电子技术II实验指导书.docx
《电子技术II实验指导书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电子技术II实验指导书.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
电子技术II实验指导书
电子技术II
实验指导书
电子系
杨杰
2007年7月
实验一常用电子仪器的使用
一、实验目的
1.学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器、交流毫伏表等的主要技术指标、性能及正确使用方法。
2.初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。
二、实验原理
在电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、交流毫伏表及频率计等。
它们和万用电表一起，可以完成对电子电路的静态和动态工作情况的测试。
各种电子仪器在实验中往往要综合使用，应按照信号流向，以连线简捷、调节顺手、观察与读数方便等原则进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1－1所示。
接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。
信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线，直流电源的接线用普通导线。
图1—1模拟电子电路中常用电子仪器布局图
1．示波器
示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号随时间变化的波形，同时能对电信号进行各种参数的测量，如频率、幅值、相位、信号上升沿和下降沿时间等。
2.函数信号发生器
函数信号发生器是一种信号源，按需要可输出正弦波、方波、三角波等多种信号波形。
输出信号的幅度和频率可通过面板上的按钮、开关随意调节。
函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。
3．交流毫伏表
交流毫伏表是一种高输入阻抗的电压表，一般测量的信号频率较宽，可用来测量正弦交流电压的有效值。
为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上，然后在测量中逐档减小量程。
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
1
双踪示波器
GOS-6021
1
2
交流毫伏表
NY4510
1
3
函数信号发生器
SP1642B
1
四、实验内容
1．用示波器内校准信号进行自检。
（1）扫描基线调节
将示波器的显示方式开关置于“单踪”显示（CH1或CH2），输入耦合方式开关置“GND”，触发方式开关置于“自动”。
开启电源开关后，调节“辉度INTEN”、“聚焦FOCUS”等旋钮，使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。
然后调节“X轴位移”和“Y轴位移”旋钮，使扫描线位于屏幕中央。
（2）显示“校准信号”波形
将示波器面板上的“校正信号”通过专用电缆线引入选定的Y通道（CH1或CH2），将Y轴输入耦合方式开关置于“AC”，触发源（SOURCE）选择置“VERT↑AC”。
调节X轴“扫描速率”开关（time/div）和Y轴“输入灵敏度”开关（Volts/div），使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形。
（3）测量“校准信号”幅度
将“Y轴灵敏度调节”旋钮置于“校准”位置（VAR灯不亮），“Y轴灵敏度”（V/div）开关置适当位置，读取校准信号幅度，记入表1－1。
（4）测量“校准信号”频率
将“X轴灵敏度调节”旋钮置于“校准”位置，“X轴灵敏度”（t/div）开关置适当位置，读取校准信号周期，记入表1－1。
表1－1
项目
幅度
频率
标准值
0.5
1KHz
实测值
一般示波器的校准信号是频率为1KHz、峰值为0.5V的方波，若测量值与之相同，说明示波器工作正常。
2．用示波器和交流毫伏表测量交流信号参数
调节函数信号发生器，使之输出有效值均为1V（50Ω输出端，用交流毫伏表测量），频率分别为100Hz、1KHz、10KHz的正弦波信号。
调节示波器X轴“扫描速率”开关及Y轴灵敏度开关，测量信号源输出电压的频率及峰值
，填入表1－2。
表1－2
信号电压频率
示波器测量值
交流毫伏表
读数/V
示波器测量值
周期/ms
频率/Hz
峰峰值/V
有效值/V（计算）
100Hz
1
1KHz,
1
10KHz
