电子技术基础实验B实验指导书A.doc

电子技术基础B实验指导书 一、 模拟电路实验部分实验一 常用电子仪器的使用一、实验目的1掌握函数信号发生器和交流毫伏表的使用方法。2初步掌握用双踪示波器的正确使用方法。 3练习使用函数信号发生器、交流毫伏表和双踪示波器的连用。二、实验仪器1双踪示波器 YB4320A 一台2函数信号发生器 YB1605 一台3交流毫伏表 YB2172 一台4数字万用表 DT9505 一块三、预习要求 1预习双踪示波器、函数信号发生器和交流毫伏表的基本工作原理、操作步骤和调整使用方法（详见附录二：常用仪器、仪表使用）。2使用双踪示波器测量时，如果波形左右移动，应如何处置？如果荧光屏上出现多条横线，这是什么原因引起的？3使用毫伏表测量交流电压时，当置于灵敏度较高档位时（量程较小），只要在输入接线柱上接入一条测试线，并没有加入被测电压，毫伏表的表针就摆动，这是为什么？4带有直流成分的交流电压信号应如何测试？四、实验原理1数字万用表（DT9505）DT9505型数字万用表是一种多功能的数字显示仪表，可用来测量直流电压/电流、交流电压/电流、电阻和电容等。频率范围为40400Hz。具体操作和使用详见附录二的数字万用表部分。2交流毫伏表（YB2172）YB2172交流毫伏表是一种用来测量正弦波电压有效值的电子仪表，可对一般放大器和电子设备电压进行测量。只适用于测量5HZ2MHZ的正弦波交流信号。开机后，10秒钟内指针无规则摆动数次是正常的。测量未知电压时，应将量程开关置于最大档，然后逐级减少量程。具体操作和使用详见附录二的第三节交流毫伏表部分。3函数信号发生器（YB1605）YB1605函数信号发生器是一种新型多功能高精度信号源，具有数字频率计、计数器及电压显示功能，信号发生器可以配合产生调频信号。提供有正弦波、方波、三角波、锯齿波和脉冲等信号，输出频率范围从0.5HZ到5MHZ可调。还有VCF输入，DC电平设置，以及TTL和CMOS脉冲输出。该仪器也可用作频率计使用，频率计的测量范围从1HZ到10MHZ。具体操作和使用详见附录二的第二节函数信号发生器部分。4双踪示波器（YB4320A）双踪示波器是一种多用途的示波器，它可以用来观察正弦波信号和脉冲信号，也可以测量各种交流信号的周期、幅度及交流电压中的直流成分等。由于功能多，结构比较复杂，面板上的各控制旋钮比较轻巧，机械强度低，在转换和调面板上各控制旋钮时不要用力过猛，更不要任意扳动，一定要按下面的方法正确调整和使用示波器，掌握双踪示波器的规范化操作步骤和正确的测量方法。（1）开机前示波器面板上有关控制旋钮应作如下预置： 亮度（INTENSITY） 适中 聚焦（FOCUS） 适中 垂直（Y轴）位移（POSITION） 居中 （5）扩展键弹出 垂直工作方式（MODE） 通道1（CH1） 触发方式（TRIG MODE） 自动（AUTO） 触发电平（TRIG LEVEL） 锁定（LOCK） 触发源（SOURCE） 内（INT） 垂直输入耦合选择开关（AC-GND-DC） 接地（GND） 垂直（Y轴）灵敏度选择（Volts/Div） 5V/Div 水平（X轴）扫描速度（Time/Div） 0.5ms/Div 以上没有提到的控制键均弹出，所有的控制键如上设定后，打开电源，指示灯亮，待半分钟左右后，在示波器荧光屏上应出现一条水平（X轴）扫描线。调节聚焦旋钮直到轨迹最清晰。如果电源打开后却不用示波器时，将亮度旋钮逆时针方向旋转以减弱亮度。 （2）双踪示波器的一般检查屏幕上显示信号波形高于20Hz的频率的大多数信号可以同步显示，由于触发方式为自动，即使没有信号，屏幕上也会出现光迹。如果被测信号的频率低于20Hz，或被测信号为直流电压，或被测的交流信号中带有直流成分时，则触发方式开关选择常态（NORM），并且AC-GND-DC开关选择DC（选择AC表示输入信号通过电容耦合到输入端，因此只能测量交流信号；而DC表示直接耦合到输入端）。需要观察两个波形时将垂直工作方式设定为双踪（DUAL），这时可以很方便地显示两个波形。如果用于同时观察两路不相关的信号，则需要选择交替触发键（ALT TRIG），触发信号随系统交替变换，因此两个通道的波形都能稳定同步。显示X-Y图形（李沙育图形）当按下X-Y开关时，示波器CH1为X轴输入，CH2为Y轴输入。叠加的使用当垂直工作方式开关设定为ADD（叠加），可显示两个波形的代数和。（3）信号的测量直流电压的测量选择AC-GND-DC开关至GND，将零电平定位到屏幕上的最佳位置，这个位置不一定在屏幕的中心。