模拟电子技术实验内容的设计要求及设计方法.docx

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模拟电子技术实验内容的设计要求及设计方法

模拟电子技术实验内容的设计要求及设计方法

实验一单管放大电路

一．实验目的

1.熟悉放大电路的基本工作原理。

掌握静态工作点Q，电压放大倍数Au，输入电阻ri,输出电阻ro的测量方法。

2.了解电路参数变化对静态工作点的影响及放大电路的频率特性的测量方法。

3.学习各种仪器的使用方法。

实验时间4小时。

二．设计一个静态工作点稳定的单管放大电路

设计要求：

静态工作点Uce=6VIc=2mA电源电压Vc=12V

1.选取Rb1,Rb2,Rc,Re,C1,C2,Ce

2.电压放大倍数

空载Au==100~150倍

有载Au==50~75倍

三．实验内容

1.测静态工作点UceIc。

2.测动态参数：

加输入信号电压Us=50-100mVf=1KHz正弦波。

用示波器观察输出波形Uo，在不失真的条件下用晶体管毫伏表测量：

UsUiUoUol

Uo—不加负载Rl时输出电压

Uol—加负载Rl时输出电压

3.计算：

Au=Uo/Ui（无载）

Au’=Uol/Ui（有载）

ro=（Uo/Uol-1）Rl

四．深入的内容

1.信号源的频率1KHz,Us保持不变，定性观察Rb1.Rc.RL的变化对静态工作点的影响，对Au和波形失真的影响，条件分别如下：

（a）Rb1变化时，Rc、RL保持原来的数值不变。

（b）Rc变化时，Rb1、RL保持原来的数值不变。

（c）RL变化时，Rb1、Rc保持原来的数值不变。

2.测量电路的幅频特性

幅频特性是指输入信号的频率和输出电压的关系曲线。

保持信号源Us的幅度不变，改变信号源Us的频率f，用晶体管毫伏表测量输出电压Uol。

五．设计和实验方法

1.在设计静态工作点稳定的放大电路参数时应保证满足I2≥10Ib,Vb≥（3-5）Ube条件。

2.在做实验之前做好准备工作：

检查每一根导线是否导通；检查三极管的好坏；测量各电阻的阻值，检查可调电阻（100K的电位器）的阻值是否可调，注意测量电阻的阻值时不能在电路里测量电阻，更不能在电路通电的状态下测量电阻；检查电容的好坏，可用万用表电容挡测量各电容的电容值，大容量的电容（电解电容）可用万用表电阻挡测量其充放电的过程，有充放电的过程说明电容是好的；检查学习机上的电源是否是12V；用示波器检查信号发生器是否输出正弦信号。

3.正确接线，注意电解电容正负极性不要接错。

4.测量静态工作点时不要加入正弦输入信号，用万用表20V直流电压挡测量静态工作点。

放大电路加入正弦输入信号用示波器观察输出波形Uo是否失真，在不失真的条件下用晶体管毫伏表测量Us、Ui、Uo、Uol，注意输入信号的地线（黑的接线夹）和示波器的测试线的地线（黑的接线夹）都接到放大电路的公共点（地线）。

