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实验二 组合数字电路
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文档介绍：
1 实验一门电路逻辑功能及测试一、实验目的 1 .熟悉门电路逻辑功能. 2 .熟悉数字电路学习机及示波器使用方法。二、实验仪器及材料 1 .双踪示波器 2 .器件 74LS00 二输入端四与非门 2片 74LS20 四输人端双与非门 1片 74LS86 二输入端四异或门 1片 74LS04 六反相器 1片三、预习要求 1 .复习门电路工作原理及相应逻辑表达式. 2 .熟悉所用集成电路的引线位置及各引线用途. 3 .了解双需示波器使用方法. 四、实验内容实验前按学习机使用说明先检查学习机电源是否正常然后选择实验用的集成电路· 按自己设计的实验接线图接好连线.特别注意 VCC 及地线不能接错.线接好后经实验指导教师检查无误方可通电实验.实验中改动接线须先断开电源,接好线后再通电实验。 1 .测试门电路逻辑功能(1) 。选用双四输入与非门 74LS20 一只,插入面包板按图 1.1 接线、输入端接 S1~ S4 (电平开关输出插口) 。输出端接电平显示发光二级管( D1 ~ D8 任意一个) (2) .将电平开关按表 1.1 置位,分别测输出电压及逻辑状态. 表1.1 输入输出 1234Y 电压( V) HHHH LHHH LLHH LLLH LLLL2 2 .异或门逻辑功能测试(1) .选二输入四异或门电路 74LS86 ,按图 1.2 接线,输人端 1、2、4、5 接电平开关,输出端 A、B、Y 接电子显示发光二极管。(2) .将电平开关按表 1.2 位置,将结果填人表中。表 1.2 输入输出 ABYY 电压(V) LLLL HLLL HHLL HHHL HHHH LHLH 3 .逻辑电路的逻辑关系(1) .用 74LS00 按图 1.3 , 1.4 接线,将输人输出逻辑关系分别用人表 1.3 、表 1.4 中, 表1.3 输入输出 ABLLLHHLHH 3 表1.4 (2) .写出上面两个电路逻辑表达式。 4 .逻辑门传输延迟时间的测量。用六反相器( 非门) 按图 1.5 接线, 输人 80KHz 连续脉冲, 用双踪示波器测输入, 输出相位差,计算每个门的平均传输延迟时间的? pd 值。 5 .利用与非控制输出。用一片 74LS00 8图1.6 接线, S 接任一电平开关.用示波器观察 S 对输出脉冲的控制作用. 6 .用与非门组成其它门电路并测试验证. (1) .组成或非门. 用一片二输入端四与非门组成或非门 Y=BA?=BA?画出电路图,测试并填表 1.5表1.5表1.6 输入输出 ABY ABY11 0101 输入输出 ABYZ LLHH LHLH 4 (2) .组成异或门(a )将异或门表达式转化为与非门表达式。(b )画出逻辑电路图。(c )测试并填表 1.6。五、实验报告 1 .按各步聚要求填表并画逻辑图。 2 .回答问题: (1 )怎样判断门电路逻辑功能是否正常? (2) 与非门一个输人接连续脉冲. 其余端什么状态时允许脉冲通过?什么状态时禁止脉冲通过? (3 )异或门又称可控反相门,为什么? 5 实验二组合逻辑电路(半加器全加器及逻辑运算) 一、实验目的 1 .掌握组合逻辑电路的功能调试。 2 。验证十加器和全加器的逻辑功能。 3 。学会 M 进制数的运算规律。二、实验仪器及材料器件 74LS00 二输入端四与非门 3片 74LS86 二输入端四异或门 1片 74LS54 四组输入与或非门 1片三、预习要求 1 .预习组合逻辑电路的分析方法. 2 .预习用与非门和异或门构成的半加器、全加器的工作原理。 3 .预习二进制数的运算。四、实验内容 1 .组合逻辑电路功能测试。(1).用2片 74LS00 组成图 2。1 所示逻辑电路。为便于接线和检查. 在图中要注明芯片编号及各引脚对应的编号。 6 (2) .图中 A、B、C 接电平开关, YI , Y2 接发光管电平显示. (3) 。按表 2。1 要求,改变 A、B、C 的状态填表并写出 Y1 , Y2 逻辑表达式. (4) .将运算结果与实验比较. 表2.1 输入输出 ABC Y1 Y2 10 2 .测试用异或门( 74LS86 )和与非门组成的半加器的逻辑功能. 根据半加器的逻辑表达式可知.半加器 Y是A、B的异或,而进位 Z是A、B 相与,故半加器可用一个集成异或门和二个与非门组成如图 2.2. (1) .在学习机上用异或门和与门接成以上电路. 接电平开关 S.Y、Z 接电平显示. (2) .按表 2.2 要求改变 A、B 状态,填表. 图 2.2 表2.2 输入端 A 输出端 YZ7 3 .测试全加器的逻辑功能。(1) .写出图 2.3 电路的逻辑表达式。(2) .根据逻辑表达式列真值表. (3) .根据真值表画逻辑函数 S;C ;的卡诺图. 8 (4) .填写表 2.3 各点状态表2.3 Ai Bi C1?i YZ X1 X2 X3 Si Ci 9 (5). 按原理图选择与非门并接线进行测试, 将测试结果记入衰 2.4, 并与上表进行比较看逻辑功能是否一致. 4. 测试用异或、与或和非门组成的全加器的逻辑功能。全加器可以用两个半加盟和两个与门一个或门组成在实验中,常用一块双异或门。一个与或非门和一个与非门实现。(1) .画出用异或门、与或非门和非门实现全加器的逻辑电路图,写出逻辑表达式。(2) .找出异或门、与或非门和与门器件按自己画出的图接线.接线时注意与或非门中不用的与门输入端接地。(3). 当输人端 Ai 、Bi 及C1? 为下列情况时. 用万用表测量 Si 和Ci 的电位并将其转为逻辑状态填人下表. 表2.4 Ai Bi C1?i Ci Si 000 010 100 110 001 011 101 111 输入端 Ai
输出端 CiSi 五、实验报告 1 .整理实验数据、图表并对实验结果进行分析讨论。 2 .总结组合逻辑电路的分析方法。 10 实验三触发器(一) R—S,D,J—K 一、实验目的 1 .熟悉并掌握 R—S、D、J—K 触发器的构成,工作原理和功能测试方法. 2 .学会正确使用触发器集成芯片. 3 .了解不同逻辑功能 FF 相互转换的方法. 二、实验仪器及材料 1 .双法示波器 2 .器件 74LS00 二输人端四与非门 1片 74LS74 双D 触发器 1片 74LSllZR J—K 触发器 1片三、实验内容 1 .基本 R— SFF 功能测试: 两个 TTL 与非门首尾相接构成的基本 R— SFF 的电路如图 3.1 所示. (1 )试按下面的顺序在 dS ,dR 端加信号: dS =0dR =1 dS =1dR =1 dS =1dR =0图 3.1 基本 R—S FF 电路 dS =1dR =1 观来并记录 FF 的Q、Q 端的状态,将结果填入下1
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电子技术实验指导书
目第一章 基础知识和基本技能§ 1.1 常用仪器的使用与测量练习 § 1.1.1 COS-620双踪示波器 § 1.1.2 毫伏表 § 1.1.3 低频电子仪器使用练习 § 1.2 常用电子元器件的认识及简易测试 § 1.2.1 电阻器 § 1.2.2 电容器 § 1.2.3 电感器 § 1.2.4 半导体晶体管 § 1.2.5 集成电路 § 1.3 电路的设计、安装与调试 第二章 模拟电子电路实验 § 2.1 单管共发射极放大电路实验 § 2.3 基本运算电路 § 2.5 整流、滤波电路及测试 § 2.6 串联型晶体管直流稳压电源 § 2.7 三端可调集成稳压电源 第三章 数字电子电路实验 § 3.1 基本逻辑门的功能测试 § 3.2 加法器 § 3.3 编码器与译码器 § 3.4 触发器实验 § 3.5 计数器逻辑功能及应用 § 3.7 555定时器的应用录第一章 基础知识和基本技能§ 1.1 常用仪器的使用与测量练习§ 1.1.1 COS-620 双踪示波双踪示波器的型号与种类很多，本书以型号为 COS62 的双踪示波器为例说明其一般使用方 法。 双踪示波器面板说明及各控制按钮、旋钮的功能 COS62 的前面板如图 1-1-1 所示，先对其面板上的各个操作部件按图中编号进行介绍（下面 的数字表示图中的按钮、旋钮编号） 。图 1-1-1 COS62 的前面板一、CRT 显示屏① 校准信号输出端子 CAL(2Vp-p)：此端子会输出一个 2Vp-p， 1kHz 的方波， 用以校正测 试棒及检查垂直偏向的灵敏度。 ② 辉度旋钮（INTEN） ：控制光点和扫描线的亮度，顺时针方向旋转旋钮，亮度增加。 ③ 聚焦旋钮（FOCUS） ：用辉度控制旋钮将亮度调至合适的标准，然后调节聚焦控制钮直至 光迹达到最细的程度。一般应将辉度与聚焦旋钮配合，光迹才能达到最细。 ④ 光迹旋钮（TRACE ROTATION） ：由于磁场的作用，当光迹在水平方向轻微倾斜时，可 用该旋钮调节光迹与水平刻度平行。 ⑤ 电源指示灯：电源指示灯亮，电源接通，否则相反。 ⑥ 电源主开关（POWER） ：压下此钮可接通电源，电源指示灯⑤会发亮；再按一次，开关凸2起时，则切断电源。33FILTER：滤光镜片，可使波形易于观察。二、VERTICAL 垂直偏向⑦、22 衰减器开关（VOLTS/DIV） ： 垂直衰减选择钮，以此钮选择 CH1 及 CH2 的输入信号 衰减幅度，范围为 5mV/DIV?5V/DIV，共 10 n。10、 18 交流－接地－直流（AC-GND-DC） ： 输入信号耦合选择按键组。拨到 AC：垂直输入信号电容耦合，截止直流和极低频信号输入。 拨到 GND：按下此键则隔离信号输入，并将垂直衰减器输入端接地，产生一个零电压参考信 号。 拨到 DC：垂直输入信号直流耦合，AC 与 DC 信号一齐输入放大器。8 9通道 1 输入端 CH1(X)：CH1 的垂直输入端；在 X-Y 模式中，为 X 轴的信号输入端。 、 21 扫描微调旋钮（VARIABLE） ：灵敏度微调控制，至少可调到显示值的 1/2.5。在 CAL位置时，灵敏度即为档位显示值。当此旋钮拉出时(× 5 MAG 状态)，垂直放大器灵敏度增加 5 倍。20通道 2 输入端 CH2(Y)：CH2 的垂直输入端；在 X-Y 模式中，为 Y 轴的信号输入端。 位置 Y 轴调整旋钮（?POSITION） ：轨迹及光点的垂直位置调整钮。11 、 1914模式选择旋钮（VERT MODE） ：CH1 及 CH2 选择垂直操作模式， CH1：设定本示波器以 CH1 单一频道方式工作。 CH2：设定本示波器以 CH2 单一频道方式工作。 DUAL：设定本示 波器以 CH1 及 CH2 双频道方式工作，此时并可切换 ALT/CHOP 模式来显示两轨迹。ADD：用以 显示 CH1 及 CH2 的相加信号；当 CH2 INV 键 信号。