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《電工電子學(xué)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 信息學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 2012年2月 目 錄 實(shí)驗(yàn)一 電路基本定律 - 2 - 實(shí)驗(yàn)二 　RC一階電路響應(yīng)測試 - 6 - 實(shí)驗(yàn)三 三相交流電路 - 9 - 實(shí)驗(yàn)四 三相異步電動(dòng)機(jī)的控制 - 12 - 實(shí)驗(yàn)五 共射極單管放大電路 - 15 - 實(shí)驗(yàn)六 集成運(yùn)算放大器 - 19 - 實(shí)驗(yàn)七 門電路與觸發(fā)器 - 22 - 實(shí)驗(yàn)八 集成計(jì)數(shù)器與寄存器的應(yīng)用 - 25 - 實(shí)驗(yàn)九 555定時(shí)器及其應(yīng)用 - 29 - 實(shí)驗(yàn)十 直流穩(wěn)壓電源綜合實(shí)驗(yàn) - 31 - 實(shí)驗(yàn)一 電路基本定律 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．驗(yàn)證基氏定律（KCL、KVL） 2．驗(yàn)證迭加定理 3．驗(yàn)證戴維南定理 4．加深對電流、電壓參考方向的理解 5．正確使用直流穩(wěn)壓電源和萬用電表 二、儀器設(shè)備 1．TPE—DG2電路分析實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái) 2．MF－10 型萬用表及數(shù)字萬用表 各1臺(tái) 三、預(yù)習(xí)內(nèi)容 1．認(rèn)真閱讀TPE—DG2電路分析實(shí)驗(yàn)箱使用說明（見附錄） 2．預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容步驟；寫預(yù)習(xí)報(bào)告，設(shè)計(jì)測量表格并計(jì)算理論值 3．根據(jù)TPE—DG2電路分析實(shí)驗(yàn)箱設(shè)計(jì)好連接線路 四、實(shí)驗(yàn)原理 1．基爾霍夫電流、電壓定律及疊加定理 （1）基爾霍夫電流定律（KCL） R1 R2 R3 E1 E2 A B I1 I2 I3 在集總電路中，任一瞬時(shí)，流向某一結(jié)點(diǎn)的電流之和等于由該結(jié)點(diǎn)流出的電流之和。 圖1-1 驗(yàn)證基爾霍夫電流、電壓定律電路原理圖 電路原理圖及電流的參考方向如圖1-1所示。根據(jù)KCL，當(dāng)E1、E2共同作用時(shí)，流入和流出結(jié)點(diǎn)A的電流應(yīng)有：I1+I2-I3=0成立。 （2）基爾霍夫電壓定律（KVL） 在集總電路中，任一瞬時(shí)，沿任一回路所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零。 其電路原理圖及電流的參考方向如圖1-1所示。根據(jù)KVL應(yīng)有：E1-UR1-UR3=0；或E1-UR1+UR2-E2=0；或E2-UR1-UR2=0成立。 （3）疊加定理 在線性電路中，任一支路中的電流（或電壓）等于電路中各個(gè)獨(dú)立源分別單獨(dú)作用時(shí)在該支路產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和。所謂一個(gè)電源單獨(dú)作用是指除了該電源外其他所有電源的作用都去掉，即理想電壓源所在處用短路代替，理想電流源所在處用開路代替，但保留它們的內(nèi)阻，且電路結(jié)構(gòu)不作改變。由于功率是電壓或電流的二次函數(shù)，因此疊加定理不能用來直接計(jì)算功率。 電路原理圖及電流的參考方向如圖1-1所示。分別測量E1、E2共同作用下的電流I1、I2、I3；E1單獨(dú)作用下的電流I1、I2、I3′和E2單獨(dú)作用下的電流I1、I2、I3。根據(jù)疊加原理應(yīng)有：I1=I1+ I1； I2= I2+ I2； I3=I3′+ I3成立。 2．戴維南定理 線性有源二端網(wǎng)絡(luò) a b 等效成 + - a b UOC Req 任何一個(gè)線性有源二端口網(wǎng)絡(luò)，對于外電路而言，總可以用一個(gè)理想電壓源和電阻的串聯(lián)形式來代替。理想電壓源的電壓等于原二端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC ，其電阻（又稱等效電阻）等于網(wǎng)絡(luò)中所有電壓源短路、電流源開路時(shí)的入端等效電阻Req，見圖1-2。 