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1、,電 子 測 試 技 術劉 俊,課 程 簡 介,電子測試技術是一門具有工程特點和實踐 性很強的課程 重點培養(yǎng)學生分析和解決實際問題的能力,課前預習,實驗目的與要求 實驗的基本原理，實驗電路的設計 設計實驗方案與實驗步驟 根據(jù)實驗要求設計實驗數(shù)據(jù)記錄表格 組裝好實驗電路,課上操作、測量、記錄,搭建實驗測試平臺測試方法的設計 觀察實驗現(xiàn)象與結果儀器使用 記錄實驗數(shù)據(jù)與波形儀器使用,課后總結與分析,處理實驗數(shù)據(jù) 繪制圖表和波形 根據(jù)實驗結果，總結實驗結論 完成思考題 經驗與體會,實 驗 報 告 內 容,一.實驗目的 二.實驗原理及電路 三.實驗內容（步驟） 四.實驗數(shù)據(jù)及處理（波形） 五.實驗小結
2、,目 錄,實驗一 常用電子儀器的使用,實驗二 單級共射放大電路,實驗三 負反饋放大電路,實驗四 功率放大電路,實驗五 基本運算電路,實驗六 有源濾波電路,實驗七 波形產生電路,實驗八 與非門的測試,實驗九 SSI組合邏輯電路,實驗十 MSI組合邏輯電路,實驗十一 集成觸發(fā)器,實驗十二 計數(shù)、譯碼、顯示電路,實驗十三 移位寄存器,實驗十四 555集成定時器及應用,實驗一 常用電子儀器的使用,1、學習掌握用雙蹤示波器觀察、測量波形的幅值、 頻率及相位的基本方法。 2、學習函數(shù)信號發(fā)生器輸出頻率范圍、幅值范圍， 面版?zhèn)€旋鈕作用及使用方法。,一.實驗目的,電阻的識別,阻值
3、和誤差常用色環(huán)來表示。它是在靠近電阻 器的一端畫有四道或五道(精密電阻)色環(huán)。其中， 第一道色環(huán)、第二道色環(huán)以及精密電阻的第三道色 環(huán)都表示其相應位數(shù)的數(shù)字。其后的一道色環(huán)則表 示前面數(shù)字再乘以10的n次冪，最后一道色環(huán)表示阻 值的容許誤差。各種顏色所代表的意義如表所示。,,,色環(huán)顏色的意義,電容的識別,一般，電容器上都直接寫出其容量。也有的則 是用數(shù)字來標志容量的。如有的電容上只標出“332” 三位數(shù)值，左起兩位數(shù)字給出電容量的第一、二位 數(shù)字，而第三位數(shù)字則表示附加上零的個數(shù)，以pF 為單位。因此“332”即表示該電容的電容量為3300pF。 1pF=10-6F=10-12F,三極管的識別
4、,金屬外殼封裝的如果管殼上帶有定位銷，那么將管底朝 上，從定位銷起，按順時針方向，三根電極依次為e、b、c。 如果管殼上無定位銷，且三根電極在半圓內，則將有三根電極 的半圓置于上方，按順時針方向，三根電極依次為e，b，c。 如圖所示。 塑料外殼封裝的，面對平面，三根電極置于下方，從左 到右，三根電極依次為e、b、c。,(a)金屬外殼封裝 (b)塑料外殼封裝,二.實驗內容,1、測量電壓,2、測量頻率和周期,實驗二 單級共射放大電路,1、掌握單級共射放大電路靜態(tài)工作點的測量和 調整方法。 2、了解電路參數(shù)變化對靜態(tài)工作點的影響。 3、掌握單級共射放大電路動態(tài)指標（Av、Ri、 Ro）的測量方法。
