电路与电子技术实验教案 1.docx

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电路与电子技术实验教案1

实验一常用仪器仪表的使用（验证性）

一、实验目的

1、了解熟悉本实验室电工电子试验台的使用。

2、了解常用电子仪器仪表的主要技术指标。

3、熟悉常用电子仪器仪表板的板面旋钮。

4、学习电子仪器仪表的使用方法。

二、实验设备与仪器

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

直流可调稳压电源

0~30v

二路

2

数字万用表

1只

3

双踪示波器

1只

4

交流毫伏表

1只

5

函数信号发生器

1只

6

通用电学实验台

1只

7

直流电压表

1只

表1.1

三、实验电路与说明

图1.1

（1）直流稳压电源：

为电路提供能源。

（2）低频信号发生器：

为电路提供各种频率和幅度的输入信号。

（3）示波器：

用来观察电路中各点波形，以监视电路是否正常工作，同时还用于测量波形周期，幅度，相位差及观察电路的特性曲线等。

（4）晶体管毫伏表：

用于测量电路的输入，输出信号电压的有效值。

（5）数字式（或指针式）万用表：

用来测量电路的静态工作点和直流信号的值。

四、实验内容与步骤

1、直流稳压电源的使用（表1.2）

直流稳压电源输出值

数模双显直流电压表测量值

数字万用表测量值

+5v

+12v

+20v

2、低频信号发生器的使用（表1.3）

函数信号发生器输出信号Vp-p

输出衰减20dB后的读数

输出衰减40dB后的读数

输出衰减20dB+40dB后的读数

Vp-p=1v

Vp-p=10v

3、信号发生器与毫伏表的使用（表1.4）

函数信号发生器输出

交流毫伏表的测量值（有效值）

Vp-p=1v，f=1kHz

Vp-p=5v，f=1kHz

Vp-p=10v，f=1kHz

4、示波器的使用（表1.5）

函数信号发生器输出信号

示波器测量值

Vp-p=1v，f=1kHz

f

Vp-p

V有效值

Vp-p=5v，f=1kHz

Vp-p=10v，f=1kHz

五、实验总结与分析

1、整理实验数据，并进行数据的处理及误差分析。

2、完成实验报告。

实验二共射极单管放大电路的研究（设计性）

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.实验设备与器材

根据实验室提供的元件选取（电路板）

三.实验电路与说明

实验电路如图8.1所示，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，从而实现了电压放大。

安装电路时，要注意电解电容极性、直流电源正负极和信号源的极性。

图8.1共射极单管放大器实验电路

（注：

实际元件参数根据自己选择的元件参数为准）

四.实验内容与步骤

（1）电路安装

①安装之前先检查各元器件的参数是否正确，区分三极管的三个电极，并测量其β值。

②按图8.1所示电路，在面包板或实验台上搭接电路。

安装完毕后，应认真检查连线是否正确、牢固。

（2）测试静态工作点

①电路安装完毕经检查无误后，首先将直流稳压电源调到12V，接通直流电源前，先将RW调至最大，函数信号发生器输出旋钮旋至零,再接通直流电源,调节RP，使IC＝2.0mA（即Ue＝2.0V）。

