第4章电子技术实验

1、4.1 模拟电子技术实验模拟电子技术实验 4.1.1 晶体管共射极单管放大器晶体管共射极单管放大器 4.1.2 差动放大器差动放大器 4.1.3 低频功率放大器低频功率放大器 4.1.4 比例运算放大器比例运算放大器 4.2 数字电子技术实验数字电子技术实验 4.2.1 门电路逻辑功能及测试门电路逻辑功能及测试 4.2.2 译码器和数据选择器译码器和数据选择器 4.2.3 移位寄存器的功能测试移位寄存器的功能测试 4.2.4 时序电路时序电路 4.2.5 集成计数器集成计数器 4.2.6 投票表决电路设计与仿真投票表决电路设计与仿真 4.2.7 ADC0808和和DAC0832应用设计与仿真应

2、用设计与仿真 4.2.8 显示译码器和数码管的应用设计与仿真显示译码器和数码管的应用设计与仿真 第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 本章以模拟和数字电子技术典型实验为案例，使读者通过Proteus绘图和虚拟实验操作，逐渐熟悉和掌握更多的电子元器件和虚拟仪器，同时也加深和巩固电子技术实验技能，帮助大家更好地理解和学习电子技术知识。 4.1 模拟电子技术实验模拟电子技术实验4.1.1 晶体管共射极单管放大器晶体管共射极单管放大器 1. 实验目的实验目的u 学会放大器静态工作点的测试方法。u 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及带宽的测试方法。u

3、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备仪器的使用。 2. 实验原理图实验原理图 图4-1为电阻分压式工作点稳定的单管共射放大器实验原理图。在Proteus ISIS中按表4-1元件清单调取元件和仪表并连线。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验T2N5551(3DG6)C110uF20kRB220kRC2.4kRF100RE1kRS10kC210uFRL2.4kCE100uF+88.8mA12V44%RW100kRB1VccUS+_+_UiABUO+_图4-1 共射极单管放大器原理图第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 在Proteus ISIS的虚拟仪器工具中调取直流安培表，接在图中，注

4、意方向。双击安培表修改为毫安表。依次双击其他各元件，照图4-1修改元件参数。元 件 名 称所 属 类所 属 子 类2N5551TransistorsBipolarMiscellaneousCAP-ELECCapacitorsGenericRESResistorsGenericPOT-HGResistorsVariableSW-SPSTSwitches & RelaysSwitches表4-1 图4-1的Proteus元件清单第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 3. 实验设备与器件实验设备与器件 +12V直流电源 函数信号发生器 双踪示波器 交流毫伏表 直流电压表 电流毫安表 万用

5、表 晶体三极管3DG6（=50100）或9011（2N5551） 电阻、电容若干第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 4. 实验内容及步骤实验内容及步骤 （1）静态工作点测量 测量静态工作点时，不要加交流信号源，根据叠加原理，把交流信号输入端短路，保证直流电源接通。然后，用直流电压表和直流毫安表分别测算出VCE和IC即可，IB可通过计算得到。测量图如图4-2所示。 假定静态工作点已调好，读者可通过调节滑动变阻器RW使IC约为2mA（图中毫安表读数）即可。把直流伏特表依次接在图示的位置，分别测出VC和VB和VE，可算出VBE=VBVE，约为0.7V，VCE=VCVE=5.46V。 （2）动态

6、参数的测量 单管共射放大电路的动态参数有：放大倍数、输入电阻、输出电阻和带宽等。 电压放大倍数电压放大倍数 电压放大倍数有两种含义，一种是输出电压对信号源的比值，即 ，另一种是输出电压对输入电压的比值，即 。OVSSUAUOViUAU第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验T2N5551(3DG6)C110uF20kRB220kK1SW-SPSTRC2.4kRF100RE1kRS10kC210uFK2SW-SPSTRL2.4kCE100uF+88.8mA12V44%RW1100kRB1Vcc+88.8Volts+88.8Volts+88.8Volts图4-2 单管共射极放大器实验电路图第第4

7、4章章 电子技术实验电子技术实验 照图4-3接线，把信号发生器、示波器和交流电压表分别接在对应位置，注意输入端的电压表量程范围设置为毫伏表。T2N5551(3DG6)C110uF20kRB220kK1SW-SPSTRC2.4kRF100RE1kRS10kC210uFK2SW-SPSTRL2.4kCE100uF+88.8mA12V44%RW1100kAMFM+-RB1ABCDVcc+88.8AC mV+88.8AC mV图4-3 空载时电压放大倍数的测量第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 运行Proteus仿真，弹出信号发生器和示波器的交互界面，按图4-4设置信号发生器的电压幅值和频率，并