5、 4、學習通頻帶的測量方法。,一.實驗目的,二.實驗原理與參考電路,1、參考電路 實驗參考電路如下。該電路采用自動穩(wěn)定靜態(tài)工作點 的分壓式射極偏置電路，電位器Rp用來調整靜態(tài)工作點。,2、 靜態(tài)工作點的測量 靜態(tài)工作點是指，輸入交流信號為零時的三極管集電極 電流ICQ和管壓降VCEQ。直接測量ICQ時,需斷開集電極回路， 比較麻煩，所以常采用電壓測量法來換算電流，即：先測出 VE（發(fā)射極對地電壓），再利用公式ICQIEQ=VE/RE，算出ICQ。 測量靜態(tài)工作點的方法是不加輸入信號，將放大器輸入 端（耦合電容C1左端）接地。用電壓表測量晶體管的B、E、C 極對地的電壓VBQ、VEQ及VC
6、Q。如果出現(xiàn)VCEQVCC，說明晶體管 工作在截止狀態(tài)；如果出現(xiàn)VCEQ0.5V，說明晶體管已經飽和。 本實驗中，靜態(tài)工作點的位置與Vcc, Rc ,Re , Rb11 , Rb12都有關。 當電路參數(shù)確定后，工作點的調整主要是通過調節(jié)電位器Rp來 實現(xiàn)。Rp調小，工作點增高；Rp調大，工作點降低。,在調整Rp的同時用電壓表分別測量晶體管的各極的電位 VBQ、VCQ、VEQ。如果VCEQ為正幾伏，說明晶體管工作在放 大狀態(tài)，但并不能說明放大器的靜態(tài)工作點設置在合適的位 置，所以還要進行動態(tài)波形觀測。 若放大器的輸出VO的波形的頂部被壓縮如圖，這種現(xiàn)象 稱為截止失真，說明靜態(tài)工作點Q偏低，應增
7、大基極偏流IBQ。,,如果輸出波形的底部被削波如圖所示，這種現(xiàn)象稱為飽和失真，說明靜態(tài)工作點Q偏高，應減小IBQ。 3、電壓放大倍數(shù)的測量 電壓放大倍數(shù)是指輸出電壓與輸入電壓的有效值之比。實驗中，需用示波器監(jiān)視放大電路輸出電壓的波形不失真，在波形不失真的條件下，如果測出Vi(有效值)或Vim(峰值)與VO(有效值)或Vom(峰值)，則,4、 輸入電阻的測量,輸入電阻Ri的大小表示放大電路從信號源或前級放大電 路獲取電流的多少。輸入電阻越大，索取前級電流越小，對 前級的影響就越小。,,由圖可知：,5、 輸出電阻的測量,輸出電阻RO的大小表示電路帶負載能力的大小。輸出 電阻越小，帶負載能力越強
8、。,,由圖可知：,所以,6、 幅頻特性的測量,放大器的幅頻特性是指放大器增益與輸入信號頻率之間的關系曲線。通常將放大倍數(shù)下降到中頻電壓放大倍數(shù)的0.707倍時對應的頻率稱為該放大電路的上限截止頻率和下限截止頻率，分別用fH和fL 表示。則該放大電路的通頻帶為： BW= fH fL fH,三.實驗內容,1、測量電路在線性放大狀態(tài)時的靜態(tài)工作點 從信號源輸出f1KHz，Vpp30mv正弦信號，調節(jié)Rp 使Vo波形達到最大不失真。關閉信號源，用電壓表測量靜 態(tài)工作點，記入下表。,表 一,2、測試電壓放大倍數(shù)Av 根據(jù)Av=Vopp/Vipp，計算電壓的放大增益。記錄Vi 和Vo 波形，注意兩
9、者之間的相位關系。,表 二,3、觀察飽和失真、截止失真，記錄波形 調節(jié)Rp使Vo處于飽和失真和截止失真，用電壓表測量 電路的靜態(tài)工作點，并記錄兩種狀態(tài)下的Vo波形。,表 三,4、測量通頻帶 記錄f1KHz時的Avo。減小f，直到AvL0.707*Avo時， 記錄f(L)；增大f，直到AvH0.707*Avo時，記錄f(H)。通頻帶 BWf(H) f(L),5、測量輸入電阻,6、測量輸出電阻,實驗三 負反饋放大電路,1、加深理解負反饋對放大電路性能的影響。 2、掌握放大電路開環(huán)與閉環(huán)特性的測量方法。 3、進一步熟悉常用電子儀器的使用方法。,一.實驗目的,1、參考電路 負反饋共有四種類型
