《电子技术实验Ⅰ》实验指导书参考模板范本.doc

1、目 录第一部分 模拟电子技术实验- 2 -实验一 电子仪器使用及常用元件的识别与测试- 2 -实验二 晶体管共射极放大电路- 6 -实验三 多级放大电路中的负反馈（仿真）- 11 -实验四 集成运算放大器- 13 -实验五 由集成运算放大器组成的文氏电桥振荡器（仿真）- 17 -第二部分 数字电子技术实验- 19 -实验一 集成逻辑门- 19 -实验二 组合逻辑电路- 21 -实验三 触发器- 23 -实验四 计数器设计- 26 -实验五 555定时器及其应用- 27 -实验六 简易交通灯电路的设计- 33 -实验七 计数、译码和显示电路设计（仿真）- 35 -实验八 ADC和DAC的应用-

2、36 -附录I 电路元器件简介- 39 -附录 常见元器件的识别与测试- 42 -附录 基本实验方法- 45 -附录 常见故障及排除方法- 48 -第一部分 模拟电子技术实验实验一 电子仪器使用及常用元件的识别与测试一、实验目的1掌握常用电子仪器的基本功能并学习其正确使用方法。2学习掌握用双踪示波器观察和测量波形的幅值、频率及相位的方法。3掌握常用元器件的识别与简单测试方法。二、仪器设备1. CS-4125示波器2. YB1620P信号发生器，EW1650数字信号源 3. 数字万用表 4. 指针万用表5. NY4520晶体管毫伏表三、预习要求阅读附录I、四、实验原理在模拟电子电路实验中，经常使

3、用的仪器有示波器、信号发生器、交流毫伏表、万用表等。利用这些仪器可以对模拟电子电路的静态和动态工作情况进行测试。 1CS-4125型双踪示波器示波器是用来观测各种周期波形的仪器。CS-4125型双踪示波器可同时观测两组被测输入信号，并对其幅值、周期、频率及相位差进行测量。测量幅值接入被测信号，将灵敏度微调旋到“校准”位置（即顺时针旋到底），此时灵敏度选择开关“V/div”所在档位的刻度值表示屏幕上纵向每格的伏特数。读出屏幕上被测波形的峰-峰值格数N，则被测信号的幅值V=N(V/div）。注意探头衰减应放在1：1，如放在1：10，则被测值还需乘上10。测量周期、频率接入被测信号，将扫描时间微调旋

4、到“校准”位置（即顺时针旋到底），扫描扩展“10MAG”至off，调节被测波形使之稳定，并在屏幕上显示完整的周期，此时扫描时间微调开关“V/div”所在档位的刻度值表示屏幕上横向每格的时间值。读出一个完整周期的格数M，则被测信号的周期T=M(V/div），f=1/T。测量两波形的相位差按图1-1连接实验电路，经RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号Ui或UR，分别加到双踪示波器的Y1和Y2输入端。图1-1 两波形间相位差测量电路调节Y1、Y2灵敏度开关位置，使在荧屏上显示出易于观察的两个相位不同的正弦波形Ui及UR，如图1-2所示。根据两波形在水平方向差距X及信号周期XT则可求得两波形相

5、位差。XXT图1-2 双踪示波器显示两相位不同的正弦波式中：XT 一周期所占格数，X 两波形在X轴方向差距格数2YB1620P信号发生器和EW1650数字信号发生器信号发生器可输出一定频率范围和一定电压大小的正弦波、三角波、方波，并提供给毫伏表和示波器直接测量和观察用。本实验室使用YB1620P型和EW1650型两种信号发生器，其原理及功能基本相同。3NY4520晶体管毫伏表晶体管毫伏表是用于测量正弦交流信号电压大小的电压表，其读数为被测电压的有效值。测量前为防止表头过载而打弯指针，应将量程置于较大档位，接入信号后再逐渐减小量程。4万用表万用表可用于测量交直流电压、电流，也可测量电阻、电容等。

