电子技术基础实验指导书

实验一电子测量与元件测试

一、实验目的

1、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。

2、熟悉常用电子元器件基础知识

3、掌握使用万用表辨别常用元器件的方法。

二、实验原理

在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。

1、示波器的使用

示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。现着重指出下列几点：

1）、寻找扫描光迹

将示波器Y轴显示方式置“Y1”或“Y2”，输入耦合方式置“GND”，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线：①适当调节亮度旋钮。②触发方式开关置“自动”。③适当调节垂直（）、水平（）“位移”旋钮，使扫描光迹位于屏幕中央。（若示波器设有“寻迹”按键，可按下“寻迹”按键，判断光迹偏移基线的方向。）

2）、双踪示波器一般有五种显示方式，即“Y1”、“Y2”、“Y1＋Y2”三种单踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式。“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。“断续”显示一般适宜于输入信号频率较底时使用。

3）、为了显示稳定的被测信号波形，“触发源选择”开关一般选为“内”触发，使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。

4）、触发方式开关通常先置于“自动”调出波形后，若被显示的波形不稳定，可置触发方式开关于“常态”，通过调节“触发电平”旋钮找到合适的触发电压，使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。

有时，由于选择了较慢的扫描速率，显示屏上将会出现闪烁的光迹，但被测信号的波形不在X轴方向左右移动，这样的现象仍属于稳定显示。

5）、适当调节“扫描速率”开关及“Y轴灵敏度”开关使屏幕上显示一～二个周期的被测信号波形。在测量幅值时，应注意将“Y轴灵敏度微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。在测量周期时，应注意将“X轴扫速微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。还要注意“扩展”旋钮的位置。

根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数（div或cm）与“Y轴灵敏度”开关指示值（v/div）的乘积，即可算得信号幅值的实测值。

根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数（div或cm）与“扫速”开关指示值（t/div）的乘积，即可算得信号频率的实测值。

2、常用电子元器件的识别与测量

（1）色环法识别电阻

①各色环表示意义如下：

第一条色环：阻值的第一位数字；

第二条色环：阻值的第二位数字；

第三条色环：阻值的第三位数字；

第四条色环：10的幂数；

第五条色环：误差表示。

例如：电阻色环“绿蓝黑黑棕”——第一位：5；第二位：6；第三位：0；10的幂为0；误差为1%，即阻值为：560*100欧=560欧=560Ω

②判别第一条色环的方法：

四色环电阻为普通型电阻，从标称阻值系列表可知，其只有三种误差系列，允许偏差为±5%、±10%、±20%，所对应的色环为：金色、银色、无色。而金色、银色、无色这三种颜色没有有效数字，所以，金色、银色、无色作为四色环电阻器的偏差色环，即为最后一条色环（金色，银色也可作为乘数）例如：电阻色环“黑棕黑橙”——第一位：0；第二位：1；第三位：1；误差为0%，即阻值为：1*100欧=1欧=1Ω

电阻色环“红红黑橙”——第一位：2；第二位：2；第三位：1；误差为0%，即阻值为：2*2*100欧=22欧=22Ω

（2）电容器的识读

①直标法：1-100 pF的瓷片电容、电解电容

②数码表示法：第1、2位为有效数值，第三位为倍率

例：103=10 乘10的3次方pF,即=0.01uF

③字母表示法：主要是针对涤纶电容

例：4n7=4.7n=4700p，22n=0.022uF

④小数点表示法：自然数以下的单位为uF

例：标0.47，等效值为0.47uF

（3）二极管极性的判别

指针式万用表拨在R×100或R×1K电阻档上，数字万用表直接用二极管档。如下图所示：

二极管性能测量

二极管性能测量二极管性能鉴别的最简单方法是用万用表测其正、反向电阻值,阻值相差越大,说明它的单向导电性能越好。因此,通过测量其正、反向电阻值,可方便地判断管子的导电性能。(注：万用表内置电源极性与指针式相反) （4）三极管ＰＮＰ型，ＮＰＮ型和基极的判别

①将指针式万用表拨在R×100或R×1K电阻档上．

②基极的判别：

(a) 红表笔任意接触三极管的任意一个电极，黑表笔依次接触另外两个电极，分别测量它们之间的电阻值．当红表笔接触某一电极时，其余两电极与该电极之间均为几百欧的电阻时则该管为ＰＮＰ型，而且红表笔所接触的电极为Ｂ极；