10、，本實驗僅對“電壓串聯(lián)”負反饋進行 研究。實驗電路由兩級共射放大電路引入電壓串聯(lián)負反饋，構 成負反饋放大器。其電路圖如下：,二.實驗原理與參考電路,2、電壓串聯(lián)負反饋對放大器性能的影響,（1）引入負反饋降低了電壓放大倍數(shù) （2）負反饋可提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性 （3）負反饋可擴展放大器的通頻帶 （4）負反饋對輸入、輸出阻抗的影響 一般而言，串聯(lián)負反饋可以增加輸入阻抗，并聯(lián)負反饋 可以減小輸入阻抗；電壓負反饋將減小輸出阻抗，電流負反饋 將增加輸出阻抗。 （5）負反饋能減小反饋環(huán)內的非線性失真,三.實驗內容,1、測量電路在線性放大狀態(tài)時的靜態(tài)工作點 從信號源輸出f1KHz，Vpp30mv正弦信
11、號，調節(jié)Rp， 使Vo波形達到最大不失真。關閉信號源，用電壓表測量T1、 T2的靜態(tài)工作點，記入下表。,表 一,2、研究負反饋對放大器性能的影響,（1）觀察負反饋對放大器電壓放大倍數(shù)的影響 將開關S接地或接e1，分別測量基本放大器的電壓放大倍 數(shù)Av和負反饋放大器的電壓放大倍數(shù)Avf。,（2）研究負反饋對放大器電壓放大倍數(shù)穩(wěn)定性的影響 將電源電壓Vcc由+12V降低到+9V時，分別測量相應的Av 和Avf，按下列公式計算電壓放大倍數(shù)穩(wěn)定度，并進行比較。,（3）觀察負反饋對非線性失真的影響 開環(huán)狀態(tài)下，保持輸入信號頻率f=1KHz，用示波器觀 察輸出波形剛剛出現(xiàn)失真時的情況，記錄Vo
12、幅值。然后加入 負反饋形成閉環(huán)，并加大Vi，使Vo幅值達到開環(huán)時相同值， 再觀察輸出波形的變化情況。對比以上兩種情況，得出結論。,實驗四 功率放大電路,一.實驗目的,1、了解OTL互補對稱功率放大器的調試方法。 2、測量OTL互補對稱功率放大器的最大輸出功率、 效率。 3、測量集成功率放大器的各項性能指標。,二. 參考電路,三.實驗內容,1、按圖接線。給T2、T3管發(fā)射結加正偏壓，調節(jié)Rp，使 VA=Vcc/2。 2、在加自舉和不加自舉（斷開C3）情況下，給放大器輸 入1kHz的正弦信號電壓。逐漸加大輸入電壓幅值，當示波 器觀察到輸出電壓波形剛好不失真，測出Vo，并記下此時 的直流電流I和電
13、源電壓Vcc，算出Pom、Pv、PT和n填入下表。,實驗五 基本運算電路,1、掌握集成運算放大器的正確使用方法。 2、掌握用集成運算放大器構成各種基本運算電路 的方法。 3、進一步學習正確使用示波器DC、AC輸入方式觀 察波形的方法。重點掌握積分器輸入、輸出波形的 測量和描繪方法。,一.實驗目的,二.實驗原理與參考電路,（1）反相比例運算電路,（2）反相比例加法運算電路,（3）減法運算電路,（4）積分器,三.實驗內容,1、反相比例運算,2、反相比例加法運算,3、減法運算,4、比例積分運算 輸入端加入f=500Hz、幅值為1V的正方波，用示波器 觀察Vi 和Vo的波形，測出幅值和周期。,注意
