10应用电子技术实验指导材料学生版.docx
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10应用电子技术实验指导材料学生版
10电子1、2班《应用电子技术》实验指导材料
实验一:
二极管的识别与检测
请参考教材P5~P7
实验二:
二极管整流电路的组装与调试
请参考教材P13~P15
实验三:
三极管的识别与检测
请参考教材P35
实验四:
单管共射分压偏置放大器的调试(请参考P51-P55)
一、实验目的
1、学会放大器静态工作点的调试方法,分析静态工作点对放大器性能的影响。
2、掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。
3、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。
二、实验原理
图2-1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。
它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路,并在发射极中接有电阻RE1和RF1,以稳定放大器的静态工作点。
当在放大器的输入端加入输入信号ui后,在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反,幅值被放大了的输出信号u0,从而实现了电压放大。
图4-1共射极单管放大器实验电路
在图2-1电路中,当流过偏置电阻RB1和RB2的电流远大于晶体管T的
基极电流IB时(一般5~10倍),则它的静态工作点可用下式估算
,UCE=UCC-IC(RC+RE1+RF1)
电压放大倍数
输入电阻 Ri=RB1//RB2//rbe,输出电阻RO≈RC(式2-1)
1、静态工作点的调试
放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流IC(或UCE)的调整与测试。
静态工作点是否合适,对放大器的性能和输出波形都有很大影响。
如工作点偏高,放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真,此时uO的负半周将被削底,如图2-2(a)所示;如工作点偏低则易产生截止失真,即uO的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显),如图2-2(b)所示。
这些情况都不符合不失真放大的要求。
所以在选定工作点以后还必须进行动态调试,即在放大器的输入端加入一定的输入电压ui,检查输出电压uO的大小和波形是否满足要求。
如不满足,则应调节静态工作点的位置。
(a)(b)
图2-2静态工作点对uO波形失真的影响
2、输入电阻Ri的测量
为了测量放大器的输入电阻,按图2-3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,用交流毫伏表测出US和Ui,则根据输入电阻的定义可得
(式2-2)
图2-3输入、输出电阻测量电路
3、输出电阻R0的测量
按图2-3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
(式2-3)
四、实验内容
实验电路如图2-1所示。
为防止干扰,各仪器的公共端必须连在一起,同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线,如使用屏蔽线,则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。
K1闭合,K2断开。
1、静态工作点的调整和测量
接通直流电源VCC前,先将RW1调至最大,函数信号发生器输出旋钮旋至零。
令Us=0(即不接信号发生器,将放大器输入端与地短路),接通VCC(Vcc=12V),调节RW1,使
VC=7V(集电极对地电位)左右,用万用电表直流电压挡测量VB和VE(对地电位),并测得UBE和UCE,记入表2-1中。
表2-1 静态工作点数据表
VB
VE
VC
UBE
UCE
计算出
三极管的β为50~60,估算出rbe值。
2、放大器动态指标测试
1)测量电压放大倍数、输入电阻及输出电阻
保持静态工作点的RW1不变,将信号发生器接到Us两端,调节信号发生器使输出正弦波的f=1kHz,Us=20mV,测量Ui以及电路空载输出电压Uo1和负载输出电压Uo2,并计算电压放大倍数
,均填入表2-2中。
再根据式2-2和式2-3,分别测量计算出输入电阻Ri和输出电阻Ro,以及用双踪示波器观察Uo2和Ui的相位关系,记入表2-3中。
表2-2 共射极放大器数据表1
测量值
计算值
Us
(mV)
Ui
(mV)
Uo1
(RL=∞)
Uo2
(RL=2.4K)
AU1
AU2
AUS1
AUS2
表2-3共射极放大器数据表2
计算值
观察记录一组uO和u1波形
Ri(KΩ)
Ro(KΩ)
2)观察静态工作点对输出波形的影响
加大输入信号,使信号发生器输出=1kHz,Us=0.7V,用示波器观察输出波形。
顺时针调节RW1,使输出电压波形失真,测量此时的UCE值,记录失真波形于表2-4中。
然后保持输入信号不变,反时针调节RW1,使输出波形出现失真,记录输出电压的波形和此时的UCE值值(注:
每次测UCE值时都要断开信号发生器的输入)。
并请分析这两种情况下各出现了什么失真?