(b) 若黑表笔为基准，即将两根表笔对调后，重复上述测量的方法，若同时出现低电阻的情况则该管为ＮＰＮ型，黑表笔所接触的是它的Ｂ极。

③集电极和发射极的判别

在判别出管型和基极B的基础上，任意假定一个电极为E极，另一个电极为将万用表拨在R×1K电阻档上．对于ＰＮＰ型管，令红表笔接其C极，黑表笔接E极，再用手同时捏一下管子的B，C极，注意不要让电极直接相碰．在用手捏管子B，C极的同时，注意观察一下万用表指针向右摆动的幅度；

然后使假设的E，C极对调，重复上述的测试步骤．比较两次测量中表笔向右摆动的幅度，若第一次测量时摆幅大，则说明E，C极的假定符合实际情况；若第二次测量时摆幅大，则说明E，C极的假定不符合实际情况

对于NPN型管子则刚好相反。

若用非指针式万用表结果相反。

三、实验设备与器件

1、函数信号发生器

2、万用表

3、示波器

4、各种电子元件

四、实验内容

1、用机内校正信号对示波器进行自检。

1) 扫描基线调节

将示波器的显示方式开关置于“单踪”显示（Y

1或Y

2

），输入耦合方式开关

置“GND”，触发方式开关置于“自动”。开启电源开关后，调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”等旋钮，使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。

然后调节“X轴位移”（）和“Y轴位移”( )旋钮，使扫描线位于屏幕中央，并且能上下左右移动自如。

2）测试“校正信号”波形的幅度、频率

将示波器的“校正信号”通过专用电缆线引入选定的Y通道（Y

1或Y

2

），将Y

轴输入耦合方式开关置于“AC”或“DC”，触发源选择开关置“内”，内触发源

选择开关置“Y

1”或“Y

2

”。调节X轴“扫描速率”开关（t/div）和Y轴“输入灵

敏度”开关（V/div），使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形。

a. 校准“校正信号”幅度

将“y轴灵敏度微调”旋钮置“校准”位置，“y轴灵敏度”开关置适当位置，读取校正信号幅度，记入表1－1。

表1－1

注：不同型号示波器标准值有所不同，请按所使用示波器将标准值填入表格中。

b. 校准“校正信号”频率

将“扫速微调”旋钮置“校准”位置，“扫速”开关置适当位置，读取校正信号周期，记入表1－1。

c．测量“校正信号”的上升时间和下降时间

调节“y轴灵敏度”开关及微调旋钮，并移动波形，使方波波形在垂直方向上正好占据中心轴上，且上、下对称，便于阅读。通过扫速开关逐级提高扫描速度，使波形在X?轴方向扩展（必要时可以利用“扫速扩展”开关将波形再扩展10倍），并同时调节触发电平旋钮，从显示屏上清楚的读出上升时间和下降时间，

记入表1－1。

2、用示波器测量信号参数

调节函数信号发生器有关旋钮，使输出频率分别为100Hz 、1KHz 、10KHz 、100KHz ，有效值均为1V 的正弦波信号。

改变示波器“扫速”开关及“Y 轴灵敏度”开关等位置，?测量信号源输出电压频率及峰峰值，记入表1－2。

表1－2

为数读和计算方便，可适当调节扫速开关及微调旋钮，使波形一周期占整数格。

3、用万用表测量电子元器件

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实验三集成运放基本运算电路

一、实验目的

1．研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。

2．了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。

二、实验原理

集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电路。

理想运算放大器特性

在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。

开环电压增益Aud=∞

输入阻抗ri=∞

输出阻抗ro=0

带宽 fBW=∞

失调与漂移均为零等。

理想运放在线性应用时的两个重要特性：

1.输出电压UO与输入电压之间满足关系式

UO＝Aud（U+－U－）

由于Aud=∞，而UO为有限值，因此，U+－U－≈0。即U+≈U－，称为“虚短”。

2.由于ri=∞，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即IIB＝0，称为“虚断”。这

说明运放对其前级吸取电流极小。

上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。

基本运算电路

1.加法器是指输出信号为几个输入信号之和的放大器。

用数学式子表示为：

y = x1+ x2+ …… + xn

i1+ i2+ i3 +…… + in = if

以下图3-1为例：

图3-1 加法器

于是有V0 =

R R f

-

(Vi1 +Vi2 +Vi3 +……+Vin) =if

如果各电阻的阻值不同，则可作为比例加法器，则有

?

??