14、：做實驗前，運算放大器必須先調零。 即輸入Vi=0，調節(jié)電位器Rp，使Vo=0。,實驗六 有源濾波電路,1、熟悉運算放大器和電阻、電容構成的有源濾 波器。 2、掌握有源濾波器的調試。,一.實驗目的,二.參考電路,,二階有源低通濾波器,,二階有源高通濾波器,三.實驗內容,1、按圖接線，測試二階低通濾波器的幅頻響應， 測試結果記入表一中。,表一 Vi=0.1V(有效值)的正弦信號,二階有源低通濾波器幅頻特性圖,表二 Vi=0.1V(有效值)的正弦信號,2、按圖接線，測試二階高通濾波器的幅頻響應， 測試結果記入表二中。,二階有源高通濾波器幅頻特性圖,實驗七 波形產生電路,1、通過實驗進一步理解文
15、氏電橋式RC振蕩器 的工作原理，研究負反饋強弱對振蕩的影響。 2、學習用示波器測量正弦波振蕩器振蕩頻率、 開環(huán)幅頻特性和相頻特性的方法。,一.實驗目的,二.參考電路,RC文氏電橋振蕩器,1、按圖接線，調節(jié)Rp，觀察負反饋強弱對輸出波 形的影響。 2、調節(jié)Rp，使Vo波形基本不失真時，分別測出輸 出電壓Vo（有效值）和振蕩頻率f0。 3、測量開環(huán)幅頻特性和相頻特性。 所謂開環(huán)就是將圖中的正反饋網絡（如a點）斷 開，使之成為選頻放大器。,三.實驗內容,（1）幅頻特性 在圖中（a點斷開）從1、2兩點間輸入信號V12（為了保 持放大器工作狀態(tài)不變，V12的大小應保持和步驟“2”測得的VO 值相同
16、）。改變輸入信號V12的頻率（保持V12大小不變），測 量相應的VO值，并記入下表。,（2）相頻特性 在圖中（a點斷開），輸入一信號V12，改變輸入信號V12 的頻率，觀測VO和V12 的相位差，并記入下表。,表一 V12= V（有效值）保持不變,實驗八 與非門的測試,1、掌握與非門主要參數(shù)的測試方法。 2、掌握與非門電壓傳輸特性的測試方法。 3、熟悉與非門的邏輯功能。,一.實驗目的,二.實驗原理與參考電路,1、與非門的主要參數(shù),（1） 輸出高電平VOH： 輸出高電平是指與非門有一個以 上輸入端接地或接低電平時的輸出電平值?？蛰d時， VOH必須大于標準高電平（VSH=2.4V），接有
17、拉電流負載時， VOH將下降。測試VOH電路如下：,（2）輸出低電平VOL：輸出低電平是指與非門的所有輸入端都接高電平時的輸出電平值?？蛰d時，VOL必須低于標準低電平（VSL=0.4V），接有灌電流負載時， VOL將上升。測試VOL的電路如下：,（3）輸入短路電流IIS：輸入短路電流IIS是指被測輸入端接地，其余輸入端懸空時，由被測輸入端流出的電流。前級輸出低電平時，后級門的IIS就是前級的灌電流負載。一般IIS<1.6mA。測試IIS的電路如下：,,（4）扇出系數(shù)N：扇出系數(shù)N是指能驅動同類門電路的數(shù)目，用以衡量帶負載的能力。下圖所示電路能測試輸出為低電平時，最大允許負載電流IOL，然后求得
18、N=IOL/IIS。一般N8的與非門才被認為是合格的。,2、與非門的電壓傳輸特性,,表一、與非門電壓傳輸特性,3、與非門的邏輯功能,表二、與非門真值表,三.實驗內容,1、測量與非門在帶負載和開路兩種情況下的輸出高電平VOH和輸出低電平VOL。 2、測試與非門的輸入短路電流IIS。 3、測試與非門輸出為低電平時，允許灌入的最大負載電流IOL，然后利用公式N=IOL/IIS求出該與非門的扇出系數(shù)N。 4、測量與非門的電壓傳輸特性曲線。 5、按與非門的真值表逐項驗證其邏輯功能。,實驗九 SSI組合邏輯電路,加深理解用SSI（小規(guī)模數(shù)字集成電路）構成的組合邏 輯電路的分析與設計方法。,一.實驗目的,
