电子技术实验指导书（11学年下汇编） - 图文

成绩

电子技术 实验指导书及报告

系 别 专 业 班 级 学 号 姓 名 指导老师

上海建桥学院电子工程系 2011~ 2012学年第二学期

模拟电子电路实验指导书及报告

目 录

实验1 常用电子仪器的使用 .......................................... 1 实验2 单级晶体管共射放大电路调整与测试 ........................... 11 实验3 集成运算放大器在信号运算方面的应用 ......................... 17 实验4 逻辑门电路应用 ............................................. 22 实验5 触发器功能测试及时序逻辑电路 ............................... 27

实验1 常用电子仪器的使用

实验1 常用电子仪器的使用

一、实验目的

1．熟悉示波器、函数信号发生器、交流毫伏表的性能及正确使用。 2．掌握用示波器、信号发生器、毫伏表对电路进行测试。 二、实验仪器介绍 1．XJ4318型双踪示波器

XJ4318型双踪示波器主要用于显示电压随时间变化的瞬时波形，它具有两个独立的Y

通道（CH1、CH2），故可同时测量两个的输入信号。

A

B

C

D

图1-1 XJ4318型双踪示波器面板示意图

（A）示波器波形显示屏

显示屏上带有内刻度坐标线，用于标示波形的周期和幅度。其中垂直方向是电压信号的瞬时值，水平方向是线性变化的时间轴。对应时间变化的偏转电压就称为扫描电压。 （B）主控件和自校信号

（1）电源按钮自锁开关：若按下，接通电源，电源指示灯亮。

（2）校正信号输出：用于输出峰-峰值为0.5Vp-p，频率为1KHz内部校准方波信号。 （3）辉度调节、标尺亮度调节和聚焦调节：用于调节光迹的亮度、清晰度和背景的亮度。 （C）显示波形控制按钮区 （1）显示波形水平控制

1

实验1 常用电子仪器的使用

① 水平位移调节

面板C区右部上方的“位移”旋钮可以调节荧光屏光迹的水平起点位置，顺时针方向旋动时光迹右移，逆时针方向旋动光迹左移。 ② 扫描信号触发方式选择

“位移”旋钮下方是4个水平排列的互锁按键，用以设置 “自动”、“触发”、“TV-V”、“TV-H”四种扫描方式。当选择“自动”扫描方式时，示波器无条件产生周期性扫描电压，即使没有输入信号或者触发条件不满足，荧光屏仍然显示光迹。而其它三种扫描方式在触发条件不满足时，荧光屏上没有显示光迹。 ③ 扫描速度选择

为使荧光屏上显示稳定信号轨迹，扫描信号周期必须与被测输入信号周期成整数倍关系。扫描时间调节旋钮“t/div”由两个同轴旋钮组成。外钮从0.2μS/div到0.2S/div分为19档，表示荧光屏中水平方向一大格（div）的时间值。内钮起微调作用，当对信号时间值进行定量测试时，内钮必须顺时针旋到底，处于校准位置。当微调内钮拉出时，扫描速度可扩展10倍。

被测信号时间值 =t/div× 水平距离的大格数÷时间扩展倍数

扫描速度外钮的顺时针到底一档是“X-Y”，表示荧光屏显示光迹的水平移动规律受从CH1输入的信号控制（即CH1通道改为水平X通道），使CH2与CH1通道输入的信号函数关系的曲线显示在平面直角坐标上，一般用于显示电子器件或电路输入、输出电压的传输特性。 （2）显示波形垂直控制

双踪示波器可以同时观察CH1、CH2两个通道输入的信号，所以面板上有两套相同的控制光迹垂直移动的部件，位于面板中部框内。面板中部框的下方是两路信号输入的探头插座。探头接输入信号时，探针（或红色夹子）接被测信号、黑色夹子接参考地。两个探头的夹子在示波器内部短接，所以在观察同一电路的信号时，只需一个黑色夹子接地。 ① 垂直位移调节

C区上方的两个Y轴“位移”旋钮分别调节两路信号的零位在荧光屏上的参考刻度位置。Y轴“位移”顺时针方向旋动时光迹上移，逆时针方向旋动光迹下移。 ② 显示方式选择

2

实验1 常用电子仪器的使用

“位移”和“V/div”之间有5个水平排列的按键开关。左边4个互锁，用作垂直显示方式选择。

CH1：用于显示CH1通道的信号波形轨迹。

交替：用于同时观察两路输入信号。显示方式是将一路信号波形显示完一屏后切换显

示另一输入信号，适合于观察频率较高的两路不相关信号。

断续：用于同时观察两路输入信号。显示方式是以约2uS的周期切换两路输入信号，

适合于观察频率不是很高的相关信号。 CH2：用于显示CH2通道的信号波形轨迹。 CH2通道极性选择按键：CH2波形反相输出。

若CH1、CH2、交替、断续4个按键都不按，则选择的是“CH1±CH2”方式，荧光屏上显示的是两个通道输入信号瞬时值叠加的波形。 ③ 电压幅值灵敏度V/div选择