1
五、注意事项
1.函数信号发生器不能短路，交流毫伏表在小量程下不能开路。
2.函数信号发生器、交流毫伏表、双踪示波器等必须采用共地接法。
六、实验结果分析及问题简答
1.交流毫伏表能否测直流电压？
2.能否用数字万用表的交流电压档测量本实验中的信号幅度？
为什么？
3．电子测量中采用共地接法的目的是什么？
说明：
周期（频率）测量法：
1.读格（确认处于校准态）2.用测量游标3.直接读下部数据
电压测量法：
1.读格（确认处于校准态）2.用测量游标3.直接读下部数据（CH1）
实验二晶体管共射极单管放大器
一、实验目的
1.学会放大器静态工作点的调试方法。
2.分析静态工作点对放大器性能的影响。
3.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电压的测试方法。
二、实验原理
1．由于电子器件是非线形元件，性能的分散性又比较大，在制作晶体管放大电路时，除依据所用元器件的参数进行必要的设计外，还必须对放大器的静态工作点和各项性能指标进行实际调试。
2.图2－1为电阻分压式工作点稳定单管放大器。
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RE，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。
图2－1单管放大器
3．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（一般设计时都应满足此条件），它的静态工作点可用下式估算：
电压放大倍数
输入电阻
输出电阻
4．晶体管放大电路的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。
这些情况都不符合放大器不失真放大的基本要求。
5．通常多采用调节偏置电阻RB2的方法来改变静态工作点。
6.为了在输出端得到较大幅度的不失真信号，静态工作点应设置在交流负载线的中点附近。
图2－2（a）饱和失真图2－2（b）截止失真
三、实验设备
表2－1
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
模电实验箱
浙江天煌
1
2
双踪示波器
GOS-6021
1
3
交流毫伏表
NY4510
1
4
数字万用表
UT58
1
5
函数信号发生器
SP1642B
1
6
直流稳压电源
GPS-3303C
1
四、实验内容
1．测量静态工作点
按图连接电路，接通12V直流电源，调节RW，使UE=2.0V（即IC=2mA），用数字万用表直流电压档测量UB、UC与UE，数据记录于表2－2。
表2－2
测量值
计算值
UB/V
UE/V
UC/V
UBE/V
UCE/V
IC/mA
2.0
2
2．测量电压放大倍数
在放大器输入端加入1KHz的正弦信号Us，调节函数信号发生器输出信号大小使Ui（B点与地之间的输入电压）为10mV，用示波器观察放大器输出电压Uo，在输出波形不失真条件下，分别用交流毫伏表测量RL=2.4kΩ和空载情况下的Uo以及函数信号发生器输出信号Us。
数据记录于表2－3。
表2－3
RL/kΩ
Uo/V
Av
Uo—Ui波形相位关系
（用两种颜色画图、标注坐标单位）
2．4
∞
3．观察输入、输出信号的相位关系
用双踪示波器同时观察输入Ui、输出Uo的信号波形，记录其相位关系于表2－2。
4．观察静态工作点对输出波形失真的影响
①置RL＝∞。
确认放大器的静态为UE=2.0V（即IC=2mA），用示波器观察输出信号，确认输出无失真（否则重新在无交流信号输入的前提下重调RW）。
②逐步加大函数信号发生器的输入信号，使输出电压u0足够大但不失真。
③保持输入信号不变，减小RW值，使输出波形Uo出现饱和失真，测出相应的UCE、IC，记录于表2－3。
（注：
用测UE的方法测IC：
IC=UE/RE）
④保持输入信号不变，增大RW值，使输出波形Uo出现截止失真，测出相应的UCE、IC，记录于表2－3。
（注：
用测UE的方法测IC：
IC=UE/RE）
表2－3
IC/mA
UCE/V
UO波形
失真情况
饱和失真
不失真
截止失真
注：
①用测UE的方法间接测IC。
②每次测静态值IC和UCE等时都要令即使Ui＝0（即把信号源的输出旋钮旋至零）。
五、实验报告
1．简答：
若静态工作点偏上，易发生什么失真？
若静态工作点偏下，易发生什么失真？
2．简答：
如果无论怎么调节RB2，在输入不失真得情况下，输出都有明显失真，可能是什么原因？
实验三集成运算放大器的应用（模拟运算电路）
一、实验目的
1.研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的方法。
2.掌握运算放大器的使用方法，了解其在实际应用时应考虑的问题。