表2-4 失真记录
RW1
UCE(V)
输出电压波形(带负载)
失真类型
顺时针
逆时针
3)最大不失真输出电压Uopp的测量(最大动态范围)
为了得到最大动态范围,应将静态工作点调在交流负载线的中点。
为此在放大器正常工作情况下,逐步增大输入信号的幅度,并同时调节RW1(改变静态工作点),用示波器观察uO,当输出波形同时出现削底和缩顶现象(如图2-5)时,说明静态工作点已调在交流负载线的中点。
然后反复调整输入信号,使波形输出幅度最大,且无明显失真时,用交流毫伏表测出UO(有效值),则动态范围等于
。
或用示波器直接读出UOPP来。
图2-4静态工作点正常,输入信号太大引起的失真
4)测量幅频特性曲线
取f=1kHz,Ui=20mV,保持输入信号的幅度不变,改变信号源频率f,逐点测出相应的输出电压UO(带负载),记入表2-5。
表2-5 幅频特性曲线
flfofn
f(KHz)
UO(V)
AV=UO/Ui
实验五:
音乐芯片电子生日歌与白炽灯调光电路制作
一、实验目的
1、熟悉二极管、三极管的应用
2、学会动手制作简单电路
二、电子生日歌电路制作
图4-1是电子生日歌的电路原理图。
它由储存好生日歌的芯片TS-088BD、晶体管、扬声器、按钮开关和3V电源组成。
按动一下按钮,就播放一首生日歌,按钮一直接通,可连续播放。
图4-1电子生日歌的电路
实验六小功率集成功放LM386的应用
一、实验目的
1、熟悉集成功放的应用
2、学会驻极体话筒极性的测试及其应用
二、用LM386组成OTL应用电路
4脚接“地”,6脚接电源(6~9V)。
2脚接地,信号从同相输入端3脚输入,5脚通过220μF电容向扬声器RL提供信号功率。
7脚接20μF去耦电容。
1、8脚之间接10μF电容和20kΩ电位器,用来调节增益。
两脚的驻极体话筒,后部有两个焊点,其中一个与外壳相连,这个焊点接电源的负极,另外一个焊点则是正电源和音频信号输出端,需用电阻、电容分离。
具体连接方法:
从焊点接一只电阻接正电源,阻值视电源电压而定,一般2k以上,再从焊点接一只10微法电容输出音频信号。
实验七:
集成运放的指标测试及其应用
请参见教材P98—P104
实验八:
集成门电路的逻辑功能测试
一、实验目的
1、掌握集成门电路的逻辑功能及其表示方法。
2、认识各种集成门电路及掌握空余端处理方法。
二、实验集成门电路及引脚排列图
图8-1(a)四2输入与非门74LS00引脚图(输入Ai、Bi,输出Fi)
备注:
四2输入与门74LS08与四2输入异或门74LS86引脚图类似于图10-1(a)。
图8-1(b)四2输入或非门74LS02引脚图
三、实验方法
测试门电路逻辑功能的两种方法:
1、静态测试法:
给集成门电路输入端加固定高、低电平,用示波器,万用电表或发光二极管测出门电路的输出响应。
2、动态测试法:
给集成门电路输入端加一串脉冲信号,用示波器观察输入波形与输出波形的同步关系。
四、实验内容
1、集成门电路的功能静态测试
(1)从与门74LS08中选择一个门,将该门输入端分别接逻辑开关(0/1开关),对应的输出端接发光二极管(LED0/1指示器)。
接通该门电源,拌动0/1开关,给该门输入不同的逻辑电平组合,观察LED0/1指示器显示状态,LED亮为高电平(逻辑1),LED熄灭为低电平(逻辑0),并将输出状态填入表9-1中。
(2)从与非门74LS00中选择一个门,测试方法与
(1)相同;从或非门74LS02中选择一个门,测试方法与
(1)相同;从异或门74LS86中选择一个门,测试方法与
(1)相同。
表8-1
74LS08(与门)
