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电子技术 付植桐 教学 资源

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电子技术（第5版_付植桐）教学资源,电子技术,付植桐,教学,资源

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仿真实验 组合逻辑电路的测试一、实验目的 熟悉组合逻辑电路的特点及一般分析方法。 学习 位加法器的功能及测试。 学习 线 线译码器的功能及测试。 学习多位选择器的功能及测试。二、实验器材字信号发生器 个；直流电源 个；逻辑开关 个；逻辑探头 个；逻辑分析仪 个；异或门 个； 输入与非门 个； 输入与或门 个； 线 线译码器 个；反相器 个；电阻 ， 个。三、实验原理及实验电全加器除了两个 位二进制数相加以外，还与低位向本位的进位数相加。 全加器实验电路如图 所示。图 全加器实验电路译码器是一种具有“翻译”功能的逻辑电路，这种电路能将输入二进制代码的各状态，按照其原意翻译成对应的输出信号。 是常用的 线 线译码器，如图 所示。数据选择其实从多个输入信号中选择出一个作为输出。 图 所示为 选 数据选择器实验电路。四、实验步骤 建立如图 所示的全加器实验电路。图 译码器图 选 数据选择器实验电路 在全加器的 、输入端连接三个逻辑开关，和 输出端连接两个逻辑探头。 单击仿真开关进行动态分析，在表 中列出全加器的真值表，根据逻辑开关的状态和逻辑探头的明暗变化，检验全加器是否能够正常工作。 根据全加器的真值表推导出逻辑函数式。表 全加器真值表 建立图 所示 译码器实验电路，并按图 对字信号发生器进行设置。图 设置字信号发生器 按下仿真开关进行动态分析，双击逻辑分析仪面板，观察并记录选中信号的输入输出波形，填写表 的真值表。表 译码器真值表 建立如图 所示的多路选择器实验电路，并按图 对字信号发生器进行设置。 按下仿真开关进行动态分析，双击逻辑分析仪面板，观察并记录选中信号的输入输出的波形。五、思考题 由全加器的真值表推导出其逻辑表达式。 译码器的输出是怎样轮流工作的？ 什么是多路选择器？ 说明其工作原理。仿真实验 和 触发器一、实验目的 检测或非门 触发器的逻辑功能。 检测与非门 触发器的逻辑功能。 检测 触发器的逻辑功能和时间波形图。二、实验器材直流电源 台；信号发生器 台；逻辑分析仪 台；逻辑开关 个；逻辑探头 个； 输入与非门 个； 输入或非门 个；反相器 个。三、实验原理及实验电路触发器是一种能够存储 位二进制数字信号的基本单元电路。 触发器具有两个稳定状态，用来表示逻辑 和 ，在输入信号作用下，两个稳定状态可以相互转换，输入信号消失后，建立起来的状态能长期保存下来。 触发器是最基本的二进制数存储单元，具有两个输入端 、 和两个输出端。 为复位端（置）， 为置位端（置）。 约定 的状态为触发器的状态时，触发器的状态为，反之，状态为，当 输入有效时 ，当 输入有效时 。 触发器又称为 锁存器，它只有一个输入端 ，另外还有一个使能端 ，用来控制是否接收输入信号。 当锁存器能接收信号时，输出 ；当锁存器不能接收信号时，输出 将“锁存”原来的状态。图 所示为用两个或非门构成的 触发器，这种触发器的输入信号高电平有效，当，时 。 当 时，输出端 保持原来的状态。 当 ， 时，。 ， 同时为的状态是不允许的。图 由两个或非门构成的 触发器图 所示为用 个与非门和 个反相器构成的 锁存器。 当使能端 为时，锁存输入和为，基本 触发器被封锁，输出 保持原来的状态。 当使能端 置时锁存器的输出 跟随输入 的变化，使能端置时输出端 被“锁存”。图 与非门构成的 锁存器四、实验步骤 建立如图 所示的实验电路这是用两个 输入或非门构成的 触发器，图中两个逻辑开关可以改变 和 接地或接高电平。 单击仿真开关运行动态分析。 观察逻辑探头的明暗变化。 