数模综合实验讲义.pdf

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1、实验一常用仪器的使用 一、实验目的 1.学习示波器，信号源，直流稳压源，交流毫伏表，万用表的使用方法。2.通过实验基本掌握常用仪器的使用及电信号定量测量。二、预习要求 1.认真阅读实验指导书常用仪器介绍部分，初步了解仪器面板主要旋钮的功能，及其主要 用途。2.明确实验内容与实验步骤 三、实验原理 在电子技术实验中，常用仪器常用来定性定量地测量和分析电信号的波形和值，从中掌 握电路的性能及工作情况，它们在测试电路中的相互关系如图 1.1.1所示。接线时应注意，因大多数电子仪器的两个测量端点是不对称的，为了防止外界干扰，各仪器的公共地端应连 接在一起，称为“共地”。图1.1.1常用电子仪器在实验电

2、路中的互相关系 仪器的主要用途：1）直流稳压电源：为测试电路提供能源；2）信号源：为测试电路提供各种频率与幅度的输入信号供放大用；3）示波器：测试观察电路个点的波形，监视电路的工作状态，定量测定波形的周期、幅值、相位等；4）毫伏表：用来测定电路输入、输出等处正弦信号有效值；5）万用表：用来测量电路静态工作点及直流信号的值，还可用来测量电子元器件的好坏、电阻值和电路及导线的通断等。四、实验仪器 1.数苗伸波器 DST1102B 一台 2.低频信号源SG1020P 一台 3.交流毫伏表YB2173 一台 4.双路直流稳压电源 DH1718 一台 5.万用表MF 47 一块 五、实验内容及步骤 1.

3、示波器操作 1）垂直设置（以CH1为例）“垂直位置”旋钮：旋转该按钮在屏幕上下移动通道波形。按下该按钮，波形回到屏幕 垂直位置中间。按动一次“CH1 MENU”按钮，可显示波形和 MENU菜单；再按动一次“CH1 MENU”按钮，可删除波形显示。注意：只有将“伏/格”设定为粗调，才会有效控制波形的显示高度 2）水平设置“水平位置”旋钮：旋转该按钮在屏幕左右移动通道波形。按下该旋钮，波形回到屏 幕水平位置中间。“秒/格”时基旋钮：用来改变水平时间刻度，水平放大或压缩波形。注意：“秒/格”的控制就会扩展或压缩波形。3）触发设置 按下“TRIG MENU”键，显示触发菜单，常采用边沿触发，注意选择触

4、发信号源等，然后调节触发电平到最佳位置，就可以定量地显示出稳定单一的波形。4）使用“自动设置”按“自动设置”按钮，自动设置功能都会自动获得显示稳定单一波形，它可以自动调整 垂直刻度、水平刻度和触发设置。自动设置也可在刻度区域显示几个自动测量结果，这取决 于信号类型。2.低频信号源操作 1）信号源幅值的调整与测定 将信号频率f调定在1KHZ，然后调节幅度，使输出有效值（毫伏表测量值）按表 1.1.1 变化的正弦波波形，同时用示波器定量测定其输出电压对应的峰一峰值，填表记录测量结果。表 1.1.1 输入 Vipp(V)峰一峰波形高度 输出 Vopp(V)有效值电压Vo（V）伏/格 格数 5 0.5

5、 0.05 2）信号源频率的调整与测定 调整信号源幅度用示波器观察使输出 峰一峰值 为5V,并保持不变，按表1.1.2调定信号 源频率，用示波器定量测定其频率并与调定值进行比较。表 1.1.2 信号频率（KHZ）秒/格（每格时间）一个周期占水平格数 频率f=1/T 1 10 100 3.稳压电源操作（画出示意图）DH1718型双路直流稳压电源，具有稳压恒流工作状态，且可随负载自动切换，两路电 源具有串联主从工作功能，左电源为主，右电源为从工作，输出电压 0 32伏，电流03安 培，此功能在输出正、负对称电源时使用，除此之外也可作单电源使用仪器，配有两块能指 示电压，电流的双功能表，由“VOLT

