电工电子综合实践.doc

四川大学网络教育学院实践课程报告实践课程 电工电子综合实践9001 校外学习中心 贵州遵义奥鹏学习中心4A 专 业 电气工程及其自动化 层 次 专升本 年 级 0909 学生姓名 王汝鑫 学 号 aDH1092k5008 2012年 7 月 1 日实验内容:一 、L、C元件上电流电压的相位关系二、电路功率因素的提高三、虚拟一阶RC电路四、用数字电桥测交流参数. 五、差动放大电路六、负反馈电路七、算术运算电路八、整流、滤波和稳压电路九、编码器和译码器十、数据选择器十一、触发器十二、计数器院校：四川大学电气信息学院专业：电气工程及其自动化实验人：王汝新，同组人： 时间：2012年2月6日实验报告一 L、C元件上电流电压的相位关系一、实验目的1、在正弦电压激励下研究L、C元件上电流，电压的大小和它们的相位关系，以及输入信号的频率对它们的影响。2、学习示波器、函数发生器以及数字相位仪的使用二、仪器仪表目录1、交流电流表、交流电压表2、数字相位计三、实验线路、实验原理和操作步骤操作步骤：1、调节ZH-12实验台上的交流电源，使其输出交流电源电压值为24V。2、按图电路图接线，先自行检查接线是否正确，并经教师检查无误后通电。3、用示波器的观察电容两端电压uC和电阻两端电压uR的波形，（原理同上）。仔细调节示波器，观察屏幕上显示的波形并将结果记录。四、实验结果：1、在电感电路中，电感元件电流强度跟电压成正比，即IU.用 1/（XL）作为比例恒量，写成等式，就得到I=U/（XL）这就是纯电感电路中欧姆定律的表达式。电压超前电路90。分析：当交流电通过线圈时，在线圈中产生感应电动势。根据电磁感应定律，感应电动势为（负号说明自感电动势的实际方向总是阻碍电流的变化）。当电感两端有自感电动势，则在电感两端必有电压，且电压u与自感电动势e相平衡。在电动势、电压、电流三者参考方向一致的情况下，则设图所示的电感中，有正弦电流通过，则电感两端电压为：波形与相量图如下：2、在交流电容电路中对电容器来说，其两端极板上电荷随时间的变化率，就是流过连接于电容导线中的电流，而极板上储存的电荷由公式q=Cu决定，于是就有：也可写成：设：电容器两端电压由上式可知：，即实验和理论均可证明，电容器的电容C越大，交流电频率越高，则越小，也就是对电流的阻碍作用越小，电容对电流的“阻力”称做容抗，用Xc代表。 波形与相量图如下：结论：1.电容元件电压电流大小关系：Uc=U/C=XcIc， Ic=CU=Uc/Xc;2.相位关系，电流超前电压90。 实验二 日光灯电路及其功率因数的提高一、实验目的1 了解日光灯电路的工作原理2 掌握提高功率因数的意义与方法二、实验器材1 1台型号为RTDG3A或 RTDG4B 的电工技术实验台2 1根40W日光灯灯管3 1台型号为RTZN13智能存储式交流电压电流表4 1个型号为 RTDG08的实验电路板，含有镇流器、启辉器、电容器组三、实验内容测量日光灯电路有并联电容和没有并联电容这两种情况下的功率因数，掌握提高功率因数的方法。四、实验原理在正弦交流电路中，功率因数的高低关系到交流电源的输出功率和电力设备能否得到充分利用。 为了提高交流电源的利用率，减少线路的能量损耗，可采取在感性负载两端并联适当容量的补偿电容，以改善电路的功率因数。 并联了补偿电容器C 以后，原来的感性负载取用的无功功率中的一部分，将由补偿电容提供，这样由电源提供的无功功率就减少了，电路的总电流 也会减小，从而使得感性电路的功率因数cos 得到提高。图41 日光灯电路原理图五、实验过程1. 日光灯没有并联电容时的操作过程 (1) 先切断实验台的总供电电源开关，按照实验电路图41来连线。用导线将调压器输出相线端、总电流测量插孔、日光灯电流测量插孔、镇流器、日光灯灯丝一端、启辉器、日光灯灯丝另一端、调压器输出地线端按顺序联接到实验线路中。 (2) 用导线将电容器电流测量插孔与电容器组串联再与上述日光灯电路并联，并将电容器组中各电容器的控制开关均置于断开位置。注意，电容器电流测量插孔应联接在总电流测量插孔的后面。 (3) 实验电路接线完成后，需经过实验指导教师检查无误，方可进行下一步操作。 (4) 将安装在电工实验台左侧面的自耦变压器调压手柄按照逆时针方向旋转到底。 (5) 闭合实验台的总供电电源开关，按下启动按键。 (6) 按下调压按键，使实验台的调压器开始工作，这时实验台上的三相电压表显示调压器的输出电压。 (7) 闭合交流电表开关，用导线将交流电压表与调压器输出端相联接，按顺时针方向旋转自耦变压器的调压手柄，用交流电压表监测，将调压器输出电压逐渐调升至220V。这时安装在实验台内部的日光灯灯管将会点亮，日光灯电路开始正常工作。 (8) 使用交流电压表、交流电流表，按表41中的顺序测量电路端电压U、电路总电流I、日光灯灯管电压UR，将测量结果记入表41中。表41 日光灯电路的测量项目U (V)I (A)UR (V)cos测量值21022071.80.34 2. 日光灯并联电容时的操作过程按照表42中列出的电容器容量值，逐项测量电路总电流I、日光灯支路电流IR(或IL)、电容器支路电流IC的数值，并将测量结果记入表42中。表42并联电容提高功率因数项目电容值I (mA)IR或IL (mA)IC (mA)cos 0 F22022000.341 F160 140200.482.2 F90101000.834.7 F1001902900.789.4 F4801806600.17六、注意事项 (1) 实验前需要做充分的准备：预习实验内容，写出预习报告。无预习报告者不得进入实验室做实验。(2) 本实验使用220V动力线路供电，在进行日光灯电路的联接线操作时，务必切断实验台总供电电源开关，严禁带电操作。在本次实验中需要测量三条支路电流，需要在实验电路中接入三个电流测量插孔，如果接入的电流测量插孔个数不够，将无法正常完成电流数值的测量。如果实验电路接线正确，接通工作电源后日光灯不能正常点亮，可转动启辉器以使日光灯点亮。(5) 在实验连线中、检查实验连线时以及实验结束后拆线时，均应切断电源，在断电状态下操作。(6) 实验完毕，拆线时用力不要过猛，以防拔断导线，最好是轻轻的旋拔。做完实验后，收拾好实验设备与器材，经实验指导老师检查并签字后方可离开实验室。七、实验报告要求画出实验原理图。根据表41中的实验数据，计算日光灯电路的功率因数cos值。根据表42中的实验数据，计算在并联不同容量值的电容器时日光灯电路的功率因数cos值。由表42中计算出的功率因数cos值分析，使日光灯电路功率因数改善效果最佳的电容器容量值为多少。答：最佳电容器电容值为：2.2uf实验报告三 虚拟一阶RC电路一、实验目的 1、在Electronics workbench Multisim电子电路仿真软件中，对一阶电路输入方波信号，用示波器测量其输入，输出之间的波形，以验证RC电路的充放电原理。2、熟悉示波器的使用二、实验原理RC电路充放电如实验图所示。实验图 R电路C充放电电容具有充放电功能，充放电时间与电路时间常数有关。当足够小就构成微分电路，从电阻端输出的电压与输入电源电压之间呈微分关系，如实验图。实验图 RC微分电路而当足够大就构成积分电路，从电容两端输出的电压与输入电源电压之间呈积分关系，如实验图实验图RC积分电路三、实验内容与步骤1、RC电路的充放电特性测试（1）在EWB的电路工作区按图连接。按自己选择的参数设置。（2）选择示波器的量程，按下启动停止开关，通过空格键使电路中的开关分别接通充电和放电回路，观察不同时间常数下RC电路的充放电规律。（3）依照实验表计算其时间常数。四、实验结论输入为频率为50Hz的方波，经过微分电路后，输出为变化很陡峭的曲线。当第一个方波电压加在微分电路的两端（输入端）时，电容C上的电压开始因充电而增加。而流过电容C的电流则随着充电电压的上升而下降。电流经过微分电路（R、C）的规律可用下面的公式来表达i = (V/R)e-(t/CR) i-充电电流（A）；v-输入信号电压（V）； R-电路电阻值（欧姆）； C-电路电容值（F）； e-自然对数常数（2.71828）； t-信号电压作用时间（秒）； CR-R、C常数（R*C） 由此我们可以看出输出部分即电阻上的电压为i*R，结合上面的计算，我们可以出输出电压曲线计算公式为：iR = Ve-(t/CR)积分电路可将矩形脉冲波转换为锯齿波或三角波，还可将锯齿波转换为抛物波。