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电子技术实验

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    电子技术基础实验 指导书 (第一版) 宁波大学 信息科学与工程学院 二 OO 七年九月 目录 实验方法与实验规则……………………………………………………………1 第一部分 模拟电子技术实验 模拟电子技术实验基本知识……………………………………………………3 实验一 常用电子仪器的使用练习……………………………………………8 实验二 电子元件的测试技术…………………………………………………14 实验三 共射放大电路…………………………………………………………18 实验四 共集放大电路…………………………………………………………22 实验五 集成运放组成的基本运算电路………………………………………26 第二部分 数字电子技术实验 数字电路实验方法………………………………………………………………29 实验一 EDA 工具软件的使用…………………………………………………34 实验二 EDA 开发平台的使用…………………………………………………35 实验三 用 SSI 设计组合逻辑电路……………………………………………37 实验四 MSI 组合电路的 HDL 设计……………………………………………39 实验五 时序电路的 HDL 设计………………………………………………41 附录 1……………………………………………………………………………42 附录 2……………………………………………………………………………46 附录 3……………………………………………………………………………54 附录 4……………………………………………………………………………56 实验方法与实验规则 电子技术是一门理论性和实践性很强的课程。学生在学好基本理论的基础上,还必须经 过实践环节的严格训练,才有可能牢固掌握课程的基本内容。实验对培养学生理论联系实际 的学风、严肃认真和实事求是的科学态度,分析问题和解决问题的能力以及创新思维都起着 重要作用。为了提高实验效果,正确完成实验任务,实验前请仔细阅读以下内容。 一、实验准备 实验前的准备工作对实验能否顺利完成和实验结果的正确性都有很大影响。为此,要求 学生在实验前认真预习有关内容,完成实验前的一切准备工作,做好预习报告。 1、实验预习 实验前应先进行下列准备 1) 预习实验的内容 2) 复习与实验内容有关的模拟电路基本知识 3) 预习与实验内容有关的实验设备使用方法 4) 根据实验内容,对实验电路进行理论分析与电路设计,并作好数据记录图表 2.实验预习报告 学生在实验前必须作好预习报告,由指导教师审阅。预习报告不同于正式实验报告,没 有统一的要求,但对实验的组织实施却有着特殊的作用,是实验操作的主要依据。一般应以 能看懂为基准、尽量写得简洁、思路清楚,一目了然,以便于实验者参照执行。预习报告应 至少包括下列内容: 1) 实验原理与实验电路 主要包括:实验电路的理论分析与电路设计,实验使用的元器件列表 2) 实验内容 3) 数据记录表格 根据实验要求把待测量的数据列成“数据记录表格” 二、实验报告 实验报告是实验工作的全面总结,是一项重要的基本训练。撰写实验报告主要是总结 归纳、分析实验结果。要用简明的形式将实验结果完整真实地表达出来。实验报告要求文理 通顺,简明扼要,字迹工整,图表清晰,结论正确,分析合理,讨论深入。每个学生都应独 --1-- 立撰写实验报告。 实验报告采用统一规定的格式,应至少包括如下几项内容: 1) 实验目的 2)实验设备:实验时使用的设备型号与名称 3) 实验原理与实验电路 4)实验过程、步骤及内容:包括电路图(若有)、实验过程(步骤)、测量的原始数据 5) 实验数据与处理分析:把测量的原始数据和观察到的波形与现象进行加工整理,例如 计算出性能指标、绘成曲线等;实验结果与理论计算值进行比较分析。 6) 实验结论 对本次实验作一小结,写出实验体会,包括故障现象与排除,误差原因与分析,实 验对理论知识的加深理解等均可写入。 三、实验规则 1.实验前必须仔细阅读实验内容,掌握有关的基本理论,查阅相关资料,完成实验前 准备工作的全部要求,写好预习报告。并交指导教师审阅。 2.开始实验前应首先检查仪器设备是否完好,连接线是否有断路现象,发现问题及时 交指导教师处理。 3.实验中必须严格遵守操作规程,不得随意取用其他未经许可或其他桌的仪器设备。 必须安全用电,注意人身和设备安全。 4.实验时,必须在不接通电源的情况下连接实验线路,不得将稳压电源输出端短路, 不得用万用表电流档测量电压。实验过程中如需要更换元器件和变动连线必须切断 电源。拆线前,必须先切断电源。 5.实验要严肃认真,仔细观察实验现象,认真做好记录。实验完成后,实验和测量结 果需经指导教师审查签字后再拆除线路。最后将全部仪器设备和器材复归原位,清 理好导线和实验桌后,方可离开实验室。 6.爱护公共财产,使用仪器设备要严格遵守操作规程。实验仪器设备发生故障或损坏, 应立即关闭电源,及时报告指导教师,认真检查原因,从中吸取教训,并按规定的 赔偿办法处理。 7.实验中不遵守实验室有关规定,表现不好又不听劝告者,停止其实验。 --2-- 第一部分 模拟电子技术实验 模拟电子技术实验基本知识 一、实验仪器布局 实验时,各仪器仪表和实验板应按信号流向,并根据联线简捷、调节顺手、观察与读数 方便的原则进行合理布局。 图 0.1 为实验仪器的一种布局形式。输入信号源置于实验板的左侧,测试用的示波器与 电压表置于实验板的右侧,实验用的直流电源放在中间位置。 图 0.1 实验仪器的合理布局 二、电路安装 1)装配前先检查元器件: 应通过仪器先检查各元器件的标称值与性能参数是否符合电路 要求,确认无误后再进行装配,切勿急于求成。 2)合理布局: 一般以集成电路或晶体管为中心。并根据输入、输出分离的原则(输入元 件放左边,输出元件放右边),并以适当的间距安排组件。 3)装配元器件:接插元器件时要非常细心,必须先用钳子或镊子把待插元器件的插脚弄 平直,小心地用力插入,以保证插脚与插座间接触良好。 4)布线: 布线顺序一般是先布电源与地线,然后按布线图。电源线(正极)常用红色,公 --3-- 共地线(负极)常用黑色。从输入到输出依次连接好各元器件和接线。电路中有一个公 共地端(⊥),它和各种仪表的接地端应连接在一起。 三、电路调试 对于一个实验电路,即使完全按所设计的电路参数进行安装,往往也难于立即实现预期 的电路功能。这是因为各种客观因素的影响往往难以完全预测。如元器件性能的分散性、电 路寄生参数的影响、以及安装错误等均可能造成预想不到的后果。因此,必须经过调试。 1、调试前先检查 电路安装完毕后,不要急于通电测试,仔细检查有无接错。 1) 检查连线错误:经常碰到的有 “线内部断路”、“错接”(即连线的一端正确,而另 一端误接)、“少接”(指安装时漏接的线)及“多接”(指在电路上完全是多余的线) 等连线错误。检查连线一般可直接对照电路安装图进行。为确保连线的可靠,在查 线的同时,还可用万用表电阻挡对接线作连通检查,而且最好直接在器件引脚处测 量,这样可同时查出“虚接”隐患。 2) 检查元器件安装情况: 元器件引脚有否接错;引脚间有否短路;电解电容的极性有 否接反。 3)检查电源与公共接地端:在通电前,还须用万用表检查电源输入端与地之间是否存在 短路,若有则须查原因。 4)检查各种仪器面板:面板上的旋钮应处于所需的待用位置。例如应从仪表的最大量程 开始调测,然后逐渐减小量程. 2、调试方法与步骤 具体调试步骤如下: 1)通电观察 先将直流稳压电源调至要求值,然后再接入电路。此时,应观察电路有无异常现象,包 --4-- 括有无冒烟、是否有异常气味、手摸元器件是否发烫、以及电源有否被短路等。如果出现异 常,应立即切断电源,并待排除故障后才能再次通电。 2)静态调试 对模拟电路,它的一个重要特点是交、直流并存,而且直流又是电路正常工作的基础。 因此应先调静态、后调动态。静态调试的方法如下: (1)不要外加输入信号。 (2)测量静态工作点:用万用表直流电压挡测量各晶体管 c、b、e 对地的电压,然后 计算各管的集电极电流等静态参数。 (3)改变基极偏置电阻来实现静态工作点的调整。 3)动态调试 动态调试是在静态调试的基础上进行的,用示波器和毫伏表测试。动态调试的方法如下: (1)加入合适的外加输入信号:输入端接入幅度和频率合适的正弦信号电压。 (2)用示波器和毫伏表测试:采用信号跟踪法,即用示波器和毫伏表沿着信号的传递 方向,逐级检查各有关点的波形和信号电压的大小。 在动态测试过程中.示波器的信号输入方法最好置于“DC”档,这样可通过直接耦合方 式,同时观察被测信号的交、直流成分。 (3)对电路工作点作适当的调整:在动态调试过程中,往往根据测试波形,对电路工 作点再作适当的调整,以便各级电路能更好地发挥其功能。 3、调试中注意事项 1)仪器与实验电路的接地端须连在一起 在实验调试中,所有测试仪器的接地端应与实验电路的接地端连接在一起,否则引入的 干扰不仅会使实验电路的工作状态发生变化,而且将使测量结果出现误差。 2)测量仪器应合适选用 --5-- 例如,1KHz 的交流电压可用交流毫伏表测量(工作频率为 2MHz),不能用万用表交流电 压挡测量。 3)对电路关键数据应心中有数 在电路设计时,应先估算出电路关键点位的数据。例如图 0.2 是实验三的电路图,为正 确调试静态工作点,应先估算出三极管 C、B、E 极的静态电压,然后与被测量进行比较,若 相差太大,需调节电位器进行工作点调整。如果不能调好,则电路可能存在问题。 四、测试 图 0.2 所记录的数据必须是原始读数,而不是经换算后的数值。并应标明名称、单位。