电子技术实验指导书11学年下汇编.docx

1、电子技术实验指导书11学年下汇编成绩电子技术实验指导书及报告系 别 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导老师 上海建桥学院电子工程系 2011 2012学年第二学期目 录实验1 常用电子仪器的使用 1实验2 单级晶体管共射放大电路调整与测试 11实验3 集成运算放大器在信号运算方面的应用 17实验4逻辑门电路应用 22实验5触发器功能测试及时序逻辑电路 27实验1 常用电子仪器的使用一、实验目的1 熟悉示波器、函数信号发生器、交流毫伏表的性能及正确使用。2 掌握用示波器、信号发生器、毫伏表对电路进行测试。二、实验仪器介绍1XJ4318型双踪示波器XJ4318型双踪示波器主要用于显示电压随时间变

2、化的瞬时波形，它具有两个独立的Y通道（CH1、CH2），故可同时测量两个的输入信号。DCBA图1-1 XJ4318型双踪示波器面板示意图（A）示波器波形显示屏显示屏上带有内刻度坐标线，用于标示波形的周期和幅度。其中垂直方向是电压信号的瞬时值，水平方向是线性变化的时间轴。对应时间变化的偏转电压就称为扫描电压。（B）主控件和自校信号（1）电源按钮自锁开关：若按下，接通电源，电源指示灯亮。（2）校正信号输出：用于输出峰-峰值为0.5Vp-p，频率为1KHz内部校准方波信号。（3）辉度调节、标尺亮度调节和聚焦调节：用于调节光迹的亮度、清晰度和背景的亮度。（C）显示波形控制按钮区（1）显示波形水平控制

3、水平位移调节面板C区右部上方的“位移”旋钮可以调节荧光屏光迹的水平起点位置，顺时针方向旋动时光迹右移，逆时针方向旋动光迹左移。 扫描信号触发方式选择“位移”旋钮下方是4个水平排列的互锁按键，用以设置 “自动”、“触发”、“TV-V”、“TV-H”四种扫描方式。当选择“自动”扫描方式时，示波器无条件产生周期性扫描电压，即使没有输入信号或者触发条件不满足，荧光屏仍然显示光迹。而其它三种扫描方式在触发条件不满足时，荧光屏上没有显示光迹。 扫描速度选择为使荧光屏上显示稳定信号轨迹，扫描信号周期必须与被测输入信号周期成整数倍关系。扫描时间调节旋钮“t/div”由两个同轴旋钮组成。外钮从0.2S/div到

4、0.2S/div分为19档，表示荧光屏中水平方向一大格（div）的时间值。内钮起微调作用，当对信号时间值进行定量测试时，内钮必须顺时针旋到底，处于校准位置。当微调内钮拉出时，扫描速度可扩展10倍。被测信号时间值 =t/div 水平距离的大格数时间扩展倍数扫描速度外钮的顺时针到底一档是“X-Y”，表示荧光屏显示光迹的水平移动规律受从CH1输入的信号控制（即CH1通道改为水平X通道），使CH2与CH1通道输入的信号函数关系的曲线显示在平面直角坐标上，一般用于显示电子器件或电路输入、输出电压的传输特性。（2）显示波形垂直控制双踪示波器可以同时观察CH1、CH2两个通道输入的信号，所以面板上有两套相同

5、的控制光迹垂直移动的部件，位于面板中部框内。面板中部框的下方是两路信号输入的探头插座。探头接输入信号时，探针（或红色夹子）接被测信号、黑色夹子接参考地。两个探头的夹子在示波器内部短接，所以在观察同一电路的信号时，只需一个黑色夹子接地。 垂直位移调节C区上方的两个Y轴“位移”旋钮分别调节两路信号的零位在荧光屏上的参考刻度位置。Y轴“位移”顺时针方向旋动时光迹上移，逆时针方向旋动光迹下移。 显示方式选择“位移”和“V/div”之间有5个水平排列的按键开关。左边4个互锁，用作垂直显示方式选择。CH1：用于显示CH1通道的信号波形轨迹。交替：用于同时观察两路输入信号。显示方式是将一路信号波形显示完一屏