电路原理很简单，都是基于电容的冲放电原理，这里就不详细说了，这里要提的是电路的时间常数R*C，构成积分电路的条件是电路的时间常数必须要大于或等于10倍于输入波形的宽度。 输出信号与输入信号的积分成正比的电路，称为积分电路。原理：Uo=Uc=(1/C)icdt,因Ui=UR+Uo,当t=to时，Uc=Oo.随后C充电，由于RCTk,充电很慢，所以认为Ui=UR=Ric,即ic=Ui/R,故 Uo=(1/c)icdt=(1/RC)icdt这就是输出Uo正比于输入Ui的积分（icdt）RC电路的积分条件：RCTk实验报告四 用数字电桥测交流参数UsGI1I2I3I4Z1Z2Z3Z4I0dabc 交流电桥原理一、实验目的用TH2080型LCR数字交流电桥测量RLC的各种参数，了解电阻、电容、电感的特性二、实验元件TH2080型LCR数字测量仪、待测元件三、实验原理图是交流电桥的原理线路。它与直流单臂电桥原理相似。在交流电桥中，四个桥臂一般是由交流电路元件如电阻、电感、电容组成；电桥的电源通常是正弦交流电源；交流平衡指示仪的种类很多，适用于不同频率范围。频率为200Hz以下时可采用谐振式检流计；音频范围内可采用耳机作为平衡指示器；音频或更高的频率时也可采用电子指零仪器；也有用电子示波器或交流毫伏表作为平衡指示器的。本实验采用高灵敏度的电子放大式指零仪，具有足够的灵敏度。指示器指零时，电桥达到平衡。四、实验结论交流电桥的平衡条件我们在正弦稳态的条件下讨论交流电桥的基本原理。在交流电桥中，四个桥臂由阻抗元件组成，在电桥的一个对角线cd上接入交流指零仪，另一对角线ab上接入交流电源。当调节电桥参数，使交流指零仪中无电流通过时（即I0=0），cd两点的电位相等，电桥达到平衡，这时有Uac=Uad Ucb=Udb即： I1Z1=I4Z4 I2Z2=I3Z3两式相除有： 当电桥平衡时，I0=0，由此可得： I1=I2， I3=I4所以 Z1Z3=Z2Z4 上式就是交流电桥的平衡条件，它说明：当交流电桥达到平衡时，相对桥臂的阻抗的乘积相等。由图4-13-1可知，若第一桥臂由被测阻抗Zx构成，则：当其他桥臂的参数已知时，就可决定被测阻抗Zx的值实验五 差动放大电路实验一、 实验目的熟悉差动放大器工作原理； 掌握差动放大器的基本测试方法。二、 实验仪器双踪示波器；数字万用表；信号源；三、 实验原理及预习要求 计算图5-1的静态工作点（Rbc=3K，=100）及电压放大倍数。 在图5-1基础上画出单端输入和共模输入的电路。四、实验内容及步骤实验电路如图5-1所示。图5-1（1）调零 将输入端短路并接地，接通直流电源，调节电位器Rp1使双端输出电压Vo=0。（2）测量静态工作点 测量V1、V2、V3各极对地电压填入表5-1中。表5-11 测量差模电压放大倍数。在输入端加入直流电压信号Vid=+-0.1V按表5-2要求测量并记录，由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数，数以百计点调好DC信号的OUT1和OUT2，使其分别为+0.1V和-0.1V再接入Vi1和Vi2。2 测量共模电压放大倍数。将输入端b1、b2短接，接到信号源输入端，信号源号另一端接地。DC信号分先后接OUT1和OUT2，分别测量并填表5-2。由测量数据算出单端和双端输出的电压放大倍数。进一步算出共模抑制比CMRR=|Ad/Ac|。表5-23 在实验板上组成单端输入的差放电路进行下列实验。（1） 在图1中将b2接地，组成单端输入差动放大器，从b1端输入直流信号Vi=+0.1V，测量单端及双端输出，填表5-3记录电压值。计算单端输入时的单端及双端输出的电压放大倍数。并与双端输入时的单端及双双端差模电压放大倍数进行比较。表5-3（2） 从b1端加入交流信号Vi=0.05V，f=1000Hz分别测量、记录单端及双端输出电压，填入表5-3计算单端及双端的差模放大倍数。