8、调节示波器的对应通道旋钮，即可得到图4-3的电表读数和图4-4的参数及波形（注意波形不能失真，输入输出反相）。根据前面的公式可计算出电压放大倍数。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 输入电阻和输出电阻输入电阻和输出电阻 根据 ，如果知道US、RS及Ui，就可以算出Ri，测量输入电阻的原理即如此。在图4-3中，由两个毫伏表的读数以及RS（即RS）的值可计算出输入电阻Ri。 再根据 ，其中 为空载电压，在图4-3中，打开开关K2和合上K2，分别测量出空载输出电压和有载输出电压的有效值，再由RL（即RL）的值可计算出输出电阻Ro。iiSiSRUURRLooLoRUURR第第4 4章章 电子技术

9、实验电子技术实验 带宽带宽 带宽是放大电路在稳定的放大倍数下能通过的信号频率范围，当放大倍数下降至原来的0.707倍时，认为已不能正常放大。按图4-3接线，运行仿真，先把信号发生器的频率调节到1kHz，保持信号的幅值不变（注意观察示波器输出电压波形不能失真）而改变其频率。会发现输出电压在某些频段会保持不变，而在另一些频段则会突然下降，甚至为零。当输出电压下降至原来的0.707倍时，所对应的两个频率值为截止频率，本电路中可以测量出分别为13Hz和400kHz左右，则这个放大电路的带宽fWH =fHfL约为400kHz。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 4.1.2 差动放大器差动放大器 1

10、. 实验目的实验目的 加深对差动放大器性能及特点的理解。 学习差动放大器主要性能指标的测试方法。 2. 实验原理图实验原理图 图4-5是差动放大器的Proteus实验电路图。当开关K拨向左边时，构成典型差动放大器，当K拨到右边时，为具有恒流源的差动放大器。图中的电表为直流电压表。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验T12N5551RC110k+UCC12VRC210K+ Uo -RB110kR3510R4510T22N555132%RW470KSW-SPDTRE10kT32N5551RE35.1kR236kR168k-UEE12VA + Ui B -SW1SW-SPST+88.8Volts

11、RB210k图4-5 差动放大器实验电路图第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 Proteus中电路元件清单如表4-2所示。 表4-2 图4-5的Proteus元件清单元 件 名 称所 属 类所 属 子 类2N5551TransistorsBipolarMiscellaneousRESResistorsGenericPOT-HGResistorsVariableSW-SPSTSwitches & RealysSwitches第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 3. 实验设备与器件实验设备与器件 +12V直流电源 函数信号发生器 双踪示波器 交流毫伏表 直流电压表 晶体三极管3

12、DG63或90113（2N5551），要求T1、T2管 特性参数一致。电阻器、电容器若干第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 4. 实验内容及步骤实验内容及步骤 （1）测量静态工作点 电路调零电路调零 T12N5551RC110kRC210K+ Uo -RB110kR3510R4510T22N555150%RW470KSW-SPDTA + Ui B -SW1SW-SPSTVolts 0.00RB210kVolts-0.02Volts-0.68Volts+6.42mA+1.12 在图4-5所示，闭合开关SW1（即交流输入端短接），把开关K拨到左侧，这时电路中全部为直流电量。调节滑动变阻器RW

13、，使电压表的读数接近零为止，保持RW的触头位置不变。图4-6 差动放大器的静态工作点测量电路第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 测量静态工作点测量静态工作点 照图4-6连接电路，测得的数据及计算值填入表4-3中。注意基极和射极电位均为负值。表4-3 差动放大器静态工作点测量值VB(V)VE(V)VC(V)IC(mA)VBE(V)VCE(V)作者新书基于作者新书基于ProteusProteus的数字电路分析与设计：的数字电路分析与设计：数字电子技术数字电子技术课程教材课程教材西安电子科技大学出版社，适用于应用型本科电类各专业及自学西安电子科技大学出版社，适用于应用型本科电类各专业及自学第第

14、4 4章章 电子技术实验电子技术实验 （2）动态参数的测量 单端输出时的差模电压放大倍数测量 打开SW1，在差模输入端接一信号源，并联交流毫伏表，调节信号发生器，使差模信号的频率为1kHz，调节信号源的幅值使交流毫伏表的读数约为100mV（有效值）。在T1管的集电极接一交流伏特表，同时在T1管集电极接示波器，观察单端输出电压波形不失真为准。测量接线如图4-7所示。 先把开关K拨到左侧，测得T1管的集电极输出电压；再把开关K拨到右侧，测得T1管的集电极输出电压。可计算出射极分别接电阻和恒流源时的单端输出差模电压放大倍数。把测量值和计算值填入表4-4中。 再把开关K拨到右侧，所有接线不变，在输出电

15、压不失真的情况下读出输出电压值，并填入表4-4。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验T12N5551RC110kRC210K+ Uo -RB110kR3510R4510T22N555150%RW470KSW-SPDTA + Ui RB210kAMFM+-AC mV+102AC Volts+6.27图4-7 差动放大器的单端输出差模电压放大倍数测量电路第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验单端输出共模电压放大倍数单端输出共模电压放大倍数 如图4-8所示，把T1、T2管的两输入端并联，即把开关SW合上，再接一频率为1kHz、有效值为1V的共模输入信号。 先把开关K拨到左侧，测得T1管的集电极