C区中间位置是两组Y轴信号偏转灵敏度“V/div”调节旋钮，各由两个同轴旋钮组成，外钮从5mV/div到5V/div分为十档，表示荧光屏中垂直方向一大格（div）的信号幅度单位值。旋钮内钮可以微调波形显示幅度的大小。当微调内钮拉出时，灵敏度可扩展5倍。当对信号进行定量测试时，内钮必须顺时针旋到底，处于校准位置。

被测信号的幅值 =V/div× 垂直距离的大格数× 探头的衰减倍数

④ 输入信号耦合方式选择

按键按入时选择直流耦合方式（DC）；按键弹出时为交流耦合方式选择（AC）。 交流耦合方式AC：只显示被测信号的变化量，信号中的直流平均分量被滤去， 直流耦合方式DC：完整显示信号，可以观察信号的实时波形。

输入耦合方式按键组的左方GND键按入时，示波器内部放大器的输入端接参考地，Y插座的输入信号被断开。

（D）显示波形稳定性控制区（扫描信号触发控制）

要使被测信号波形稳定显示，必须正确选择扫描信号的触发方式、触发源和触发电平。

（1） 扫描信号触发电平调节

面板右部上方的“电平”调节旋钮，是用来选择被测信号轨迹起点的电平值。可用于稳定输出波形 （2）扫描信号触发极性选择

3

实验1 常用电子仪器的使用

“极性”自锁按键用于选择被测信号显示轨迹起点方向，“+”表示触发源信号瞬时值上升达到触发电平时产生扫描信号；“-”表示触发源信号瞬时值下降达到触发电平时产生扫描信号。 （3）扫描信号触发源选择

“触发源选择”框中，3档拨动开关从上至下依次为“内”、“电源”、“外”。一般情况下选择“内”触发方式。

“内”：表示以Y输入的被测信号为扫描信号产生的触发源。 “电源”：指以仪器所接的交流电源为触发源。 “外”：表示触发信号源从右下方的插座接入。

面板右部上方的3档拨动开关是进一步选择 “内部触发源”的具体对象，从上至下依次为“CH1”、“CH2”、“VERT”。其中“CH1”、“CH2”分别以相应通道的输入信号为触发源，而“VERT”还要参照垂直方式的选择，参照选择关系如表1-1所示。 表1-1

垂直模式 触发源 CH1 CH1 CH2 CH2 交替 CH1、CH2轮流 断续 CH1 CH1±CH2 CH1 2．AS2294型2通道交流毫伏表

交流毫伏表的功能是测量正弦交流电压的有效值，输入阻抗一般很高。AS2294型交流毫伏表的被测信号的频率范围为5Hz～1MHz，电压量程范围为1mV～300V，分为12档，输入电阻约为2MΩ，输入电容小于40pF（不包括测试线），图1-2是其面板示意图。

AS2294型交流毫伏表可以同时测量两路输入信号，从面板下方左、右两个插座输入。仪器表头刻度板有两根不同颜色的指针，分别指示两个通道的输入信号的电压有效值，黑色表针指示的是左通道信号、红色表针指示的是右通道信号。

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实验1 常用电子仪器的使用

图1-2

（1）开机前的准备

按下面板下方的电源自锁开关，通电指示灯亮。在接通电源的数秒钟内表针会有晃动，若将测试探头的两个夹子短接，数秒钟后表针应回到零位。 （2）信号连接

由于交流毫伏表的输入阻抗很高，当探头的两个接线夹开路时，外界的感应电压就足以使表头指针发生大范围偏转。所以，接过程中要注意以下几点：

① 当测量探头的两个接线夹开路前，先将毫伏表量程范围设置在10V以上，并尽量避免手指接触红（或灰）色夹子的金属部分。

② 测量探头与输入插座外套连接的线夹（通常为黑色）必须连接被测电路的参考地（公共端）。将探头接入被测电路时，必须先接通公共端再接通信号端的接线夹；而拆离探头时必须先断开信号端再断开公共端的接线夹。 （3）测试数据读取

表盘刻度分为上下两组，每组两条。上组的刻度指示的是正弦信号的有效值。下层的2条为dB（分贝）刻度。dB对应的0dB电压为1V，dBm对应的0dB电压为

V。

数据读取时要注意被测信号的输入通道（确定表头指针）和量程选择。当量程范围选择为1×10nV时，测量数据按最上层刻度线读取，并乘以倍率；当电压量程选择为3×10nV时，测量数据按第二层刻度线读取，再乘以倍率。读数时，应正确选择量程使表针偏转范围在