建立如图 所示的实验电路这是有四个 输入与非门和一个反相器构成的 锁存器，这时逻辑开关 应当置，使能开关 置，单击仿真开关运行动态分析。五、思考题 由或非门构成的 触发器，输入信号低电平有效还是高电平有效？ 由与非门构成的 触发器，输入信号低电平有效还是高电平有效？ 根据由非门构成的 触发器的输入、输出变化，写出这种基本 触发器的特性方程。仿真实验 单稳态触发器和多谐振荡器一、实验目的 研究 单稳态触发器的功能。 研究由 构成的多谐振荡器的功能。二、实验器材信号发生器 台；示波器 台；直流电源 台； 定时器 个；电容器： ， 个； ， 个。三、实验原理及实验电路单稳态触发器有一个稳态和一个暂稳态；无外加触发信号时，电路处于稳态；在外来触发脉冲作用下，它由稳态进入暂稳态，暂稳态维持一段时间以后，电路又自动返回到稳态。 暂稳态维持时间的长短，取决于电路中所用的阻容元件的参数，而与外加触发脉冲无关。 单稳态触发器在触发脉冲作用下能输出一定宽度的矩形脉冲。图 所示为测试 单稳态触发器时间波形的电路。 信号发生器将一系列端周期方波脉冲加到单稳态电路的下降沿触发输入端 ，示波器将显示出发输入端 和输出端 的波形。图 测试 单稳态触发器图 所示为一个用 定时器连成的多谐振荡电路。 电路的振荡频率 和输出矩形的占空比由外接元件 、和 决定。 位控制输入端 的旁路电容，对振荡频率没有什么影响，在有些情况下可以去掉。 振荡频率 可由输出脉冲的周期求出，即：，占空比 为用百分数表示的多谐振荡器输出高电平的时间 与周期 之比，即：图 定时器多谐振荡器四、实验步骤 建立如图 所示实验电路，这是一个用信号发生器和示波器测量 单稳态触发器时间波形的电路，信号发生器按图设置。 单击仿真开关进行动态分析，信号发生器在单稳态电路的下降沿触发端 加一系列持续时间很短的方波信号，示波器则显示输入及输出信号的波形。 建立如图 所示实验电路。 测量并记录输出低电平的时间 、输出高电平的时间 及振荡周期 。 测量并记录触发电压的最大值及最小值。 根据测出的振荡周期 ，计算脉冲频率。 根据图 所示实验电路中的电阻值 ，及电容值 ，计算 、及 。 根据图所示的电路中的电阻值 、及电容值 ，计算 、及 。 单击仿真开关停止仿真。 将电阻值 和 改为 ，再单击仿真开关进行动态分析。 等振荡稳定后，暂停仿真。 测量并记录输出低电平的时间 、输出高电平的时间 及周期 。 根据测出的周期 ，计算频率 。 根据测出的 、和 ，计算占空比 。 根据新的电阻值 、及新的电容值 ，计算 、及周期 。 单击开关停止仿真。 将电容值 改为 ，单击仿真开关进行动态分析。 等振荡稳定后，暂停仿真。 测量并记录输出低电平的时间 、输出高电平的时间 及周期 。 根据测出的周期 ，计算频率 。 根据测出的 、和 ，计算占空比 。五、思考题 说明 实际电路各个引脚的功能。 单稳态电路输出脉宽 的测量值与计算值比较，情况如何？ 多谐振荡器 、及 的测量值与计算值比较，情况如何？ 多谐振荡器输出波形占空比的测量值与计算值比较，情况如何？仿真实验 用逐点法测试双极晶体管的特性曲线（ ）技术，也称为电子设计自动化技术，是在计算机辅助设计（ ，）技术基础上发展起来的计算机设计软件系统，技术的发展和推广极大地推动了电子工业的发展， 教学和产业界的技术推广是当今业界的一个技术热点，学习掌握 技术是电子信息类、电气类和机电类等专业学生就业的一个基本条件。 所以每章实验与技能操作训练中增加一个 仿真实验，初学者可参看相关电工电子技术 仿真实验教材。一、实验目的 了解被测双极晶体管各极间的电压和电流在数值上的关系和特点。 掌握双极晶体管的特性曲线，加深理解其物理意义。 初步掌握 软件的使用。二、实验器材直流稳压电源 台； 电压表 只；电流表 只； 可变电阻 个； 电阻 个；直流电源 台； 型双极晶体管 个。三、实验原理及实验注意事项 实验原理双极晶体管共发射极组态的伏安特性有输入特性和输出特性。 输入特性可用函数式（） 常数表示，即在 电压保持不变的情况下，基极输入回路中 和 之间的关系。