16、输出电压；再把开关K拨到右侧，测得T1管的集电极输出电压。 把以上测得的两个共模输出电压填入表4-4中。双端输出时差模电压放大倍数测量双端输出时差模电压放大倍数测量 按照前面介绍的差模输入信号的接法，先在输入端接1kHz、有效值约为100mV的差模输入信号，在T1和T2管的集电极之间接一交流电压表，如图4-9所示。 第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验图4-8 差动放大器的单端输出共模电压放大倍数测量电路T12N5551RC110kRC210K+ Uo -RB110kR3510R4510T22N555150%RW470KSW-SPDTA + Ui RB210kAMFM+-AC Volts+

17、1.02AC Volts+6.33第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 把开关K拨到左边读输出电压表读数，填入表4-4中相应位置；再把开关K拨到右边读出输出电压值，并填入表4-4中相应位置。Proteus三中双端输出时的差模输出电压测量读数如图4-9(a)所示。可算出双端输出时的差模电压放大倍数。T12N5551RC110kRC210K+ Uo -T22N555150%RW100AC Volts+7.26T12N5551RC110kRC210K+ Uo -T22N555150%RW100AC Volts 0.00 (a) 差模输出 (b) 共模输出 图4-9 差动放大器的双端输出测量电路第

18、第4 4章章 电子技术实验电子技术实验双端输出时共模电压放大倍数测量双端输出时共模电压放大倍数测量 按照前面介绍的共模输入信号的接法，先在输入端接1kHz、有效值为1V的共模输入信号，在T1和T2管的集电极之间接一交流电压表，把开关K拨到左边读输出电压表读数，填入表4-4中相应位置；再把开关K拨到右边读出输出电压值，并填入表4-4中相应位置。Proteus中双端输出时的共模输出电压测量读数如图4-9(b)所示。可算出双端输出时的共模电压放大倍数。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 表4-4 差动放大器动态参数的测量典型差动放大电路具有恒流源的差动放大电路差模输入信号共模输入信号差模输入信

19、号共模输入信号Ui100mV1V100mV1VUc1(V)Uc2(V)/c1d1iUAUodiUAUc1c1iUAUociUAU1c1CMRRdAA第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 （3）输出波形观察 把示波器的两个通道分别接在输入输出端。在差模输入时，如果输入信号的正极性端接T1管的基极，由于共射电路的倒相性，单端输出时，从T1管的集电极对地的输出电压是和输入差模信号倒相的。相反，对于同样的输入信号，从T2管的集电极输出的电压是和输入电压同相的。 图4-10所示的是单端输出时的两个输出电压及差模输入电压波形，请读者判断分别是哪个波形。双端输出时，如果选择T1管的集电极为输出电压的正极

20、性端，则输出电压与输入电压反相，否则同相。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 4.1.3 低频功率放大器（低频功率放大器（OTL） 1. 实验目的实验目的 进一步理解OTL功率放大器的工作原理。 学会OTL电路的调试及主要性能指标的测试方法。 2. 实验原理图实验原理图 这里要讨论的低频功率放大器是一个OTL(无输出变压器)电路，5V单直流电源供电，输出端接1000F的大电容，通过充放电，做负电源使用，原理上和OCL电路还是一样的。Proteus实验原理图如图4-11所示。本实验主要调试和观察交越失真波形、测量最大不失真输出电压及计算最大输出效率。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验

21、图4-11 OTL功率放大器实验接线图T12N5551(3DG6)C110uFRB22.4kRE11005V39%RW110kAMFM+-ABCDRB13.3kD12CP54%RW21kC2100uFRC1680R510CE1100uFT32N5771(3CG12)T22N5772(3DG12)+88.8mACO1000uFRLSPEAKER+88.8VoltsA8UCC第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 Proteus中电路元件清单如表4-5所示。 表4-5 图4-11的Proteus元件清单元 件 名 称所 属 类所 属 子 类2N5551TransistorsBipolar2N57

22、71TransistorsBipolar2N5772TransistorsBipolarCAP-ELECCapacitorsGenericRESResistorsGenericPOT-HGResistorsVariableDIODEDIODESGenericMiscellaneousSPEAKERSpeakers & Sounders第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 3. 实验设备与器件实验设备与器件 +5V直流电源 函数信号发生器 双踪示波器 交流毫伏表 直流电压表 交流毫安表 晶体三极管3DG61或90111（2N5551），3DG121或90131（2N5771），3CG

