数电实验答案

实验一、常用电子仪器的使用一、实验目的1、学习电子技术实验中常用电子仪器的主要技术指标、性能和正确使用方法。2、初步掌握用示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。电路实验箱的结构、基本功能和使用方法。二、实验原理在模拟电子电路实验中，要对各种电子仪器进行综合使用，可按照信号流向，以接线简捷，调节顺手，观察与读数方便等原则进行合理布局。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。1 信号发生器信号发生器可以根据需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。输出信号电压频率可以通过频率分挡开关、频率粗调和细调旋钮进行调节。输出信号电压幅度可由输出幅度调节旋钮进行连续调节。操作要领：1）按下电源开关。2）根据需要选定一个波形输出开关按下。3）根据所需频率，选择频率范围（选定一个频率分挡开关按下） 、分别调节频率粗调和细调旋钮，在频率显示屏上显示所需频率即可。4）调节幅度调节旋钮，用交流毫伏表测出所需信号电压值。注意：信号发生器的输出端不允许短路。2 交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作频率范围内，用来测量 300 伏以下正弦交流电压的有效值。操作要领：1） 为了防止过载损坏仪表，在开机前和测量前（即在输入端开路情况下）应先将量程开关置于较大量程处，待输入端接入电路开始测量时，再逐档减小量程到适当位置。2） 读数：当量程开关旋到左边首位数为“1”的任一挡位时，应读取 010 标度尺上的示数。当量程开关旋到左边首位数为“3”的任一挡位时，应读取 03 标度尺上的示数。3）仪表使用完后，先将量程开关置于较大量程位置后，才能拆线或关机。3双踪示波器示波器是用来观察和测量信号的波形及参数的设备。双踪示波器可以同时对两个输入信号进行观测和比较。操作要领：1） 时基线位置的调节 开机数秒钟后，适当调节垂直（）和水平（）位移旋钮，将时基线移至适当的位置。2） 清晰度的调节 适当调节亮度和聚焦旋钮，使时基线越细越好（亮度不能太亮，一般能看清楚即可） 。3） 示波器的显示方式 示波器主要有单踪和双踪两种显示方式，属单踪显示的有“Y 1”、 “Y2”、“Y1+Y2”，作单踪显示时，可选择“Y 1”或“Y 2”其中一个按钮按下。属双踪显示的有“交替”和“断续” ，作双踪显示时，为了在一次扫描过程中同时显示两个波形，采用“交替”显示方式，当被观察信号频率很低时（几十赫兹以下） ，可采用“断续”显示方式。4） 波形的稳定 为了显示稳定的波形，应注意示波器面板上控制按钮的位置：a） “扫描速率”（t/div）开关-根据被观察信号的周期而定（一般信号频率低时，开关应向左旋。反之向右旋） 。b） “触发源选择”开关-选内触发。c） “内触发源选择”开关-应根据示波器的显示方式来定，当显示方式为单踪时，应选择相应通道（如使用 Y1 通道应选择 Y1 内触发源）的内触发源开关按下。当显示方式为双踪时，可适当选择三个内触发源中的一个开关按下。d） “触发方式”开关- 常置于“自动”位置。当波形稳定情况较差时，再置于“高频”或“常态”位置，此时必须要调节电平旋钮来稳定波形。5）在测量波形的幅值和周期时，应分别将 Y 轴灵敏度“微调”旋钮和扫描速率“微调”旋钮置于“校准”位置（顺时针旋到底） 。三、实验设备1、信号发生器 2、双踪示波器 3、交流毫伏表 4、万用表四、实验内容1示波器内的校准信号用机内校准信号（方波：f=1KHz VPP=1V）对示波器进行自检。1） 输入并调出校准信号波形校准信号输出端通过专用电缆与 Y1（或 Y2）输入通道接通，根据实验原理中有关示波器的描述，正确设置和调节示波器各控制按钮、有关旋钮，将校准信号波形显示在荧光屏上。分别将触发方式开关置“高频”和“常态”位置，然后调节电平旋钮，使波形稳定。2） 校准“校准信号”幅度将 Y 轴灵敏度“微调”旋钮置 “校准”位置（即顺时针旋到底） ，Y 轴灵敏度开关置适当位置，读取信号幅度，记入表 11 中。表 11标 准 值 实 测 值幅 度 0.5VPP 0.5VPP频 率 1KHz 1KHz3）校准“校准信号”频率将扫速“微调”旋钮置“校准”位置，扫速开关置适当位置，读取校准信号周期，记入表 11 中。2 示波器和毫伏表测量信号参数令信号发生器输出频率分别为 500Hz、1KHz、5KHz，10KHz，有效值均为 1V（交流毫伏表测量值）的正弦波信号。调节示波器扫速开关和 Y 轴灵敏度开关，测量信号源输出电压周期及峰峰值，计算信号频率及有效值，记入表 12 中。