6、S”、“AMPS”作功能切换。a.单电源输出的调整与测量 输出+6V为例，抬起左路（VOLTS）（AMPS）键，此时表头被切换为指示该路输出电 压，按下则指示电流（空载时电流表指示为零），调节（VOLTAGE）观察表头指示值，使其 输出指示6V,用万用表“直流电压”挡测定输出接线柱正负端电压值。（GND端为机壳，使用时可不接）。b.输出正负对称电源的调整与测量 输出土 12V为例：按下（TRACKING）跟踪键，使左右两路电源处于主从跟踪状态，调 左电源（VOLTAGE）为12V，右路电源将以“从”的方式同步跟踪至 12V（即主从工作方 式），此时左右两顶端点接线柱分别为电源的正负电源输出端，

7、串接点位公共地。c.大于32V电源的调整 输出+45V为例：抬起跟踪键（TRACKING），此时为非跟踪状态（INDEPENDENT）调 节左路钮（VOLTAGE）使左表头输出指示为 20V，再调节右路（VOLTAGE）使右表头指 示25V，将左右两路正、负极短接（串接），从左路“正极”“右路”负极输出，此时输出电 压 VO=V 左+V 右。即 VO=20V+25V=45V。4.万用表的使用 万用表是电子技术实验中必不可少的工具，应用范围及其广泛，除用来测量电压、电流、电阻外还可用来对器件好坏、优劣的判别，本实验在此不作一一介绍，只对常用二、三极管 的性能好坏的判断作一简单的介绍，根据常用普通

8、的二、三极管材料的不同有硅、错之分，根据二极管的单向导电性及正反电阻的差异，通过正反向电阻的测量即可判别其好坏。5.组装电路原则：应尽量按照电路的形式和顺序布线。六、思考题 1.在实验中均要求用单线连接电源，用屏蔽电缆线连接信号，屏蔽网络状线应接试验系统 的地，芯线接信号，对于交流信号能颠倒吗？为什么？2.测量中示波器测得的正弦波峰一峰值大于交流毫伏表测得的示值，你知道为什么吗？3.交流毫伏表能测量直流电压吗？它在其工作频率范围内用来测量正弦交流信号的什么 数值？万用表交流电压档能测量任何频率的交流信号吗？4.若某实验电路要求信号源提供 50mV,频率为1kHz的交流正弦输入信号，请说出信号

9、源各电压调节钮的正确调整方法。5.用示波器观察信号波形时，为了使（1）波形清晰，（2）亮度适中，（3）波形稳定，（4）移动波形位置，（5）改变波形个数，（6）改变波形高度，（7）同时可显示两个信号波形，需要分别调整哪些旋钮？CI r RW *500kQ J m=10V 实验二基本放大电路 实验目的 1.学习基本放大电路静态工作点及电压放大倍数的调整与测试方法。2.观察静态工作点和负载电阻改变对电路工作状态、输出波形及 AV的影响。二、预习要求 1.复习放大电路有关内容，掌握静态工作点调整原理。2.预读实验指导书明确实验内容及要求。三、实验原理及电路 实验电路如图2.1所示，电路中静态值是通过调

10、节可变电阻 RW来获得，由我们已学过 的知识可知要使放大电路输入动态信号后具有良好的线性电压放大倍数和放大的动态范围 输出，必须将静态工作点 Q调定在如图2.2所示输出特性的中间位置，若将工作点设置过高 或过低，将可能影响输出波形的形状而出现削顶或削底现象。四、实验仪器及器件 1.数苗伸波器 DST1102B 一台 2.低频信号源SG1020P 一台 3.交流毫伏表YB2173 一台 4.双路直流稳压电源 DH1718 台 5.万用表MF 47 一块 6.2N2222A三极管一个、10uF电容2个，0.01uF电容1个，500kQ变阻咛个，200k Q 电阻1个，2.4k Q电阻1个，20Q电

11、阻1个，1k Q电阻1个，1.5k Q电阻1个 五、实验内容及步骤 1.静态工作点调整与测试 1）调整双路直流稳压电源 VCC=10V,并接入电路。2）调节滑动变阻器 RW使得Q点处在不同的位置，按表 2.1测量与计算相应的数值，并最 终调至最佳位置，记录相应电压值。选用内阻较高的直流电压表，不加输入信号情况下测试如下：RB|+104 图 2.1 共射基本图 2.2 放大器输出特性 表 2.1 RW(k?)静态工作点 失真波形 失真性质（增大、减小）测量值 VCEQ=(1V),VBEQ=(),VRb=(),VRC=()计算值 ICQ=(),IBQ=()，&=()最佳工作点 测量值 VCEQ=(

