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：
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