需绘 制曲线时,注意在曲线变化显着的部位要多读取一些数据。 1.直接测量法 这是一种对被测对象直接进行量测并获得其数据的方法。例如,对各点电压量的测量就 是直接测量。 2.间接测量法 --6-- 间接测量法不对被测量进行直接测量,而是用一些测量值计算出被测量。在图 0.2 所示 的放大电路中,为了测得静态电流 Ic。我们可以测出 Re 两端的电压 Ue,然后通过欧姆定律, 求出 Ic≈Ue/Re=Ie 的数值。 3.静态测量 主要测量静态工作点,用万用表直流电压挡测量有关电压。 4.动态测量 动态测量通常用示波器进行。如通过观察和测量电路的输入、输出波形,可以读出被测 信号的幅度(峰峰值)、周期(或频率),脉冲信号的脉宽,前、后沿时间等参数。 对于正弦信号的幅度也可用交流毫伏表读测其有效值。 动态测试时示波器应选择合适的量程,以减小测量误差。 五、注意安全 1.确保人身安全 1) 为了确保人身安全,在调换仪器时须切断实验台的电源。 2) 仪器设备的外壳如能良好接地,可防止机壳带电,以保证人身安全。 3) 在调试时,要逐步养成用右手进行单手操作的习惯,并注意人体与大地之间有良好 的绝缘。 2.确保仪器设备安全 1) 为防止器件损坏,要求在切断实验电路板上的电源后才能改接线路。 2) 切忌无目的地随意扳弄仪器面板上的开关和旋钮。 3)实验结束后,通常只要关断仪器电源和实验台的电源,而不必将仪器的电源线拔掉。 4) 仪器使用的保险丝,常用的有 0.5A,1A,2A,3A 和 5A 等几种规格。应注意按规定 的容量调换保险丝,切忌随意代用! 5) 仪器使用时不必经常开关电源。多次开关电源往往会使仪器的使用寿命缩短. --7-- 实验一 常用电子仪器的使用练习 一、实验目的 通过实验,学习双踪示波器(GOS-620 型),函数信号发生器(DF-1461A 型)和交流毫伏表 (SX2172 型)的正确使用方法。 二、实验原理 在模拟电路实验中,实验电路板安装完毕后,必须进行调试与测试,图 1.1 为实验示意 图。 进行静态测试时,常用数字万用表直流档测静态工作点。数字万用表红、黑表笔分别插 入“V-Ώ”和“COM”孔,黑笔与电路中的地线相连,红笔可接入电路中各点测试有关数据。 进行动态测试时,常需加入输入信号。信号发生器用来产生输入信号(例如正弦交流电 压);示波器用于显示输出波形(用单踪显示),有时示波器同时显示输入输出(用双踪显示); 毫伏表用来显示信号的交流有效值(不是幅值,也不是峰峰值)。 在实验中,所有测试仪器的接地端应与实验电路的接地端连接在一起,如图 1.1 所示, 否则引入的干扰不仅会使实验电路的工作状态发生变化,而且将使测量结果出现误差。 注意:测试仪器的信号端绝不能与接地端相连,否则发生短路。 信号发生器 毫伏表 示波器 黑色屏蔽线 红色信号线 输入信号 地线 实验电路板 万用表 输出信号 V-Ω COM 红笔 黑笔 图 1.1 实验电路的测量示意图 --8-- 为了做好一个实验,电子仪器的使用方法是必须掌握的。本实验通过图 1.2 与 1.3 的实 验图,学习三种电子仪器的使用。 GOS-620 型双踪示波器机内会产生一个校准信号(此端子在左下方),输出电压为方波, 频率为 1KHz±2%,电压幅度为 2V 峰峰值)。如图 1.2 所示,用示波器显示并测试此标准方 波的频率、幅度、上升下降沿时间,可对示波器进行自检与校核。 此端子会输出一个 2V 峰 峰值,1KHz 的标准方波 示波器 CAL(2Vp-p) 图 1.2 本实验示意图之一:示波器进行自检与校核 用图 1.3 所示的实验图,可从示波器中显示并读出信号发生器输出的有关参数(幅度, 频率等),毫伏表可用来显示信号的交流有效值。 信号发生器 毫伏表 示波器 黑色屏蔽线 红色信号线 地线 图 1.3 本实验示意图之二:示波器与毫伏表检查信号发生器的输出 三、实验准备 1.阅读电子仪器的使用方法(在本实验第六部分和本教材附录 2 中); 2.根据实验内容,画出实验电路(画在预习报告中),并制订好实验数据记录表格(写 入预习报告中,不要在本教材表格中记数据)。 --9-- 四、实验内容 1、示波器“校准信号”的显示与测试 (1) 调出波形 按图 1.2 接线,调节示波器各有关旋钮,使荧光屏上显示一至数个周期的稳定波形。 (2) 校核校准信号的幅度 A) 把 Y 轴微调灵敏度钮(VARIABLE)顺时针方向旋足接通开关,置于“CAL”位置 (即右旋到底); 该钮不要拉出,否则读数被放大 5 倍。 B) 把 Y 轴灵敏度开关(VOLT/DIV)置于适当位置,使在荧光屏上显示 4div 左右。 C) 测量校准信号的幅度,将数据记入表 1.1 中。 (3) 校核校准信号的频率 A) 把“SWP.VAR”旋钮顺时针方向旋足, 置于“校准”位置。 B) 将扫速开关(TIME/DIV)置于适当位置,使在荧光屏上显示 1—2 个周期波 形, C) 测得校准信号的频率,并将数据记入表 2.1.1 中。 (4) 测量校准信号的上升时间和下降时间 由于上升下降时间较短,应尽量让波形沿 X 轴扩展: A)利用“扫速扩展(×10MAG)”开关将波形扩展 10 倍(读出的数据单位也差 10 倍) B)把“扫速”开关(TIME/DIV)置于适当位置,以使波形尽量沿 X 轴扩展 C)将数据记入表 2.1.1 中 表 1.2 “标淮信号”的幅度、頻率和边沿时间 *原始数据系指从仪器刻度上直接读取的数据 - - 10 - - 2.用示波器检查信号发生器的输出波形 (1)按图 1.3 接线 (2)让信号发生器输出 1KHz,1 伏有效值的正弦电压(用交流毫伏表测出) (3)然后用示波器测量其峰-峰值,将结果记入表 1.2 中 表 1.2 校核信号发生器 3、双踪显示 用双踪显示方式同时观察信号发生器的二个输出波形:信号发生器输出端(OUT)上的 lKHz﹑6V 方波与示波器 X 端子相连,TTL/CMOS OUT 上的 lKHz﹑6V 方波与示波器 Y 端子相连。 观察二个波形,并用波形图定性画出。 五、实验器材 (1) GOS-620 型双踪示波器 一台; (2) DF1641A 型函数信号发生器 一台; (3) SX2172 型交流毫伏表 一台。 六、本实验简要说明 在本教材附录 2 中,已对 GOS-620 型示波器、DF1641A 型函数发生器、和 SX2172 交流 毫伏表作了说明,现着重指出下列几点。 1.GOS-620 型双踪示波器 (1)寻找扫描光点 在开机半分钟后,如仍找不到光点,可调节亮度旋钮,并置“CH1”、“CH2”于“GND” 位置,从中判断光点位置,然后适当调节 y 轴和 x 轴移位旋钮,将光点移至荧光屏的中心位 置。 (2) 显示稳定波形 需注意 GOS-620 示波器面板图中,下列几个控制开关(或旋钮)的位置。 A)“扫速”开关——它的位置应根据被观察信号的周期确定。 B)“触发信号选择”开关——通常选为“内” (CH1﹑CH2﹑LINE)触发。 - - 11 - - C)“触发方式”开关——通常可先置于“自动”位置,以便于找到扫描线或波形。如波 形稳定情况不佳,再置于"常态"位置,但必须同时调节触发电平旋钮,使波形稳定。 (3)示波器有四种显示方式 属"单踪"显示有三种——CH1,CH2,ADD。 属“双踪”显示有—种——DUAL。 (4) 脉冲信号的幅度、频率、脉冲宽度、上升时间和下降时间的测量方法 脉冲参数如图 1.4 所示. 图 1.4 脉冲参数的定义 用示波器测量脉冲参数的方法如下: (A)调出波形 a.开机后,首先要把扫描光点或光线找到,并移到荧光屏中心位置。然后调节“辉度”、 “聚焦”旋钮,使光点或光线最清晰,且亮度适中。 b.用 GOS-620 的专用电缆线把“校准信号”与 CH1(或 CH2)输入插口接通。 c.按照“校准信号”的频率和幅值,正确选择 Y 轴灵敏度开关和扫速开关位置,使荧 光屏上波形的幅度和周期数适当。 d.为使波形稳定,与触发扫描方式有关的几个开关位置应置于下列位置: “触发信号”选择开关----置于 (CH1﹑CH2﹑LINE)位置 “触发方式”开关——先置于“AUTO”位置 (此时,若扫速开关位置正确,即可得到 数个周期的波形) ,同时调节“触发”电平旋钮,调出稳定的波形,以上步骤如调不出稳定 波形,则可把“触发方式”开关置于“常态”(NORM),并同时调节“触发电平”,即可调 出稳定的波形,从中可体会出几种触发方式的操作特点。 (B) 幅度测量 首先应把 Y 轴灵敏度“微调”旋钮置于“校正”位置(顺时针旋到底,即听到关的声音), 然后把 Y 轴的灵敏度开关置于适当位置,使被测波形在荧光屏上的显示幅度适中,于是被测 - - 12 - - 波形在荧光屏上垂直方向所占的格数与 Y 轴灵敏度开关指示值的乘积即为幅度值。 (C) 频率的测量 首先把“SWP.VAR”旋钮置于“校正”位置(顺时针旋到底),然后改变扫速开关位置, 使荧光屏上显示一个或数个波形(为保证测量精度,被显示的波形个数不宜选得太多),根据 一个波形在水平方向所占格数及扫速开关的指示,即可测得波形的周期。同时,还要注意扫 速“扩展”旋钮 (×10 MAG) 的位置。 (D) 上升沿时间和下降沿时间的测量 脉冲波形的边沿时间应在触发扫描条件下进行测量。为此,需将触发方式开关置于“常 态”位置。当测量上升沿时间时,要求扫描信号从上升沿开始,所以“触发极性”开关应置 于“十”。调节“Y 轴灵敏度”开关位置及其微调旋钮,并移动波形,使波形在垂直方向上 正好占据中心轴上、下各 3 格位置。通过扫速开关,逐级提高扫描速度,使波形在 x 轴方向 上扩展。(必要时,可以利用“扫速扩展”开关将波形再扩展 10 倍),并同时调节触发电平旋 钮,直至荧光屏上可以清楚地读出上升沿时间(约几微秒)。测量下降沿时,只需将“触发极 性”开关置于“一”。(以上测量中,由于扫描扩展的结果,波形的上升沿或下降沿部份辉度 将降低很多。