圖1-2 戴維南定理示意圖 （1）開路電壓的測量方法 a．直接測量法： 當(dāng)有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Req與電壓表的內(nèi)阻相比可以忽略不計(jì)時(shí)，可以直接用電壓表測量開路電壓。 b．零示法： 在測量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時(shí)，用電壓表直接測量會(huì)造成較大誤差。為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，采用零示法。即用一個(gè)低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓相等時(shí)，電壓表的讀數(shù)將為0。然后將電路斷開，測量此時(shí)穩(wěn)壓電源的輸出電壓，即為二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC。 （2）等效電阻的測量方法 a．短路電流法： 用電壓表測得開路電壓UOC后，將開路端短路，測其短路電流ISC，則等效電阻Req=UOC/ISC。此方法測量簡便，但可能因短路電流過大會(huì)損壞電路內(nèi)部的元件，對于等效電阻較小的二端網(wǎng)絡(luò)，一般不宜采用。 b．兩次電壓測量法： 先測開路電壓UOC，再在開路端接一個(gè)已知負(fù)載電阻RL，測RL兩端的電壓UL，則等效電阻。 c．半電壓測量法： 調(diào)電位器RL大小，當(dāng)其兩端的電壓等于二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓的一半時(shí)，RL的阻值即為等效電阻Req的值。 d．直接測量法： 當(dāng)二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻與萬用表內(nèi)阻相比可忽略不計(jì)時(shí)，可用萬用表歐姆檔直接測量二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Req。 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1、驗(yàn)證基爾霍夫電流（KCL）、電壓（KVL）定律 實(shí)驗(yàn)線路中取的E1=3V、E2=6V，R1=R2=R3=1kΩ，連接電路，測量各支路電流及各元件兩端的電壓值，驗(yàn)證結(jié)果，自擬表格。 2、驗(yàn)證疊加定理 測量E1、E2單獨(dú)作用和共同作用時(shí)，各支路的電流值。數(shù)據(jù)填入表1-1。 表1-1 驗(yàn)證疊加定理 I1（mA） I2（mA） I3（mA） 計(jì)算 測量 誤差 計(jì)算 測量 誤差 計(jì)算 測量 誤差 E1作用 E2作用 E1、 E2作用 3、驗(yàn)證戴維南定理 用戴維南定理測量R3支路的電流I3。按實(shí)驗(yàn)原理，選擇合適的測量方法測量開路電壓UOC和等效電阻Req的值。然后用直流電壓源和可變電位器分別調(diào)出UOC和Req的值，再串上R3支路，測量R3支路的電流I3。 注意： 1．一定要接好線后再開電源，切勿帶電接線。 2．選定參考方向后，按參考方向插入指針式萬用表表筆。測量電壓或電流時(shí)， 如果指針正偏，測量值為正，電壓或電流的實(shí)際方向與參考方向一致；如指針反偏，則必須調(diào)換萬用表表筆極性，重新測量，此時(shí)，測量值為負(fù)正，說明電壓或電流的實(shí)際方向與參考方向相反。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1．?dāng)?shù)據(jù)分析：用你所測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如何驗(yàn)證定律及定理的？ 2．與計(jì)算值比較，分析誤差原因。 3．請回答問題： 1）你是如何通過電流表的串入，測試并理解參考方向這一概念的？ 2）在驗(yàn)證戴維南定理的實(shí)驗(yàn)中，如果線性二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻和你所用的萬用電表內(nèi)阻接近時(shí)， 應(yīng)選用實(shí)驗(yàn)原理中講述的哪種方法測量Req值？ 實(shí)驗(yàn)二　RC一階電路響應(yīng)測試 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 掌握RC一階動(dòng)態(tài)電路零狀態(tài)響應(yīng)和零輸入響應(yīng)的概念。 