电子技术实验指导书.doc

电子技术实验指导书 周金海 耿玉良 编写李玲娟 审核南京中医药大学 信息技术学院2005年9月编 者 说 明模拟电子技术和数字逻辑电路是计算机科学与技术专业实践性较强的两门专业基础课。电子技术实验指导书主要是针对这两门课的实验编写的。通过实验教学，可以帮助学生掌握电子技术的基本概念，包括工作原理、主要特性等基本知识；掌握最常用的基本电子技术的分析与设计方法；学会使用常见的电子仪器，掌握电子技术中基本调试方法，今后能够阅读器件产品手册，分析、设计与维护应用电子产品。同时，为后续课程计算机组成原理、微机接口技术和嵌入式系统等课程打下良好的基础。本书编写中，参考了清华大学科教仪器厂、江苏杨中绿杨电子仪器集团有限公司和深圳多一电子有限公司相关产品的技术资料。本书由信息技术学院应用教研室周金海和耿玉良两位教师编写，信息技术学院副院长李玲娟审核。南京中医药大学教务处给予了指导和帮助。周金海所指导的计算机03班刘俊杰、杨梅和苗留洋三位本科生参与了部分文本录入，做了部分预实验工作。对他们的大力支持，一并表示感谢！当今，电子技术发展速度很快，教学要不断的创新。因为实验室建设中选用了不同厂家的仪器设备，为方便实验教学，我们编写了这本实验指导书，eda软件的使用方法没有编入其中。限于编者的水平，难免有缺点与错误，敬请读者批评指正。 周金海 耿玉良 2005年9月1日目 录第一章模拟电子技术基础实验1实验一 常用电子仪器的使用1实验二 单管放大电路4实验三 负反馈放大电路7实验四 基本运算电路10实验五 波形发生电路12实验六 综合实验14第二章数字逻辑电路基础实验15实验一 ttl及cmos与非门电路的测试15实验二 简单组合逻辑电路18实验三 触发器电路20实验四 计数器电路23实验五 脉冲波形发生电路25实验六 综合实验26第三章电子技术设计型实验27实验一 产品分档电路的设计29实验二 流水线产品统计电路设计31实验三 报警器的设计34实验四 超声波遥控电路的设计35实验五 定时控制电路的设计37实验六 电子密码锁电路的设计39第四章常用电子仪器使用说明434.1 yb43020示波器434.2 yb1602函数信号发生器474.3 dy210系列数字万用514.4 yb2172交流毫伏表604.5 yb1731a(3a) 稳压电源634.6 tes-1a 型电子技术学习机66附录一 常用电子元器件简介731电阻器732电容器783半导体二极管834半导体三极管905场效应管976集成电路98附录二 电子电路的故障分析与排除方法108附录三 实验报告纸112第一章 模拟电子技术基础实验第一章 模拟电子技术基础实验实验一 常用电子仪器的使用实验目的：一. 掌握常用电子仪器的使用方法，重点掌握示波器的使用方法。二. 初步掌握一般参数的测试方法。预习内容：阅读第四章常用电子仪器使用说明，熟悉常用电子仪器的使用方法。基本实验内容：一. 万用表1. 用万用表的直流电压档测量学习机上直流稳压电源的电压值。注意选择合适的量程和红、黑表笔的接法。2. 用万用表的欧姆档测量学习机元件库中电阻510欧、10千欧、82千欧、100千欧及1兆欧的电阻值, 或自选几个测量。 3. 用数字万用表的二极管测试档测量学习机元件库中的二极管。提示：数字万用表二极管检测档显示的数据是二极管的管压降。通常，一个好的二极管在正向接法时，应显示500毫伏至800毫伏：在反向接法时应显示“0000.”，则表示短路，说明管子已坏。在反向接法时，如不应显示“1”，也说明管子已坏。4. 用数字万用表的二极管测试档定性测量三极管，判断三极管的三个极及其好坏。以3dg6为例，三极管底面朝上e,b,c三管脚位置如图1.1所示。提示：我们也可以用二极管测试档判断三极管的三个极及其好坏。 图1.1首先用测量二极管的方法找到两个pn结的公共脚，即为基极，并判断出是npn型管，还是pnp型管，以及有无结损坏，然后比较两个pn 结的正向电压值，读数大些的为be结，小些的是bc结5. 用万用表测量三极管的电流放大倍数。 6. 用万用表短路档可用来检验电路的通断。二、函数发生器以下面1为例，函数发生器的“函数选择”键为（正弦波），选择频率范围为1千赫兹，旋动频率度盘使刻度在附近，然后调节“幅度调节”旋钮至合适位置，频率和幅度的标准示数可由示波器和毫伏表显示。按以上步骤调出下列几种波形：1. 1千赫兹 50毫伏的正弦波2 . 250赫兹 6伏的方波3. 