6、五、实验内容1示波器的检查与校准信号的测量熟悉示波器面板上各旋钮的名称及功能，掌握正确使用时各旋钮应处的位置。接通电源，检查示波器的亮度、聚焦、位移各旋钮的作用是否正常，按下表调节示波器面板上各旋钮的位置。旋钮名称正确位置旋钮名称正确位置AC-GND-DC（输入耦合开关）ACFOCUS、INTEN（聚焦、亮度）中间VERT MODE（显示方式开关）ALT SLOPE（触发极性）按钮抬起MODE（触发方式）AUTOSOURCE（触发源）CH1或CH2X-Y（X-Y轴示波器）offCH2 INVERT(CH2输入极性反向)off用示波器机内校准信号（方波f=1KHz，电压幅值1V）作为被测信号，用

7、CH1或CH2通道显示此波形，读出其幅值及周期和频率，记入下表中。参数标准值实测值幅值Up-p（V）1V周期T（ms）1 ms频率f（KHz）1KHz2用示波器和交流毫伏表测量信号发生器输出信号的参数调节信号发生器有关旋钮，使输出频率分别为100Hz、1KHz、10KHz，峰值均为4V的正弦波信号。改变示波器“扫描时间”及“Y轴灵敏度”开关等位置，用示波器和毫伏表分别测量信号发生器输出电压的频率、峰峰值及有效值，记入下表。信号源输出电压及频率（4V）示波器测量值毫伏表读数（V）峰峰值（V）周期（ms）频率（Hz）有效值（V）100Hz1KHz10KHz3测量两波形相位差按图1-1连接电路，将信

8、号发生器的输出调至频率为1KHz，幅值为2V的正弦波，用示波器显示Ui及UR波形，读出两波形在水平方向差距X及信号周期XT的值，记入下表，则相位差。为读数和计算方便，可适当调节扫速开关及微调旋钮，使波形一周期占整数格。一周期格数两波形X轴差距格数相位差实测值计算值XT =X=4电阻、电容元件的识别和检查根据附录I、IV，识别所给电阻、电容元件，并用万用表检查元件的好坏。5半导体二极管、三极管的识别与简单测试 根据附录I，用万用表判别普通二极管的阴、阳极并做简单测试；识别及测试三极管的类型，e、b、c管脚，值及好坏。我们常用的9011和9013系列的为NPN管，9012为PNP管。五、实验思考题

9、1如何操纵示波器有关旋钮，以便从示波器显示屏上观察到稳定、清晰的波形？2信号发生器有哪几种输出波形？它的输出端能否短接，如用屏蔽线作为输出引线，则屏蔽层一端应该接在什么位置？3交流毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压？它的表头指示值是被测信号的什么数值？它是否可以用来测量直流电压的大小？ 实验二 晶体管共射极放大电路一、实验目的1. 掌握放大电路静态工作点的调试方法及其对放大电路性能的影响。2. 测量放大电路Q点，AV，Ri，Ro。3. 学习放大电路的动态性能。二、实验仪器 1. CS-4125 示波器2. YB1620P 信号发生器3. 数字万用表三、预习要求 1. 三极管及单管共射放

10、大电路工作原理 2. 放大电路静态和动态测量方法 3. 静态工作点对输出波形的影响 四、实验原理我们测量静态工作点是为了了解静态工作点选的是否合理。若测出UCE1V时；= （V），并画出传输特性图；测量当输入电压1V时；= （V），并画出传输特性图；测量当输入电压=2时，画出、的波形。 图5-3电压比较器六、实验报告1整理实验数据及波形图，并分析实验数据得出结论。2思考：（1）比较电路是否要调零？原因何在？ （2）比较电路两个输入端电阻是否要求对称？为什么？ （3）在本次实验中哪里体现了运算放大的虚短、虚地现象，你是如何验证的？实验五 由集成运算放大器组成的文氏电桥振荡器（仿真）一、实验目的