2. 學(xué)習(xí)電路時(shí)間常數(shù)的測量方法。 3. 掌握有關(guān)微分電路和積分電路的概念。 4. 進(jìn)一步學(xué)會(huì)用示波器觀測波形。 二、儀器設(shè)備 1．TPE—A3模擬電路實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái) 2．YB1602P 系列功率函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 或EM1652 系列數(shù)字信號(hào)源 1臺(tái) 3．KENWOOD CS-4125A 20MHz 2通道示波器 1臺(tái) 三、實(shí)驗(yàn)原理 1． RC電路的方波響應(yīng) 圖2-1（a）所示為RC串聯(lián)電路。為了用示波器觀察電路的暫態(tài)過程，用方波來代替輸入階躍信號(hào)。在ui端加方波信號(hào)時(shí)，電容兩端的響應(yīng)波形如圖2-1（c）所示。 圖2-1 方波激勵(lì)下電容的響應(yīng)波形 圖（c）中，ab段曲線是電容器的充電過程，即零狀態(tài)響應(yīng)過程。此過程維持時(shí)間的長短與時(shí)間常數(shù)τ有關(guān)，τ=RC。當(dāng)t=τ時(shí)，電容電壓uC（τ）=0.632Um（Um為方波信號(hào)的峰值）；當(dāng)t=5τ時(shí)，電容電壓uC（5τ）=0.993Um。通常認(rèn)為t=5τ時(shí)，電路暫態(tài)過程結(jié)束，進(jìn)入新的穩(wěn)定狀態(tài)。bc段是電容器的放電過程，即零輸入響應(yīng)過程。當(dāng)t=τ時(shí)，電容電壓uC（τ）=0.368Um；當(dāng)t=5τ時(shí)，電容電壓uC（5τ）=0.007Um，此時(shí)電路已接近穩(wěn)定狀態(tài)。 圖2-2 輸入正負(fù)對稱方波時(shí)電容端的全響應(yīng)波形 由于函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出的是正負(fù)對稱的方波，因此，當(dāng)此信號(hào)作為RC電路的階躍信號(hào)時(shí)，電路是一個(gè)輸入階躍和電容初始值均不為零的全響應(yīng)過程，如圖2-2。 2．用示波器測量時(shí)間常數(shù)τ 在電容充電響應(yīng)波形上，沿波形在縱軸上找到0.632Um值的點(diǎn)，通過該點(diǎn)做垂線與橫軸相交，讀出該點(diǎn)到充電波形起始端之間的格數(shù)a，則時(shí)間常數(shù)τ= a掃描時(shí)間s/div。 （注意掃描微調(diào)要放在CAL校準(zhǔn)位置）。 　　3．微分電路和積分電路 微分電路和積分電路是電容器充放電現(xiàn)象的一種應(yīng)用，電路如圖2-3所示。微分電路中，當(dāng)時(shí)間常數(shù)很小時(shí)，輸出電壓uR正比于輸入電壓ui的微分，即；積分電路中，當(dāng)時(shí)間常數(shù)很大時(shí)，輸出電壓uC正比于輸入電壓ui的積分，即。 (a)微分電路 (b) 積分電路 圖2-3 微分電路與積分電路 當(dāng)輸入電壓ui的波形為正負(fù)對稱的方波時(shí)，微、積分電路輸入、輸出電壓波形如圖2-4所示。如改變時(shí)間常數(shù)τ與方波脈沖寬度tP的比值，電容器充放電的快慢就不同，因此輸出電壓的波形就不同。 (a) 微分電路uR波形 (b) 積分電路uC波形 圖2-4 微分、積分電路輸出波形 在微分電路中，當(dāng)τ>>tP時(shí)，電容器充電很慢，輸出電壓uR與輸入電壓ui的波形很相近。隨著τ和tP比值的減小，電阻兩端電壓uR的波形逐漸變成正負(fù)尖脈沖，如圖2-4（a）所示。τ越小，尖脈沖越陡。因此，構(gòu)成微分電路的條件是：（1）τ<>tP時(shí)，電容器充電緩慢，后又經(jīng)電阻緩慢放電，電容兩端電壓uC的波形逐漸變成三角波，τ越大，充放電越緩慢，輸出三角波的線性度越好，如圖2-4（b）所示。因此，構(gòu)成積分電路的條件是：（1）τ>>tP（通常τ>5 tP），（2）從電容兩端輸出。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1．根據(jù)RC電路的全響應(yīng)波形，觀察零狀態(tài)和零輸入響應(yīng)過程，并通過波形測量時(shí)間常數(shù)τ 由函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出Upp＝3V、f＝1kHz（tP=T/2=0.5ms）的方波作為階躍信號(hào)。