【精品】电子技术实验指导书

1、电子技术实验指导书 东华大学电工电子中心2010、3实 验 须 知实验是研究自然科学的一种重要方法，而电子学又是一门实践性很强的学科。因此，电子技术实验在电子学教学环节中更显得重要。电子技术实验除了进一步巩固理论知识之外，主要培养学生掌握电子实验的操作技能，为将来从事科研工作打好基础。通过电子技术实验课程，期望学生达到如下要求：1、能较熟练的使用双踪示波器、函数发生器、交流毫伏表、数字万用表等常用的电子仪器、仪表。2、能独立操作简单的实验，并能运用理论知识分析、解决实验中出现的一般问题。3、能熟练、准确地测量实验数据，绘制工整的实验曲线，分析实验结果，编写合格的实验报告。这本实验教材是根据电子

2、学教学大纲，结合我室的教学实践及电工电子实验室现有的实验器材和实验仪器设备而编写的。除实验内容外，教材中还介绍了一些常用电子测量仪器的使用方法，希望学生在预习实验时仔细阅读。实验注意事项：1、每次实验前必须认真预习实验指导书，准备预习报告，了解实验内容、所需实验仪器设备及实验数据的测试方法，并划好必要的记录表格，以备实验时作原始记录。实验中教师将检查学生的预习情况，未预习者不得进行实验。2、学生在实验中不得随意交换或搬动其他实验桌上的器材、仪器、设备。3、实验仪器的使用必须严格按实验指导书中说明的方法操作，特别是直流电源和函数发生器的输出端切切不可短路或过载。如因操作不认真或玩弄仪器设备造成仪

3、器设备损坏，必须酌情作出赔偿。 4、实验中如出现故障，应尽量自己检查诊断，找出故障原因然后排除。如果由于设备原因无法自行排除的，再向指导教师或实验室管理人员汇报。5、实验必须如实记录实验数据，积极思考，注意实验数据是否符合理论分析，随时纠正接线或操作错误。6、实验结束后必须先将实验数据记录提交指导教师查阅，经认可签字后才能拆线。拆线前必须确认电源已切断。离开实验室前，必须将实验桌整理规范。7、实验报告在课后完成，并在下次实验时上交。报告内容包括：(1) 预习报告内容。(2) 实验中观测和记录的数据和现象，根据数据所计算的实验结果。(3) 实验内容要求的理论分析或图表、曲线。(4) 讨论实验结果

4、、心得体会和意见、建议。模拟电子技术实验实验一、单管交流放大电路一 、实验目的1、观察电路参数变化对放大电路静态工作点(q)、电压放大倍数(av)和输出波形的影响。2、学习交流放大电路静态参数和动态指标的测试方法。二、实验原理及电路图图1-1为固定偏置的单管交流放大电路，调节rw可改变t1的基极静态电流，以设置静态工作点。t1的集电极电阻rc影响t1的静态集电极电压uce和交流放大倍数。当静态工作点不合适时，将引起交流输出信号失真。本实验通过观察rw、rc变化对放大器性能的影响，了解交流放大电路的工作特点。三、实验预习要求1、复习示波器、信号发生器和交流毫伏表的使用方法。2、复习固定偏置单管放

5、大电路的工作原理，思考电路参数的改变对电路静态工作点、放大倍数各有什么影响？如静态工作点不合适，对输出信号有何影响？3、熟悉实验内容中的各项测试要求和方法。四、实验设备与器材1双踪示波器2函数发生器3交流毫伏表4数字万用表5直流稳压电源6九孔实验板7电容、电阻、三极管等五、实验内容及步骤1、按图1-1连接电路，接入工作电源（ui、rl不接入），rc接3k。2、调整静态工作点，调节rw使urc = 3v。3、ui输入有效值为10mv，频率为1khz的正弦交流信号，用示波器观察输出信号是否失真。如果失真，略调rw消除失真。 4、观察电路参数变化对交流放大电路的影响：按表1-1所列各种条件改变参数，

6、用示波器观察放大电路的输出电压uo波形和幅值，用数字万用表直流档测量静态参数urb1、uce、urc、u rb2，用交流毫伏表测量输出电压有效值uo。并将观察波形及测试值记录在表1-1中。表1-1给 定 条 件测 试 数 据输 出 波 形计 算 数 据rw（）rc（）rl()urb1(v)uce(v)urc(v)u rb2 (v)uo(v)uo ib(a)ic(ma)avurc=3v3k开路urc=3v 3k2kurc=5.1v5.1k开路注：(1) urb1为电阻rb1两端电压，urc为电阻rc两端电压。(2) uo为交流输出电压有效值。5、在rc为3k，rl开路的状态下，增加输入信号有效值