11、1. 了解集成运放的具体应用。 2. 掌握文氏电桥振荡器的工作原理。二、实验仪器1计算机;2. Multisim 2001 软件.三、实验原理原理可参阅教材RC振荡电路部分内容，实验电路如图5.1。电路参数R3=100 K，Rw= R4+ R5=100 K（即Rw=Rw上Rw下），R1= R2=R=2 K或4.7 K，C1= C2=C=0.047F或0.01F。组件：LM324，电源15V。图5.1 文氏电桥振荡器实验电路四、预习要求 1. 阅读教材中有关文氏电桥振荡器（RC振荡电路）工作原理的部分。 2. 熟悉所用集成运算放大器的参数及管脚排列。3. 按图5.1中参数计算振荡频率，欲使振荡器

12、能正常工作，电位器应调在何处，各为何值？五、实验内容及步骤1. 调试无稳幅二极管的文氏电桥振荡器 创建如图5.1所示的仿真实验电路。断开开关J1，用示波器观察电路有无输出波形VO。如无输出，则调节Rw使VO为无明显失真的正弦波，测量VO的频率并与计算值比较。用电压表观察VO之值是否稳定。关 电源后，分别测量R3、R4和R5的阻值，计算负反馈系数F=。加上电源，调节Rw，测量VO无明显失真时的变化范围。2. 调测有稳幅二极管的文氏电桥振荡器按图5.1接线，闭合开关J1，调节Rw使VO为无明显失真的正弦波。测量VO的频率，并与计算结果比较。用交流电压表测量VO和V之值，并观察VO之值是否稳定。调节

13、Rw，测量VO无明显失真时的变化范围。六、实验报告 1. 按步骤1所得的数据，计算VO和V的比值。 2. 按步骤2所得的数据，计算负反馈系数F之值。3. 所测得的振荡频率、F、VO的幅值稳定度等方面讨论理论与实践是否一致。 第二部分 数字电子技术实验实验一 集成逻辑门一、实验目的1.熟悉逻辑门电路的逻辑特性和电气特性；2.掌握逻辑门参数的测试方法。二、实验内容1用万用表电流档分别测量TTL与非门空载导通电源电流（见图1-1），然后测量门电路的供电电压，从而可算出TTL门的导通功耗。测量TTL与非门电路的输入低电平短路电流IIS（见图1-2）和输入高电平漏电流IIH（见图1-3）。 2TTL门电

14、路的传输特性测试。接线如图1- 4所示。实验结果记录于表1-1中。表1-1VI (v)0.50.8 11.21.31.41.51.61.8234Vo(v)3用与非门74LS00实现：F=AB，F=A+B，F=A。4测试三态门74LS125的逻辑功能，将测试结果填入表1-2中。表1-2E 0 1A 0 10 1Y 5用TTL集电极开路与非门（OC与非门）74LS03实现“线与”，即完成“与或非”的逻辑功能：（注意：需外接电阻和电源）。6逻辑门平均传输延迟时间的测量 由于TTL门电路的延迟时间较小，直接测量时对信号发生器和示波器的性能要求较高，故实验采用测量由奇数个与非门组成的环形振荡器的振荡周期

15、T来求得。其工作原理是：假设电路在接通电源后某一瞬间，电路中的A点为逻辑“1”，经过三级门的延迟后，使A点由原来的逻辑“1”变为逻辑“0”；再经过三级门的延迟后，A点电平又重新回到逻辑“1”。电路中其它各点电平也跟随变化。说明使A点发生一个周期的振荡，必须经过6级门的延迟时间。因此平均传输延迟时间为 Tpd=T/6照图1.5连线，用示波器测量输出信号的周期，计算每个门的平均传输延迟时间tpd值。三、实验报告1. 整理实验结果，并对实验结果进行分析。2. 用坐标纸画出与非门传输特性曲线。从曲线上读出VOL，VOh，Von，Voff各参数。3. 你是怎样判断74LS125芯片的输出是处于高阻态的？

16、4. TTLOC门使用时为何必须外接电阻和电源？不接行不行？通过实验验证。实验二 组合逻辑电路一、实验目的：1. 掌握组合逻辑电路的分析与设计方法；2掌握中规模集成电路译码器与数据选择器的应用。二、实验内容：1设计三变量表决电路：（1）用与非门实现（74LS00） 列出真值表，求出简化表达式，画出与非逻辑电路图；自拟实验方案测试。（2）用译码器（74LS138）及与非门（74LS20）实现 在图2-1中完成实现三变量表决器的实验电路的设计。自拟实验方案。（3）用数据选择器（74LS153）实现 74LS153是双4选1数据选择器（见图2-2），有使能输入端。自拟实验方案。2用异或门74LS86

