数字与模拟电路技术实验指导书

1、数字与模拟电路技术实验指导书广东商学院信息学院唐苏湘编2009年2 月模拟电路部分实验一常用电子仪器使用练习及常用元件的识别与测试一、实验目的1. 初步掌握常用电子仪器的基本功能并学习其正确使用方法;2. 初步掌握常用元、器件的识别与简单测试方法。二、仪器设备1. 示波器2. 信号发生器3. 数字万用表4. 毫伏表三、预习要求参考教材P34P36四、常用电子设备简介(一、示波器图1-1 示波器YB4324前面板YB4324面板控制键作用说明(1主机电源交流电源插座,该插座下端装有保险丝。检查电压选择器上标明的额定电压,并使用相应的保险丝。该电源插座用于连接电源线。“电源”开关(POWER将电源

2、开关按键弹出即为“关”位置。电源指示灯电源接通时该指示灯亮“辉度”旋钮(INTENSITY顺时针方向旋转旋钮,亮度增强。“聚焦”旋钮(FOCUS用于调节轨迹的清晰度。“光迹旋转”旋钮(TRACE ROTATION由于磁场的作用,当光迹在水平方向上有倾斜时,可用此旋钮来调节光迹。(2垂直方向通道1输入端CH1 INPUT(X 该输入端用于垂直方向的输入。在X-Y方式时输入端的信号成为X轴信号。通道2输入端CH2 INPUT(Y 该输入端和通道1一样。在X-Y方式时输入端的信号成为Y轴信号。交流(AC:垂直输入端由电容来耦合直流(DC:垂直放大器输入端与信号直接耦合。接地(GND:放大器的输入端接

3、地衰减器开关(VOLT/DIV用于选择垂直集团灵敏度的调节。如果使用的是10:1的探头,计算时将幅度10。垂直微调旋钮(VARIABLE垂直微调用于连续改变电压偏转灵敏度。在正常情况下应位于顺时针方向旋到底的位置。将旋钮逆时针方向旋到底,垂直方向的灵敏度下降2.5倍以上。CH15、CH25扩展按下5扩展按键,垂直方向的信号扩大5倍,最高灵敏度变为1mV/div。垂直移位(POSITION调节光迹在屏幕中的位置。垂直方式工作按钮:(VERTICAL MODE选择垂直方向的工作方式通道1选择(CH1:屏幕上仅显示CH1的信号。通道2选择(CH2:屏幕上仅显示CH2的信号双踪选择(DUAL:同时按下

4、CH1和CH2按钮,屏幕上会出现双踪并自动以断续或交替方式同时显示CH1和CH2上的信号。叠加(ADD:显示CH1和CH2输入电压的代数和。CH2极性开关(INVERT:按此开关时CH2显示反相电压值。(3水平方向部分范围选择扫描速率。X-Y控制键如X-Y工作方式时,垂直偏转信号接入CH2输入端,水平偏转信号接入CH1输入端。通道2垂直移位键(POSITION,控制甬道在屏幕中的垂直位置,当工作在X-Y方式时,该键用于Y方向的移位。扫描微调控制键(VARIABLE沿顺时针方向旋到底时处于校准位置,扫描由TIME/DIV开关指示,逆时针方向旋到底时,扫描减慢2.5倍以上。正常工作时,旋钮应位于校

5、准位置。水平移位(POSITION用于调节光迹在水平方向的位置。扩展控制键(MAG5该键按下时,扫描因数5倍扩展。ALT扩展按钮(ALT-MAG按下此键,扫描因数1;5扩展同时显示。此时要把放大部分移到屏幕中心后,再按下此键。若在双踪方式时按下此键,在屏幕上会出现四条光迹。(4触发(TRIG触发源选择开关(SOURCE用于选择触发信号源。交替触发(ALT TRIG在双踪交替显示时,触发信号交替来源于Y通道,此方式可用于同时观察两路不相关信号。外触发输入插座(EXT INPUT用于外部触发信号的输入。触发电平旋钮(TRIG LEVEL用于调节被测信号在某一电平触发同步。触发极性按钮(SLOPE选

