《電子技術(shù)實驗》PPT課件.ppt

電子技術(shù)實驗課件,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),山東農(nóng)業(yè)大學(xué),模擬電子部分,實驗1 電子技術(shù)實驗常用儀器儀表的使用及二極管和三極管測試 實驗2 單管放大電路 實驗3 運算放大器的基本運算電路,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗1 電子技術(shù)實驗常用儀器儀表的使用及二極管和三極管測試,一、實驗?zāi)康?學(xué)會使用雙蹤示波器、信號發(fā)生器、晶體管毫伏表、萬用表等常用儀器，掌握用示波器測量交流信號的電壓幅值、周期、頻率等參數(shù)。 學(xué)習(xí)使用萬用表判斷二極管、三極管管腳極性的方法。 二、實驗預(yù)習(xí) 掌握常用電子儀器的型號、外型特點、參數(shù)及特性，了解測量器件參數(shù)的方法。復(fù)習(xí)二極管、三極管的構(gòu)造與原理，總結(jié)判別二極管、三極管極性的方法。,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗1 電子技術(shù)實驗常用儀器儀表的使用及二極管和三極管測試,2. 三極管的簡易測量：三極管可以等效為兩個串接的二極管，見圖2-5a。先按測量二極管的方法確定基極，由此也可確定三極管的類型（PNP、NPN）。指針式萬用表判斷三極管的發(fā)射極和集電極是利用了三極管的電流放大特性，測試原理見圖2-5b,如被測三極管是NPN型管，先設(shè)一個極為集電極，與萬用表的黑表筆相連接，用紅表筆接另一個電極，觀察好指針的偏轉(zhuǎn)大小。然后用人體電阻代替圖2-5b中的RB，用手指捏住C和B極，C和B不要碰在一起，再觀察指針的偏轉(zhuǎn)大小，若此時偏轉(zhuǎn)角度比第一次大，說明假設(shè)正確。若區(qū)別不大，需再重新假設(shè)。PNP型管的判別方法與NPN型管相同但極性相反。,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗1 電子技術(shù)實驗常用儀器儀表的使用及二極管和三極管測試,3. 根據(jù)實驗內(nèi)容，自己設(shè)計測量步驟和相關(guān)表格，完成預(yù)習(xí)實驗報告。,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗1 電子技術(shù)實驗常用儀器儀表的使用及二極管和三極管測試,三、實驗要求 熟悉示波器的使用方法，觀測信號發(fā)生器的波形，正確讀出交流信號的周期和VP-P值。使用晶體管毫伏表測量正弦信號的有效值，和計算值進(jìn)行比較，計算誤差。 認(rèn)真預(yù)習(xí)，填寫好計算數(shù)據(jù)。 請用鉛筆填寫實驗數(shù)據(jù)。 完成實驗報告。,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗1 電子技術(shù)實驗常用儀器儀表的使用及二極管和三極管測試,四、思考題 實驗中測量較高頻率的交流信號時用晶體管毫伏表，為什么不使用萬用表？ 方波、三角波是否能用晶體管毫伏表測量？ 用示波器測量信號的周期、幅值時，如何才能夠保證其測量精度？ 我們用示波器測量信號發(fā)生器產(chǎn)生的波形時，必須要紅夾子接紅夾子、黑夾子接黑夾子，為什么？,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗1 電子技術(shù)實驗常用儀器儀表的使用及二極管和三極管測試,5. 正弦波在示波器的熒光屏上顯示如下，已知垂直靈敏度為1V/格，水平掃描時間間隔為0.2ms/格，請讀出該正弦波的周期和VP-P值。,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗1 電子技術(shù)實驗常用儀器儀表的使用及二極管和三極管測試,分別用示波器的交流、直流擋觀察同一信號發(fā)生器發(fā)出的正弦波信號，發(fā)現(xiàn)它們的頻率、VP-P值相同，流擋觀察時，整個波形上移了一大格（若垂直靈敏度為1V/格），請分析并解釋原因。方波、三角波是否能用晶體管毫伏表測量？ 輸入信號的電壓幅值與其VP-P是什么關(guān)系？ 由于水平掃描時間的間隔（每格對應(yīng)的掃描時間）沒有選擇好，某正弦波在示波器的熒光屏上顯示不出一個完整周期，若想在熒光屏上看到該信號的完整周期，應(yīng)該增加還是減小水平掃描時間的間隔？,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗2 單管放大電路,一、實驗?zāi)康?掌握單管放大電路的靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)、輸入電阻和輸出電阻的測量方法。 觀察靜態(tài)工作點的變化對電壓放大倍數(shù)和輸出波形的影響。 加深對放大電路工作原理的理解和參數(shù)變化對輸出幅度的影響。 了解和觀察失真現(xiàn)象，學(xué)會解決的方法。 進(jìn)一步掌握示波器、低頻信號發(fā)生器、晶體管毫伏表、萬用表的使用。,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗2 單管放大電路,二、預(yù)備知識 熟悉單管共射基本放大電路的原理圖，了解各個元件在電路中的作用以及各元件參數(shù)的選擇方法。