5.在测量幅频特性时，保持信号源Us幅度不变。

每变化一次频率f，调节正弦信号幅度，使Us幅度不变。

六．实验设备

示波器，信号发生器，晶体管毫伏表，万用表，学习机。

七.实验报告要求

1.实验目的

2.实验使用的仪器

3.实验电路的设计

画出所设计的电路，设计过程的参数计算。

4.实验内容

写出实验步骤及方法，记录必要的数据（实验原始数据）。

5.进行数据分析，画出相应的曲线。

对实验结果进行讨论，写出结论性的内容。

八.使用Protel软件设计单管放大电路

九.仪器使用方法请参照实验讲义第三章常用电子仪器使用说明或电子版仪器使用讲解。

实验二负反馈放大器的研究

一.实验目的

掌握负反馈放大器的基本概念，理解负反馈对放大电路性能的影响。

实验时间2小时。

二．设计要求

1.设计一个输入电阻高、输出电阻高、放大倍数稳定的放大器。

（同单管放大电路比较）

2.设计一个输入电阻高、输出电阻低、放大倍数稳定的放大器。

（可以是一级放大电路也可以是二级放大电路）

3.静态工作点设置在放大区使输出信号不失真。

4.计算无负反馈时的输入电阻、输出电阻、放大倍数，有负反馈时的输入电阻、输出电阻、放大倍数。

进行分析得出结论。

三.实验设备

示波器，信号发生器，晶体管毫伏表，万用表，学习机。

四.设计和实验方法

提高输入电阻选择串联反馈，提高输出电阻选择电流反馈，稳定放大器的放大倍数选择负反馈。

电路形式确定后选择典型负反馈放大电路，在根据设计中的具体要求调试放大电路的电路参数。

实验时测量静态工作点、输入电阻、输出电阻、放大倍数可参考实验一。

选作内容：

测量无反馈放大电路的幅频特性，上限截止频率，下限截止频率。

测量有反馈放大电路的幅频特性。

上限，下限截止频率。

进行分析得出结论。

五.使用Protel软件设计负反馈放大电路

实验三运算放大器线性应用的研究

一、实验目的

1.掌握运算放大器的正确使用方法。

2.掌握反相、同相、加法、积分和低通滤波器等电路的设计和实验方法。

实验时间4小时。

二、设计要求

1.设计一个10:

1的反相比例放大器。

测量电压放大倍数。

2.设计一个11:

1的同相比例放大器。

测量电压放大倍数。

观察并记录电压传输特性（Vo-Vi关系曲线）。

3.设计一个加法器。

实现Vo=-10（Vi1+Vi2）

4.设计一个积分器。

5.设计一个低通滤波器。

Q=0.7，截止频率fo=400Hz±5Hz,在f≥fo时衰减为-40dB/十倍频程，并测量幅频特性。

三、实验设备和可提供的元器件

示波器，信号发生器，晶体管毫伏表，万用表，学习机。

LM741（2个），电阻、电容若干

四、设计和实验方法

1.运算放大器F007（uA741）有8个管脚，第7管脚接+15V，第4管脚接-15V，第2管脚是反相输入端，第3管脚是同相输入端，第6管脚是输出端，第8管脚是空管脚。