7、至50mv，调节rw增大、减小，记录失真波形，并分析是饱和失真还是截止失真。rw增大 rw减小 失真 失真六、实验思考题1、电路中rb1的作用是什么？能否省去？2、re2的值对交流放大倍数有无影响？为什么？3、测试静态参数和测试输出电压各用什么仪表？为什么？七、实验报告要求1、 整理测试数据和波形图，说明失真波形的失真原因（截止或饱和）。2、总结rw、rc、rl变化对工作点、电压放大倍数和输出波形的影响。3、根据电路静态参数估算电压放大倍数并与实测值比较。4、记录实验中使用的仪器的名称及型号。 实验二、场效应管源级跟随器一、实验目的1、熟悉了解场效应管源级跟随器的特点。2、掌握电路输入电阻、输

8、出电阻、频率特性的测试方法。二、实验原理及电路图 放大电路的输入电阻等于输入电压除以输入电流（ri = ui / ii）。如图2-1所示，可在电路的输入端串联电阻间接求得输入电流ii，继而求得输入电阻ri。由于放大电路的输出端具有有源两端网络的特性，根据戴维南等效原理可等效为一个理想电压源和一个电阻的串联电路。由等效关系可知，理想电压源的数值应该等于电路空载输出电压，串联电阻应该等于电路的输出电阻。再根据等效电路和负载的串联电路（如图2-2所示），由电路的空载输出电压uoc和带负载输出电压uol即可求得输出电阻。电路的频率特性是指电路电压增益av和输入输出相位差随信号频率变化的特性。电路的幅频

9、特性如图2-3所示。当电路的电压增益av由于频率变化下降了3db（av=0.707avmax）时，相应的频率分别称为“下限频率fl”和“上限频率fh”（flfh）。认为电路能够正常工作的频率范围在上、下限频率之间，称为“通频带宽f”。三、实验预习要求1、思考输入、输出电阻的实验测定方法。2、参考串联谐振电路实验思考电路频率特性的测量方法。3、列出本实验所用仪器，并复习使用方法。四、实验设备与器材1双踪示波器2函数发生器3交流毫伏表4数字万用表5直流稳压电源6九孔实验板7电容、电阻、场效应管等五、实验内容及步骤1、 按图2-1连接电路，接入工作电源，（uis、rl不接入）。调整静态工作点，调节r

10、w使ug = 7.6v。按表2-1记录此时的静态工作点。表2-1 静态工作点参数记录表 测量项目ug ( v )us ( v )urg ( v ) 测量数据2、测量电路rl为2k时的最大不失真动态范围uis输入频率为1khz的正弦交流信号。负载rl为2k。用示波器观察输出信号uo，逐渐增加输入信号uis的幅度，当uo刚出现失真时，测试并记录uis 、u i 、uo的有效值，并用示波器观察输入、输出信号波形，测量两者的相位差： uis=_v， ui=_v， uol1=_v，=_；3、改变负载电阻rl为100k，测量输出电压有效值有效值uol2=_v。4、负载电阻rl开路，测试空载时输出电压有效值

11、uoc =_v。 5、测试电路空载的频率特性（断开rl）调节输入信号uis，使输出信号uo有效值为1v。保持输入信号幅度不变，改变信号频率使输出电压uo的有效值下降，按表2-2测量频率特性数据。并用示波器测量上、下限频率所对应的输入输出信号相位差（以输入信号为参考相位）。频率特性测量方法：（1）根据uo计算0.707uo的值填入表2-2中。（2）用交流毫伏表观察uis和uo，增加函数发生器的输出频率并保持uis的有效值(为uo有效值为1v时对应的uis的有效值)不变（如果uis的有效值下降，则微调函数发生器的电压输出旋钮使之恢复）。当uo的有效值下降到0.707uo时，记录函数发生器的输出信号

12、频率为上限频率fh。（3）减小函数发生器的输出频率，测量下限频率fl，方法同上。l= _ （fl）, h= _（fh）。表2-2 f flfh( khz )1.00 uo 0.5uo0.6uo0.707uo0.8uo0.9uo0.95uouo0.95uo0.9uo0.8uo0.707uo0.6uo0.5uo( v )1六、实验思考题1、 当负载变化时，场效应管源级跟随器的电压增益变化为什么并不大？2、 当输入信号幅度不变而频率改变时，电路的输出电压幅度为什么会改变？输入输出信号的相位差是否改变？七、实验报告要求整理实验测试数据并回答思考题。1、根据实验步骤1测试数据计算场效应管的栅极电流ig、

13、源级电流is和电路的输入电阻ri。2、计算空载电压增益av = uo/ui和avs = uo/uis。3、根据实验步骤2、4或3、4测试数据计算电路输出阻抗ro。4、分别计算电路带2k负载和100k负载时的电压增益。5、根据实验步骤5测试的数据，画出电路的幅频特性曲线，计算通频带宽f。实验三、otl互补对称功率放大电路特性测试一、实验目的1、熟悉otl互补对称功率放大器的工作原理、各元件作用及主要指标的近似计算方法。2、了解otl互补对称功率放大器最大输出功率、效率的测量方法。3、了解自举电路原理及其对改善otl互补对称功率放大器性能所起的作用。4、观察工作在乙类状态的功率放大器交越失真现象。