6、择信号的上升沿或下降沿触发。触发方式选择(TRIG MODE校准信号(CAL示波器所提供的标准信号源为电压幅度0.5Vp-p,频率为1kHz的方波信号接地柱是接地端。3、较准通道1的输入信号(1先将通道1的耦合开关拔到接地(GND,观察屏幕上是否出现一水平扫描线或运动的扫描点。若没有出现,可旋转相应通道的位置旋钮(POSITION将光迹移到屏幕中间位置。(2接通道1的探头信号端接校准信号(CAL端,并将耦合开关拔到交流(AC,在屏幕上应出现一方波。若没有出现方波,而是两条水平线,则通过旋转触发电平(TRIG LEVEL使信号在屏幕上稳定。(3垂直方向上信号的幅值应为0.5V。通过衰减开关(VO

7、LT/DIV使屏幕上的信号适合观察。若幅值电压不是该值,可调整垂直方向的微调旋钮(VARIABLE使其达到0.5V (若读出是2.5V,说明5扩展按键被按下。通过衰减开关(VOLT/DIV使屏幕上的信号适合观察(4水平方向上应出现周期为1mS的方波,通过衰减开关(TIME/DIV使屏幕上的信号适合观察。若周期不是该值,可调节水平方向的微调旋钮(VARIABLE使其达到周期1mS (若读出是5 mS,说明5扩展按键被按下。(5调整好信号在水平和垂直方向上的波形后,微调旋钮就可固定不动,完成该通道的校准过程。这样就可以在屏幕上读出其它输入信号的幅值和周期。使用示波器时应注意对输入信号的大小及频率有

8、初步估算,将档位选择合适。所有按键应在释放状态,使用时应谨慎,否则会出现错误。(二、函数信号发生器的基本原理和使用说明 图1-2 函数发生器面板频率调节旋钮(FREQUENCY:改变输出信号频率,顺时针旋转,频率增大。对称性(SYMMETRY:按下对称性开关,调节对称性旋钮,可改变波形的对称性。波形选择开关(WAVE FORM :可选择三种输入波形。若无按键按下,输出直流电平。衰减开关(ATTE:电压输出衰减开关,二档开关组合为20dB 、40dB 、60dB 。电压衰减分贝的定义是: 直流偏置(OFFSET输出信号直流电平调节旋钮。幅度调节旋钮(AMPLITUDE:顺时针调节此旋钮,增大“输

9、出电压”外测开关(COUNTER:按下此开关,外测信号由EXT.COUNTER 插座输入,在LED 显示窗上显示外测信号的频率。电压输出端口(VOLTAGE OUT:电压输出由此端口输出。 TTL OUT 端口:此端口输出TTL 电平信号。单次开关(SINGLE:当“SGL ”开关安下,单次指示灯亮,仪器处于单次输出状态,按一次“TRIG ”,在电压输出端口输出一个单次波形。(三、毫伏表 (1接通电源前,要观察仪表指针是否在零位。若不在零位,应用螺丝刀旋转仪表的调整螺丝,进行机械调零。 (2 输入电缆测试端短路。(3 将“开关”轻轻按下,“指示”灯亮,表示电源已接通,仪表处于工作状态,表针摆动

10、几次后静止不动。 (4 通电预热几分钟后,指针应稳定在零位,若偏离零位应转动“零位”,使指针指零。(5 估计待测电压的大小(应注意所测交流电压中的直流分量不大于300V ,转动“量程”转换开关至相应的量程上,如果不能估计待测电压的大小,则应从最大量程开始逐次换档。(6 待测信号通过输入电缆接到仪表的输入口,测量时黑测试头应接“地”。(7 要注意输入电缆尽量原理其他信号源或电缆线,以免其他信号的干扰。这一点在测量小信号时显得尤为重要。(8 仪表的表面面罩由有机玻璃制成,应尽量避免与干燥毛皮和织物发生摩擦。否则因静电场的作应,会使指针偏离零位。(9 测试时要选择合适的接地点,以减小误差。测试间断时