调零电位器（10K的电位器）的接法：

调零电位器的固定端分别接（uA741）第1管脚和第5管脚，调零电位器的滑动端接（uA741）第4管脚。

运算放大器调零时，先接成一个比例放大器，输入端接地（Ui=0）,用直流电压表测输出，调节调零电位器使输出为零（Uo=0）。

调零完毕。

然后做下面的实验。

此时把输入接地的线去掉。

如果对实验数据精度要求不高，也可以运算放大器不调零（不接调零电位器）。

2.做低通滤波器幅频特性时，每改变输入信号的频率，要保证输入电压不变，用实验的方法找出截止频率fo，测出低频放大倍数。

五.使用Protel软件设计反相、同相、加法、积分和低通滤波器

实验四运算放大器的非线性应用

一、实验目的

1.掌握运算放大器在波形的产生、整形方面的应用。

2．掌握电压比较器、方波发生器、三角波发生器和锯齿波发生器的连接及测量方法。

实验时间2小时。

二、设计要求

1.用集成运放uA741设计一个过零比较器。

2.用集成运放uA741设计一个窗口比较器。

3.用集成运放uA741设计一个方波发生器。

3.用集成运放uA741设计一个三角波发生器，锯齿波发生器。

三、实验设备和可提供的元器件

示波器，信号发生器，晶体管毫伏表，万用表，学习机。

LM741（2个），电阻、电容若干

四、设计和实验方法

1.设计过零比较器时，输入端应加入10K电阻限流。

输入正弦信号，用示波器观察输出波形，画出输入、输出波形。

2.测试窗口比较器的电压传输特性（输出电压与输入电压关系曲线）。

3.测试方波发生器、三角波发生器和锯齿波发生器的振荡频率。

比较测试参数和设计的参数。

五.使用Protel软件设计过零比较器、方波发生器、三角波发生器和锯齿波发生器。

实验五简易信号发生器的设计

一、设计要求

1.频率可调节范围50HZ∽1KHZ。

2.正弦波信号不失真。

3.工作可靠稳定。

实验时间4小时。

二、设计框图

三、实验设备和可提供的元器件

示波器，信号发生器，晶体管毫伏表，万用表，学习机。

LM741（3个），电阻、电容若干。

四、设计和实验方法

1.根据设计框图设计各部分单元电路

2.综合各单元电路设计出符合要求的整个电路系统。

3.实验前准备工作：

①检查所有的仪器是否能正常工作。

②检查导线是否导通。

③检查所用元器件的好坏。

4.先实验调试各单元电路，然后连接各单元电路，对整个电路系统调试。

5.对实验调试过程中遇到的问题要进行分析，提出解决问题的办法。

6.写出设计性实验的实验报告。

①设计过程。

②实验调试过程。

③功能、指标是否达到要求，得出结论。

实验六集成稳压块的应用

一、实验目的

1.加深理解直流稳压电源的主要技术指标的含义。

掌握其主要技术指标的测量方法。

2.熟悉集成稳压块的基本使用方法和注意事项。

实验时间2小时。

二、实验设备

示波器、万用表、稳压电路实验板、220V—24V降压变压器、自藕调压器、可变电阻器100Ω/2A

三、设计要求

用稳压块7815设计一个15V的直流稳压电源。

四、设计和实验方法

1．测量其输出电阻、稳压系数。

2．测量时注意万用表的档和量程。

测量前首先选好是交流电压档还是直流电压档、是电流档还是电压档，量程要合适。

尽可能选用电压档，用电压除以电阻的方法获得电流值。

3．测量电阻时，不要在线路里直接测电阻，把电阻与电路断开，再测电阻。

4．注意不要用手摸带电的部分。

五、用Protel制做稳压电路实验板的PCB板（自学内容）

数字电子技术实验内容的设计要求及设计方法

实验一门电路

一、实验目的

1.熟练掌握用示波器观察波形和测量时间参数的方法。

2.熟练掌握数字电子技术学习机的使用方法。

3.正确理解TTL与非门（74系列）的逻辑功能、外部特性及主要的技术指标，掌握验证与非门逻辑功能及测量外部特性的方法。

二、实验设备

示波器，信号发生器，万用表，学习机。

三、设计要求

74LS10与非门电压要求，管脚排列参见附录

电源电压Vcc：

5V±0.5V

高电平输入电压：

VIH>2V

低电平输入电压：