14、二、实验预习要求1、复习互补对称功率放大器的工作原理。2、根据实验电路，计算理想的最大输出功率pom、管耗pt、直流电源供给的功率pv 及效率。3、 思考若无信号输入，t1、t4的管耗是多少？t1、t4分别工作在何种状态？4、思考若将r2短接，自举作用将发生什么变化？5、列出本实验所用仪器，并考虑测试方法。三、实验原理及电路图图3-1用npn三极管t1和pnp三极管t4分别实现对输入信号正、负半周的放大任务。电位器rw2可以调节复合对管的静态电流，以克服三极管发射结偏置电压造成的交越失真。电位器rw1起电压负反馈作用，能够稳定静态工作点。r1、r2、c4构成自举电路，可以提高电路的放大倍数。c

15、1为退耦电容，减小电源干扰。四、实验设备与器材1双踪示波器2函数发生器3交流毫伏表4数字万用表5otl对称功率放大电路实验板6直流稳压电源五、实验内容及步骤1、调节静态工作点(rw1)使ukec/26v。2、调节rw2设定电路的静态工作电流，使其两端（ub1-ub4间）电压约为1v。3、ui输入频率为1khz，有效值约为10mv的正弦交流信号，用示波器观测uo波形。逐渐增加ui的幅值，使输出uo为最大不失真波形，同时调节rw2使uo刚好脱离交越失真。测试并记录表3-1要求的各项数据。4、观察自举作用：j3短路，加入自举功能。再调节输入信号ui幅度至输出为最大不失真波形，测试并记录表3-1要求的

16、各项数据。（如产生高频振荡，将j1、j2分别短路）5、观察负载变化对放大器的影响：短接rl2，减小负载电阻，记录表3-1要求的各项数据。 6、观察静态工作点对电路的影响：恢复负载rl2为8。调节rw1，使uk电位约为3v（ ec/2），测试表3-1要求的各项数据，并记录输出电压波形。7、观察交越失真现象：恢复uk为6v。调节r w2改变静态电流，用示波器观察输出信号，测试并记录产生交越失真时的波形，去掉ui测t1、t4管的发射结偏置电压。ube1=_，ube4=_。表3-1ui ( v ) uo ( v ) i ( ma ) pom (w) pv (w) pt (w) 不加自举rl=8uk=6

17、v加入自举rl=8uk=6v加入自举rl =4uk=6v加入自举rl=8uk=3v注： pom = u2o / rl pv = u cc i pt = pv pom = pom / pv 六、实验注意事项增加输入信号幅度时，注意有效值不要超过200mv，以防功率放大管电流过大损坏。七、思考题1、分析d1-d2的作用，如果它们不存在，rw2支路开路会造成什么后果？2、分析c1的作用是什么？3、分析静态工作点uk ec/2时,对电路工作产生什么影响？八、报告要求1、根据实验数据，计算电路在各种条件时的电压放大倍数。2、根据实验结果，分析产生失真的原因及otl互补对称功率放大器消除交越失真的措施。3

18、、分析自举电路的作用及原理。4、分析rl减小对各参数的影响。5、回答思考题。 实验四、直流差分放大电路特性测试一、实验目的1、了解差分放大电路的工作原理2、学习差动放大电路性能指标的测试方法。3、学习用函数发生器和示波器测量电路传输特性的方法。二、实验原理及电路图图4-1为具有恒流源的差分放大器，其中t1与t2、t3与t4的特性基本相同，电路参数也完全对称，所以能有效抑制温度变化、电源波动等因素引起的共模信号，而对差模信号有稳定的放大能力，具有较好的性能指标。电路的信号输入、输出方式可以有单端输入单端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出、双端输入双端输出四种。本实验通过测试电路对交流差模信

19、号、直流差模信号和直流共模信号的放大能力，了解差分放大器单端输入单端输出、双端输入双端输出的工作特点。差分放大器的传输特性是指电路在差模信号输入时，对管集电极电流ic随输入电压ui变化的规律。由于差分放大器的ic变化将引起集电极电压uc线性变化，所以传输特性又可以用uc与ui 的关系来描述。传输特性直观地反映了差动放大电路的对称性和工作状态，有助于设置静态工作点和调整电路的对称性。实验测试电路传输特性的方法可以采用逐点测试法，即逐步改变输入ui 的值，测试相应的集电极电压uc，然后根据测试的数据组描出传输特性曲线。也可以采用图形测试法，输入ui 为周期性的锯齿波信号，示波器采用x/y显示方式，