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電路，在元件參數(shù)滿足要求時(shí)，通過示波器測量時(shí)間常數(shù)τ，并與計(jì)算值比較誤差。 2．觀察RC電路的微分響應(yīng) 按實(shí)驗(yàn)原理選擇電阻、電容參數(shù)及方波信號(hào)的頻率，觀察τ<< tP（一般τ<0.2 tP）時(shí)ui和uR的波形，并測量uR峰峰值。改變電阻或電容的參數(shù)，使τ值增大時(shí)，觀察uR波形的變化。 3．觀察RC電路的積分響應(yīng) 按實(shí)驗(yàn)原理選擇電阻、電容參數(shù)及方波信號(hào)的頻率，觀察τ>>tP時(shí)ui和uC的波形，并測量uR峰峰值。改變電阻或電容的參數(shù)，使τ值減小時(shí)，觀察uC波形的變化。 五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1．實(shí)驗(yàn)前，掌握示波器各旋鈕的功能。觀察雙蹤時(shí)，要特別注意相應(yīng)開關(guān)、旋鈕的操作與調(diào)節(jié)。 2．信號(hào)源的接地端與示波器的接地端要連在一起“共地”， 以防外界干擾而影響測量的準(zhǔn)確性。 3．示波器的輝度不應(yīng)過亮，尤其是光點(diǎn)長期停留在熒光屏上不動(dòng)時(shí)，應(yīng)將輝度調(diào)暗，以延長示波管的使用壽命。 六、思考題 1．什么樣的電信號(hào)可作為RC一階電路零輸入響應(yīng)、 零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的激勵(lì)源？ 2．當(dāng)輸入方波信號(hào)頻率升高或降低時(shí)，如保持R、C值不變，其響應(yīng)是否改變？通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 3．何謂積分電路和微分電路，它們必須具備什么條件？ 它們在方波序列脈沖的激勵(lì)下，其輸出信號(hào)波形的變化規(guī)律如何？這兩種電路有何功用？ 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1．根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果，在方格紙上繪出RC一階電路充放電時(shí)uC的變 化曲線，由曲線測得τ值，并與參數(shù)值的計(jì)算結(jié)果作比較，分析誤差原因。 2．根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果，歸納、總結(jié)積分電路和微分電路的形成條件，闡明波形變換的特征。 實(shí)驗(yàn)三 三相交流電路 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．驗(yàn)證三相電路中線量與相量的關(guān)系； 2．學(xué)習(xí)三相負(fù)載的星形和三角形聯(lián)接方法，觀察中線的作用； 3．學(xué)習(xí)用二瓦表測量有功功率。 二、實(shí)驗(yàn)儀器 電機(jī)與電力控制實(shí)驗(yàn)裝置 一臺(tái) 數(shù)字萬用表 一塊 A3380系列鉗型表 一臺(tái) 三、預(yù)習(xí)要求 1）復(fù)習(xí)三相交流電路的內(nèi)容，熟悉實(shí)驗(yàn)步驟，寫預(yù)習(xí)報(bào)告。 2）預(yù)習(xí)A3380系列鉗型表的使用（見附錄Ⅱ）。 3）根據(jù)負(fù)載（燈泡25w，230V）的參數(shù)估算電路中負(fù)載電流的大小。 4）復(fù)習(xí)三功率表的使用。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 1．電燈負(fù)載作Y形聯(lián)接，如圖3-1：（負(fù)載為25w，230V燈泡） 圖3-1 負(fù)載作Y形聯(lián)接 （1）每相開3盞燈構(gòu)成對稱負(fù)載，當(dāng)電源電壓為線電壓380V時(shí)，分別在有中線和無中線兩種情況下測量各負(fù)載上的相電壓、相電流及中線電流I0、填入下表。 （2）每相分別開1、2、3盞燈構(gòu)成不對稱負(fù)載，分別在下面兩種情況下測量各負(fù)載上的相電壓、相電流及中線電流I0，填入下表，比較兩種情況下，每相之間燈的亮度有無變化。 量 名 相電壓 中線 各相電流及燈亮度 燈數(shù) 亮度比較 燈數(shù) 亮度比較 燈數(shù) 亮度比較 對稱 有中線380V 無中線380V 不對稱 有中線380V 無中線220V 2．