2023年全国自考模拟数字及电力电子技术实验报告

（一)常用电子仪器使用及测量(二)单级共射放大器（三)运算放大器组成的基本运算电路(四)串联式直流稳压电源(五)集成逻辑门电路(六）集成触发器（七)集成计数器、译码显示电路(八）脉冲产生及整形电路(九）单相桥式半控整流电路(十）直流斩波电路实一常用电子仪器的使用实训目的实训原理实训设备与器件实训内容与环节实训总结训二二极管、三极管的判别与检测实训目的实训原理实训设备与器件序号名称型号与规格数量备注万用表１只自备电阻100k1个DZ－15二极管1N4007、1N4１４8、2ＤＷ2３1各１个DZ-１5发光二极管红色1个ＤＺ-１５三极管３DG12、3CG12各1个DZ-16实训内容与环节二极管型号1N４00７发光二极管正向电阻4．４k3.1k18ｋ反向电阻无穷大无穷大无穷大s9014ｓ9014无穷大实训注意事项实训总结验一常用电子仪器使用练习和单管放大电路实验目的了解示波器、信号发生器、直流稳压电源和数字万用表的使用方法。掌握放大器静态工作点的调试方法。学习放大器的动态性能。学会测量放大器Q点, Av，ｒi，ro的方法。了解射极偏置电路的特性。了解放大器频率特性测试方法。实验仪器示波器、万用表、信号发生器等实验内容和环节按图1-１在实验板上接好线路用万用表判断板上三极管V1极性和好坏。静态工作点的测量调节RＰ,使Ve=2v,并测RＰ阻值。测量值、计算值如下表。Vb(V）Ube(V）Ｖe(Ｖ)Uce(Ｖ）测量值2.70．７２0．３计算值２．70.７20．3动态分析(1)将信号源调到频率为f＝1KHＺ，波形为正弦波，信号幅值为2mV,接到放大器的输入端观测uｉ和uｏ波形，放大器不接负载。(2）在信号频率不变的情况下,逐步加幅值,测uo不失真时的最大值,结果如下。测量值计算值ui(mV）uｏ(Ｖ）Au=uo/ui1-０．０89-892-０．178-８93－0.2６7-8９4-０.356-89５-０.445-８9(3)保持ｆ=１KHZ，幅值为2mV，放大器不接负载(ＲL=∞）和接入负载RＬ（5.1K),改变Ｒc数值的情况下测量，测量值、计算值如下表。给定参数测量值计算值RcRＬuｉ（mV）uｏ(V）Au=uo/ｕi5.1K５.1K２－0.178－892.5Ｋ5.１K2－0．1１8－595.1K∞2－0.356-１7８2.5K∞２-０.174－87放大器的输入、输出电阻（1)输入电阻测量在输入端串接5.1K电阻，加入ｆ=1KHZ、2０mＶ的正弦波信号,用示波器观测输出波形，用毫伏表分别测量对地电位Vｓ、Vi。如图１－3所示。将所测数据及计算结果填入表1－3中。图１-３输入电阻测量表１-4测量值计算值Vｓ（mV）Ｖｉ（mＶ）ri=Vi*Rs/(Vs-Vi)20４1.275K(2）输出电阻测量在A点加ｆ=1ＫHＺ的正弦波交流信号，在输出端接入可调电阻作为负载，选择合适的RL值使放大器的输出波形不失真（接示波器观测)，用毫伏表分别测量接上负载ＲL时的电压VL及空载时的电压Ｖo。将所测数据及计算结果填入表1-4中。图1-4输出电阻测量表1-5测量值计算值Vo（mV）RＬ=∞VL(mＶ）RL=5.1kro=(Vo/VL－1)＊RL3５61７８５.1Kﻬ实验二基本运算电路一、实验目的1、熟悉Multisｉm9软件的使用方法。2、掌握理解集成运算放大器的工作原理。３、掌握集成运算放大电路的基本运算关系及基本测量方法。二、虚礼实验仪器及器材双踪示波器、信号发生器、交流毫伏表、数字万用表等仪器、集成电路74１三、实验原理与环节按如下所示输入电路2.