《电子测试技术》PPT课件.ppt

电子测试技术刘俊 课程简介 电子测试技术是一门具有工程特点和实践性很强的课程重点培养学生分析和解决实际问题的能力 课前 预习 实验目的与要求实验的基本原理 实验电路的设计设计实验方案与实验步骤根据实验要求设计实验数据记录表格组装好实验电路 课上 操作 测量 记录 搭建实验测试平台 测试方法的设计观察实验现象与结果 仪器使用记录实验数据与波形 仪器使用 课后 总结与分析 处理实验数据绘制图表和波形根据实验结果 总结实验结论完成思考题经验与体会 实验报告内容 一 实验目的二 实验原理及电路三 实验内容 步骤 四 实验数据及处理 波形 五 实验小结 目录 实验一常用电子仪器的使用 实验二单级共射放大电路 实验三负反馈放大电路 实验四功率放大电路 实验五基本运算电路 实验六有源滤波电路 实验七波形产生电路 实验八与非门的测试 实验九SSI组合逻辑电路 实验十MSI组合逻辑电路 实验十一集成触发器 实验十二计数 译码 显示电路 实验十三移位寄存器 实验十四555集成定时器及应用 实验一常用电子仪器的使用 1 学习掌握用双踪示波器观察 测量波形的幅值 频率及相位的基本方法 2 学习函数信号发生器输出频率范围 幅值范围 面版个旋钮作用及使用方法 一 实验目的 电阻的识别 阻值和误差常用色环来表示 它是在靠近电阻器的一端画有四道或五道 精密电阻 色环 其中 第一道色环 第二道色环以及精密电阻的第三道色环都表示其相应位数的数字 其后的一道色环则表示前面数字再乘以10的n次幂 最后一道色环表示阻值的容许误差 各种颜色所代表的意义如表所示 色环颜色的意义 电容的识别 一般 电容器上都直接写出其容量 也有的则是用数字来标志容量的 如有的电容上只标出 332 三位数值 左起两位数字给出电容量的第一 二位数字 而第三位数字则表示附加上零的个数 以pF为单位 因此 332 即表示该电容的电容量为3300pF 1pF 10 6 F 10 12F 三极管的识别 金属外壳封装的如果管壳上带有定位销 那么将管底朝上 从定位销起 按顺时针方向 三根电极依次为e b c 如果管壳上无定位销 且三根电极在半圆内 则将有三根电极的半圆置于上方 按顺时针方向 三根电极依次为e b c 如图所示 塑料外壳封装的 面对平面 三根电极置于下方 从左到右 三根电极依次为e b c a 金属外壳封装 b 塑料外壳封装 二 实验内容 1 测量电压 2 测量频率和周期 实验二单级共射放大电路 1 掌握单级共射放大电路静态工作点的测量和调整方法 2 了解电路参数变化对静态工作点的影响 3 掌握单级共射放大电路动态指标 Av Ri Ro 的测量方法 4 学习通频带的测量方法 一 实验目的 二 实验原理与参考电路 1 参考电路实验参考电路如下 该电路采用自动稳定静态工作点的分压式射极偏置电路 电位器Rp用来调整静态工作点 2 静态工作点的测量静态工作点是指 输入交流信号为零时的三极管集电极电流ICQ和管压降VCEQ 直接测量ICQ时 需断开集电极回路 比较麻烦 所以常采用电压测量法来换算电流 即 先测出VE 发射极对地电压 再利用公式ICQ IEQ VE RE 算出ICQ 测量静态工作点的方法是不加输入信号 将放大器输入端 耦合电容C1左端 接地 用电压表测量晶体管的B E C极对地的电压VBQ VEQ及VCQ 如果出现VCEQ VCC 说明晶体管工作在截止状态 如果出现VCEQ 0 5V 说明晶体管已经饱和 本实验中 静态工作点的位置与Vcc Rc Re Rb11 Rb12都有关 当电路参数确定后 工作点的调整主要是通过调节电位器Rp来实现 Rp调小 工作点增高 Rp调大 工作点降低 在调整Rp的同时用电压表分别测量晶体管的各极的电位VBQ VCQ VEQ 如果VCEQ为正几伏 说明晶体管工作在放大状态 但并不能说明放大器的静态工作点设置在合适的位置 所以还要进行动态波形观测 若放大器的输出VO的波形的顶部被压缩如图 这种现象称为截止失真 