为便于观察,可适当增强辉度)。 注意用 GOS-620 型示波器测量波形幅值和时间参数时,各档误差均不大于土 5%。 2.DF1641A 型函数发生器 (1) 输出波形:按下 FUNCTION 下的开关,可以按需要输出正弦波、三角波和方波。 (2) 输出电压控制:在“输出衰减开关”和“输出幅度调节”电位器控制下,最大输出 电压可达 20Vp-p(峰峰值)。可以在伏,毫伏,直至 0.1 毫伏级上均匀调节。 (2) 输出频率控制:函数发生器的频率可以在 1Hz 一 2MHz 之间通过“分档开关”和“频 率调节”旋钮调节。读数显示在数字屏上。 3.SX2172 交流毫伏表 (1)交流毫伏表只能测量正弦交流电压在 1mV 一 300V 范围内的有效值。如果输入信号 中包含有直流成分,交流毫伏表则仅指示其中的正弦交流成分有效值。(如果输入信号不是 正弦波,其读数不能作为有效值读取。) (2)SX2172 交流毫伏表的工作频率范围为 5Hz 一 2MHz,输入阻抗为 8MΩ//40PF,测量误 差不超过各量程满度值的土 2%。 (3)测量前,一般先把量程开关置于量程较大位置上,然后在测量中逐步减小量程,以免 超过满刻度,将表针打坏。一般仪表针指示在满刻度 2/3 附近测量精度较高。 - - 13 - - 实验二 电子元件的测试技术 一、实验目的 学习用数字万用表测试常用电子器件(电阻、电容、半导体二极管和三极管)。 二、实验原理 1.电阻测量 电阻值测量如图 2.1 所示。数字万用表红、黑表笔分别插入“V- ”和“COM”孔,黑 笔与地相连。万用表“功能开关”需置于电阻档。要注意读数的单位:例如,读出的数值是 5.6,如果电阻档处于 10K 或 100K 的,则均为 5.6K;如果电阻档处于 10M,则为 5.6M。 万用表 红笔 V-Ω COM 电阻 黑笔 图 2.1 电阻的测量示意图 2.电容器测量 电容器的精确测量,应借助于专门的测试仪器来进行,常用的有 QS—18A 型万用电 桥,TH2811B LCR 数字电桥等。下面简单介绍利用数字万用表的电容挡来测试电容容量: (1)数字万用表有专门测电容的二个插孔,如图 2.2 所示。测电容时需把电容插入这二 个插孔内,如果电容在电路板上不能拿下,还需要用引线帮助。 (2)测量时将“功能开关”置于 F 档的适当量程,此时数字屏显示的数字即为电容值, 如显示数字为‘1’,则应提高量程,此表最大能测 20uF 的电容值。 万用表 电容 V-Ω COM Cx 图 2.2 电容的测量示意图 - - 14 - - 2.二极管极性的判别 数字万用表的“ ”档专门用来测试 PN 结的导电特性: 如图 2.3 所示,若将它的红笔(它与内电池“十”极性的一端相连)接二极管的阳极,它 的黑笔接二极管的阴极,则二极管处于正向偏置状态,显示为压降 0.3V 或 0.7V 左右(分别 对应锗管与硅管)。反之,如果红笔接二极管“—”极,黑笔接二极管“+”极,则二极管处 于反向偏置状态,流过电流很小,万用表显示为“1”。因此,根据两种连接方式下测得电压 值的大小就可以判别二极管的极性与材料类型(硅管还是锗管)。 万用表 红笔 V-Ω COM 黑笔 图 2.3 二极管的测量示意图 3.晶体三极管管脚的判别 (1) 管型和基极的判别 晶体三极管从结构上看,可以看成是由两个背靠背的 PN 结组成的。对 NPN 型管来 说,基极是两个等效二极管的公共"阳极”;对 PNP 型管来说,基极则是它们的公共“阴 极”,分别如图 2.4(a)和(b)所示。因此,判别出三极管的基极是公共“阳极”还是公共 “阴极”,即能判别出三极管是 NPN 型还是 PNP 型。而且根据 PN 结正向压降是 0.3V 还 是 0.7V 就可以判别出管子是硅管还是锗管,判别方法与二极管极性判别方法一样,不再 重复。 (a)NPN 型三极管 (b)PNP 型三极管 图 2.4 晶体三极管的结构 - - 15 - - (2) 集电极与发射极的判别 用数字万用表的“hFE”档可以判别三极管的发射极与集电极,并测出β值。测试电 路如图 2.5 所示。在判明一个晶体三级管是PNP还是NPN的管型和基极的条件下,选取数 字万用表测量“hFE”档,将晶体管E、B、C三极分别插入对应管型的E、B、C三孔,其中 必须将已判明的基极B插入对应的B孔。这时,数字屏上将显示一个数据;然后,保持基 极B仍插在B孔,对换另外二极所插孔。此时,数字屏上将显示另一个数据。比较两次数 据的大小,其中数据大的那一次,插在“E”孔的那一极为发射极E;插在“C”孔的那 一极为集电极C。数据大的那一次的值为β值。 NPN 三极管 万用表 V-Ω COM 三、实验准备 图 2.5 用数字万用表测hFE(β值) 1.大概了解电子器件的常识(在本教材附录 1 中); 2.仔细阅读本实验中的“实验原理”部分; 3.根据“实验内容”,画出实验电路(画在预习报告中),并制订好实验数据记录表格 (写入预习报告中,不要在本教材中记数据)。 四、实验内容 1.测电阻 按图 2.1 用数字万用表测出二个电阻的阻值将数据记入表 2.1;并与其色环所指示的 电阻标称值进行比较。同时检查所发电位器中心头的功能,电位器可选用实验箱中 的一个电位器。电阻可选用电路板中的任意二个元件; 2.测电容 按图 2.2 用数字万用表测出三个电容器的电容值,将数据记入表 2.1;并与标称值进 行比较,电容可选用电路板中的任意三个元件; - - 16 - - 表 2. 1 3.测二极管 用数字万用表判别二极管的“+”极、“—”极和管子材料,并测量其正向电压值, 将数据记入表 2.2。 表 2.2 二极管型号 二极管导通电压(V) 二极管材料(硅还是锗) 4.测三极管 用数字万用表判别双极型晶体三极管的管脚排列和管子类型,将结果填入表 2.3。 表 2.3 管子类型(NPN 还是 PNP) 管脚排列(画底视图, 如图 2.5 所示) 管子材料(硅还是锗) hFE(β)值 五.实验器材 1.数字万电表 一只 2.电子元件 1)电阻电容若干(可选用电路板元件,见附录 3) 2)电位器一个(可选用“模拟电路实验箱”中电位器) 3)硅二极管与锗二极管各一个 4)NPN 三极管与 PNP 三极管各一个 - - 17 - - 实验三 共射放大电路 一、实验目的: 1.学习放大器静态工作点的测量与调整; 2.学习放大器的放大倍数的测量方法; 3.加深示波器、函数信号发生器和交流毫伏表的使用方法。 二、实验原理 实验参考电路如图 3.1 所示。该电路采用自动稳定静态工作点的分压式射极偏置电路, 其温度稳定性好,电位器 W 用来调整静态工作点。 万用表 红笔 V-Ω COM 黑笔 图 3.1 实验电路图 1.静态工作点的估算 计算静态工作点,首先要画出直流通路(电容开路)。对图 3.1,当Il>>IB时B ,可忽略IBB, 得到下列公式: UB ≈ Rb2 Rb1 + Rb2 VCC (3-1) UE = UB - UBE (3-2) IC ≈ IE = VE Re (3-3) VC = VCC − IC RC - - 18 - - (3-4) 2.交流放大倍数估算 为计算交流小信号性能指标,应首先画出交流通路(电容短路,直流电压源短路)。对 图 3.1 电路,由 ΔU BE = rbeΔIb (由输入回路得到),ΔU CE = −RcΔIC (由输出回路得到), 以及 ΔIC = βΔI B ,可得到电压放大倍数: AV = ΔU O ΔU I = ΔU CE ΔU BE ≈ − βRC rbe rbe ≈ 300 + 26(mV ) I B (mA) (3-5) (3-6) 式(3-6)中,电流用IB,B 不是IE。 3.静态工作点的测量和调试 由于电子器件性能的分散性很大,在设计制作晶体管放大电路时,离不开测量和 调试技术。 1)静态工作点的测量 放大器静态工作点的测量,是在不加输入信号情况下,用万用表直流电压档分别 测量放大电路的直流电压UB、UC和UE,如图 3.1 所示。此外,可用IC≈IE = UE/Re算出IC。 2)静态工作点的调整 在半导体三极管放大器的图解分析中已经介绍,为了获得最大不失真的输出电压, 静态工作点应选在输出特性曲线上交流负载线的中点。若Q点选得太高,易引起饱和失 真;选得太低,又易引起截止失真。实验中,如果测得UCEQ<0.5V, 说明三极管已饱和; 如测得UCEQ≈VCC,则说明三极管已截止。 静态工作点的位置与电路参数有关。当电路参数确定之后,工作点的调整主要是通 过调节电位器W来实现的。W调小, 工作点增高;W1 调大,工作点降低。一般使IE为 mA数量级(例如 2mA);作为一个估算,UC大约可取电源电压的一半左右。 4、放大器的动态指标测试 放大器的动态指标有电压放大倍数AU、输入电阻Ri、输出电阻Ro和最大不失真电 压UOMAX等。本实验只介绍电压放大倍数AU的测试。 在进行动态测试时,各电子仪器与被测电路的接线方法如图 3.2 所示。从信号发 生器向放大电路输入一正弦交流信号(1KHz、约 10mV) 。用示波器观察放大器输出电 压的波形uo。在没有明显失真的情况下,用毫伏表测出uo和ui 的大小。于是,可求得 Au = uo / ui。由于放大倍数的大小与晶体管的工作点有关。因此,在动态测量前应首 先按要求调整静态工作点。 - - 19 - - 信号发生器 毫伏表 示波器 黑色屏蔽线 红色信号线 输入信号 实验电路板 输出信号 三、实验准备 地线 图 3.2 放大倍数的测量图 1.复习共射极放大电路的工作原理; 2. 仔细阅读本实验中的“实验原理”部分; 3.根据“实验内容”,画出实验电路图(画在预习报告中),并标注出元件值(在本实验 中第五部分有参考值) 4.根据“实验内容”,制订好实验数据记录表格(写入预习报告中);并把静态工作点与 电压放大倍数的理论计算值填入“实验数据记录表格”中。