160赫兹 6伏的三角波三晶体管毫伏表晶体管毫伏表由220伏电网电压供电，其指针所示为正弦波电压的有效值。测量步骤如下：1. 选定量程。已知被测信号幅值时，应选择合适的量程。通常指针不应偏转太小，以免误差较大。对于不知幅度的信号，则应将量程开关放大到最大，待信号接入后，逐渐减小量程，至到量程位置合适为止。2. 调零。对于选定的量程应调零，方法是将输入线短接，待表针稳定后调节“调零”旋钮。使指针指在0位置。对于幅值小于0.1伏的，应在量程较大的位置将输入线短接，然后即将量程开关调至所选位置，再调零。3. 测量。对于幅值小于0.1伏的，应在量程位置接入所测信号，再将量程调到所选位置，读出表盘示数。注意：使用时，表与被测线路必须共地。用晶体管毫伏表测量上题函数发生器输出正弦波的幅值（有效值）。四示波器以函数发生器的输出作为被测信号，示波器的ch1、ch2的垂直幅度旋钮（voltsdiv）和扫描时间（timediv）旋钮，校准微调旋钮，使输入、输出波形完整的显示在屏幕上。从屏幕上可以直接读出波形的峰值vp-p（垂直灵敏度与格数之积）和周期（扫描速度与格数之积）。若使用数字示波器测量，波形的参数可直接在屏幕上显示出来。按一下步骤操作：1. 按autoset键，几秒后屏幕上显示波形信号。2. 按acquire键，再按屏幕右边副菜单键选取“获取”菜单中的“平均值”采样方式及平均值次数为“128”后，波形会清晰。3. 按ch1 menu键，再按副菜单键选取“耦合”方式为“交流”：选取“伏格”为“粗调”；选取“探棒”为“1”。ch2 menu的调整同上。4. 按measure键，按第一个副菜单键选取“测量”菜单中的“信源”，将信源分别设为ch1、ch2;再次按第一个副菜单键选取“测量”菜单中的“类型”，反复按下面各副菜单键将类型分别定为频率和均方根值（有效值）等参数。待数字显示较稳定且没有“?”出现后，即可直接从屏幕中读数。用示波器分别测量上题函数发生器输出三种波形的周期和幅值。思考题：一. 用万用表测量电阻时，若表头显示“1”说明什么？二. 能用晶体管毫伏表测量直流电压吗？三. 为了得到纯交流信号，函数发生器的直流偏置按钮应如何放置？实验二 单管放大电路实验目的：一. 熟悉放大电路的基本工作原理，掌握静态工作点q，电压放大倍数au，输入电阻ri、输出电阻ro的测量方法。二. 了解电路的参数变化对q点的影响。预习内容：一、 设三极管t的40，uceq5伏，估算电路图2.1中的q点（ibq、icq、rb），au、ri、ro。二、 估算当其余电路参数不变，使uo波形不失真的rb的阻值范围。三、 熟悉放大电路的q点、au、ri、ro的测量方法。基本实验内容：一. 三极管的测试分辨三极管的e、b、c三个极，并测量它的电流放大系数。 二. 放大电路的测试将学习机上的基本放大电路单元接成如图2.1所示电路。认真检查以确保线路正确无误。在函数发生器上调出电路所需要的输入正弦波电压信号ui，可取ui频率为1千赫兹，幅值为7毫伏左右。1. 静态q点测试按照“先静态后动态”的原则，首先设置静态工作点。接好电源后，将电路的输入端对地短路（注意先不接入交流信号，以免将信号源短路）。调整rb。使uceq约为5伏，然后测出rb（应在不通电的条件下断开rb的两端才能测准），计算ibq、icq，并把数据记入表2.1中。表2.1静态数据记录表实测实测计算ubeq(v)uceq(v)rb(k)ibq(a)icq(ma)2 测量电压放大倍数au把函数发生器上调好的正弦信号接到电路的输入端。用双踪示波器同时显示ui与uo，在输出波形不失真的条件下，测量出放大电路的输入输出电压值，计算auuoui。表2.2 测au的记录表实测估算实测计算ui(mv)uo(mv)auau选做实验内容：一. 输出电阻ro测量输出电阻的电路如图2.2所示。给被测电路输入1千赫兹正弦波，用示波器监视其输出波形，在不失真的情况下测量开路时的输出电压uoo和带负载rl（与ro等数量级）的输出电压uo，用示波器或晶体管毫伏表读数。则有：ro=(uoo-uo)/io=(uoo-uo)/uo)*rlrl =表2.3 测ro的记录表实测估算实测计算uoo(v)uo(v)ro(k)ro(k)二.输入电阻ri测量输入电阻的电路如图2.3所示。在输入回路串接与ri阻值数量级相同的一个电阻rs给被测电路输入1千赫兹正弦波，用示波器监视输出波形，在不失真的情况下测量us、ui的值。则有：ri=ui/ii=（ui/(usui)）*rsrs =表2.4测ri的记录表实测估算实测计算us(mv)ui(mv)ri(k)ri(k)实验注意事项:一. 