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实验1 常用电子仪器的使用

1/3～2/3刻度间（<300μV除外）。 3．XJ1631函数信号发生器

XJ1631能提供0.1Hz～2MHz、占空比（对称度）可以调节的正弦波、方波、三角波

和TTL逻辑信号，前三种信号的幅度、直流偏置也可以调节。 （1）电源开关和信号输出

面板左下方5个旋钮最右边的是电源开关（POWER），顺时针旋转接通电源，数码管亮，逆时针旋转到底电源关闭。面板下方4个插座中最右边输出的是函数信号，最左边插座输出的是数字电路实验所需的TTL方波脉冲信号：高电平约3.6V~4V、低电平0V~0.3V。 （2）频率选择

面板的正上方有相连的8个琴键式自锁按键，左边7个是以10倍率变化的输出信号

频率范围（1Hz～1MHz），输出信号的频率具体值可以通过面板左下方两个旋钮可分别调整，“MAIN”是频率粗调旋钮、FINE是频率细调旋钮。 （3）函数信号的幅度调节

XJ1631的电源开关同时兼有函数信号的幅度（AMPLITUDE）调节功能，可以通过调节函数信号的幅度旋钮调节输出幅值的大小，调节顺时针旋转时输出信号幅值增加，顺时针旋转时幅值减小，幅值变化的范围在10倍以上。

此外，函数信号的幅度调节还可通过按下衰减键的方式调节。两个信号幅值衰减按键（ATT）位于面板的最右边，衰减倍数分别是20dB（幅值减小10倍）40dB和（幅值减小100倍），当这两个按键同时按下时，信号衰减倍数为60dB（幅值减小1000倍）。

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实验1 常用电子仪器的使用

三、实验内容和步骤 1．示波器扫描信号调节

（1）打开示波器电源，将示波器的两个输入耦合方式设置为“GND”。垂直显示方式选择为“交替”。触发方式为“自动”，触发源为“内”、“VERT”。调节两个垂直“位移”旋钮，使示波器荧光屏上显示两条扫描信号光迹。分别旋转水平“位移”、“辉度”、“标尺亮度”和“聚焦”旋钮，了解各旋钮的功能。

（2）改变扫描速度旋钮，观察扫描线的显示现象。然后选择垂直显示方式为“断续”、再改变扫描速度旋钮，观察扫描线的显示现象。

（3）选择垂直显示方式分别为CH1和CH2，观察扫描线的显示现象，示波器显示轨迹有几条？

2．校正信号测量

（1）调节显示光迹的零位

调节示波器的两个垂直“位移”旋钮，使两条扫描信号光迹重合在荧光屏的垂直方向的中间刻度线上。 （2）接入校正信号

将CH2通道探头的红色夹子连接到示波器的自校信号输出端（黑色夹子可以悬空，因为自校信号与探头的参考地在内部连通）。 （3）测量信号幅度和周期

选择垂直显示方式为“CH2”，并将CH2通道的输入耦合方式改为“DC”，“GND”键弹出。调节扫描速度旋钮t/div使波形显示为1~2个周期；调节CH2的垂直灵敏度旋钮V/div使波形垂直显示占2~3大格。微调“电平”旋钮使显示波形稳定。记录并计算：

扫描速度选择 t/div，一个波形周期占 大格，校正信号频率为 Hz。

垂直灵敏度选择 V/div，波形幅度占 大格，校正信号幅值为 V。 （4）观察输入耦合方式对波形显示的影响

在图1-4的坐标中画出校正信号波形，标出信号幅值和时间值。然后将CH2的输入耦合方式改为“AC”，观察信号波形有什么变化，记录在图1-5中。注意示波器荧光屏中间刻度是信号零位，即图1-4、图1-5中的横坐标。

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实验1 常用电子仪器的使用

图1-4 自校正信号波形（DC耦合方式） 图1-5 自校正信号波形（AC耦合方式） 3．正弦函数信号的调节、交流毫伏表的使用

（1）接通函数发生器电源，将直流偏置、占空比旋钮都置于校正位置，幅度衰减按键都弹出。选择输出信号波形“正弦”、频率调节为1.5kHz。

（2）将交流毫伏表的一个输入探头与函数发生器的输出探头连接，注意接地端和信号端不要接错。接通交流毫伏表的电源开关。

（3）根据所用输入通道，逆时针旋转交流毫伏表相应的量程旋钮至30V档。接通交流毫伏表的电源，根据表1-2中的各项条件测量并记录函数发生器的输出信号有效值以及所选择的交流毫伏表量程档。测量时要注意根据信号大小改变交流毫伏表的量程，使指针偏转在合适的范围内，并要根据所选量程读取正确的刻度值。 表1-2函数发生器输出正弦信号有效值测量