11、,应注意要将输入端短路。 (10 使用完毕注意关闭开关,并把量程旋钮至于最大量程档300V 。(1 将黑表笔插入“COM ”插孔,红表笔插入V CAP 插孔。 (2 将功能开关转至“V ”档。并选择转合适量程。(1 将黑表笔插入“COM ”插孔,红表笔插入V CAP 插孔。 (2 将功能开关转至“V档”选择转合适量程。图1-3 毫伏表 (3 将测试表笔接触试测点,电压的有效值显示在屏幕上,符号表示与红表笔相对应的极性。 3. 交、直流电流测量(1 将旋钮置于A 或A 所需量程范围。(1 将旋钮置于所需 量程档。(2 将黑表笔插入COM 插孔,红表笔插入V 插孔,测试表笔跨接在被测电阻两端。(1

12、 将旋钮置于所需电容量程档位。(2 接上电容前,显示可能缓慢地自动调零,但测量精度在2nF 量程剩余10 个字以内无效属于正常。(1 把旋钮置于所需Hz 量程档。(1将旋钮置于档。(2将黑表笔插入COM 插孔,红表笔插入V 插孔。(注意红表笔为内部电路“阳”极,并将测试笔跨接在被测二极管上。 9.三极管hFE 测量(1 将旋钮置于hFE 档。(2 先确定三极管时PNP 型还是NPN 型,然后再将被测管E 、B 、C 三脚分别插入与面板对应的三极管插孔内。(1 将旋钮置于通断测试位置。(2 将红表笔插入V 插孔,黑表笔插入“COM ”插孔。(3 将测试表笔接触被测元件回路两端,档电阻小于约70

13、时,内置蜂鸣器发声。 注意:1. 在测量电路时,不要接触表笔笔尖2.转换功能和量程时,表笔应离开测试点。3.液晶显示器屏幕只显示“1”或“OL ”,说明已超过量程,须调高量程档。4.测电容时,必须先将电容放电。5.在电流、电阻、二极管、电容量程档,不要将仪表连接电压源。图1-3 万用表五、实验内容1. 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。2. 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。3. 用稳压电源上的电压表分别测量稳压电源I、I

14、I、III路的输出,使各路的输出依次为2V,9V,15V,25V;再用数字万用表直流档测量其值。4. 使低频信号发生器依次输出:1100Hz,100mV21000Hz,20mV3300Hz,1V4150kHz,20mV(1用双路晶体管毫伏表的一路测量信号发生器的输出。(2分别将以上信号送入示波器的CH1和CH2通道,观察其波形,并测量其幅值(将该幅度换算成有效值并与上面所测数据相比较。(3用手触摸示波器的输入探头(探头选择X1位置,会出现什么波形?(4选双路毫伏表某一路,将量程拨至1V以下,并将表笔开路,会出现什么现象?六、实验报告本次实验不做实验报告,由老师观察实验情况评定实验成绩。实验二单

15、级放大电路一、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,A V,R i,R o。3. 学习放大电路的动态性能。二、实验仪器1. 示波器2. 信号发生器3. 数字万用表4. 毫伏表三、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V CE50mV,并重测,将测量结果填入表2.4。 3. 测放大电路输入,输出电阻。输入电阻测量在输入端串接一个5K1电阻如图2.3,测量V S与V i,即可计算r1。 图2.3 输入电阻测量 图2.4 输出电阻测量在输出端接入可调电阻作为负载,选择合适的R L值使放大电路输出不失真(接示波器监视