β 取实验二测的值。 四、实验内容 1.安装电路 按图 3-1, 在“模拟电路实验箱”上组装共射放大电路,使用电路模板---晶体管放 大器 1 与 2(见附录 3),经检查无误后, 接通+12V 直流电源。 2.测量并调试静态工作点 调节电位器W使其满足要求(IE=2mA);并测量静态工作点填入表 3.1 中 3.测量电压放大倍数 按图 3-2 接线。输入频率为 1KHZ 的信号,调节输入信号使输出电压基本不失真。 用“双踪显示模式”同时显示输入波形与输出波形,并测出输入与输出电压的交流幅 度,填入表 3.2 中。 - - 20 - - 测量值 理论值 UB/B V 表 3-1 UC/V UE/V IE/mA (由测量值计算) 测量值 理论值 表 3-2 Ui UO AU 五、实验器材 (1) GOS-620 型双踪示波器 一台; (2) DF1641A 型函数信号发生器 一台; (3) SX2172 型交流毫伏表 一台。 (4) 模拟电路实验箱 一台。 (5) 数字万用表 一只 (6) 电子元件(使用电路模板---晶体管放大器 1 与 2,见附录 3): Rc=2.7KΩ;R1=Rb2=10KΩ;RE=1KΩ;电位器=100KΩ; Cl=10μF,C2=47μF,Ce=47μF;NPN 三极管一个 - - 21 - - 实验四 共集放大电路 一、实验目的 1.学习共集放大电路的测量与调整; 2.学习放大器性能指标的测量方法(输入,输出电阻、最大不失真输出电压); 3.进一步加深示波器、函数信号发生器和交流毫伏表的使用方法。 二、实验原理 实验参考电路如图 4.1 所示。共集放大电路具有输入电阻高、输出电阻低,电压放大倍 数接近于 1、输出动态范围大的特点。与共射极放大电路不同,共集放大电路从发射极输出 (因而称射极跟随器)。图中电位器 W 用来调整静态工作点。 图 4.1 实验电路图 1.静态工作点的估算 静态工作点的计算,类似于共射极放大电路,只要令RC=0 即可。 2.交流放大倍数估算 对图 4.1 电路,由 ΔU BE = rbeΔIb (由输入回路得到), ΔU E = (Rc // RL )ΔI E (由输出 回路得到),以及 ΔI E ≈ ΔIC = βΔI B ,可得到电压放大倍数: AV = ΔU O ΔU i = ΔU E ΔU BE = ΔU E ΔU BE + ΔU E = (1 + β )(RE // RL ) rbe + (1 + β )(RE + RL ) ≈1 (4-1) - - 22 - - 3.静态工作点的测量和调试:参见实验三 4、放大器的动态指标测试 放大器的动态指标有电压放大倍数AU、输入电阻Ri、输出电阻Ro和最大不失真电 压UOMAX等。本实验将介绍输入电阻Ri、输出电阻Ro和最大不失真电压UOMAX的测试方 法。 1) 输入电阻的测量 输入电阻Ri的大小表示放大电路从信号源或前级放大电路获取电流的多少。输入 电阻越大,索取前级电流越小,对前级的影响就越小。 输入电阻的测量原理如图4-2 所示。在信号源与放大电路之间串入一个已知阻值 的电阻R ,用交流毫伏表分别测出Us’和Ui, 则输入电阻为 Ri = Ui Ii = (U s ' Ui −Ui)/ R = Ui U ' s −Ui R (4-3) 电阻R 的值不宜取得过大,过大易引入干扰;但也不宜取得太小,太小易引起较 大的测量误差。最好取R与Ri的阻值为同一数量级。 2) 输出电阻的测量 输出电阻的大小表示电路带负载能力的大小。输出电阻越小, 带负载能力越强。 其测量原理如图4-3所示。用交流毫伏表分别测量放大器输出电压: Uo --- RL=∞时的输出电压 UOL --- 有RL时的输出电压 则输出电阻可通过下式计算求得: Ro = U o − U oL U oL RL (4-3) 为了测量值尽可能精确,最好取RL与RO的阻值为同一数量级。注意图4-3中,RS 是信号发生器的内阻,在测输出电阻时不要在信号源与放大器之间串入电阻。 R Rs + + Us' Ui Us 被 测 放 Ri 大 电 路 Rs 被 Ro 测 放 大 电 Uo + UoL RL Us 路 图4-2 测试输入电阻原理图 - - 23 - - 图4-3 测试输出电阻原理图 3)最大不失真输出电压的测量 放大器的线性工作范围与晶体管的工作点位置有关。下面介绍共集放大器的波 形失真情况。 截止失真:下端缩顶 当ICQ太小时,放大器产生截止失真,uo波形下端出现“缩顶” 失真,如图 4.4(a) 所示。uo波形的截止失真并不明显,不是出现明显的“削顶”,而是出现“缩顶” 失真 饱和失真:上端削顶 当ICQ太大时,容易产生饱和失真,波形上端开始“削顶”,如图 4.4(b)所示。uo 波形的饱和失真比较明显。 最大不失真输出电压UOMAX 测量方法 当放大器的静态工作点调整在晶体管线性工作范围的中心位置时,如果加大 输入信号ui,则uo的波形两端同时出现“削顶” 和“缩顶” 失真,即饱和与截止 失真同时出现如图 4.4(c) 所示。 由于现“缩顶” 失真不明显,因此最大不失真电压常以uo波形刚出现“削顶” 失真时为界,此时用毫伏表测出uo 的大小,即为放大器的最大不失真输出电压 UOMAX。 三、实验准备 图 4-4 波形失真示意图 1.复习共集放大电路的工作原理; 2. 仔细阅读本实验中的“实验原理”部分; 3.根据“实验内容”,画出实验电路图(画在预习报告中),并标注出元件值(在本实验 中第五部分有参考值) 4.根据“实验内容”,制订好实验数据记录表格(写入预习报告中);并把静态工作点、 电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的理论计算值填入“实验数据记录表格”中。β 取实验二测的值。 - - 24 - - 四、实验内容 1.安装电路 按图 4-1, 在综合实验箱上组装电路, 经检查无误后, 接通+12V 直流电源。 2.调试静态工作点并测量最大不失真电压 1)从信号发生器输出f =1kHz的正弦电压接到放大电路的输入端,并接到双踪示波器X 轴输入端。将放大电路的输出电压接到双踪示波器Y轴输入端; 2)调整电位器W,并调整信号发生器输出的幅度,使示波器上显示的放大电路输出波 形达到最大不失真(无明显失真),测出放大电路的输入与输出幅度;并将测量结 果填入表4-1 中。 3)关闭信号发生器, 即Ui=0, 测试此时的静态工作点, 并将测量结果填入表4-1 中。 3.输入电阻的测量 按图 4-2 接电路。取R =10K, 信号发生器输出f =1kHz,Ui=200mV的正弦电压接到放 大电路的输入端,用示波器或毫伏表分别测出US’和Ui。将测量结果填入表 4-2 中。 4. 输出电阻的测量 按图 4-3 接电路。取RL=51Ω或 330Ω, 信号发生器输出f =1kHz,Ui=200mV的正弦电 压接到放大电路的输入端,用示波器或毫伏表分别测出RL=∞时的开路电压Uo及有RL 时的输出电压UOL。将测量结果填入表 4-2 中。 表 4-1 测量值 理论值 Ui UO UBB UE IE/mA (由测量值计算) US’ 测量值 理论值 表 4-2 Ui Ri Uo UOL Ro 五、实验器材 (1) GOS-620 型双踪示波器 一台; (2) DF1641A 型函数信号发生器 一台; (3) SX2172 型交流毫伏表 一台; (5) 数字万用表 一只; (4) 模拟电路实验箱 一台; (6) 电子元件(使用电路模板---晶体管放大器 1 与 2,见附录 3): Rb1=Rb2=51KΩ;RE=5.1KΩ;RL=51Ω或 330Ω;R=10KΩ;电位器=1MΩ; Cl=10μF;C2=100μF;NPN 三极管一个 - - 25 - - 实验五 集成运放组成的基本运算电路 一、实验目的 1、 设计集成运放组成的比例、加法和积分等基本运算电路; 2、 了解运算放大器在实际应用中应考虑的问题。 二、实验原理 LF353 运放的内部电路结构及其引脚如图 6-1 所示。理想运放的输入电流为零(虚断); 在负反馈线性状态时,运放有 V+ = V- (虚短)。由运放的这二个特点,可方便推出运放应 用电路的计算公式。 ∞ ∞ 图 6-1 LF353 内部结构 1.同相比例运算 图 6.2 为同相比例运算电路,其特点是输入电阻比较大。输入、输出电压之间的 函数关系为: 电阻R2的接入同样是为了消除平均偏置电流的影响,故要求R2=R1//Rf。 图 6-2 同相比例运算电路 - - 26 - - 2.反相加法运算 电路如图 6.3 所示,其输入、输出的函数关系为: 可见通过该电路可实现信号ui1和ui2的反相加法运算,平衡电阻R3应与反相端的外 接等效电阻相等,即要求R3=R1//R2//Rf。 图 6-3 反相加法运算电路 3.减法器 图 6.4 为减法器电路,为了消除平均偏置电流以及输入共模成分的影响,要求R1= R2、R3=Rf。该电路输入输出之间的函数关系为: u0 =(ui2 - ui1)Rf/R1 图 6-4 减法运算电路 实验时应注意; (1) 被加信号交、直流量均可,但在选取信号的频率和幅度时,应考虑运放的频响和输 出幅度的限制。 (2) 为防止出现自激振荡。用示波器监视输出波形。 - - 27 - - 三、实验准备 1.复习有关集成运放的内容; 2.仔细阅读本实验中的“实验原理”部分; 3. 根据“实验内容”设计电路,画出实验电路图,并标注出元件值(均写入预习报告中); 4.根据“实验内容”,制订好实验数据记录表格(写入预习报告中;并把有关的理论计 算值填入“实验数据记录表格”中。实验数据记录表格的格式与前面几个实验类似, 本实验要求学生能自行设计表格。 四、实验内容 1.设计一个同相比例运算器 要求 Au=11、输入信号频率f =200Hz ,有效值分别为 0.1V、0.3V、0.5V,测出uo 2.