模拟数字及电力电子技术实验报告讲解.docx

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模拟数字及电力电子技术实验报告讲解

模拟、数字及电力电子技术实验一：

单管放大电路及常用电子仪器的使用

一、实验目的：

1）学会用万用表判别三极管的类别和管脚。

2）掌握测试三级管输出特性曲线的方法。

3）基本放大电路的静态工作点测试。

二、实验设备及器材：

1）MES系列模拟电子电路实验系统

2）直流稳压电源

3）万用表

4）晶体管毫伏表

5）元器件：

电阻、电位器、三极管

6）示波器等

三、实验内容及电路：

1、用示波器测量交换信号的频率

按表1-1所示频率有信号发生器输入信号，用示波器测出周期并计算，将所测试结果与已知频率作比较。

表1-1

信号频率

100HZ

1*H2

）t/div扫描速度开关（

开．

开

一个周期所占水平格数

6格

格半4

f=1/T

信号频率

1/3

1/4.5

、单管放大电路的调整与测试2）静态工作点的测试1URw使接通电源+12V，调节5mV1KH2的=2V不变条件下，输入频率EQU正弦波信号，用毫伏表测出2-2中。

的值,将测量结果记入表O2-2

表

RL

实测

实测计算

估算

Ui（mv）

Uo（v）

A（v）实测

）估算Av（

∞

3.3

4

5.4

6

接入负载

3.8

5

6.2

6

）输入电阻、输入电阻测试3输入电阻测试表3-1

实测

实测计算

估算

Us（mv）

Ui（mv）

UiRSUi?

USRi=

rRi≈//Rbbe

2.9mv

3.2mv

3.6mv

3mv

输出电阻测试表3-2

实测

实测计算

估算

v）∞（U

Uo（v）

1?

?

URo=（）RUoL

Ro≈Rc

5mv

5.6mv

6.2mv

6mv

四、思考题、使用示波器时若达到如下要求应调哪些旋钮？

11

3）波形清晰；2）亮度适中；3）波形稳定；4）移动波形位置；5）改变波形周期；6）改变波形幅度

1、聚焦按钮2、灰度按钮3、调节示波器扫描频率旋钮4、X，Y轴移位旋钮5、调节X—t/cm旋钮6、调节t/div按钮

2、点解电容器两端的静态方向与其极性应该有何关系？

因为制造电容时，分阳极箔、阴极箔，阳极箔为正耐压比阴极箔

要高，阴极箔为负耐压系数要低当有反向电压时，就容易击穿造成短路。

3、放大电路的静态与动态测试有何区别？

1.1放大电路良好工作的基础是设置正确的静态工作点.因此静态测试应该是指放大电路静态偏置的设置是否正确,以保证放大电路达到最优性能.

1.2放大电路的动态特性指对交流小信号的放大能力.因此动态特性的测试应该指放大电路的工作频带,输入信号的幅度范围,输出信号的幅度范围等指标.