五、实验结果分析从测量的实验结果来和实际计算结果来看，它们存在一定的误差，造成这种误差的原因有多方面，如在计算的过程中有些值是取约等值，当时作实验时仪器的调节不够准确，仪器的性能性等等。六、实验总结通过这次实验，我了解了差动放大电路的性能和特点，以及其与前面学习的其它放大电路的区别；还有差动放大电路能够抑制零点漂移，输入大信号的时候，具有良好的限幅特性。差动放大电路对不同的输入信号放大能力不同，如差动放大电路对差模输入信号和共模输入信号的放大能力的不同。 实验六 负反馈电路一、 实验目的：1加深对负反馈放大电路放大特性的理解。2学习负反馈放大电路静态工作点的测试及调整方法。3. 掌握多级放大电路的电压放大倍数，输入电阻，输出电阻的测试方法。掌握负反馈对放大电路动态参数的影响。二、 实验原理： 实际放大电路由多级组成，构成多级放大电路。多级放大电路级联而成时，会互相产生影响。故需要逐级调整，使其发挥发挥放大功能。三、 实验步骤 1.两级阻容耦合放大电路（无反馈）两级阻容耦合放大电路图（1） 测输入电阻及放大倍数 由图可得输入电流Ii=107.323nA输入电压Ui=1mA输出电压Uo=107.306mV. 则由输入电阻Ri=Ui/Ii=9.318kOhm.放大倍数Au=Uo/Ui=107.306（2）测输出电阻输出电阻测试电路由图可得输出电流Io=330.635nA.则输出电阻Ro=Uo/Io=3.024kOhm.（3）频率响应幅频相应与相频相应由左图可知当放大倍数下降到中频的0.707倍对应的频率为上限频率或下限频率。由下表可知，中频对应的放大倍数是601.1943则上限频率或下限频率对应的放大倍数应为425.044左右。故下限频率为fL=50.6330kHZ上限频率为fH=489.3901kHZ则频带宽度为438.7517kHZ(4)非线性失真当输入为10mA时开始出现明显失真，输出波形如下图所示2. 有串联电压负反馈的两级阻容耦合放大电路有串联电压负反馈的两级阻容耦合放大电路图（1）测输入电阻及放大倍数由图可得输入电流Ii=91.581nA.输入电压Ui=1mA.输出电压Uo=61.125mV. 则由输入电阻Ri=Ui/Ii=10.919kOhm.放大倍数Au=Uo/Ui=61.125（2）测输出电阻由图可得输出电流Io=1.636uA. 则输出电阻Ro=Uo/Io=611.247Ohm（3）频率响应幅频相应与相频相应由图可知当放大倍数下降到中频的0.707倍对应的频率为上限频率或下限频率。由下表可知，中频对应的放大倍数是85.6793。则上限频率或下限频率对应的放大倍数应为60.575左右。故下限频率为fL=9.7757kHZ，上限频率为fH=3.0049MHZ频带宽度为3.0049MHZ(4)非线性失真当输入为21mA时开始出现明显失真，输出波形如下图所示（5）验证Af1/F 由上图可知Xf=925.061uV.Xo=61.154mV.又由负反馈中Af=Xo/Xi=61.154 F=Xf/Xo 1/F=Xo/Xf=66.1081显然Af1/F四、实验分析：1、在降低放大倍数的同时，可以使放大器的某些性能大大改善2、负反馈使放大器的净入信号有所减小，因而使放大器增益下降，但却改善了放大性能，提高了它的稳定性五、实验结论 上述实验结论可知,放大电路中加了串联电压负反馈之后，电路的放大倍数，输入电阻，输出电阻，频带宽度以及非线性失真情况都发生了改变，比较之后可以得出以下结论：串联电压负反馈可以减少电压放大倍数串联电压负反馈可以增加输入电阻。串联电压负反馈可以减少输出电阻。串联电压负反馈可以扩展频带宽度。串联电压负反馈可以改善非线性失真。实验报告七 算术运算电路一、实验目的1.了解集成运放开环放大倍数和最大输出电压的测试方法。2.掌握比例运算、加法运算、减法运算、积分运算电路的调整，微分运算电路的连接与测试。了解集成运算放大器非线性应用的特点。二、实验步骤放大电路的调试： Rf 反相比例放大电路 R1 1反相比例放大电路的特点 UI RP Uo 741 由运算放大器组成的反相比例放大电路如图1所示。 