衰减倍率 幅度旋钮 电压有效值（V） 毫伏表量程档 衰减倍率 幅度旋钮 电压有效值（mV） 毫伏表量程档 0dB 顺时针到底 40dB 顺时针到底 0dB 逆时针到底 40dB 逆时针到底 20dB 顺时针到底 60dB 顺时针到底 20dB 逆时针到底 60dB 逆时针到底 （4）调节输出信号的有效值为3V。

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实验2 单级晶体管共射放大电路调试已测试

３．测量放大电路的空载电压放大倍数和带负载电压放大倍数。

（1）空载电压放大倍数的测量：

将函数发生器的信号输出信号再次接入放大电路的输入端，并在表2中记录输入电压Ui有效值的大小；电源上电，用交流毫伏表测量图2电路空载时的输出电压有效值Uoo，记录在表2中。（注意测量输出电压前先选择毫伏表量程为10V档，将探头接入电路后再逐渐减小量程，使指针位于表头的中部范围，读取数据时根据量程选择刻度。）

（2）带负载电压放大倍数的测量：

将负载电阻RL接入电路，图2-3所示，然后测量放大器的输出电压有效值UoL，记录在表2中。

图2-3带负载电压放大倍数的测量电路

表2 放大电路的交流性能指标测量

测量值 Ui（mV） Uoo（V） UoL（V） 计算值 Auo AuL （3）根据下式以及各测量值计算空载电压放大倍数Auo和带负载电压放大倍数AuL：

UooUi空载电压放大倍数 Auo=

带负载电压放大倍数AuL=

UoLUi

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实验2 单级晶体管共射放大电路调试已测试

4．波形观察

（1）输入波形与输出波形的相位关系

在图2-3电路中利用双踪示波器同时观测输入波形和输出波形，并在图2-4（a）中记录不失真情况下的波形。（注意示波器的垂直显示方式设为“断续”，耦合方式都设为“AC”） （2）观察电路元件参数变化对放大器性能的影响

调整RW1（逆时针旋），使RW1↓，直到输出信号波形uo的幅度出现明显变化。在图2-4（b）中记录失真波形。记录后，请顺时针旋RW1 ，使输出信号波形uo恢复正常。 （3）观察输入信号对放大电路的影响

增大输入信号，直到输出信号波形uo的幅度出现明显变化。在图2-4（C）中记录失真波形。

（a） （b） （c）

图 2-4 测试电路的输入/输出波形

四、实验设备

1．DML－1系列模拟电子电路实验系统 2．XJ4318双踪示波器

3．XJ1631函数信号发生器 5．SB2238B台式数字万用表 五、实验预习要求

1．复习单管交流放大器的电路组成、放大原理。 2．掌握静态工作点、晶体管发射结电阻

rbe 1台

1台 1台

1台

4．AS2294晶体管毫伏表 1台

、电压放大倍数的概念和分析方法。

3．熟悉实验内容和步骤，复习双踪示波器、函数发生器和交流毫伏表的操作方法。考虑如果在电容C2的右端测量UCE测量值会是多少？ 4．分析输出电压Uoo和UoL的测量值应该哪个大？ 六、实验思考题

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实验2 单级晶体管共射放大电路调试已测试

１．用示波器观察图2-3中晶体管集-射电压uCE和输出电压uo的波形时，如果采用直流耦合方式两者是否相同？用交流耦合方式呢？为什么？ 七、实验报告要求

１．完成数据处理和步骤4记录的波形图绘制。

２．计算空载电压放大倍数和带2.7kΩ负载时的电压放大倍数，并比较理论计算与实测结果，分析可能导致差异的原因。 3．回答思考题。

4．记录实验中发生的问题和处理方法。

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实验3 集成运算放大器在信号运算方面的应用

实验3 集成运算放大器在信号运算方面的应用

一、实验目的

1． 了解集成运算放大器的特点和性能。 2． 理解集成运算放大器线性应用的基本条件 3． 掌握集成运算放大器在信号放大方面的应用

4． 掌握集成运算放大器在模拟信号运算（加、减）方面的应用 二、实验原理

集成运放是一种高增益直流放大器，即开环增益很高。当集成运放的输出端与同相输入端有信号通路或输入、输出端无电路连接时，工作于非线性状态，可以实现各种电压比较或信号发生功能。

当集成运放的输出端与反相输入端有信号通路时，具有深度负反馈特性，输入、输出信号成线性关系。集成运放工作于线性状态时，呈“虚短”、“虚断”特点，“虚短”即同相输入端电压等于反相输入端电压；“虚断”是指输入电阻无穷大，输入端电流约为0。通过不同的外围电路，集成运放可对输入信号实现各种不同的线性处理功能，如信号的同相或反相放大功能，加、减、乘、除、微分、积分、对数、指数等运算功能。

1．反相比例放大

图1电路的电压信号ui从集成运放的反相端输入，由于“虚短”特性，集成运放的两个输入端同电位，都为参考地零电位。由于“虚断”特性，通过电阻R1和RF的电流相等，方向