测量rb的阻值时，应在不通电的条件下把rb的两端与线路断开才能测准。二.测量放大电路的各项动态参数时，始终要用示波器监视波形，在输入、输出电压不失真的情况下，测出的各项参数才有意义。三. 要注意所有的仪器须与学习机共地。思考题:一. rb为什么要由一个电位器和一个固定电阻串联组成？电解电容两端的静态电压方向与它极性应该有何关系?二.如果仪器和实验线路不共地会出现什么情况？通过实验说明。三.在测量电路电压放大倍数时，为什么要始终监视输出电压波形是否失真？在输入电压不变的情况下，若电路空载时输出波形已失真，请问带上负载后失真会消除吗？为什么？四.利用测量q电时计算出的ibq和icq估算三极管的 ，与用数字万用表测出的三极管的相等吗？哪个更接近三极管工作时的 ，为什么？实验三 负反馈放大电路实验目的：一. 熟悉负反馈放大电路组态，了解交流负反馈对放大电路主要性能的影响。二. 掌握深度负反馈条件下，电压放大倍数、输入电阻、及上限截止频率的测试方法。预习内容：一. 已知所用运放lm358的aod80db，fh7赫兹，估算本次实验中；要测试的所有参数。二. 复习ri、ro、fh的测试方法。基本实验内容：输入信号ui均取f=200赫兹的正弦波，建议取其峰峰值up-p约为40毫伏。可用毫伏表或万用表测量ui的有效值，也可从示波器上直接读出ui的峰值up-p或峰值up。一. 电压并联负反馈电路将学习机上运算电路单元接成如图3.1所示电路。1. 电压放大倍数auuf的测量。 在rl=10k，rl的条件下，分别取rf10 k、100 k，测出ui, uo，将测量值填入表3.1，计算出auuf，同时用示波器观察uo与ui的相位关系。 2. 输入电阻rif的测量 图3.1 电压并联负反馈放大电路测试条件： ri=10 k，rf=100 k，rl=，可在rl前串个电阻rs（100 左右）。测出信号源电压us及电路的ui，u_，计算rif，再求rif（rif=rif+rl），把数据记入表3.2中。3. 观察电压负反馈的稳压作用，测量电路的输出电阻rof测试条件: rl=10 k，rf100 k，分别取rl、10 k、100 。把有关数据记入表3.3，计算rof。4. 观察电压传输特性（uo-ui）关系曲线测试条件：rl=10 k，rf100 k。画出坐标图并在图上标明转折点的坐标。电路的输入端接示波器的x轴，即ch1通道，电路的输出端接示波器的y轴，即ch2通道，然后使示波器工作在xy工作方式。若用tds210数字示波器，即按display键，再按副菜单键将“格式”由“yt”改为“xy”，将输入信号不断调大，使输出信号在正负两个方向上出现转折点。调整原点至显示区中点，记下转折点处的坐标值，读数为垂直灵敏度与格数之积。表3.1测auuf的记录表rfuiuoauuf10 k100 k表3.2 测rif的记录表usuiu_rifrif表3.3测rif的记录表rl10 k100 kuo(uoo)二. 电压串联负反馈电路将学习机上运算电路单元接成如图3.2所示电路。1. 电压放大倍数auuf的测量。测试条件：rl=10 k，分别取rf10 k，100 k。将有关数值填入表3.4，并计算出auuf。2观察并记录电压传输特性（uoui关系曲线） 图3.2 电压串联负反馈放大电路 测试条件：r1=10 k，rf100 k。画出坐标图并在图上标明转折点的坐标。表3.4测auuf的记录表rfuiuoauuf10 k100 k选做实验内容：测量电压串联负反馈电路的上限截止频率fhf测试条件: rl=r=10 k，rf100 k。调整ui的幅度，使uo分别为0.4v及4v，测出两种情况下的fhf。由函数发生器输入200hz正弦波，用示波器监视输出波形，保证波形不失真。然后仅改变输入信号的频率（分别向高频和低频方向改变），使输出信号的幅值分别下降到标准幅度的0.9，0.8，0.7倍，记录下相应的频率。当频率分别升高，下降到标准幅度的0.7倍时，记下的频率就是上，下限截止频率fh和fl，若用数字示波器，则应在粗调垂直幅度旋钮（volts/div）后，选择“ch1 menu”，按“伏/格”对应的副菜单键选择分辨度为微调，再调节垂直幅度旋钮，可使波形达到满刻度。表3.5测fhf 的记录表频率uouo0.9uo0.8uo0.7uo0.4v4v注意：uo是中频时的输出电压，uo为频率变化时的实测电压。实验注意事项：一. 集成电路两个输入端的总电阻应平衡，即rrl/rf。