23、121或90121（2N5772），晶体二极管2CP1，8扬声器1，电阻器、电容器若干第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 4. 实验内容及步骤实验内容及步骤 （1）静态工作点的测试 Proteus中静态工作点测试电路及仪表接法按图4-12所示。T12N5551(3DG6)C110uFRB22.4kRE11005V40%RW110kRB13.3kD12CP54%RW21kC2100uFRC1680R510CE1100uFT32N5771(3CG12)T22N5772(3DG12)mA+7.79CO1000uFRLSPEAKERVolts+2.50A8UCC第第4 4章章 电子技术实验电子技

24、术实验 图中扬声器内阻设置为8，电源中串入直流毫安表，电位器RW2置最小值，RW1置其中间位置。接通+5V直流电源，观察毫安表指示。调节输出中点电位UA 调节电位器RW1，用直流电压表测量A点电位，使UA=UCC/2，即2.5V。观察交越失真波形 调节RW2使毫安表的读数在510mA之间。这时，T2、T3两个管子的VCE均为2.5V，电容C0通过直流电源、T2和扬声器负载充电至2.5V。 RW2和D1是专门用来消除输出波形的交越失真的。按图4-12，分别在输入端和输出端接交流信号发生器和示波器。信号发生器的频率设为1kHz，调节其幅值，观察示波器上的波形，使其不出现上下顶失真。调节RW2使T2

25、与T3两基极间电压减小，从而在输出波形中出现交越失真，如图4-13所示。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 观察了交越失真之后，继续调节滑动变阻器RW2，使其值变大，直至交越失真消失为止。然后加大输入信号的幅值，使输出波形上下顶出现失真，然后调节RW1，使失真对称，减小输入信号幅值，观察失真是否真的对称，这样反复调节RW1和减小输入信号幅值，直到输出波形上下顶的波形失真刚刚同时消失为止。这时的静态工作点是最合适的。 去掉交流信号源，保持电路电位器不变。重新按图4-12接线，即把输入端短路，测量各级静态工作点，并填入表4-6中。 图4-13 输出波形的交越失真现象第第4 4章章 电子技术实

26、验电子技术实验 （2）最大输出功率Pom和效率 的测试 测量最大输出功率Pom 在图4-11中，输入端重新接入f=1kHz的交流信号Ui, 输出端用示波器观察波形。逐渐增大Ui，使输出电压达到最大不失真输出，用交流毫伏表测出负载扬声器（RL）上的电压Uom，则或计算出电路最大输出功率 T1 T2 T3 UB(V) UCV) UE(V)表4-6 OTL功率放大器静态工作点的测量(IC1=IC1= mA, UA=2.5V)2OomLUPR第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 测量输出效率 当输出电压为最大不失真时，读出直流毫安表中的电流值，此电流即为直流电源供给的平均电流Idc(有一定误差)，

27、由此可近似求得PE=Ucc。Idc，再根据上面测得的Pom即可求得 （4）试听 在输出端接8的扬声器，在输入端接信号发生器，保持信号幅度不变，运行仿真，连续改变信号的频率，听嗽叭音调的改变。100%OmEPP第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验4.1.4 比例运算放大器比例运算放大器 1. 实验目的实验目的 加深理解反相与同相比例运算放大器输出电压与输入电压之间的关系。验证比例运放电路的运算关系。 2. 实验原理图实验原理图 反相比例和同相比例的Proteus实验原理图分别如图4-14和图4-15所示。元件清单如表4-7所示。元 件 名 称所 属 类所 属 子 类LM324Operatio

28、nal amplifiersQuadRESResistorsGenericPOT-HGResistorsVariableMiscellaneous表4-7 图4-14的Proteus元件清单第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 反相比例运放输出电压与输入电压的关系为 ，同相比例运放输出电压与输入电压的关系为 。 3. 实验设备与器件实验设备与器件 18+18V直流电源 函数信号发生器 双踪示波器 交流毫伏表 万用表 运算放大器LM3241、电阻、电位器和导线若干Oi1fRVVR Oi1(1)fRVVR第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 4. 实验内容及步骤实验内容及步骤 （1）反相比

29、例运算放大器 连接如图4-14所示的电路，调节信号发生器输出100mV1500mV、1kHz的正弦波信号并加在输入端Vi，用示波器同时观察输入电压Vi和输出电压VO波形，并用交流毫伏表测量输出电压VO，计算VO/Vi，填入表4-8中。321411U1:ALM324R110kB112VB212V50%RF100kAC Volts+1.77ABCDAMFM+-R2100k第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验表4-8 反相比例运放参数的测量 适当调节输入信号幅度，使示波器输入信号和输出信号的Y轴增益刻度值保持一致。测得的输入与输出波形反相，电压放大倍数为5。Vi(mV)1002005007001

30、0001500VO(mV)A v (VO/ Vi)波形第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 （2）同相比例运算放大器 连接如图4-15所示的电路，调节信号发生器输出100mV1500mV、1kHz的正弦波信号并加在输入端Vi，用示波器同时观察输入电压Vi和输出电压Vo的波形，并用交流毫伏表测量输出电压Vo，计算Vo/Vi，填入表4-9中。321411U1:ALM324R110kB112VB212V50%RF100kAC Volts+2.12ABCDAMFM+-R2100k第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验表4-9 同相比例运放参数的测量Vi(mV)100200500700100015