二、实验原理
1．集成运算放大器是一种电压放大倍数极高的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。
2．基本运算电路
几种典型的运算电路如下：
图3-3同相比例运算电路
图3-5uA741管脚排列
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
模电实验箱
浙江天煌
1
2
双踪示波器
GOS-6021
1
3
交流毫伏表
NY4510
1
4
数字万用表
UT58
1
5
函数信号发生器
SP1642B
1
6
直流稳压电源
GPS-3303C
1
四、实验内容
1．反相比例运算电路
（1）调零，按图3-1连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短接，调节Rp，使U0=0。
（2）输入f=100Hz，Ui=0.5V的正弦交流信号，用交流毫伏表测量相应的U0，并用示波器观察ui和u0的波形，填入表3-1中。
注意ui和u0的相位关系。
2．同相比例运算电路
（1）按图3-3（a）连接实验电路。
实验步骤同上，将结果填入表3－1中。
（2）电压跟随器实验，将图3-3（a）中的R1断开，得图3-3（b）电路，重复
（1）的内容。
表3－1（f=100Hz，Ui=0.5V）
项目
Ui/V
Uo/V
AV
ui波形、u0波形
（用两种颜色画图、标注坐标单位）
实测值
计算值
反相比例
0.5
同相比例
0.5
3．反相加法运算电路
（1）按图3-2连接实验电路，调零和消振。
（2）输入信号采用直流信号，用直流电压表测量输入电压Ui1、Ui2及输出电压Uo，填入3-2中。
4．减法运算电路
（1）按图3-4连接实验电路，调零和消振。
（2）采用直流输入信号，实验步骤同内容3，填入表3-2中。
表3-2
项目
Ui1/V
0.2
0.2
0.2
–0.2
–0.2
–0.2
Ui2/V
0.1
0.2
0.3
0.1
0.2
0.3
反相
加法
Uo/V
实测值
计算值
减法
Uo/V
实测值
计算值
五、实验报告
1.整理测量结果，填写相关表格。
2．把实测值与理论计算值比较，分析误差原因。
3.如果没有交流毫伏表能否完成本次实验?
实验四逻辑门与组合逻辑电路
一、实验目的
1．熟悉TTL、CMOS门的逻辑功能。
2．掌握用“与非”门构成其他常用逻辑门电路的方法。
3．掌握组合逻辑电路的分析方法与测试方法。
二、实验原理
根据逻辑代数的知识，用“与非”门可实现其他逻辑门的逻辑关系：
Y1=
Y2=
Y3=AB=
Y4=A+B=
Y5=
=
Y6=
实验前按下图给出的Y1－Y6逻辑电路图，根据集成片的引脚排列分配好各引脚。
（a）（b）（c）
（d）（e）（f）
图4－1用“与非”门实现各种基本逻辑关系
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
数电实验箱
浙江天煌
1
2
数字万用表
UT58
1
3
集成芯片
74LS00,74LS86或
CD4011,CD4030
1组
2选1
四、实验内容
1．按图4－1（f），分配好74LS00（或CD4011）集成片的各引脚并正确接线，将测试结果填入表4-1，验证其逻辑功能。
表4-1
A
B
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
0
0
0
1
1
0
1
1
2．按下图分配好74LS00和74LS86（或CD4011和CD4030）集成片的引脚，并正确接线，即用“异或”门和“与非”门组成的全加器电路。
图4－2用“与非”门实现“异或”逻辑关系
3．将测试结果填入表4-2，验证其逻辑功能。
图中Ai，Bi为加数，Ci-1为来自低位的进位；Si为本位和，Ci为向高位的进位信号。
表4-2
Ai
0
0
1
1
0
0
1
1
Bi
0
1
0
1
0
1
0
1
Ci-1
0
0
0
0
1
1
1
1
Si
Ci
五、实验报告
1.Y6具有何种逻辑功能？
2.若“或非”门有多余的输入端，应该如何处理？
注意事项
1.TTL逻辑门输入端悬空相当于输入高电平，但实际使用时一般不悬空以免引入干扰。
CMOS逻辑门输入端不允许悬空，多余的输入端必须作相应的处理。
处理的方法是：
或并，或接高电平，或接低电平，使之不影响逻辑功能。
2．看清集成电路的管脚排列位置，切忌电源接错或输出短路，以免损坏集成块。
3.74LS系列只能用5伏电压。
附：
芯片引脚排列（顶视图）
74LS0074LS86
CD4011CD4030
版本信息：
实验三增加标注了运放管脚。
反相减法电路30K改为10K.
实验二增加了IC的测量方法说明。
实验四修改了图4-1（d）输出短接错。
修改了表格4-1中Y2项。
升级会员 