13 、 17 12 16为压下状态时，即可显示 CH1 及 CH2 的相减CH1&CH2 DC BAL：调整垂直直流平衡点。双轨迹模式选择按钮（ALT/CHOP） ：当在双轨迹模式下，放开此键，则 CH1&CH2 以交替方式显示。 (一般使用于较快速之水平扫描文件位) 当在双轨迹模式下， 按下此键， 则 CH1&CH2 以切割方式显示。(一般使用于较慢速之水平扫描文件位)。16CH2 模式选择按钮：CH2 INV 此键按下时，CH2 的讯号将会被反向。CH2 输入讯号于ADD 模式时，CH2 触发截选讯号( Trigger Signal Pickoff )亦会被反向。三、TRIGGER 触发26斜率触发按钮（SLOPE） ：触发斜率选择，? 凸起时为正斜率触发，当信号正向通过触发准位时进行触发。? 压下时为负斜率触发，当信号负向通过触发准位时进行触发。25外部触发输入端子（EXT TRIG. IN） ：TRIG. IN 输入端子，可输入外部触发信号。欲用此23端子时，须先将 SOURCE 选择器27置于 EXT 位置。14触发源交替设定键（TRIG. ALT） ：当 VERT MODE 选择器23在 DUAL 或 ADD 位置，且 SOURCE 选择器置于 CH1 或 CH2 位置时，按下此键，本示波器会自动设定 CH1 与 CH23的输入信号以交替方式轮流作为内部触发信号源。23信号源选择器（SOURCE） ：内部触发源信号及外部 EXT TRIG. IN 输入信号选择器。14拨到 CH1：当 VERT MODE 选择器在 DUAL 或 ADD 位置时，以 CH1 输入端的信号作14为内部触发源；拨到 CH2：当 VERT MODE 选择器在 DUAL 或 ADD 位置时，以 CH2 输入端的信号作为内部触发源； 拨到 LINE： 将 AC 电源线频率作为触发信号； 拨到 EXT： 将 TRIG. IN 端子输入的信号作为外部触发信号源。25触发模式选择开关（TRIGGER MODE0）拨到 AUTO：当没有触发信号或触发信号的频率小于 25Hz 时，扫描会自动产生。 拨到 NORM：当没有触发信号时，扫描将处于预备状态，屏幕上不会显示任何轨迹。本功能 主要用于观察?25Hz 之信号。 拨到 TV-V：用于观测电视讯号之垂直画面讯号（场信号） 。 拨到 TV-H：用于观测电视讯号之水平画面讯号（行信号） 。28同步波形（触发准位）调整旋钮（LEVEL） ：旋转此钮以同步波形，并设定该波形的起始点。将旋钮向 “?”方向旋转，触发准位会向上移；将旋钮向 “?” 方向旋转，则触发准位向下移。四、水平偏向29TIME/DIV：扫描时间选择钮，扫描范围从 0.2?S/DIV 到 0.5?S/DIV 共 20 个档位。X-Y设定为 X-Y 模式。此旋钮可用来控制所要显示波形的周期数，假如所显示的波形太过于密集时， 则可将此旋钮转至较快速之扫描文件位；假如所显示的波形太过于扩张，或当输入信号时可能呈 现一直线，则可将此旋钮转至低速档，以显示完整的周期波形303132可变控制旋钮（SWP. VAR） ：扫描时间的可变控制旋钮，指示数值将被校准。 ?10 MAG：水平放大键，按下此键可将扫描放大 10 倍。 水平位置调整钮?POSITION?：轨迹及光点的水平位置调整钮 接地 （GND） ：本示波器接地端子15五、单一频道基本操作法本节以 CH1 为范例，介绍单一频道的基本操作法。CH2 单频道的操作程序是相同的，仅需 注意要改为设定 CH2 栏的旋钮及按键组。 插上电源插头之前，请务必确认后面板上的电源电压选择器已调至适当的电压文件位。确认 之后，请依照下表 1-1-1 所示，顺序设定各旋钮及按键。 表 1-1-1 单一频道基本操作按钮设定 项 目 管脚6 23管脚 OFF 状态 中央位置 中央位置设定POWER INTEN FOCUS4VERT MODE ALT/CHOP CH2 INV POSITION? VOLTS/DIV VARIABLE AC-GND-DC SOURCE SLOPE TRIG. ALT TRIGGER MODE TIME/DIV SWP. VAR ?POSITION? ?10 MAG14CH1 凸起 (ALT) 凸起19 22 21 1812 16117 910中央位置 0.5V/DIV 顺时针转到底 CAL 位置 GND CH1 凸起 (+斜率) 凸起 AUTO 0.5mSec/DIV 顺时针到底 CAL 位置 中央位置 凸起2326272529303231按照上表设定完成后，请插上电源插头，继续表 1-1-2 步骤 表 1-1-2 单一频道基本操作步骤6? 按下电源开关，并确认电源指示灯5亮起。约 20 秒后 CRT 显示屏上应会出现一条轨迹，若在 60 秒之后仍未有轨迹出现，请检查上列各项设定是否正确。 ? 转动 INTEN2及 FOCUS113钮，以调整出适当的轨迹亮度及聚焦。4? 调 CH1 POSITION 钮及 TRACE ROTATION8，使轨迹与中央水平刻度线平行。1? 将探棒连接至 CH1 输入端 ? 将 AC-GND-DC ? 调整 FOCUS310，并将探棒接上 2Vp-p 校准信号端子。置于 AC 位置，此时，CRT 上会显示如图 1-1-2 的波形。钮，使轨迹更清晰。7? 欲观察细微部份，可调整 VOLTS/DIV ? 调整?POSITION11及 TIME/DIV3229钮，以显示更清晰的波形。及?POSITION?钮，以使波形与刻度线齐平，并使电压值(Vp-p)及周期(T)易于读取。5图 1-1-2AC 位置时 CRT 显示波形六、双频道操作法双频道操作法与单频道操作的步骤大致相同，仅需按照下列说明略作修改: ? 将 VERT MODE14置于 DUAL 位置。此时，显示屏上应有两条扫描线，CH1 的轨迹为校准信号的方波rCH2 则因尚未连接信号，轨迹呈一条直线。 ? 将探棒连接至 CH2 输入端20 ，并将探棒接上2Vp-p 校准信号端子111。 1-1-3 显示。? 按下 AC-GND-DC 置于 AC 位置，调?POSITION 钮19 ，以使两条轨迹如图CH1信CH2信图 1-1-3两条轨迹波形当 ALT/CHOP 放开时(ALT 模式) ，则 CH1 和 CH2 的输入讯号将以交替扫描方式轮流显示， 一般使用于较快速之水平扫描文件位;当 ALT/CHOP 按下时(CHOP 模式) ，则 CH1&CH2 的 输入讯号将以大约 250kHz 斩切方式显示在屏幕上，一般使用于较慢速之水平扫描文件位。在双轨迹(DUAL 或 ADD) 模式中操作时，SOURCE 选择器23必须拨向 CH1 或 CH2 位置，选择其一作为触发源。若 CH1 及 CH2 的信号同步，二者的波形皆会是稳定的；若不同步，则仅 有选择器所设定之触发源的波形会稳定，此时，若按下 TRIG. ALT 键 稳定显示。 注意 : 请勿在 CHOP 模式时，按下 TRIG. ALT 键，因为 TRIG. ALT 功能仅适用于 ALT 模 式。27 ，则两种波形皆会同步§ 1.1.2 毫伏表毫伏表是测量正弦交流电压有效值的电子仪器。与一般交流电压表相比，毫伏表的量限多，6频率范围宽，灵敏度高，适用范围更广；毫伏表的输入阻抗高，输入电容小，对被测电路影响小。 因此，在电子电路的测量中毫伏表得到了广泛的应用。 目前电子技术实验中常用的毫伏表有 CB-9B 型真空毫伏表和 DA－1 型超高频毫伏表等。 一、真空管毫伏表 CB-9B 型真空毫伏表为真空管放大检波式电压表。被测电压经过仪器内部放大和整流后再送 至磁电系测量机构，表面示值均按正弦交流电压的有效值刻度。 1、主要技术指标 （1）测试电压范围：10mV～300V，共分 10 挡； （2）频率范围：20Hz～1MHz； （3）输入阻抗：频率为 1kHz 时，1M ? ，70pF； （4）仪器基本误差：不超过满刻度的± 5%。 2、使用说明 CB-9B 型真空毫伏表的面板布置如图 1-1-3 所示。图 1-1-3 CB-9B 型真空毫伏表的面板 注意：由于真空毫伏表的过载能力较差，使用中应特别注意避免过载。 使用说明如下： 1 接电方式；本仪器为真空毫伏表，一般需要预热。由于灵敏度高，在测量接线时，应该先 ○ 将量程拨到最大量程 300V/+50db，之后接输入地线，再接入另一根输入信号线；进行测量，测量 时顺时针逐步减小电压量程，使指针处于大于 1/2 的位置，此时读出的数据；记录量程（旋钮位 置） （例如 1V/0db） 。 1 所记 ② 调零：先将量程拨回最大量程 300V/+50db，之后将输入两端短接，再将旋钮旋转到○ 录量程的位置 （例如 1V/0db） ， 进行零点调整， 使表针和零刻度对齐， 再拨回最大量程 300V/+50db， 分开输入两端，零点调整结束。71 所记 ③ 精确测量：接输入地线，再接入另一根输入信号线；顺时针逐步减小电压量程直到○ 录量程的位置（例如 1V/0db） ，读出量程即为精确测量数据。 ④ 断电方式：测量结束后，应该先将量程拨到最大量程 300V/+50db，断开信号输入线，再 断开接地线，以免因感应电压使仪表过载，打断表针。§ 1.1.3 低频电子仪器使用练习概述：在电子电路的设计、调试和维修过程中，电路的主要参数和基本波形的调试是一项重 要而基本的工作。因此，掌握测量仪器的使用是每个电子技术人员的一项基本技能。在电子电路 实验中，常用测量仪器包括低频信号发生器、示波器、交流毫伏表和晶体管特性图示仪。 知识目标 ⑴ 了解低频信号发生器、示波器、交流毫伏表的基本结构及用途。 ⑵ 了解上述三种仪器的主要技术指标及使用范围。 技能目的 ⑴ 掌握低频信号发生器、示波器、交流毫伏表面板上各旋钮的作用和调节方法。 ⑵ 学会使用低频信号发生器输出一定频率和幅度的正弦信号。 ⑶ 学会使用示波器测量信号的幅度和频率。 ⑷ 学会使用交流毫伏表测量信号的幅度。 一、实验原理与说明 ⑴ 低频信号发生器为电路提供各种频率和幅度的正弦输入信号，信号的频率为 20Hz ～ 1MHz，幅度为 1mV～5V。 ⑵ 示波器用来观察电路中各点的波形， 以监视电路是否正常工作， 同时还用于测量小型的周 期、幅度及电路的特性曲线。示波器所测量信号幅度为信号的峰-峰值。 ⑶ 交流毫伏表用于测量电路中正弦信号的有效值，其电压测量范围在 1mV～300V，频率范 围在 20Hz～1MHz。 二、实验仪器与设备 ⒈ 低频信号发生器(模拟实验箱)1 台；⒉ 示波器（COS-620）1 台；⒊ 交流毫伏表（GB-9） 1 台。 三、实验内容和步骤 ⒈ 示波器校准 (1) 接通示波器的电源开关，调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”、“标尺亮度”及 X 轴 Y 轴移 位旋钮，使扫描时基线处于屏幕中心位置。 (2)显示方式选择开关置于“YA”，Y 轴输入选择开关置于“AC”，触发源选择置于“内”，触发 耦合开关置于“AC”，触发方式置于“自动”。 (3)将“微调 t/div”旋钮置于“0.2ms”，YA 通道的“微调 V/div”旋钮置于“0.2V”，示波器探头接在8校准信号的输出端和 YA 通道的输入端之间。 (4)调整“微调 t/div”旋钮里层的微调（红色）旋钮，使显示的方波在水平方向恰好占 5 个格， 完成频率校准。 （5）调整 YA 通道的“微调 V/div”旋钮里层的微调（红色）旋钮， 使显示的方波在垂直方向恰好占 5 个格，完成幅度校准。 2．用示波器和交流毫伏表测量信号参数。 （1） 调整低频信号发生器(模拟实验箱)有关旋钮， 使其输出频率分别为 100HZ、 1HZ、 10HZ、 100HZ、有效值分别为 1V、100mV、10mV、1mV 的正弦信号。 （2）改变示波器的“微调 t/div“和“微调 V/div”旋钮，测量信号源的输出电压频率和峰峰值， 填入表 3-1-1 中。 （3）改变交流毫伏表的量程，测量信号源输出电压有效值，填入表 1-1-3 中。 表 1-1-3 示波器和毫伏表测量练习 信号电压频率 100HZ 1KHZ 10KHz 100KHZ 四、注意事项 （1）注意各仪器的连接方法及接地问题。 （2） 在使用交流毫伏表时， 应先将输入端短路， 调节“调零”旋钮使指针指示为零再开始测试。 （3）拨动仪器面板各旋钮时，用力要适当，不可用力过猛，以免造成机械损坏。 要求 实验报告 （1） 认真整理测试记录，并将测试数据填入表格。 （2） 比较示波器测量的信号参数与低频信号发生器输出信号参数之间的差异。 （3） 说明示波器所测信号电压的峰峰值与交流毫伏表测量的有效值之间的关系。 思考题 1． 欲测量一个别 20HZ 以内的正弦波信号，应选用万用表、毫伏表、示波器中的哪一种仪 器，为什么？ 2． 若用万用表测量实验中信号源输出的信号，会出现怎样的测量结果？ 示波器测量值 周期/ms 频率/Hz 信号电压毫 伏表读数/V 示波器测量值 峰峰值/mV 有效值/mV§ 1.2 常用电子元器件的认识及简易测试电子元器件是组成电路的基本要素，正确地选择和使用元器件是保证电路良好运行的重要条9件。这里主要介绍电阻器、电容器、电感器、晶体管及集成电路等常用电子元器件的结构特点、 性能参数及测试方法，使读者能够科学地选用。 知识目标： （1）了解电阻器、电容器、电感器、晶体管及集成电路等常用电子元器件的结构特点和性能 作用。 （2）了解元器件的型号命名、性能参数及测试方法。 技能目标： （1）学会测试、判断元器件的好坏。 （2）能够正确地选择和使用元器件。§ 1.2.1 电阻器电阻器的主要作用是限流、分流、降压、分压、负载、阻抗匹配、阻容滤波等。电阻器是电 路元件中应用最广泛的一种。 一、电阻器的类别 电阻器有多种分类方式，按结构可分为固定电阻器、可变电阻器（电位器）和敏感电阻器； 按其材料和工艺可分为碳膜式电阻、实芯式电阻、金属线绕电阻等。常用电阻器的外形如图 1-2-1 所示。图 1-2-1各类电阻器固定式电阻简称电阻。可变式电阻器分为滑线式变阻器和电位器，常用于调节电路。敏感电 阻有光敏电阻、热敏电阻、气敏电阻等，它们均是利用材料电阻率随物理量变化而变化的特性制 成，多用于控制电路。熔断电阻会因电路达到超负荷时间限制而熔断开路，从而起到保护电路的 作用。新型的电阻元件是片状电阻器，也称表面安装元件，是由陶瓷基片、电阻膜、玻璃釉保护10层和端头电极组成的无引线结构电阻元件。这种片状的新型元件具有体积小、重量轻、性能优良、 温度系数小、阻值稳定及可靠性强等优点，但其功率一般都不大。 二、电阻器的主要参数 电阻器的主要参数有标称阻值、阻值误差、额定功率、最高工作温度、最高工作电压、噪声、 温度特性和高频特性等。通常在选用电阻器时，只考虑标称阻值、阻值误差和额定功率 3 项。对 有特殊要求的电阻器，需要考虑其他指标。 1、标称阻值 电阻器上所标的阻值即标称阻值。标称阻值是按国家标准标注的，可参阅附录一。 2、阻值误差 阻值误差也称允许误差，阻值误差为电阻器的实际值与标称值的差值除以标称阻值所得的百 分数。普通电阻器的误差分为 3 个等级，即阻值误差≤±5%称 I 级；阻值误差≤±10%称Ⅱ级；阻值 误差≤±20%称Ⅲ级。误差越小，表明电阻器的精度越高。由于制造技术的发展，电阻器的阻值误 差在± 5%以内。 标志电阻器的阻值和误差的方法有两种：一是直标法，二是色标法（固定电阻器用） 。直 标法是用数字直接标注在电阻上，如图 1-2-2 所示。图 1-2-2 电阻器直标法 色标法是用不同颜色的色环来表示电阻的阻值和误差，各色环颜色所代表的含义如图 1-2-3 所示，色标法表示的单位为欧姆。例如，图 1-2-3（a）中第一色环为红、第二色环为黄、第三色 环为绿、第四色环为银，则电阻阻值为 24× 105Ω=2400KΩ，阻值误差 10%。 电阻器色环助记口诀：棕 1 红 2 橙上 3，4 黄 5 绿 6 是蓝，7 紫 8 灰 9 雪白，黑色是 0 须记牢。11（a） 图 1-2-3 3、额定功率（b） 电阻器色标法额定功率是指电阻器在规定的环境温度和湿度下长期连续工作，电阻器所允许消耗的最大功 率。为保证安全工作，一般选额定功率大于其在电路中消耗功率的 2～3 倍。 三、电阻器的型号命名 根据中国国家标准，电阻器的型号由 4 部分组成：第一部分用汉语拼音表示主称，用 R 表示 电阻器，用 W 表示电位器，第二部分用汉语拼音表示材料，第三部分用汉语拼音或阿拉伯数字表 示特征，第四部分用阿拉伯数字表示序号。 例如：高功率碳膜电阻器电阻器的型号命名，可参阅附录一。 四、电阻器的选用和测量 这里给出几种常见电阻器的结构与特点，如表 1-2-1 所示，可供选用时参考。12表 1-2-1 几种常用电阻器的结构与特点 电阻器的类型 碳膜电阻器 金属膜电阻器 金属膜氧化膜 电阻器 实芯碳质电阻器 型号 RT 型 RJ 型 应用特点 性能一般，价各便宜，大量应用于普通电路中 与碳膜电阻相比，体积小，噪声低，稳定性好，但成本 较高，多用于要求较高的电路中 与金属膜电阻器相比，性能可靠、过载能力强、功率大 过负荷能力强，可靠性较高，但噪声大、精度差、分布 电容电感大，不适宜要求较高的电路。 阻值精确、功率范围大、工作稳定可靠、噪声小、耐热 线绕电阻器 RX 型 性能好，主要用于精密和大功率场合。但其体积较大、 高频性能差、时间常数大、自身电感较大，不适用于高 频电路 阻值变化和中间触头位置的关系有直线式、对数式和指 碳膜电位器 WT 型 数式 3 种。并有大型、小型、微型几种，有的和开关组 成带开关电位器。碳膜电位器应用广泛 线绕电位器 WX 型 用电阻丝在环状骨架上绕制而成。其特点是阻值变化范 围小、寿命长、功率大RY 型RS 型测量电阻的方法很多，可用欧姆表、电阻电桥和万用表欧姆挡直接测量，也可通过测量电 阻的电流和电压，再由欧姆定律算出电阻值。 用万用表欧姆挡测量电阻的方法是：①选挡――拨功能开关到“Ω”挡位，量程开关至适挡； ②调零；③测电阻（实验前实验老师准备各种电阻已备测量） 。§ 1.2.2 电容器电容器是一种储能元件，在电路中用于调谐、滤波、耦合、隔直、旁路、能量转换和延时等。 一、电容器的类别 电容器按其容量是否可调来分：固定式电容、半可变式电容、可变电容器 3 种。按其所用介 质分为，金属化纸介质电容器、钽电解电容器，云母电容器、薄膜介质电容、瓷介质电容器等。 几种常见电容器的外形如图 1-2-4 所示。13图 1-2-4 常用电容器的外形 固定电容器简称电容。半可变电容器又称微调电容器或补偿电容器，其特点是容量可在小范 围内变化（几皮法～几十皮法，最高可达 100 皮法） 。可变电容器的电容量可在一定范围内连续变 化，它们由若干片形状相同的金属片并接成一组（或几组）定片和一组（或几组）动片，动片可 以通过转轴转动，以改变动片插入定片的面积，从而改变电容量；如图 1-2-5 所示。图 1-2-5 二、电容器的主要参数半可变电容器电容器的主要参数为标称容量、容量误差、额定工作电压、绝缘电阻和介质损耗等。通常在 选用电容时，只需考虑标称容量、容量误差、额定工作电压 3 项。 1、标称容量 电容器的容量是指电容器加上电压后储存电荷的能力。标称容量是指电容器上标出的名义电 容量值。电容器的容量是按国家规定的系列标注的，如表 1-2-2 所示。任何电容器的标称容量都 满足表中数据乘以 10n（n 为整数） 。 表 1-2-2 标称容量系列14电容器类别 高频纸介质电容、云母纸介质电容、玻璃釉介 质电容、音频（无极性）有机薄膜介质电容 纸介质电容、金属化纸介质电容、复合介质电 容、低频（有极性）有机薄膜介质电容 电解电容器 2、容量误差标称值系列 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1 1.0 1.5 2.0 2.2 3.3 4.0 4.7 5.0 6.0 6.8 8.0 1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8容量误差或允许误差是指实际容量与标称容量之差除以标称容量所得的百分数。是容器的容 量误差分 8 级，如表 1-2-3 所示。一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级，电解电容器常用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级。 表 1-2-3 电容器的容量误差级别 精度等级 允许误差/% 00 （01） 00 （02） ± 1 ± 2 Ⅰ ± 5 Ⅱ ± 10 Ⅲ ± 20 Ⅳ +20/-10 Ⅴ +50/-20 Ⅵ +50/-30电容器的标识方法有 3 种：一是直标法，二是数码法，三是色标法。 （1） 直标法：将电容器的容量、耐压及误差直接标注在电容上。通常是用表示数量的字母 m（10-6） 、n（10-9）和 p（10-12）加上数字组合表示。 例如：4n7 表示 4.7× 10-9F=4700pF，47n 表示 47× 10-9F=47000pF=0.047mF，6p8 表示 6.8pF。 另外，有时在数字前冠以 R，如 R33，表示 0.33mF；有时用大于 1 的四位数字表示，单位为 pF， 如 2200 表示为 2200pF；有时用小于 1 的数字表示，单位为 mF，如 0.22 为 0.22mF。 （2） 数码法：用 3 位数字来表示容量的大小，单位为 PF。前两位为有效数字，第三位表 示倍率，即乘以 10i，i 的取值范围是 1～9，但 9 表示 10-1。 例如：333 表示 33 000PF 或 0.033μF；229 表示 2.2pF。 例如 223 代表 22× 103pF＝22000pF ＝0.022mF，又如 479 代表 47× 10-1pF＝4.7pF。这种表示法最为常见。 （3） 色标法：这种表示法与电阻器的色环表示法类似，颜色涂于电容器的一端或从顶端向 引线侧排列。