31、00VO(mV)A v (VO/ Vi)波形 适当调节输入信号幅度，使示波器输入信号和输出信号的Y轴增益刻度值保持一致，测得的输入与输出波形同相，电压放大倍数为6。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验4.2 数字电子技术实验数字电子技术实验4.2.1 门电路逻辑功能及测试门电路逻辑功能及测试 1. 实验目的实验目的 熟悉门电路逻辑功能。 熟悉数字电路实验台的使用方法。 2. 实验器件实验器件 74LS00（二输入四与非门） 2片 74LS20（四输入双与非门） 1片 74LS86（二输入四异或门）片 74LS04(六反相器) 1片第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 3. 实验内容及步

32、骤实验内容及步骤 （1）与非门逻辑功能测试 选用双四输入与非门74LS20一片，按图4-16接线，注意实际使用时集成芯片一定要接电源和地。&61245U1:A74LS200100Volts+2.09YD1LED-YELLOW图4-16 Proteus 中74LS20功能测试第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 Proteus中所用元件清单如表4-10所示。表4-10 图4-16 Proteus元件清单 元件名称所在大类所在子类数量备注74LS2074LS seriesGates & Inverters1四入二与非门LOGICSTATEDebugging Tools-4输入逻

33、辑电平LEDOptoelectronicsLEDs1输出显示第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 将输入端按表4-11置位，分别测输出电压和对应的逻辑状态。表4-11 测试真值表 输入 输出 1 2 4 56 （Y）电压（V） H H H H L H H H L L H H L L L H L L L L第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 （2）异或门逻辑功能测试 在Proteus中直接调用元件74LS86（二输入四异或门电路），按图4-17接线，输入端1、2、4、5接逻辑电平输入，输出A、B、Y接发光二极管。0100Volts+2.09YD1LED-YELLOW= 1123U1:A

34、74LS86= 1456U1:B74LS86= 19108U1:C74LS86AB图4-17 Proteus 中74LS86功能测试第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 将输入电平按表4-12置位，将结果填入表中。表4-12 测试真值表输入输出1245ABY电压（V）LLLLHLLLHHLLHHHLHHHHLHLH第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 （3）逻辑电路的逻辑关系确定 用74LS00按图4-18接线，通过测试，将输入输出逻辑关系填入表4-13中。01YD1LED-YELLOW&123U1:A74LS00&456U1:B74LS00&1098U1:C7

35、4LS00&131211U1:D74LS00&123U2:A74LS00D2LED-YELLOWZAB图4-18 Proteus 中74LS00构成的逻辑电路功能测试第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 图中用了两片74LS00二入与非门，其中U2用作反相器，可以把两个输入端短接，也可以一个接高平，另外一个当输入端使用。 表4-13 逻辑关系测试真值表 输入 输出 A B Y Z L L L H H L H H第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 4.2.2 译码器和数据选择器译码器和数据选择器 1. 实验目的实验目的 熟悉集成译码器和数据选择器。 了解集成译码器和数据

36、选择器的使用方法。 2. 实验器件实验器件 74LS139（二线四线译码器） 1片 74LS153（双四选一数据选择器） 1片 3. 实验内容及步骤实验内容及步骤 （1）译码器逻辑功能测试 将74LS139译码器按图4-19接线（注意实际芯片9端应接地，16端接电源）。按表4-14的输入逻辑电平分别测试，将对应的输出状态填入表中。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 10A2Y04B3Y15Y26E1Y37U1:A74LS1390图4-19 Proteus 中74LS139逻辑功能测试第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 （2）译码器扩展 请读者将双二线四线译码器扩展为三线八线译码器，

37、在Proteus中画图并测试其功能。 表4-14 74LS139逻辑功能测试真值表 输 入输 出使 能选 择BAHXXLLLLLHLHLLHHEY0Y1Y2Y3第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 （3）数据选择器的测试及应用 将双四选一数据选择器74LS153按图4-20接线，测试其逻辑功能，设输入3、4、5、6端分别为D3、D2、D1、D0，输出7端为Y。10101G03ENMUX012367543109111213142115U174LS15301 图4-20中没有显示电源和地端的接线，其中8端为地，16端为电源。先令使能端 为高电平，按图接入逻辑电平，观察输出发光二极管是否亮。再让

38、 端为低电平，按照表4-15来测试74LS153的逻辑功能并填表。 E NE N第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验表4-15 74LS153的逻辑功能测试真值表输 入输 出使 能选 择数 据10D0D1D2D3YH110001LLLHLLLLLHLHLLLHLLLHLLHHLLLHEN 从脉冲信号源中调出数字脉冲信号，使频率设置不同，接到数据选择器任意两个数据输入端，分别设置相应的选择端信号，在输出端用示波器观察输出信号是否与被选择的数据输入通道信号一致。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 Proteus 中的实验仿真图如图4-21所示。其中D1设置为1kHz为DCLOCK信号源，