20、把ui作为示波器的x轴扫描信号，示波器的y轴观察集电极电压uc，就能在crt上直接观察到电路输入、输出的传输特性曲线图。本实验学习用图形法测试差分放大器的传输特性曲线。三、预习要求1复习差分放大电路的工作原理及特点，分析差分放大电路单端输入时、单端输出放大倍数和双端输出放大倍数的关系。2考虑满足实验要求的测试方法。3考虑实验步骤2中，怎样采用测电压的方法观察电流ie3是否达到1ma。四、实验设备与器材1双踪示波器2函数发生器3交流毫伏表4数字万用表5差分放大电路实验板6直流稳压电源五、实验内容及步骤连接电源，注意极性及幅值。1、 零点调节。b、c输入端接地，调节电位器rw1使双端输出电压uo0

21、v。2、调节静态工作点。调节rw2使ie3=1ma，测量表4-1中各参数。表4-1 测量项目 ub1 ub2 ue1 ue2 uc1 uc2 测量数据3、测试差分放大电路单端输入、单端输出的放大倍数。l1接地，负载rl=rl1，构成单端输出电路。输入端c接地、b端输入频率为1khz的正弦交流信号ui（j2短路片拔掉）。ui的有效值分别等于表4-2各项数值，测量输出电压uo的有效值。计算单端输入、单端输出差模放大倍数av。表4-2ui(mv)60 50 403020 10 uo (v)av =uo/ ui4、测试差分放大电路单端输入、双端输出的差模放大倍数。l1接l2，负载电阻rl =rl1+r

22、l2，构成双端输出电路。通过电位器rwi调节直流信号ui。输入端b接a，c接地，电路输入单端直流差模信号。调节rwi使uid分别等于表4-3各项数值，测试相应的双端输出电压uod（=uc1-uc2）。计算单端输入、双端输出差模放大倍数平均值avd。表4-3uid(mv)50 40 3020 10 -10 -20 -30 -40 -50uod(v)avd =uod/ uid5、测试差分放大电路双端输出时的共模放大倍数。电路仍为双端输出方式，输入b、c同连a端，并将j1接成8.2k与20k并联，输入2v的共模直流信号uic，测试双端共模输出电压uoc=_ v，计算共模放大倍数 avc = uoc/

23、 uic =_。计算共模抑制比 cmpr=avd / avc=_。6、运用示波器和函数发生器测试差分放大电路的传输特性曲线。（1）电路连接成单端输入、双端输出方式，ui输入峰-峰值为50mv、频率为1khz的锯齿波（或三角波）信号，示波器扫描方式选择x-y方式，ch1观察uc1(、uc2)），ch2观察uid。如图4-2所示。（2）增加ui的幅值，观察荧光屏显示的电路传输特性曲线，记录uc1、uc2的线性区、非线性区以及限幅区所对应的ui 值。定量记录传输特性曲线波形。（3）信号峰-峰值保持50mv，频率增加，观察传输特性曲线有何变化。六、实验思考题1、如果rw1=0，问传输特性曲线有何变化？

24、2、实验步骤4中，如果输入交流正弦信号，如何测试双端输出的差模信号？（采用什么仪器？怎样测？）3、分析当信号频率增加时传输特性变化的原因。七、实验报告要求1、整理实验测试数据回答思考题。2、根据实验数据作差放大电路单端输入、单端输出和单端输入、双端输出特性曲线于同一坐标中。3、根据传输特性曲线求该电路输出电压的线性范围。实验五、集成运算放大器线性应用一、实验目的1、掌握集成运算放大器的线性应用。2、了解用运算放大器构成基本运算电路的特点和性能。3、进一步学习用函数发生器和示波器测量器件传输特性的方法。二、预习要求1、复习运算放大器特点及基本运算电路的工作原理。2、掌握运算放大电路的三种基本输入

25、方式（反相、同相、差动）。熟悉反相比例放大器、反相加法放大器、同相比例放大器、差动放大器的电路构成。3、列出本实验所用仪器，并考虑测试方法。4、复习实验五中有关电压传输特性测试的内容。5、考虑运算放大器的输出电压范围是否有限制，与什么因素有关？三、实验原理集成运算放大器的开环放大倍数极大、输入阻抗极高。引入负反馈作用后两个输入端的电位几乎相等（虚短）、输入电流几乎为0（虚断），对输入信号具有线性运算作用。本实验采用逐点法测试同相放大器的传输特性，采用图形法测试反相放大器的传输特性，在了解这两种放大器性能的同时，进一步复习电路传输特性的测试方法。在反相加法器和差动放大器实验中，通过观察电路对两个

26、输入信号（一个交流、一个直流）瞬时值的处理结果了解它们运算特性，同时掌握用示波器测量瞬时信号的方法。四、实验设备与器材1双踪示波器2函数发生器3交流毫伏表4数字万用表5直流稳压电源6九孔实验板7电容、电阻、集成运算放大器模块等五、实验内容及步骤1、调零，减小失调电流的影响。（1）按图5-2连接同相比例放大器。（2）ui端接地。调节运放模块上的电位器使输出电压uo小于1mv。（3）测量运算放大器输入电压u-和u+，计算失调电流 其中，r1 = r2 = 100k/10k2、同相比例放大电路（1）按图5-1连接直流信号电路。（2）测试放大器的电压传输特性。ui端按表5-1要求输入直流信号，测试并记