16、,测量带负载时V L和空载时的V o,即可计算出r o。将上述测量及计算结果填入表2.5中。V o R o(K 六、实验报告1. 记录和整理测试数据,按要求填入表格并画出波形图。2. 分析在实验内容之动态研究(5中,波形变化的原因及性质。3. 将Q点,电压增益,及R i,R o的实验值和估算值列表比较。实验三负反馈放大电路一、实验目的1、研究负反馈对放大器性能的影响;2、掌握反馈放大器性能的测试方法。二、实验仪器1、双踪示波器2、音频信号发生器3、数字万用表三、实验原理及预习要求1、估计测量的内容的变化;2、晶体管值为120。四、实验内容1、负反馈放大器开环和闭环放大倍数的测试 1按图接线,R

17、F先不接入。2输入端接入V i=1mv,f=1KHz(A点接100mv的正弦波。调整接线和参数使输出不失真且无振荡。3计算A u和输出电阻。(2闭环电路1接通RF 2、负反馈对失真的改善作用。(1逐步加大V i的幅度,使输出信号出现失真,记录失真波形幅度。(2将电路闭环,并适当增大Vi的幅度,使输出幅度接近开环时失真波形幅度。(3若R L=3k不变,但R F接入V i的基极,会出现什么情况?(4将结果填入下表,并将波形画出。 实验四比例求和运算电路一、实验目的1.掌握用集成运算放大电路组成比例、求和电路的特点及性能。2.学会上述电路的测试和分析方法。二、实验仪器1. 数字万用表2. 示波器3.

18、 信号发生器三、预习要求1. 计算表4.1中的V O和A f3. 估算表四、实验内容1. 电压跟随电路实验电路如图4.1所示。 图4.1 电压跟随电路接表4.1内容实验并测试记录。 2. 反相比例放大器 图4.2 反相比例放大器(1按表4.2内容实验并测试记录。 (2按表4.3内容实验并测试记录。 (3测量图4.2电路的上限截止频率。3. 同相比例放大电路电路如图4.3所示。按表4.4和4.5实验测量并记录。 图4.3 同相比例放大电路 4. 反相求和放大电路实验电路如图4.4所示。按表4.6内容进行实验测试,并与预习计算比较。 图4.4 反相求和放大电路 5. 双端输入求和放大电路实验电路为

19、图4.5所示。按表4.7要求实验并测量记录。 图4.5 双端输入求和电路 五、实验报告1. 总结本实验中5种运算电路的特点及性能。2. 分析理论计算与实验结果误差的原因。数字电路部分实验一门电路逻辑功能及测试1.熟悉门电路逻辑功能。2.熟悉数字电路学习机及示波器使用方法。74LS00 二输入端四与非门74LS20 四输入端双与非门74LS86 二输入端四异或门74LS04 六反向器1.复习门电路工作原理及相应逻辑表达式。2.熟悉所用集成电路的引线位置及各引线用途。3.了解双踪示波器使用方法。实验前按学习机使用说明先检查学习机电源是否正常。然后选择实验用的集成电路,按自己设计的实验接线图接好连线

20、,特别注意VCC及地线不能接错。线接好后经实验指导教师检查无误后方可通电实验。 1. 测试门电路逻辑功能(1 选用双四输入与非门74LS20一只,插入面包板,按图1.1接,输入端接S1-S4(电平开关输出端口。输出端接电平显示发光二极管(D1-D3任意一个(2 将电平开关按表1.1置位,分别测出电压及逻辑状态。 2. 异或门逻辑功能测试 (1 选二输入四异或门电路74LS86,按图1.2接线,输入端1、2、4、5接电平开关,输出端A、B、Y接电平显示发光二极管.(2 将电平开关按表1.2置位,将结果填入表中. (1 用74LS00,按图1.3,1.4接线,将输入输出逻辑关系分别填入表1.3,表