相同。根据KVL，uo=－

uiR1RF。所以，在理想情况

下，反相比例放大器的闭环增益为

Au?uoui＝?RFR1 （3-1）

输入、输出电压具有反相比例放大关系。选择不同的RF和R1可以获得不同的放大倍数Au。一般

RF取值在几十千欧至几百千欧范围，过大或过小会

产生一些问题。当取RF＝R1时， uo=－ui ，电路为电压反相器，没有放大功能。

运放同相输入端所接电阻R2为平衡电阻。平衡电阻的作用是为了保持集成运算放大器输

入端等效电阻对称，减小输入失调电流对输出电压的影响。为保证集成运放两个输入端的对地等效电阻相同，反相比例放大器的平衡电阻R2=R1// RF。 2．同相比例放大

图2电路的电压信号ui通过电阻R2从集成运放的同相端输入，由于“虚短”、“虚断”特性，集成运放的两个输入端都为参考地电位，通过电阻R1和RF的电流相等，方向相同。根据

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实验3 集成运算放大器在信号运算方面的应用

KVL，

uiR1?uo?uiRF。所以，在理想情况下，放

大器的闭环增益为

Au?uoui＝1?RFR1 （3-2）

输入、输出电压具有同相比例放大关系。只

要RF取有限值，电压放大倍数Au恒大于1。当R1??（开路）时，放大器电压放大倍数Au为1，输出电压uo恒等于输入电压ui，具有同相电压跟随作用，称为电压跟随器。

运放同相输入端所接电阻R2也是平衡电阻，其阻值大小对比例系数Au没有影响。为保证集成运放两个输入端的对地等效电阻相同，同相比例放大器的平衡电阻R2也等于R1与RF并联。 3．反相比例加法运算

根据信号输入端的不同，加法器有同相和反相两种形式。图3电路的两个电压输入信号ui1、 ui2分别通过电阻R1、R2从集成运放的反相端输入。由于“虚短”、“虚断”特性，集成运放的两个输入端都为参考地电位，通过电阻R1、R2的电流叠加后流过反馈电阻RF，根据KCL

可得

ui1R1?ui2R2?ui?uoRF，即输出电压与输入电

压的关系为

uo??(RFR1ui1?RFR2ui2) （3-3）

当输入电阻阻值相同（R1=R2）时，输出电压与输入电压相加和成比例，相位相反，故

称为反相比例加法器。图3中集成运放同相输

入端的电阻R3是平衡电阻，为保证集成运放两个输入端的对地等效电阻相同，平衡电阻R3=R1//R2// RF 。 4．差动比例运算

图4电路的两个电压输入信号ui1、ui2通过电阻R1、R2分别从集成运放的反相端和同相端

输入。由于 “虚断”特性，集成运放的同相输入

端电位u+为电阻R2和R3分压值，即

u??ui2R3R2?R3 （3-4）

通过电阻R1和RF的电流相等，方向相同。

由于 “虚短”特性，集成运放的反相输入端电位u-与u+相同，因此有

ui1?u?R1?u??uoRF （3-5）

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实验3 集成运算放大器在信号运算方面的应用

当R1=R2、R3=RF时，整理式3-4和式3-5可得图4电路的输入、输出电压关系为

uo?RFR1(ui2?ui1) （3-6）

输出电压uo与两个输入电压ui2、ui1的差成正比，故称为差动比例运算电路。 三、实验内容与步骤

模拟实验装置左下方部位的集成运算放大器μA741和外围电阻的连接关系如图5电路所示。通过连接集成运放输入端的电阻，可以实现不同的运算电路。输入模拟信号ui1（Vi1，Vi2）在实验电路的左方，调节电位器可使Vi1在-0.5V～+0.5V范围内变化，Vi2在-5V～+5V范围内变化。集成运放的工作电源由实验装置右上方的±12V直流电压提供，注意极性连接正确，电源地必须与运放的信号地相连。

图5 实验装置上集成运放的外围电路

1．反相比例放大

按图1将图5的电路连接成反相比例放大器。选择集成运放反相输入端的一个10kΩ电阻输入信号ui（Vi1）。选择集成运放同相输入端的一个10kΩ和100kΩ电阻接地，使之并联成图1中的平衡电阻R2。集成运放输入端的其余闲置电阻都悬空。并在右侧方框内中画出相应的电路图。

根据表1调节实验装置左侧的直流信号Vi1，用万用表直流电压档测量并记录输入、输出信号ui、uo，计算电压放大倍数（注意ui、uo的极性）。

表1 反相比例放大器特性测量

ui（V） 理论值 ui（V） 实测值 uo（V） Au -0．5 -0．3 -0．1 0 +0．1 +0．3 +0．5 19

实验3 集成运算放大器在信号运算方面的应用

2．同相比例放大

按图2将图5的电路连接成同相比例放大器。选择集成运放反相输入端的一个10kΩ电阻接地。选择集成运放同相输入端的一个10kΩ和100kΩ电阻并联成图2中的平衡电阻R2输入信号ui（Vi1）。集成运放输入端的其余闲置电阻都悬空。并在右侧方框内中画出相应的电路图。 根据表2调节信号ui（Vi1），记录输出信号uo，计算电压放大倍数（注意ui、uo的极性）。 表2 同相比例放大器特性测量 ui（V） 理论值 ui（V） 实测值 uo（V） Au -0．5 -0．3 -0．1 0 +0．1 +0．3 +0．5 3．反相加法运算

按图3将图5的电路连接成反相比例加法器。选择集成运放反相输入端的两个10kΩ电阻分别输入由Vi1和Vi2提供的两个直流电压信号作为ui1和ui2。选择集成运放同相输入端的两个10kΩ和100kΩ电阻并联成图3中的平衡电阻R3接参考地。集成运放输入端的其余闲置电阻都悬空。并在右侧方框内中画出相应的电路图。

根据表3输入信号ui1（Vi1）和ui2（Vi2），记录输出信号uo，并根据式3-3计算理论值填入表内。

表3 反相比例加法器特性测量

ui1（V） ui2（V） uo（V）（实测值） uo（V）（理论值） 4．差分比例运算

-0.1 +1 -0.4 +1 - -0.5 +0.5 +0.3 -0.5 +0.2 -0.5 +0.5 -1 按图4将图5的电路连接成差分比例运算（减法器）电路。选择集成运放反相输入端的一个10kΩ电阻输入ui1（Vi1），选择集成运放同相输入端的一个10kΩ电阻输入ui2（Vi2），同相输入端的100kΩ电阻接参考地。集成运放输入端的其余闲置电阻悬空。并在右侧方框内中画出相应的电路图。

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实验3 集成运算放大器在信号运算方面的应用

根据表4输入信号ui1（Vi1）和ui2（Vi2），记录输出信号uo，并根据3-6计算理论值填入表内。

表4 差分比例运算电路特性测量

ui1（V） ui2（V） uo（V）（实测值） uo（V）（理论值） 四、实验设备

+0.1 +1 +0.3 +0.5 - +0.5 +0.5 -0.2 +0.5 -0.4 +0.5 -0.1 +0.5 1．DML－1系列模拟电子电路实验系统 2．SB2238B数字万用表 五、实验预习要求

1台

1台

1．复习有关集成运放的理论知识（如理想运放的特点，‘虚短’、‘虚断’、‘虚地’的意义；各种运算电路的计算公式）；

2．复习有关基本仪器、仪表使用方法；

3．阅读本次实验内容，复习实验仪器的使用方法，熟悉实验步骤。 六、实验思考题

１．本实验中的输入信号能否是正弦交流信号，如果可以，说明实验方法。 ２．步骤1、2中能否对绝对值是1.2V以上的信号进行放大,为什么? 七、实验报告要求

1．将实验测量结果和有关计算数据填入有关表格中。

2．求出实验所测反相比例放大倍数的平均值和同相比例放大系数的平均值，与式3-1、式3-2

的理论计算值比较，分析可能导致差异的原因。 3．回答思考题。

4．记录实验中发生的问题和处理方法。

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实验4 逻辑门电路应用

实验4 逻辑门电路应用

一、实验目的

1．熟悉数字电子技术实验箱或自制的相应设备。

2．掌握TTL与非门、异或门电路逻辑功能的测试方法及其应用。 二、实验原理

数字电子技术实验设备使用说明

数字逻辑电路的输入、输出，主要是高（“1”）、低（“0”）电平的信号，一般不要求知道这些信号的具体电压值，所以数字电路的实验方法与模拟电路有较大区别。当采用慢速变化的准静态方法测试电路的逻辑功能时，常用简单的能区分逻辑状态的测试设备，比如用发光二极管LED的亮（“1”）、暗（“0”）表示电路的输出状态。在信号快速变化的动态测试中，还是用示波器观察波形的方法进行测试，但输入信号和输出信号主要是矩形波，且其幅值变化范围由所用逻辑器件的电源电压决定。“数字逻辑实验箱”一般有如下资源： 1．电源部分

提供低压直流±5V，±12V的电压，各自独立，有相应的发光管作指示灯。 2．数字信号部分

为实验电路提供高、低电平信号或脉冲信号。 ① 逻辑开关

9路逻辑开关，向上拨，输出高电平，指示灯亮；向下拨，输出低电平，指示灯灭。 ② 脉冲开关

A、单次脉冲：按下单次脉冲按钮，输出阶跃脉冲，并有LED状态指示灯指示。

B、连续脉冲：用拨动开关选择H、L进行粗调，电位器细调，其频率大概范围为

H：80Hz~1KHz L：1Hz~100Hz

3．显示部分

（1）LED发光二极管显示

将实验电路的输出信号与LED的输入插孔连接后，如果对应的发光管亮，说明实验电路输出是高电平，反之为低电平。比如，当4个LED输入的4位二进制数是“1010”时，发光管状态是“亮灭亮灭”。 （2）数码管显示：