19、二.實驗說明,,組合邏輯電路是最常見的邏輯電路之一，其特點是在 任一時刻的輸出信號僅取決于該時刻的輸入信號，而與信 號作用前電路原來所處的狀態(tài)無關。,組合邏輯電路的設計步驟如下圖：,,三.實驗內容,1、設計一個能判斷一位二進制數(shù)A與B大小的比較路。畫出 邏輯圖（用L1、L2、L3分別表示三種狀態(tài)，即L1 （AB）， L2 （A
20、示故障信號，正常工作時L為 0，發(fā)生故障時L為1。試分析 R、Y、G出現(xiàn)哪五種狀態(tài)時， 要求邏輯電路發(fā)出故障信號 （L為1）。 按圖接線，驗證理論分析 結果，并記入右表。,表二,監(jiān)視交通信號燈工作狀態(tài)的電路圖：,實驗十 MSI組合邏輯電路,1、了解編碼器、譯碼器、數(shù)據(jù)選擇器等中規(guī)模 數(shù)字集成電路（MSI）的性能及使用方法。 2、用集成譯碼器和數(shù)據(jù)選擇器設計簡單的邏輯 函數(shù)產生器。,一.實驗目的,二.實驗原理,1、數(shù)據(jù)選擇器的典型應用之一邏輯函數(shù)產生器 八選一數(shù)據(jù)選擇器74LS151的外引線排列圖和功能表分別如下：,例如，利用八選一數(shù)據(jù)選擇器產生邏輯函數(shù)L=/A/B/C+ /AB/C+A/B
21、C+AB/C+ABC，其對應的數(shù)據(jù)端口為D0、D2、D5、 D6、D7，應接高電平1；其余的數(shù)據(jù)端口D1、D3、D4應接低電 平0。,2、3線8線譯碼器用于邏輯函數(shù)產生器。 3線8線譯碼器74LS138的外引線排列圖和邏輯功能表 分別如下：,例如，利用3線8線譯碼器產生邏輯函數(shù)L=/A/B/C+/AB/C +A/BC+AB/C+ABC，其對應的輸出端口為/Y0、/Y2、/Y5、/Y6、 /Y7。,三.實驗內容,試用數(shù)據(jù)選擇器74LS151和3線 8線譯碼器74LS138分別設計一個監(jiān) 視信號燈工作狀態(tài)的邏輯電路。信 號燈由紅（R）、黃（Y）、綠（G） 三種燈組成，正常工作時，任何時刻 只能是
22、其中一種燈亮。而當出現(xiàn)其它 五種燈亮狀態(tài)時，要求邏輯電路發(fā)出 故障信號。將實驗結果記入右表。,實驗十一 集成觸發(fā)器,一.實驗目的,1、熟悉并驗證觸發(fā)器的邏輯功能及相互轉換的 方法。 2、掌握集成JK觸發(fā)器邏輯功能的測試方法。,二.實驗原理,1、集成觸發(fā)器的基本類型及其邏輯功能。,2、觸發(fā)器的轉換,三.實驗內容,1、驗證JK觸發(fā)器的邏輯功能。 2、將JK觸發(fā)器轉換成T觸發(fā)器和D觸 發(fā)器，并驗證其功能。 3、將兩個JK觸發(fā)器連接起來，即第二 個JK觸發(fā)器的J、K端連在一起，接到 第一個JK觸發(fā)器的輸出端Q，輸1KHZ 方波，用示波器分別觀察和記錄CP、 1Q、2Q的波形，理解二分頻，四分頻 的概