根据集成运算放大器的基本原理，反相比例放大电路的闭环特为：闭环电压增益： （1） 图1 反相比例放大器输入电阻 （2）输出电阻 （3）其中： Auo为运放的开环电压增益，环路带宽 （4）其中：BWo为运放的开环带宽。最佳反馈电阻 = （5）上式中：Rid为运放的差模输入电阻，Ro为运放的输出电阻。平衡电阻 （6）从以上公式可以看出，由运算放大器组成的反相输入比例放大电路具有以下特性： （1）在深度负反馈的情况下工作时，电路的放大倍数仅由外接电阻R1和 Rf 的值决定。 （2）由于同相端接地，故反相端的电位为“虚地”，因此，对前级信号源来说，其负载不是运放本身的输入电阻，而是电路的闭环输入电阻R1。由于Rif = R1，因此反相比例放大电路只适用于信号源对负载电阻要求不高的场合（小于500k） （3）在深度负反馈的情况下，运放的输出电阻很小。 2反相比例放大电路的设计反相比例放大电路的设计，就是根据给定的性能指标，计算并确定运算放大器的各项参数以及外电路的元件参数。例如，要设计一个反相比例放大电路，性能指标和已知条件如下：闭环电压增益Auf，闭环带宽BWf，闭环输入电阻Rif，最小输入信号UImin，最大输出电压UOmax，负载电阻RL，工作温度范围。设计步骤如下：（1） 选择集成运算放大器 选用集成运算放大器时，应先查阅有关产品手册，了解以下主要参数：运放的开环电压增益Auo，运放的开环带宽BWo，运放的输入失调电压UIO、输入失调电压温漂UIO/T，输入失调电流IIo、输入失调电流温漂IIO/T，输入偏置电流IIB，运放的差模输入电阻Rid和输出电阻Ro等。 为了减小比例放大电路的闭环电压增益误差，提高放大电路的工作稳定性，应尽量选用输入失调参数小，开环电压增益和差模输入电阻大，输出电阻小的集成运放。 为了减小比例放大电路的动态误差，（主要是频率失真与相位失真），集成运算放大器的增益带宽积AuBW和转换速率SR还应满足以下关系： AuBW AufBWf SR 2fmaxUOmax上式中，fmax 是输入信号的最高工作频率。 UOmax 是集成运算放大器的最大输出电压。（2） 计算最佳反馈电阻 按以下公式计算最佳反馈电阻： = 为了保证放大电路工作时，不超过集成运算放大器所允许的最大输出电流IOmax，Rf 值的选取还必须满足：。 如果算出来的Rf太小，不满足上式时，应另外选择一个最大输出电流IOmax较大且能满足式（1）中要求的运算放大器。在放大倍数要求不高的情况下，可以选用比最佳反馈电阻值大的Rf。 （3）计算输入电阻R1 由上式计算出来的R1必须大于或等于设计要求规定的闭环输入电阻Rif。否则应改变Rf的值，或另选差模输入电阻高的集成运算放大器。 （4）计算平衡电阻RP RP=R1/Rf（5）计算输入失调温漂电压 要求UI 100UI，这样才能使温漂引起的误差小于1%。若UI不满足要求，应另外选择漂移小的集成运算放大器。 3反相比例放大电路的调试与性能测试（1） 消除自激振荡按照所设计的电路和计算的参数，选择元件，安装电路，弄清集成运放的电源端，调零端、输入与输出端。根据所用运放的型号和Auo的大小，考虑是否需要相位补偿。若需要相位补偿，应从使用手册中查出相应的补偿电路及其元件参数。当完成相位补偿后，将放大电路的输入端接地，检查无误后，接通电源。用示波器观察其输出端是否有振荡波形。若有振荡波形，应适当地调整补偿电路的参数，直至完全消除自激振荡为止。在观察输出波形时，应把噪声波形和自激振荡波形区分开来。噪声波形是一个频率不定，幅值不定的波形，自激振荡波形是一个频率和幅度固定的周期波形。（2） 调零把输入端接地，用直流电压表测量输出电压，检查输出电压UO是否等于零，若UO不等于零，应仔细调节运放的调零电位器，使输出电压为零。（3） 在输入端加入UI=0.1V的直流信号,用直流电压表测量输出电压。将测量值与计算值进行比较，看是否满足设计要求。 （4）观察输出波形在输入端加入f=1000Hz，Uim=1V的交流信号，用示波器观察输出波形，若输出波形出现“平顶形”失真，表明运放已进入饱和区工作，此时应提高电源电压，以消除“平顶形”失真。 