设计一个反相加法运算器 实现uo = - ( ui1+ ui2)的反相加法运算器。当 ui1 =1V、 ui2 = -3V时,测出uo。 3.设计一个减法器: 能实现uo = (ui2-ui1)的减法器。当 ui1 =1V、 ui2 = -3V时,测出uo。 五、实验器材 (1) GOS-620 型双踪示波器 一台; (2) DF1641A 型函数信号发生器 一台; (3) SX2172 型交流毫伏表 一台。 (4) 模拟电路实验箱 一台。 (5) 数字万用表 一只 (6) 电子元件(使用电路模板---集成运放应用板 1 与 2,见附录 3) (7) LM353 集成运放一块 LM353 集成运放的性能参数 差模电压增益 100db 单位增益宽度 1MHz 电源范围 (1)单电源 3-30V (2)双电源 ±1.5V-±15V 双电源电流 800mA 输入偏量电流 45nA 失调电压/电流 2mV/5nA 输入共模电压 0-V+ 差模输入电平范围 V-V+ 输出峰-峰电压 0-V+-1.5V - - 28 - - 第二部分 数字电子技术实验 数字电路实验方法 一、实验准备 实验前的准备工作对实验能否顺利完成和实验结果的正确性都有很大影响。为此,要求 学生在实验前必须认真预习有关内容,完成实验前的一切准备工作,做好预习报告。 1.实验预习报告 预习报告不同于正式实验报告、没有统一的要求,但对实验的组织实施却有着特殊的作 用,是实验操作的主要依据。一般应以能看懂为基准、尽量写得简洁、思路清楚,一目了然, 以便于实验者自已参照执行和指导教师审阅。 预习报告应包括实验内容、实验方法步骤、所用仪器设备、实验结果及数据记录图表等 内容。其中实验内容为: 实验内容以电路图、流程图和 HDL 描述为主,附以简要的文字说明。在电路图上应标 注集成电路型号,为了便于实验连接和实验电路的检查,电路图上最好标明集成电路管脚排 列序号。例如,图 1 所示的由四 2 输入与非门(74L S00)构成的某实验电路,图中给出了不 同的电路画法,供参考。 5V Y 12 13 & 11 74LS00 A B 1 2 & 3 10 & 9 8 Y 4& 6 5 Vcc 4A 4B 4Y 3A 3B 3Y 74LS00 1A 1B 1Y 2A 2B 2Y Gnd (a) AB 图 1 某实验电路逻辑图 (b) - - 29 - - 对小型设计性实验(单元电路的设计,如触发器构成的计数器等)还应有简洁必要的设计 过程。将其逻辑关系用真值表、状态表、状态图等表示出来,然后化简、变换得到最终的逻 辑函数表达式,最后画出逻辑图。 文字说明应该简洁明了,其作用是帮助实验者正确布线、使用集成元件、提醒实验者注 意容易被忽视的问题,必要时还应附有集成电路的功能表。 2.集成电路逻辑功能的检验 检验集成器件的逻辑功能、也是实验前的一项重要的准备工作,特别是在实验中使用集 成器件较多或器件有较多控制端时,尤为重要。这一点往往被初做实验的同学所忽视,甚至 认为是额外负担、浪费时间,因而不按要求检验集成电路的逻辑功能。结果事与愿违,应引 以为戒。 二、故障分析 实验中,当一个组合电路不按其真值表工作时,说明该电路存在故障;当一个时序电路 不按其状态转换图工作时,说明该时序电路存在故障。总之,在给定的输入序列下,一个数 字电路不能完成预期的逻辑功能时(始终没有输出或输出错误),就称为该电路有故障。 电路故障又可分为静态故障和动态故障两类。静态故障的特点是在某个给定的输入条件 下或在某个时序电路的状态期间,错误输出是恒定的。如输入或输出恒在一个固定电位上、 跨接故障、导线开路、器件插错、电源故障等。一般说,这类故障较容易排除。动态故障是 在很短的时间内出现的错误。如竞争险象、串入信号干扰、电源杂波干扰、接触不良、设计 过失等。虽然动态故障仅仅持续很短的时间,但它能造成长时期存在并且非常严重的后果。 如一个瞬间错误脉冲可使计数器进行一次不正确的计数,造成错误的数据产生。这类故障的 查找是比较困难的,一般需要用数字存储示波器、逻辑分析仪或其他专门仪器。 在诸多故障中、最常见的主要是设计不合理,元器件功能不正常,仪器故障和接线问题 (断线、接错)等。尤其以接线问题引起的故障为最多,在实验中可占 70%以上,必须引起 实验者的高度重视和认真对待,注意布线的合理性和科学性。 1.正确的布线方法 (1)确认元器件型号及管脚排列,正确使用。 (2)最好使用不同颜色的导线,以区别电源线、地线、信号线等。 (3)按信号流向顺序依次布线,以免漏接。 (4)布线时应尽量避免导线互相重叠;不要覆盖插孔;不要跨越元器件上空交错成网; 应贴近底板在元器件周围走线,长短适宜;所有连线必须清晰整齐。 - - 30 - - (5)高速应用时,还应采取防干扰和减小信号传输时间等措施。 2.故障检查分析 (1)一般检查 (a)检查所有连线是否有误接、漏接。正确无误时,接通电源。 (b)检查电源是否加入,输入信号是否加入,输出是否有反应。无误时,可观察输 出是否符合设计要求。 (2)用逻辑笔检查 逻辑笔(数字电路实验箱中内置)亦称为逻辑探针,它是目前在数字电路测试中使用最 为广泛的一种工具,虽然它不能处理像逻辑分析仪所能做的那种复杂工作,但对检测数字电 路中各点电平是十分有效的。对于大部分数字电路中的故障,这种逻辑笔可以很快地将故障 查找出来。将逻辑笔的探头放在被测点上(例如芯片的引脚、电路的某一点),逻辑笔上的指 示灯会将此点的逻辑状态指示出来(逻辑高电位、逻辑低电位、脉冲信号或高阻抗状态)。逻 辑笔可以提供 4 种逻辑状态指示: (a)绿色发光二极管亮时,表示逻辑低电位(逻辑 0); (b)红色发光二极管亮时,表示逻辑高电位(逻辑 1); (c)黄色发光二极管亮时,表示中等电平、浮空或三态的高阻抗状态; (d)如果红、绿发光二极管同时亮(或闪烁),则表示有脉冲信号存在。 用逻辑笔检查故障电路可以从输出端到输入瑞反方向逐级跟踪查寻。这种方法对于查寻 静态故障非常有效。首先置电路于初始状态,用手动单次脉冲(或高、低电平)作为输入信 号,观察电路的工作情况。如不正常,用逻辑笔从输出端依次向输入端查寻。凡逻辑关系不 满足设计要求的地方,一定是故障点。最常见的故障情况有: (a)输出信号时有时无,无稳定的输出,多为导线接触不良。 (b)输出逻辑模糊(即输出电平不高不低),一般是负载过重或器件性能不好、或未接地 等。 (c)IC 输入端逻辑模糊,经常是连接电线断路所引起。 (d)无外接电路时,IC 逻辑功能错误,往往是器件损坏。 (e)输出随输入信号规律变化,多为未加电源引起。 (f)输出逻辑错误,可判为前级错误。再检查前级的逻辑关系。 这样依次向前,逐一检查某一状态下的逻辑关系,最终定能找出故障原因。必要时,还 应将电路各部分分开,分别进行检查分析。 - - 31 - - 总之,故障检查的关键是迅速准确的找出故障点。因此在进行故障检查分析时,一定要 耐心,细致,善于思考,通过实践不断总结和积累成功的经验。 三、数字集成电路介绍 随着数字集成电路的应用日益广泛,数字电路产品的种类愈来愈多,其分类方法若按用途 来分,可分成通用型的数字集成电路(中小规模集成电路)产品,微处理(MPU)产品和特 定用途的数字集成电路产品三大类。其中可编程逻辑器件就是特定用途产品的一个重要分 支。按逻辑功能来分,可以分成组合逻辑电路(也称组合电路),如门电路,编译码器等; 时序逻辑电路,如触发器、计数器、寄存器等。按电路结构来分,可分成 TTL 型和 CMOS 型两大类。 1.TTL 数字集成电路 第一代 TTL 包括:54/74 系列(标准),其中 54 系列工作温度为-55℃~+125℃,74 系 列工作温度为 0℃~+75℃),54L/74L 系列(低功耗),54H/74 H 系列(高速)。 第二代 TTL 包括:54S/74S 系列(肖特基箝位),54LS/74LS 系列(低功耗肖特基)。 第三代 TTL 包括:54AS/74AS 系列(先进的肖特基),54ALS/74ALS 系列(先进的低功耗 肖特基)。由于 LSTTL 和 ALSTTL 的电路延时功耗积较小,STTL 和 ASTTL 速度很快,因此 获得了广泛的应用。 2.CMOS 数字集成电路 CMOS 电路由 PMOS 管和 NMOS 管共同构成的互补型 MOS 集成电路(Complementary MOS Integrated Circuit)。 CMOS 数字集成电路的性能特点: (1)微功耗—CMOS 电路的单门静态功耗在毫微瓦(nw)数量级。 (2)高噪声容限—CMOS 电路的噪声容限一般在 40%电源电压以上。 (3)宽工作电压范围—CMOS 电路的电源电压一般为 1.5~18 伏。 (4)高逻辑摆幅—CMOS电路输出高、低电平的幅度分别达到VDD和VSS。 (5)高输入阻抗--CMOS电路的输入阻抗大于 108Ω,一般可达 1010Ω。 (6)高扇出能力--CMOS 电路的扇出能力大于 50。 (7)低输入电容--CMOS 电路的输入电容一般不大于 5PF。 CMOS 数字集成电路品种繁多,包括了各种门电路、编译码器、触发器、计数器和存贮 器等上百种器件。CMOS 数字集成电路型号的前缀通常代表生产公司,常见的有 MC14XXX (摩托罗拉)、CD4XXX(美国无线电 RCA)、HEF4XXX(飞利普)、TC4XXX(东芝)、HC4XXX - - 32 - - (日立)等。一般来说,只要数字相同,不同公司的产品可以互换。 高速 CMOS 电路是一种改进型的数字集成电路,一般为 54HC/74HC 系列,它与 TTL 电 路在电源电压、输出电平上兼容。而且,只要与 54/74 等系列 TTL 电路的序号相同,其逻辑 功能、管脚排列、外形尺寸也完全相同,为 54HC/74HC 替换 54/74 等系列提供了方便。 