静态测试,记录集成电路的各管脚直流电压V2（uV）V３(uV）V４(V)Ｖ６（mＶ）V7(V）4８３-546-1412.3１４3．最大功率测试:9.994*1０-9W4．频率响应测试:通频带89．7９0１K5.输出波形观测：正弦波6.放大倍数测量:９.９9７ﻬ实验三集成门电路测试一、实验目的1.熟悉门电路的逻辑功能。2．熟悉常用集成门电路的引脚排列及其使用。二、实验设备和器件１.直流稳压电源、信号源、示波器、万用表、面包板２．７4ＬS00、7４LS04、74LS86三、实验内容1.非门逻辑功能输入输出AF电压（V）F02.4110.40分别将输入端A接低电平和高电平，测试输出端F电压,实验结果如下表。2.与非门逻辑功能,实验结果如右表。输入输出ABＦ电压（V)Ｆ0０2.４10１２.４１102.4111０.403.异或门逻辑功能，实验结果如右表。输入输出ＡBF电压(Ｖ）F000.4001２.4１1０2．4１１１０.404．与或非门逻辑功能,实验结果如下表。输入输出ABCＤF电压（V)F０000２.4１00０12.410011０.400１012.4101110.４01１11０.40５.与非门对输出的控制输入端A接一连续脉冲,输入端Ｂ分别接高电平和低电平。四、各门电路的逻辑表达式如下。１．2.３.4．５.当B为高电平时，当Ｂ为低电平时实验四集成触发器一、实验目的１.熟悉Ｄ触发器和JK触发器的功能。2.学会对的使用触发器集成电路。3．了解触发器逻辑功能的转换。二、实验设备和器件1．直流稳压电源、信号源、示波器、万用表、面包板２．74ＬS74、7４LS112、74ＬS8６3.1kΩ电阻、发光二极管三、实验内容1.D触发器功能测试分别在、端加低电平，改变ＣP和D状态，实验结果如下表。CPＤ01××1１１0××００11↑00０11↓0０11１↑11111↓1０111０×01111×01２．ＪK触发器功能测试,实验结果如下表。ＪKCＰ01×××1110×××0０1１００↓0１1１0１↓00111０↓111111↓１03.Ｄ触发器转换成Ｔ触发器按照下图所示可以将D触发器转换成T触发器，实验结果如下表。CPT01××1１10××0011↑0011１↓０0１11↑11０11↓１０1四、总结几种触发器的功能和各自特点。Ｄ触发器ＪK触发器T触发器触发器实验五时序逻辑电路一、实验目的1．熟悉集成计数器的逻辑功能。2．掌握计数器控制端的作用及其应用。二、实验设备和器件１.直流稳压电源、信号源、示波器、万用表、面包板2.74ＬＳ19０、74ＬS３93、74ＬS04３．1kΩ电阻、发光二极管三、实验内容１．集成计数器的功能测试，７４ＬS393、74LS１９0功能测试结果如表表５－1、5-2。表5-1７4LＳ3９3功能测试表CＰ１0０000000０101001002001１0３０10004010１050１1006011１0７100008１001091０１00101011０111１00012１１0101３1110０141１11０150000表5-２７4ＬS１9０功能测试表CＰ功能０0××０000预置数０10××××加法计数器011××××减法计数器2．任意进制计数器的设计(1）用置数法将７4LS190连成七进制计数器，按下图接线。图5-374LS1９0连成七进制计数器(２)观测输出端变化,画出状态转换图。按顺序01110１1001０１01０000１10０100001３.运用计数器构成分频器(1)Ｎ位二进制计数器可以完毕时钟信号CP的分频。按下图接线。(2)分别观测从各端子输出可以构成几分频。输出可以构成二分频,输出可以构成四分频，输出可以构成八分频,输出可以构成十六分频。