6、后切换显示另一输入信号，适合于观察频率较高的两路不相关信号。断续：用于同时观察两路输入信号。显示方式是以约2uS的周期切换两路输入信号，适合于观察频率不是很高的相关信号。CH2：用于显示CH2通道的信号波形轨迹。CH2通道极性选择按键：CH2波形反相输出。若CH1、CH2、交替、断续4个按键都不按，则选择的是“CH1CH2”方式，荧光屏上显示的是两个通道输入信号瞬时值叠加的波形。 电压幅值灵敏度V/div选择C区中间位置是两组Y轴信号偏转灵敏度“V/div”调节旋钮，各由两个同轴旋钮组成，外钮从5mV/div到5V/div分为十档，表示荧光屏中垂直方向一大格（div）的信号幅度单位值。旋钮内钮

7、可以微调波形显示幅度的大小。当微调内钮拉出时，灵敏度可扩展5倍。当对信号进行定量测试时，内钮必须顺时针旋到底，处于校准位置。被测信号的幅值 =V/div 垂直距离的大格数 探头的衰减倍数 输入信号耦合方式选择按键按入时选择直流耦合方式（DC）；按键弹出时为交流耦合方式选择（AC）。交流耦合方式AC：只显示被测信号的变化量，信号中的直流平均分量被滤去， 直流耦合方式DC：完整显示信号，可以观察信号的实时波形。输入耦合方式按键组的左方GND键按入时，示波器内部放大器的输入端接参考地，Y插座的输入信号被断开。（D）显示波形稳定性控制区（扫描信号触发控制）要使被测信号波形稳定显示，必须正确选择扫描信号

8、的触发方式、触发源和触发电平。（1） 扫描信号触发电平调节面板右部上方的“电平”调节旋钮，是用来选择被测信号轨迹起点的电平值。可用于稳定输出波形（2）扫描信号触发极性选择“极性”自锁按键用于选择被测信号显示轨迹起点方向，“+”表示触发源信号瞬时值上升达到触发电平时产生扫描信号；“-”表示触发源信号瞬时值下降达到触发电平时产生扫描信号。（3）扫描信号触发源选择“触发源选择”框中，3档拨动开关从上至下依次为“内”、“电源”、“外”。一般情况下选择“内”触发方式。“内”：表示以Y输入的被测信号为扫描信号产生的触发源。“电源”：指以仪器所接的交流电源为触发源。“外”：表示触发信号源从右下方的插座接入。

9、面板右部上方的3档拨动开关是进一步选择 “内部触发源”的具体对象，从上至下依次为“CH1”、“CH2”、“VERT”。其中“CH1”、“CH2”分别以相应通道的输入信号为触发源，而“VERT”还要参照垂直方式的选择，参照选择关系如表1-1所示。 表1-1垂直模式CH1CH2交替断续CH1CH2触发源CH1CH2CH1、CH2轮流CH1CH12AS2294型2通道交流毫伏表交流毫伏表的功能是测量正弦交流电压的有效值，输入阻抗一般很高。AS2294型交流毫伏表的被测信号的频率范围为5Hz1MHz，电压量程范围为1mV300V，分为12档，输入电阻约为2M，输入电容小于40pF（不包括测试线），图1

10、-2是其面板示意图。AS2294型交流毫伏表可以同时测量两路输入信号，从面板下方左、右两个插座输入。仪器表头刻度板有两根不同颜色的指针，分别指示两个通道的输入信号的电压有效值，黑色表针指示的是左通道信号、红色表针指示的是右通道信号。 图1-2（1）开机前的准备按下面板下方的电源自锁开关，通电指示灯亮。在接通电源的数秒钟内表针会有晃动，若将测试探头的两个夹子短接，数秒钟后表针应回到零位。（2）信号连接由于交流毫伏表的输入阻抗很高，当探头的两个接线夹开路时，外界的感应电压就足以使表头指针发生大范围偏转。所以，接过程中要注意以下几点： 当测量探头的两个接线夹开路前，先将毫伏表量程范围设置在10V以上