输出特性可用函数式（） 常数表示，即在基极电流 保持不变的情况下，集电极输出回路中 和 之间的关系。 实验注意事项 在测量同一条伏安特性曲线的过程中，不宜改变测量仪表的量程，以免由于各挡量程内阻不同而引起测量误差。 若要测试锗材料的双极晶体管曲线，要注意由于测试时间过长所引起的管子温度升高对测量效果的影响，所以尽可能采用瞬时通电测量。 若要测量 型双极晶体管曲线，要注意实验电路图中电源的连接。四、实验步骤 用 软件建立如图 所示的实验电路。 测量双极型晶体管的输入特性：使 ，并保持不变，即 ，然后调节，使 由 开始逐渐增大，记录与 各点对应的 ，填入表 中。图 双极晶体管特性测试电路表 双极晶体管的输入特性 再使 ，并保持不变，即 。 再调节 ，仍使 由 开始逐渐增大，记录与各点 相对应的 ，填入表 中。 测量双极晶体管的输出特性：连接线路不变，调节 使 ，并保持不变，再调节稳压电源，使 由 逐渐增大，记录相应的 于表 中。 根据测试参数，绘制双极晶体管的输入、输出特性曲线。 通过输出特性曲线，在 ， 的工作点上求出共发射极直流电流放大系数和交流电流放大系数。表 双极晶体管的输出特性 五、思考题 测试 型双极晶体管时，电源应如何连接，测试点应如何安排？ 调节可变电阻器，找出双极晶体管的截止点和临界饱和点处的 、和 。 仿照用逐点法测试双极晶体管的特性曲线这个实验的过程和方法，自己设计实验，并使用逐点法测试场效应晶体管的输出特性曲线，画出实验电路和参数记录表。 仿真实验 单管放大电路一、实验目的 测量单管放大电路的电压增益，并比较测量值与计算值。 测定单级共射放大电路输入与输出波形的相位关系。 测量共射放大器的输入电阻，并比较测量值与计算值。 测量共射放大器的输出电阻，并比较测量值与计算值。 测定负载电阻对电压增益的影响。 测定无旁路电容时发射极电阻对共射放大器电压增益的影响。二、实验器材示波器 台；信号发生器 台； 直流电源 台； 晶体管 个；电容 ， 个， ， 个；电阻 、 、 、 ，各 个， ， 个。三、实验原理及实验电路放大器的电压增益 ，可用交流输出电压峰值 除以输入电压峰值 来计算 在单级共射放大器中，集电极等效交流负载电阻 为晶体管的输入电阻 可估算为（） （）式中，为静态发射极电流，也可用静态集电极电流 来代替。当发射极旁路电容 的容量足够大时，的容抗近似于零，与发射极电阻 的并联总阻抗也近似等于零，晶体管的发射极相当于交流接地，则电压增益的计算公式为放大器的输入电阻 为分压电阻 、及晶体管输入电阻 三者的并联值，即输出电阻 近似等于集电极负载电阻 ，即当发射极旁路电容 断开时，在发射极电阻上产生串联电流负反馈，则电压增益为（）当（） 时，放大器的电压放大倍数为这时输入电阻 为 、和（）的并联值，即（）输出电阻 仍近似等于集电极负载电阻 。如果在图 中的 左侧断开连线，加进一个 的电阻 ，用示波器分别测量峰值电压 和 ，则输入电阻为其中，输入电流峰值 （） 。通过测量放大电路输出端不接负载 的开路输出电压 和带负载 时的输出电压 ，用戴维宁定理便可求出电路的输出电阻 ，计算公式为四、实验步骤 建立如图 所示的单管放大电路，连接仪器仪表，并进行设置。图 单管放大电路实验原理图 单击仿真电源开关，激活电路进行仿真分析。 电路达到稳态后，记录输入交流峰值电压 和输出交流峰值电压 ，并记录输入和输出波形之间的相位差。 由测得的输入和输出峰值电压，计算放大器的电压增益。 用图 所示实验电路中测量出的 、值计算晶体管输入电阻 和电压增益。 在电容 左侧加上一个 的电阻。 单击仿真电源开关进行仿真分析。 记录输入电压峰值 和输出电压峰值 ，必要时可调整示波器进行观测。 用步骤 的电压读数重新计算电压增益。 将示波器输入连线由信号端移动到晶体管的基极上，再次运行仿真分析，并记录峰值电压 ，必要时可调整示波器进行观测。 用 、值计算放大器的输入电流峰值 ，并计算输入电阻 。图 管分压偏置电路 用 、和 值计算放大器的输入电阻 。 用步骤 测出的 和步骤 测出的 计算放大器的电压增益。 