表 12示 波 器 测 量 值信号电压值信号频率值 周期（ms）频率（Hz） 峰峰值（V PP）有效值（V）1V 500Hz 0.54 500 0.55.8 1.031V 1KHz 0.25 1000 0.55.8 1.031V 5KHz 0.054 5000 0.55.8 1.031V 10KHz 0.025 10000 0.55.8 1.033交流电压、直流电压及电阻的测量1） 打开模拟电路实验箱的箱盖，熟悉实验箱的结构、功能和使用方法。2） 将万用表水平放置，使用前应检查指针是否在标尺的起点上，如果偏移了，可调节“机械调零” ，使它回到标尺的起点上。测量时注意量程选择应尽可能接近于被测之量，但不能小于被测之量。测电阻时每换一次量程，必须要重新电气调零。3） 用交流电压档测量实验箱上的交流电源电压 6V、10V、14V；用直流电压档测量实验箱上的直流电源电压5V、12V；用电阻档测量实验箱上的 10、 1K、10K、100K 电阻器，将测量结果记入自拟表格中。交流电压（V） 直流电压（V） 电阻（）标称值 6 10 14 12 12 5 5 10 1K 10K实测值测量仪表 万用表 万用表 V 万用表 档位（量程） 10V 50V 50V 10V 1 100 1K刻度线序号 4 2 2 3 1五、实验报告1 画出各仪器的接线图。答：各仪器的接线图如下：或2 列表整理实验数据，并进行分析总结。表 11 的实验数据与标准值完全相同，表 12 的实验数据中与示波器测得的有效值（1.03V）与毫伏表的数据（1V）略有出入（ 相对误差 3%） 。产生误差的原因可能是：（1）视觉误差（2）仪表误差3问答题：1）某实验需要一个 f=1KHz、u i=10mv 的正弦波信号，请写出操作步骤。答：操作步骤：将信号发生器和交流毫伏表的黑夹子与黑夹子相接，红夹子与红夹子相接。在开机前先将交流毫伏表量程开关置于较大量程处，待接通电源开关开始测量时，再逐档减小量程到适当位置。按下信号发生器的正弦波形输出开关，选择频率范围 1K 开关按下，然后分别调节频率粗调和细调旋钮，在频率显示屏上显示 1KHz 即可。调节幅度调节旋钮，用交流毫伏表测出所需信号电压值。交流毫伏表量程选择“30mV”档，读数从“03”标尺上读取。2）为了仪器设备的安全，在使用信号发生器和交流毫伏表时，应该注意什么？答：在使用信号发生器时，应该注意信号发生器的输出端不允许短路。在使用交流毫伏表时，为了防止过载损坏仪表，在开机前和输入端开路情况下,应先将量程开关置于较大量程处，待输入端接入电路开始测量时，再逐档减小量程到适当位置。3）要稳定不同输入通道的波形时，应如何设置内触发源选择开关？答：要稳定不同输入通道的波形时，可按下表设置内触发源选择开关？显示方式 单踪显示 双踪显示垂直方式开关 Y1 Y2 Y1+Y2 交替 断续内触发源开关选择 Y1 或 Y1 /Y2 Y2 或 Y1/ Y2Y1 或 Y2 Y1 或 Y2面板上其余按钮在释放（弹出）位置4）一次实验中，有位同学用一台正常的示波器去观察一个电子电路的输出波形，当他把线路及电源都接通后，在示波器屏幕上没有波形显示，请问可能是什么原因，应该如何操作才能调出波形来？答：可能原因 解决方法1、线路方面存在故障 排除故障2、示波器使用不当亮度太弱 顺时针调节辉度旋钮使亮度增加位移旋钮位置不当 调节垂直（）位移和水平（）位移旋钮Y 轴灵敏度位置不当 根据被测信号的幅度，适当调整 Y 轴灵敏度位置扫描速率开关位置不当 根据被测信号的频率，适当调整扫描速率开关位置耦合方式在接地位置 耦合方式选择 DC显示方式与输入通道不符 重新设置接线不当或接触不良 重新接线或使之接触良好实验二 晶体管共射极单管放大器一、实验目的1学会放大器静态工作点的调式方法和测量方法。2掌握放大器电压放大倍数的测试方法及放大器参数对放大倍数的影响。3熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。二、实验原理图 21 为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。偏置电阻 RB1、R B2 组成分压电路，并在发射极中接有电阻 RE，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号后，在放大器的输出端便可得到一个与输入信号相位相反、幅值被放大了的输出信号，从而实现了电压放大。三、实验设备1、 信号发生器2、 双踪示波器3、 交流毫伏表4、 模拟电路实验箱5、 万用表四、实验内容1测量静态工作点实验电路如图 21 所示，它的静态工作点估算方法为：UB 21BCR图 21 共射极单管放大器实验电路图IE Ic BERUUCE = UCC IC（R CR E）实验中测量放大器的静态工作点，应在输入信号为零的情况下进行。1）没通电前，将放大器输入端与地端短接，接好电源线（注意 12V 电源位置） 。2）检查接线无误后，接通电源。3）用万用表的直流 10V 挡测量 UE = 2V 左右，如果偏差太大可调节静态工作点（电位器 RP） 。然后测量 UB、U C，记入表 21 中。