实验二负反馈放大电路

一、实验目的（必须有）

1、加深理解负反馈对放大电路性能的影响

2

2、掌握放大电路开环与闭环特性的测试方法

3、加深理解放大电路中引入负反馈的方法和负反馈对放大器各项性能指标的影响；

4、掌握负反馈放大器性能的测试方法；

二、实验设备及器材（必须有）

模拟电子线路实验箱一台

双踪示波器一台

万用表一台

连线若干

其中，模拟电子线路实验箱用到信号发生器、直流稳压电源模块，元器件模组以及“电压串联负反馈放大电路”模板。

三、实验内容及电路

1、电压串联负反馈电路的测试

实验原理图参考电路如图1-1所示。

图1-1

1.1电压串联负反馈对放大器性能的影响

（1）引入负反馈降低了电压放大系数

，式中，是放大器不引入级间反馈是反馈系数，

时的电压放大倍数（即，但要考虑反馈网络阻抗的影响），其值可由图1-2所示的3

交流等效电路求出。

设，则有

式中：

第一级交流负载电阻

第二级交流负载电阻

中可知，引入负反馈后，电压放大倍数从式比没有负反馈时的电压

愈大，放大倍数降低愈多。

）倍，并且放大倍数降低了（

图1-2

（2）负反馈可提高放大倍数的稳定性

的相对变化量比开环放大倍数的该式表明：

引入负反馈后，放大器闭环放大倍数4

）倍。

）倍，即闭环增益的稳定性提高了（1AF相对变化量减少了（1AF3）负反馈可扩展放大器的通频带（引入负反馈后，放大器闭环时的上、下截止频率分别为：

向高端扩展了可见，引入负反馈后，倍，从而加宽了通频带。

4）负反馈对输入阻抗、输出阻抗的影响（对阻抗的影响不一样。

一输出阻抗的影响比较复杂。

不同的反馈形式，负反馈对输入阻抗、电压负反馈将减小并联负反馈可以减小输入阻抗；般而言，串联负反馈可以增加输入阻抗，电路引入的是电压串联负反馈，对整个放1-1输出阻抗，电流负反馈可以增加输出阻抗。

图）（它们的增加和降低程度与反馈深度1AF大器电路而言，输入阻抗增加了，输出阻抗降低了。

有关，在反馈环内满足

）负反馈能减小反馈环内的非线性失真5（还可不仅可以提高放大器放大倍数的稳定性，综上所述，在放大器引入电压串联负反馈后，以扩展放大器的通频带，提高输入电阻和降低输出电阻，减小非线性失真。

2、电压并联负反馈电路的测试一．原理如图所示5

1.对交变信号而言，若基本放大器、反馈网络、负载三者在取样端是并联连接，则称为电压取样，对交流信号而言，信号源、基本放大器、反馈网络三者在比较端是并联连接，则称为并联反馈。

上图中对交变信号而言，反馈网络Rf与负载是并联连接的且与负载Rl也是并联连接的。

对交流信号而言，信号源Is、与基本放大器、反馈网络Rf三者在比较端是并联连接，所以它有一上图是一个电压并联负反馈的电路。

下两个特点：

输出电压趋向于维持恒定。

①②因为Ii=If+Id，所以要求Rs越大，反馈信号越明显。

2并联负反馈对输入和输出电阻的影响

①由于是并联，闭环输入Rif电阻小于开环输入电阻Ri。

②Ri=Vi/Iid,

Rif=Vi/Ii.

Ii=Iid+If=（1+AF）Iid，Rif=Vi/（1+AF）Iid=Ri/1+ArFg.所以引入负反馈后输入电阻减小了。

6

③同理分析：

闭环输出电阻是开环输入电阻的1/（1+AF）倍，即Rof=Ro/（1+AroFg）.

2实验过程

以上是对电压并联负反馈放大电路的一些分析，下面两图是我们根据以上分析得出的2级放大电路图。

7

来说，放大了2.28v，对输入电压10mv由上图可看出仿真的输出波形没有失真，输出电压倍。

228数据记录：

输入

输出

峰峰值

6.16mv

1.42v

均方根值

574uf

406mv

最大值

3.1mv

680mv

最小值

—3.04mv

744mv—

频率

217hz

100.2hz

周期

495.8us

9.976ms

平均值

190uf

16.0mv—

结果分析3212倍。

。

有输出和输入的峰峰值分别为1.42v6.16mv可知，放大了但静态工作由于在再放大过程中要使波形不失真，我们要的考虑到静态工作点对失的影响，副半周的进入截止区，使波形VbeBJT会在交流信号Vbeq点选择过低，即Ibq和过小，使会在交流信号副半周进入饱和区。

以上两种失真。

当选择地静态工作点过高，则会使BJT点的大小合理，也Q失真分别叫做截止失真和饱和失真。

但但输入信号的幅度过大，即使的静态工作会产生失真。

这种失真叫做非线性失真。

因此在设计电路时我们要考虑到BJT点的选择。

8

四、思考题

1、电压串联和电压并联负反馈各自的特点是什么？

各在什么情况下被采用？

电压串联：

稳定输出电压，输出电阻减小，输入电阻增大；恒压源情况下被采用

恒流源情况下被采用电压并联：

稳定输出电压，输出电阻减小，输入电阻也减小；

2、什么是”虚短现象”?