27、录相应的输出电压，计算电压增益av=uo/ui。表 5-1ui ( v )+1.1+1 +0.9+0.50v-0.5-0.9-1-1.1uo ( v )av3、反相比例放大电路（1）按图5-3改变输入端连接，构成反相比例放大器。（2）用示波器和函数发生器测试放大器的电压传输特性。 调节函数发生器输出峰-峰值为3v、频率为1khz的三角波信号，并调节函数发生器的syn波形对称度旋钮，改变三角波为锯齿波信号（波形如图5-4所示），输入反相比例放大器的ui端。用示波器ch1（x）观察ui，ch2（y）观察uo。(探头衰减倍数都选择1) 示波器选择x-y扫描方式，如果crt上无显示轨迹，调节level

28、旋钮使之显现。 ch1（x）的灵敏度选择0.5v/div,按入ch1的gnd健，调节x位移旋钮position选择crt的垂直中点为x轴的参考线，然后ch1恢复dc耦合方式。 ch2（y）的灵敏度选择5v/div,按入ch2的gnd健，调节y位移旋钮position选择crt的水平中点为y轴的参考线，然后ch2恢复dc耦合方式。 测试并记录运算放大器的反相放大传输特性曲线。 根据传输特性的纵坐标测量记录输出电压uo的最大值：uom=_。根据传输特性的横坐标测量记录输入、输出成线性关系的输入电压范围：ui_。（3）改变电源电压为15v，重复步骤（2）。uom=_。ui_。4、反相加法运算放大器电

29、路（1）按图5-5连接反相加法器。（2）在ui1端输入幅值为0.5v、频率为1khz的正弦波信号，ui2端输入0.5v的直流信号。用示波器观察并定量记录ui1、uo波形，测试ui1、uo的最大值和最小值。（3）增加ui1的幅值至1v，重复步骤4（2）的测试。 5、差动运算放大器电路（1）按图5-6连接差动运算放大器。（2）反相端ui1输入幅值为0.5v、频率为1khz的正弦波信号。同相端ui2输入0.5v的直流信号。（3）用示波器观察并定量记录ui1、uo波形，测试ui1、uo的最大值和最小值。 六、实验思考题1、 计算失调电流时，反相端的等效电阻r2为什么等于100k并联10k？2、 图5-

30、3、5-5中，运算放大器的同相输入端为什么要采用电阻并联。3、 根据实验步骤2、3，总结器件传输特性的测量方法。4、 运算放大器的输出电压线性范围与什么参数有关？七、实验报告要求1、 根据同相比例放大器的测试数据画出其传输特性曲线，分析输入、输出电压线性范围。计算电压增益av的平均值，与理论计算值比较。2、 根据反相比例放大器的传输特性曲线计算其电压增益av=uo/ui。3、 根据反相加法器和差动放大器的输入、输出最大值和最小值，计算两者的电压增益av的平均值。 反相加法：差动放大：uo、ui1、ui2为任意同一瞬时的值。4、 分别画出ui2为0.5v时，反相加法器和差动放大器的传输特性曲线u

31、o = f（ui1）。5、 回答思考题。实验六、负反馈放大电路一、实验目的1、了解负反馈放大电路的工作原理及负反馈对放大电路性能的影响。2、进一步练习测量放大电路输入电阻、输出电阻和通频带宽的方法。二、实验原理及电路图图6-1是两级交流负反馈放大多路，反馈电阻 rf跨接在输入、输出回路之间形成两者间反馈通路。当f端与ex端相连时，rf通过c4接地，交流信号没有反馈作用，电路处于开环状态。当f端与ey端相连时，电路闭环。rf将输出电压uo的一部分反馈回输入回路：其中，f表示了反馈量的大小，称反馈深度或反馈系数。由于反馈信号直接取自输出电压uo，同时uf在输入回路中与输入信号ui串联，变化极性相反

32、，所以本实验电路的反馈类型为电压串联负反馈。本实验通过分别测量电路开环和闭环时的输入电阻、输出电阻以及通频带宽了解电压串联负反馈对这三项性能指标的影响。电路各项指标的测量方法同实验三。三、实验预习要求1、复习示波器、函数发生器和交流毫伏表的使用方法。2、复习负反馈放大电路的工作原理及负反馈对放大电路性能指标的影响。3、复习实验三中有关电路输入电阻、输出电阻和幅频特性的测量方法。4、根据实验三的操作方法，考虑各项测试分别应该采用什么仪器（仪表）。四、实验设备与器材1双踪示波器2函数发生器3交流毫伏表4数字万用表5负反馈放大电路实验板6直流稳压电源五、实验内容及步骤1、静态工作点的调节(1) 按实