色码一般只有三种颜色，前两环为有效数字，第三环为位率，单位为 pF。 3、额定工作电压 额定工作电压是电容器在规定的工作温度范围内，长期、可靠地工作所能承受的最高电压。 三、电容器的型号命名 根据国家标准，电容器的型号由 4 部分组成：第一部分用汉语拼音表示主称，第二部分用汉 语拼音表示材料， 第三部分用汉语拼音或阿拉伯数字表示特征， 第四部分用阿拉作数字表示参数。 例如：小型金属化纸介质电容器15电容器的型号命名，可参阅附录一。 四、电容器的选用及测试 电容器的种类繁多，性能指标各异，合理选用电容器对实际电路很重要。对于一般电路可选 用瓷介电容器；要求较高的中高频、音频电路可选用涤纶或聚苯乙烯电容器（例如，谐振回路要 求介质损耗小， 可选用高频瓷介质或云母电容器） ； 电源滤波、 退耦、 旁路可选用铝或钽电解电容。 常用电容器的性能特点如表 1-2-4 所示。使用时应根据电路要求进行选择。 表 1-2-4 几种常用电容器的性能特点电容器的类别 铝电解电容器 型号 CD 型 应用特点 有极性之分，容量大，耐压高，容量误差大，且随频率而变动，绝缘电阻 低，漏电流大钽电解电容器 铌电解电容器CA 型 CN 型有极性之分，体积小，容量大，耐压高，性能稳定，寿命长，绝缘电阻大， 温度特性好，但成本高，用在要求较高的设备中云母电容器CY 型高频性能稳定，介质损耗小、绝缘电阻大，温度系数小，耐压高（从几百 伏到几千伏） ，但容量小（从几十皮法～几万皮法）体积小，损耗小，绝缘电阻大，温度系数小，可工作在超高频范围，但耐 瓷介质电容器 压较低（一般为 60ν～70ν） ，容量较小（一般为 1 pF～1000 pF） 。为提高 CC 型 容量，采用铁电陶瓷和独石为介质，其容量分别可达 680 pF～0.047μF 和 0.0 微法～几微法，但其温度系数大、损耗大、容量误差大 体积小，容量可以做得较大，且结构简单，价格低廉，但介质损耗大，稳 纸介质电容器 CZ 型 定性不高，主要用于低频电路的旁路和隔直电容，其容量一般为 100pF～ 10μF 金属化纸介质电 容器 （苯）有机薄膜 电容器（涤）有 机薄膜电容器 CJ 型 其性能与纸介质电容器相仿。但它有一个最大特点是被高电压击穿后，有 自愈作用，即电压恢复正常后仍能工作 与纸介质电容器相比，它的优点是体积小，耐压高、损耗小、绝缘电阻大、 稳定性好、但温度系数大CB 型 CL 型16电容器装接前应进行测量，看其是否短路、断路或漏电严重，利用万用表的欧姆挡可以简单 地测量。具体方法是：容量大于 100μF 的电容器用 R× 100Ω 挡测量；容量在 1～100μF 以内的电 容器用 R×1KΩ 挡测量；容量更小的电容器用 R×10KΩ 挡测量。对极性电容，将黑表笔接电容器 的正极，红表笔接电容器的负极，若表针摆动大，且返回慢，返回位置接近∞，说明该电容器正 常，且电容容量大；若表针摆动大，但返回时，表针显示的 Ω 值较小，说明该电容漏电流较大； 若表针摆动很大；接近于 0Ω，且不返回，说明该电容器已击穿；若表针不摆动，则说明该电容器 已开路，失败。对非极性电容，两表笔接法随意。另外，如果需要对电容器再一次测量时，必须 将其放电后方能进行。 如果要求更精确的测量，可以用交流电桥和 Q 表（谐振法）来测量，这里不作介绍。§ 1.2.3 电感器电感器是利用电磁感应原理制成的元件，它通常分两类：一类是应用自感作用的电感线圈； 另一类是应用互感作用的耦合电感。电感器的应用范围很广，它在调谐、振荡、匹配、耦合、滤 波、陷波等电路中都是必不可少的。由于电感工作频率、功率、功用等的不同，使其结构多种多 样。一般电感器是由漆包线在绝缘骨架上绕制的线圈，作为存储磁能的元件。为了增加电感量， 提高品质因数和减小体积，通常在线圈中加入软磁性材料的磁心。一、电感器的类别 根据电感器的电感量是否可调，电感器分为固定、可变和微调电感器。常见电感器外形如图 1-2-6 所示。 可变电感器的电感量可利用磁心在线圈内移动而在较大的范围内调节。它与固定电容器配合 用于在谐振电路中起调谐作用。 微调电感器可以满足整机调试的需要和补偿电感器生产中的分散性， 一次调好后， 不再变动。 除此之外，还有一些小型电感器，如色码电感器、平面电感器和集成电感器，可满足电器设备小 型化的需要。17图 1-2-6 二、电感器的主要参数电感器外形电感器的主要参数为电感量、品质因数、额定电流和分布电容等。 1、电感量 电感量是指电感器通过变化电流时产生感应电动势的能力，其大小与导磁率 μ、线圈几何尺 寸和匝数等有关。电感量的主要参数表示方法有直标法、色标法和电感值数码表示方法 3 种。直 标法是指在小型固定电感器的外壳上直接用文字标出电感器的主要参数，如电感器的电感量、误 差和最大直流工作电压直接标注在电感器上。色标法是用不同颜色的色环来表示电感器的参数， 其颜色所代表的含义与电阻色环完全相同，单位为 μH。数码法是用 3 位数字来表示电感量的大 小，单位为 μH，前两位数字为电感值的有效数字，第三位数字表示倍率，即乘以 10i，i 的取值范 围是 0～9，例如：223 表示 22× 103。小数点用 R 表示 ，例如 1R8 表示 1.8μH;R68 表示 0.68μH。 2、品质因数 品质因数为线圈中存储能量和消耗能量的比值， 通常用 Q=?L 来表示， 它反映电感器传输能 R量的效能.Q 值越大，损耗越小，传输效能越高，一般要求 Q=50～300。 3、额定电流 额定电流主要对高频电感器和大功率调谐电感器而言。通过电感器的电流超过额定值时，电 感器将发热，严重时会烧坏。 4、分布电容 分布电容是由于线圈每两圈（或每两层）导线间可以看成是电容器和两块金属片，导线之间 的绝缘材料相当于绝缘介质，这样形成一个很小的电容。由于分布电容的存在，将使线圈的品质 因数 Q 值下降。18三、电感器的型号命名 根据国家标准，电容器的型号由 4 部分组成：第一部分用汉语拼音表示主称，第二部分用汉 语拼音表示特征，第三部分用汉语拼音表示型式，第四部分用汉语拼音表示区别代号。 例如：小型高频电感器四、电感器的选用及测试 根据电路要求选择电感器的类型、电感量、误差及品质因数；根据线路工作电流选择电感器 的额定电流。选电感器时，首先应明确其使用频率范围（铁心线圈只能用于低频，一般铁氧体线 圈、空心线圈可用于高频） ，再考虑电感量、误差及品质因数等。 线圈是磁感应元件，它对周围的电感性元件有影响，安装时一定要注意电感性元件之间的相 互位置，一般应使相互靠近的电感线圈的轴线互相垂直，必要时可在电感性元件上加屏蔽罩。 电感器的常见故障有断路、短路等。为了保证电路正常工作，电感器装接前必须进行测量， 用万用表欧姆挡可以对电感器进行简单的测量，测量出电感线圈的直流电阻，并与其技术指标相 比较：若阻值比规定的阻值小得多，则说明线圈存在局部短路或严重短路情况；若阻值很大或表 针不动，则表示线圈存在断路。电感器的测量方法也可以用电桥法、谐振回路法测量。§ 1.2.4 半导体器件半导体（晶体）二极管和三极管是组成分立元件电子电路的核心器件。二极管具有单向导电 性，可用于整流、检波、稳压及混频等电路中。三极管是一种电流控制型器件，它最基本的作用 是信号放大或作无触点开关。它们的管壳上都印有规格和型号，以便选用。 一、半导体器体的型号命名 根据国家标准，半导体器件型号主要由 5 个部分组成，第一部分表示电极数，第二部分表示 材料和极性，第三部分表示类别，第四部分表示序号，第五部分表示规格号。 例如：①PNP 型低频小功率管 2NPN 型低频小功率管 ○19附录二、给出半导体器件的型号命名法，可供参考。场效应器件、半导体特殊器件、复合管、 激光型器件的型号由第三、四、五部分组成。 二、二极管 晶体二极管（简称二极管）是一种具有单向导电性的半导体器件。它是由一个 PN 结加上引 线及管壳构成的。 1、二极管的分类 晶体二极管种类很多，按制作材料不同分为硅二极管和锗二极管；按结构不同分为点接触二 极管和面接触二极管；按用途不同分为整流二极管、检波二极管、发光二极管、光电二极管、稳 压二极管、变容二极管等，它们的性能特点及应用见表 1-2-5。常见二极管外形如图 1-2-7 所示。1-2-7 常见二极管外形表 1-2-5几种常用二极管的性能特点及应用 应用特点 多用于整流、检波。整流二极管不仅有硅管和锗管之分，而且还有低频和 高频、大功率和中（小）功率之分。硅管具有良好的温度特性及耐压性能，二极管的类别普通二极管故使用较多。检波实际上是对高频小信号整流的过程，它可以把调幅信号 中的调制信号（低频成分）取出来。检波二极管属于锗材料点接触型二极 管，其特点是工作频率高，正向压降小 是将电信号转换成光信号的发光半导体器件，当管子 PN 结通过合适的正发光二极管向电流时，便以光的形式将能量释放出来。它具有工作电压低、耗电少、 响应速度快、寿命长、色彩绚丽及轻巧等优点（颜色有红、绿、黄等，形 状有圆形和矩形等） ，广泛应用于单个显示电路或做成七段显示器、 LED20点阵等。而在数字电路实验中，常用做逻辑显示器 是一种将光信号转换成电信号的半导体器件。光电二极管 PN 结的反向电 光电二极管 阻大小与光照强度有关系，光照越强，阻值越小。光电二极管可用于光的 测量。当制成大面积的光电二极管时，可作为一种能源，称为光电池 也称齐纳二极管，是一种用于稳压、工作于反向击穿状态的特殊二极管。 稳压二极管 稳压二极管是以特殊工艺制造的面接触型二极管，它是利用 PN 结反向击 穿后，在一定反向电流范围内，反向电压几乎不变的特点进行稳压的 变容二极管 在电路中能起到可变电容的作用，其结电容随反向电压的增加而减小。变 容二极管主要用于高频电路中，如变容二极管调频电路2、二极管的主要参数 （1）最大整流电流 IF。最大整流电流是指二极管长期连续工作时，允许通过的最大正向平均 电流。使用时应注意通过二极管的平均电流不能大于这个值，否则将可能导致二极管损坏。 （2）最高反向工作电压 URM。最高反向工作电压是指为避免二极管击穿，所能加于二极管 上的反向电压最大值。为了安全起见，通常最高反向工作电压为反向击穿电压的 1/3 到 1/2。 （3）最高工作频率 fM。由于 PN 结具有电容效应，当工作频率超过某一限度时，其单向导电 性将变差，该频率为二极管最高工作频率 fM。点接触二极管的 fM 值较高（达 100MHZ 以上） ，面 接触二极管的 fM 值较低（为数千赫） 。 3、二极管的检测与选用 一般二极管的检测有极性判别和好坏判断两种方法。 （1） 二极管的极性判别。普通二极管外壳上一般标有极性，如用箭头、色点、色环或管脚 长短等形式做标记。箭头所指方向或靠近色环的一端为阴极，有色点或长管脚为阳极，若标识不 清时可用万用表进行判别。 用万用表的 R× 1k 挡 （或 R× 100 挡） ， 两表笔分别接触二极管两个电极， 如果二极管导通，表针指在 10kΩ 左右（5～15kΩ 之间） ，两表笔反向，表针不动，则二极管导通 时黑表笔一端为二极管的正极，红表笔一端为二极管的负极。 （2） 二极管的好坏判断。 用万用表检测二极管， 当有下列现象之一者， 二极管损坏或不良： ① 两表笔正反向测量表针均不动，二极管开路。 ② 两表笔正反向测量阻值均很小或为 0Ω，二极管短路。 ③ 正向测量表针指示 10kΩ 左右，反向测量表针指示值亦较小，二极管反向漏电流大， 不宜使用。 对于检测的二极管正反向电阻阻值差越大，说明管子的质量越好。 若用数字万用表进行检测，可以直接使用数字万用表的二极管挡。对于硅二极管，当红表笔 接在管子的正极， 黑表笔接在管子的负极， 显示数字在 500～700 之间为正常； 对换表笔再次测量， 应无数字显示。对于锗二极管，当红表笔接在管子的正极，黑表笔接在管子的负极，显示数字小21于 300 为正常。如果两次测量，均无数字显示，说明二极管开路：两次测量均为零，说明二极管 短路。 在某些特殊情况下，用万用表也不能判断其性能，可用 JT-1 型晶体管特性图示仪模拟二极管 的工作环境进行测量。 二极管的应用范围很广， 要根据电路要求正确选用， 选用原则是不能超过二极管的极限参数， 即最大整流电流、最高反向工作电压、最高工作频率、最高结温等，并留有一定的余量。此外， 还应根据技术要求进行选择。如：当要求反向电压高、反向电流小、工作温度高于 100℃时应选 择硅管；需要导通电流大时，选面接触型硅管；要求低导通压降时选锗管；工作频率高时，选点 接触型二极管（一般为锗管） 。特殊二极管的选择，则要考虑其特殊功用和特有参数指标。三、三极管 1、三极管的分类 晶体三极管（简称三极管）是具有两个 PN 结的三极半导体器件。晶体三极管种类很多，按 制作材料和导电极性不同分为 NPN 硅管、PNP 硅管、NPN 锗管、PNP 锗管：按结构不同分为点 接触型三极管和面接触型三极管，按功率不同分为大、中、小功率三极管，按频率不同分低频管、 高频管、 微波管， 按功能和用途不同分为放大管、 开关管、 达林顿管等。 常见三极管外形如图 1-3-7 所示。图 1-3-7常见三极管形2、三极管的主要参数： (1). 电流放大倍数 ? (hFE)和 ? 。 ? 是三极管的交流电流放大倍数，表示三极管对交流信号的 放大能力。 ? 是三极管的直流电流放大倍数，表示三极管对直流信号的放大能力。由于这两个参 数近似相等，所以在使用时不再区分。为了直观地表明三极管的放大倍数，常在三极管的外壳上 点上色标，常见的色标与 ? 值的对应关系见表 1-2-6 所示。 表 1-2-6 国产小功率管色标与 ? (hFE) 值的对应关系22色点棕红橙黄绿蓝紫灰白黑5～15 15～25 25～40 40～55 55～80 80～120 120～180 180～270 270～400 400～600 hFE (2). 集电极最大允许电流.是指当三极管的 β 值下降到 2/3 时，管子的集电极电流。(3). 集-射反向击穿电压 U CEO ( U BR )。 是指基极开路时， 集电极与发射极之间允许加的最大 电压。 （4）集电极最大允许耗散功率 PCM 。是决定管子温度升的参数。 （5）特征频率 f T 。三极管工作频率超过一定值时，β 值开始下降，当 β=1 时，所对应的频 率为特征频率。在这个频率下工作的三极管已失去放大能力。3、三极管的检测与选用 （1）管型及管脚的判别。 ① 外观识别三极管电极（管脚） ，有些金属外壳封装的小功率三极管，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， 3 根电极依次为 e、b、c；如果管壳上无定 位销，且 3 根电极在半圆内（或等腰三角形） ，将有 3 根电极的半圆置于上方，按顺时针方向，3 根电极依次为 e、b、c，如图 1-3-8（a）所示。有些塑料外壳封装的小功率三极管，面对平面，3 根电极置于下方，3 根电极依次为 e、b、c，如图 1-3-8（b）所示。对于大功率三极管，外型一般 为 F 型和 G 型两种，如图 1-3-8（c）所示。F 型管从外形上只能看到两根电极，将管底朝上，2 根电极置于左方，则上为 e，下为 b，底座为 c。G 型管的 3 个电极一般在管壳的顶部，将管底朝 上，3 根电极置左方，从最下电极起，顺时针方向依次为 e、b、c。若电极不易辨别，可按下述方 法进行测试。图 1-3-8三极管的极性（管脚）识别② 判别管子类型。NPN 型和 PNP 型三极管的 PN 结等效电路如图 1-3-9（a）所示。从图中23可见，用万用表欧姆挡测量集电极 c 和发射极 e，不管表笔怎样连接，总有一个 PN 结处于反向截 止状态，所以我们在三极管的 3 个电极中，如果测得其中有两个电极正、反向电阻值均较大，则 剩下的电极为基极 b。当基极确定后，用黑表笔接基极，红表笔分别和另外两个电极相接，若测 得两个电阻均很小，即为 NPN 型三极管；若测得两个电阻均很大，即为 PNP 型三极管。 ③ 判断集电极和发射极。通过一个 100kΩ 电阻把已知的基极和假定的集电极接通，如果是 NPN 型管，万用表黑表笔接假定的集电极，红表笔接假定的发射极，如图 1-3-9（b）所示。此时， 万用表上读出一个阻值；而后把假定的集电极和发射极互换，进行第二次测量，两次测量中，测 得阻值小的那一次，与黑表笔相接的那一极便是集电极。图 1-3-9万用表判别管型及管脚应该指出，三极管的管脚必须正确确认，否则，按入电路不但不能正常工作，还可能烧坏管 子。 以上介绍的是比较简单的测试，要想进一步精确测试，可以借助于 JT―1 型晶体管图示仪， 它能十分清晰地显示出三极管的输入特性曲线以及电流放大系数 β 等。 （2）性能参数的测量。 ①β 值的测量：多数万用表都设有测量三极管 β 值的挡位，具体测量方法按万用表说明书给 出的方法去测。 ②穿透电流 I CEO 的测量；对于 NPN 型管，黑表笔接 c，红表笔接 e；对于 PNP 型管，红表 笔 c 接，黑表笔 e 接，所测出的阻值越大，穿透电流越小。一般用 RX1kΩ 挡测量小功率硅管。 表针应不动，由于锗管 ICEO 较大，用 R× 1kΩ 挡测量表针应有明显的偏转。 （3）三极管的选用。按电路要求选用三极管的类型及参数。一般选管时，应使管子的特征频 率高于电路工作频率的 3～10 倍，电流放大系数选在 40～100，最高反向击穿电压大于电源电压， 集电极最大电流、集电极耗散功率等极限参数降为原值的 2/3 来选用。 其他晶体管的选用，在考虑电路要求的同时还要充分注意其个性特征。如晶闸管的过载能力 差、触发电压值的限度及误导问题以及场效应管对栅极的保护问题等等。24§ 1.2.5 集成电路集成电路是利用半导体工艺和薄膜工艺将一些晶体管、电阻、电容、电感以及连线等制作在 同一硅片上，成为具有特定功能的电路，并封装在特定的壳中。集成电路与分立元件相比具有体 积小、重量轻、成本低、功耗小、可靠性高等优点。 一、集成电路分类及特点 集成电路按功能不同分模拟集成电路和数字集成电路。 模拟集成电路分为线性和非线性两种， 其中线性集成电路包括直流运算放大器、音频放大器等。非线性集成电路包括模拟乘法器、比较 器、A/D（D/A）转换器；数字集成电路包括触发器、存储器、微处理器和可编程器件。按集成度 可分为小规模集成电路（SSI） 、中规模集成电路（MSI） 、大规模集成电路（LSI） 、超大规模集成 电路（VLSI）及系统芯片（SOC，其集成度已达 1000 万门～2500 万门） 。按外形可分为圆型、扁 平型和双列直插型等，如图 1-3-10 所示。按导电类型不同可分为单极型集成电路和双极型集成电 路。双极型集成电路工作速度快，但功耗较大，而且制造工艺复杂，如 TTL 和 ECL 集成电路。 单极型集成电路工艺简单、功耗低，工作电源电压范围较宽，但工作速度慢，如 CMOS、PMOS 和 NMOS 集成电路。集成电路外形 二、集成电路的型号命名法 根据国家标准，集成电路型号主要由 5 个部分组成，第一部分表示国家，第二部分表示类型，第 三部分表示系列品种，第四部分表示工作温度范围，第五部分表示封装。 例如 1：例如 2：25例如 3：三、集成电路外引线的识别 使用集成电路前，必须认真查对识别集成电路的引脚，确认电源、地、输入、输出、控制等 的引脚号，以免因错接而损坏器件。引脚排列的一般规律为；圆型集成电路识别时，面向引脚正 视，从定位销顺时针方向依次为 1、2、3、4…如图 1-3-11（a）所示，圆型多用于模拟集成电路； 扁平和双列直插型集成电路识别时， 将文字符号标记正放 （一般集成电路上有一圆点或有一缺口， 将缺口或圆点置于左方） ，由顶部俯视，从左下脚起，按逆时针方向数，依次为 1、2、3、4…如 图 1-3-11（b）所示，扁平型多用于数字集成电路。双列直插式封装广泛应用于模拟和数字集成电 路。图 1-3-11 集成电路外引线的识别 四、集成电路使用注意事项 ① 集成电路使用时，电源电压要符合要求。TTL 电路为+5V，CMOS 电路为 3～18V，电压 要稳，滤波要好。 ② 集成电路使用时，要考虑系统的工作速度，工作速度较高时，宜用 TTL 电路（工作频率 ＞１MHz） ；工作速度较低时，应用 CMOS 电路。26③ 集成电路使用时，不允许超过其规定的极限参数。 ④ 集成电路使用时，要注意引脚序号，不能插错。 ⑤ CMOS 集成电路多余的输入端绝对不能悬空，要根据逻辑关系进行处理。输出端不允许 与电源或地短路，输出端不允许并联使用。 ⑥ 集成电路焊接时，不得使用大于 45Ｗ的电烙铁，连续焊接时间不能超过 10 秒。 ⑦ MOS 集成电路要防止静电感应击穿， 焊接时要保证电烙铁外壳可靠接地， 若无接地线可 将电烙铁从电源拨下，利用余热焊接。必要时焊接者还应带上防静电手环，穿着防静电服装和防 静电鞋子。在存放 MOS 集成电路时，必须将其收藏在金属盒内或用金属箔包起。 思考题： 1、根据色环读出下列电阻器的阻值及误差： 黄紫橙银、棕红黑金、绿蓝黑银棕、棕灰黑黄绿 2、根据阻值及误差，写出下列电阻器的色环： 用四色环表示电阻：39MΩ±5%;6.8KΩ±5%. 用五色环表示电阻：390Ω±1%;910KΩ±0.1%. 3、请写出下列符号所表示的电容量： 220、0.022、332、569、4n7、R33 4、电容器分哪些类别? 怎样用万用表检测电容器的好坏？ 5、二极管在电路中有些什么作用？如何用万用表判别二极管的极性？ 6、三极管在电路中有些什么作用？如何用万用表判别三极管的极性和管型？ 7、比较单极型集成电路的性能特点，使用集成电路应注意什么？ 8、 用数字万用表的电阻挡 R× 100 或 R× 1k 测得晶体二极管的正反向电阻值如表所示。 判断表 1-2-7， 二极管的好坏，若是好的，判断其极性。 表 1-2-7 二极管的测试 类别 数字万用表的红表笔接 A，黑表笔接 B 数字万用表的红表笔接子 B，黑表笔接 A 判断二极管的好坏 二极管的正极为(A 端或 B 端) 二极管 1(例) 600 ? 