11、，并尽量避免手指接触红（或灰）色夹子的金属部分。 测量探头与输入插座外套连接的线夹（通常为黑色）必须连接被测电路的参考地（公共端）。将探头接入被测电路时，必须先接通公共端再接通信号端的接线夹；而拆离探头时必须先断开信号端再断开公共端的接线夹。（3）测试数据读取表盘刻度分为上下两组，每组两条。上组的刻度指示的是正弦信号的有效值。下层的2条为dB（分贝）刻度。dB对应的0dB电压为1V，dBm对应的0dB电压为V。 数据读取时要注意被测信号的输入通道（确定表头指针）和量程选择。当量程范围选择为110nV时，测量数据按最上层刻度线读取，并乘以倍率；当电压量程选择为310nV时，测量数据按第二层刻度线

12、读取，再乘以倍率。读数时，应正确选择量程使表针偏转范围在1/32/3刻度间（0, UBE时可以忽略。静态集电极电流 （2-2）静态集射电压UCC-URCUCC-ICRC （2-3）当静态工作点合适时，交流输入信号ui经耦合电容加到晶体管T1的基极，使T1基极电流iB变化。由于晶体管的电流控制作用，集电极电流iC同规律变化，并通过集电极负载电阻RC影响T1的集电极电位，再通过耦合电容将T1的集-射电压uCE的变化量uce(uo)输出。 电压放大倍数= （2-4） 式中/RC，200+（+） （2-5）图2-1放大电路的输入电阻/（+）rbe，输出电阻 RC。三、实验内容与步骤1连接测试电路利用模

13、拟实验装置的元器件按图2-2连接电路，12V工作电源VCC位于实验装置右上方，连接时注意电源极性。图2-2 单管交流放大测试电路2调节静态工作点（1）调节，使UCE6V。（2）调节函数发生器，使之输出频率为1kHz、有效值为10mV的正弦信号。按入函数发生器右上方的40db幅度衰减键，用交流毫伏表测量函数发生器输出信号有效值，调节函数发生器幅度旋钮AMPLITUDE，使毫伏表读数为10mV。注意毫伏表的量程选择为30mV档，数据从第二道03.0刻度读取，倍数乘10。将函数发生器的输出信号接入放大电路的输入端，注意黑夹子接电路参考地（与电源负极性端共点），红夹子接电容C1的输入端。（3）用示波器

14、观察放大电路输出电压uo。示波器的探头也应该黑夹子接参考地，红夹子接被测信号，即电容C2的右端。示波器的信号输入耦合方式选择“AC”，调节示波器的垂直灵敏度V/div和扫描灵敏度S/div，使波形显示合适。（4）微调基极偏置电位器，使放大电路输出信号uo为最大不失真信号（输出幅度最大的标准正弦信号），此时为电路空载时的最佳静态工作点。（5）断开输入信号和输出信号，用万用表的直流电压档测量静态发射结电压、集-射电压UCE，记录在表1中。（6）关闭电源，断开偏置电阻的一侧连线，用万用表的电阻档测量RB=+RB1，记录在表1中。表1 图2放大电路的最佳静态工作点测量值测量值计算值UBE（V）UCE（

15、V）RB（k）IC（mA）IB（mA）rbe（）（7）根据下式以及各测量值计算晶体管的静态基极电流IB、集电极电流IC和电流放大系数， 以及发射结动态等效电阻rbe。静态基极电流 静态集电极电流 三极管放大倍数 三极管的输入电阻200+（+）200+（+）测量放大电路的空载电压放大倍数和带负载电压放大倍数。（1）空载电压放大倍数的测量：将函数发生器的信号输出信号再次接入放大电路的输入端，并在表2中记录输入电压Ui有效值的大小；电源上电，用交流毫伏表测量图2电路空载时的输出电压有效值Uoo，记录在表2中。（注意测量输出电压前先选择毫伏表量程为10V档，将探头接入电路后再逐渐减小量程，使指针位于表