R1 Rf R1Rf Uo （二）同相比例放大电路 1同相比例放大电路的特点由运算放大器组成的同相输入比例 R1 741 Uo 放大电路如图2所示。UI 同相放大器的电压放大倍数为： Rf （7） 同相放大器的输入电阻为： 图2 同相比例放大器Rif=R1/Rf+Rid（1+Auo F） （8） 其中：Rid是运放的差模输入电阻，Auo是集成运放的开环电压增益，F=R1/(R1+Rf）为反馈系数。输出电阻：Ro0 放大器同相端的直流平衡电阻为：RP = Rf / R1。 （9）放大器的闭环带宽为： （10）最佳反馈电阻 2同相比例放大电路的设计要求设计一个同相比例放大电路，性能指标和已知条件如下：闭环电压放大倍数Auf，闭环带宽BWf，闭环输入电阻Rif，最小输入信号UImin，最大输出电压UOmax，负载电阻RL，工作温度范围。设计步骤：（1） 选择集成运算放大器 在设计同相放大器时，对于所选用的集成运算放大器，除了要满足反相比例放大电路设计中所提出的各项要求外，集成运放共模输入电压的最大值还必须满足实际共模输入信号的最大值。并且要求集成运放具有很高的共模抑制比。当要求共模误差电压小于UOC时，集成运放的共模抑制比必须满足： 式中：UIC是运放输入端的实际共模输入信号。UOC是运放的共模误差电压。实验八 整流滤波与并联稳压电路一、实验目的 1.熟悉单相半波、全波、桥式整流电路。 2.观察了解电容滤波作用。 3.了解并联稳压电路。二、实验仪器及材料 1.示波器 2.数字万用表三、实验内容1.半波整流、桥式整流电路实验电路分别如图13.1，图13.2所示。分别接二种电路，用示波器观察V2及VL的波形。并测量V2、VD、VL。 特别提示：为避免经常烧保险，要将不得通电接线，接线要准确，确定无误后再通电。（否则及易烧毁保险）图13.1 图13.22.电容滤波电路实验电路如图13.3(1)分别用不同电容接入电路，RL先不接，用示波器观察波形，用电压表测VL并记录。(2)接上RL，先用RL=1K，重复上述实验并记录。(3)将RL改为150，重复上述实验。3.并联稳压电路实验电路如图13.4所示，(1) 电源输入电压不变，负载变化时电路的稳压性能。图13.3 电容滤波电路图13.4 并联稳压电路改变负载电阻RL使负载电流IL=5mA，10mA，15mA分别测量VL，VR，IL，IR，计算电源输出电阻。(2)负载不变，电源电压变化时电路的稳压性能。用可调的直流电压变化模拟220V电源电压变化，电路接入前将可调电源调到10V(模拟工作稳定时)，然后分别调到8V、9V、11V、12V(模拟工作不稳定时)，按表8.1内容测量填表，并计算稳压系数。表8.1VIVLIR(mA)IL(mA)10V5V5Ma5Ma8V6V6Ma4Ma9V7V7Ma3Ma11V8V8Ma2Ma12V9V9Ma1Ma四、实验报告 1.整理实验数据并按实验内容计算。 2.图13.4所示电路能输出电流最大为多少？为获得更大电流应如何选用电路元器件及参数？答：1.计算结果如表8.12.最大电流9Ma实验九 编码器、译码器及应用电路设计一、实验目的：1、 掌握中规模集成编码器、译码器的逻辑功能测试和使用方法；2、 学会编码器、译码器应用电路设计的方法；3、 熟悉译码显示电路的工作原理。二、实验原理：1、什么是编码： 用文字、符号、数字表示特定对象的过程。2、编码器74LS147的特点及引脚排列图：什么是译码：编码的逆过程，即把代码状态的特定含义“翻译”出来的过程。 译码器按照功能的不同，一般分为三类：二进制译码器、二十进制译码器、显示译码器。（1） 变量译码器74LS138的特点及其引脚排列图：反码输出。 （2） 码制变换译码器： 译码器74LS42的特点及其引脚排列图： （3）数码显示与七段译码驱动器： a、七段发光二极管数码显示管的特点：（共阴极）b、七段译码驱动器：4、在本数字电路实验装置上已完成了译码器74LS48和数码管之间的连接图。 三四端接高电频，五端随便，数码管的单独端接低电频。