電燈負(fù)載作△形聯(lián)接，如圖3-2：（負(fù)載為25w，230V燈泡） 電源電壓為線電壓220V，負(fù)載作三角形聯(lián)接，分別在對稱負(fù)載（每相3盞燈）及不對稱負(fù)載（1．2．3盞燈）兩種情況下，測量每相的線電流及相電流，并觀察兩種情況下，每相之間燈的亮度變化。 圖3-2 負(fù)載作△形聯(lián)接 IA IB IC IAB IBC ICA 對稱 不對稱 3．用二瓦表法測三相有功功率 三相三線制供電系統(tǒng)中，無論三相負(fù)載是否對稱，也無論負(fù)載是Y接還是△接，都可用二瓦表法測量三相負(fù)載的總有功功率。 實(shí)驗(yàn)電路如圖3-3所示。分別測量Y接和△接對稱負(fù)載時(shí)的功率，數(shù)據(jù)填入下表。連線時(shí)注意功率表的電流線圈要串聯(lián)在電路中，電壓線圈要并聯(lián)在電路中。 圖3-3 負(fù)載情況 測量數(shù)據(jù) P1（W） P2（W） P總（W） Y接對稱負(fù)載380V △接對稱負(fù)載220V 測量時(shí)如功率表顯示負(fù)值，應(yīng)將功率表電流線圈兩個(gè)端子對調(diào)（不能調(diào)換電壓線圈端子），同時(shí)讀數(shù)應(yīng)記為負(fù)值。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1．用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明在什么情況下電壓、電流的線、相量間有關(guān)系？ 2．在什么情況下才能取消中線？ 3．如何用一瓦表測量負(fù)載對稱及不對稱時(shí)的三相有功功率。 實(shí)驗(yàn)四 三相異步電動(dòng)機(jī)的控制 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．看懂三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)和定子三相繞組六根引出線在接線盒中的排列方式； 2．根據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌要求和電源電壓，能正確連接定子繞組(Y形或Δ形)； 3．了解按鈕、交流接觸器和熱繼電器等幾種常用控制電器的結(jié)構(gòu)，并熟悉它們的接用方法； 4．通過實(shí)驗(yàn)操作加深對三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)和正反轉(zhuǎn)控制線路工作原理及各環(huán)節(jié)作用的理解和掌握，明確自鎖和互鎖的的作用； 5．學(xué)會(huì)檢查線路故障的方法，培養(yǎng)分析和排除故障的能力。 二、實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 電動(dòng)機(jī)控制綜合實(shí)驗(yàn)臺(tái) 一臺(tái) 導(dǎo)線若干 萬用表一只 三、預(yù)習(xí)要求 1. 復(fù)習(xí)三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)和正反轉(zhuǎn)控制線路的工作原理，并理解自鎖、互鎖及點(diǎn)動(dòng)的概念，以及短路保護(hù)、過載保護(hù)和零壓保護(hù)的概念。 2．復(fù)習(xí)交流接觸器的工作原理。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)裝置上復(fù)式按鈕、交流接觸器和熱繼電器等電器的結(jié)構(gòu)、圖形符號(hào)、接線方法；認(rèn)真 查看異步電動(dòng)機(jī)銘牌上的數(shù)據(jù)，按銘牌要求將三相定子繞組接成△接。三相調(diào)壓器輸出端U、V、W調(diào)為線電壓220V。 圖4-1 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的點(diǎn)動(dòng)控制 1. 點(diǎn)動(dòng)控制 開啟電源控制屏總開關(guān)，按啟動(dòng)按鈕，調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出線電壓220V后，按停止按鈕，斷開三相電源。按圖4-1點(diǎn)動(dòng)控制線路接線，先接主電路，即從三相調(diào)壓輸出端U、V、W開始，經(jīng)接觸器KM的主觸點(diǎn)，熱繼電器FR的熱元件到異步電機(jī)M的三個(gè)定子繞組端，用導(dǎo)線按順序串聯(lián)起來。