将Volts/Div设定到合适的位置，然后将AC-GND-DC开关拨到DC。直流信号将会产生偏移，直流电压可通过偏移刻度的总数乘以Volts/Div值得到。例如，在图2-1-1中，如果Volts/Div选择是50mV/Div，一共偏移了4.2格，则该直流电压为210mV4.2=210mV当然，如果探头选择的是“10”（即衰减10倍），则实际的电压值还要乘10。图2-1-1测量直流电压的测量交流电压的测量与测量直流电压一样，将零电平定位到屏幕上任一方便的位置，再据屏幕上显示的波形进行测量。例如，在图2-1-2中，电压信号的峰-峰值VP-P共占了5格，如果Volts/Div选择为1V/Div，电压峰峰值计算为：1V/Div5Div=5V。当然，如果探头为“10”（即衰减10倍），则实际电压峰-峰值为50V。有效值计算为V有=（VP-P/2）0.707图2-1-2 交流电压测量示意图如果交流信号被叠加在一个直流电压上，交流部分的测量可通过AC-GND-DC开关设置为AC，这将隔开直流信号部分，仅耦合交流部分。频率和时间的测量如图2-1-3所示，一个周期是A点到B点，在屏幕上共占有为4格。假设扫描时间设置为1ms/Div，则周期：T=1ms/Div4Div=4.0ms频率：f=1/T=1/4ms=250HZ不过，如果周期运用“5”扩展，那么实际Time/Div则为指示值的1/5。即周期减少为原来的五分之一。此外，还能测量时间差、上升（下降）沿时间、电视信号等。图2-1-3 频率和时间的测量示意图五、实验内容及步骤1数字万用表、交流毫伏表、函数信号发生器的使用练习。调节函数信号发生器，使输出显示幅度（峰峰值）为1V的正弦波交流信号，用交流毫伏表和数字万用表分别测出在表2-1-1所示不同频率点上的有效值，并按表2-1-1记录。表2-1-1函数信号发生器VP-P=1V50 Hz100Hz500Hz1kHz5kHz10kHz100kHz交流毫伏表数字万用表2交流毫伏表、函数信号发生器、双踪示波器的使用练习。简单按以下步骤操作：（1）先调节函数信号发生器的输出频率。（2）将毫伏表与函数信号发生器相连，测出所需要的输出电压（有效值）。（3）用示波器观察并记录上述信号。上述步骤完成后，按表2-1-2将数据记录下来。包括电压峰峰值（“V/Div”格数）、周期（“T/Div”格数），并计算出频率（f）、有效值（V有）。表2-1-2函数信号发生器（正弦波信号）交流毫伏表读数示波器测量周期（频率）幅度T/Div格数TfV/Div格数VP-PV有5kHZ10mV150kHZ800mV六、实验报告要求1说明用示波器测量正弦波信号的VP-P与毫伏表测量的值有何区别？2写出双踪示波器、函数信号发生器、毫伏表连用时的操作步骤。3数字万用表和交流毫伏表在测量电压时，该怎样区别使用？4用双踪示波器测量频率为100kHZ、电压峰峰值为30V的正弦波信号时，要在示波器上显示幅度适当、有两个完整周期的正弦波信号，示波器面板上的主要控制旋钮应如何预置？实验二 单级放大器一、实验目的1熟悉使用模拟电路实验箱。2掌握放大器静态工作点的调试方法及对放大器性能的影响。3学习测量放大器静态工作点Q、电压放大倍数AV、输入电阻Ri和输出电阻RO的方法，了解共射极电路特性。4了解单级放大器最大动态范围的调整测试方法。5进一步熟悉几种常用电子仪器的调整使用方法。二、实验仪器1模拟电路实验箱 SAC-MS3 一台2双踪示波器 YB4320A 一台3函数信号发生器 YB1605 一台4交流毫伏表 YB2172 一台5数字万用表 DT9505 一块三、预习要求1学习几种常用仪器的规范化操作步骤和使用方法。2三极管及单级放大器的工作原理。3影响放大器工作的因素有那些？放大器电压放大倍数又受到那些因素的影响。四、实验原理1静态工作点的选择为了保证放大器能够正常工作，并且不失真地将交流信号进行放大，必须选择合适的静态工作点Q 。图2-2-1 具有最大动态范围的静态工作点要获得最大不失真的输出电压，静态工作点应该选择在晶体管输出特性曲线上交流负载线的中点，如图2-2-1所示，以保证在交流信号的整个周期内晶体三极管都处于导通放大状态。若静态工作点选择得过高（如图2-2-2中的Q1点），就会引起饱和失真；若静态工作点选择得过低（如图2-2-2中的Q2点），就会引起截止失真。图2-2-2 静态工作点不合适引起放大器失真2单级放大器的放大倍数 图2-2-3是一个分压式偏置电路，它具有自动调节静态工作点的能力，当外界环境温度发生变化或更换晶体管时，Q点能够基本保持不变。