②用万用表测量电路的静态电压UCC、UBQ、UEQ、UBEQ、UCEQ，并记录在表8.2中。

表8.2静态工作点的测量

测试内容

UCC/V

UbQ/V

UeQ/V

UbeQ/V

UceQ/V

IcQ/mA

测量值

理论计算值

（3）测量电压放大倍数

①将信号发生器的输出信号调到频率为1kHz、幅度为10mV左右的正弦波，接到放大电路输入端,然后用示波器观察输出信号的波形。

在整个实验过程中，要保证输出信号不产生失真。

如输出信号产生失真，可适当减小输入信号的幅度。

②用电子毫伏表测量测量下述二种情况下的UO值，并用双踪示波器观察uO和ui的相位关系，记入表8－2；用公式

和

，计算出不接负载时对输入电压Ui的电压放大倍数和对信号源Us的电压放大倍数，记录在表8.3中。

表8.3电压放大倍数的测量

测试

内容

不接负载（RL=∞）

接上负载（RL=2.4kΩ）

Us/

mV

Ui/

mV

Uo/V

Au

Aus

Us/

mV

Ui/

mV

Uo/V

Au

Aus

测量值

理论

计算值

（4）观察静态工作点对输出波形失真的影响

置Rc＝2.4kΩ，RL＝2.4kΩ，ui＝0，调节RP使Ic＝2.0mA，测出Uce值，再逐步加大输入信号，使输出电压u0足够大但不失真。

然后保持输入信号不变，分别增大和减小RW，使波形出现失真，绘出u0的波形，并测出失真情况下的Ic和Uce值，记入表8.4中。

每次测IC和UCE值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。

表8.4Rc＝2.4kΩRL＝∞Ui＝　　mV

Ic/mA

Uce/V

u0波形

失真情况

管子工作状态

2.0

（5）测量最大不失真输出电压的幅度

置RC＝2.4kΩ，RL＝2.4kΩ，调节信号发生器输出，使Us逐渐增大，用示波器观察输出信号的波形。

直到输出波形刚要出现失真而没有出现失真时，停止增大Us，这时示波器所显示的正弦波电压幅度，就是放大电路的最大不失真输出电压幅度，将该值记录下来。

然后继续增大Us，观察输出信号波形的失真情况。

五.实验总结与分析

（1）用理论分析方法计算出电路的静态工作点，填入表8.2中，再与测量值进行比较，并分析误差的原因。

（2）通过电路的动态分析，计算出电路的电压放大倍数，包括不接负载时的Au、Aus以及接上负载时的Au、Aus。

将计算结果填入表8.3中，再与测量值进行比较，并分析产生误差的原因。

（3）回答以下问题：

①放大电路所接负载电阻发生变化时，对电路的电压放大倍数有何影响？

②怎样用测量信号电压的方法来测量放大电路的输入电阻和输出电阻？

（4）心得体会与其他。

实验三基本运算电路的设计（设计性）

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功能；

（2）学会上述电路的测试和分析方法。

二.实验设备与器材

实验所用设备与器材见表9.1示。

表9.1实验九的设备与器材

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

实验台

SL-162

1台

2

双踪示波器

0～20M

1台

3

电子毫伏表

1只

4

万用表

1只

5

集成运算放大器

μA741

1片

6

电阻

若干

7

电容

若干

8

连接导线

若干

三.实验电路与说明

集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数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。

基本运算电路

（1）反相比例运算电路

电路如图9.1所示。

对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为

为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2＝R1//Rf。

（2）反相加法电路

电路如图9.2所示，输出电压与输入电压之间的关系为

R3＝R1//R2//Rf

图9.1反相比例运算电路图9.2反相加法运算电路

（3）同相比例运算电路

图9.3（a）是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为

R2＝R1//Rf

当R1→∞时，UO＝Ui，即得到如图9.3（b）所示的电压跟随器。

图中R2＝Rf，用以减小漂移和起保护作用。

一般Rf取10kΩ，Rf太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。

图9.3同相比例运算电路

（4）差动放大电路（减法器）

减法运算电路如图9.4所示。

图2.4减法运算电路图图9.5积分运算电路

对于图9.4所示的减法运算电路，当R1＝R2，R3＝Rf时，有如下关系式

（5）积分运算电路

反相积分电路如图9.5所示。

在理想化条件下，输出电压为uO（t）

式中，uC（0+）是t＝0+时刻电容C两端的电压值，即初始值。

如果ui（t）是幅值为E的阶跃电压，并设uc（0+）＝0，则

即输出电压uo（t）随时间增长而线性下降。

显然RC的数值越大，达到给定的Uo值所需的时间就越长。

积分输出电压所能达到的最大值受集成运放最大输出范围的限值。

四.实验内容与步骤

实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。

（1）反相比例运算电路

①按图9.1连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短路，进行调零和消振。

②输入f＝100Hz，Ui＝0.5V的正弦交流信号，测量相应的Uo，并用示波器观察uo（t）和ui（t）的相位关系，记入表9.2中。

表9.2　Ui＝0.5V，f＝100Hz

Ui/V

U0/V

ui波形

uo波形

Au

实测值

计算值

（2）同相比例运算电路

①按图9.3（a）连接实验电路。

实验步骤同内容1，将结果记入表9.3中。

②将图9.3（a）中的R1断开，得图9.9（b）电路重复内容①。

表9.3　　　Ui＝0.5V　　f＝100Hz

Ui/V

U0/V

ui（t）波形

uo（t）波形

Au

实测值

计算值

（3）反相加法运算电路

①按图9.2连接实验电路。

调零和消振。

②输入信号

、

采用直流信号，图9.6所示电路为简易直流信号源，由实验者自行完成。

实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。

用直流电压表测量输入电压Ui1、Ui2及输出电压UO，记入表9.4中。

图9.12简易可调直流信号源

表9.4反相加法器测量数据

Ui1/V

Ui2/V

UO/V

（4）减法运算电路

　　①按图9.4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），记入表9.5中。

　　表9.5减法器测量数据

Ui1/V

Ui2/V

UO/V

（5）积分运算电路

　　实验电路如图9.5所示。

①　打开S2，闭合S1，对运放输出进行调零。

2调零完成后，再打开S1，闭合S2，使uC（o）＝0。

3预先调好直流输入电压Ui＝0.5V，接入实验电路，再打开S2，然后用直流电压表测量输出电压UO，每隔5秒读一次UO，记入表9.6中，直到UO不继续明显增大为止。