21、1.4中。 (2 写出下面两个电路逻辑表达式。 4.用与非门组成其它门电路并测试验正. (1 组成或非门。用一片二输入端四与非门组成或非门 Y=A+B=A B (2 组成异或门(a 将异或门表达式转化为与非门表达式。 (b 画出逻辑电路图。 (c 测试并填表1.6 五. 实验报告1. 按各步骤要求填表并画逻辑图。2. 回答问题:(1 怎样判断门电路逻辑功能是否正常? (2 与非门一个输入连续脉冲,其余端什么状态时允许脉冲通过?什么状态时禁止脉冲通过?(3 异或门又称可控反相门,为什么?实验二模拟密码锁电路一、实验目的熟悉门电路的逻辑变换及组合电路的检测方法。二、实验仪器和元器件数字电路实验箱

22、1集成电路(74LS00,74LS02,74LS04等若干三、实验任务下图是一个模拟密码锁电路,开关K1-K3三个开关只有按一定次序依次闭合时,才能在报警灯不亮的情况下打开保险箱(开关指示灯亮,否则报警灯会亮。 1.分析电路原理,列出两个指示灯的输出函数,列出此电路的真值表,分析密码锁的开启顺序。2.此电路能否化简,如有画出最简的电路图。3.通过在实验板上测试,是否得到正确结果。实验三组合逻辑电路(半加器全加器及逻辑运算1.掌握组合逻辑电路的功能测试。2.验证半加器和全加器的逻辑功能。3.学会二进制数的运算规律。74LS00 二输入端四与非门3片74LS86 二输入端四异或门1片74LS54

23、四组输入与或非门1片三. 预习要求1.预习组合逻辑电路的分析方法.2.预习用与非门和异或门构成的半加器,全加器的工作原理.3.预习二进制数的运算.1.组合逻辑电路功能测试. (2图中A,B,C接电平开关,Y1,Y2接发光管电平显示.(3按下表要求,改变A,B,C的状态填表并写出Y1,Y2逻辑表达式. Array (4将运算结果与实验比较.2.测试用异或门(74LS86和与非门组成的半加器的逻辑功能。根据半加器的逻辑表达式可知，半加器 Y 是 A，B 的异或，而进位 Z 是 A，B 相与,故半加器可用 一个集成异或门和二个与非门组成实验书中的图 2.2. (1在学习机上用异或门和与非门接成以上电

24、路. 图 2.2 (2按下表要求改变 A.B 状态,并填表 输入端 输出端 A B Y Z 3.测试全加器的逻辑功能. (1写出实验书中图 2.3 的逻辑表达式. (2根据逻辑表达式列真值表. (3根据真值表画逻辑函数 Si Ci 的卡诺图. Bi、Ci-1 Ai 0 0 1 0 0 1 1 1 Bi、Ci-1 Ai Si Ci 图 2.3 19 (4填写表 2.3 各点状态 表 2.3 Ai 0 0 1 1 0 0 1 1 Bi 0 1 0 1 0 1 0 1 Ci-1 0 0 0 0 1 1 1 1 Y Z X1 X2 X3 Si Ci (5,按原理图选择与非门并按接线进行测试,将测试结果记入表 2.4 并与上表进行比较看逻辑功能 是否一致. 表 2.4 Ai 0 0 1 1 0 0 1 1 Bi 0 1 0 1 0 1 0 1 Ci-1 0 0 0 0 1 1 1 1 Si Ci 4,测试用异或,与或和非门组成的全加器的逻辑功能 全加器可以用两个半加器,和两个与门一个或门组成,在试验中,常用一块双异或门.一个与或非门 一个非门实现 (1画出用异或门,与或门非门实现全加器的逻辑电路图,写出逻辑表达式 (2找出异或门,与或门与门器件按自己画出的图接线,接线时注意与或非门中不用的与门的输入端 接地. (3当输入端 Ai,Bi,Ci-1 为下