放大器
本章节配套模块电路：
1.集成运算放大器模块
2.LM386典型应用电路模块
3.分立式OTL功率放大器模块
3.1集成运算放大器
模块组成：
LM741型集成运放、电位器。
说明：
本实验模块通过扭子开关选择接通及电位器改变参数，配置成反向比例运算放大器、同向比例运算放大器、差分输入运放电路、加法、减法运放电路。
3.2低频功率放大器
模块组成：
音频集成功放LM386
说明：
电路接通后，音频信号经C1耦合加至LM386输入端第三脚，经功率放大后由输出端5脚输出，经C4耦合后加至扬声器LS1两端。
驱动扬声器发出声音。
此外，调节音量电位器RP2，可改放大倍数；调节RP1可改变音量。
实验设置：
本实验中，学会识别及检测集成功率放大器及色环电阻，电容等常用电子元件的好坏，会搭建由集成功放组成的OTL功率放大器，会测试OTL功率放大器主要性能指标。
3.3分立式OTL功率放大器
说明：
为互补对称式OTL功率放大电路。
T2为一只NPN型功率晶体管，T3为一只PNP型晶体管，
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