33、验电路要求正确连接工作电源。f-ex相连，电路开环；断开rl，电路不接负载。(2) uis输入频率为1khz，有效值为10mv的正弦交流信号。分别调节rw1、rw2，使输出电压没有明显失真。按表6-1测量并记录各项静态参数。表6-1测量项目ub1uc1ue1ub2uc2ue2测量数据( v )2、f-ex相连，测量开环放大电路的性能。（1）测量函数发生器的输出电压有效值uis =_； （2）测量开环放大电路的输入电压有效值ui=_；（3）测量开环空载输出电压有效值u oc=_；（4）接入负载rl，测电路开环带负载时的输出电压有效值u ol=_；（5）断开rl，测量电路开环空载时的上、下限频率f

34、l=_，fh=_； 3、f-ey相连，电路闭环，测量放大电路的闭环性能。（1）测量函数发生器的输出电压有效值uisf=_；（2） 测量闭环放大电路的输入电压有效值uif =_；（3）测量闭环空载输出电压有效值uocf=_；（4）接入负载rl，测电路闭环带负载时的输出电压有效值uolf=_；（5）断开rl，测量电路闭环空载时的上、下限频率flf=_，fhf=_； 六、实验思考题1、rf的大小对电路的反馈深度有无影响？2、反馈深度对各项性能指标有无影响？七、实验报告要求1、根据实验步骤2测试数据分别计算电路开环时的放大倍数avc、avl，输入电阻ri、输出电阻ro和通频带宽f。2、 实验步骤3测试

35、数据计算电路闭环时的放大倍数avcf、avlf，输入电阻rif、输出电阻rof和通频带宽ff。3、 总结电压串联负反馈对放大电路放大倍数、输入电阻、输出电阻、频带宽度等性能的影响。4、 计算反馈深度f。5、 回答思考题。数字电子技术实验实验一 3.2 字符编码显示电路实验1.实验目的 (1) 掌握组合电路逻辑功能的测试方法。(2) 掌握ttl逻辑门组合应用和七段显示器使用方法。(3) 了解组合逻辑电路的设计方法。2.实验原理组合逻辑电路的输出状态完全取决于同一时刻输入状态的组合，与电路原来的输出状态无关。图3-2-5是一个由逻辑门构成编码显示组合电路，可以分析，6个输出ya，yb，yc，yd，

36、ye，yg与两个输入k1，k0有一一对应的逻辑关系。两个输入组合成四种编码输出状态，控制七段显示器显示四个特定字符。（1）七段共阴显示器原理七段显示器内部由八个发光二极管组成，七个段划和一个小数点，位置排成“.”形。八个发光二极管的连接方式有共阴接法和共阳接法两种。共阳接法就是把所有发光二极管的阳极都接在一起，形成一个由高电平驱动的公共端com，各管的阴极由低电平有效的段码信号ag控制。共阴接法则相反，它的公共端com是所有发光二极管的阴极，由低电平驱动，而各段发光二极管的阳极由高电平驱动。图3-2-1表示了七段共阴显示器的内部原理、外引线排列图以及常用显示符。各段发光二极管正向导通时发光，导

37、通电压ud约为2v，导通电流id约需310毫安，电流太大可能会损坏器件。所以，使用时必须根据所加信号的幅度选择限流电阻。图3-2-5中，七段共阴显示器的公共端com接地，段控制端ag通过限流电阻接5v电源。由于ttl逻辑门输出的高电平驱动能力有限，所以或非门输出通过反相缓冲器1413（2003）驱动显示器的a，b，c，d，e，g各段。其中f直接通过限流电阻接电源，不受输入k1，k0控制，所以f段始终发光。（2）集电极开路的反相缓冲器功能1413（2003）为集电极开路（open collector）反相达林顿结构，内部有7个互相独立的复合达林顿管。电路原理及引脚排列如图3-2-2(a)所示。当

38、缓冲器输入为低电平“0”时，复合管截止，oc输出为高阻状态，对外电路没有影响，相应段的发光管仍然导通；当缓冲器输入为高电平“1”时复合管导通，输出低电平使相应段的发光管截止。所以当图3-2-5电路中或非门输出为“0”时，显示段亮，输出为“1”时，显示段灭。（3）动态扫描显示原理图3-2-5电路中采用一个显示器根据k0，k1控制显示不同的字符。如果k0，k1由一个2位二进制计数器的输出控制，使k0，k1的状态呈“00”“01”“10”“11”“00”自动顺序变化，则四个字符亦随控制码顺序循环显示。如果采用四个共阴显示器组成如图3-2-3所示的动态扫描显示电路，替代图3-2-5中的一个七段显示器，