23、念。,實驗十二 計數(shù)、譯碼、顯示電路,一.實驗目的,1、掌握中規(guī)模集成計數(shù)器74LS161的邏輯功能。 2、學習74LS47 BCD譯碼器和共陽極七段顯示器 的使用方法。 3、進一步熟悉用示波器測試計數(shù)器輸出波形的 方法。,二.實驗原理,1、74LS161 4位二進制同步計數(shù)器 74LS161計數(shù)器外引線排列圖和邏輯功能表分別如下：,2、74LS47 BCD碼七段譯碼器 74LS47譯碼器功能表見P130，外引線排列圖如下：,共陽接法就是把發(fā)光二極管的陽極都連在一起接到高 電平上，與其配套的譯碼器為74LS46、74LS47。 共陰接法就是把發(fā)光二極管的陰極都連在一起接地， 與其配套
24、的譯碼器為74LS48、74LS49。,3、顯示器 顯示器采用七段發(fā)光二極管顯示器，它有共陽接法和 共陰接法兩種。,三.實驗內容,1、測試74LS161的邏輯功能。CP選用手動單次脈沖或1HZ 正方波。輸出接發(fā)光二極管LED顯示。 2、按下圖組裝十進制計數(shù)器。 CP選用1HZ正方波。 3、將1HZ方波改為1kHZ方波，用示波器分別觀測十進制計 數(shù)器QA、QB、QC、QD的輸出波形以及CP的波形。,實驗十三 移位寄存器,一.實驗目的,掌握移位寄存器74LS194的邏輯功能。,二.實驗原理,1、74LS194 4位雙向移位寄存器 74LS194移位寄存器外引線排列圖 和功能表如下：,74LS
25、194功能表,三.實驗內容,1、參照功能表，測試移位寄存器74LS194的邏輯功能。Q0 Q3接LED顯示，CP接手動單次脈沖或1Hz方波，M1、M0 接數(shù)據(jù)開關。 2、照下圖組裝移位寄存器型環(huán)形計數(shù)器。選手動單次脈沖 或1Hz方波作為CP輸入，D0D3用數(shù)據(jù)開關分別預置二進制 數(shù)0001、0101、0111觀察數(shù)據(jù)的循環(huán)過程。,實驗十四 555集成定時器及應用,1、熟悉555集成定時器的組成及工作原理。 2、掌握用定時器構成單穩(wěn)態(tài)電路、多諧振蕩電路。 3、進一步學習用示波器對波形進行定量分析，測量 波形的周期、脈寬和幅值等。,一.實驗目的,二.實驗原理,1、555集成定時器簡介 555集
26、成定時器是模擬功能和數(shù)字邏輯功能相結合的一 種雙極型中規(guī)模集成器件。外加電阻、電容可以組成性能 穩(wěn)定的多諧振蕩器、單穩(wěn)電路、施密特觸發(fā)器等。 555集成定時器的外引線排列圖和功能表如下：,2、555集成定時器的應用,（1）單穩(wěn)態(tài)電路 單穩(wěn)態(tài)電路的組成如下圖所示。其暫態(tài)時間與Vcc 無關，它的輸出電壓維持高電平的時間取決于RC的充電 時間。,（2）多諧振蕩器 多諧振蕩器電路如下圖所示。電路的振蕩周期T、占 空系數(shù)D，僅與外接元件R1、 R2和C有關， 不受電源電壓 變化的影響。改變R1、R2，即可改變占空系數(shù)，其值可在 較大范圍內調節(jié)。改變C的值，可單獨改變周期，而不影 響占空系數(shù)。,三.實驗內容,1、 用555集成定時器構成單穩(wěn)態(tài)電路。合理選擇輸入信號Vi 的頻率和脈寬，用示波器觀察Vi、Vc、Vo的電壓波形，比較 它們的時序關系，畫出波形，并在圖中標出周期、幅值、脈 寬等。 2、 用555集成定時器組裝占空系數(shù)可調的多諧振蕩器。調節(jié) 電位器Rp，在示波器上觀察占空系數(shù)為12、 14、 34時 的輸出波形。,
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