3.数字集成电路厂商 数字集成电路的生产厂家有很多,一下列出几家较知名的企业及它们的网址,通过这些 网址可以查找到器件的数据手册、应用等技术资料。 Intersil Corporation 网址:www.intersil.com Integrated Device Technology, Inc. 网址:www.idt.com Fairchild Semiconductor Corporation 网址:www.fairchildsemi.com National Semiconductor Corp. 网址:www.national.com Philips Semiconductors 网址:www.semiconductors.philips.com Data Delay Devices, Inc. 网址:www.datadelay.com General Semiconductor, Inc. 网址:www.gensemi.com Texas Instruments Inc. 网址:www.ti.com Motorola semiconductor Products Inc. 网址:www.mot-sps.com/products - - 33 - - 实验一 EDA 工具软件的使用 一、实验目的: 初步掌握软件的使用方法; 初步掌握设计电路的图形输入法。 二、实验任务: 利用图形输入法,输入、仿真简单逻辑电路,以掌握软件的使用方法。 三、实验要求: 1. 采用与、或、非门,设计异或门,仿真其功能并与理论值比较; 2. 采用与、或、非门,设计组合电路 F,仿真其功能并与理论值比较。 四、实验设计说明: 1. 异或门的逻辑表达式为: F = A ⊕ B = AB + AB 2. 组合电路 F 的逻辑表达式为: F = AC + BC + B(AC + AC) 五、实验设备与元器件: 1.计算机 1台 2.Quartus II 软件 1套 *芯片引脚见附录 - - 34 - - 实验二 EDA 开发平台的使用 一、实验目的: 进一步掌握软件的使用; 熟悉实验箱的使用; 初步掌握设计电路的文本输入法。 二、实验任务: 利用文本输入法,输入、仿真并下载实现简单逻辑电路的功能,以掌握软件的使用方法。 三、实验要求: 1. 设计一个一位半加器,仿真其功能; 2. 设计一个一位二进制全加器,仿真其功能; 3. 将上述两个电路下载到芯片实现其功能。 四、实验设计说明: 1. 一位半加器 一位“被加数”与“加数”两者相加,产生“本位和”及向高位的“进位”。 该电路有 2 个输入,2 个输出。设“被加数”,“加数” 分别为 A 和 B ; “本位和”与向高 位的“进位”分别为 SH 和 CH。真值表和电路逻辑图如下: A B SH CH 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 =1 SH A CH & 1 2. 一位二进制全加器 B 图 1 电路逻辑图 一位“被加数”与“加数”及低位送来的“进位”三者相加,产生“本位和”及向高位 的“进位”。该电路有 3 个输入,2 个输出。 - - 35 - - 设“被加数”,“加数”和低位来的“进位”分别为 Ai, Bi, Ci-1, “本位和”与向高位的“进 位”分别为 Si, Ci. 真值表如下: Ai Bi Ci-1 Si Ci 0 00 0 0 0 01 1 0 0 10 1 0 0 11 0 1 1 00 1 0 1 01 0 1 五、实验设备与元器件: 1.数字电路与系统实验箱 1台 2.计算机 1台 3.Quartus II 软件 1套 *芯片引脚见附录 - - 36 - - 实验三 用 SSI 设计组合逻辑电路 一、实验目的: 掌握用 SSI 设计组合电路的方法; 掌握组合电路逻辑功能的测试方法。 学会数字电路的合理布线和简单故障检测方法。 二、实验任务: 用 SSI 设计表决电路、报警电路等。 三、实验要求: 1.表决电路: a)采用 74LS00 设计; b)4 人无弃权表决(多数赞成则提案通过)。 2. 报警电路: a)采用 74LS20 设计; b)该电路有规定的 4 位代码 A1,A2,A3,A4 输入和一个开启信号 E 输入; c)电路开启时(E=1),如果输入的 4 位代码不符合规定代码(自定义,如 1011), 电路将发出报警信号(Z=1)。 四、实验设计说明: 组合逻辑电路是最常见的逻辑电路之一,其特点是在任何时刻电路的输出信号,仅取决 于该时刻的输入信号,而与信号作用前电路原来所处的状态无关。 组合逻辑电路的设计步骤如下图所示。 逻 实 逻 际 逻辑 辑 真 问 值 抽象 题 表 辑 表 代数法 简 消 达 化简 式 卡 化 的 除 逻 逻 竞 辑 争 辑 表 达 冒 图 诺 化简 式 险 卡诺图 图 图 1 组合电路的设计步骤图 - - 37 - - 五、实验设备与元器件: 1.数字电路与系统实验箱 2.元器件 74LS00 74LS20 *芯片引脚见附录 1台 2片 2片 - - 38 - - 实验四 MSI 组合电路的 HDL 设计 一、实验目的: 继续熟悉实验箱的使用; 掌握用 HDL 语言设计 MSI 组合电路的方法。 二、实验任务: 用 HDL 设计:3-8 译码器、显示译码器、数据选择器。 三、实验要求: 1. 3-8 译码器 a)8 个输出在实验箱上用 8 个 LED 发光二极管表示; b)3 个输入连接实验箱上的 3 个按钮; c)附加一个片选使能端。 2. 显示译码器 a)输入为四位 BCD 码; b)输出驱动一个七段共阴极数码管; c)附加一个片选使能端。 3. 四选一数据选择器 a)四个数据输入端(D3,D2,D1,D0)和两个数据选择输入端(A1,A0),一个 数据输出端(Y); b)附加一个片选使能端。 四、实验设计说明: 1. 3-8 译码器 3-8 译码器真值表如下: EN A2 A1 A0 Y7 Y6 Y5 Y4 Y3 Y2 Y1 Y0 0 X X X1 1 1 1 1 1 1 1 0 0 01 1 1 1 1 1 1 0 0 0 11 1 1 1 1 1 0 1 0 1 01 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 11 1 1 1 0 1 1 1 1 0 01 1 1 0 1 1 1 1 1 0 11 1 0 1 1 1 1 1 1 1 01 0 1 1 1 1 1 1 1 1 10 1 1 1 1 1 1 1 - - 39 - - 2. 显示译码器 4—7 段显示译码器真值表如下: ABCD g f e d c b a 0000 0111111 0001 0000111 0010 1011011 0011 1001111 0100 1100110 0101 1101101 0110 1111100 0111 0000111 1000 1111111 1001 1100111 3. 数据选择器 四选一数据选择器功能表如下: 4 选 1 数据选择器功能表 EN A1 A0 Y 1XX 0 000 D0 001 D1 010 D2 011 D3 五、实验设备与元器件: 1.数字电路与系统实验箱 1台 2.计算机 1台 3.Quartus II 软件 1套 *芯片引脚见附录 - - 40 - - 实验五 时序电路的 HDL 设计 一、实验目的: 初步掌握用 HDL 语言设计时序电路的方法。 掌握用 HDL 语言设计计数器的方法。 二、实验任务: 用 HDL 设计:模可变计数器、移位寄存器。 三、实验要求: 1. 用 HDL 设计模可变计数器 基本要求: a)模可变加法计数器:模 2,模 8,模 10,模 16 等; b)计数使能端 E; c)异步清 0; 进阶要求: a)模可变减法计数; b)加减计数功能控制端 G:控制计数器加法或减法计数。 2. 用 HDL 设计移位寄存器 基本要求: a)当时钟信号边沿到来时,存储在寄存器中的二进制信息向右移一位; b)异步清零; c)异步置数。 进阶要求: a)左移、右移可控; b)循环移位功能。 四、实验设备与元器件 1.数字电路与系统实验箱 1台 2.计算机 1台 3.Quartus II 软件 1套 - - 41 - - 附录 1 常用元器件使用知识 一.电阻器 1、电阻的型号命名方法(GB2470 — 81) 电阻器和电位器的型号由四部分组成,如下表: 第一部分:主称 符号 R W 意义 电阻器 电位器 表 电阻器型号命名方法 第二部分:材料 符号 T H S N J Y C I P U X M G R 意义 碳膜 合成膜 有机实芯 无机实芯 金属膜 氧化膜 沉积膜 玻璃釉膜 硼碳膜 硅碳膜 线绕 压敏 光敏 热敏 第三部分:特征分类 意 符号 电 阻 器 义 电位器 1 普通 普通 2 普通 普通 3 超高频 4 高阻 5 高温 6 7 精密 精密 8 高 压 特殊函数 9 特殊 特殊 G 高功率 T 可调 W 微调 D 多圈 B 温度补偿用 C 温度测量用 P 旁热式 W 稳压式 Z 正温度系数 第四部分:序号 对主称、材料相同, 仅性能指标、尺寸 大小有差别,但基 本不影响互换使用 的产品,给同一序 号;若性能指标、 尺寸大小明显影响 互换时,则在序号 后面用大写字母作 为区别代号 示例 1. 密金属膜电阻器 2. 多圈线绕电位器 - - 42 - - 2、色环电阻标称值及读取方法 1)电阻器的标称值系列 容许误差 ±20 % ±10 % ±5 % 系列代号 E6 E12 E24 系 列 值 10 15 22 33 47 68 10 12 15 18 22 27 33 39 47 56 68 82 10 11 12 13 15 16 18 20 22 24 27 30 33 36 39 43 47 51 56 62 68 75 82 91 2)色环电阻阻值的读取 电阻单位为欧姆(Ω),常用的还有 KΩ、MΩ。