觀察靜態(tài)工作點的變化對電壓放大倍數(shù)和輸出波形的影響。 了解輸入電阻、輸出電阻、發(fā)射節(jié)工作電位的概念。 放大電路增益的數(shù)學(xué)表達(dá)式。,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗2 單管放大電路,4. 實驗參考電路見下圖。,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗2 單管放大電路,完成預(yù)習(xí)實驗報告（參考四） 三、實驗及預(yù)習(xí)要求 復(fù)習(xí)晶體管放大電路中有關(guān)靜態(tài)和動態(tài)性能的基本內(nèi)容并認(rèn)真閱讀實驗指導(dǎo)書。 掌握RB1與靜態(tài)工作點之間的關(guān)系。 每人一組，在實驗室獨立組裝單管放大電路。 根據(jù)實驗過程，設(shè)計表格，記錄測試過程和參數(shù)。 調(diào)整、測量靜態(tài)工作點。 分析電路參數(shù)對靜態(tài)工作點的影響。 完成實驗報告。,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗2 單管放大電路,四、實驗報告的要求 畫出單管放大電路的電路圖。 根據(jù)實驗過程，設(shè)計表格，填寫實驗數(shù)據(jù)。 總結(jié)RB、RC和RL變化對靜態(tài)工作點、電壓放大倍數(shù)及輸出波形的影響。 列表總結(jié)電路元件對放大電路靜態(tài)的影響。 觀察并記錄波形，說明電路參數(shù)對波形的影響。 和理論值比較，分析誤差原因。 回答思考題及總結(jié)、體會。,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗2 單管放大電路,五、思考題 電路中C1、C2的作用如何？ 負(fù)載電阻的變化對靜態(tài)工作點有無影響？對電壓放大倍數(shù)有無影響？ 飽和失真和截止失真是怎樣產(chǎn)生的？如果輸出波形既出現(xiàn)飽和失真又出現(xiàn)截止失真是否說明靜態(tài)工作點設(shè)置不合理？ 用示波器在電阻RL上觀察到如下的波形：,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗2 單管放大電路,請判斷此時放大器處于什么失真狀態(tài)？為什么？ 在電阻RL上觀察到波形如上，顯然工作點選的過（高 低），至使輸出波形（截止 飽和）失真，若想使示波器上的信號不失真，采取什么樣的措施，可以消除失真？,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗3 運算放大器的基本運算電路,一、實驗?zāi)康?學(xué)會使用集成運算放大器，了解其型號、參數(shù)的意義。 掌握用集成運算放大器組成比例、求和電路的方法。 加深對線性狀態(tài)下運算放大器工作特點的理解。 二、預(yù)備知識 運算放大器線性組件是一個具有高放大倍數(shù)的放大器，當(dāng)它與外部電阻、電容等構(gòu)成閉環(huán)電路后，就可組成種類繁多的應(yīng)用電路。在運算放大器線性應(yīng)用中可構(gòu)成以下幾種基本運算電路：反相比例運算、同相比例運算、反相求和運算、加減混合運算等。,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗3 運算放大器的基本運算電路,2. 實驗參考電路見下圖。,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗3 運算放大器的基本運算電路,三、實驗內(nèi)容及要求 畫出電路的電路圖。 根據(jù)實驗過程，設(shè)計表格，填寫實驗數(shù)據(jù)。 調(diào)整電路使其正常工作。 按照設(shè)計方案，驗證運算結(jié)果，并與理論值進(jìn)行比較。 完成實驗報告。 分析誤差，探討原因。 回答思考題及總結(jié)、體會。,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗3 運算放大器的基本運算電路,四、思考題 設(shè)計電路時，對集成運算放大器的兩個輸入端外接電阻有什么要求？ 做運算電路實驗時，是否需要調(diào)零（即Ui=0時， Uo=0 ）？不調(diào)零對電路有什么影響？,實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗1 基本邏輯門電路實驗 實驗2 組合邏輯部件實驗 實驗3 時序電路設(shè)計,數(shù)字電子部分,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),試驗一 基本邏輯門電路試驗,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),（一）試驗?zāi)康?.掌握TTL與非門、與或非門和異或門輸入與輸出之間的邏輯關(guān)系。 .熟悉TTL中、小規(guī)模集成電路的外型、管腳和使用方法。 （二）實驗所用器件 .二輸入四與非門74LS00 1片 .二輸入四或非門74LS02 1片 .二輸入四異或門74LS86 1片,試驗?zāi)康募八闷骷?山東農(nóng)業(yè)大學(xué),測試二輸入四與非門74LS00一個與非門的輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系。 