二. 所有测量均在无震荡，不失真的条件下进行。三. 在观察并记录电压输送特性（uo-ui关系曲线）时，示波器的“v/div”应在校准位置。思考题：一. 在图3.1和图3.2所示电路中都引入了深度电压负反馈，它们的输出电阻趋于零，能否接10的负载电阻？为什么？二. 在图3.2所示电路中，对于低频段uo分别为0.4v及4v两种情况，所测的上限截至频率fhf是否相同？为什么？实验四 基本运算电路实验目的：一. 掌握运算电路的测试方法。二. 进一步熟悉基本运算电路的特点及性能。预习内容：一. 计算图4.1和图4.2所示电路的运算关系和r阻值，并求出uo的植。二. 分析图4.3所示电路在不同输入信号情况下输出电压的波形。在同一坐标中画出uo与ui的波形并标出幅值。基本实验内容：一. 反相求和电路将学习机上运算电路单元接成如图4.1所示电路。接入学习机上双路直流信号源，令ui1=1v, ui2= -1.5v。其中r=r1/r2/rf, 测出uo的值。图4.1反相求和电路 图4.2 双端输入求和电路 二. 双端输入求和电路将学习机上运算电路单元接成如图4.2所示电路。接入学习机上双路直流信号源，令ui1=1v, ui2=1.5v。其中r1/rf=r2/r，测出uo的值。三.积分电路将学习机上运算电路单元接成如图4.3所示电路。由于电路中加了电阻rf，所以实际上它只是一个近似积分电路。由函数发生器输入ui为250hz，6v的方波，分析和记录以下两种条件下的输出波形，要求标出波形的周期和幅值。 图4.3 积分电路1. r=r=10k2. r=r=1 k选做实验内容：积分电路一. 将积分电路的输入端接频率为160hz，有效值为1v的正弦波。用双踪示波器观察ui, uo的波形及相位差，并测量输出电压的有效值。二. 改变正弦波的频率（50 hz 300 hz），观察ui和uo的相位关系是否变化，ui与uo的幅值比是否变化。思考题：一. 图4.1，4.2所示电路中r的选取原则是什么，为什么？二. 说明图4.3积分电路中rf 的作用。实验五 波形发生电路实验目的：通过正弦波发生器，方波发生器，三角波发生器的实验，进一步掌握它们的主要特点和分析方法，并熟练掌握各种波形电压的测试方法。预习内容：一 在图5.1电路中，分别求出r=10k和r=100k时输出电压uo的周期。二 在图5.2电路中，分别求出r=10k和r=100k时输出电压uo的周期。三 估计图5.3电路输出电压的幅值为6v，周期为8ms时r3和r4的阻值。基本实验内容:一 正弦波发生器将学习机上“比较及波形发生电路1”单元接成如图5.1所示电路。为满足正弦波振荡的相位条件，试标出运放的“”，“”输入端。1 当r10k时，分别测出当rab=10k,rbc=0时uo的波形。2 调节rw，使之产生正弦波振荡，测出振荡频率和幅度及rab和rbc的值。3 将电阻r1k改为100k，重复2的内容。4 将两个二极管开路，用示波器观察uo的幅值是否稳定。 图5.1 正弦波发生器 图5.2 方波发生器二 方波发生器将学习机上“比较及波形发生电路2”单元接成如图5.2所示电路，并分析其工作原理。1 将集成运放反相输入端与a点断开，把电阻r与b点断开，然后从集成运放反相输入端加频率为500hz，幅值为4v的方波，用示波器观察电路的电压传输特性，画出传输特性曲线并标明相关参数。2 电路如图5.2所示，分别测出r=10 k,r=100 k时uo的周期和幅值。选作实验内容：三角波发生器将学习机上“比较及波形发生电路“2”单元接成如图5.3所示电路。调整r3和r4的阻值，使输出电压uo的幅值为6v，周期为8ms。测出r3和r4的阻值。思考题：一、 如何使图5.2所示电路的输出电压占空间比可调，画出改进电路。二、 如何改变电路参数可以使图5.3所示电路uo的周期增大且幅值也增大。三、 在实验中若将图5.3中a1的同相输入端（+）和反相输入端（-）接反会产生什么现象？ 为什么？实验六 综合实验实验目的：一、 利用模拟电子技术基础的基本知识设计实用电路，并进行组装和调试。提高综合应用和实验研究的能力。二、 进一步掌握常用电子仪器的使用方法和电子电路的测试方法。预习内容：一 任选一题完成电路设计。要求画出电路图，计算各元件参数，画出波形。二 自拟实验步骤及测试方法。基本实验内容：一、 周期电压（tu）转换电路要求：将周期为5ms8ms，幅值为3v的方波转换为直流电压（以便用直流电压表直接读出），实现t-u转换。