12、),VBEQ=(),VRb=(),VRC=()计算值 ICQ=(),IBQ=(),E=()（增大、减小）测量值 VCEQ=(6V),VBEQ=(),VRb=(),VRC=()计算值 ICQ=(),IBQ=(),P=()2.测交流电压放大倍数 1）调低频信号源频率？=1kHz，调节信号源幅度。2）将低频信号源输出接入实验电路输入端，按表2.2调定输入信号Vi测出对应Vo值，填表 记录测量结果（括号内为最大且不失真输出幅值时所对应的输入电压值）表 2.2 Vi(mV)Vo(mV)AV=Vo/Vi 输出波形（定性）10 15 20 （）取大不失真输出 3.测量输入Ri 输入阻抗的测量原理如图 2.3

13、,输入端串联电阻 R=1k?,将信号源移至新输入端，调输 入电压V；使得Vi为10mV（有效值）左右,记录 叫、V代式求出 尺。输入阻抗Ri 输出阻抗Ro RL=OO Vi R_=oo RL=1.5 k?Vi=Vi=调下Vi Vo=Vo=Ri=Ro=输入阻抗：R=也=R i Ib Vi V Vi-Vi R 4.测量输出阻抗Ro 输出阻抗Ro的测量原理如图2.4,去除步骤3中的串联电阻 R,输入端加信号源，调输 入电压Vi使得当RL=8时Vo为1V（有效值）左右,然后加RL=1.5k?负载，测量此时输出 电压V。值，代式求出Ro（若V。的变化不明显可适当减少 Vi的值）。输出阻抗：R=土堕&Vo

14、 六、思考题 1、请分析电路中RE的作用。2、请分析输出端电容 C3的作用。3、请问测量输出电阻还有其他的方法吗？4、请总结静态工作点调节的方法。七、实验报告要求：1、实验名称 2、实验目的 3、实验原理及电路 4、实验器件与仪器 5、实验内容及步骤 6、对实验中测量的电路参数进行理论计算，并和实验结果比较，分析误差产生的原因 7、回答思考题 NC MC OUT OA2 8 7 6 5 LM 741 1 2 3 4 OA1 IN-IN+CC 2.实验电路.+V),三、实验仪器 1.数苗伸波器 DST1102B 一台 2.低频信号源SG1020P 实验三集成运算放大器应用、实验目的 1.掌握LM

15、741(F007)集成运放功能和使用方法。2.掌握反相放大电路、反相加法器、正弦波振荡电路、积分电路的测试和计算方法。3.掌握集成运放在模拟运算方面的应用。4.掌握运算电路的组成及计算测试方法。二、实验原理及电路 1.通用运放LM741 本实验采用通用型集成运算放大器 LM741作为实验基本元件，它具有高放大倍数(105 108)、高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合放大电路。芯片引脚图如图 3.1所示。四、实验内容及步骤图 3.1 LM741 芯片引脚图 图 3.2+12V 电源连接示意图 测量值 测算值 Vo(V)Vf(V)Vi(V)T(ms)F=Vf/Vo Avf=Vo/Vi f=1/T(H

16、Z)fo -2 二 RR2GC2 当取01=02,R=R2时兀件参数与振荡频率的关系为 1 fo 2RC RF=2Rf 3.积分器 按图3.6组装电路，用连续方波输入，并按表 变频率，用示波器观测频率与输出波形间的关系，结果 3.4保持方波 有效值Vi为50mV不变，改 并测量输出信号的有效值，填表记录实验 1.测量反相放大倍数 按图3.3连线经仔细检查确认无误后，接入土 Vcc=土 12V，调信号源频率fi=1kHz,Vi调 到最小，接入电路后，逐渐增大 V,使输出电压 V=2V，按表3.1测定在不同RF的Vi值。反相放大电压增益表达式：Vo=q 苛一一点 表 3.1 RF(KQ)Vo(V)