它们之间的关系为: 1Ω= KΩ = MΩ 以往电阻器的阻值和误差一般都用数字印在电阻器上,但随着小型电阻应用的推广,它 们的阻值和误差大都釆用色环表示法。如下图所示,在电阻一端画有四道(或五道)色环表 示电阻器的阻值和误差。对于四道色环,其中第 1、2 道色环表示第 1、2 位有效数字;第 3 道色环表示再乘以 10 的方次;第 4 道色环表示阻值容许误差。对于五道色环,其中第 1、2、 3 道色环表示第 1、2、3 位有效数字;第 4 道色环表示再乘以 10 的方次;第 5 道色环表示阻 值容许误差。 下表列出了色环所表示的数字、误差和 10 的方次 色别 黑棕 红 橙 黄 绿 兰 紫 灰 白 金 银 本色 对应数值 0 1 2 3 4 5 6 78 9 10 的次方 0 1 2 3 4 5 6 78 9 -1 -2 允许误差% ±1 ±2 ±0.5 ±0.25 ± 0.1 ±50 ±5 ±10 ±20 例示 - - 43 - - 二.电容器 1、电容的型号命名方法(GB2470 — 81) 电容器的型号由四部分组成,如下表所示 表. 电容器型号命名方法 第一部分: 第二部分:材料 主称 符 意 符号 号义 意义 第三部分:特征分类 意义 符 瓷介 云母 玻璃 电解 号 其它 第四 部 分: 序号 C 电 C 瓷介 1 圆片 非密封 - 箔 式 非密封 容 Y 云母 2 管形 非密封 - 箔 式 非密封 器I 玻璃釉 3 迭片 密封 - 烧结粉固体 密 封 O 玻璃膜 4 独石 密封 - 烧结粉固体 密 封 Z 纸介 5 穿心 ――― - ――――― 穿 心 J 金属化纸 6 支桂 ――― ― ――――― ――― B 聚苯乙烯 7 ―― ――― - 无 极 牲 ――― L 涤纶 8 高压 高 压 - ――――― 高 压 Q 漆膜 9 -- ――― - 特 殊 特殊 S 聚碳酸脂 H 复合介质 D 铝 序号:对主称、材料相同,仅尺寸、性能 A 钽 指标略有不同,但基本不影响互换使用的 N 铌 G 合金 T 钛 产品,给同一序号;若尺寸性能指标差别 明显,影响互换使用时,则在序号后面用 大写字母作为区别代号。 E 其他 示例: - - 44 - - 2、电容器的标称容量及读取方法 1)电容器电容量的读法 电容量的单位为法拉(F),常用的还有 pF、nF、uF、mF。它们之间关系为: 1F = mF = uF = nF = pF 电容器电容量标示在电容器上,电容量的读法有以下几种方法: (1)直读法 A.有单位直读法 例:4n7 = 4700 pF、 6p8 =6.8 pF、 R33 = 0.33 uF 等。 B.无单位直读法 一至四位数字大于 1 的数,则其单位为 pF。例:2200 = 2200 pF。 用零点几或零点零几的数,则其单位为 uF。例:0.47 = 0.47 uF。 (2)用数表示电容量的读法 一般用三位数字表示,前面二位数字表示容量的有效数字,第三位数字则表 示有效数字后应加多少个零。但遇到第三位数是 9 时,则表示前面二位有效数字 应除以 10。它们的单位都为 pF。例:102 =1000 pF、 153 = 15000 pF、 339 = 3.3 pF。 2)固定电容器的标称容量系列 标称电容量为表中数值或表中数值甫再乘以 10 的 n 次方,其中 n 为正整数或负 整数。 名称 纸介电容器 金属化纸介电容器 纸膜复合介质电容器 低频(有极性)有机 薄膜介质电容器 低频(有极性)有机 薄膜介质电容器 瓷介电容器 玻璃釉电容器 云母电容器 容许误差 容量范围 ±5 % ±10 % ±20 % 100Pf~1uF 1uF~100uF ±5 % ±10 % ±20 % ± 50 % 以上 标称容量系列 1.0, 1.5, 2.2, 3, 4.7, 6.8 1,2, 4, 6, 8, 10, 15,20, 30,50,60,80,100 同电阻 E24 系列 同电阻 E12 系列 同电阻 E 6 系列 同电阻 E 6 系列 注意 1):在电容器上还标有电压值,这是电容器两端最高允许电压,使用时应留 有余量,不准超过此值。 注意 2):电解电容还标有+、-极性,其电压极性不得接反,否则烧坏,甚至爆 炸。 - - 45 - - 附录 2 电子仪器 一、GOS-620 型双踪示波器 (一)、基本工作原理 GOS-620 型二踪示波器可用于同时观察和测定两种不同的信号。整机原理方框图如下图 所示,它由下列各主要部分组成: 1.示波管显示部分 2.垂直信道(Y 轴系统) 在垂直方式选择开关之前有两个相同的信道 Y1 和 Y2,,它们均由 RC 衰减器和前置放大 器所组成。在选择开关之后的电路则是公共的,通常由激励放大器,延迟线和后置放大器组 成 Y 轴主放大器,选择开关借助于电子开关控制门电路的工作,即可根据需要选择显示 Y1、 Y2 信道信号。被选中的信号经延时和放大后,控制 Y 轴偏转板。 图 GOS-620 双踪示波器方框图 3.水平信道(X 轴系统):由 X 轴放大器组成,将机内扫描发生器产生的扫描信号或由“X 轴外接”输入端送入的信号放大后控制示波管的 X 轴偏转板。 4.扫描部分:由扫描发生器,触发发生器,触发分离器及选择开关电路组成,在外触 发信号或取自 Y 轴信道的信号触发下产生一个线性锯齿波电压,通过 X 轴放大器放大,使示 波管进行 X 轴扫描 5.Z 轴放大器部分:由 Z 轴放大器和示波器显示电路组成,使示波管只在扫描正程显 示光迹。 - - 46 - - (二)、示波器面板的按钮及其作用 示波器面板如下图所示: - - 47 - - 1、CRT(显示幕) (6) (2) (3) (4) --- POWER:电源开关 --- INTEN:亮度调节 --- FOCUS:聚焦 --- TRACE ROTATION:水平调节 2、VERTICAL AXIS(垂直坐标) (8) --- CH1(X):通道 1 输入;用作 X-Y 操作时,作为 X 轴的输入; (20) --- CH2(Y):通道 2 输入;用作 X-Y 操作时,作为 Y 轴的输入; (10)(18) --- AC-GND-DC:输入信号分别被选择为交流/地/直流输入到示波器。 注意:交流----输入信号去掉直流分量后输入到示波器; 直流----输入信号直接输入到示波器,因此包含交流与直流部分,称为瞬态信号。 (7)(22)--- VOLT/DIV:垂直衰减选择钮,以此钮选择 CH1 及 CH2 的输入信号衰减幅 度,范围为 5mV/DIV~5V/DIV,共 10 档 (9)(21) --- VARIABLE:垂直衰减微调旋钮,微调范围为原读数的[0.4 ~ 1];当该钮被 拉出时,读数被放大 5 倍。 注意:若用示波器测量信号幅度时,必然将此旋钮旋转到 CAL 的位置(即右旋 到底),显示的读数才是校准后的读数(即实际值)。 (13)(17) --- CH1&CH2:调整垂直直流平衡点 (11)(19) --- POSITION:调节波形垂直位置 (14)--- VERT MODE:显示模式选择,具体如下: CH1:仅显示通道 1 信号; CH2:仅显示通道 2 信号; DUAL:同时显示 CH1 和 CH2 的信号。 ADD:显示通道 1 和通道 2 信号的和(CH1+CH2)。当 CH2 INV 键为压下状态 时,即可显示 CH1 及 CH2 的相减信号。 (12) --- ALT/CHOP: 交替显示/切割显示。用于双踪显示情况:当该按钮被释放时,轮 流显示通道 1 和通道 2 的信号波形,一般在快速扫描的情况下使用;当该钮被 按下时,两路信号被同时显示,一般用于慢速扫描。 (16) --- CH2 INV:将通道 2 输入的信号取反。 3、TRIGGERING(触发) 为使波形稳定地显示,必须合理地选择好触发开关。 (25)--- TRIGGER MODE:触发模式选择,具体如下: AUTO:当没有指定触发信号或者触发信号的频率低于 25Hz 时,示波器以自由方 - - 48 - - 式进行扫描; NORM: 当没有指定触发信号时,示波器处于扫描等待状态,用于观察频率低于 25 赫兹的信号。 TV-V:用于观测电视信号的垂直画面信号. TV-H:用于观测电视信号的水平画面信号. (24)--- EXT TRIG. IN:外触发信号输入端口。欲用此端子时,需先将 SOURCE 选择 器置于 EXT 位置。 (23)-- SOURCE 触发信号选择,具体如下: 选择 CH1 表示:在显示模式 VERT MODE 选择双踪 DUAL 或加减 ADD 时,选 择 CH1 作为内触发信号; 选择 CH2 表示:在显示模式 VERT MODE 选择双踪 DUAL 或加减 ADD 时,选 择 CH2 作为内触发信号; 选择 TRIG.ALT(27)表示:在显示模式 VERT MODE 选择双踪 DUAL 或加减 ADD、选择 CH1 或 CH2 作为内触发信号,并且按钮(27) TRIG.ALT 有效时,选择 CH1&CH2 作为内触发信号源。 选择 LINE:表示用交流电源线的频率信号作为内触发信号。 选择 EXT:表示允许外面信号通过 EXT TRIG IN 端口作为外触发信号。 (26)--- SLOP:电平触发选择 +:表示当信号幅度上升超过触发电平时,进行触发,即正触发; —:表示当信号幅度下降低于触发电平时,进行触发,即负触发; (28)--- LEVEL:触发电平调整钮 向+方向旋转,表示触发电平上移; 向-方向旋转,表示触发电平下移。 注意:有时波形显示不稳定,可调节此钮稳定显示信号。 4、TIME BASE(时基,即水平系统) (29)--- TIME/DIV:扫描周期选择钮,扫描范围从 0.2uS/DIV 开始共 20 个档位。