39、D3设置为500Hz的DCLOCK信号源。 图4-21 Proteus 中74LS153应用电路 分析上述实验结果，总结数据选择器的作用。1001G03ENMUX012367543109111213142115U174LS153ABCD0D1D31kHz500Hz第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 4.2.3 移位寄存器的功能测试移位寄存器的功能测试 1. 实验目的实验目的 掌握移位寄存器的工作原理及电路组成。 测试集成芯片四位双向移位寄存器74LS194的逻辑功能。 2. 实验器件实验器件 74LS74（六D触发器） 2片 74LS194 1片 3. 实验内容及步骤实验内容及步骤 （1

40、）由D触发器构成的单向移位寄存器u 右向移位寄存器。按图4-22接线。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验图4-22 Proteus 中D触发器构成的右移寄存器D2Q5CLK3Q6S4R1Q074LS74D2Q5CLK3Q6S4R1Q174LS74D2Q5CLK3Q6S4R1Q274LS74D2Q5CLK3Q6S4R1Q374LS7401110001Di 把LOGICPROBE逻辑电平指示接在各触发器的Q端。 CLK接单脉冲， 、 、 端接相应电平，用同步清零法或异步清零法清零。清零后应将 和 置高电平。将 置高电平并输入一个时钟脉冲，然后将 置低电平，再输入3个时钟脉冲，此时已把1000

41、串行送入的寄存器，并完成数码1的右移过程。每输入一个时钟脉冲，同时观察Q0Q3的状态显示，并将结果填入表4-16中。SRDiDSRiD第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 在Proteus仿真中，用逻辑状态来代替单脉冲。先把四个D触发器的异步端都接高电平，移位寄存器的数据输入端D设为1，运行仿真，点击时钟CLK上所接的逻辑状态，使0变为1（即来一个上升沿），看到Q0输出为1，其它输出为0，然后把输入端 设为0，双击时钟上逻辑状态三次，即出现如图4-22所示的结果。 表4-16 右移寄存器功能表CLKQ0 Q1 Q2 Q3 0 0 0 0 0 0 1 1 2 0 3 0 4 0iD第第4 4

42、章章 电子技术实验电子技术实验u 左向移位寄存器 按照右向移位寄存器的工作原理，请读者自行设计左向移位寄存器的Proteus电路并连线实验，将结果填入自拟定的表中。 （2）测试74LS194的逻辑功能 74LS194为双向四位移位寄存器，有四种工作状态。u 按图4-23接线，测试其逻辑功能。 运行Proteus仿真，根据工作方式S1S0的不同取值，先使CLK为0，然后单击CLK的逻辑状态输入，使其产生一个上升沿，观察输出指示是不和预想的效果一致。 S1S0=00时，其它输入端可以为任意值，给时钟一个上升沿，观察输出Q0Q3的变化； S1S0=01时，令SR=1，SL=0，给时钟四个上升沿，观察

43、输出Q0Q3的变化； S1S0=10时，令SR=0，SL=1，给时钟四个上升沿，观察输出Q0Q3的变化； S1S0=11时，使D0 D1 D2 D3=0110，给时钟一个上升沿，观察输出Q0Q3的变化。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验u 根据上述实验，自己拟定表格，填写74LS194的逻辑功能表。 （3）设计一个由两片74LS194组成的八位双向移位寄存器，在Proteus中画出原理图，并进行仿真，测试其逻辑功能。 图4-23 Proteus 中74LS194的逻辑功能测试D03D14D25D36SR2SL7CLK11S09S110MR1Q015Q114Q213Q312U174LS19

44、4111010110第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 4.2.4 时序电路时序电路 1. 实验目的实验目的 掌握常用时序电路分析、设计及测试方法。 训练学生独立组织实施实验的技能。 2. 实验器件实验器件 74LS73（双J-K触发器） 2片 74LS174（六D触发器） 1片 74LS00（二输入四与非门） 1片 3. 实验内容及步骤实验内容及步骤 （1）异步二进制计数器）异步二进制计数器u 按图4-24接线，注意J、K端一定要接高电平，不要悬空。Protues中元件清单如表4-17所示。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验图4-24 Proteus中异步四位二进制加计数器仿真图

45、J14Q12CLK1K3Q13R2U1:A74LS73J7Q9CLK5K10Q8R6U1:B74LS73J14Q12CLK1K3Q13R2U2:A74LS73J7Q9CLK5K10Q8R6U2:B74LS731CLOCK1HzRd(CLR)CP第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 表4-17 图4-24 Proteus元件清章u 由CP端输入单脉冲，测试并记录Q0Q3端状态及波形。u 由CP端输入连续脉冲（1Hz），输出接数码显示，观察计数值的变化。u 试将此异步二进制加法计数器改接为减法计数器，重复以上两步骤，并做好实验记录。元件名称所在大类所在子类数量备注74LS7374LS seri