串联型HYPＥRLINK""\t＂＿blank"晶体管\t"_blanｋ＂稳压电路一、实验目的1、熟悉Multisim软件的使用方法。２、掌握单项ＨYPERＬＩNK""\t＂_blaｎｋ"桥式整流、ＨYPＥRLＩNＫ＂"＼ｔ"_blank"电容HYPERＬIＮK＂＂\t"_blaｎk＂滤波电路的特性。3、掌握串联型晶体管HYPERLＩNK"＂＼t"_blａnｋ"稳压电路指标测试方法二、虚拟实验仪器及器材ＨYPERLＩNK""＼t"_bｌank"双踪示波器、HYＰＥRLIＮK""\ｔ"＿bｌanｋ＂信号发生器、交流毫伏表、HYPEＲLINK""\t"＿blａnk"数字万用表等仪器、HYPＥRLIＮＫ＂"\t"＿blank"晶体三极管３DＧ６×2(9011×2）、DＧ12×１(901３×1)、HYPERＬINＫ＂"\t"_ｂlａnk"晶体二极管IN４007×4、HYPEＲLINK""\t"_blａnk"稳压管IN4７35×１三、知识原理要点HＹＰERLＩＮＫ""＼t＂_ｂlank"直流稳压电源原理ＨYPＥRＬINK"＂＼t"_blａnｋ"框图如图4－1所示。四、实验原理

图为串联型直流稳压电源。它除了变压、整流、滤波外，\t"_bｌank＂稳压器部分一般有四个环节:调整环节、HYPEＲLINＫ""\t＂_blａnｋ"基准电压、比较HYPERＬINK""＼ｔ"_blank＂放大器和取样电路。当电网电压或负载变动引起输出电压Vo变化时,取样电路将输出电压Vo的一部分馈送回比较放大器与基准电压进行比较，产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管的集一射极间电压，补偿Vｏ的变化，从而维持输出电压基本不变。五、实验内容与环节１、整流滤波电路测试按图连接实验电路。取可调工频电源电压为1６Ｖ~，作为HYPEＲLＩNＫ""\ｔ"_ｂｌank"整流电路HYPERLIＮK""＼ｔ"_blａnｋ"输入电压u2。整流滤波电路1)取RＬ=２4０Ω,不加滤波电容，测量直流输出电压UL及ＨYPEＲLINK""＼ｔ"＿ｂlank＂纹波电压Ｌ,并用ＨYＰERＬＩNK＂"＼t＂_blank"示波器观测ｕ2和uＬ波形，记入表5-1。U2=16V～2）取RL＝24０Ω,C＝4７0μf,反复内容1)的规定,记入表5-1。３)取RL＝120Ω,C=4７０μf，反复内容1)的规定,记入表5－1

电路形式UL(V)L（V）纹波uＬ波形U２=16V~RＬ＝24０Ω12．９５V6.8２V~U2=16V～RＬ=240ΩＣ＝47Oµf２0.２４V4６７mV~Ｕ2＝16V～ＲL=12０ΩC＝4７０µf1９.６19842mV～

２.测量输出电压可调范围更改电路如下所示接入负载,并调节Ｒw1,使输出电压Uｏ＝9V。若不满足规定，可适当调整R4、R5之值。3.测量各级HＹPEＲLＩNK""＼t"＿bｌａnk"静态工作点调节输出电压Ｕo＝9Ｖ，输出电流Iｏ=100ｍA,测量各级静态工作点,记入表5－２。表5-2

U２＝14V

U０=9V

I0＝10０ｍＡ

Q1Ｑ2Q3UB(V)１0.86８.24.9４UＣ(V)1７.51０.8６10．8６UE(V)1０．19.０14．284.测量稳压系数S取Ｉo=１00mA，按表5－３改变整流电路输入电压U2（模拟电网HYPEＲLＩNＫ""电压波动)，分别测出相应的稳压器输入电压Uｉ及输出HYＰERLINK"＂\t"＿bｌａnｋ"直流电压Uｏ，记入下表。表5－3测试值(IO＝100mA）计算值U2(Ｖ）UI(Ｖ）UO（V)R４=1．87K