原理框图如下：二、 正弦交流电压测量电路(uif)要求：输入信号ui为小于等于200hz，有效值是03v的正弦波，输出信号uo为频率正比于ui幅值的矩形波。原理图如下：14第二章 数字逻辑电路基础实验第二章 数字逻辑电路基础实验实验一 ttl及cmos与非门电路的测试实验目的:一、 学习使用电子技术学习机。(以下简称学习机)二、 学习用示波器测试脉冲参数。三、 掌握门电路逻辑功能、动态特性的测试。预习内容:一、 阅读本书第四章的第4.1，4.3，4.6节的示波器、数字万用表及电子技术学习机的使用方法。二、 预习与非门的逻辑功能。ttl门电路的输入、输出特性及传输延迟时间的定义。三、 预习本实验所用集成电路芯片的管脚功能及引线位置。基本实验内容：一电子技术学习机功能测试及示波器的使用1. 测量学习机5v直流稳压电源输出插口的电压值。图1.1测量方法：打开学习机，接通220v电源，再将数字万用表打开。将万用表的黑表笔接在学习机的“gnd”插口上，红表笔测量被测点。将测量结果记录在表1.1。注意：测量前应正确选择万用表的量程。表1.1 表1.2万用表量程电压值k1的位置输出电压上下 2 用电压表测量学习机开关量输出单元中k1插口的电平值。将结果记录在表1.2。3 检测电平显示的发光二极管l1亮、灭时所加的电压值。方法：用0.5单股导线连接k1插口与l1输入插口、改变开关状态，观察并记录结果。4 测量学习机上固定频率脉冲源中的20khz脉冲周期t、脉冲高电平vh。测量时将数字示波器“ch1”的探头接至20khz脉冲的输出端，接地鳄鱼夹接至学习机的gnd，按以下步骤操作调整示波器：（注：不同示波器按键选择有所不同，后同）(1) 按autoset键，几秒钟后屏幕上显示出波形。(2) 按acquire键，再按屏幕右边副菜单键选取“获取”菜单中的“平均值”采样方式及平均次数为“128”后，波形会清晰。(3) 按ch1 menu键，再按副菜单键选取“耦合”方式为“直流”；选取“伏/格”为“粗调”；选取“探棒”为“1”。(4) 调整示波器ch1通道的位移旋钮“position”，使波形位于屏幕中央位置。(5) 屏幕左下方“ch1 1.00v”表示通道1纵轴每大格（1cm）的电压值，通过调整旋钮“volts/div”可改变该值；屏幕下方中部“m 250s”表示主时基的设定值即横轴每大格（1cm）的时间值，通过调整旋钮“sec/div”可改变该值。在测定一个波形的参数时，波形的幅值v=volts/divd；波形的周期t=sec/divd。计算公式中“d”表示波形在屏幕中所占的格数。测量时波形的上升沿和下降沿都有振荡，读数时应以稳态值为准。将测量结果记录于表1.3。 表1.3vhttw二门电路逻辑功能测试174ls00的静态功能测试(1)测试电路见图1.2(2)测试方法：选用一只74ls00芯片插入面板，按图1.2的连线。图中：k1，k2为开关量输入，l1为输出电平显示。改变开关状态，将测量结果记录于表1.4。(3)请在实验报告中说明74ls00的逻辑功能。 表1.4v1v2v000011011 图1.22四2输入与非门74ls00特性测试(1) 输入负载特性测试。图1.3测试电路见图1.3。可变电阻用学习机元件库中的电阻。改变电阻，测量vi、vo值。将测量结果填入表1.5，根据此表画出输入负载特性曲线。r（k）0.01.02.03.05.17.58.2101215vi（v）vo（v）表1.5(2) 74ls00电压传输特性测试图1.4测试电路见图1.4。输入端的可变电压取自学习机的直流信号源的“out1”输出。将测量结果填入表1.6。根据此表画出电压传输特性曲线，在曲线上标出输出高、低电平、转折电压。vi（v）0.00.30.50.80.91.01.11.21.31.41.52.03.0vo（v）表1.6图1.5选做实验内容一、 门的平均传输时间tpd的测量。选用74ls00芯片，按图1.5接线。 测量方法：1将20khz的连续脉冲加至门1的输入端，同时送至示波器ch1通道显示。将门4的输出送至ch2通道显示。2按autoset键，几秒后屏幕显示输入、输出信号的波形。3分别按ch1 menu、ch2 menu键，再按副菜单键选取“耦合”方式为“直流”；选取“伏/格”为“粗调”；选取“探棒”为“1”。4按acquire键，按副菜单键选取“获取”菜单中的“平均值”采样方式。5调整示波器ch1、ch2通道的位移旋钮“position”，使波形位于屏幕中央，且输入与输出波形基本重合。