将电容 左侧的 电阻去掉，连上导线，并将示波器探头接回输入信号端，将负载电阻改为 。 然后单击仿真开关进行动态分析。 记录输入电压峰值 和输出电压峰值 ，必要时可调整示波器。 根据步骤 的读数重新计算电压增益。 根据步骤 的输出电压和步骤 的输出电压值计算放大器的输出电阻。 将 的阻值改回 ，撤除发射极旁路电容 ，并单击仿真开关进行仿真分析。 记录输入峰值电压 和输出峰值电压 。 根据步骤 的读数，计算无发射极旁路电容时放大器的电压增益。单管放大电路仿真结果如图 所示。图 单管放大电路仿真结果五、思考题 在 实验相关步骤中，放大器电压增益的测量值与计算值比较的情况如何？ 放大器的输出波形与输入波形之间的相位关系如何？ 信号源内阻增大时对放大器的电压增益有何影响？ 在信号源与基极之间串联 电阻后，输入交流信号电压 与基极交流电压 之间有何关系？ 放大器输入电阻的测量值与计算值比较的情况如何？ 负载电阻 的减小对放大电压增益有何影响？ 放大器的输出电阻 与集电极负载电阻 之间有何关系？ 断开发射极旁路电容对放大器的电压增益和输入电阻有何影响？仿真实验 差分放大器一、实验目的 计算差分放大器的 、及 ，并比较测量值与计算值。 计算差分放大器的差模增益，并比较测量值与计算值。 测定差分放大器输出电压波形与输入波形之间的相位关系。 测定差分放大器的双端的输出峰值电压，并与单端输出峰值电压相比较。 计算差分放大器的共模电压增益，并比较测量值与计算值。 测定差分放大器的共模抑制比 ，说明这个参数对抑制噪声的作用。二、实验器材示波器 台；信号发生器 台；直流电压源 台；电流表 只；电压表 只； 晶体管 个； 电阻 个； 电阻 个。三、实验原理及实验电路在图 所示的电路中，差分放大器的发射极总电流 可用发射极电阻 两端的电压除以发射极电阻来计算，假定每个晶体管的直流基极电流可忽略，则基极电压 近似等于零，即图 差分放大器差分放大器的集电极电流 及 近似等于射极电流 及 。 当电路对称时，两个晶体管的发射极电流、集电极电流和集电极电压都相等差分放大器的差模电压增益 可通过测量一个集电极的峰值电压（）和两个基极之间的峰值电压（）来求出，所以因 通过 电阻接地，因此差模输入时，两个晶体管的基极输入电压大小相等，相位相反对于单端输入单端输出的差分放大器，计算差模电压增益的公式为式中，为晶体管的输入电阻。共模输入时，两个晶体管的基极输入电压大小相等，相位相同差分放大器的共模电压增益为集电极输出电压峰值与基极输入峰值电压之比在图 所示的单端输入单端输出差分放大电路中，因为发射极电阻 对共模信号有很强的串联电流负反馈作用，所以共模电压增益的计算公式为式中，为集电极负载电阻；为发射极电阻。共模抑制比 是衡量差分放大器对共模信号抑制能力的重要技术指标，定义为差模电压增益与共模电压增益之比 如果以分贝 为单位，则 四、实验步骤 建立如图 所示的实验电路，单击仿真开关进行动态分析。 电路稳定后，记录两管发射极总电流 ，集电极电流 、和集电极电压 、。 用电路元件参数计算发射极总电流 。 计算差分放大电路对称时的集电极电流 和 。 计算电路对称时的集电极电压 和 。图 单端输入单端输出的差分放大电路 建立如图 所示的实验电路，信号发生器按图设置。 单击仿真开关运行动态分析。 记录峰值输出电压 和峰值输入电压 。 计算放大器的差模电压增益 。图 为差分放大电路输出波形的仿真结果。图 差分放大电路输出波形的仿真结果 根据电路元件参数及晶体管的输入电压 ，计算差模电压增益。 记录输出正弦电压 波形与输入正弦电压 波形之间的相位差。 将信号发生器的输出接线和示波器的探头移到晶体管 的基极 。 单击仿真开关运行动态分析。记录输出正弦电压 波形与输入正弦电压 波形之间的相位差。 将示波器的接地端接到晶体管 和集电极 ，把示波器通道 的输入设为 ，将通道 输入由 改为 。 单击仿真开关运行动态分析，记录两晶体管集电极之间的峰值电压。 计算共模电压增益 。 根据电路元件值，计算共模电压增益。 根据差模增益 和共模增益 的测量值，计算共模抑制比的分贝值。