表9.6积分器测量数据

T/s

0

5

10

15

20

25

30

……

U0/V

五.实验总结与分析

（1）整理实验数据，画出波形图（注意波形间的相位关系）。

（2）将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。

（3）分析讨论实验中出现的现象和问题。

（4）回答以下问题：

①在反相加法器中，如Ui1和Ui2均采用直流信号，并选定Ui2＝－1V，当考虑到运算放大器的最大输出幅度（±12V）时，｜Ui1｜的大小不应超过多少伏？

②在积分电路中，如R1＝100kΩ，C＝4.7μF，求时间常数。

假设Ui＝0.5V，问要使输出电压UO达到5V，需多长时间（设uC（o）＝0）？

（5）心得体会与其他。

实验四译码器及其应用（验证性）

一.实验目的

（1）验证编码器、译码器的逻辑功能。

（2）了解集成编码器、译码器的应用。

二.实验设备与器材

实验所用设备与器材见表11.1。

表11.1实验设备与器材

序号

名称

型号与规格

数量

备注

1

直流电源

＋5V

1台

2

逻辑电平开关

1组

3

逻辑电平显示器

1组

4

8421码拨码开关

1个

5

10-4线优先编码器

74LS147

1个

6

双2-4线译码器

74LS139

1个

7

BCD—十进制译码器

74LS145

1个

8

连接导线

若干

三.实验电路与说明

（1）编码器

编码器是组合电路的一部分。

编码器就是实现编码操作的电路，编码实际上是和译码相反的过程。

按照被编码信号的不同特点和要求，编码器也分成三类：

①二进制编码器：

如用门电路构成的4-2线，8-3线编码器等。

②二～十进制编码器：

将十进制的0～9编成BCD码，如：

10线十进制-4线BCD码编码器74LS147等。

③优先编码器：

如8-3线优先编码器74LS148等。

（2）译码器

译码器也是组合电路的一部分。

所谓译码，就是把代码的特定含义“翻译”出来的过程，而实现译码操作的电路称为译码器。

译码器分成三类。

①二进制译码器：

如中规模2-4线译码器74LS139，3-8线译码器74LS138等。

②二～十进制译码器：

实现各种代码之间的转换，例如74LS145二～十进制译码器。

③显示译码器：

用来驱动各种数字显示器，如共阴数码管译码驱动74LS48（或74LS248）、共阳数码管译码驱动74LS47（或74LS247）等。

四.实验内容与步骤

（1）编码器实验

将10-4线（十进制～BCD码）编码器74LS147插入IC空插座中，管脚排列如图11.1所示。

编码器电路原理如图11.2所示，其中输入端1～9通过开关接高低电平（开关开为“1”、关为“0”），输出QD、QC、QB、QA接LED发光二级管。

接通电源，按表11.2输入各逻辑电平，观察输出结果并填入表11.2中。

图11.1编码器74LS147的管脚排列图11.210-4线编码器电路原理图

表11.2十进制—BCD编码器功能表

输

入

输

出

1

2

3

4

5

6

7

8

9

QD

QC

QB

QA

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

×

×

×

×

×

×

×

×

0

×

×

×

×

×

×

×

0

1

×

×

×

×

×

×

0

1

1

×

×

×

×

×

0

1

1

1

×

×

×

×

0

1

1

1

1

×

×

×

0

1

1

1

1

1

×

×

0

1

1

1

1

1

1

×

0

1

1

1

1

1

1

1

0

1

1

1

1

1

1

1

1

注：

表中×为随意状态。

（2）译码器实验

①将二进制2-4线译码器74LS139插入IC空插座中，管脚排列图如图11.3所示。

按图11.4将输入端G、A、B接逻辑开关，输出端Y0、Y1、Y2、Y3接LED发光二级管，接通电源，按表11.3输入各逻辑电平，观察输出结果并填入表11.3中。

图11.474LS1392-4线译码器

表11.374LS1392-4线译码器功能表

输入

输出

G

B

A

Y0

Y1

Y2

Y3

1

×

×

0

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

注：

表中×为状态随意。

②将BCD码～十进制译码器74LS145插入IC插座中，管脚排列如图11.5所示。

按图11.6接线。

输入端A、B、C、D接8421码拨码开关，输出端0～9接LED发光二极管。

接通电源，拨动拨码开关，观察输出LED发光二极管是否和拨码开关所指示的十进制数字一致。

图11.6BCD码一十进制译码器电路原理图

五.实验总结与分析

（1）整理实验线路图和实验数据、表格，并用实验结果说明74LS147、74LS139、74LS145的逻辑功能。

（2）回答以下问题：

用门电路组成组合电路和应用专用集成电路各有什么优缺点？

（3）心得体会与其他。