说明静态工作点Q偏低 应增大基极偏流IBQ 如果输出波形的底部被削波如图所示 这种现象称为饱和失真 说明静态工作点Q偏高 应减小IBQ 3 电压放大倍数的测量电压放大倍数是指输出电压与输入电压的有效值之比 实验中 需用示波器监视放大电路输出电压的波形不失真 在波形不失真的条件下 如果测出Vi 有效值 或Vim 峰值 与VO 有效值 或Vom 峰值 则 4 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 由图可知 5 输出电阻的测量 输出电阻RO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 由图可知 所以 6 幅频特性的测量 放大器的幅频特性是指放大器增益与输入信号频率之间的关系曲线 通常将放大倍数下降到中频电压放大倍数的0 707倍时对应的频率称为该放大电路的上限截止频率和下限截止频率 分别用fH和fL表示 则该放大电路的通频带为 BW fH fL fH 三 实验内容 1 测量电路在线性放大状态时的静态工作点从信号源输出f 1KHz Vpp 30mv正弦信号 调节Rp使Vo波形达到最大不失真 关闭信号源 用电压表测量静态工作点 记入下表 表一 2 测试电压放大倍数Av根据Av Vopp Vipp 计算电压的放大增益 记录Vi和Vo波形 注意两者之间的相位关系 表二 3 观察饱和失真 截止失真 记录波形调节Rp使Vo处于饱和失真和截止失真 用电压表测量电路的静态工作点 并记录两种状态下的Vo波形 表三 4 测量通频带记录f 1KHz时的Avo 减小f 直到AvL 0 707 Avo时 记录f L 增大f 直到AvH 0 707 Avo时 记录f H 通频带BW f H f L 5 测量输入电阻 6 测量输出电阻 实验三负反馈放大电路 1 加深理解负反馈对放大电路性能的影响 2 掌握放大电路开环与闭环特性的测量方法 3 进一步熟悉常用电子仪器的使用方法 一 实验目的 1 参考电路负反馈共有四种类型 本实验仅对 电压串联 负反馈进行研究 实验电路由两级共射放大电路引入电压串联负反馈 构成负反馈放大器 其电路图如下 二 实验原理与参考电路 2 电压串联负反馈对放大器性能的影响 1 引入负反馈降低了电压放大倍数 2 负反馈可提高放大倍数的稳定性 3 负反馈可扩展放大器的通频带 4 负反馈对输入 输出阻抗的影响一般而言 串联负反馈可以增加输入阻抗 并联负反馈可以减小输入阻抗 电压负反馈将减小输出阻抗 电流负反馈将增加输出阻抗 5 负反馈能减小反馈环内的非线性失真 三 实验内容 1 测量电路在线性放大状态时的静态工作点从信号源输出f 1KHz Vpp 30mv正弦信号 调节Rp 使Vo波形达到最大不失真 关闭信号源 用电压表测量T1 T2的静态工作点 记入下表 表一 2 研究负反馈对放大器性能的影响 1 观察负反馈对放大器电压放大倍数的影响将开关S接地或接e1 分别测量基本放大器的电压放大倍数Av和负反馈放大器的电压放大倍数Avf 2 研究负反馈对放大器电压放大倍数稳定性的影响将电源电压Vcc由 12V降低到 9V时 分别测量相应的Av和Avf 按下列公式计算电压放大倍数稳定度 并进行比较 3 观察负反馈对非线性失真的影响开环状态下 保持输入信号频率f 1KHz 用示波器观察输出波形刚刚出现失真时的情况 记录Vo幅值 然后加入负反馈形成闭环 并加大Vi 使Vo幅值达到开环时相同值 再观察输出波形的变化情况 对比以上两种情况 得出结论 实验四功率放大电路 一 实验目的 1 了解OTL互补对称功率放大器的调试方法 2 测量OTL互补对称功率放大器的最大输出功率 效率 3 测量集成功率放大器的各项性能指标 二 参考电路 三 实验内容 1 按图接线 给T2 T3管发射结加正偏压 调节Rp 使VA Vcc 2 2 在加自举和不加自举 断开C3 情况下 给放大器输入1kHz的正弦信号电压 逐渐加大输入电压幅值 当示波器观察到输出电压波形刚好不失真 