五、思考题 发射极总电流 的计算值测量值比较，情况如何？ 差分放大器的电路对称时，发射极电流 与集电极电流 、有何关系？ 静态时 及 的条件是什么？ 直流集电极电流及电压的计算值与测量值比较，情况如何？ 差模电压增益的计算值与测量值比较，两者有何差别？ 说明在图 所示的差分放大电路中哪个基极为反相输入端，哪个为同相输入端？ 双端输出的峰值电压与单端输出的峰值电压比较有何差别？ 共模电压增益的计算值与测量值比较，情况如何？ 共模电压增益与差模电压增益比较，情况如何？ 两者差值的大小对抑制差分放大器的噪声有何影响？ 共模抑制比 这个技术指标对差分放大器的性能有何影响？仿真实验 乙类推挽功率放大器一、实验目的 测定乙类推挽放大器的直流负载线及静态工作点在直流负载线上的位置。 测定乙类推挽放大器的交流负载线。 观察输出波形的交越失真，学习消除交越失真的方法。 测定最大不失真峰值输出电压，并比较测量值与估算值。 测量乙类推挽放大器的信号电压增益。 测量乙类推挽功率放大器的最大不失真输出功率。 测定放大器的效率。二、实验器材直流电源 台；数字万用表 只；信号发生器 台；示波器 台；电流表 只； 晶体管 个； 晶体管 个；二极管 个； 电容 个； 电容 个； 电阻 个； 电阻 个。三、实验原理及实验线路图 是一个晶体管为零偏乙类推挽放大电路，如果把静态工作点设置得比截止区稍高一些，使放大器工作在甲乙类放大状态，就可有效地消除交越失真，图 就是这种甲乙类推挽功率放大器的直流偏置电路，晶体管的集射电压为完整的乙类推挽功率放大电路如图 所示，每个晶体管的直流负载线与横轴的交点为每个晶体管的 点将与截止点靠得很近。 交流负载线将通过 点，与纵轴的交点为式中，。用示波器测量输出电压峰值 和输入电压峰值 ，便可求出放大器的电压增益为电压有效值 为峰值 的 ，因此放大器的最大平均值输出功率 为乙类放大器的效率 为最大平均输出功率 除以电源供给功率 ，再乘以 式中，总电流 （） 。四、实验步骤 建立如图 所示的实验电路，信号发生器和示波器按图需要进行设置，如图 所示。图 乙类推挽放大电路图 乙类推挽放大电路信号发生器的设置 单击仿真开关进行动态分析。 注意观察示波器屏幕显示的输出波形有交越失真，画出交越失真的波形图。 参考的仿真波形图如图 所示。图 有交越失真乙类推挽功率放大器仿真波形图 建立如图 所示的实验电路，数字万用表设置为直流电压挡。 单击仿真开关运行动态分析。 当电路达到稳态后，记录晶体管 的基极偏压 。然后用万用表分别测量节点 、和 点电压，并记录电流表上的集电极电流读数 。 根据步骤 记录的电压值，分别计算两个晶体管的集射极电压 和 。图 甲乙类推挽功率放大器 画出直流负载线。 根据步骤 测得的数据，确定静态工作点 。 建立如图 所示的实验电路，信号发生器和示波器按需要进行设置。 根据 和 的数值，在直流负载线的基础上画出交流负载线。图 完整的乙类推挽功率放大器 单击仿真开关运行动态分析。 注意观察输出波形不再出现交越失真。 增大输入信号电压，直至刚好出现削波失真，然后稍微减小一点输入，使削波现象消失。 记录交流最大不失真输出电压和输入电压的峰值，同时记录直流集电极电流 。 根据步骤 测出的电压，计算放大器的电压增益。 根据步骤 作出的交流负载线和 点，估算出现削波前应该达到的最大不失真交流输出电压的峰值。 根据步骤 测出最大不失真交流峰值电压，计算负载 获得的最大不失真输出功率 。 由电源电压 、集电极电流 和流过偏置电阻 的电流（） ，计算直流电压源供给功率 。 根据输出功率 和电源供给功率 ，计算放大器的效率 。五、思考题 图 所示的电路产生交越失真的原因是什么？ 在电路中加进两个二极管 和 起什么作用？ 静态工作点 位于直流负载线的何处？ 也在交流负载线上吗？ 直流负载线和交流负载线之间有何关系？ 实验中测得的最大不失真峰值输出电压与估算值比较，情况如何？ 乙类推挽放大器最大不失真输出功率的测量值与计算值比较，情况如何？仿真实验 文氏桥振荡器一、实验目的 观察振荡器产生振荡的过程，并检验谐振时环路增益 。 