(X- Y 档位:用于 X-Y 模式) (30)--- SWP.VAR:水平扫描周期微调旋钮。若按下 SWP UNCAL 键,并旋转此控制 钮,扫描时间可延长至少为指示数值的 2.5 倍;若该键若未压下时,则指示数 值将被校准。(注意:若用示波器测量信号时间时,必然将此旋钮置于校准状 态)。 (31)×10 MAG: 水平放大键,按下此键可将水平方向放大 10 倍. (32)--- POSITION: 波形水平位置调整钮 5. 其它 (1)CAL(2Vp-p):此端子会输出一个 2Vp-p,1KHz 的标准方波。 (15)GND: 本示波器接地端子。 - - 49 - - 二、DF1641A 宽频带函数发生器 (一)、用途和技术性能 DFl641A 函数发生器是一种多用途信号发生器,它能提供正弦波、脉冲波、锯齿波以及 与 TTL 兼容的方波信号。脉冲波和锯齿波的占空比连续可调。输出频率用六位数字 LED 直 接显示。 六位数字 LED 显示器还兼有频率计功能,即可测量外加信号的频率。 该仪器主要技术性能如下: 1.频率调节范围: 0Hz—2MHz, 分七档,频率值由“六位数字 LED 显示器“显示。 2.方波前沿:小于 100ns 3.正弦波失真度: 10Hz 一 100KHz 小于 1% 100KHz—200KHz 小于 2% 4.TTL 电平输出: 高电平大于 2.4V, 低电平小于 0.4V 上升时间 tr 不大于 40ns 5.输出幅度:开路时不小于 20Vp-p,(峰峰值),带上负载时不小于 10Vp-p 6.直流偏置:0—土 10V 连续可调(空载) 7.对称改变率:80:20—20:80(配合频率旋钮使用) 8.作频率计用时的指标: (1)测量范围:1Hz~10MHz (2)输入阻抗:不小于 1MΩ/ 20PF (3)灵敏度 50mV (4)分辨率 100Hz, 10Hz, 1Hz, 0.1Hz 四挡 (5)最大输入:150V(AC+DC) (带衰减器) (6)输入衰减: –20dB (7)测量误差:不大于 3×10—5士 l个字 (二)、面板布置图和各旋钮作用 1、仪器面板布置 - - 50 - - 2、各旋钮作用 序号 面板标示 1 PWR 2 FUNCTION 名称 电源开关 波形选择按键 3 RANGE(Hz)频率选择开关 2 --- 2M 作用 按下开关则接通 AC 电源,同时频率计显示。 (1)按下三只按键的任一只,即可选择输出相应 的波形; (2)与 SYN、INV 配合可得到正、负向鋸齿波。 选择所需频率范围并按下相应的按键,并与按键 “9”配合,此时由频率计 LED 显示的数值即为输 出信号的频率。 4 Hz 5 KHz 频率单位 频率单位 指示频率单位,灯亮有效。 指示频率单位,灯亮有效。 6 GATE 7 OVFL 8 9 FREQ 10 20dB 闸门时基指示灯 此灯闪烁代表频率计正在工作。。 频率溢位指示灯 当频率超过 6 个 LED 所显示范围时,OVFL 灯亮。 LED 数码显示 所有内部产生的频率或外测频率均由此显示。 频率调整旋钮 调节此旋钮,并与按键“9”配合,即可选择所需 频率,并直接从 LED 数码显示读出。 外测频率输入衰 当外测信号幅度大于 10V 时,应将此按键按下, 减选择 以确保频率计性能稳定。 11 EXT 外测频率按键 将此开关按下.则可测量外接信号频率,不按 时.则作内部频率计使用 12 COUNTER 外测频率输入 外测信号频率由此输入,其输入阻抗为 1M(最大 输入 150V,最高频率 10MHz) 13 PULL TO 斜波、脉冲波调 拉出此旋钮,可以改变输出波形对称性.产生斜 VAR 节旋钮 RAMP/PULSE 波,脉冲波,且占空比可调。将此旋钮推进则为 对称波形。 14 VCF IN VCF 输入端 外加电压控制频率的输入端(0—5VDC)。 15 PULL TO 直流偏置调节旋 拉出此旋钮可设定任何波形的直流工作点,顺时 VAR 钮 DC OFFSET 针为正工作点,逆时针为负工作点,将此旋钮推 进则直流电位为零。 16 TTL ∕ CMOS TTL∕CMOS 输出波形为 TTL∕CMOS 脉冲,可作同步信号。 OUT 输出插座 17 PULL TO TTL TTL∕CMOS 拉出此旋钮,可得 TTL 脉冲; CMOS LEVEL 幅度调节旋钮 将此旋钮推进为 CMOS 脉冲,并且幅度可调。 18 OUTPUT 信号输出端 信号波形由此端输出,其输出阻抗为 50。 19 ATTENUATO 输出衰减开关 按下其中一只,有 20dB 或 40dB 的衰减量,两只 R 同时按下则有 60dB 的衰减量。 20 PULL TO INV 斜波倒置开关 与“13”配合使用,拉出波形反向; AMPLI TUDE 幅度调节旋钮 调节输出幅度大小 - - 51 - - (三)、使用方法 1.开机 开启电源后即可工作。为了保证性能稳定,应预热 15 分钟。 2.波形输出 (1)波形选择: 根据所需波形(正弦波、脉冲波、锯齿波),按下“FUCTION”相应按钮。 (2)频率选择与调节: 根据频率要求,按下“RANGE”相应按钮; 调节“FREQUENCY“旋钮,可微调输出频率。 LED 将显示对应的频率。 (3)幅度选择与调节: 按下"ATTENUATOR”其中一只,则输出有 20dB 或 40dB 的衰减量,两只同时 按下则输出有 60dB 的衰减量; 调节“AMPLI TUDE”旋钮,可微调输出幅度。 (4)占空比调节: 将“PULL TO VAR RAMP/PULSE“拉出,则可实现对波形占空比的调整。 将此旋钮推进则为对称波形。 3.对外加信号频率的测量 首先应按下 EXT 按健,然后将欲测量的信号接至 COUNTER 输入端,并选择 闸门时间。此时显示的频率即为测量值。当所测频率超过六位 LED 指示值时,OVFL 发亮即指示已溢位。 若输入信号大于 10Vp-p,刚应按下衰减器按钮,而且最大输入不能超出 150V。 4.VCF 特性 要实现外加电压对输出信号频率的控制,对 DF1641A 函数发生器而言.只要 在其输入端加入一个直流控制电压,幅度要求在 0~5V 之间,于是随着控制电压以 0~5V 变化,信号输出额率将从高端变到低端。且具有 1000:1 压控频率范围,因 此可作一般调频或扫频信号源使用。 5、直流偏置调节 当遇到信号输入端直流电位不为零的电路时,就要求信号源具有相同的直流 电位才能与其配合。对于 DFl641A 函数发生器,由于具有直流偏置功能,即输出 信号的直流工作点可以调节,从而可方便地与其它电路相匹配。具体只要拉出直 流偏置旋钮,并进行适当调节,即可实现对信号直流工作点的调整。 - - 52 - - 三、SX2172 交流毫伏表 (一)、主要技术指标 (1) 交流电压测量范围:100μV 一 300V,分十二档。 (2) 电压固有误差: 士 22%(1KH z 或 400Hz) (3) 测量电压的频率范围:5Hz—2MH z (4) 输出阻抗: 1—300mV:电阻 8MΩ士 l 0% 电容 <50pF l—300V: 电阻:10MΩ士 l 0% 电容 <35pF (5) 最大输入电压:AC 峰值+DC=400V (6) 噪声:输入短路时小于满刻度 2% (7) 放大器 增益:在 lmV 档为+60dB 输出电压:在任一档上,当指示满到度时输出电压为 1V 频率特性:10H z 一 500KH z -3dB(1KH z 为基准) 输入电阻:600Ω士 20% 失真: <1% (二)、使用方法 (1) 准备 a、接通电源前检查并校准表头机械零点。 b、接通电源,五秒钟后仪器稳定, 指针处于“零”刻度线处,若在较小量程,应把 输入线短路检查电气零点。 (2) 测量 a、把仪器置于适当的量程,若不知被测信号电压范围,则先置于最大量程 300v 档。 b、把仪器测量用的同轴输入电缆与被测信号输入端相连,先接地线,后接信号输 入线。在测量大电压时,一定要注意安全。 c、根据指示值变换适当的量程,使指针指在满刻度的 1/3 以上位置 (3) 交流信号输出 a、把本仪器的交流信号输出端同示波器或其它信号测试相连。 b、把待测的交流小信号(0.1mv 以上),加到交流毫伏表的输入端,则当毫伏表指 示满刻度时,即有 1v 的交流信号输出。 - - 53 - - 附录 3 模拟电路实验箱 (AB-3 型) 一、实验箱(AB-3 型)简介 模拟电路实验箱的结构如图所示,它由四个部分组成:(1)直流稳压电源;(2)电位器; (3)多孔实验插座板;(4)实验模板。 电源开关 电源指示灯 直流电压调节旋钮 -12V +12V 电位器调节旋钮 5~12V 多孔实验插座板 1MΩ 100KΩ 10KΩ 1.5KΩ 470Ω 电路模板 电路模板 (1)直流稳压电源: (1)输入交流电压:220V 50Hz 交流电压 (2)输出直流电压: +12V 和-12V 固定直流电压;5—12V 可调直流电压 (2)电位器 共有 5 只电位器,阻值为 1MΩ、100KΩ、l0K Ω,1.5KΩ、470Ω,它们都是未与其它 线路连接的独立组件。每个电位器的引线端均已连接到接线孔。 (3)多孔实验插座板 如图所示是插件板的结构,供搭建电路所用。 (3)实验模板: 本实验箱可同时放置二个电路模板,如图最下方所示。 - - 54 - - 二、元器件引脚 三端集成稳压器外形图(78XX,79XX) - - 55 - - 附录 4 元器件引脚图与逻辑功能表 Connection Diagram and Fuction Table 74LS00 四 2 输入与非门 74LS04 六反相器 74LS20 双 4 输入与非门 - - 56 - -

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