VIL<0.8V

1.测试与非门的逻辑功能

2.与非门外特性的测试

（1）电压传输特性的测试

电压传输特性是指输出电压Vo随输入电压Vi变化的规律。

Vo=f（Vi）

设计测试电路图，自制数据表格。

改变Rw的值，测量Vo与Vi，填入自制表中。

画出特性曲线，并找出输出的高低电平（VOH和VOL）。

（2）输入特性的测试

Ii=f（Vi）

设计测试电路图，自制数据表格。

改变Rw，测Ii和Vi。

画出特性曲线，并找出输入短路电流ILS和输入高电平电流IIH。

（3）输入负载特性的测试

Vi=f（Rw）

方法同上。

（4）高电平输出特性的测试

VOH=f（Io）|Vi=低电平

方法同上。

当IOH=400uA时，测出VOH的值。

高电平输出特性测试到此点为止。

（5）低电平输出特性的测试

VOL=f（Io）|Vi=高电平

方法同上。

当VOL=0.2V时，测Io的值，记为IOL，IOL就是允许灌入与非门的最大电流。

3.与非门动态参数

平均传输延迟时间tpd

与非门可以作为非门使用。

由于输入与输出之间存在传输延迟，所以将3个门（或奇数门）首尾相接就构成一个环形振荡器。

如图1-1所示。

由分析可知，这个电路的振荡周期和非门的平均延迟时间的关系为tpd≈T/6。

用示波器测出其振荡频率，（若比频率太高，可适当增加非门的个数，可以降低频率），即可求得门电路的tpd值。

图1-1环形振荡器

四、设计和实验方法

1.用示波器测量平均传输延迟时间tpd时，结合示波器时间量程扩大5倍的旋钮进行测量周期。

2.做电压传输特性曲线测量时，曲线跳变处多取几点测量。

3.做输入负载特性时，测量电阻不能带电测电阻，也不能在线路上测电阻。

应断开电路，用欧姆档测电阻。

4.用坐标纸画出静态特性曲线，从曲线上找出各有关参数。

（如VOH、VOL、IIS、IIH、IOL、N）。

5.计算门电路的扇出系数N时，应保证VOH≥3.2V，VOL≤0.2V时，IOH≤400uA的条件。

6.根据电压传输特性分析输入端噪声容限。

五、选作实验内容

1.TTL与非门电路输入端悬空，相当高电平还是低电平，用实验方法得出结论。

2.TTL与非门三个输入端接在一起与一个10K的电阻连接，输出为高电平还是低电平，用实验方法得出结论。

3.测试下面电路图1-2（用示波器侧Vo）分析得出结论。

4.测试CMOS芯片CD4011电压传输特性和平均传输延迟时间tpd。

与TTL74LS10电压传输特性和tpd相比较得出结论。

六、用MAX+plusII软件采用VHDL语言编程实现与非门逻辑功能（参阅可编程器件的使用）。

用Protel软件对电路图1-2进行仿真实验（参阅电子仿真实验及软件）。

图1-2a

图1-2b

实验二组合逻辑电路

一、实验目的

1.学习并掌握用中、小规模芯片实现各种组合逻辑电路。

2.学习用仪器检测故障、排除故障的方法。

3.观察竞争-冒险现象，学习消除竞争-冒险的方法。

二、实验设备

示波器，信号发生器，万用表，学习机。

三、设计要求

1.设计一个1～5号的呼叫系统。

分别用五个开关输出模拟呼叫信号，其中1号优先级最高，优先级依次递减，5号最低。

用数码管显示呼叫信号的号码，没有信号呼叫时显示“0”；有多个信号呼叫时显示优先级最高的呼叫号。

凡是有呼叫就发出呼叫声。

试用编码器74LS148和必要的与非门电路实现。

2.用74LS139设计一个3线-8线译码器。

3.设计一个8421码显示电路。

提供74LS48芯片和BS201A数码管。

4．用74LS283设计一个三位二进制全加器电路。

5．用74LS283设计一个代码转换电路将BCD代码的8421码转成余3码。

6．选作内容

五位串行奇偶校验电路竞争冒险现象的观察及消除。

所用芯片74LS86四2输入异或门，74LS10三3输入端与非门。

如图2-1所示。

其输出Z=

。

（1）静态测试：

检查电路工作是否正常，当奇数个“1”输入后，电路输出为何状态。

（2）动态测试

a.A端输入连续脉冲，其余B、C、D、E各输入端均接“0”，观察A与Y端波形。