表 21测 量 值 计 算 值UB（ V）UE（ V）UC（ V）RB2（K） UBE（V）UCE（V）IC（mA）2.6 2 7.2 60 0.6 5.2 24）关掉电源，断开开关 S，用万用表的欧姆挡（11K ）测量 RB2。将所有测量结果记入表 21 中。5）根据实验结果可用：I CI E 或 ICRUCUBEU BU EUCEU CU E计算出放大器的静态工作点。 2测量电压放大倍数各仪器与放大器之间的连接图关掉电源，各电子仪器可按上图连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起后接在公共接地端上。1）检查线路无误后，接通电源。从信号发生器输出一个频率为 1KHz、幅值为 10mv（用毫伏表测量 ui）的正弦信号加入到放大器输入端。2）用示波器观察放大器输出电压的波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下表中三种情况下的输出电压值，记入表中。表 22RC（K ） RL（K） uo（V） AV24 1.5 15012 0.75 7524 24 0.75 753）用双踪示波器观察输入和输出波形的相位关系，并描绘它们的波形。*4测量输入电阻和输出电阻根据定义：输入电阻 SiSii RuIR输出电阻 LO）（ 10表 23Ri（K） RO（K）us(mv)ui(mv)测量值 计算值 uL(V)u0(V)测量值 计算值100 10 1.1 0.75 1.5 2.4 2.4置 RC=2.4K，R L=2.4K，I C=2.0mA，输入 f=1KHz，u i=10mV 的正弦信号，在输出电压波形不是真的情况下，用交流毫伏表测出 uS、u i 和 uL 记入表 23 中。断开负载电阻RL，保持 uS 不变，测量输出电压 u0，记入表 23 中。五、实验报告1列表整理实验结果，把实测的静态工作点与理论值进行比较、分析。答：静态工作点UBE（V）UCE（V）IC（mA）实测值 0.6 5.2 2理论值 0.7 5.2 2实测的静态工作点与理论值基本一致， 实测 UBEU BU E0.6V ，而理论为 0.7V，产生误差的原因可能是 UB、U E 的值接近，这种接近的两个量相减的间接测量，则合成相对误差就比较大了。2分析静态工作点对放大器性能的影响。答：静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时 u。的负半周将被削底；如工作点偏低则易产生截止，即 u。的正半周被缩顶(一般截止失真不如饱和失真明显) 。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态测试，即在放大器的输入端加入一定的 ui，以检查输出电压 u。的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。3怎样测量 RB2 阻值？答：测量在线电阻时，要确认被测电路没有并联支路并且被测电路所有电源已关断及所有电容已完全放电时，才可进行；因此本实验测量 RB2 时要将开关 K 断开。测量前先将开关转到电阻 X1K 档，然后把红、黑表笔短路，调整“0”调整器，使指针指在 0 位置上（万用表测量电阻时不同倍率档的零点不同，每换一档都应重新进行一次调零。） ，再把红、黑表笔分开去测被测电阻的两端，即可测出被测电阻 RB2 的阻值。4总结放大器的参数对电压放大倍数的影响及输入输出波形的相位如何。答：由表 22 的实验结果可知：在静态工作点相同情况下 R L 越大，A V 越大；R L 越小，A V 越小； R C 越大，A V 越大；R C 越小，A V 越小； AV 与 RL/RC 成正比。实验满足 公式。beCLVrRA/ 输入 ui 与输出 uo 的波形相位相反。实验五 组合逻辑电路的设计一、实验目的学习组合逻辑电路的设计与测试方法。二、实验用仪器、仪表数字电路实验箱、万用表、74LS00三、设计任务设计一个四人无弃权表决电路（多数赞成则提案通过） ，本设计要求采用 4-2输入与非门实现。设计步骤：（1）根据题意列出真值表如表 1 所示，再填入卡诺表 2 中。表 1D 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 1 1 1 1 1C 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1B 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1 0 0 1 1A 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1Z 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 1表 2DCBA 00 01 11 100001 111 1 1