6调节ch1、ch2的“volts/div”旋钮，使波形在屏幕上占将近四大格，然后调sec/div展开波形。图1.6a 图1.6b7按cursor键，在cursor菜单的类型处选定“时间”项，再调cursor1旋钮，使“光标1”与输入波形幅值的50%处交合，再调cursor2旋钮，使“光标2”与输出波形幅值的50%处交合，屏幕右侧菜单中的增量即为tplh时间。8测量tphl时，按示波器“trigger menu”键，将“斜率”改为下降，tplh、tphl如图1.6示。9计算平均传输时间：118实验二 简单组合逻辑电路实验目的：一掌握组合逻辑电路的功能测试。二学习组合逻辑电路的设计方法。三学习用仪器检测和排除电路中的故障。四学习正确规范地画出电路原理图。预习内容：一预习显示译码器、编码器、多路选择器的工作原理、逻辑功能。二根据实验内容的要求，用指定ssi、msi设计电路三画出规范的电路原理图。图2.1基本实验内容：一显示译码电路74ls47功能测试1测量电路见图2.1。连线方法：将学习机上的k1-k4连接到74ls47的输入端a、b、c、d,74ls47的输出端(g，f，e，d，c，b，a)连接到学习机的七段译码显示器led6的g，f，e，d，c，b，a端。2改变开关状态，观察显示器的变化，并记录输入与输出的关系于表2.1。3测试结论：请在实验报告中将实验结果进行分析，说明芯片的功能。k4,k3,k2,k1显示结果1 0 0 01 0 0 lk4,k3,k2,k1显示结果0 0 0 00 0 0 10 0 1 00 0 1 10 1 0 00 1 0 10 1 1 00 1 1 1表2.1二设计一个一位全减器1设计电路，用74ls00和74ls86，芯片实现其逻辑功能。一位全减器电路的真值表见表2.2。表2.2aibici1sici0000000111010l10l1011001010l001100011111设ai、bi、ci1分别为被减数、减数和低位来的借位，si和ci分别为该位的差和向高一位的借位。2 在学习机上完成实验电路连接。输入ai、bi、ci1端接k1，k2，k3，输出si、ci接l1，l2。3 验证实验结果。实验结果需经教师检查。三设计三个开关控制一个灯的逻辑电路设计要求：改变三个开关中的任何一个开关的状态，控制灯由亮变灭或由灭变亮。试用四选一数据选择器74ls253、74ls00实观。(也可用其它芯片)。实验结果需经教师检查。选做实验内容：一设计一个呼叫系统用编码器74lsl48和门电路，设计一个呼叫系统，有1一5号五个呼叫信号，分别用五个开关的输出模拟呼叫信号，1号优先级最高，5号最低。用数码管显示呼叫信号的号码；没有信号呼叫时显示“0”；有多个信号呼叫时显示优先级最高的呼叫号。凡是有呼叫就发出呼叫声。注：呼叫号用学习机七段led显示器显示，呼叫声用蜂鸣器实现。实验三 触发器电路实验目的：一掌握r-s、d、j-k触发器的构成、工作原理及测试方法。二掌握不同逻辑功能的触发器相互转换方法。三学会正确使用触发器。预习内容：一 触发器的结构及工作原理。二 触发器逻辑功能的转换方法。基本实验内容：一、 基本r-s触发器功能测试1用与非门组成r-s触发器，见图3.1。测试其功能，填入表3.1。图3.1表3.1逻辑功能 0ll110113 观察触发器“不定”状态方法：可以将、同时插在负单脉冲“ ”的插口上，在、端同时加低电平，又同时变为高电平，重复35次，观察其状态是否相同，为什么?二、维持-阻塞型d触发器功能测试实验步骤如下：1将74ls74、cp、d端分别接k1、k2、k3、k4；q端接l1。2分别在、端加低电平，观察并记录q端的状态。3令、端为高电平，d端分别接高、低电平，用单脉冲做cp，观察并记录当cp为0、1、时q端状态的变化。4当、端为高电平，cp0（或cp1），改变d端状态，观察q的状态是否变化。5整理上述实验数据，将结果填入表3.2。表3.2(注意：在静态测试中，为了防止因开关触点机械抖动可能造成的触发器误动作，应使用学习机内的单脉冲作cp信号。)三、负边沿j-k触发器的功能测试自拟实验步骤，测试其功能，将结果填入表3.3。表3.3四、触发器的功能转换将d触发器和jk触发器分别接成t 触发器。请列出表达式；画出电路图。实验方法：在触发器时钟cp端接入20khz脉冲，用双踪示波器观察并记录输出端q相对于cp的波形，比较两者的频率关系及触发方式。注意：、端悬空时容易引进干扰，实验中要将其置高电平。五、分析图3.2电路图3.2用示波器观察并记录cp、q1(74ls74的q端)、q2(74lsll2的q端)的波形。