39、则四个显示字符可以同时稳定显示。四个显示器的阳极ag一一对应连接，由缓冲器的输出控制。各显示器的阴极公共端信号y0y3由k0，k1通过2线-4线通用译码器顺序产生，扫描控制时序如图3-2-4所示。由于任意瞬时只有一个共阴显示器的阴极为低电平，所以此时反相缓冲器输出的阳极控制信号只能对该显示器有效，使之显示相应的字符，其他阴极为高电平的显示器呈灭显状态。这样，扫描时钟信号cp控制计数器使各显示器分时轮流选通，同时控制逻辑门编码电路产生不同的字符显示段信号，使各显示器逐位顺序显示。每位显示的时间为一个cp周期，显示扫描周期t为时钟周期的4倍。只要扫描时钟频率足够高，使每个显示器每秒的导通次数大于5

40、0次（四位显示的扫描时钟频率大于200hz），由于人眼的视觉暂留效应，可以观察到各位显示器同时显示。时钟频率越高，显示越稳定。3.实验参考电路4.实验预习要求 (1) 根据图3-2-5，列出电路各输出端的逻辑表达式，并将输入k1，k0为不同状态时，逻辑门电路的输出ya，yb，yc，yd，ye，yg和七段共阴显示器输入ag及相应的显示字符填入表3-2-1中。表3-2-1 图3-2-5电路输入、输出逻辑关系k1k0yaybycydyeyg abcdefg显示字符00 亮 01 亮 10 亮 11 亮 (2) 用2输入与非门设计显示自选字符 ，如“h”，“o”，“p”，“e” （ “h”，“e”，“

41、l”，“p” 或“c”，“l”，“e”，“a”等）。列出真值表，写各输出的逻辑表达式，画出电原理图，标出引脚编号。逻辑门的个数不能超过8个。逻辑门采用四-2输入与非门74ls00，引脚排列见实验4.1图4-1-2（c）(3) 根据发光二极管发光时的导通电压和导通电流选择限流电阻的阻值。 * (4) 根据动态扫描原理设计电路，画出电路原理图。其中2位二进制计数器用双jk触发器构成，型号从附录中自选。双2线-4线译码器的型号为74ls139，功能及引脚排列查阅实验3.5图3-5-1。(5) 认真阅读实验内容与步骤部分，充分了解实验方法和过程。5.实验内容和步骤(1) 检查实验装置与器件。 根据四-

42、2输入或非门74ls02的逻辑功能检查器件。或非门的输入信号由数字逻辑实验箱上的逻辑开关提供，输出状态用箱上的逻辑指示灯检查。当任一开关的状态为高电平 “1”时，或非门输出低电平“0”，指示灯不亮。当两个开关的状态均为低电平“0”时，或非门输出高电平“1”，指示灯亮。 (2) 按图3-2-5电路连线，输入k1、k0接逻辑开关。限流电阻采用8联集成电阻，9个引脚，内部连接方式如图3-2-5虚线框所示。8联电阻的公共端有标记“ ”，接+5v电源。集成电阻直接插在反相缓冲器的输出引脚边，如图3-2-2所示，以减少连线。缓冲器输出ag接共阴显示器的段码输入端，显示器公共端com接地。根据表3-2-1改

43、变开关状态，观察显示字符是否与分析的结果相同。(3) 按预习要求（2）设计的电路改接编码组合电路部分（缓冲器和显示器电路不变），观察显示结果并与设计要求比较。* (4) 用jk触发器连接成两位二进制异步计数器，控制编码显示电路的输入k1，k0，扫描时钟采用逻辑实验仪输出的1hz脉冲信号，观察显示效果。*（5）按预习内容（4）设计的电路连接动态扫描显示电路，扫描时钟频率改为1khz，观察实验结果。6.实验设备和器材(1) 数字逻辑实验箱 1台(2) 双列直插集成四-2输入ttl或非门74ls02 2片(3) 双列直插集成四-2输入ttl与非门74ls00 1片(4) 七段共阴显示器 1个(5)

44、九引脚8联集成电阻 1个(6) 集成七达林顿oc反相缓冲器1413（2003） 1片* (7) 双jk触发器 1片* (8) 2线-4线译码器74ls139 1片(9) 数字万用表 1台7.实验思考题(1) 若限流电阻为1k，当反相缓冲器输入yb为“1” 时，输出信号电平约为0.3v左右。根据发光二极管的导通电压和电流，图3-2-5电路中的i，id，io各为多少？当yb为“0”时，各电流又为多少？（2）若动态扫描显示电路的时钟频率为1hz，四位字符可能如何显示？如果时钟频率为100hz呢？8.实验报告要求(1) 预习要求(1)，(2)的内容。(2) 列出限流电阻参数选择的计算方法。(3) 回答