600k ? 完好 A 二极管 2 ∞ ∞ 二极管 3 0 0 二极管 4 900 ? 500k ? 二极管 5 400k ? 800 ?§ 1.3 电路的设计、安装与调试 § 1.3.1 电路设计的基本方法27① 分析课题的要求，设计整体方案。因为随着生产工艺水平的提高，线性集成电路和各种专 用新型元器件迅速发展，这给电路设计工作带来极大的变革，许多设备和装置已渐渐由线性集成 电路直接组装而成，这就要求设计者必须十分熟悉各种集成电路的性能和指标，适当选取集成元 件，完成系统设计。 ② 选择集成电路类型，确定单元电路的作用与任务。由于器件类型和性能的不同，需用器件 的数量和电路连接形式也不一样，所以需要将不同方案进行比较。一般选择性能可靠、使用器件 少、成本低廉的方案，同时，也应考虑器件容易替代、购置方便等实际情况。 ③ 考虑单元电路之间的连接问题。 各单元电路选定后， 还要保证各单元电路之间的输入输出 能相互匹配，稳定工作。 ④ 画出整机框图和单元电路图。§ 1.3.2 电子元器件的安装电子元件的安装，就是将元件安装到电路上。根据电子元件的封装外形和安装方式的不同， 可将元件分为插装元件和表面贴装元件两种。 1、 插装元件的引线成型要求 要将插装元件安装到电路板上，其引线有时需要成型，成型的目的是为了满足安装尺寸与印 制板的配合等要求 （当然对于已经满足要求的元件， 如双列直插封装的集成电路， 就不必成型了） 。 1 引线不应在根部弯曲，至 手工插装焊接的元器件引线加工形状如图 1-3-1 所示；需要注意的是：○ 2 弯曲处的园角半径 R 要大于两倍的引线直径；○ 3 弯曲后的两根引线要 少要在根部 1.5mm 以上；○ 4 元件的标志符号应和方向一致，以便于观察。 与元件本体垂直，且与元件中心位于同一平面内；○（a）轴向引线元件卧式插装方式 图 1-3-1（b）竖式 元器件引线加工形状示意图自动安装时，元器件引线成型的形状如图 1-3-2 所示。易受热元器件引线成型形状如图 1-3-3 所示。图 1-3-2自动插装元器件引线成型形状28图 1-3-3 易受热的元器件引线成型形状2、 电子元器件引线成型的方法 一般元器件的引线成型多采用模具手工成型。模具如图 1-3-4 所示。模具的垂直方向开有 供插入元件引线的长条形孔，将元件的引线从上方插入长条形孔后，再插入插杆，引线即成型。 这样加工的引线具有较好的一致性，安装在电路板上比较美观。集成电路的引线成型如图 1-3-5 所示。当印制电路板安装孔的距离不合适时，则元件引线采用如图 1-3-6 所示方法成型。另外当 没有模具，而需要成型的元件量少时，也可以用尖嘴钳加工元件引线如图 1-3-7 所示。图 1-3-4引线成型模具图 1-3-5集成电路引脚成型29图 1-3-6元件安装孔距不合适的引线成型（a）(b)(c) 1-3-7 3、 元器件的插装方法 电子元器件插装通常是指将插装元件的引线插入印制电路板上相应的安装孔内，分为手工插 装和自动插装两种。 （1） 手工插装。手工插装多用于科研或小批量生产，有两种方法：一种是一块印制电路 用尖嘴钳成型元件引线板所需全部元器件由一人负责插装；另一种是采用传送带的方式多人流水作业完成插装。 （2） 自动插装。自动插装采用自动插装机完成插装。根据印制板上元件的位置，由事先编制出的相应程序控制自动插装机插装，插装机的插件夹具有自动打弯机构，能将插入的元件牢 固地固定在印制板上，提高了印制电路板的焊接强度。自动插装机消除了由手工插装所带来的误 插、漏插等差错，保证了产品的质量，提高了生产效率。 （3） 印制电路板上元件的插装原则。1 元件的插装应使其标记和色码朝上，以便于辨认。 ○ 2 有极性的元件由其极性标记方向决定插装方向。 ○ 3 插装顺序应该先轻后重、先里后外、先低后高。 ○304 应注意元器件间的距离。印制板上元件的距离不能小于 1mm；引线间的间隔要大于 2mm； ○ 当有可能接触到时，引线要套绝缘套管。 5 对于较大、较重的特殊元件，如大电解电容、变压器、阻流圈、磁棒等，插装时必须用金 ○ 属固定件或固定架加强固定。 表面元器件的安装 随着电子产品小型化和元器件集成化的发展，以短差、小、轻、薄为特点的表面安装器件的 应用越来越广泛，对其安装主要采用表面贴装技术进行自动安装，即在元件的引脚上粘上特制的 含锡粉的粘贴胶，使用贴装机将器件粘贴在电路板上，然后加热使锡粉熔化焊接。§ 1.3.3 电子产品焊接制作电子小产品的时候，相比一般电气线路接头的焊接要求更高，难度更大，焊接质量的好 坏直接影响着电路的性能，所以在制作前应先对焊接技术进行训练。 1．电烙铁的选用 按照焊接任务的不同，应选用不同功率的电烙铁。一般半导体电路的元件焊接，选用 20W 电 烙铁即可；如果焊接面积较大，可用 45W 电烙铁；焊接金属底版、粗地线等大器件需用 75W 电 烙铁；有些特殊器件，如 CMOS 电路，最好选用内热式 20W 电烙铁，外壳要良好接地，且焊接 速度要快。 如烙铁外壳无条件接地， 可以拔去烙铁的电源线， 利用烙铁的余热进行焊接， 因为 CMOS 电路具有极高的输入阻抗，所以易被外界感应电场击穿损坏。由于集成电路是比较娇嫩的电子器 件，如果焊接时间过长，容易使它过热损坏，所以焊接速度要快。 2． 焊接次序 双列直插的集成电路可先焊插座，要注意线路板上集成电路的缺口方向。 3．焊接注意事项 为保证焊接质量，要求焊点光亮、圆滑，一定不能有虚焊。虚焊带来的危害最大，必须注意 杜绝。 ① 焊接元件引线要刮净， 最好先挂锡再焊， 因为引线表面经常有氧化物或油渍， 不易“吃锡”， 焊接起来十分困难，即使勉强焊上也容易形成虚焊。 ② 焊接温度和时间要掌握好。温度不够，焊锡流动性差，很容易凝固；温度过高，焊锡流 淌，焊点不易存锡，两种情况都不易焊好。一般焊接时让烙铁头的温度高于焊锡熔点。烙铁头与 焊点接触时间以使焊点锡光亮、圆滑为宜。如果焊点不亮或成“豆腐渣”状，说明温度不够，焊接 时间太短所致，这种情况焊剂没能充分挥发，很容易形成虚焊。为此，需要增加焊接温度，只要 将烙铁头在焊点上多停留些时间即可，不必加压力或来回移动。 ③ 扶稳不晃，上锡适量。焊接时，被焊物必须扶稳持牢，特别在焊锡凝固过程中不能晃动 被焊元器件，否则很容易造成虚焊。 4．焊接检查31焊好线路板后进行仔细检查，必要时用万用表检查是否有漏焊、虚焊。§ 1.3.4 电子线路的调试方法①检查电路中元器件是否接错，注意晶体管管脚、二极管方向、电解电容极性是否接对，集 成芯片是否插反，电源线与地线是否短接，焊点焊牢否，再测量电源电压的数值和极性是否符合 设计要求。一切正常之后方可接通电源调试。 ②静态调试，先不接入输入信号，有振荡电路时暂不接通，测量各级晶体管静态工作点是否 符合要求。 ③动态调试，通常采用由前级开始逐级向后检测。模拟信号最好用示波器检查，观察信号在 传输过程中有无失真。数字电路先调好振荡电路部分，以便为整机提供标准的时钟信号。再调整 控制电路部分，保证分频器、节拍发生器等控制信号产生电路能正常工作。 ④调整信号处理电路及输出电路、驱动电路以及各种执行机构，保证输出信号能推动执行机 构正常工作。 另外，数字电路调试中，因为集成电路管脚密集，连线又多，且对电路的时序关系要求严格， 应对照设计的时序图， 检查各触发信号以及它们与时序信号之间的关系。 还要注意元器件的类型， 注意电平转换以及带负载能力等问题。第二章 模拟电子电路实验训概述：电子设备的主要功能都是以放大功能作为基础，无论是日常使用的收音机、录音机、 电视机、CD 唱机、电子测量仪器，还是通信和自动控制系统中，其内部都包含有各种各样的放 大电路。放大电路能够利用三极管的电流控制作用把微弱的电信号增强到所要求的数值。常见的 放大电路有基本放大电路、负反馈放大电路、差动放大电路。§ 2.1 单管共发射极放大电路实验知识目标： （1） 了解单管共发射极放大电路的特点。 （2） 掌握共发射极放大电路静态工作点的调节方法。 （3） 掌握放大倍数的测量方法。 技能目标： （1） 熟悉低频信号发生器、示波器的使用。 （2） 了解放大电路的简单调试方法。 一、 实验原理与说明分压偏置式单管共发射极放大电路是最典型的基本放大电路，如图 2-1-1 所示。掌握此种电 路是进一步研究较复杂放大电路的基础。321、 静态工作点I BQ ?VCC ? U BE 、 ' RB ? RPI CQ ? ?I BQ 、 U CEQ ? VCC ? I CQ RC图 2-1-1单管共发射极放大电路2、 电压放大倍数 Au 当输入、输出波形都不失真时，用示波器或毫伏表分别测量输入电压 Ui 和输出电压 UO，则 电压放大倍数 Au= 二、实验仪器与设备 1、低频信号发生器 1 台；2、示波器 1 台；3、稳压电源 1 台；4、万用表 1 只。 三、实验内容和步骤 1、调整静态工作点 （1）调整直流稳压电源，使其输出 12V，并接在实验电路的 VCC 和地之间。 （2）调节 RP 使 UCE=6V。 （3）用万用表分别测量 UBEQ、UCEQ、IBQ、ICQ，并用 β=ICQ/IBQ 计算出三极管的 β 值，填入 表 2-1-1 中。 2、测量电压放大倍数 Au （1）调整直流稳压电源，使其输出 40mV、1kHZ 的信号电压，并接在放大器的输入端。 （2）用示波器观察输入、输出电压波形并读出幅值，计算 Au，填入表 2-1-1 中。 （3）用示波器双通道观察放大器的输入与输出波形。 （4）加大输入信号幅度，观察输出波形直到出现失真。用示波器测量此时的 Ui。 表 2-1-1 静态工作点与电压放大倍数UO Ui33UBEQUCEQIBQICQβUiUOAU四、注意事项 （1）仪器的接地端应和放大器的接地端连接在一起。 （2）测试静态工作点时，应关闭信号源。 要 实验报告： （1） 认真记录和整理测试数据，按要求填入表格，并绘制波形。 （2） 分析测试数据，说明共发射极放大电路的特点。 思考题 （1） 调节静态工作点的方法有哪几种，工作点对输出波形有什么影响？ （2） 能否用万用表测量 Ui 和 UO，为什么？ 求§ 2.3 基本运算电路概述：运算放大器是由高增益直接耦合放大电路加上一定形式的反馈网络构成，它在模拟信 号和数字信号的测量、处理、产生、变换等方面得到广泛应用。例如，在它的输入、输出之间加 入线性负反馈网络，可以实现加、减、微分、积分等模拟运算功能，让它处于开环或正反馈状态， 可产生各种波形。 知识目标： （1） （2） （3） （4） 掌握集成运算放大器的基本原理和使用方法。 掌握集成运算放大器构成基本运算电路的方法。 掌握集成运算放大器的运算关系。 了解各元件的作用。技能目标： （1） 掌握各基本运算电路的正确连接方法。 （2） 练习函数信号发生器的使用方法。 一、实验原理与说明 本实验采用 LM324 集成运算放大器和外接反馈网络构成基本运算电路，LM324 的外部引脚 功能，如图 2-3-1 所示。