测出Vo 并记下此时的直流电流I和电源电压Vcc 算出Pom Pv PT和n填入下表 实验五基本运算电路 1 掌握集成运算放大器的正确使用方法 2 掌握用集成运算放大器构成各种基本运算电路的方法 3 进一步学习正确使用示波器DC AC输入方式观察波形的方法 重点掌握积分器输入 输出波形的测量和描绘方法 一 实验目的 二 实验原理与参考电路 1 反相比例运算电路 2 反相比例加法运算电路 3 减法运算电路 4 积分器 三 实验内容 1 反相比例运算 2 反相比例加法运算 3 减法运算 4 比例积分运算输入端加入f 500Hz 幅值为1V的正方波 用示波器观察Vi和Vo的波形 测出幅值和周期 注意 做实验前 运算放大器必须先调零 即输入Vi 0 调节电位器Rp 使Vo 0 实验六有源滤波电路 1 熟悉运算放大器和电阻 电容构成的有源滤波器 2 掌握有源滤波器的调试 一 实验目的 二 参考电路 二阶有源低通滤波器 二阶有源高通滤波器 三 实验内容 1 按图接线 测试二阶低通滤波器的幅频响应 测试结果记入表一中 表一Vi 0 1V 有效值 的正弦信号 二阶有源低通滤波器幅频特性图 表二Vi 0 1V 有效值 的正弦信号 2 按图接线 测试二阶高通滤波器的幅频响应 测试结果记入表二中 二阶有源高通滤波器幅频特性图 实验七波形产生电路 1 通过实验进一步理解文氏电桥式RC振荡器的工作原理 研究负反馈强弱对振荡的影响 2 学习用示波器测量正弦波振荡器振荡频率 开环幅频特性和相频特性的方法 一 实验目的 二 参考电路 RC文氏电桥振荡器 1 按图接线 调节Rp 观察负反馈强弱对输出波形的影响 2 调节Rp 使Vo波形基本不失真时 分别测出输出电压Vo 有效值 和振荡频率f0 3 测量开环幅频特性和相频特性 所谓开环就是将图中的正反馈网络 如a点 断开 使之成为选频放大器 三 实验内容 1 幅频特性在图中 a点断开 从1 2两点间输入信号V12 为了保持放大器工作状态不变 V12的大小应保持和步骤 2 测得的VO值相同 改变输入信号V12的频率 保持V12大小不变 测量相应的VO值 并记入下表 2 相频特性在图中 a点断开 输入一信号V12 改变输入信号V12的频率 观测VO和V12的相位差 并记入下表 表一V12 V 有效值 保持不变 实验八与非门的测试 1 掌握与非门主要参数的测试方法 2 掌握与非门电压传输特性的测试方法 3 熟悉与非门的逻辑功能 一 实验目的 二 实验原理与参考电路 1 与非门的主要参数 1 输出高电平VOH 输出高电平是指与非门有一个以上输入端接地或接低电平时的输出电平值 空载时 VOH必须大于标准高电平 VSH 2 4V 接有拉电流负载时 VOH将下降 测试VOH电路如下 2 输出低电平VOL 输出低电平是指与非门的所有输入端都接高电平时的输出电平值 空载时 VOL必须低于标准低电平 VSL 0 4V 接有灌电流负载时 VOL将上升 测试VOL的电路如下 3 输入短路电流IIS 输入短路电流IIS是指被测输入端接地 其余输入端悬空时 由被测输入端流出的电流 前级输出低电平时 后级门的IIS就是前级的灌电流负载 一般IIS 1 6mA 测试IIS的电路如下 4 扇出系数N 扇出系数N是指能驱动同类门电路的数目 用以衡量带负载的能力 下图所示电路能测试输出为低电平时 最大允许负载电流IOL 然后求得N IOL IIS 一般N 8的与非门才被认为是合格的 2 与非门的电压传输特性 表一 与非门电压传输特性 3 与非门的逻辑功能 表二 与非门真值表 三 实验内容 1 测量与非门在带负载和开路两种情况下的输出高电平VOH和输出低电平VOL 2 测试与非门的输入短路电流IIS 3 测试与非门输出为低电平时 允许灌入的最大负载电流IOL 然后利用公式N IOL IIS求出该与非门的扇出系数N 4 测量与非门的电压传输特性曲线 5 按与非门的真值表逐项验证其逻辑功能 实验九SSI组合逻辑电路 加深理解用SSI 