说明触发器的翻转条件。说明：用双踪示波器观测多路信号时，应以频率较低的信号为示波器的触发信号，依次比较其余信号。通过该实验，学生应学会用双踪示波器观测多路信号，并正确地画出各信号之间的相位波形图。选做实验内容:一、 设计一个四选手抢答电路设计要求如下：1四选手编号分别为1、2、3、4号，各有一个按钮发出抢答信号。2主持人另有一个按钮可对电路清“0”，准备下一轮抢答。3电路用七段数码显示器显示最先按动按钮的选手号，并用蜂鸣器报告抢答成功，其它选手再按按钮无效。提示：电路可用中规模集成电路双稳态锁存器74ls75实现。实验四 计数器电路实验目的：一掌握计数器的工作原理及测试方法。二掌握用msi集成电路设计和实现任意进制的计数器。三学习时序电路的调试方法。预习内容：一异步八进制计数器的设计方法。二用74ls74组成六进制计数器，画出原理图。三学会正确使用计数器芯片74lsl60，熟悉和了解其应用电路。基本实验内容：一异步八进制加法计数器异步八进制加法计数器由三个“t”触发器组成。见图41。1 静态功能测试将cp端连接到学习机的单脉冲“ ”；将输出端q1、q2、q3连到电平显示l1、l2、l3，点动单脉冲，记录计数器状态。将结果填入表4.1。2 动态功能测试将cp端连接到学习机的20khz脉冲源，用示波器观测cp与q1、q2、q3的波形，画出波形图。画波形图时，请注意每个波形之间的相位关系。二异步六进制加法计数器在完成基本实验内容一以后不要全部拆线，将异步八进制加法计数器改为异步六进制加法计数器。自行设计电路，自拟实验步骤。静态测试结果需经教师检查。三74lsl60芯片的功能测试74lsl60芯片的逻辑符号及测试接线如图42所示。图中为预置数端，为清零端，s1、s2为工作方式选择端，a、b、c、d为数据输入端，qa、qb、qc、qd为输出端，qcc为进位端。熟悉各引脚功能，按图42接线，测试74lsl60的功能，将结果填入表42。四计数器芯片74lsl60的应用电路 (以下两题自选一题)1 设计同步六十进制计数器电路。计数结果用数码管显示。2 分析图43电路原理，测试电路功能。两芯片的qaqd接数码管显示。选做实验内容一设计三相六拍步进机脉冲分配电路其状态转换图为：10011001001l001101100。完成电路接线，测试功能。实验五 脉冲波形发生电路实验目的：一通过实验，进一步理解555定时器的结构和工作原理，学会正确使用555定时器。二熟悉和掌握用555定时器构成的多谐振荡器、单稳触发器。预习内容：一用555定时器构成多谐振荡器、单稳触发器电路的原理和连接方法。二按实验内容设计电路，计算电阻和电容的选择范围。基本实验内容：一用555定时器构成多谐振荡器1按图51接线，用示波器观察并测量vo端波形的脉宽、周期，计算其频率。2选择电路参数，使输出获得频率为5khz的脉冲。提示：选择电阻、电容时，其值应符合学习机元件库上所提供的电阻、电容值。若电阻值不合适，可将r1或r2改接为一个电阻和一个电位器的串联。这种方法在今后的电路调试中会经常用到。二 用555定时器构成单稳触发器1按图52接线，用示波器观察、记录vi、vc1、vo端波形。注意它们之间的相位关系。2调整电位器r2，记录脉宽tw的最大值和最小值。三应用电路利用555定时器设计一个灯控电路，要求每按一次按钮发光二极管亮45秒，然后自动熄灭。选做实验内容：一 用两片555定时器组成救护车警铃电路电路要求：在一开关的控制下救护车警铃电路可连续发出高、低音重复的叫声，重复叫声的周期为12秒，高、低音声音清晰可辨。实验六 综合实验实验目的：一培养综合运用所学的数字电路知识的能力。二检查每个学生独立设计电路、完成实验操作的能力。预习内容:一根据实验题目的要求，预习组合电路、时序电路、脉冲发生电路的知识。二完成电路设计，正确、规范地画出电路原理图，并列出实验所用器件的清单。基本实验内容:一 设计一个霓红灯控制电路。电路要求：1 控制两路霓红灯的亮、灭。一路红灯，一路绿灯。红灯单独亮4秒钟后，绿灯单独亮4秒钟，接着红、绿灯同时亮4秒钟，间歇4秒钟(红、绿灯都不亮)后，进入第二次循环，。2 灯亮时按每秒两次的频率闪烁。提示：用lcd发光管代替霓红灯。选做实验内容:一 设计一个汽车尾灯的控制电路电路要求：用六个发光二极管模拟六个汽车尾灯(汽车尾部每侧三个灯)，用二个乒乓开关作为拐弯控制信号，一个开关用于控制右转弯，另一个开关用于控制左转弯。