测量文氏桥振荡器的振荡频率。 测量文氏桥振荡器的峰值输出电压。 观察振荡输出达到饱和时发生的情况。二、实验器材示波器 台；运算放大器 个； 电容 个； 二极管 个；电阻 、 各 个； 、 、 各 个。三、实验原理及实验电路振荡器是一种具有正反馈网络的选频放大器。 谐振时振荡器从输出端反馈回输入端的信号与原输入信号的相位相同。 谐振频率由正反馈网络的相关参数决定。 为了维持振荡，在谐振频率上环路增益必须等于 ，即式中， 为反馈系数； 为放大器的电压增益。 开始振荡时，为了容易起振，环路增益 应该略大于 。图 文氏桥振电路对于图 所示的文氏桥振电路，放大器为同相比例运算放大器，正反馈选频网络为 串联网络。 正常工作时，放大器的闭环电压增益 等于 ，正反馈系数为 ，环路增益 （） 。 开始仿真时没有电流通过二极管，二极管的正向电阻很大，使放大器的电压增益大于 。 随着输出电压的增加，流过二极管的电流将逐步增大，二极管的正向电阻将逐渐减小，放大器的电压增益也随之降低，直至降到 为止。 达到稳定状态后，文氏桥振荡器将输出幅度一定的正弦波。 如果放大器的电压增益过高，运放就可能进入饱和状态，这时输出的不再是正弦波，而是方波。构成图 所示的文氏桥振荡器的基本放大电路为同相比例放大器。 其电压增益为式中，为反馈电阻，等于二极管正向电阻与 电阻的并联值加上 的阻值。 因此，文氏桥振荡器的起振条件为谐振频率为式中， 的单位为 ； 的单位为 ；的单位为 。周期 为频率 的倒数，谐振时 四、实验步骤 建立如图 所示的实验电路。 单击仿真开关运行动态分析，这个实验应看到振荡波形振幅逐渐增大最后形成稳定振荡的变化过程。 等振荡输出稳定后按暂停按钮。 测量正弦波的周期 、运放的输出峰值电压 及输入峰值电压 。 根据周期 的测量值，计算谐振频率 。 根据文氏桥振荡器的元件值，计算谐振频率 。 根据步骤 测出的峰值输出和输入电压，计算放大器的电压增益 。 将电容 改为 ，单击仿真开关运行动态分析，等振荡稳定后按暂停按钮。测量周期 、峰值输出电压 和输入电压 。 根据步骤 测出振荡周期计算谐振频率 。 根据新的电容值 计算谐振频率 。 将电阻 改为 ，单击仿真开关运行动态分析，输出稳定后按暂停按钮。 测量输出正弦波的周期 、运放的峰值输出电压 和输入电压 。 将电阻 改为 ，单击仿真开关运行动态分析，输出稳定后按暂停按钮。 观察输出波形的变化，并记录峰值输出电压，如图 所示。图 仿真输出波形五、思考题 将振荡频率的测量值计算值比较，情况如何？ 电容 改变后振荡频率有何变化？ 对峰值输出电压有何影响？ 电阻 减小或增大，对峰值输出电压和振荡频率有何影响？仿真实验 桥式整流滤波电路一、实验目的 学习二极管桥式整流电路的工作原理。 比较桥式整流电路的输入和输出电压波形。 测试桥式整流电路输出电压值 和输入交流电压值 ，并与计算值比较。 观察滤波电容接与不接对输出电压波形的影响，了解滤波电容的作用。 测量整流电路输出脉动电压的峰峰值。 计算带有电容滤波器的整流电路的平均直流输出电压，并将计算结果与无滤波的整流电路相比较。 观察滤波电容大小变化对输出脉动电压的影响。 观察负载电阻大小变化对输出脉动电压的影响。二、实验器材示波器 台；数字万用表 只； 硅桥 个； 交流电源 台； 电阻 个； 电容 个；开关 个。三、实验原理及实验电路全波桥式整流电路电阻负载时直流电压平均值 与输入交流电压有效值 的关系为桥式整流输出电压的脉动频率 为交流电源频率 （ ）的两倍，也等于交流电源周期 倒数的 倍，即 桥式整流电路中每个二极管两端所加的反向峰值电压 为等于交流电压有效值 的 倍，为保证安全选取整流二极管时最大反向峰值电压 应取 。整流滤波电路的平均直流输出电压 可用输出电压的峰值 减去脉动电压值峰峰值 的一半来计算，即（） 在小电流输出的情况下，全波整流电容滤波电路（包括桥式整流电容滤波电路）的直流输出电压可估算为交流电压有效值的 倍，即实验电路如图 所示。四、实验步骤 用 软件建立如图 所示的桥式整流滤波电路。 