46、esFlip-Flops & Latches2双J-K触发器LOGICSTATEDebugging Tools-1输入逻辑电平7SEG-BCDOptoelectronics7-Segment Displays1七段带译码显示CLOCKSimulator PrimitivesSources1时钟第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 （2）异步十进制加法计数器u 按图4-25接线，CP端接连续脉冲，观察计数值的变化。J14Q12CLK1K3Q13R2U1:A74LS73J7Q9CLK5K10Q8R6U1:B74LS73J14Q12CLK1K3Q13R2U2:A74LS73J7Q9CLK

47、5K10Q8R6U2:B74LS73CLOCK1HzCP123U3:A74LS00Q0V=SHIQ1V=SLOQ2V=SLOQ3V=SHI图4-25 Proteus中异步十进制加计数器仿真图第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验u 画出输出波形。 在Proteus中利用图表仿真功能可以自动生成输出波形。 点击左边工具栏内的图表类型按钮 ，在对象选择区“GRAPHS”中选“DIGITAL”(数字波形)项，然后在图形编辑区点击鼠标左键拖出一个图表分析框，再次点击左键确认。 双击图表框空白区，出现其属性修改对话框，把横轴的长度改为10（默认为秒）。因为本题时钟周期为1秒，这样可出现10个周期。 在

48、希望产生波形的电路中各点加上电压探针。选中工具栏中的电压探针 ，。分别把它接在四个JK触发器的输出端Q，命分别命名为Q0、Q1、Q2、Q3（图4-25中自左至右）。双击探针名称，然后把它们分别拖入图表分析框。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 按“Space”空格键即生成相应的波形。如图4-26所示。图图4-26 Proteus中异步十进制加计数器的图表仿真u 把图4-25改成异步十进制减法计数器，在Proteus 中仿真并生成波形图。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 4.2.5 集成计数器集成计数器 1. 实验目的实验目的 熟悉集成计数器逻辑功能和各控制端的作用。 掌握计数器使

49、用方法。 2. 实验器件实验器件 74LS90（二、五、十进制计数器） 2片 74LS00（二输入四与非门） 1片 3. 实验内容及步骤实验内容及步骤 （1）74LS90的功能测试 74LS90是二、五、十进制异步计数器。逻辑图如图4-27所示。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 74LS90具有以下功能： 直接清零:R0(1)和R0(2)同时为高电平；直接置9：R9(1)和R9(2)同时为高电平）。 一位二进制计数器只使用模二模块，即CLKA作外部时钟，Q0为输出。 五进制计数器：只使用模五模块，即CLKB作外部时钟，Q3、Q2、Q1为输出。 十进制计数器：把模二和模五模块通过CLKB

50、和Q0连接起来，CLKA作外部时钟，Q3、Q2、Q1、Q0为输出。&模二模五&R0(1)R0(2)R9(1)R9(2)CLKACLKBQ0Q1 Q2 Q3图4-27 74LS90简化逻辑图第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 74LS90作为十进制计数器时有两种接法如图3-39所示。CKA14Q012CKB1Q19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U174LS90CPCKA14Q012CKB1Q19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U274LS90CP 图4-28中，左图是十进制计数，计数值为0-9；右图又叫双五进制计

51、数器，计数先是0、2、4、6、8再为1、3、5、7、9。请读者在Proteus中仿真并自已分析原因。 在Proteus中取元件74LS90和LOGICSTATE，分别把LOGICSTATE接在2、3、6、7端，按表4-18测试其清零和置9功能，注意观察Q0Q3管脚着色的变化。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验表4-18 74LS90逻辑功能测试表R0(1) R0(2) R9(1) R9(2) Q3 Q2 Q1 Q0 H H L X H H X L L X H H X L H H X L X L L X L X L X X L X L L X第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 （2）

52、任意进制计数器设计 用一片74LS90和一片74LS00设计一个任意进制计数器（6、7、8、9），并接线验证。可以用清零法或置9法。图4-29是一个用清零法和置9法在Proteus中设计的六进制计数器，请读者模仿并设计自己的计数器。 用两片74LS90和一片74LS00设计一个四十五进制计数器，并接线验证。 图3-41用在Proteus中用清零法设计的五十四进制计数器原理图，采用异步连接，请读者分析并设计四十五进制或其它进制（1199）计数器。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验（a）清零法 （b）置9法图4-29 Proteus中74LS90设计的六进制计数器CKA14Q012CKB1Q

53、19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U174LS90CP123U2:A74LS00456U2:B74LS00CKA14Q012CKB1Q19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U174LS90CP第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验图4-30 Proteus中用74LS90设计的五十四进制计数器CKA14Q012CKB1Q19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U174LS90CKA14Q012CKB1Q19Q28Q311R0(1)2R0(2)3R9(1)6R9(2)7U274LS90CP123U3:A74L