17、Vi(mV)AV=Vo/Vi AV=RF/R3 Z.A (|AV|-|AV|)/|AV|%5.1 2 51 2 100 2 2.测量正弦振荡频率f0；反馈系数F;反馈电压Vf及振幅Vo 按图3.5连线在电路振荡条件下测量表 3.3中电路的各参数值。验证起振条件采用“替 代法”：当振荡电路产生了一个稳定完整正弦波形后，断开正反馈环节，用低频信号源信号 替代自振荡电路的模拟输入信号（注：此时 RF应保持不变），调信号源的幅度、频率，用示 波器观察输出V。的波形，使V=Vo,f=fo,然后测出其此时 Vi,Vf 表 3.3 表 3.4 f(Hz)50 100 300 500 1000 2000 Vo

18、(V)波形 4.设计课题：正弦波一方波一三角波函数发生器设计 根据正弦振荡器输出的正弦波，通过电压比较器整形后，得到一个较好的方波，将方波 通过积分器进行积分，即可得到三角波。请按照图 3.7原理图及图3.8电压比较器，设计一 个正弦波一方波一三角波发生器电路，并分别测量三个波形的输出电压。当电路选频网络中取 C1乒02,R1乒R2时元件参数与振荡频率的关系为 1 图 3.8 电压比较器 五、思考题 1.完成正弦波一方波一三角波函数发生器设计电路的要求？2.当RF=100K Q时，在理想反相放大电路中，若考虑到运算放大器的最大输出幅度时（土 12V）,Vi的大小不应超过多少伏？3.电路3.5中

19、若改变RF,RF的增大或减小对电路有何影响？为什么？六、实验报告要求：1、实验名称 2、实验目的 3、实验原理及电路 4、实验器件与仪器 5、实验内容及步骤 6、对实验中测量的电路参数进行理论计算，并和实验结果比较，分析误差产生的原因 7、回答思考题图 3.7 _L 10Ck.1 实验四 555 时基电路应用 一、实验目的 1.掌握集成定时器555的基本功能 2.了解集成定时器555的基本应用 3.掌握集成定时器555的基本测试及计算方法 二、预习要求 1.阅读实验指导书，熟悉 555定时电路引脚功能 2.了解实验电路工作原理及测量方法 三、实验原理及电路 1.555定时器的工作原理 555定

20、时器的内部电路方框图如图 4.1(a)所示。它含有两个电压比较器，一个基本 RS 触发器，一个放电开关管 T,比较器的参考电压由 3只5k Q的电阻器构成的分压器提供。它们分别使高电平比较器 A1的同相输入端和低电平比较器 A2的反相输入端的参考电平为 2 1 VCC和VCC。A与A2的输出骊控制 RS触发命状态和放电官开关状态。RD是复位端(4 3 3 脚)，当RD=0,555输出低电平。平时 RD端开路或接VCC。2.实验电路 1)555构成的多谐振荡电路 图4.2所示为多谐振荡电路，其振荡周期 T=0.7(R1+2R2 C 振荡频率 f=144 RI 2R2 C r R1 R2 占仝比q

21、=RI 2R2 T为放电管，4 8(a)(b)输出发光管“亮”，表示开关安通,tw由下式确定 2)555构成的触摸开关电路 如图4.3所示的触摸开关电路，当用手触摸金属片时,经过一段延时后自动“灭”，表示开关断开，其灯亮时间 tw=1.1RC3)手控蜂鸣器 四、实验仪器 1.双踪示波器 6502 一台 2.交流毫伏表 YB2173 一台 3.双路直流稳压电源 DH1718 一台 4.万用表MF 一47 一块 300 1 C 4.2 555 组成的多谐1振荡电路 图 4.3 555 组成的触摸开关电路 R2 2k Ri ik“3 Ro 3 _ 五、实验内容及步骤 1.多谐振荡电路 按图4.2连线

22、组装电路，选择定时器件 R、C,分别用示波器测试表 4.1所列各项参数，选定以下元件参数组之一，定量测量并绘制2与3脚的波形，计算其振荡频率f,并与实测 比较，计算其误差 表 4.1 参数 条件 输出幅值 Vo（V）脉宽 t1(S)脉宽 t2(S)周期 T=t1+t2 频率 f 占空比 q R1=1kQ R2=2 k Q C=0.01 卬 F R1=1k Q R2=2 k Q C=10 卬 F 2.触摸开关电路 按图4.2连线组装电路，按表 4.2选择延时元件 R、C,用秒表测定灯亮时间，记录测试 结果 表 4.2 时间 条件 t1(S)t2(S)VCC=6V R=100k Q C=10 卬