利用数码管显示十进制数，有2个显示单元。每个单元均有一组二进制数的输入端，每组有4个端口，为8421码的输入端。每组经七段显示译码电路与对应的数码管连接。输入一组二进制数后，数码管会正确显示数字来。如输入一组4位二进制数“0110”，则对应的数码管显示阿拉伯数字“6”。

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实验4 逻辑门电路应用

4．逻辑门

实验装置左方有一些与非门、或非门、异或门等，可根据需要选用。使用前最好测试一下逻辑功能是否正常。 5．扩展区域

提供较多的集成块插座及接线插孔，满足实验的需要。 三、实验内容和步骤 1．TTL与非门功能测试

（1）实验装置左方已安装有4个二输入与非门，从其中任选一个，按图4-1接线测试其逻辑功能。输入端A、B分别接到某两个逻辑按钮的输出端上，输出端Y接到某一个LED发光二极管的输入端上。扳动逻辑按钮改变与非门输入端A、B的电平，观察输出端连接的LED显示情况， LED亮为“1”，灭为“0”，将显示结果填入表1。验证其真值表是否符合“与非”逻辑功能。

表1 与非门功能测试 输 入 A 0 0 1 B 0 1 0 1 输出 Y

图4-1 实验电路接线示意图

1

（2）TTL与非门引脚 “接电源”、“悬空”的逻辑功能

按表2的要求，将输入端分别接电源（+5V）或悬空（不接引线），观察连接Y的发光二极管状态，记录在表2中。理解输入端“接电源”、“悬空”均为输入高电平的概念。

（3）TTL与非门对信号的控制作用 按表2的要求，A端输入1Hz的脉冲信号，B端由逻辑开关控制。1Hz信号由实验装置右下方的连续脉冲提供，脉冲频率范围选择“L”档。调节旋钮使信号周期约为1Hz，可另用一个发光二极管观察信号频率。观察发光二极管的状态填入表2中。如LED闪烁，记录“脉冲”。

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表2 输入端接“电源”“悬空”的测试 输入 A 接电源 悬空 1HZ脉冲 B 0 1 0 1 0 1 输出 Y

实验4 逻辑门电路应用

2．TTL异或门功能测试

从实验装置左方任选一个异或门测试其逻辑功能，测试方法与步骤1的与非门相同，测试结果填入表3。

当测试异或门的信号控制特性时，输入端A输入1Hz脉冲信号，输入端B接逻辑按钮。各用1个LED发光二极管同时观察输入A和输出Y，注意输入B的控制信号为0或为1时，输出Y与A的相

A 0 0 1 1 1HZ脉冲 表3 异或门功能测试 输入 B 0 1 0 1 0 1 输出 Y 位关系。若 Y与A的发光二极管同时亮、灭，则两者同相；反之，两者反相。 3．逻辑门组合应用

（1）已知逻辑电路图4-2，试分析其逻辑功能

选择三个与非门和两个异或门按图4-2接线。电路输入端A、B、C连逻辑按钮，电路输出端F1、F2各连1个发光指示二极管。根据表4设置逻辑按钮A、B、C的状态，观察发光二极管指示的电路输出状态并填入表4中，比较测试结果是否与预习结果相同。

表4 电路逻辑状态表

图4-2 组合逻辑电路

A B C 0 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 F1 F2

根据图4-2的逻辑图写出F1和F2的逻辑式，并化为最简与-或式；

F1 = ； F2 = ； 分析图4-2电路，根据电路逻辑状态表，说明电路逻辑功能为： 。 （2）根据给定的逻辑功能，设计满足要求的逻辑电路

请用与非门设计一个8421BCD码“四舍五入”检验电路。当输入8421BCD码B3B2B1B0

的值大于或等于十进制数“5”时，输出Y=1，否则，Y=0。在表5中列出逻辑状态表，写出逻辑式，化简函数，并转换成与非-与非表达式。试在图4-3中完成电路图。

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实验4 逻辑门电路应用

表5 “ 四舍五入”检验电路状态表

B3 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1 B2 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 B1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 B0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 Y 由逻辑状态表5，写出逻辑式：

Y = ；

化简，并转换成与非-与非表达式：

Y = ；

在图4-3中画出“ 四舍五入”检验电路的逻辑图

图4- 3 “ 四舍五入”检验电路逻辑图

根据图4-3用与非门实现电路， 其中输入信号B3B2B1B0连4个逻辑开关，电路输出端信号Y连发光指示二极管。改变逻辑开关设置输入BCD码，观察发光二极管指示是否符合检验结果。 四.实验设备器材