按下 （空格）键，使图 中的开关 处于打开位置，分别双击示波器和数字万用表的图标打开其面板，并进行设置。 单击仿真电源开关，观察 、 示波器屏幕上的波形并进行记录，记录数字图 桥式整流滤波实验电路万用表的数字显示。 按下仿真暂停按键，用读数指针测试两条曲线的最大值。 描绘曲线波形，记录读数指针读取的数值和数字万用表显示的数字，并与计算值比较。 按下 （空格）键，使图 中的开关 处于闭合位置，将电容 接入电路，重复第 、 项实验。 将电容 的容量改为 ，重复第 、 项实验。 将电容 的容量改回到 ，将电阻 的阻值改为 ，重复第 、 步骤实验。桥式整流滤波实验电路的仿真结果如图 所示。图 桥式整流滤波电路仿真结果五、思考题 根据曲线图说明桥式整流电路是全波整流还是半波整流。 桥式整流电路不带电容滤波时电阻负载输出电压平均值与输入电压有效值存在什么关系式？ 桥式整流电路加上电容滤波后输出电压波形有什么变化？ 电容 和电阻 的数值大小对输出电压波形有何影响？ 该输出波形与直流输出电压的平均值及峰值有何不同？ 桥式整流器与半波整流器比较，输出脉动电压的频率与输入正弦电压的频率有何不同？仿真实验 晶闸管调光电路一、实验目的 学习晶闸管整流电路的工作原理。 掌握晶闸管导通、关断的条件。 测试晶闸管调光电路白炽灯两端及触发脉冲信号的波形。 观察当改变可调电阻的阻值时，晶闸管控制极脉冲信号和白炽灯两端的波形变化的情况。 测量当输出脉冲变化时，白炽灯两端的电压值。二、实验器材示波器 台；数字万用表 只； 交流电源 台；白炽灯 个； 、 电阻各 个； 可变电阻 个； 、 、 电容各 个； 电感 个； 硅桥 个； 晶闸管 只。三、实验原理及实验电路在晶闸管承受正向电压的时间内，改变控制极触发脉冲的输入时刻（称为触发脉冲的移相），负载上得到的电压波形也就随着改变。 这样就可以控制输出电压的大小。 晶闸管在正向电压下不导通的范围称为控制角（又称为移相角），用 表示；而导电的范围称为导通角，用 表示。 导通角越大，输出电压也越大。 当控制角 时，导通角，晶闸管全关断输出电压为零，当 时， 。 晶闸管全导通，相当于不可控的单相半波整流，这时的输出电压最大，输出电压的平均值（直流输出电压）式中，是输入电压 的有效值。从数学上推导得，控制角为 时，输出电压的平均值是 负载电流的大小是 这个电流当然就是流过晶闸管的电流，也就是从电源输入的电流。 实验电路如图 所示，图 为晶闸管调光实验电路的参考仿真结果。 用 软件建立如图 所示晶闸管调光实验电路。 分别将示波器、电压表与电路相连。 单击仿真电源开关，观察 、 示波器屏幕上的波形。 图 为晶闸管调光实验电路的参考仿真结果。 分挡调节可变电阻器，再次观察 、 波器屏幕上的波形变化的规律，并加以比较。图 晶闸管调光的实验电路图 晶闸管调光实验电路的参考仿真结果四、实验步骤 当改变脉冲形成电容 值时，再次用示波器观察脉冲波形的变化，加深理解。 当改变可变电阻器阻值时，分别用数字万用表检测晶闸管两端电压，灯两端电压及触发脉冲信号电压，并加以比较分析。五、思考题 根据原理图分析该电路的工作原理。 晶闸管的导通时间与哪些元器件参数有关？ 灯发光亮度与晶闸管的哪个参数有关？ 为什么调节可变电阻器可以调节灯亮度？仿真实验 异或门和同或门一、实验目的 通过逻辑电路测试与门、与非门、或门、或非门的真值表。 将不同门电路的真值表相比较。 用逻辑分析仪显示与非门、或非门的时间波形图。二、实验器材字信号发生器 台；逻辑分析仪 台；直流电源 个；逻辑开关 个；逻辑探头 个；异或门 个；同或门 个；电阻： ， 个； ， 个。三、实验原理及实验电路异或门 的逻辑函数式为 ，其特点是“相同出 ，相反出 ”。同或门 是一个输出端带反相器的异或门，输出跟异或门刚好相反。 的逻辑函数式为：，其特点是：“相同出 ，相反出 ”。图 所示为测试异或门真值表的逻辑电路。图 测试异或门真值表的电路图 所示为测试异或门时间波形曲线的逻辑电路。图 测试异或门时间波形曲线的电路图 所示为测试同或门真值表的逻辑电路。图 测试同或门真值表的电路图 所示为测试同或门时间波形曲线的逻辑电路。