1 若二个开关同时接通，则紧急闪烁器作用，六个尾灯同时明暗闪烁；2 正常往前行驶时，六个尾灯全灭；3 右转弯时，右边三个灯亮灭的顺序从左至右，如图6.1所示，左边的灯全灭；4 左转弯时，左边三个灯亮灭的顺序从右至左，右边的灯全灭。图6.1第三章 电子技术设计型实验第三章 电子技术设计型实验教学目的：电子技术设计型实验是在模拟电路与数字电路基础型实验的基础上进行的综合性的实验训练，其重点是电路设计。设计型实验是电子技术实验的重要教学环节，它对提高学生的电路设计水平和实验技能，培养学生综合运用所学的知识解决实际问题的能力都是非常重要的。其主要教学目是：1 提高电子电路的设计能力一般电子电路的设计工作主要包括：根据给定的功能和指标要求选择电路的总体方案，设计各部分电路的拓扑结构，选择元器件的初始参数，使用cad工具进行电路性能仿真和优化设计，在实验室安装与调试电路，进行电路性能指标的测试等等。通过电路设计，可以受到设计思想、设计技能、调试能力与实验研究能力的训练，掌握使用cad工具进行电路性能仿真和优化设计的方法，提高自学能力以及运用基础理论分析与解决实际工程问题的能力，培养严肃认真、理论联系实际的科学作风和创新精神。2加强解决实际工程问题的基本训练设计型实验一般是提出实验目的和要求，给定电路功能和技术指标，由同学自己拟定实验实施方案，以培养组织能力。通过阅读参考资料，了解相关领域的新技术、新电路和新器件，开阔眼界与思路。通过查阅元器件手册，进一步熟悉常用电子器件的特性和使用方法，按实际需要合理选用元器件。通过认真撰写总结报告，提高总结能力和表达能力。设计型实验的进行步骤：电子技术设计型实验通常要经过电路设计、电路安装调试与指标测试等过程。因此，对于每一个实验任务，一般要求完成以下工作：1电路设计认真阅读实验指导书，深入理解实验题目所提出的任务与要求；阅读有关的技术资料，学习相关的基本知识；进行电路方案设计和论证；选择和设计单元电路(包括电路结构与元件参数)；使用cad工具进行电路性能仿真和优化设计；画出所设计的电路原理图；拟定实验步骤和测量方法，画出必要记录表格(备用)等。有的实验还需要编制程序流程图与程序。2安装与调试完成电路的安装和调试，直至达到设计要求为止。对于使用可编程器件设计数字系统方面的实验，要完成程序的输入、调试、下载、连接成系统和结果测试。在调试过程中，要认真观察和分析实验现象，做好实验记录，保证实验数据完整可靠。3撰写总结报告完成每一个设计型实验后都必须写出一份总结报告，撰写总结报告既是对整个实验过程的总结，也是一个提高的过程。主要内容应包括：(1)题目名称。(2)设计任务和要求。(3)初始电路方案的设计。包括方案的原理图与工作原理；单元电路的设计(电路形式的确定、各元器件主要参数的计算)；使用cad工具进行仿真的结果等。或者是设计电路的主要流程和方法，相关程序或原理图以及简要的说明。(4)经实验调试修正后的总体电路图，简要说明工作原理。或者是程序源文件、流程图等。(5)整理实验测试数据和实验波形，分析实验结果，并与理论计算或仿真结果进行比较，对实验误差进行必要的分析讨论。(6)总结分析调试中出现的问题，说明解决问题的方法和效果。(7)回答思考题。(8)实验后的收获、体会和建议。(9)主要参考文献。说明：上述设计型实验的进行步骤适用于本章所列各实验，在各实验的指导书中不再重述。实验一 产品分档电路的设计实验任务和要求：设计并制作一个按值的大小将晶体管分档的电路。具体要求如下：1 晶体管为npn型，分为200三档。2 测试时晶体管的基极电流约为10微安，集电极和发射极之间的电压约为10伏。设置标有e、b、c的引脚插孔，在晶体管插入插孔后自动满足上述工作点要求，无需人工调节。3 如果晶体管的200，则分在3档，数码显示器显示3，蜂鸣器发出连续声响。实验目的：1熟悉产品分档电路的原理方案及各单元电路的设计方法。2掌握产品参数分档类题目的基本解决方案和电路。3了解各种比较电路在参数分档，超限报警类电路中的应用。4熟悉一些参数-电信号的转换电路。实验项目的简要说明：批量生产的电子元件，其参数值具有一定的分散性。为了方便用户使用，需要根据产品性能或某个参数值的大小，将产品分档，因此常常需要设计、制作产品分档电路和设备。分档电路应能判别产品性能的优劣或某个参数值的大小，据此输出相应的驱动信号，驱动显示器件或声响器件来指示被测元件属于哪一档，同时驱动执行机构，自动完成分选工作。当然也可以依据显示器件或声响器件的指示，手工进行分档筛选。实现上述分选功能的一种参考方案如图1.1所示。图中的