主電路檢查無誤后，再連接控制回路，即從三相調(diào)壓輸出端的某相(如V)開始，經(jīng)過熱繼電器FR的常閉觸點(diǎn)、接觸器KM的線圈、常開按鈕SB1到三相調(diào)壓輸出的另一相(如W)。接好線路，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可進(jìn)行通電操作。 （1）按電源控制屏啟動(dòng)按鈕，接通220V三相交流電源。 （2）按下按鈕SB1，對異步電機(jī)M進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)操作，比較按下SB1與松開SB1時(shí)，電機(jī)和接觸器的運(yùn)行情況。 （3）實(shí)驗(yàn)完畢，按電源控制屏停止按鈕，切斷電源。 2. 自鎖控制 圖4-2所示為自鎖控制線路，它與圖4-1的不同點(diǎn)在于控制電路中多串聯(lián)了一個(gè)常閉按鈕SB2，同時(shí)在SB1上并聯(lián)一個(gè)接觸器KM的常開觸點(diǎn)，它起自鎖作用。 圖 4-2 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的自鎖控制 按圖4-2接線，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可進(jìn)行通電操作。 （1）按電源控制屏啟動(dòng)按鈕，接通220V三相交流電源。 （2）按起動(dòng)按鈕SB1，松手后觀察電機(jī)M是否繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 （3）按停止按鈕SB2，松手后觀察電機(jī)M是否停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 3．正反轉(zhuǎn)控制 圖4-3為正反轉(zhuǎn)控制線路，按圖接線，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可通電進(jìn)行如下操作： （1）按電源控制屏啟動(dòng)按鈕，接通220V三相交流電源。 （2）按正向起動(dòng)按鈕SB1，觀察并記錄電機(jī)的轉(zhuǎn)向和接觸器的運(yùn)行情況。 （3）按停止按鈕SB3，電機(jī)停止運(yùn)行后，按反向起動(dòng)按鈕SB2，觀察并記錄電機(jī)和接觸器的運(yùn)行情況。 (4) 實(shí)驗(yàn)完畢，按電源控制屏停止按鈕，切斷三相交流電源，拆除導(dǎo)線。 圖4-3 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告： 回答以下思考題： 1．以星形連接的負(fù)載為例，主回路中如果只串聯(lián)兩個(gè)發(fā)熱元件時(shí)，是否也能起到保護(hù)？ 2．熱繼電器是否也能起到短路保護(hù)？ 實(shí)驗(yàn)五 共射極單管放大電路 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．學(xué)習(xí)測量和調(diào)整放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)； 2．學(xué)會(huì)電壓放大倍數(shù)及其它動(dòng)態(tài)參數(shù)的測量方法。 3．學(xué)習(xí)用示波器觀察輸入信號(hào)、輸出信號(hào)波形，了解靜態(tài)工作點(diǎn)對非線性失真及電壓放大倍數(shù)的影響。 二、儀器設(shè)備 1．MF－10 型萬用表或數(shù)字萬用表 1臺(tái) 2．TPE—A3模擬電路實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái) 3．YB1602P 系列功率函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 或EM1652 系列數(shù)字信號(hào)源 1臺(tái) 4．KENWOOD CS-4125A 20MHz 2通道示波器 1臺(tái) 5．NY4520型雙通道交流毫伏表 1臺(tái) 三、實(shí)驗(yàn)原理簡述 1．靜態(tài)工作點(diǎn)的選取與調(diào)整 圖5-1所示，為具有自動(dòng)穩(wěn)定工作點(diǎn)的分壓式偏置共發(fā)射極單管電壓放大電路。 放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)是指當(dāng)放大器輸入信號(hào)Ui=0時(shí)，在直流電源的作用下，晶體管基極和集電極回路的直流電壓及電流值UBE、UCE、IB、IC。 