1．数字电子技术实验箱 2．函数发生器 五、实验预习要求

1．阅读实验原理中对实验装置的介绍内容，熟悉实验设备，弄清实验电路的输入、输出端的接线去向。了解逻辑按钮的使用方法，了解判定输出端电平的高低情况。。 2．复习与非门和异或门电路的功能，阅读实验内容与步骤，了解实验操作方法。 六、实验注意事项

1．注意集成器件引脚识别，特别是电源引脚，千万不能搞错，否则会损坏集成器件。 2．如发现逻辑门的功能不正常，可检查芯片是否插错、插反，电源线极性是否接反，所用连接线是否有内部断线。

3．检查连接线通断时，可将其一端接+5V电源端，另一端接某一个“LED显示”插孔，

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1台

1台

实验4 逻辑门电路应用

从LED是否亮来判断导线是否正常。

4．判断逻辑开关的状态时，可另用连接线将其输出插孔端与LED显示输入端连接，切换开关，观察LED的状态是否变化。

5．如果导线、开关正常，连线正确，而电路输出状态与其逻辑功能不符，可告知指导教师，更换芯片再作测试。注意不要随意从插座上拔出芯片，特别不能自行用手指起拔芯片！应该要用镊子、起子或专用工具，否则会造成器件引脚弯曲甚至折断！。

6．如只有某个门不正常，除芯片有问题外，也可能是芯片插座以及相应插孔间的连接问题，应告知指导教师，将芯片换插座位置或换芯片。

7．连接线拔出时，应拿住插头并向顺时针方向旋动拔出，不能用力于导线！ 七、实验思考题

根据实验结果说明如何用与非门或异或门实现非门的功能。 八、实验报告要求

1．按步骤做实验，完成各功能表的测试与记录。 2．说明TTL与非门电路多余输入端的处理方法

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实验5 触发器功能测试及时序逻辑电路

实验5 触发器功能测试及时序逻辑电路

一、实验目的

1．学习触发器逻辑功能的测试方法。

2．了解基本RS触发器、D 触发器及JK触发器的逻辑功能及触发方式。 3．了解掌握任意进制计数器的分析和设计方法。 二、实验原理 （一）触发器

触发器是组成时序电路的最基本单元，它具有两个稳定状态，即“0”状态和“1”状态。在触发条件满足时，触发器能从原来的稳定状态转变为新的稳定状态；否则，触发器维持原来的稳定状态不变。因此，触发器具有记忆功能，具有二进制信息的存储作用。

边沿触发器按其逻辑功能的不同可分为RS，JK，D和T触发器等；按电路结构可分为基本触发器、同步触发器、主从触发器和边沿触发器等；主从触发器和边沿触发器可在时钟脉冲CP的上升沿或下降沿发生状态变化。 1．基本RS触发器

基本RS触发器如图5-1所示。由两个逻辑门交叉耦合而成的基本RS触发器是各种触发器的最基本组成部分。它的特性方程为：

表1 基本RS触发器特性表

Qn?1?SD?RDQn

SDRD?SD?1 RD Qn?1 RD?SD?1 为约束条件，低电平有效的激

1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 保持 不定 励输入

RD，SD不能同时有效。

图 5-1 基本RS触发器

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2． JK触发器

JK触发器为边沿触发方式，特性方程为：Qn?1?JQn?KQn

当触发脉冲CP作用时，若输入J端为低电平“0”、K端为高电平“1”，则触发器次态清“0”；若J端为高电平“1”、K端为低电平“0”，则触发器次态置“1”；J、K端均为低电平，触发器状态保持不变；若J、K端均为高电平，触发器状态翻转。

JK触发器的特性表见表2，其逻辑符号见图5-2。 SD

J

CP

K

RD

Q Q 表2 JK触发器特性表

J 0 0 1 1 K 0 1 0 1 Qn+1 Qn 0 1 Qn —图5-2 JK触发器逻辑符号

3．D触发器

D触发器的特性方程为： Qn?1?D

表3 D触发器特性表

SD

Q D RD Qn+1 0 1 0 1 D

CP

图5-3 D触发器逻辑符号

在CP脉冲的作用下，D触发器的次态总是与D端的状态相同。D触发器的特性表见表3。逻辑符号见图5-3。 （二）集成计数器

计数器是实现“计数”操作的时序逻辑电路。计数器的应用十分广泛，除了有计数功能外，还具有定时、分频等功能。计数器按其触发器时钟的连接方式区分，有同步和异步；按计数过程中数字的增减来区分，有加法计数器和减法计数器。由于计数器的应用极其广泛，因此集成电路制造商生产了各种功能的通用集成计数器，用户可以通过不同的连接得到任意进制的计数器。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ebuv.html