23、F R=100kQ C=100 卬 F 3.手控蜂鸣器 1）阐述手控蜂鸣器的工作原理 2）测量音频信号的频率 f音=3）现有译码器CC4511 一片（功能表、管脚图见实验五），共阴极七段数码管显示器 1 个，请完成呼叫时对应的号码，设计并实现之（自行设计）六、思考题 1.对于多谐振荡器，如何进行相应的改进，使得输出信号的占空比可调 2.利用555组成的施密特触发器实现波形变换，将三角波变成方波。七、实验报告要求：1、实验名称 2、实验目的 3、实验原理及电路 4、实验器件与仪器 5、实验内容及步骤 6、对实验中测量的电路参数进行理论计算，并和实验结果比较，分析误差产生的原因 7、回答思考题 L

24、T:灯测试端 BI:消隐端 LE:锁存端 实验五计数、译码、显示电路、实验目的 1.通过实验掌握十进制同步加法计数、译码、显示电路的工作过程。2.通过实验深入掌握电路的分频原理和数字信号的测量方法。3.熟悉有CMOS集成电路构成的计数、译码、显示器件的外部功能及其使用方法。二、实验原理及电路 1.计数器 图5.1所示为CD4518双十进制同步加法计数器引脚图，片子内部封装两个相同且独立 的十进制计数器，每个计数器中都含有四位二进制的技术单元，每个计数器含有两个时钟输 入端“CP”和“EN”，简称双时钟，根据使用要求来选择不同的时钟输入，两者所不同在 于“CP”端对时钟的上升沿有效，“EN”端对

25、时钟的下降沿有效。表5.1为CD4518功能表。j 16 15 14 13 j12 11 10 9|VCC 2CN642&2Q22Q12EN 2*P CD4518 J 1CP1EN1Q1Q2 1Q3 1Q4 1CrGND 1 2 3 4 5 j 6 7 8 图 5.1 CD4518 引脚图 表 5.1 CD4518 功能表 输入 输出 Cr CP EN QD QC QB QA 清零 1 x x 0 0 0 0 计数 0 1 BCD码加法计数 保持 0 x 0 保持 计数 0 0 BCD码加法计数 保持 0 1 x 保持 2.译码器 图5.2所示为CD4511七段字型译码器引脚图。译码器的作用是

26、将计数器 Q1-Q4输出 的二进制代码译成特定的输出信号以供显示器按代码的原意显示成数码，译码器采用 CD4511七段字型译码器。由ag各脚输出段信号，以控制点亮LED数码管的字型段，CD4511 的输入端ABCD依次接计数器的 Q1Q4,即8421(BCD)码输出。16 15 14 13 12 1 10 9 VCC f g a b c d e CD4511 B C LT BI LE D A GND 图 5.2 CD4511 弓 I 脚图 3.显示器 图5.3所示为七段型发光二极管构成的数码显示器，由于此二极管由高电平驱动，阴极 共用，所以为共阴极。1 11 1 a f g b e d c h

27、 IIII e d GNDC 4 4.基本计数、译码、显示电路 图5.4所示为十进制计数器、译码器、显示器的基本连接图。三、实验仪器 1.双路直流稳压电源 DH1718 台 2.万用表MF 47 一块 3.低频信号源EE1614 一台 四、实验内容 1.实现09的计数显示。2.将CD4518接成0099计数器，两计数器应如何连接？3.利用一些基本门，实现摸 24计数显示，时钟脉冲使用 12Hz,检查是否正常计数:0023 4.设计一个多功能数字计数器：g f GNDa b(a)图 5.3 共阴极七1)设计一个脉冲发生电路 2)设肝时电路：完成 0:009:59的计时功能 3)设计校分电路 4)设计清零电路 5)系统级联调试 五、思考题 1.如何对数码管进行标准限流？2.若将实验电路改为下降沿触发，应该如何改接计数器部分线路?3.将CD4518接成0099计数器，圆出两计数器间连接线路？六、实验报告要求：1、按要求书写实验报告 2、回答思考题