图 测试同或门时间波形曲线的电路四、实验步骤 建立如图 所示的实验电路，单击仿真开关运行动态分析。 通过逻辑开关在异或门的输入端加上 或 ，根据输入逻辑探头和输出逻辑探头的亮暗变化，完成异或门的真值表，见表 。表 异或门真值表 建立如图 所示的实验电路，字信号发生器按图设置。 单击仿真开始运行动态分析。 当数字信号发生器在异或门的每个输入端加入一系列的脉冲信号时，输入端就会有相应的逻辑输出。 异或门的时间波形图显示在逻辑分析仪的屏幕上，上面的三条方波曲线，第一条为 端输入波形，第二条为 端输入波形，第三条为 端输出波形。 在实验报告中画出异或门的时间波形。 建立如图 所示的实验电路。 在异或门的输出端加上一个反相器就等于一个同或门 。 单击仿真开关运行动态分析。 通过逻辑开关在同或门的输入端加上 或 ，根据输入逻辑探头和输出逻辑探头的亮暗变化，完成同或门的真值表，见表 。表 同或门真值表 建立如图 所示的实验电路，字信号发生器按图设置。 单击仿真开始运行动态分析。 当数字信号发生器在或非门的每个输入端加入一系列的脉冲信号时，输入端就会有相应的逻辑输出。 同或门的时间波形图显示在逻辑分析仪的屏幕上，上面的三条方波曲线，第一条为 端输入波形，第二条为 端输入波形，第三条为 端输出波形。 在实验报告中画出同或门的时间波形。五、思考题 用逻辑电路测出的异或门真值表与逻辑函数实相符吗？ 异或门真值表与或门真值表之间有何差别？ 从时间波形图上看，在什么输入条件下异或门输出高电平？ 用逻辑电路测出的同或门真值表与逻辑函数式相符吗？ 同或门真值表与异或门真值表值之间有何差别？ 从时间波形图上看，在什么输入条件下同或门输出高电平？ 12 4555集成定时器及应用 主要要求 理解555定时器的工作原理 掌握555定时器的三种基本应用及其外围电路构成 12 4 1555电路组成 555集成定时器 是一种模拟和数字电路相结合的集成电路 应用555电路可以构成极简约的多谐振荡器 施密特触发器和单稳态触发器 其工作电压范围宽 输出具有一定的负载能力 因而应用广泛 以下是其结构图 555定时器分为 三个5K电阻分压器 A1A2组成的电压比较器 基本RS触发器 1有效 放电管VT 倒相缓冲输出门G 共五个部分 右图为引脚图 2 3UCC 1 3UCC 12 4 2工作原理 综合555集成定时器内部五个基本部分的功能可以得到以下的功能表 也就是555集成定时器的具体功能描述 当5脚UREF端作用时 上表中的参考电位应相应换为UREF和1 2UREF 此时 门限值可自由设定 由此拓展了555芯片的使用范围 12 4 3555定时器的典型应用 1 多谐振荡器 555芯片外围如图接入电阻和电容即可构成多谐振荡器 起初由于其内部集成运放的 虚断 性质而对电容充电 当充电到uI1 uI2 2 3UCC uC时 对照上表 输出Q应翻转为低电平 与此同时VT管导通 电容C经由7脚向接地的1脚放电 对应以上过程 在电容C上的电压uC波形对应输出uo波形如下图 起初对电容充电时 uC从0V充到2 3UCC 输出为高 时间为 uC充电到2 3UCC时 电容开始放电 输出为低 时间为 而放电使uC减少到1 3UCC时 由功能表输出再次为高 由此充电与放电过程交替循环 形成输出高低交替的矩形波形 由上 矩形波的周期即 上述多谐振荡电路搭好之后占空比固定 而实际中往往需要波形占空比可调 可利用滑动变阻器 电位器 来组成555外部电路 如图 如需q大些只需向右移动滑动变阻器即可 2 施密特触发器 波形变换 将555的uI1 2脚 与uI2 6脚 连接在一起作输入uI UREF 4脚 与 5脚 都不起作用时 就构成了一个施密特触发器 其中3脚为输出 可以构成波形变换 波形整形 鉴幅等多种电路 工作原理 综上 正向阈值UT 为2UCC 3 负向阈值UT 为UCC 3 滞后电压或回差电压UH为UCC 3 保持状态 第I稳态 第II稳态 3 单稳态触发器 555芯片外围如图接入电阻R和电容C即可构成单稳态触发器 R