測試二輸入四或非門74LS02一個或非門的輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系。 測試二輸入四異或門74LS86一個異或門的輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系。,（三）試驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),1.將器件的引腳與實驗臺的“地（GND）”連接，將器件的引腳與實驗臺的十5連接。 2.用實驗臺的電平開關(guān)輸出作為被測器件的輸入。撥動開關(guān)，則改變器件的輸入電平。 3.將被測器件的輸出引腳與實驗臺上的電平指示燈(LED)連接。指示燈亮表示輸出低電平（邏輯為），指示燈滅表示輸出高電平（邏輯為1）。,（四）試驗提示,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),74LS00中包含個二輸入與非門，7402中包含個二輸入或非門，7486中包含個二輸入異或門，它們的引腳分配圖見附錄。下面各畫出測試7400第一個邏輯門邏輯關(guān)系的接線圖及測試結(jié)果。測試其它邏輯門時的接線圖與之類似。測試時各器件的引腳接地，引腳接十。圖中的1、2接電平開關(guān)輸出端，LED0是電平指示燈。,（五）接線圖及結(jié)果,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),1、測試74LS00邏輯關(guān)系接線圖及測試結(jié)果,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2、測試74LS02邏輯關(guān)系接線圖及測試結(jié)果,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),3、測試74LS86邏輯關(guān)系接線圖及測試結(jié)果,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗二 組合邏輯電路部件實驗,實驗?zāi)康模?掌握邏輯電路設(shè)計的基本方法 掌握EDA工具M(jìn)AX-PlusII的原理圖輸入方法 掌握MAX-PlusII的邏輯電路編譯、波形仿真的方法,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),組合邏輯電路部件實驗實驗內(nèi)容,利用EDA工具M(jìn)AX-PlusII的原理圖輸入法，分別輸入74138、7483圖元符號；建立74138、7483的仿真波形文件，并進(jìn)行波形仿真，記錄波形；分析74138、7483邏輯關(guān)系。 1)3-8譯碼器74138的波形仿真 2)4位二進(jìn)制加法器7483的波形仿真 位二進(jìn)制加法器集成電路 74LS83中，和 是兩個位二進(jìn)制數(shù)的輸入端，Cout，S3,S2,S1,S0是位輸出端。Cin是進(jìn)位輸入端，而Cout是進(jìn)位輸出端。,（一）邏輯單元電路的波形仿真,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),（二）簡單邏輯電路設(shè)計,根據(jù)題目要求，利用EDA工具M(jìn)AX-PlusII的原理圖輸入法，輸入設(shè)計的電路圖；建立相應(yīng)仿真波形文件，并進(jìn)行波形仿真，記錄波形和輸入與輸出的時延差；分析設(shè)計電路的正確性。,組合邏輯電路部件實驗實驗內(nèi)容,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),1. 設(shè)計一個2-4譯碼器,E為允許使能輸入線，A1、A2為譯碼器輸入，Q0、Q1、Q2、Q3分別為輸出， 為任意狀態(tài) 。,2-4譯碼器功能表如下,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2.設(shè)計并實現(xiàn)一個4位二進(jìn)制全加器,（1） 二進(jìn)制全加器原理 一個位二進(jìn)制加法運算數(shù)字電路是由一個半加器和（1）個全加器組成。它把兩個位二進(jìn)制數(shù)作為輸入信號。產(chǎn)生一個（1）位二進(jìn)制數(shù)作它的和。如圖所示。,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),用全加器構(gòu)成的位二進(jìn)制加法器,圖中和是用來相加的兩n位輸入信號，n-1，n-1，n-2，2,1,0是它們的和。在該電路中對0和0相加是用一個半加器，對其它位都用全加器。如果需要串接這些電路以增加相加的位數(shù)，那么它的第一級也必須是一個全加器。,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),（2）設(shè)計步驟,設(shè)計1位二進(jìn)制全加器，邏輯表達(dá)式如下： Sn=AnBnCn-1 Cn= AnBnCn-1(AnBn) An是被加數(shù)， Bn是加數(shù)，Sn是和數(shù)，Cn是向高位的進(jìn)位，Cn-1是低位的進(jìn)位。 利用1位二進(jìn)制全加器構(gòu)成一個4位二進(jìn)制全加器,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),3.交叉口通行燈邏輯問題的實現(xiàn),圖表示一條主干公路（東一面）與一條二級道路的交叉點。