54、S00456U3:B74LS00第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 4.2.6 投票表决电路设计与仿真投票表决电路设计与仿真 1. 实验目的实验目的 掌握加法器和显示译码器的使用。 掌握Proteus层次原理图的设计。 2. 实验任务实验任务 在Proteus中设计一个有六人参与的投标表决电路：每人手持一个开关，可以先择“Yes”、“No”和“弃权”。电路能自动统计并显示选择“Yes”和 “No”的人数。 3. 实验步骤实验步骤 （1）设计分析 每人一个三位开关，共六个。因为开关为布尔量，不能输入到四位并行加法器（有权值），只能进一位二进制加法器，为了使用尽可能少的加法器，选用全加器，每

55、个全加器的A、B及CI都可作为在独立的输入，之间没有权值关系。把前三人的赞同选择开关接到第一个全加器的输入端，把后三个人的赞同选择开关接到第二个全加器的输入端。把六个人的反对选择开关分别接到第三和第四个全加器的输入端。弃权开关什么也不连接，即不作加法计算。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 每个全加器的输出S和CO都具有21权值关系，可以作为四位并行加法器的输入。前两个全加器的结果进第一个四位并行加法器，后两个全加器的结果进第二个四位并行加法器。四位并行加法器的输入高两位不用，接地，即为0。故第一个并行加法器加出来的结果为赞同票，第二个并行加法器加出来的结果为反对票。 两个四位并行加法器

56、的输出分别接74LS47，即低电平有效的BCD到七段显示译码器，显示译码器的输入端高位D接地。因为无论赞成或反对票都不会超过6，故显示译码输入最大为0110。 （2）电路设计 在Proteus中画出电路原理图。全加器的输入端为了得到可靠的电平，必须在每个一开关两端接适当的电阻值，并接电源和地。接地电阻为10k，共12个，接电源电阻为500，只有一个。Proteus中元件清单如表4-19所示。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验表4-19 Proteus中元件清章元件名称所在大类所在子类数量备注SW-ROT-3Switches and relaysSwitches6三位开关74LS28374

57、LS SeriesAdders2四位并行加法器74LS4774LS SeriesDecoders & Encoders2显示译码器7SEG-COM-ANODEOptoelectronics7-Segment Displays2共阳极数码显示74LS13874LS SeriesAdders4全加器RESResistorsGeneric13电阻500,1k 第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 （3）层次原理图设计 在Proteus中发现全加器74LS138没有仿真模型。为此，利用层次原理图的设计方法，设计一个全加器74LS138。 在Proteus中点击子电路模式图标 ，在图形编辑区

58、拖出一个大小合适的矩形，并命名。在对象选择器中选择“INPUT”，并在矩形框的左边框线上点击三次，生成三个输入端。然后在对象选择器中选择“OUTPUT”，并在矩形框的右边点击两次，生成两个输出端。分别双击这些端子，对其进行命名，生成全加器的父电路，如图4-31所示。 右键点击图4-31图中全加器的矩形空白区，出现右键菜单，选择“Goto Child Sheet”，即转到全加器的子电路，此时自动打开一个新的绘图画面，按图4-32画好全加器的子电路，使输入与输出的引脚名与父电路保持完全一致。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 本章以模拟和数字电子技术典型实验为案例，使读者通过Proteus绘

59、图和虚拟实验操作，逐渐熟悉和掌握更多的电子元器件和虚拟仪器，同时也加深和巩固电子技术实验技能，帮助大家更好地理解和学习电子技术知识。 U174LS138SCOABCIU7XORU8XORU9ANDU10AND123U11:A74LS32ABCISCO图4-31 全加器的父电路 图4-32 全加器的子电路 点击存盘符，不用另起名子。在图形的空白区点击右键，选右键菜单中的“ Exit Parent Sheet”，即返回到上层电路。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验 最后，把所有元件按以上分析连接成如图4-33所示的系统电路。要注意四个全加器的各子电路中的元件代号如U7等，应各不相同，且与上层

60、电路中元件代号亦不相同。 图4-33中，左下电阻与电路的连接采用的是网络标号形式（R1R12），标有同一网络标号（Label）的两根线被视为连接在一起。 （4）系统仿真 在Proteus中运行仿真，使第一个开关不动作，即选择“弃权”，第四个开关位于下方，即选择“No”，其它四个开关都位于上方，即选择“Yes”。仿真结果表明，系统显示的票数与选择开关一致。第第4 4章章 电子技术实验电子技术实验图4-33 投票表决系统电路原理图R12R11R10R9R8R7R6R5R4R3R2R1R1R2R3R5R6R11R4R7R8R9R10R12A05A13A214A312B06B12B215B311C07C49S04S11S213S310U374LS283A7QA13B1QB12C2QC11D6QD10B