放大器的放大倍数为： （2-2-1）由上式可见，当RL=，即无负载时，放大器的放大倍数最大；当接上负载后，放大倍数降低；当RL=RC时，放大倍数下降到无负载时的1/2。 图2-2-3 单级放大器实验电路图五、实验内容及步骤1安装实验电路图按图2-2-3所示连接电路图（注意接线前先关掉电源），接线后仔细检查（可请指导教师检查），确认无误后再接通电源。2静态工作点的调整为了保证放大器能够正常工作，并且不失真地将交流信号进行放大，必须先选择合适的静态工作点Q 。调节RP电阻，使VC=6V左右。按表2-2-1测试记录（注意：测量时Rb1，应先断开电源，再将被测量的电阻支路断开）。表2-2-1VBEQVCEQRb1ICQ（计算）3放大倍数的测试在放大器（如图2-2-3所示）的输入端Vi加入频率为5kHz、有效值为5mV的正弦波信号（即Vi=5mV）。用毫伏表分别测量出不同负载情况下的Vo，并分别计算出放大器的电压放大倍数AV，记录在表2-2-2中。表2-2-2RLVi（mV）VoAv=Vo/Vi（计算）55.1k52k54输入和输出电阻的测量（1）输入电阻的测量图2-2-4 输入电阻的测量将2k电阻接入电路中（即RS=2k），测量电路原理如图2-2-4所示，用毫伏表可以分别测量出Vi和VS，通过分压关系可知 （2-2-2）即可求出输入电阻Ri （2-2-3）（2）输出电阻的测量测量电路原理如图2-2-5所示，在输出不失真的情况下，分别测出Vo（不接入负载RL时的输出）和VL（接入负载RL时的输出），则 （2-2-4）即可求出输入电阻Ro （2-2-5）图2-2-5 输出电阻的测量将上述测量及计算结果填入表2-2-3表2-2-3输 入 电 阻输 出 电 阻测量值计算值测量值计算值VSViRi（测算）Ri（理论）VoVLRo（测算）Ro（理论）5动态范围研究（选做）放大器的电路参数如图2-2-3所示，接上负载电阻RL（RL=5.1k），将频率为5kHZ，电压为几毫伏的正弦波信号加到放大器的输入端，用示波器观察输出电压的波形，如果输出电压波形不失真，则逐渐增大输入电压，直到输出电压波形出现失真，如果出现单峰或上下峰不对称的切顶，则要调节Rp的大小来观察输出电压波形的变化，如调整后输出电压波形不失真，可稍微增大输入电压，如输出电压波形出现双向切顶失真，则要减小输入电压。然后在反复调节Rp和输入电压，直到在示波器上观察到输出电压波形刚好出现上、下峰同时切顶失真为止，此时用毫伏表分别测量出Vi和Vo的大小，此时的Vi即为放大器的最大允许输入电压，而VO即为放大器的最大输出电压（最大的动态范围），再测量出VCEQ，计算出ICQ，并将结果记入表2-2-4中的中间一栏。再增大（顺时针）和减小RP电阻，同样测量出不同的VCEQ，并记下此时的波形，将结果分别记入表2-2-4中。输出波形若有失真，并判断是何种失真（饱和或截止）。表2-2-4RPVCEQViVoICQ（计算）输出波形若有失真并判断何种失真增大合适减小六、实验报告要求1注明你所完成的实验内容和思考题，简述相应的基本结论。2通过实验数据说明静态工作点和负载对放大器性能的影响。3写出较为详细的实验报告，要求你能够使一个懂得电子电路原理但没有看过本实验指导书的人可以看懂你的试验报告，并相信你在实验中得出的基本结论。实验三 仿真实验：射极跟随器仿真一、实验目的1熟练掌握电路仿真软件Electronics Workbench 5.0的使用。2通过对射极跟随器的仿真，进一步掌握射极跟随器的工作原理与特点。3通过此次实验，掌握在微机上运行电路仿真软件Electronics Workbench 5.0的实验方法。二、预习要求1进一步预习电路仿真软件Electronics Workbench 5.0的使用。2学习放大器各项参数的测试方法。3复习射极跟随器的相关知识。三、实验内容及步骤1按下图连接仿真实验电路图。图2-3-1 射极跟随器仿真实验电路图2断开信号源，用数字多用表直流档测量晶体管各电极对地的电位，将测试数据填入下表：表2-3-1测量值计算值VBEQVCEQVEQIEQ= VEQ/RC3测量电压放大倍数连接信号源，在VS端加入频率为5kHz，幅度为3V的正弦信号，连接负载电阻RL，用示波器观察Vi和VL处的波形，用数字多用表的交流档测量出Vi和VL的值，填入下表：表2-3-2测量值计算值ViVLAv= VL/ Vi4、测量输入、输出电阻（1）输入电阻因为：Vi=VSRi/(RS+Ri)，则Ri=ViRS/(VS-Vi) 所以用数字多用表的交流档测量出Vi和VS,就可以计算出Ri。将测试数据填入表2-3-3。