車輛探測器沿著A、B、C和D線放置。當(dāng)沒有發(fā)現(xiàn)車輛時，這些敏感組件的輸出為低電平0”。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有車輛時，輸出為高電平“1”。交叉口通行燈根據(jù)下列邏輯關(guān)系控制:,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),交叉口通行燈邏輯問題的實現(xiàn),（a）東一西燈任何時候都是綠的條件 （1）C和D線均被占用； （2）沒有發(fā)現(xiàn)車輛； （3）當(dāng)A、B線沒同的占用時，C或D任一條線被占用； （b）南一北燈任問時候都是綠的條件 （1）A和B線均被占用，而C和D線均未占用或只占用 一條線； （2）當(dāng)C和D均未被占用時，A或B任一條線被占用。,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),交叉口通行燈邏輯問題的實現(xiàn),電路應(yīng)有兩個輸出端，南北（SN）和東西（EW），輸出高電平對應(yīng)綠燈亮，輸出低電平對應(yīng)紅燈亮。 用敏感組件的輸出作為邏輯電路輸入信號，對所給的邏輯狀態(tài)建立一個真值表，化簡后得最簡邏輯表達(dá)式，用與非門實現(xiàn)該電路、并用波形仿真設(shè)計電路的功能，分析其正確性之。,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),4.設(shè)計一個四選一的（數(shù)據(jù)選擇器）電路,數(shù)據(jù)選擇器又稱輸入多路選擇器、多路開關(guān)。它的功能是在選擇信號的控制下，從若干路輸入數(shù)據(jù)中選擇某一路輸入數(shù)據(jù)作為輸出。,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),E是選通使能端，A1、A0分別是選擇信號端，D0、D1、D2、D3分別是四路數(shù)據(jù)，F(xiàn)是輸出端。,一個四選一數(shù)據(jù)選擇器功能表,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗三 時序電路設(shè)計,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),（一）觸發(fā)器實驗,實驗?zāi)康?1掌握RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器的工作原理。 2學(xué)會正確使用RS觸發(fā)器、D觸發(fā)器、JK觸發(fā)器。,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗內(nèi)容,1. 用 74LS00構(gòu)成一個 RS 觸發(fā)器。給出R、S波形序列，進(jìn)行波形仿真，說明RS觸發(fā)器的功能。 2. D觸發(fā)器DFF （或雙D觸發(fā)器74LS74中一個D觸發(fā)器）功能測試。 D觸發(fā)器的輸入端口CLR是復(fù)位或清零，PRN是（置位）；給定D（數(shù)據(jù)）、CLK（時鐘）波形序列，進(jìn)行波形仿真，記錄輸入與輸出Q波形。說明D觸發(fā)器是電平觸發(fā)還是上升沿觸發(fā)，分析原因。 3. JK觸發(fā)器JKFF（或雙JK觸發(fā)器74LS73、74LS76中一個JK觸發(fā)器）功能測試與分析。 JK觸發(fā)器輸入端口CLR是復(fù)位端，PRN是置位端，CLKS是時鐘。給出CK，J，K的波形，仿真JK觸發(fā)器的功能，說明JK觸發(fā)器的CLK何時有效。 D觸發(fā)器74LS74是上升沿觸發(fā)，JK觸發(fā)器74LS73是下降沿觸發(fā),山東農(nóng)業(yè)大學(xué),（二）簡單時序電路設(shè)計實驗,實驗?zāi)康?學(xué)習(xí)利用EDA工具設(shè)計簡單時序電路。 掌握簡單時序電路的分析、設(shè)計、波形仿真、器件編程及測試方法,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),實驗內(nèi)容,1.用D觸發(fā)器DFF（或74LS74）構(gòu)成的4位二進(jìn)制計數(shù)器（分頻器） (1) 輸入所設(shè)計的4位二進(jìn)制計數(shù)器電路并編譯。 (2) 建立波形文件，對所設(shè)計電路進(jìn)行波形仿真。并記錄Q0、Q1、Q2、Q3的狀態(tài)。 (3) 對所設(shè)計電路進(jìn)行器件編程。將CLK引腳連接到實驗系統(tǒng)的單脈沖輸出插孔，4位二進(jìn)制計數(shù)器輸出端Q0、Q1、Q2、Q3連接到LED顯示燈，CLR、PRN端分別連接到實驗系統(tǒng)兩個開關(guān)的輸出插孔。 (4)由時鐘CLK輸入單脈沖，記錄輸入的脈沖數(shù)，同時觀測 Q0、Q1、Q2、Q3對應(yīng)LED顯示燈的變化情況。,山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2異步計數(shù)器,異步計數(shù)器是指輸入時鐘信號只作用于計數(shù)單元中的最低位觸發(fā)器，各觸發(fā)器之間相互串行，由低一位觸發(fā)器的輸出逐個向高一位觸發(fā)器傳遞，進(jìn)位信號而使得觸發(fā)器逐級翻轉(zhuǎn)，所