34图 2-3-1 LM324 的外部引脚功能图 2-3-2 反相比例运算放大器若反馈网络为线性电路，运算放大器可实现加、减、微分、积分运算。 1．反相比例运算放大器 如图 2-3-2 为反相比例运算放大器，LM324 按理想运算放大器处理，则 uO=系为 uO=-Rf ui，而运算关 R1Rf ui R1若 Rl=Rf，则为反相器，即 uo=-ui。 2、同相比例运算放大器 ui1 ui2图 2-3-3 为同相比例运算放大器，其输出与输入的关系是 uO=（1+ （1+Rf ）ui，而运算关系为 uO= R1Rf ）ui； R1若不接 Rl 或将 Rf 短路，可实现跟随器功能，即 uo=ui。图 2-3-3 图 2-3-4 加法运算放大器同相比例运算放大器353．加法运算放大器 如图 2-3-4 为加法运算放大器，其输出与输入的关系是 uo=-（ uO=-（Rf Rf ui1 ? ui 2 ） ，而运算关为 R1 R2Rf Rf ui1 ? ui 2 ） R1 R24．微分运算放大器 微分运算放大器如图 2-3-5 所示，其输出与输入的关系为 uO=-RC 当 ui 为三角波时，uo 为方波。du i dt图 2-3-5 5．积分运算放大器微分运算放大器图 2-3-6积分运算放大器积分运算放大器如图 2-3-6 所示，其输出与输入的关系为uo ? ?当 ui 为方波时，uo 为三角波。 二、实验仪器与设备1 uidt R1C ?1．低频信号发生器 1 台；2.示波器 1 台;3.交流毫伏表 1 台;4.稳压电源 1 台;5.万用表 1 只;6. 函数信号发生器 1 台. 三、实验内容和步骤 1．反相比例运算放大器 （1）调整稳压电源，使其输出± 15V，接在 LM324 的④脚和11 ○ 脚上。 （2）按图 2-3-2 所示连接电路。 （3）调整低频信号发生器，使其输出 100mV、1kHZ 的信号电压，并接在电路的输入端，即 ui。 （4）用毫伏表分别测量 Ui、UO，并填入表 2-3-1 中。 表 2-3-1 反相比例运算放大器36uO/mV ui/mV uO(测量值) uO=-Rf ui(理论值) R12.同相比例运算放大器 (1)按图 2-3-3 所示连接电路. (2)调整低频信号发生器，使其输出 200mV、1KHZ 的信号电压，并接在电路的输入端，即 ui。 （3）用毫伏表分别测量 Ui 和 UO，并填入表 3-3-2 中。 （4）将 R1 开路，用毫伏表分别测量 ui 和 uO，填入表 3-3-2 中。 （5）将 Rf 短路，用毫伏表分别测量 ui 和 uO，填入表 3-3-2 中。 表 2-3-2 同相比例运算放大器 同相比例运算放大器 R1=∞（开路） Rf=∞（短路） ui/mV uO/mV uO（测量 值） uO=（1+Rf ）ui（理论值） R1跟随器3．加法运算放大器 （1）按图 2-3-4 所示连接电路。 （2）调整低频信号发生器，使其输出 100mV、1kHZ 的信号电压，并接在电路的输入端，即 ui1。 （3）调节 RP，使 ui2 的 ui2=50mV。 （）用毫伏表分别测量 ui1 、ui2 和 uO，并填入表 2-3-3 中。 表 2-3-3 加法运算放大器 测量值 ui1/mV ui2/mV uO/mV uO= 理论值Rf Rf ui1 ? ui 2 R1 R24．微分运算放大器 （1）按图 3-3-5 所示连接电路。 （2）调整函数信号发生器，使其输出 200mV、1kHz 的三角波信号，并接在电路的输入端 ui。 （3）将示波器接在电路的 uo、ui 端，观察 ui 和 uo 的波形。 （4）用毫伏表测量 uo 5．积分运算放大器 （1）按图 2-3-6 所示连接电路。 （2）调整函数信号发生器，使其输出 200mV、1kHz 的矩形波信号，并接在电路的输入端 ui。37（3）将示波器接在电路的 uo、ui 端，观察 ui 和 uo 的波形。 （4）用毫伏表测量 uo 四、注意事项 （1）LM324 在测量前应分清同相输入端、反相输入端和输出端。 （2）LM324 的④脚和11 ○ 脚上所加电压的绝对值不超过 32V。要实验报告：求（1） 认真记录、整理实验数据，填入相应表格、并绘制波形。 （2） 将测量值与理论值进行比较，分析产生误差的原因。 思考题： 1． 若要增大集成运算放大器的增益，应如何调整电路中的元件参数。以图 2-3-3 为例，进 行说明。 2． 若图 2-3-3 中，反馈电阻 Rf 开路，且此时输入正弦波，测输出波形会发生什么变化？ 3． 在微分电路中，若输入矩形波，输出波形会发生什么变化？试绘制输出波形。 4． 在积分电路中，若 C 的容量减小，输出电压 Uo 将如何变化？ 5． 利用集成运算放大器 LM324 设计一个 Auf=100 的反相比例运算放大器，画出电路，并标 出所用元器件的参数。§ 2.5 整流、滤波电路及测试知识目的 1．复习单相半波整流电路、单向桥式整流电路的工作原理。 2．观测单相半波整流电路、单向桥式整流电路的输入、输出波形。 3．观测不同滤波器的滤波效果，测量有滤波器之后的输出电压。 技能目标 掌握整流、滤波电路的测试及电路连接方法，学会电源故障电路的一般分析方法。 一、 实验基本原理 利用二极管的单向导电性， 可以通过整流电路将交流电变成单向脉动的直流电压。 单相整流 电路一般分为单相半波、单相全波和单向桥式整流电路。在单相半波整流电路中，负载电阻上的 电压平均值 U0 与变压器副边电压有效值 U2 的关系是 U0=0.45 U2 单相全波和单相桥式整流电路输出电压的平均值 U0 与变压器副边电压有效值 U2 的关系是 U0=0.90 U2 但实际上由于整流电路具有内阻，U0 常常小于上述表达式，且负载电流愈大其值愈小。 通过二极管整流，负载上得到了单方向脉动变化的电压，这个电压仍包含有很多的交流成分。这 些交流成分在理论上可以通过傅立叶变换后的常数项的大小得知， 实际上可直接用晶体管毫伏表38测试而定性地得知其大小。 为了滤掉直流电中的交流成分， 可以在负载和整流电路之间加入滤波 电路。 简单的滤波电路是利用储存能量的电容或电感实现的。电容有“隔直流、通交流”的作用，电 容两端的电压不能突变， 故可以把电容并联于负载两端起到稳定负载两端电压的作用， 这就是电 容滤波器。它是在信号的一段时间内储存能量，另一段时间内释放能量。此时电容的作用相当于 在江河上修建的水库，在雨季储水，在旱季调水，在下游总体上起到江河水量平稳的作用，以防 止下游出现江河泛滥和缺水断流的极端现象。电感有“阻交流、通直流”的作用，电感中的电流不 能突变，故可以把电感串联在负载电路中直到稳定负载中电流的作用，这就是电感滤波器。跟电 容滤波器一样，在信号的一段时间内储存能量，另一段时间内释放能量，总体上使负载中流过的 电流基本上保持平稳。 不同之处无非是电容和电感分别是以电场能和磁场能的形式储存能量和释 放能量而已。当然，也可同时把电容和电感接入电路中（电容并入负载两端，电感串入负载电路 中） ，这就构成了复式滤波器。如 Γ 型滤波器、 ? 型 LC 滤波器。由于电感线圈体积大而笨重， 成本又高， 所以在要求不高且希望成本较低的电路中一般采用电容滤波器。 但有时用一个电容仍 然起不到预期的滤波效果，就采用由两个电容构成的 ? 型 RC 滤波电路。 二、 实验内容和技术要求 仪器和设备：1. 示波器 1 台；2. 万用表 1 只；3. 单相调压器。 元器件：整流二极管 4 个、电容 3 个、电阻 2 个。 2．实验电路选择 单相半波整流电路（无电容滤波）如图 2-5-1 所示。 单相全波整流电路（无电容滤波）如图 2-5-2 所示。 单相桥式整流电路（无电容滤波）如图 2-5-3 所示。 单相半波整流电容滤波电路如图 2-5-4 所示。 单相全波整流电容滤波电路如图 2-5-5 所示。 单相桥式整流电容滤波电路如图 2-5-6 所示。 单相桥式整流 ? 型 RC 滤波电路如图 2-5-7 所示。图 2-5-1单相半波整流电路39图 2-5-2单相全波整流电路图 2-5-3单相桥式整流电路图 2-5-4 单相半波整流电容滤波电路图 2-5-5单相全波整流电容滤波电路40图 2-5-6单相桥式整流电容滤波电路图 2-5-7单相桥式整流 ? 型 RC 滤波电路3．电路元器件参数计算（表 2-5-1） 表 2-5-1 整流、滤波电路参数计算 有 无 滤 波 无 滤 波 有 滤 波 无 电 容 有 电 容 无 电 容 整流二极管的选择 URM/V ID(AV)/A 负载上的电压值 UO(AV)/V I O(AV)/A UC/V 滤波电容的选择 C/F项目单相 半波 整流2 U22 2 U2I O(AV)0.45 U2 (1.0~1.4) U2 0.90 U2 (1.0~1.4) U2 0.90 U2VO(AV)/RL* RL C ≥(3～5)I O(AV)VO(AV)/RL2 U2T 2单相 全波 整流 单相 桥式 整流2 2 U21/2I O(AV)VO(AV)/RL* RL C ≥(3～5)2 2 U21/2I O(AV)VO(AV)/RL2 U2 2 U2T 22 U21/2I O(AV)VO(AV)/RL41有 电 容2 U21/2I O(AV)(1.0~1.4) U2 (1.0~1.4) U2 (未考虑 R 的分压作 用)VO(AV)/RL2 U2* RL C ≥(3～5)T 2 T 2?型RC有 电 容2 U21/2I O(AV)VO(AV)/RL* RL C ≥(3～5)表中 ID(AV)未考虑浪涌电流的影响；其电路参见前面的“三、2．实验电路的选择”。 ⒋实验技术参数计算 测量纹波系数 ? ? Uh/UO(AV) 其中：Uh = U ? ? U O ( AV )2 2U? ?三、 实验参考电路 参考电路如图 2-5-8 所示。1 2? 2 ? U d (?t ) 2 ?0 O图 2-5-8实验参考电路四、 实验预习内容 ① 预习单相整流的一些概念。 ② 预习电容滤波器、电感滤波器和复式滤波器的一些基本概念。 五、 实验报告要求 ① 画出实际实验电路。 ② 计算并标注元器件参数值。 ③ 汇总实验数据、结果并记录入表 2-5-2。 ④ 画出各实验电路的输入、输出波形。 ⑤ 分析说明各电路特点。42⑥ 设想并提出电路改进措施或性能改善、功能扩展等。 ⑦ 实验过程中出现的问题及解决方法。 表 2-5-2 实验测试记录表 整流与滤波类型 半波整流 无电容滤波 有电容滤波 无电容滤波 桥式整流 有电容滤波 变压器副边电压值 负载上直流电压值 U0U2? 型滤波思考题 1． 单相桥式整流 ? 型 RC 滤波电路中，若有一个二极管断路，输出电压会发生怎样变化？ 2． 单相半波整流电容滤波电路中， 10uF 电容换成 47uF， 输出电压发生什么变化？为什么？§ 2.6 *串联型晶体管直流稳压电源概述：电源是电路的“心脏”，各种家用电器、电子设备的运行都需要稳定的直流电源。常见 的直流稳压电源包括串联型晶体管直流稳压电源、 三端可调集成稳压电源。 