74LS00(与非门)
74LS02(或非门)
74LS86(异或门)
输入AB
输出F
输出F
输出F
输出F
10
11
20
11
逻辑表达式
逻辑功能
2、集成门电路的功能静态测试
(1)从与门74LS08中任一输入端输入单极性方波信号,如图4-2所示(方波信号可从
数字逻辑实验系统中获得,方波信号频率以能稳定观察波形为准),其它输入均接高电平(0/1打在1位置),用示波器观察输入方波电压与输出方波电压的波形,比较两波形的相位关系,将结果记录到表10-2中。
再将接输入端的0/1开关其中之一打在0位置,用示波器观察此时的输入电压和输出电压的波形,将结果记录到表9-2中。
图8-2
(2)从与非门74LS00中选择一个门,测试方法与
(1)相同;从或非门74LS02中选择一个门,测试方法与
(1)相同;从异或门74LS86中选择一个门,测试方法与
(1)相同。
3、集成门电路多余输入端的处理
(1)与非门74LS00的B端仍接逻辑开关,使A端分别接地、接电源VCC、悬空、与B
端并接,改变输入状态的高、低电平,观察输出端的状态,并将输出状态填入表4-3中。
(2)或非门74LS02的B端仍接逻辑开关,使A端分别接地、接电源VCC、悬空、与B
端并接,改变输入状态的高、低电平,观察输出端的状态,并将输出状态填入表9-3中。
表8-2
74LS08(与门)
74LS00(与非门)
74LS02(或非门)
74LS86(异或门)
输入
A(波形图)B
输出
F(波形图)
输出
F(波形图)
输出
F(波形图)
输出
F(波形图)
1
0
表8-3
输入
输出
A
B
74LS00F1
74LS02F1
接地
0
1
接电源
0
1
悬空
0
1
A、B并接
0
1
总结
实验九:
四人表决器逻辑电路设计与制作
请参考教材P165~P167
实验十:
制作一个编码器
请参考教材P175~P178
实验十一:
设计一个二-十进制BCD代码的译码器并验证
请参考教材P180~P183
实验十二:
加法器的设计与测试
请参考教材P192~P194
实验十三:
用TTL与非门设计一个三人表决器
设备及器件:
自制数字实验平台,直流稳压电源,万用表,74LS00,74LS10
(一)设计:
1、任务分析:
设有A、B、C三人,同意用"1"表示,反对用"0"表示;表决结果为F,决议通过用"1"表示,不通过用"0"表示。
2、根据任务要求,不难列出真值表:
A
B
C
F
0
0
0
0
0
0
1
0
0
1
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
1
0
1
1
1
1
0
1
1
1
1
1
3、根据真值表画卡诺图
C AB
00
01
11
10
0
0
0
1
0
1
0
1
1
1
4、根据卡诺图,圈"1",得函数表达式:
F=AB+AC+BC
由于题目要求用TTL与非门完成,所以需将表达式转化成:
5、根据函数表达式,画逻辑电路图,如图11-1
图11-1三人表决器逻辑电路
(二)实验:
1、搭建电路;在面包板上插上芯片,并连线。
选择自制数字实验平台上的逻辑电平开关组(拨码开关)任意3个为A、B、C;
选择自制数字实验平台上的逻辑电平指示(LED)任意1个为F;
2、用直流稳压电源提供+5V电压(用万用表测),接入电路(注意地线也要接哟);
3、拨动开关,观察LED,分析实测数据即可知道设计以及电路连接是否正确了。
4、记录数据(记录在实验报告上)。
(三)自己设计完成:
用“与非门”设计一个表决电路。