表2-3-3测量值计算值VSViRi=ViRS/(VS-Vi)（2）输出电阻Ro因为：VL=VoRL/(Ro+RL) ，则Ro=(Vo-VL ) RL/ VL 其中VL 为连接负载电阻RL的输出电压，Vo为不连接负载电阻RL的输出电压。所以用数字多用表的交流档测量出Vo和VL,就可以计算出Ro。将测试数据填入表2-3-4。表2-3-4测量值计算值VoVLRo=(Vo-VL ) RL/ VL四、实验报告要求1整理实验数据并分析。2写下在进行操作和调试中的心得体会，总结射极跟随器的工作原理与特点。实验四 两级阻容耦合放大器一、实验目的1了解多级阻容耦合放大器组成的一般方法。2掌握静态工作点及电路性能指标的调测方法。3学会放大器频率特性的测试方法。4了解多级放大器与带宽增益的关系。二、实验仪器1模拟电路实验箱 SAC-MS3 一台2双踪示波器 YB4320A 一台3函数信号发生器 YB1605 一台4交流毫伏表 YB2172 一台5数字万用表 DT9505 一块三、预习要求1预习多级阻容耦合放大器的电压增益，以及频率特性的有关理论知识。2估算该实验电路的各级电压增益（=705）。 3在测量放大器各级电流时，如ICQ达不到要求（或高或低），应怎样调整电路元件参数。四、实验原理阻容耦合放大器是多级放大器中常见的一种，其特点是各级直流工作点相互独立，可分别进行调整。在考虑级间影响时，即将前级的输出电阻作为后级的信号源内阻，或将后级的输入电阻作为前级的负载，其总增益AV=Av1Av2，但增益越高，其频带（BW0.7）越窄，增益带宽的关系可以用“增益带宽积”来描述，用符号GB来表示（即GB=Av BW0.7）。图2-4-1 两级阻容耦合放大器实验电路图对于两级阻容耦合放大器而言，第一级常采用共射极放大电路，第二级输出信号幅度大，主要考虑如何获得最大而又不失真的输出幅度，即达到最大输出动态范围。为获得最大输出动态范围，第二级静态工作点应调在交流负载线的中点，称为最佳静态工作点。在阻容耦合放大器中，因有电抗元器件存在，电压放大倍数将随信号频率而变，在高低频段，放大倍数均会随着频率的变化而有所下降。在低频段，下限截止频率fL由耦合电容和发射极旁路电容决定，在高频段，上限截止频率fH由级间电容效应决定，则带宽BW0.7=fHfL。 五、实验内容及步骤实验电路如图2-4-1所示。1静态工作点测试 按电路图接线，注意接线尽可能少。调整合适的静态工作点，要求在输出波形不失真的前提下，输出幅度尽可能大，因此静态工作点尽可能调在交流负载线的中点。第一级为增加信噪比，静态工作电压尽可能低。分别调整RP1和RP2，使VCE1=67V ，VCE2=45V，测出各级的直流静态工作电压，填入表2-4-1。表2-4-1三 极 管测 量 值计 算 值VBQVCQVEQICQ第一级第二级2测量放大器的放大倍数在放大器（如图2-4-1所示）的输入端Vi加入频率为5kHz、有效值为2mV的正弦波信号（即Vi=2mV）。用毫伏表分别测量出不同负载情况下的Vo1、 Vo2（Vo），并分别计算出第一级放大倍数Av1= Vo1/ Vi、第二级放大倍数Av2= Vo2/ Vo1 和总的放大倍数AV =VO2/ Vi，记录下表2-4-2。表2-4-2给 定 参 数实 测计 算RLVi（mV）Vo1Vo2（Vo）Av1Av2Av25.1k24用逐点法测量放大器的幅频特性选择Vi适当的幅度（频率仍为5kHz），用示波器监测输出Vo，使输出波形不失真，用毫伏表测出此时输出信号Vo的幅度。保持输入信号幅度不变逐步增加频率，直到输出信号幅度Vo减少为原来的70%，此时输出信号的频率即为放大器的上限截止频率fH，然后再逐渐减少频率，使输出信号幅度也同样减少为原来的70%，此时输出信号频率即为放大器的下限截止频率fL，测量并记录fH和fL，求出通频带宽BW0.7=fHfL，记录在表2-4-3中。画出放大器的幅频特性图，参考图2-4-2所示。表2-4-3f（Hz）1030501001k10k100k180k200k250k500k1MVo（注意：自己也可选择另外的频率点进行测量，一般是在变化快的频段多测量几个频点）图2-4-2 幅频特性示意图六、实验报告要求1画出本实验电路的交流等效电路。2整理实验数据填入相应表格中，与估算值进行比较，对误差进行分析。3画出相应的幅频特性曲线。4通过实验回答下列问题：（1）当用毫伏表测量信号源的输出信号时，若将两者的信号端与“地”端交叉连接，会出现什么现象？ （2）用逐点法测量放大器的幅频特性时，应注意什么问题？实验五 差动式放大器一、实验目的1熟悉差动放大器的工作原理和性能特点。2了解零点漂移产生的原理及抑制零漂移的方法。3掌握差动放大器的基本测试方法。二、实验仪器1模拟电路实验箱 SAC-MS3 一台2双踪示波器 YB4320A 一台3函数信号发生器 YB1605 一台4交流毫伏表 YB2172 一台5数字万用表 DT9505 一块三、预习要求1复习差动放大器的工作原理等有关理论知识。2计算图2-5-1的静态工作点（=705）及电压放大倍数。3当输入为交流信号，在对双端输出的Avd、Avc进行测量时，为什么毫伏表不能直接跨接在输出端测量Voc、Vod？4调零时，测量差动放大器的双端输出电压Vo应该用毫伏表还是万用表？四、实验原理差动式放大器能较好地解决直流耦合放大器的特殊问题零点漂移，这是因为共模电阻Re对共模信号有较强的负反馈作用，而对差模无反馈。若电路性能完全对称，在输出端还可对共模信号进行抵消，在理想情况下，Voc=|Voc1Voc2|=0。当然，实际电路中，元器件的对称只是相对的，而不是绝对的，因而对共模总有一定放大，只不过放大作用很小。实际应用中要求共模放大倍数越小越好。共模抑制比KCMR是表征差动式放大器对共模抑制能力的重要参数，定义为 （2-5-1）为了增大KCMR，可以增大Re。实际上采用恒流源电路代替Re，如图4-6-1所示。实际加到差动式放大器两输入端的信号电压往往为任意信号，它们既不是差模信号，又不是共模信号。在这种情况下，将Vi1和Vi2改写成下列两式： （2-5-2） （2-5-3）从上两式就可以看到，它们可分解为一对数值相等、极性相同的共模信号和一对数值相等、极性相反的差模信号之和，即 （2-5-4） （2-5-5）其中，当输入采用的是交流信号时，在对双端输出测量时，应注意毫伏表不能直接跨接在输出端直接测量，应分别测出单端对地的输出电压，对于差模信号：Vod=Vod1+Vod2 （2-5-6）对于共模信号：Voc=Voc1-Voc2 （2-5-7）图2-5-1 差动放大器实验电路五、实验内容及步骤实验电路如图2-5-1所示1测量静态工作点。测量前先用万用表调零，将输入端短路并接地，即A、B点与地短接，调节RP使Vo=0。测量三极管T1、T2的静态工作点。表4-6-1对地电压VCQ1VCQ2VEQ1VEQ2VBQ1VBQ2测量值（V）2、差模电压放大倍数 由A端差模输入f=1kHz，幅度约为30mV的正弦信号（注意：在信号源与A端之间接22F电容），B端接地。用示波器分别观察Vc1、Vc2输出不失真情况下，然后用毫伏表分别测量输入信号Vi及输出Vc1、Vc2值，计算差动放大器的差模电压增益Avd。3、共模电压放大倍数 将B与地断开后与A短接，仍然输入f=1kHz正弦信号，幅度约为300mV，构成共模输入。然后用毫伏表测量Vc1、Vc2，计算差动放大器的共模电压增益Avc，并计算共模抑制比KCMR。4、带恒流源的差动放大器电路改接成带恒流源的差动放大器电路1点接3点，重复上述实验内容。并将实验数据填入表2-5-2中.表2-5-2 类别电路差模（Vi1 =30mV, Vi2 =0）共模（Vi1= Vi2=100mV）共模抑制比Vc1Vc2Avd1Avd1AvdVc1Vc2Avc1Avc2AvcKCMR=Avd/Avc典型恒流源六、实验报告要求1根据实测数据计算图2-5-1电路的静态工作点，与预习计算结果相比较。2整理实验数据，计算各种接法的电压放大倍数，并与理论计算值相比较。3总结差放电路的性能和特点。4总结两种情况下的优缺点。 实验七 仿真实验：两级放大器仿真一、实验目的1了解多级阻容耦合放大器的一般组成方法。2通过对电路的仿真，巩固多级放大器的相关理论知识。3了解多级放大器的电压增益与各单级电压增益的关系。4学会放大器频率特性的测试方法。二、预习要求1进一步熟悉电路仿真软件Electronics Workbench 5.0的使用。2预习多级放大器的电压增益以及频率特性的有关知识。3估算电路的静态工作点（80）以及电压增益的大小。三、实验内容及步骤1绘制仿真实验电路图如下图所示（三极管型号：2N2218）。图2-7-1 两级阻容耦合放大器仿真实验电路图2测试静态工作点将信号源断开，用数字多用表直流档或直流工作点的分析测量三极管T1和T2的静态工作点，测试数据填入下表中。表2-7-1对地电压VC1VC2VE1VE2VB1VB2测量值（V）3测量放大器的电压放大倍数将信号源连接好，并设置频率为5kHz，幅度为0.5mv的正弦信号，用数字多用表交流档测量输入电压Ui和各级输出电压Uo1、Uo2，并计算出各级电压放大倍数Av1、Av2、Av。将数据记录在下表中。表2-7-2给定参数测量值计算值RLUiUo1Uo2Av1Av2Av3K4测量放大器的幅频特性利用交流频率分析（Analysis/AC Frequency）, 选择输出电压节点分析、起始频率（FSTART=10Hz）、终点频率（FSTOP=100MHz）、扫描形式（Sweep type）选择decade、显示点数（Number of Points）选择100。在所得的幅频特性图中测量电路的上限截至频率fH和下限截至频率fL（输出电压下降到中频段输出电压的0.707倍时所对应的频率值），数据记录在表中。表2-7-3fHfL带宽WB0.7图2-7-2 幅频特性图图2-7-2 相频特性图四、实验报告要求1进一步掌握差动式放大器的工作原理和基本特征。2通过数据总结多级放大器的电压增益与各单级电压增益的关系。3分析负载电阻对各级电压放大倍数的影响。4放大器的上限截至频率和下限截至频率与电路那些因素有关。实验八 运算放大器的基本线性应用一、实验目的1了解运算放大器的基本使用方法。2掌握用集成运算放大器组成的比例和加、减法等电路的特点及性能。3学会上述电路的测试和分析方法。4学会使用运算放大器A741的线性应用。二、实验仪器1模拟电路实验箱 SAC-MS3 一台2双踪示波器 YB4320A 一台3函数信号发生器 YB1605 一台4交流毫伏表 YB2172 一台5数字万用表 DT9505 一块三、预习要求1复习有关集成运放线形应用方面的内容，弄清与本实验有关的各种应用电路和工作原理。2根据实验电路参数，计算出各种应用电路的理论输出。四、实验内容及步骤1调零按图4-10-1接线，接通电源后，调节调零电位器RP，使输出VO=0（小于10mV），运放调零后，在后面的实验中均不用调零了。图2-8-1 调零电路2反相比例运算： 电路如图2-8-2所示，按表2-8-1给定的Vi值计算和测量对应的Vo值，把结果记入表2-8-1中。图2-8-1 反相比例运算电路表2-8-1Vi（V）-0.7-0.300.51.0理论计算值Vo（V）实际测量值Vo（V）实际放大倍数Av3同相比例运算：电路图如2-8-3所示，根据电路参数，按给定的Vi值计算和测量出对应不同Vi值的Vo值,把计算结果和实测数据填入表2-8-2中。图2-8-3 同相比例运算电路表2-8-2Vi（V）-0.9-0.500.50.9理论计算值VO（V）实际测量值VO（V）实际放大倍数Av4加法运算： ，按图如2-8-4接线，经检查无误后，方可接通电源。测试几组不同的Vi1和Vi2的值及对应的输出Vo值，将计算结果及测试的值填入表2-8-3中。图2-8-4 加法运算电路表2-8-3输入信号Vi1（V）00.50.7-0.6-0.5输入信号Vi2（V）0.30.30.40.40.5计 算 值 VO（V）实际测量VO（V）5减法运算： ， 按图2-8-5接线，经检查无误后方可接通电源，然后在输入端输入几组不同的Vi1和Vi2的值，测出对应的输出Vo的值。图2-8-5 减法运算电路表2-8-4输入信号Vi1（V）1.00.70.80.3-0.2输入信号Vi2（V）1.21.00.6-0.50.4计算值VO（V）实际测量VO（V）五、实验报告要求1总结本实验中四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。 二、 数字电路实验部分实验一 熟悉实验仪器及集成逻辑门功能测试一、实验目的1熟悉数字逻辑电路实验箱及数字万用表的使用方法。2熟悉74LS00、74LS20、74LS28、74LS86等集成逻辑门的逻辑功能及测试方法。二、预习要求 1学习数字逻辑电路实验箱及数字万用表的规范化操作步骤。2复习与非门、或非门、异或门等基本逻辑门的逻辑功能。三、实验仪器与器件1数字逻辑电路实验箱 SACDS4 一台2数字万用表 DT9505 一块3集成电路74LS00、74LS20、74LS28、74LS86各一只四、实验原理在数字系统中，除应用与、或、非三种基本逻辑运算之外，还广泛应用与、或、非的不同组合，最常见的复合逻辑运算有与非、或非、与或非、异或和同或等。 1与非门引脚排列分别如图3-1-1和3-1-2所示。 图3-1-1 74LS00引脚排列图 图3-1-2 74LS20引脚排列图2或非门引脚排列如图3-1-3所示。3异或门引脚排列如图3-1-4所示。 图3-1-3 74LS28引脚排列图 图3-1-4 74LS86引脚排列图 五、实验内容及步骤1测试二输入四与非门74LS00其中一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系，并按表3-1-1测试其功能。表3-1-1输 入输 出 YAB电压（V）逻辑状态000110112测试二输入四或非门74LS28其中一个或非门的输入和输出之间的逻辑关系，并按表3-1-2测试其功能。表3-1-2输 入输 出 YAB电压（V）逻辑状态000110113测试二输入四异或门74LS86其中一个异或门的输入和输出之间的逻辑关系，并按表3-1-3测试其功能。表3-1-3输 入输 出 YAB电压（V）逻辑状态000110114测试二四输入与非门74LS20其中一个与非门的输入和输出之间的逻辑关系，并按表3-1-4测试其功能。表3-1-4输 入输 出 YABCD电压（V）逻辑状态000000010011011111115利用与非门组成其它门电路并测试其逻辑功能。（1）组成与门电路根据与门的逻辑表达式得知，可以用两个与非门组成与门。并按表3-1-5测试其功能。（2）组成或门电路根据摩根定理，或门的逻辑函数表达式可写成，因此一次用三个与非门可以构成或门。并按表3-1-6测试其功能。表3-1-5 表3-1-6 六、实验报告要求1整理测试所得数据，总结TTL基本逻辑门的逻辑功能。2与非门和或非门有多余输入端应如何处理。 实验五 组合逻辑电路分析一、实验目的1掌握组合逻辑电路的分析方法。2验证半加器、全加器、半减器、全减器、奇偶校验器、原码/反码转换器逻辑功能。二、预习要求 1复习组合逻辑电路的分析方法。2学习半加器、全加器、半减器、全减器、奇偶校验器、原码/反码转换器原理及功能。三、实验设备与器件1数字逻辑电路实验箱 SACDS4 一台2双踪示波器 YB4320F 一台3数字万用表 DT9505 一块4集成电路74LS00三只和74LS86一只四、实验原理所谓组合逻辑电路的分析，就是根据给定的逻辑电路图，求出电路的逻辑功能。 1分析的主要步骤如下：（1）由逻辑图写表达式 （2）化简表达式； （3）列真值表； （4）描述逻辑功能。五、实验内容及步骤1分析半加器的逻辑功能（1）用两片74LS00（引脚见附录）按图3-5-1接线。74LS00芯片14脚接+5V，7脚接地。图3-5-1 半加器（2）写出该电路的逻辑表达式，列真值表（3）按表3-5-1的要求改变A、B输入，观测相应的S、C值并填入表3-5-1中。（4）比较表3-5-1与理论分析列出的真值表，验证半加器的逻辑功能。表3-5-1 输 入输 出ABSC000110112分析全加器的逻辑功能（1）用三片74LS00按图3-5-2接好线。74LS00芯片14脚接 +5V，7脚接地。图3-5-2 全加器（2）分析该线路，写出Sn、Cn的逻辑表达式，列出其真值表。（3）表3-5-2利用开关改变An、Bn、Cn-1的输入状态，借助指示灯或万用表观测Sn、Cn的值填入表3-5-2中。（4）表3-5-2的值与理论分析列出的真值表加以比较，验证全加器的逻辑功能。 表3-5-2输 入输 出AnBnCn-1SnCn0000010100111001011101113分析半减器的逻辑功能（1）用两片74LS00按图3-4-3接好线。74LS00芯片14脚接 +5V，7脚接地。图3-5-3 半减器（2）分析该线路，写出D、C的逻辑表达式，列出真值表。（3）按表3-4-3改变开关A、B状态，观测D、C的值并填入表3-5-3中。（4）将表3-4-3与理论分析列出的真值表进行比较，验证半减器的逻辑功能。表3-5-3输 入 输 出ABDC000110114分析全减器的逻辑功能（1）用一片74LS86和两片74LS00按图3-5-4接线。各片的14脚接 +5V，7脚接地。图5-5-4 全减器（2）分析该线路，写出Dn、Cn的逻辑表达式，列出真值表。（3）按表3-5-4改变An、Bn、Cn-1的开关状态，借助万用表或指示灯观测输出Dn、Cn的状态并填入表3-5-4中。（4）对比表3-5-4和理论分析列出的真值表，验证全减器的逻辑功能。表3-5-4输 入输 出AnBnCn-1DnCn0000010100111001011101115分析四位奇偶校验器的逻辑功能（1）用74LS86按图3-5-5接好线。74LS86芯片14脚接+5V，7脚接地。图5-5-5 四位奇偶校验器（2）分析该线路，写出逻辑表达式，列出真值表。（3）按表3-5-5改变A、B、C、D开关状态，借助指示灯或万用表观测输出F状态，填入表3-5-5中。（4）对比表3-5-5与理论分析列出的真值表，验证奇偶校验器的逻辑功能。 表3-5-5 输 入输出ABCDQ00000001001000110100010101100111100010011010101111001101111011116分析四原码/反码转换器的逻辑功能图3-5-6 四原码/反码转换器（1）用74LS86按图3-5-6接好线。74LS86芯片14脚接 +5V，7脚接地。（2）分析该线路，写出逻辑表达式，列出真值表。（3）按表3-5-6利用开关改变M、K3、K2、K1、K0的输入状态，借助指示灯或万用表观测 Q3、Q2、Q1、Q0的状态，填入表3-5-6中。 （4）对比分析理论值与实测值，验证该线路的功能。表3-5-6输 入输 出M=0M=1K3K2K1K0Q3Q2Q1Q0Q3Q2Q1Q000000001001101111111六、实验报告要求1将各组合逻辑电路的观测结果认真填入表格中。2分析各组合逻辑电路的逻辑功能。3学会用与非门设计半加器、全加器、半减器、全减器。4独立操作，交出完整的实验报告。 实验八 译码器及其应用一、实验目的1熟悉显示译码器的功能及数码显示。2掌握译码器的工作原理及测试方法。3掌握用译码器设计组合逻辑电路的方法。二、预习要求 1熟悉74LLSl38、74LS47的功能特点及管脚排列。2根据实验任务要求设计电路。3画出实验电路图。三、实验设备与器件1数字逻辑电路实验箱 SACDS4 一台2双踪示波器 YB4320F 一台3数字万用表 DT9505 一块4集成电路74LS00、74LS20、74LS47、74LS138各一只7共阳数码管一只四、实验原理1数字显示电路是数字设备不可缺少的部分。数字显示电路通常由显示译码器、驱动器和显示器等部分组成，如图3-8-1所示。图3-8-1 数字显示电路的组成方框图（1）数字显示器件 数字显示器件是用来显示数字、文字或者符号的器件，常见的有辉光数码管、荧光数码管、液晶显示器、LED数码管、场致发光数字板、等离子体显示板等等。这里我们主要讨论LED数码管。LED数码管又称为半导体数码管，它是由多个LED按分段式封装制成的。LED数码管有两种形式：共阴型和共阳型。（a） 外形图 （b） 共阴型 （c） 共阳型图3-8-2 七段显示LED数码管LED数码管通常采用图3-8-3所示的七段字形显示方式来表示09十个数字。图3-8-3 七段数码管字形显示方式（2）七段显示译码器七段显示器译码器把输入的BCD码，翻译成驱动七段LED数码管各对应段所需的电平。74LS47是一种共阳七段显示译码器。图3-8-4 74LS47的逻辑符号译码输入端：D、C、B、A，为8421BCD码；七段代码输出端：a、b、c、d、e、f、g，某段输出为低电平时该段点亮，用以驱动低电平有效的七段显示LED数码管；试灯输入端LT：它是低电平有效，当LT0，数码管的七段全亮，与输入的译码信号无关；灭灯输入端BI：当BI/RBO作为输入使用，且BI0时，数码管七段全灭，与译码器信号输入无关；动态灭零输入端RBI：当LT1，RBI0，且译码输入全为“0”时，该位输出不显示，即“0”字被熄灭，当译码输人为非“0”时，则正常显示，本输入端用于消隐无效的“0”，如数据为“02”时，消隐状态时则单独显示一个数字“2”；动态灭零输出端RBO： BI/RBO作为输出使用时，受控于LT和RBI，当LT1，且RBI0时，RBO=0，其它情况则RBO=0，该端主要用于显示多位数字时，多个译码器之间的连接。 2二进制译码器74LS138图3-8-5 74LS138的逻辑图及功能表 三个译码输入端（又称地址输入端）A2、A1、A0，八个译码输出端 Y0Y7，以及三个控制端（又称使能端）S1、S2、S3。当S1 = 1、S2S3=0（即S1=1, S2 和S3均为0）时，译码器处于工作状态。否则，译码器被禁止，所有的输出端被封锁在高电平。3用译码器实现组合逻辑函数F（A，B，C） （3-8-1） （3-8-2）比较以上两式可知，把3线8线译码器74LS138地址输入端（A2、A1、A0）作为逻辑函数的输入变量（A、B、C），译码器的每个输出端Yi都与某一个最小项mi相对应，加上适当的门电路，就可以利用译码器实现组合逻辑函数。五、实验内容及步骤1测试由74LS47及数码管组成的译码显示电路的逻辑功能。2译码器逻辑功能测试（1）按图3-8-6接线。图3-8-6 译码器逻辑功能测试根据表3-8-1，利用开关设置S1、S2、S3、及A2、A1、A0的状态，借助指示灯或万用表观测Q0Q7的状态，记入表3-8-1中。表3-8-1输 入输 出S1S2S3A2A1A0Q0Q1Q2Q3Q4Q5Q6Q7011100000100001100010100011100100100101100110