45、思考题。实验二 3.5数据选择器和数据分配器应用实验1.实验目的(1) 了解变量译码器和数据选择器的逻辑功能和具体应用。 (2) 熟悉中规模组合逻辑器件功能的测试和设计方法。2.实验原理（1）变量译码器变量译码器有n个输入，2n个输出，每个输出唯一地对应一组输入构成的二进制码，当且仅当输入组合为该码时，输出呈有效电平。中规模ttl集成译码器有74ls139（双2输入、4输出）、74ls138（3输入、8输出）和74ls154（4输入、16输出），输出均为低电平有效，并具有低电平有效的使能控制端。变量译码器除在数字系统中起二进制译码作用外，还可实现组合逻辑函数、数据分配等功能。74ls139的引

46、脚图如图3-5-1（a）所示，片上有两个独立的2线-4线译码器，各输出逻辑表达式为：0 =、1 = 、2 =、3 = 显然，当使能为有效电平“0”时，如果译码器a1，a0输入的是逻辑函数的输入变量a，b，则i代表了a，b构成的最小项mi的反函数（最大项）。所以，2线-4线通用译码器可附加与非门（与门）实现用标准与-或（标准或-与）表达式表示的二变量组合逻辑函数。同理，n线-2n线通用译码器可实现n变量的组合逻辑函数。如果把译码器的使能端作为数据输入端，则可实现数据分配功能。被分配的串行数字信号di从输入，当a1，a0为不同的二进制码时，di信号被分配到译码器对应的输出端i。比如a1a0为“11

47、”时， di信号被分配到3，此时0 2输出均为高电平。 （2）数据选择器数据选择器有n位控制信号，2n个数据输入。每组控制码能够选择唯一的一个数据输出，类似由控制码切换的多选一开关。中规模ttl集成数据选择器有74ls153（双4选1）和74ls151（8选1），都具有低电平有效的使能控制端。数据选择器的主要功能是实现多路信号的选择，当控制端输入函数的逻辑变量、数据端输入函数值时，可以实现组合逻辑函数。 74ls153的引脚功能如图3-5-1（b）所示，片上有两个4选1数据选择器，控制端a1，a0共用。输出逻辑表达式为：y=（1 0 d0+1a0 d1+ a1 0 d2+ a1 a0 d3）图

48、3-5-2为一个报警控制电路，其中数据选择器选择两个不同频率的信号控制音频蜂鸣器。音频蜂鸣器的有效信号频率在20hz2khz音频范围内，频率不同音调不同。声音的强弱与音频蜂鸣器的驱动电流成正比。由于ttl电路的驱动能力有限，为提高音量，采用npn三极管9013进行电流放大。三极管工作在开关状态，当数据选择器输出e为“0”时，三极管截止，蜂鸣器没有电流通过；当e为“1”时，三极管饱和，uce约为0.2v，蜂鸣器得电。当e的信号切换频率在音频范围内时，蜂鸣器鸣响。9013的引脚如图3-5-1（c）所示。3.实验参考电路(1) 声光报警电路如图3-5-2所示。 (2) 函数发生器如图3-5-3所示。

49、4实验预习要求（1）复习译码器、数据选择器及数据分配器的工作原理。（2）分析图3-5-2电路的报警控制信号w的有效电平是高还是低？报警时蜂鸣器的控制信号e是什么波形？蜂鸣器的鸣叫声音可能是怎样的？（3）根据图3-5-3列出电路输出cy和sum的布尔表达式及真值表。如果输入a，b，c是三个一位的二进制数，分析电路的逻辑功能。（4）设计一个数据选择、分配电路，设计要求：四个一位的输入数据d0，d1，d2，d3，用两个逻辑开关编码选择；四个一位的输出数据y0，y1，y2，y3，另用两个逻辑开关编码选择； 功能：可以将四个输入数据中的任何一路信号di选择并分配给四个输出中的任何一个yi。选择集成器件设

50、计电路，画出电原理图，标明各集成器件的引脚编号。（5）用74ls153设计一个一位二进制数的全减器。输入三个一位的二进制数a，b，c，输出逻辑变量d和v。其中d是a减b减c的差，v表示了a的值是否够被b，c减，够减时v=“0”，否则为“1”。列出真值表，画出电原理图。（6）用74ls139和两个四输入与非门（或四输入与门）实现全减器，画出电原理图。（7）用4选1数据选择器74ls153和两位二进制计数器设计一个信号传输方式转换电路，把四位并行码d0d3转换成一列串行信号。要求转换位序可以根据需要选择先高位后低位或者相反。画出设计的电路原理图。5实验内容及步骤（1）译码器功能测试。根据图3-5-1 中74ls139的引脚图，任选其中一个2线-4线译码器测试其功能。使能端由1hz脉冲信号控制，输入a1，a0由逻辑开关控制，四个输出y0y3接逻辑指示灯（发光二极管）。改变输入a1，a0的状态，观察y0y3的输出记录在表3-5-1中（记录输出状态是高电平、低电平或1hz信号）。测试完成后保留电路。 表3-5-1 2线-4线通用译码器功能测试a