三、实验器件：集成块：74LS147 74LS138 74LS42 四、实验内容与步骤：1、 74LS147编码器逻辑功能测试：将编码器9个输入端I1I9各接一根导线，来改变输入端的状态，4个输出端依次从高到低Q3-Q0示，在各输入端输入有效电平，观察并记录电路输入与输出地对应关系，以及当几个输入同时我有效电平时编码器的优先级别关系。输 入输 出I9I8I7I6I5I4I3I2I1Q3Q2Q1Q01111111111111001101001111101000111010011111010101111101011111111011001111111011012、74LS138 译码器逻辑功能测试：输 入输 出S1A2A1A001111111111111111110000011111111000110111111100101101111110011111011111010011110111101011111101110110111111011011111111110逻辑表达式3、74LS47译码器逻辑功能测试：BIRBORBILTABCDQAQBQCQDQEQFQG0001111111001111111101011111110111111111100000000010100000000001101000100000001010010100110010100111011100101010000100101010111111000010110001001111101100100011001011010010010010111000000110101101101101001011110000111110111111111111110000000011100000000001111000100000001110010100110011100111011100111010000100101110101111001011101101100000111011111100001111000100111111110010001100111101001001001111011011010011111000000110111110111001101111110000111111111111111111进一步猜测，74ls47为反码输出，在以下进行试验。ABCDBIRBILTQAQBQCQDQEQFQG字型0000111000000000010111011000010100111111100120110111110110131000111011001141010111101101151100111001111161110111111000070001111111111181001111111101194、编码器、译码器和显示器三者之间的联接：5、用74LS48译码器代替实现3-8线的译码器，并进行实验。ABCDBIRBILTQAQBQCQDQEQFQG字型0000111000000000010111011000010100111111100120110111110110131000111011001141010111101101151100111001111161110111111000076、用两片74LS138组合成一个4-16线的译码器，并进行实验。实验十 数据选择器及其应用一、实验目的 1、掌握中规模集成数据选择器的逻辑功能及使用方法 2、学习用数据选择器构成组合逻辑电路的方法二、实验原理数据选择器又叫“多路开关”。数据选择器在地址码（或叫选择控制）电位的控制下，从几个数据输入中选择一个并将其送到一个公共的输出端。数据选择器的功能类似一个多掷开关，如图11所示，图中有四路数据D0D3，通过选择控制信号 A1、A0（地址码）从四路数据中选中某一路数据送至输出端Q。 数据选择器为目前逻辑设计中应用十分广泛的逻辑部件，它有2选1、4选1、8选1、16选1等类别。数据选择器的电路结构一般由与或门阵列组成，也有用传输门开关和门电路混合而成的。 1、八选一数据选择器74LS151 74LS151为互补输出的8选1数据选择器，引脚排列如图12，功能如表11。 