掌握它们的工作原理、 安装及调试方法，是研究复杂直流稳压电源的基础。 知识目标： （1） （2） 掌握串联型晶体管直流稳压电源的工作原理。 学习串联型晶体管直流稳压电源技术指标的测量方法。技能目标： 掌握典型直流稳压电源的安装与调试技术。 一、 实验原理与说明如图 2-6-1 为串联型晶体管直流稳压电源，它由调整、取样、比较放大和基准电路组成。其 输出电压的变化范围可通过 RP1 调节，其调节值在下式中用 RP1 表示。UO、UZ 有如下关系，U O=R 3 ? RP 1 ? R 4 (UZ+UBE3) RP 1'? R 4R 3 ? RP 1 ? R 4 (UZ+UBE3) R4UOMAX= UOMIN=R 3 ? RP 1 ? R 4 (UZ+UBE3) RP 1 ? R 443图 2-6-1串联型晶体管直流稳压电源当电网电压波动或负载电阻发生变化时它能自动调节，使输出电压稳定。 二、实验仪器与设备 1．直流稳压电源 1 台；2、万用表 2 只。 三、实验内容和步骤 1．稳压性能的测试 （1）调整直流稳压电源，使其输出 15V，并接入电路的输入端 Ui （2）用万用表测量电路的输出电压，调节 RP1 使 UO=10V。 （3）调整直流稳压电源，使其分别输出 16V、14V、12V，用万用表测量输出电压 UO，并填 入表 2-6-1 中。 表 2-6-1 串联型晶体管直流稳压电源的测试 Ui/V UO/V 2．内阻 rO 的测量 （1）调整直流稳压电源，使其输出 15V，并接入电路的输入端 Ui （2）输出端开路，调节 RP1 使 UO=10V。 （3）在输出端接入 RP2，并串入电流表，调节 RP2，使 IO=100mA。 （4）测量输出电压 UO，填入表 2-6-2 中。 （5）计算内阻 rO。 表 2-6-2 内阻 r0 的测量 IO/mA UO/V SUO/V rO=SUO/SIO4416141201003．稳压系数 Sr 的测量 （1）调整直流稳压电源，使其输出 15V，并接在电路的输入端 Ui。 （2）调节 RP2，使 IO=50mA。 （3）调节 RP1，使 UO=10V。 （4）调整直流稳压电源输出调节旋钮，使其分别输出 16.5V、13.5V，用万用表测量电路的 输出电压，填入表 2-6-3 中。 （5）计算稳压系数 Sr。 表 2-6-3 稳压系数的测量 Ui/V 16.5 13.5 4．输出电压变化范围的测量 （1）调整直流稳压电源，使其输出 15V，并接入电路的输入端 Ui。 （2）调节 RP1 至两个极端，用万用表测量输出电压，填入表 2-6-4 中。 表 2-6-4 输出电压变化范围的测量 Ui/V RP1(顺时针) RP1(逆时针) 四、注意事项 （1）正确识别晶体管的各电极后，才可焊接、测量电路。 （2）调整好直流稳压电源，经检查无误后才能接入电路。 要求 实验报告： （1） （2） 思考题 3． 调整管 2SC373 处于何种工作状态？ 4． 若 VS1 开路，输出电压会发生什么变化？ 认真记录并整理测试数据，按要求填入表格。 总结实验过程中出现的问题及解决办法。 UO/V UO/V Sr=?U i ?U 0 / Ui U0§ 2.7 三端可调集成稳压电源知识目标： （1） 了解三端可调集成稳压电源―LM317 的特性和使用方法。45（2）掌握 LM317 主要技术指标的测量方法。技能目标： 掌握三端可调集成稳压电源的安装与调试技术。 一、实验原理与说明 LM317 是三端可调集成稳压电源， 其输出电压可调范围为 1.2～37V， 输出电流的可调范围为 0.1～1.5A，其外形如图 2-7-1 所示。它有 3 个端子，即输入端、输出端和调整端，本实验电路如 图 2-7-2 所示，图中，VD1 是保护二极管，Ci、CO 是消振电容，输出电压的表达式为 UO≈1.25（1+RP1/R1） 调节 RP1 可改变输出电压的大小。图 2-7-1LM317 外部引脚功能图 2-7-2三端可调集成稳压电路二、实验仪器与设备 1．直流稳压电源 1 台；2、万用表 2 只。 三、实验内容和步骤 1．输出电压变化范围的测量 （1）调整直流稳压电源，使其输出 20V，并接入电路的输入端 Ui。 （2）调节 RP1 至两个极端，用万用表测量输出电压，填入表 2-7-1。 表 2-7-1 出电压变化范围的测量 电位器 RP1(顺时针) RP1(逆时针) Ui/V UO/V2．稳压系数 Sr 的测量 （1）调整直流稳压电源，使其输出 20V，并接入电路的输入端 Ui。 （2）在输出端接入 RP2，并串入电流表，调节 RP2，使 IO=100mA。 （3）调节 RP1，使 UO=15V。 （4）调整直流稳压电源输出调节旋钮，使其分别输出 22V、18V，用万用表测量电路的输出 电压，填入表 3-7-2 中。 （4）计算稳压系数 Sr。46表 3-7-2 稳压系数 Sr 的测量 Ui/V 22 18 UO/V Sr= ?U i / ?U 0Ui U0四、注意事项 （1） VD1 不能接反，RP2 和 R2 的额定功率应大于 2W。 （2） 的外壳是输出端，应避免与其他元件引脚或电路的接地端相碰。 要求 实验报告 （1） 认真记录并整理测试数据，按要求填入表格。 （2） 根据实测数据，比较串联型晶体管直流稳压电源与三端可调集成稳压电源的性能差 异。 思考题 1． Ci、CO、VD1 的作用是什么？ 2． 若输入电压为 20V，当 RP1=∞或 RP1=0 时，输出电压将如何变化？第三章 数字电子电路实验、概述：在数字电路中，门电路起着控制信号的作用。它根据输出与输入之间对应的逻辑功能， 决定信号是否可以通过。同时门电路是构成各种数字逻辑关系的基本单元电路。熟悉这些单元电 路的性能特点，掌握逻辑门芯片的使用，将有利于进一步学好更复杂的逻辑电路。§ 3.1 基本逻辑门的功能测试知识目标： 熟悉并掌握常用的基本逻辑门电路功能。 技能目标： （1） 认识与非、或非和反相器的集成芯片，掌握它们的逻辑功能测试方法。 （2） 学会用与非门芯片实现其他逻辑门电路的方法。 一、实验原理与说明 1 常见与非、或非和反相器的比较 几种常用与非、或非和反相器的逻辑功能比较如表 3-1-1 所示。 表 3-1-1 常用与非、或非和反相器的逻辑功能47逻辑符号 A 0 0 1 1 A 0 0 1 1 A 0 1真值表 B 0 1 0 1 B 0 1 0 1 L 1 0 L 1 1 1 0 L 1 0 0 0逻辑表达式逻辑关系 输入有低 输出为高与非门L＝ AB输入全高 输出为低 输入有高或非门L＝ A ? B输出为低 输入全低 输出为高 输出与非门L＝ A输入反相2 数字电路实验箱的基本功能和使用方法 数字电路实验箱的基本功能和使用方法参照本任务后面的备注 1 3 集成芯片引脚的识别方法 集成芯片引脚的识别方法参照本任务后面的备注 2 4 实验线路的连接 实验线路的连接参照本任务后面的备注 3 二、实验仪器与设备 数字电路实验箱 1 台；2，双踪示波器 1 台；3，万用电表 1 只；4，四 2 输入与非门 74LS00， 四 2 输入或非门 74LS02， 六反相器 74LS04， 与或非门 74LS54 集成电路芯片各 1 片； 5 导线若干。 三、实验内容和步骤 1、数字电路实验箱的使用方法 仔细观察实验系统面板结构，熟悉并分别测试实验箱各项功能。 （1） 直流稳压电源测试：用万用表检测 5V 直流电源。 （2） 连续脉冲输出功能测试：用导线一端插入“方波输出”插孔，另一端插入发光二极管显 示器插孔。旋转方波脉冲输出的频率可调旋钮，随着频率的改变，发光二极管闪动频率也相应改 变。 （3） “电平输出器”功能测试：将导线一端插入“电平输出器”的输出插孔，另一端插入发光 二极管显示器的插孔。拨动开关，当输出高电平时，发光二极管亮，输出低电平时，发光二极管 不亮。 （4） “数码显示器”功能测试：用四根导线的一端分别插入“电平输出器” 输出插孔并赋值为 A、B、C、D 4 个变量，另一端分别顺序插入“数码显示器”的对应插孔 A3、A2、A1、A0， 拨动开关， 当 A、 B、 C、 D 状态由 →……→1001 变化时， 数码显示管分别显示“0、 1、 …、489”字型。 2、常用基本逻辑门芯片的认识－TTL 集成逻辑门功能测试 （1） 熟悉各芯片的引脚图。四 2 输入与非门 74LS00 芯片引脚图，如图 3－1－1 所示；四 2 输入或非门 74LS02 芯片引脚图，如图 5－1－2 所示；六反相器 74LS04 芯片引脚图如图 3－1 －3 所示。图 3－1－1 与非门 74LS00 芯片引脚图图 3－1－2 或非门 74LS02 芯片引脚图图 3－1－3 反相器 74LS04 引脚图 （2） 画出 74LS00（四 2 输入与非门） 、74LS02（四 2 输入或非门） 、74LS04（六反相器） 对应的任一门电路的逻辑功能图。 （3） 测试各芯片的逻辑功能，并将结果填入对应的真值表 3-1-2、表 3-1-3 和表 3-1-4 中。 表 3-1-2 74LS00 与非门的逻辑功能测试 输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 电压/V 输出 Y(逻辑值)49表 3-1-3 74LS02 或非门的逻辑功能测试 输入 A 0 0 1 1 B 0 1 0 1 电压/V 输出 Y(逻辑值)表 3-1-474LS04 反相器的逻辑功能 A Y 0 1输入 输出测试方法提示：选其中任意一组逻辑门进行功能测试。要求将各芯片中的 Vcc 端接电源（＋ 5V） ，GND 端接地。在与非门、或非门的两个输入端 A、B 上分别加入相应的逻辑电平（将 A、 B 连接电平输出插孔） ， 测试并观察与非门、 或非门以及反相器对应输出端 Y 的状态 （将输出端 Y 插入发光二极管的输入端，发光二极管的亮或灭表示输出端的逻辑状态，灯亮为 1，灯灭为 0；也 可用万用表直流电压挡测试输出端 Y 的电压） ，并把结果填入各表中。此实验验证了与非门、或 非门及非门的逻辑功能，同时可以用来测试芯片的好坏。分析表 3-1-2、表 3-1-3、表 3-1-4 中的数 据，总结出输入端 A、B 与输出端 Y 之间的对应关系： Y＝____________、 Y＝______________、 Y＝______________。（4） 与非门（74LS00）的动态测试。观察与非门对脉冲的控制作用：在四 2 输入与非门 74LS00 中任选一组与非门，分别按图 3-1-4 所示的( a )、( b )接线，并用示波器观察输出端波形， 绘出波形图。图 3－1－4 与非门的动态测试绘出图 3-1-4（a） ，( b )中非门的输出波形图，分析与非门如何完成对脉冲的控制功能。50A Y1 Y2 3、用与非门实现其他逻辑门电路 数字电路中常需用与非－与非门实现与逻辑、或逻辑等电路，如与或的逻辑表达式 Y=AB+AC。根据摩根定理，Y=AB＋AC＝ AB