小规模数字集成电路 构成的组合逻辑电路的分析与设计方法 一 实验目的 二 实验说明 组合逻辑电路是最常见的逻辑电路之一 其特点是在任一时刻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 三 实验内容 1 设计一个能判断一位二进制数A与B大小的比较路 画出逻辑图 用L1 L2 L3分别表示三种状态 即L1 A B L2 A B L3 A B 设A B分别接至数据开关 L1 L2 L3接至逻辑显示器 灯 将实验结果记入下表 表一 2 设有一个监视交通信号灯工作状态的逻辑电路 图中用R Y G分别表示红 黄 绿三个灯的状态 并规定灯亮时为1 不亮时为0 用L表示故障信号 正常工作时L为0 发生故障时L为1 试分析R Y G出现哪五种状态时 要求逻辑电路发出故障信号 L为1 按图接线 验证理论分析结果 并记入右表 表二 监视交通信号灯工作状态的电路图 实验十MSI组合逻辑电路 1 了解编码器 译码器 数据选择器等中规模数字集成电路 MSI 的性能及使用方法 2 用集成译码器和数据选择器设计简单的逻辑函数产生器 一 实验目的 二 实验原理 1 数据选择器的典型应用之一 逻辑函数产生器八选一数据选择器74LS151的外引线排列图和功能表分别如下 例如 利用八选一数据选择器产生逻辑函数L A B C AB C A BC AB C ABC 其对应的数据端口为D0 D2 D5 D6 D7 应接高电平1 其余的数据端口D1 D3 D4应接低电平0 2 3线 8线译码器用于逻辑函数产生器 3线 8线译码器74LS138的外引线排列图和逻辑功能表分别如下 例如 利用3线 8线译码器产生逻辑函数L A B C AB C A BC AB C ABC 其对应的输出端口为 Y0 Y2 Y5 Y6 Y7 三 实验内容 试用数据选择器74LS151和3线 8线译码器74LS138分别设计一个监视信号灯工作状态的逻辑电路 信号灯由红 R 黄 Y 绿 G 三种灯组成 正常工作时 任何时刻只能是其中一种灯亮 而当出现其它五种灯亮状态时 要求逻辑电路发出故障信号 将实验结果记入右表 实验十一集成触发器 一 实验目的 1 熟悉并验证触发器的逻辑功能及相互转换的方法 2 掌握集成JK触发器逻辑功能的测试方法 二 实验原理 1 集成触发器的基本类型及其逻辑功能 2 触发器的转换 三 实验内容 1 验证JK触发器的逻辑功能 2 将JK触发器转换成T触发器和D触发器 并验证其功能 3 将两个JK触发器连接起来 即第二个JK触发器的J K端连在一起 接到第一个JK触发器的输出端Q 输1KHZ方波 用示波器分别观察和记录CP 1Q 2Q的波形 理解二分频 四分频的概念 实验十二计数 译码 显示电路 一 实验目的 1 掌握中规模集成计数器74LS161的逻辑功能 2 学习74LS47BCD译码器和共阳极七段显示器的使用方法 3 进一步熟悉用示波器测试计数器输出波形的方法 二 实验原理 1 74LS1614位二进制同步计数器74LS161计数器外引线排列图和逻辑功能表分别如下 2 74LS47BCD码七段译码器74LS47译码器功能表见P130 外引线排列图如下 共阳接法就是把发光二极管的阳极都连在一起接到高电平上 与其配套的译码器为74LS46 74LS47 共阴接法就是把发光二极管的阴极都连在一起接地 与其配套的译码器为74LS48 74LS49 3 显示器显示器采用七段发光二极管显示器 它有共阳接法和共阴接法两种 三 实验内容 1 测试74LS161的逻辑功能 CP选用手动单次脉冲或1HZ正方波 输出接发光二极管LED显示 2 按下图组装十进制计数器 CP选用1HZ正方波 3 将1HZ方波改为1kHZ方波 用示波器分别观测十进制计数器QA QB QC QD的输出波形以及CP的波形 实验十三移位寄存器 一 实验目的 掌握移位寄存器74LS194的逻辑功能 二 实验原理 1 74LS1944位双向移位寄存器74LS