17、及与非门74LS00实现全加器电路，并列出真值表。三实验报告： 整理实验结果并进行分析，说明组合电路的特点和分析、设计方法。实验三 触发器一、实验目的：1掌握常用触发器的逻辑功能及其测试方法；2研究时钟脉冲的触发作用。二、实验内容：1基本R-S触发器功能测试 用与非门74LS00构成基本R-S触发器，如图3-1所示，改变输入端状态，测试并将测试结果填入表3-1中。 注意, 当S、R都接低电平时，观察Q、端的状态。当S、R同时由低电平跳为高电平时注意观察Q、端的状态。重复次看Q、端的状态是否相同，以正确理解“不定”状态的含义。2J-K触发器逻辑功能测试：（1）测试异步复位端Rd和异步置位端Sd的

18、功能。 将J，K，Rd，Sd端分别接0-1开关，CP接单脉冲源，Q端接0-1显示，见图3-2。按表3-2要求，在Rd或Sd作用期间改变J，K和CP的状态，测试并记录Rd和Sd对输出状态的控制作用。（2）J-K触发器逻辑功能测试：改变J，K状态，测试其逻辑功能并记录于表3-3中。（说明：用Rd和Sd端对触发器进行异步复位或置位以设置现态Qn，写出相应的Qn+1） 表3-3 J K CP Qn Qn+1 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 0 1(3) 观察J-K触发器和D触发器的二分频波形。 将74LS112的J，K端接高电平，CP端接2KHz

19、连续脉冲源，用双踪示波器同时显示CP端和Q端的波形，如图3-3所示。 图3-4为观察D触发器（74LS74）二分频波形的电路图，用双踪示波器观察CP端和Q端的波形，D触发器二分频波形的观察可在D触发器逻辑功能测试后进行。3D触发器（74LS74）逻辑功能的测试（1） 测试异步复位端Rd和异步置位端Sd的功能。测试方法同前。表3-4CP D Rd Sd 0 1 1 0（2） D触发器逻辑功能测试 表3-5 D CP Qn Qn+1 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1三、实验报告：1阐述基本R-S触发器输出状态“不变”和“不定”的含义。2总结Rd、Sd及各输入端的作用。实验四 计数器设计一、实

20、验目的: 掌握用MSI组成任意进制计数器的方法。二、实验内容: 用8421码十进制计数器74LS160构成六十进制计数器。74LS160的引脚图及其真值表如下所示。（1）用复位法实现（2）用置数法实现 Decade Counter truth table: ClrLoadENPENTCLKABCDQAQBQCQDRCO0XXXXXXXX000001000POSXXXXABCD*11111POSXXXXCount*1111XXXXXXQA0QB0QC0QD0*111X1XXXXXQA0QB0QC0QD0*1- *1 - RCO goes HIGH at count 9 to 0画出用复位法和置数

21、法实现的六十进制计数器。实验五 555定时器及其应用一、实验目的 1熟悉555型集成时基电路结构、工作原理及其特点。2通过实验，掌握555定时器的综合应用。二、仪器设备 1THD4数字电路实验箱 1 台 2MF10 型万用表或数字万用表 1台3KENWOOD CS-4125A 20MHz 2通道示波器 1台三、实验原理及参考电路 集成时基电路又称为集成定时器或555电路，是一种数字、模拟混合型的中规模集成电路，应用十分广泛。它是一种产生时间延迟和多种脉冲信号的电路，由于内部电压标准使用了三个5K电阻，故取名555电路。其电路类型有双极型和CMOS型两大类，二者的结构与工作原理类似。几乎所有的双