当四个输入端中有3个或4个“1”时,输出为“1”。
实验十四:
测试集成触发器
请参考教材P214~P216
实验十五:
555定时器的应用(光控电子鸟的制作)
一、实验目的
1、熟悉555定时器的组成和功能
2、熟悉555定时器组成多谐振荡器的典型应用
二、光控电子鸟的制作与调试
光控电子鸟是一个有趣的电子小玩具,利用照射在它上面的光线强弱变化而发出忽高忽地、音调多变的鸟叫声。
电子鸟电路如下图,NE555时基电路和电阻R1、光敏电阻RG及电容器C1组成典型的无稳态振荡电路(也称多谐振荡器)。
接通电源后电路即起振,555的第3脚会交替出现高电平和低电平,推动喇叭发声,其音调将随振荡频率的变化而变化。
电路的振荡频率f=1.44/[(R1+2RG)×C1]。
使用时,让光敏电阻RG置于灯光的照射下,然后用手指在RG上方上下左右晃动,以改变投射到RG上的光强,只要手指控制得好,喇叭就能模拟发出忽高忽低、非常逼真的多种鸟叫声。
图10-1光控电子鸟电路图
实验十二:
集成计数器及其应用
一、实验目的
1、了解测试计数器功能的方法。
2、掌握集成计数器构成N进制的计数器的连接方法。
3、学习了解中规模集成计数器的计数分频功能。
二、实验原理
1、集成计数器74LS161
本实验所用集成芯片为异步清零同步预置四位二进制递增计数器74LS161,集成芯片的各功能端如图12-1所示,其功能请参见教材。
图12-1
2、任意进制计数器(模长M≤16)
用集成计数器实现M进制计数有两种方法,反馈清零法和反馈预置法。
图12-2(a)为反馈清零法连接,图12-2(b)为反馈预置零法连接。
(a)(b)
图12-2实现M进制计数图(M≤16)
3、集成计数器扩展应用(模长M>16)
当计数模长M大于16时,可用两片以上集成计数器级联触发器来实现。
集成计数器可同步连接,也可以异步连接成多位计数器,然后采用反馈清零法或反馈预置法实现给定模长M计数。
图12-3所示为同步连接反馈清零法实现模长大于16计数电路原理图。
图3-3
图12-3实现M进制计数图(M>16)
四、实验内容
1、计数器功能测试:
图12-4计数器功能测试图
按图12-4连接电路。
a)使0/1开关全部为“1”按动单脉冲开关,观察LED显示状态,并作记录到表6-1。
b)在输出状态非全“1”情况下,
端所接0/1开关变为“0”,观察LED显示状态,按动单脉冲开关后,再观察LED显示状态。
改变预置数再观察按动单脉冲开关前后LED显示状态,并作记录到表12-1。
c)将
端所接0/1开关变为“0”,观察LED显示状态,并作记录到表6-1。
d)使0/1开关全部为“1”,使能端(ET、EP)接低电平,按动单脉冲开关观察能否实现计数,并作记录到表12-1。
2、分别按图12-2(a)和(b)连接电路,CP接单脉冲开关,观察计数状态的变化过程,并记录该状态循环,并作记录到表12-2。
3、用74LS161构成N进制计数器
四位二进制加法计数器74LS161按图12-2(b)要求连线。
CP端接秒脉冲,并把输出Q3Q2Q1Q0依次接逻辑电平显示,观察在CP作用下,输出Q的状态变化。
画出状态图,说明电路是几进制计数器。
表12-1
D3D2D1D0
COQ3Q2Q1Q0
使能端(ET、EP)接高电平
111111
10××××
11××××
0×××××
使能端(ET、EP)接低电平
111111
备注:
表中“×”表示可以是“0”逻辑,也可以是“1”逻辑。
表12-2
按图12-2(a)连接电路
Q3Q2Q1Q0
结论:
按图12-2(b)连接电路
Q3Q2Q1Q0
结论: