EWb计算机电路基础实验指导 实验4 -12015

1、基于Electronic Workbench 虚拟电子实验室的计算机电路基础实验指导书郭迪新 编二一五年九月修订目录EWB概述实验一、实验平台的熟悉，基尔霍夫定律实验二、晶体二极管和三极管的检测实验三、晶体管单管共射电压放大电路实验四、负反馈电路实验五、集成运放基本运算电路实验六、集成电压比较器设计与调试实验七、基本门电路的测试实验八、组合逻辑电路（译码器）实验九、组合逻辑电路（加法器设计）实验十、触发器电路分析测试实验十一、时序逻辑电路（十进制计数器电路设计）实验十二、555多谐振荡器电路设计附：计算机电路基础实验项目表EWB电路实验概述EWB英文全称Electronics Workbenc

2、h，是一种电子电路计算机仿真设计软件，北称为电子设计工作平台或虚拟电子实验室。它是加拿大Interactive Image Technologies Ltd.公司于1988年开发的，它以SPICE为基础，具有如下突出的特点：1、EWB具有集成化、一体化的设计环境2、EWB具有专业的原理图输入工具3、EWB具有真实的仿真平台4、EWB具有强大的分析工具5、EWB具有完整、精确的元件模型本实验指导书所列入的实验是建立在EWB平台上的，在普通微机上完成的实验。要求实验者首先要熟悉EWB的基本操作。实验一、实验平台的熟悉，基尔霍夫定律实验目的：熟悉EWB仿真实验平台；验证基尔霍夫定律、加强对基尔霍夫定

3、律的理解。实验条件普通微机、Electronic Workbench软件。实验要求1、要求在实验前熟悉Electronic Workbench软件的基本使用；2、预习课程相关内容（基尔霍夫定律）、实验电路分析；3、认真做好实验，并填写实验报告。实验原理基尔霍夫定律是电路的基本定理。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定理（KVL）。即对电路中的任一个节点而言，应有I=0；对任何一个闭合回路而言，应有U=0。运用上述定理时必须注意各支路或闭合回路中电流的方向。实验步骤1、参照实验电路图1.1，在Electronic Workbench软件的操作

4、界面中安装有关元件，并连接有关线路（注意：任何两个元件之间可以用连接点过度，以方便增加连接其他仪表）。2、实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，如图1-1中的I1、I2、I3所示。3、将U1、U2两路直流稳压电源分别设定至U16V，U212V。4、将数字毫安表的两端接至电路中的三条支路中（串联）；记录相应电流值。5、用直流数字电压表分别测量电阻元件上的电压值，数据填入表1-1中。6、整理分析实验结果。根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证基尔霍夫电流定律的正确性；根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证基尔霍夫电压定律的正确性。注意：要求每次只能用一只万用表进行测量。图1-

5、1 实验一电路图表1-1待测量I1(mA)I2(mA)I3(mA)UR1(V)UR2(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)计算值 测量值相对误差思考1、在图1-1中,A、D两结点的电流方程是否相同？为什么？2、根据图1-1的电路参数，估出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量限。实验二、晶体二极管和三极管的检测实验目的：掌握二极管和三极管的检测方法；加深对二极管和三极管特性和功能的理解实验条件普通微机、Electronic Workbench软件实验要求1、预习课程相关内容、查阅有关二极管和三极管的资料；3、认真进行实验并填写

6、实验报告。实验原理二极管具有单向导通特性（正向导通、反向截止）；三极管工作在放大区时，三极电流满足：Ic = Ib，Ie = Ib +Ic，且Vce处于合理值。此外，可以用万用表测量三极管，以判别各引脚极性。实验步骤1、建立仿真电路，如图2.1所示。2、双击选择开关S，在Switch Properties Fault选项中改变开关端口（或单击“空格”键），使D1正向偏置或D2反向偏置。3、双击电流表A，改变其属性，这里设置：直流测量，内阻为1纳欧。观察其显示数值。D1正偏时，电流表显示10.26mA，D2反偏时，显示0A。4、选择合适的三极管进行检测（说明：可以建立一个简单的放大电路进行，也可

7、以用其他方法，可以参考图2.2）。注意怎样调整参数使三极管处于放大状态。5、在三极管处于放大状态时，改变输入信号的频率，测试并绘出该三极管的频率特性图。6、整理分析实验结果。注：图中的开关由“基本元件”中调用，默认的控制键是“空格键”，使用是双击开关符合可以修改，从而设置成任意键对其进行控制。在一个电路中若使用多个开关，必须设置成不同的键控制不同的开关。图2.1 二极管单向导电性仿真电路图2.2 三极管简单测试仿真电路思考1、怎样判别二极管（或三极管）是硅材料的还是锗材料的？2、如果实验中采用的是NPN三极管，那么换成PNP三极管会怎样？实验三、晶体管单管共射电压放大电路实验目的：1、掌握放大