22、极型产品型号最后的三位数码都是555或556；所有的CMOS产品型号最后四位数码都是7555或7556，二者的逻辑功能和引脚排列完全相同，易于互换。555和7555是单定时器。556和7556是双定时器。双极型的电源电压VCC+5V+15V，输出的最大电流可达200mA，CMOS型的电源电压为+3+18V。1555定时器的工作原理 555电路的内部电路方框图如图5-1所示，其功能表见表5-1。它含有两个电压比较器，一个基本RS触发器，一个放电开关管T，比较器的参考电压由三只5K的电阻器构成的分压器提供。它们分别使高电平比较器A1的同相输入端和低电平比较器A2的反相输入端的参考电平为和。A1与A

23、2的输出端控制RS触发器状态和放电管开关状态。当输入信号自6脚，即高电平触发输入并超过参考电平时，触发器复位，555的输出端3脚输出低电平，同时放电开关管导通；当输入信号自2脚输入并低于时，触发器置位，555的3脚输出高电平，同时放电开关管截止。是复位端（4脚），当0，555输出低电平。平时 端开路或接VCC 。Vc是控制电压端（5脚），平时输出作为比较器A1 的参考电平，当5脚外接一个输入电压，即改变了比较器的参考电平，从而实现对输出的另一种控制，在不接外加电压时，通常接一个0.01F的电容器到地，起滤波作用，以消除外来的干扰，以确保参考电平的稳定。T为放电管，当T导通时，将给接于脚7的电容

24、器提供低阻放电通路。555定时器主要是与电阻、电容构成充放电电路，并由两个比较器来检测电容器上的电压，以确定输出电平的高低和放电开关管的通断。这就很方便地构成从微秒到数十分钟的延时电路，可方便地构成单稳态触发器，多谐振荡器，施密特触发器等脉冲产生或波形变换电路。 (a) (b) 图5-1 555定时器内部框图及引脚排列 表5-1输 入输 出阈值端6触发端2复位端4输出端3放电端700导通11截止10导通1不变不变2.555定时器的典型应用(1) 构成单稳态触发器 图5-2(a)为由555定时器和外接定时元件R、C构成的单稳态触发器。触发电路由C1、R1、D构成，其中D为钳位二极管，稳态时555

25、电路输入端处于电源电平，内部放电开关管T导通，输出端F输出低电平，当有一个外部负脉冲触发信号经C1加到2端。并使2端电位瞬时低于，低电平比较器动作，单稳态电路即开始一个暂态过程，电容C开始充电，Vc 按指数规律增长。当Vc充电到时，高电平比较器动作，比较器A1 翻转，输出V0 从高电平返回低电平，放电开关管T重新导通，电容C上的电荷很快经放电开关管放电，暂态结束，恢复稳态，为下个触发脉冲的来到作好准备。波形图如图5-2(b)所示。暂稳态的持续时间tw（即为延时时间）决定于外接元件R、C值的大小。 tw 1.1RC通过改变R、C的大小，可使延时时间在几个微秒到几十分钟之间变化。当这种单稳态电路作

26、为计时器时，可直接驱动小型继电器，并可以使用复位端（4脚）接地的方法来中止暂态，重新计时。此外尚须用一个续流二极管与继电器线圈并接，以防继电器线圈反电势损坏内部功率管。 (a) (b)图5-2 单稳态触发器 (2) 构成多谐振荡器 如图5-3(a)，由555定时器和外接元件R1、R2、C构成多谐振荡器，脚2与脚6直接相连。电路没有稳态，仅存在两个暂稳态，电路亦不需要外加触发信号，利用电源通过R1、R2向C充电，以及C通过R2向放电端 Ct 放电，使电路产生振荡。电容C在和之间充电和放电，其波形如图5-3(b)所示。输出信号的时间参数是 Ttw1tw2， tw10.7(R1R2)C， tw20.7R2C 555电路要求R1 与R2 均应大于或等于1K ，但R1R2应小于或等于3.3M。 外部元件的稳定性决定了多谐振荡器的稳定性，555定时器配以少量的元件即可获得较高精度的振荡频率和具有较强的功率输出能力。因此这种形式的多谐振荡器应用很广。 (a) (b)图5-3 多谐振荡器 (3) 组成占空比可调