b.A端与E端并联输入连续脉冲，其余各端均接“0”，观察输入端与输出端Z的波形，检查该电路工作是否正常。

c.若出现竞争冒险现象，试用不同的方法加以消除。

四、设计和实验方法

1.在使用各芯片之前要先检验芯片的功能，功能不对要更换新的以保证实验顺利进行。

各芯片管脚参看附录。

2.在使用数字学习机之前，要检查电源+5V、高低电平输出、发光管显示是否正常工作。

如有问题请提出马上采取措施。

检查导线是否导通。

五、用MAX+plusII软件采用VHDL语言编程实现编码器74LS148、3线-8线译码器、74LS283和74LS86的逻辑功能（参阅可编程器件的使用）。

用Protel软件对设计一个1～5号的呼叫系统、用74LS283设计一个代码转换电路将BCD代码的8421码转成余3码进行仿真实验（参阅电子仿真实验及软件）。

图2-1

实验三触发器

一、实验目的

1．熟悉掌握触发器的逻辑功能。

2．掌握触发器功能转换。

3．学习分析和使用触发器。

二、实验设备

示波器，信号发生器，万用表，学习机。

三、设计要求

1．测试74LS112J—K触发器的逻辑功能。

2．测试74LS74D触发器的逻辑功能。

3．J—K触发器转化为T触发器；J—K触发器转换为D触发器。

四、设计和实验方法

J-K触发器或D触发器都带有直接置0置1端，用低电平置位，置完位以后，将置0置1端接高电平。

以后在CP脉冲作用下，输出端将根据输入信号而变化。

五、用MAX+plusII软件采用VHDL语言编程实现74LS112J—K触发器、74LS74D触发器的逻辑功能（参阅可编程器件的使用）。

用Protel软件对74LS112J—K触发器、74LS74D触发器进行仿真实验（参阅电子仿真实验及软件）。

实验四时序电路和脉冲电路

一、实验目的

1.熟悉掌握时序电路的分析与设计方法。

2.了解中规模集成时序电路的使用方法。

3.掌握脉冲产生，整形电路的应用。

4.熟悉掌握555定时器功能和应用。

二、实验设备

示波器，信号发生器，万用表，学习机。

三、设计要求

1.用74LS95芯片设计一个使1011循环右移电路。

2.用74LS192设计一个六进制计数器。

3.设计一个用555定时器组成的施密特触发器，并将正弦1KHz幅度5V的波形整形，画出输入，输出波形，标出V+V-电压值。

4.设计一个用555定时器组成的单稳态触发器，Tw=5S。

5.设计一个用555定时器组成的占空比可调的频率是1KHZ的多谐振荡器。

四、设计和实验方法

设计时首先选择典型电路形式，然后再根据设计中的具体要求调试电路参数。

五、用MAX+plusII软件采用VHDL语言编程实现双向移位寄存器、6进制加法计数器的逻辑功能（参阅可编程器件的使用）。

用Protel软件对用74LS192设计一个六进制计数器进行仿真实验（参阅电子仿真实验及软件）。

实验五综合设计性实验

一、设计题目

数字电路综合实验

二、设计要求

1.循环显示00~99数字。

2.具有清零功能。

3.具有置数功能。

三、设计框图

四、可提供的元器件

方波发生器：

74LS10（2个）、电阻、电容若干

分频器：

74LS161（2个）

计数器：

74LS192（2个）

译码器：

74LS48（2个）

数码显示：

共阴极的数码管2个

五、设计步骤

1.根据设计框图设计各单元电路和整个电路系统。

2.做好实验前的准备工作：

检查所有仪器、导线、元器件，检查工作做好以后方可实验调试。

3.先实验调试各单元电路，然后连接各单元电路对整个电路系统进行实验调试。

检查时，用示波器逐级查找问题，对问题进行分析，提出解决办法。

4.写出设计性实验报告

①设计过程（题目、内容和要求，框图、原理图，所用仪器和元器件）

②实验过程（实验中所遇到的问题及解决问题的方法。

设计要求的指标、功能是否达到）③写出结论和体会。

六、用MAX+plusII软件采用VHDL语言编程实现循环显示00~99数字、具有清零、置数的逻辑功能并下载到可编程器件。

（参阅可编程器件的使用）。