8、器静态工作点的调试及其对放大性能的影响；2、学习测量放大器Q点，Av，ri，r0的方法，了解共射级电路特性。实验条件普通微机、Electronic Workbench软件；器件：有极性电容、滑动变阻器、三极管、信号发生器、直流电源、示波器。实验要求1、预习课程相关内容、对实验电路进行分析计算（静态三参数和动态三参数）；2、认真进行实验、将实验测量数据与分析计算结果比较，填写实验报告。实验原理参考教材单管共射极放大电路部分内容。实验步骤1、建立仿真电路，如图3.1所示；2、用仪器库的函数发生器为电路提供正弦输入信号Vi（幅值为5mV，频率为10KHz）用示波器可观察输入、输出信号如图3.2所示，

9、图中VA表示输入电压（电路中的节点4）VB为输出电压（电路中的节点5）。注意观察波形图，可观察到电路的输入、输出电压信号反相位关系。3、可以改变信号源的正弦信号参数（幅值和频率），观测示波器波形变化。并记录；4、整理分析实验结果。注：图中矩形小框内的数字是“节点号”，即该框边上的节点（黑色实心点）编号。双击电路中任何节点，都可以弹出有关对话框，从而进行有关设置。图3.1 共射级单级放大器仿真电路图3.2 共射极放大电路的输入、输出波形由图3.2可得：放大器的放大倍数：Av=801.54mv/4.97mv=161.3理论计算：rbe=300+(1+)×26mv/IE=300+26mv/

10、IBQ=300+26mv/0.0226mA=1450Av=-RL/ rbe= 250×1000/1450=172.4(其中RL为RL与Rc的并联值，的值约为250)实验结果与理论值基本相符放大器的放大倍数：Av=832.24mv/4.97mv=167.45理论计算：rbe=300+(1+)×26mv/IE=300+26mv/IBQ=300+26mv/0.0226mA=1450Av=-RL/ rbe= 250×1000/1450=172.4(其中RL为RL与Rc的并联值，的值约为250)实验结果与理论值基本相符思考1、如果三极管改用PNP型，如何进行测试？实验四、负

11、反馈电路实验目的：1、加深理解放大电路中引入负反馈的方法; 2、学习负反馈放大电路主要性能指标的测试方法；3、研究负反馈对放大器各项性能指标的影响 实验条件普通微机、Electronic Workbench软件；器件：双踪示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、晶体三极管2、电阻器、电容器若干实验要求1、 预习课程相关内容、掌握负反馈放大电路有关知识；2、 对实验电路进行分析计算。 +UCC+12VRC2RC1RB2RW2RW1RB21RF1RE1C1100K20K5.1K2.4K47K10K20K1K1K2.4K2.4K8.2K10KRB1RB22RLRE2CE2CE1C2C3T1T2CfUSU

12、iUoRf20101001010010100R 图4.1 带有电压串联负反馈的两级阻容耦合放大器实验原理实验步骤1、建立仿真电路，如图4.2所示（ 2、各级静态工作点测量：VB、VC、VE、和IC 的值，并与理论值进行比较；第一级：VBQ=R6/(R5+R6)V2=36/(36+75)*12=3.9VIEQ=(VBQ-VBEQ)/(R1+R7)=(3.9-.07)/(4.3+0.1)=0.73mAVE=VBQ-VBEQ=3.2V ICQ IEQ=0.73mAVCEQ=V2-ICQ*(R1+R2+R7) 4.3V第二级：VBQ=R10/(R9+R10)V2=24/(24+75)*12=3.0VI

13、EQ=(VBQ-VBEQ)/(R4+R12)=(3.0-.07)/(1+0.5)=1.53 mAVE=VBQ-VBEQ=2.3V ICQ IEQ=1.53mAVCEQ=V2-ICQ*(R3+R4+R12) 2.5V在误差允许的范围内，计算值与理论值相符3、 去掉反馈通路（断开反馈支路的连接），测量基本放大器的各项性能指标：中频（f1KHz,Us约10mV正弦信号）电压放大倍数Au，输入电阻Ri和输出电阻Ro；RL=R2|R9|R10 RL=R3|R14rbe1=300+(1+)*26(mA)/IE1 rbe2=300+(1+)*26(mA)/IE2 Au=Au1*Au2=uo1/ui1*uo2/ui2=-RL/rbe1+(1+)R7*(- RL/rbe2+(1+)R12) Au=Uo/Ui 139输入电阻Ri=Ui/Ii= 24.3K欧 输出电阻Ro=R3=4.7K欧4、 恢复反馈通路（直接连通反馈支路），重复上面步骤的测量； Au=Uo/Ui 16输入电阻Ri=Ui/Ii= 24.3K欧 输出电阻Ro=R3=4.7K欧5、将两组实验数据（表4.1）进行比较分析