选择控制端（地址端）为A2A0，按二进制译码，从8个输入数据D0D7中，选择一个需要的数据送到输出端Q，为使能端，低电平有效。图11 4选1数据选择器示意图 图 1 2 74LS151引脚排列使能端1时，不论A2A0状态如何，均无输出（Q0，1），多路开关被禁止。使能端0时，多路开关正常工作，根据地址码A2、A1、A0的状态选择D0D7中某一个通道的数据输送到输出端Q。 表11 输 入输 出A2A1A0Q1010000D00001D10010D20011D30100D40101D50110D60111D7如：A2A1A0000，则选择D0数据到输出端，即QD0。如：A2A1A0001，则选择D1数据到输出端,即QD1，其余类推。2、双四选一数据选择器 74LS153所谓双4选1数据选择器就是在一块集成芯片上有两个4选1数据选择器。引脚排列如图13，功能如表12。 表12 输 入输 出A1A0Q10000D0001D1010D2011D3 图13 74LS153引脚功能、为两个独立的使能端；A1、A0为公用的地址输入端；1D01D3和2D02D3分别为两个4选1数据选择器的数据输入端；Q1、Q2为两个输出端。1）当使能端（）1时，多路开关被禁止，无输出，Q0。2）当使能端（）0时，多路开关正常工作，根据地址码A1、A0的状态，将相应的数据D0D3送到输出端Q。如：A1A000 则选择DO数据到输出端，即QD0。A1A001 则选择D1数据到输出端，即QD1，其余类推。3、数据选择器的应用实现逻辑函数 例1：用8选1数据选择器74LS151实现函数 采用8选1数据选择器74LS151可实现任意三输入变量的组合逻辑函数。 作出函数F的功能表，如表73所示，将函数F功能表与8选1数据选择器的功能表相比较，可知（1）将输入变量C、B、A作为8选1数据选择器的地址码A2、A1、A0。（2）使8选1数据选择器的各数据输入D0D7分别与函数F的输出值一一相对应。 表13输 入输 出CBAF00000011010101111001101111011110即：A2A1A0CBA， D0D70D1D2D3D4D5D61则8选1数据选择器的输出Q便实现了函数 接线图如图14所示。图14 用8选1数据选择器实现显然，采用具有n个地址端的数据选择实现n变量的逻辑函数时, 应将函数的输入变量加到数据选择器的地址端(A),选择器的数据输入端（D）按次序以函数F输出值来赋值。例2：用4选1数据选择器74LS153实现函数函数F的功能如表14所示表14 表15输 入输出ABCF00000010010001111000101111011111输 入输出中 选数据端ABCF000100D00010101D1C100101D2C110111D31 函数F有三个输入变量A、B、C，而数据选择器有两个地址端A1、A0少于函数输入变量个数，在设计时可任选A接A1，B接A0。将函数功能表改画成15形式，可见当将输入变量A、B、C中B接选择器的地址端A1、A0，由表15不难看出：D00， D1D2C， D31 则4选1数据选择器的输出，便实现了函数 接线图如图16所示。 图16 用4选1数据选择器 实现 当函数输入变量大于数据选择器地址端（A）时，可能随着选用函数输入变量作地址的方案不同，而使其设计结果不同，需对几种方案比较，以获得最佳方案。 三、实验设备与器件 1、5V直流电源 2、逻辑电平开关 3、逻辑电平显示器 4、74LS151（或CC4512） 5、74LS153（或CC4539） 四、实验内容1、测试数据选择器74LS151的逻辑功能接图17接线，地址端A2、A1、A0、数据端D0D7、使能端接逻辑开关，输出端Q接逻辑电平显示器，按74LS151功能表逐项进行测试，记录测试结果。 图17 74LS151逻辑功能测试 2、测试74LS153的逻辑功能测试方法及步骤同上，记录之。3、用8选1数据选择器74LS151设计三输入多数表决电路 1）写出设计过程 2）画出接线图 3）验证逻辑功能4、用双4选1数据选择器74LS153实现全