什么是”虚断现象”?

什么是“虚地点”？

1.1“虚短”是指在理想情况下，两个输入端的电位相等，就好像两个输入端短接在一起，但事实上并没有短接，称为“虚短”。

虚短的必要条件是运放引入深度负反馈。

1.2“虚断”指在理想情况下，流入集成运算放大器输入端电流为零。

这是由于理想运算放大器的输入电阻无限大，就好像运放两个输入端之间开路。

但事实上并没有开路，称为“虚断”。

1.3“虚地点”是深度电压并联负反馈放大器的重要特点；是指集成运放的反相输入端为虚地点，即u_=0。

实验六集成门电路测试

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

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。

U14CC+5VA13

6

输出输入12YU74LS046CCFAV）电压（F11AFAYA74LS04511102.410Y5GND0

1

0.4

9A4Y8ND．与非门逻辑功能，实验结果如右表。

24UCC+5V13B

引脚排列a）（b）实验电路4输出输入

12A74LS004FBA）F电压（VUCCYAA114112.400FY74LS00110BBB310

12.41GND9A31012.48YD30

0.4

1

1

（b引脚排列）实验电路）3．异或门逻辑功能，实验结果如右表。

9

U

CC+5V输出输入

13B4FAB电压（V）FU12ACC74LS864AA00.4001FY74LS8611Y141102.4BB110BGND31012.49A30

1

1

0.4

实验结果如下表。

4．与或非门逻辑功能，8YD3

A引脚排列b）实验电路）（&B&F1C&D

输入n?

1Q

SRCPD

DD

输出

A

B

C

D

）电压（VF

0

0

0S1D

0R1Q1

2.4D1

0

0

01D

1

2.4

0

0

11CP>

1RQ12

0.4D2

0

1

0

1

2.4

0

1

1

1

0.4

1

1

1

1

0.4

F110100

．与非门对输出的控制5分别接高电平和低电平。

A接一连续脉冲，输入端B输入端+5V

UCCAA连续脉冲1FY74LS001BB1GND

四、各门电路的逻辑表达式如下。

?

A?

F1．___AB?

F．2

____B?

ABAF?

3.

__________________________________________________F?

AB?

CD?

AB?

CD4.

___AB?

F5.

___1F?

FA?

为高电平时B，当为低电平时B当

10

五思考题

1插装元器件与表面贴装元器件主要区别？

答：

表面贴装元器件体积小，便于小型化生产，便于减小成品尺寸。

表面贴装管脚引线短，降低了其特性中附加的电感和电容成分，尤其在高频电路中，

表面贴装成本低，便于批量生产，

2片式电感器的类型主要有几种？

其结构各有什么特点？

答：

片式电感器从制造工艺来分，片式电感器主要有种类型，即绕线型、叠层型、编织型

11

集成触发器实验七

一、实验目的触发器的功能。

D触发器和JK1．熟悉．学会正确使用触发器集成电路。

2．了解触发器逻辑功能的转换。

3二、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74LS112、74LS862．74LS74、1kΩ电阻、发光二极管3．三、实验内容D触发器功能测试1．U1CC

S1D132D1232D1CPD1142CPCP1051QR1R962QDD87GND74LS74

引脚排列（b）实验电路（a）

RS端加低电平，改变CP和D分别在状态，实验结果如下表。

、DD

nn?

1QQ?

0

11×0×1

00××01

00↑110

1↓1100

11111↑1↓1110

1101×0

1

1

0

11

×2．JK触发器功能测试，实验结果如下表。

12

U1CP1CC1K152

SS1R1Q1J1431DD74LS112D11JJ2CP1341CPRQ1>CP1Q2K1252D21KK2J116

R1R107DD2QGND9874LS112

（a）引脚排列SD

RD

）实验电路（bJ

K

CP

n?