Rｗ1=30％R5=1.５K

RＬ=1２0UO(V）R４＝5１0

Rw1=3０%R５=1．5K

RL=９0SR4=１.８7K

Ｒw１=30%Ｒ5=１.５K

RL=１20１417.５11．92９.0１S12=0.０５3S23=0．05216２０129.0６1８2２.51２.07９.10

六、思考1、对所测结果进行全面分析，总结桥式整流、电容滤波电路的特点。

桥式整流电路在未加滤波的情况下,输出电压为输入HＹPERLINK""\t＂＿blank＂交流电压的正负两半波的直接相加，输出直流平均电压较低，且交流纹波很大。经电容滤波以后,直流输出电压升高，交流纹波电压减小,且电容越大(或HＹＰERLINK""负载电流较小）则交流纹波越小。2、计算稳压电路的稳压系数S和ＨYＰERLINＫ＂"\ｔ"_ｂlａnk＂输出电阻Rｏ，并进行分析。

根据表5-3稳压系数S=0.05(相对于输入电压变化率)。输出电阻Ro=2（Ω）Uin=２０V

R8=1０

R4=390

R５=1．5K

Ｒw１=1K*40%UＬ(V)9．06Ｖ8．9７8V８.9４3ＶＲL(Ω)５１09050Rｏ=(UL1－UL2)RL1RL2/(UL2RＬ１–UＬ1RL2)=１.95(Ω)

3、分析讨论实验中出现的故障及其排除方法。1本实验中仿真系统经常犯错退出,也许是电路运算量太大导致的。本人具体的做法是分部仿真:将整流滤波与稳压部分分开仿真,在稳压部分VCC（HYPＥＲLINK"＂\t"＿blank"直流电源）来替代整流滤波的输出。2本实验中R8=30(Ω）太大，应改为１0(Ω）较妥。以保证正常工作时限流电路不影响稳压电路工作。

直流斩波电路（Buck-Ｂｏost变换器）实验目的：１．掌握Buck—Ｂoost变换器的工作原理、特点与电路组成。２．熟悉Bｕcｋ—Bｏost变换器连续与不连续工作模式的工作波形图。３．掌握Ｂuck—Ｂｏost变换器的调试方法。实验内容：１．连接实验线路，构成一个实用的Bucｋ—Boｏst变换器。2.调节占空比，测出电感电流ｉL处在连续与不连续临界状态时的占空比D,并与理论值相比较。３．将电感L增大一倍,测出ｉL处在连续与不连续临界状态时的占空比D,并与理论值相比较。４．测出连续与不连续工作状态时的Vbe、Ｖce、VD、VL、iL、ｉC、iD等波形。5．测出直流电压增益Ｍ＝VO/VS与占空比D的函数关系。6.测试输入、输出滤波环节分别对输入电流ｉＳ与输出电流iO影响。实验重要仪器设备:1.ＭＣＬ-0８直流斩波及开关电源实验挂箱２．万用表3.双踪示波器实验示意图:五、实验有关原理及原始计算数据，所应用的公式:直流斩波器是运用功率组件对固定电压之电源做适当之切割以达成负载端电压改变之目的。若其输出电压较输入之电源电压低,则称为降压式(Buck)直流斩波器,若其输出电压较输入之电源电压高,则称为升压式(Booｓｔ)HYＰＥRLINK＂"直流斩波器。最常见的改变方式为ﻫ1.周期Ｔ固定,导通时间Ｔoｎ改变，称脉波宽度调变(Pulse-wｉｄthＭodｕｌatioｎＰＷM)。