16、头的中部范围，读取数据时根据量程选择刻度。）（2）带负载电压放大倍数的测量：将负载电阻RL接入电路，图2-3所示，然后测量放大器的输出电压有效值UoL，记录在表2中。图2-3带负载电压放大倍数的测量电路表2 放大电路的交流性能指标测量测量值计算值Ui（mV）Uoo（V）UoL（V）AuoAuL（3）根据下式以及各测量值计算空载电压放大倍数Auo和带负载电压放大倍数AuL：空载电压放大倍数 = 带负载电压放大倍数=4波形观察（1）输入波形与输出波形的相位关系在图2-3电路中利用双踪示波器同时观测输入波形和输出波形，并在图2-4（a）中记录不失真情况下的波形。（注意示波器的垂直显示方式设为“断续”

17、，耦合方式都设为“AC”）（2）观察电路元件参数变化对放大器性能的影响调整RW1（逆时针旋），使RW1，直到输出信号波形uo的幅度出现明显变化。在图2-4（b）中记录失真波形。记录后，请顺时针旋RW1 ，使输出信号波形uo恢复正常。（3）观察输入信号对放大电路的影响增大输入信号，直到输出信号波形uo的幅度出现明显变化。在图2-4（C）中记录失真波形。（a） （b） （c）图 2-4 测试电路的输入/输出波形四、实验设备1DML1系列模拟电子电路实验系统 1台2XJ4318双踪示波器 1台3XJ1631函数信号发生器 1台4AS2294晶体管毫伏表 1台5SB2238B台式数字万用表 1台五、实

18、验预习要求1复习单管交流放大器的电路组成、放大原理。2掌握静态工作点、晶体管发射结电阻、电压放大倍数的概念和分析方法。3熟悉实验内容和步骤，复习双踪示波器、函数发生器和交流毫伏表的操作方法。考虑如果在电容C2的右端测量UCE测量值会是多少？4分析输出电压Uoo和UoL的测量值应该哪个大？ 六、实验思考题用示波器观察图2-3中晶体管集-射电压uCE和输出电压uo的波形时，如果采用直流耦合方式两者是否相同？用交流耦合方式呢？为什么？七、实验报告要求完成数据处理和步骤4记录的波形图绘制。计算空载电压放大倍数和带2.7k负载时的电压放大倍数，并比较理论计算与实测结果，分析可能导致差异的原因。3回答思考

19、题。4记录实验中发生的问题和处理方法。实验3 集成运算放大器在信号运算方面的应用一、实验目的1 了解集成运算放大器的特点和性能。2 理解集成运算放大器线性应用的基本条件3 掌握集成运算放大器在信号放大方面的应用4 掌握集成运算放大器在模拟信号运算（加、减）方面的应用二、实验原理集成运放是一种高增益直流放大器，即开环增益很高。当集成运放的输出端与同相输入端有信号通路或输入、输出端无电路连接时，工作于非线性状态，可以实现各种电压比较或信号发生功能。当集成运放的输出端与反相输入端有信号通路时，具有深度负反馈特性，输入、输出信号成线性关系。集成运放工作于线性状态时，呈“虚短”、“虚断”特点，“虚短”即

20、同相输入端电压等于反相输入端电压；“虚断”是指输入电阻无穷大，输入端电流约为0。通过不同的外围电路，集成运放可对输入信号实现各种不同的线性处理功能，如信号的同相或反相放大功能，加、减、乘、除、微分、积分、对数、指数等运算功能。1反相比例放大图1电路的电压信号ui从集成运放的反相端输入，由于“虚短”特性，集成运放的两个输入端同电位，都为参考地零电位。由于“虚断”特性，通过电阻R1和RF的电流相等，方向相同。根据KVL，uo=。所以，在理想情况下，反相比例放大器的闭环增益为 （3-1） 输入、输出电压具有反相比例放大关系。选择不同的和可以获得不同的放大倍数Au。一般取值在几十千欧至几百千欧范围，过大或过小会产生一些问题。当取