???+++-=in n f i f i f V R R V R R V R R V 22110

2．减法器是指输出信号为两个输入信号之差的放大器。用数学关系表示时，可写为： y = x1 - x2

下图3-2为减法器的基本结构图。 由于 VA = VB

f

f

A A i i R V V R V V i =-=-=

112

f

f i B R R R V V +=12

（已知R3 = Rf ）

所以

()

211

0i i f V V R R V -=

图3-2 减法器

3．积分器是指输出信号为输入信号积分后的结果，用数学关系表示为：

?=

t

xdt y 0

右图3-3是最基本的积分器的结构图。这里反馈网络的一个部分用电容来代替电阻，则

有：

?

?=C i I I

图3-3 积分器 上式表示了输出信号是输入信号积分的结果。

4．微分器。微分是积分的反运算，微分器是指输出信号为输入信号微分运算的结果。用数学式子表示为：

dt dx y =

下图3-4为微分器的基本原理图，利用“虚断”和和“虚短”的概念，可以建立以下关系式：

图3-4微分器 三、实验仪器及材料

1、+12V 的直流电源

2、函数信号发生器

3、交流毫伏表

4、直流电压表

5、集成运算放大器

6、电阻、电容若干 四、实验设计要求

要求根据实验原理设计反相加法运算电路、减法运算电路、积分运算电路，并设计数据记录表格。

1．整理实验数据，画出波形图（注意波形间的相位关系）。 2． 将理论计算结果和实测数据相比较，分析产生误差的原因。 3．分析讨论实验中出现的现象和问题。

实验提示：实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短

路，否则将会损坏集成块。

五、实验参考方案

图3-5反相比例放大电路

1. 反相比例放大电路

表3-1

2. 反相加法运算电路

按下图3-6连接实验电路。

调节信号源的输出。用交流毫伏表或示波器测量输入电压Vi及A、B点电压VA和VB，及输出电压VO，数据记入表3－2。

图3-6反相加法运算电路

表3-2

3. 减法运算电路

图3-7减法运算电路表3－3

实验三组合逻辑电路的设计

一、实验目的

1、掌握组合电路的设计方法

2、设计安装及调试半加器

3、设计安装及调试一位比较器

二、预习要求

1、用74LS00和74LS04设计半加器电路

2、用74LS00和74LS04设计一位全比较器电路

3、用74LS86和74LS00设计半加器电路

三、实验仪器及材料

1、数字电路实验装置

2、数字万用表

3、器件 74LS00 74LS86 74LS04

四、实验内容及步骤

1、安装调试74LS00、74LS04组成半加器电路

（留出空白，画出一个半加器电路理论图和实物图）

2、安装及调试一位全比较器电路

（留出空白，画出一个一位全比较器电路理论图和实物图）

3、安装及调试74LS86和74LS00设计的半加器电路。

（留出空白，画出一个半加器电路理论图和实物图）

五、实验报告要求

1、实验目的

2、实验仪器、仪表、材料（引脚图、功能表、型号）

3、电路原理图和实物连接图

总结对组合逻辑电路设计、实验安装及调试。

实验四时序逻辑电路测试与设计

一、实验目的

1、熟悉与非门组成的基本RS触发器的逻辑功能

2、熟悉D触发器74LS74，74LS175的逻辑功能

3、掌握常用集成D触发器的正确使用方法及应用

二、预习要求

1、用二输入与非门组成基本RS触发器

2、熟悉实验用集成D触发器的管脚作用及功能

3、画出基本触发器

4、试作出实验内容中触发器应用图6-1的波形图

5、分析“四路智力抢答器”电路，图6-2

三、实验设备及材料

1、数字电路实验装置

2、双踪示波器

3、数字万用表

4、器件：74LS74 、74LS00、74LS20、74LS175

四、实验内容及步骤

1、基本RS触发器功能测试

依据表6-1对基本RS触发器逻辑功能测试，通过测试结果，正确理解基本RS触发器置位、复位及不定与不变的含义。

2、D触发器功能测试

（1）依据表6-2对Rd Sd功能测试

（2）依据表6-3对D触发器功能测试（Rd Sd悬空）

注意：○1先置好D，再置CP

○2观察在CP=0，CP=1期间，D的变化对Q Q的影响

3、D触发器应用

（1）D—Q连接，加入CP时钟信号（1KHz），用双踪示波器观察并记录CP、Q、Q 波形。

指出：○1电路功能○2CP触发作用沿○3Q和Q的异同。

（2）用集成D触发器74LS74组成分频移相电路图6-1，输入1KHz方波信号测试输出并画出波形。

（3）用集成D触发器74LS175组成图6-2四路智力抢答器电路

五、实验报告要求

1、实验目的

2、实验仪器、仪表、材料（引脚图、功能表、型号）

3、电路原理图，制作测试数据表，画出波形图

V01 V02

D F0 Q D F2 Q

Q Q

CP

图6-1

图6-2