2．导通时间Tｏn固定,周期T改变，称频率调变(FrｅqｕｅｎcyModulationＦM)。3．周期T及导通时间Tｏn同时改变,即波宽调变及频率调变混合使用。

在实际应用中,因直流斩波器常需在负载端接上滤波电感及滤波电容,若频率改变过大对电感及电容影响大，因此多数采用脉波宽度调变。ﻫ输出电压和输入电压之间的关系为：U０=-UI[D／(1-D）]占空比D=Toｎ/T,T＝Ton+Toff,Ｄ<１当D＞1-D或者Ｄ<0．５时，除极性相反外,输出电压大于输入电压，即为极性反转式升压型开关稳压电源；当D<1-Ｄ或者D＜０.5时，除极性相反外，输出电压小于输入电压,即为极性反转式降压型开关稳压电源。.实验数据记录：9.测出Ｍ＝ＶO/VS与占空比D的函数关系VS=14．8Ｖ(1）Ｌ=1．６mHＤ０.230.3８０.５0.５30.690.８５V０(V）－６．46-1１.55-1５.0－17.0-2８.０-４1．7M0.4360.7８1.01.141.８92.81(２)L=3.2ｍHD0.23０.３８0.50.530．69０.85V0(V)-４．8-8．4-12．7－15.０－26.0－３９.０M０.320.560．851.0１.762.64实验结果的计算及曲线：电感L=1.6ｍＨ,电感电流ｉL处在连续与不连续临界状态时的占空比D＝0.615L=１．６mH,连续与不连续临界工作状态时的iＬ、VL波形L＝１．6mＨ，连续与不连续临界工作状态时的Ｖbe、Vcｅ波形Ｌ＝1.6mH,连续与不连续临界工作状态时的iC、iＤ波形L＝1.6mH,连续与不连续临界工作状态时的ＶD波形L=1．6mH,连续工作状态时的ＶL、iL波形L=1．6mＨ,连续工作状态时的Ｖｂe、Vce波形L=1.６mＨ,连续工作状态时的iC、iD波形L=1．6mH,连续工作状态时的VD波形L=1.6ｍH,不连续工作状态时的VL、iL波形Ｌ=1.6mH,不连续工作状态时的Vｂe、Vce波形L＝１.6mH，不连续工作状态时的iＣ、iＤ波形L=１.6ｍH,不连续工作状态时的VＤ波形电感Ｌ=3.２mH，电感电流iL处在连续与不连续临界状态时的占空比Ｄ=０.461Ｌ=３.2mH,连续与不连续临界工作状态时的ＶL、iL波形L=３.2mH,连续与不连续临界工作状态时的Vbe、Vce波形Ｌ＝3．2mH，连续与不连续临界工作状态时的iC、iＤ波形Ｌ＝3.２mＨ,连续与不连续临界工作状态时的VD波形Ｌ＝3.2ｍH,连续工作状态时的VL、iL波形L＝３.２ｍH，连续工作状态时的Ｖｂe、Vce波形L=3.2mH,连续工作状态时的iＣ、ｉＤ波形Ｌ=３.２mＨ,连续工作状态时的ＶD波形L=3．2mＨ,不连续工作状态时的VＬ、iＬ波形L=３.2ｍH,不连续工作状态时的Vbe、Vce波形L=3.2mH，不连续工作状态时的iC、iＤ波形L＝３.２mＨ,不连续工作状态时的ＶD波形没有输入滤波时,电源电流波形有输入滤波时,电源电流波形没有输出滤波时，输出电流波形有输出滤波时,输出电流波形Ｌ=１.６ｍL时M=ｆ（Ｄ)曲线L=1.6mＬ时M=ｆ(D)曲线对实验结果实验中某些现象的分析讨论:1.试对Buck-Boost变换器的优缺陷作一评述。降压／升压变换器重要有以下特点:降压／升压变换器工作在不连续模式,其输入电流和输出电流都通过斩波，是不连续的。它只有一路输出,且输出与输入不隔离。其中的升压式输出不能