1Q

n?

0Q

n?

Q

0

1

×

×

×

1

1

1

0

×

×

×

0

0

1

1

0

0

↓

0

1

1

1

0

1

↓

0

0

1

1

1

0

↓

1

1

1

1

1

1

↓

1

0

D．触发器转换成触发器T3触发器，实验结果如下表。

TD按照下图所示可以将触发器转换成

S74LS86D1SRD1D1=11D1QTRCP2D1CP>21QRDR1D74LS74

n?

1Q

SRCPT

DDnn?

QQ1?

0

1××011

00××10

1001↑1

110↓10

0111↑1

1

1

↓1

0

1

四、总结几种触发器的功能和各自特点。

1?

n?

DQ触发器D

___?

n1n?

nQJQ?

QK?

触发器JK

13

____?

nnn?

1QQ?

T?

TQT触发器

____n?

1nQ?

Q'T触发器

五思考题

1组合电路产生竞争冒险的原因及常用的消除竞争冒险的方法？

在组合电路中，当逻辑门有两个互补输入信号同时向相反状态变化时，输出端可能产生过渡干扰脉冲的现象。

常用的消除竞争冒险的方法有：

输入端加滤波电容、加封锁或选通脉冲、修改逻辑设计等。

2逻辑函数的表示方法有哪几种？

（1）真值表；

（2）函数表达式；（3）逻辑电路图；（）卡诺图。

414

实验九时序逻辑电路

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、74LS04

3．1kΩ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。

DU161

CC111R7D1LDLD1CPQU11413CCDQ152501UD/U/D

R6RD1CP6D2CP221Q313Q1Q2021474LS1903CPCP74LS19074LS393R1RCO/BO1341Q5312D230CP2D1CP21Q9Q32D1D33TC121052QR1QDD1144R032122D3D41RR11Q3Q4DD1DDQ11601122Q151Q10512DDRR003D4D5131Q4DQ107450CO/BO232Q1Q74LS39396SS23DGND9832QGND783表5-174LS393功能测试表引脚排列实验电路（a）（b）引脚排列（a）

RD

实验电路b）CP

Q3

Q2

Q1

Q

1

?

0

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

1

0

2

0

0

1

0

3

0

1

0

0

4

0

1

0

0

5

0

1

1

0

6

0

1

1

0

7

1

0

0

0

8

1

0

0

0

9

1

0

1

0

10

1

0

1

0

11

1

1

0

0

12

1

1

0

0

13

1

1

1

0

14

1

1

1

101010101010101

15

0

001500

功能测试表表5-274LS190

DDDDUDS/CP功能LD3102预置数00000××0

加法计数器0××××01

减法计数器1

1

0

××××

2．任意进制计数器的设计）用置数法将74LS190连成七进制计数器，按下图接线。

（1

R7D15Q131U/DR6D2Q2214RCPCP32D74LS190Q319R0D3D43Q41001D21111D115LD1D01341CO/BOS74LS04

图5-374LS190连成七进制计数器

（2）观察输出端变化，画出状态转换图。

QQQQ按顺序0230001001100100111011001010100

．利用计数器构成分频器3N2分频。

按下图接线。

位二进制计数器能够完成时钟信号）NCP的（161Q315CP1CP1Q2421RQ1QD1131Q074LS393

2）分别观察从各端子输出可以构成几分频。

（QQQQ输出可以构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，3021成十六分频。

五思考题时序逻辑电路的特点是什么？

116

时序逻辑电路的特点是任意时刻的输出不仅取决于当时的输入信号，而且还取决于电路原来的状态，同时还与以前的输入有关。

2时序逻辑电路的方法和步骤？

1、根据给定的时序电路图写出各逻辑方程式；

2、将驱动方程带入相应处罚器的特性方程，求得各触发器的次态方程，也就是时序逻辑电路的状态方程；

3、更加次态方程和输出方程，列出该时序电路的状态表，画出状态图或时序图；

4、描述时序逻辑电路的逻辑功能

17