為了保證在放大器的輸出端得到最大的不失真輸出電壓，必須給放大器選擇合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。靜態(tài)工作點(diǎn)選擇不當(dāng)，或輸入信號(hào)幅值太大都會(huì)使放大器輸出電壓波形產(chǎn)生失真。工作點(diǎn)偏高，晶體管工作在飽和區(qū)，輸出會(huì)產(chǎn)生飽和失真；工作點(diǎn)偏低，晶體管工作在截止區(qū)，輸出會(huì)產(chǎn)生截止失真；而當(dāng)輸入信號(hào)幅值過大時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生雙向失真。 在電路結(jié)構(gòu)及UCC和都確定的情況下，靜態(tài)工作點(diǎn)主要取決于IB（或UCE）的數(shù)值。因此，通過調(diào)整偏置電路中的阻值，便可改變靜態(tài)工作點(diǎn)的位置。 2．放大器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測量 1）電壓放大倍數(shù)AuO、AuL 電壓放大倍數(shù)AuO是指放大器負(fù)載電阻RL=∞，且放大器輸出信號(hào)無明顯失真時(shí)，輸出電壓U0與輸入電壓Ui的峰峰值或有效值之比。AuL是指放大器帶負(fù)載時(shí)，輸出電壓UL與輸入電壓Ui的峰峰值或有效值之比。 2）輸入電阻R i的測量 輸入電阻R i是放大器輸入端看進(jìn)去的等效電阻。其值反映了放大器從信號(hào)源或前一級(jí)電路獲取電流的大小。電路如圖5-2所示，其測量方法是：在放大器輸出波形不失真的情況下，用示波器測出US與Ui的峰峰值，則輸入電阻 5k1 R USVS UiVi Ri RL ULVL U0V0 R0r0 圖5-2 輸入電阻和輸出電阻測量電路 3）輸出電阻R 0的測量 輸出電阻R 0是放大器從輸出端看進(jìn)去的等效電阻。其值反映了放大器帶負(fù)載的能力。根據(jù)等效電路，用示波器測出U0與U0L的峰峰值，則輸出電阻 四、預(yù)習(xí)要求 1．復(fù)習(xí)三極管及單管放大電路工作原理。掌握靜態(tài)工作點(diǎn)對非線性失真的影響。弄清放大器產(chǎn)生截止失真和飽和失真時(shí)的輸出電壓波形。 2．認(rèn)真閱讀TPE—A3模擬電路實(shí)驗(yàn)箱使用說明書。 3．熟悉示波器、低頻信號(hào)發(fā)生器的用法。 4．實(shí)驗(yàn)所用的分立電路模塊的面板如圖5-3所示。對照實(shí)驗(yàn)電路圖，設(shè)計(jì)好連接線路。 5．寫預(yù)習(xí)報(bào)告，擬出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟及記錄表格。 圖5-3 TPE-A3模擬電路實(shí)驗(yàn)箱分立電路模塊局部面板 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 1．調(diào)整和測量靜態(tài)工作點(diǎn) （1）選擇實(shí)驗(yàn)箱上固定輸出的+12V直流穩(wěn)壓電源作為放大器的電源UCC。然后關(guān)掉電源再連線！ （2）按圖5-1接好實(shí)驗(yàn)電路，仔細(xì)檢查，注意發(fā)射極的電路連線。確定無誤后接通電源！ （3）調(diào)節(jié)RP，使放大器的集電極對地電位為。測量并計(jì)算表中各值。 UC UE UBE UCE IE 6V 2．測量電壓放大倍數(shù) （1）調(diào)節(jié)低頻信號(hào)發(fā)生器，輸出頻率f=1kHz、峰峰值為1V的正弦波信號(hào)。 （2）將此信號(hào)接至放大器的輸入U(xiǎn)S端，經(jīng)過R1、R2衰減（100倍）后，在Ui端應(yīng)得到Ui=10mV的小信號(hào)。注意：信號(hào)發(fā)生器、放大器及示波器的地線應(yīng)皆連在一起。以減少干擾。 1）用示波器觀察放大器空載（RL=∞）時(shí)，Ui、U0的波形及相位，并測量Ui、U0的峰峰值，計(jì)算電壓放大倍數(shù)，記錄在你所設(shè)計(jì)的表中。 2）測量放大器加上負(fù)載電阻RL=5K1時(shí)，Ui、UL的波形及峰峰值，計(jì)算電壓放大倍數(shù)，填入你所設(shè)計(jì)的表中。 （3）信號(hào)源輸出信號(hào)的頻率不變，逐漸增大輸出信號(hào)的峰峰值，觀察放大器帶負(fù)載時(shí)的最大不失真輸出電壓值ULmax，并填入你所設(shè)計(jì)的表中。 3．觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對非線性失真的影響 在電源電壓UCC與輸入信號(hào)Ui=10mV不變的情況下，調(diào)整以下參數(shù)，觀察這些參數(shù)變化對放大器工作點(diǎn)的影響，判斷有無失真并指出是什么失真（注意在你的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中要注明是飽和還是截止失真。截止失真在此實(shí)驗(yàn)中可能看不到縮頂?shù)默F(xiàn)象，但可以通過適當(dāng)增大輸入信號(hào)峰峰值，或通過測量三極管的工作點(diǎn)來判斷）。 （1）Rb合適的情況下： 1）取RC=5K1、RL=2K2觀察輸出波形，說明有無失真？畫出輸出波形并測量峰峰值。 2）取RC=2K、 RL=2K2觀察輸出波形，說明有無失真？畫出輸出波形并測量峰峰值。 （2）取RC=5K1、RL =5K1 1）調(diào)節(jié)RP，使Rb的阻值逐漸增大，觀察輸出波形有無失真？什么失真？畫出輸出波形圖。 2）調(diào)節(jié)RP，使Rb的阻值逐漸減小，觀察輸出波形有無失真？什么失真？畫出輸出波形圖。 4．測量放大器輸入、輸出電阻 調(diào)整RP，將放大器的工作點(diǎn)調(diào)回原來位置。去掉100倍衰減電路中的電阻R2,保留R=5K1的電阻，按實(shí)驗(yàn)原理中的方法，測量US、Ui、U0、UL的值,計(jì)算出Ri和R0的值。 測算輸入電阻（R=5K1） 測算輸出電阻（RL=5K1） 實(shí)測 測算 估算 實(shí)測 測算 估算 US（mV） Ui（mV） Ri Ri U0（V） UL（V） R0(KW） R0（KW） 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1．整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填寫好實(shí)驗(yàn)所需的表格。 2．說明那些因素影響靜態(tài)工作點(diǎn)?工作點(diǎn)偏高會(huì)出現(xiàn)什么失真？工作點(diǎn)偏低會(huì)出現(xiàn)什么失真？ 實(shí)驗(yàn)六 集成運(yùn)算放大器 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1. 掌握集成運(yùn)算放大器在線性和非線性應(yīng)用中的特點(diǎn)及性能。 2. 學(xué)會(huì)線性電路和非線性電路的組成及參數(shù)測量方法。 二、實(shí)驗(yàn)儀器 1. 數(shù)字萬用表 2. CS-4125 示波器 3. YB1620P 信號(hào)發(fā)生器 三、預(yù)習(xí)要求 1. 熟悉集成運(yùn)算放大器芯片uA741的管腳功能 2. 估算測量表格中的理論值 3. 復(fù)習(xí)示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用 四、實(shí)驗(yàn)原理 集成運(yùn)算放大器是具有高增益、高輸入阻抗的直接耦合放大器。當(dāng)其外部引入深度負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)時(shí)，集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)域，輸出電壓Uo與輸入電壓Ui的運(yùn)算關(guān)系僅取決于外接反饋網(wǎng)絡(luò)與輸入的外接阻抗，而與運(yùn)算放大器本身無關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)比例、加法、減法等各種運(yùn)算電路。當(dāng)其外部為開環(huán)或引入正反饋網(wǎng)絡(luò)時(shí)，集成運(yùn)算放大器工作在非線性區(qū)域，輸出電壓處于正飽和或負(fù)飽和值，如比較器、信號(hào)產(chǎn)生電路等。 實(shí)驗(yàn)采用uA741芯片，右圖為芯片管腳圖及符號(hào)，各管腳功能如下： 2--反相輸入端Ui-； 3--同相輸入端Ui+； 7--正電源端+UCC；4--負(fù)電源端-UCC；6--輸出端U0；1、5—外接調(diào)零電位器端；8—空腳 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 A．基本內(nèi)容 1. 反相比例放大電路 實(shí)驗(yàn)電路如圖6.1所示。 1) 按表6.1內(nèi)容測試，并記錄數(shù)據(jù)。 注意：當(dāng)輸入電壓過大，超出線性區(qū)域時(shí)，比較輸出電壓的實(shí)際值與理論估算值的差別。 表6.1 直流輸入電壓Ui（mV） 30 100 300 1000 3000 輸出電壓Uo 理論估算（mV） 實(shí)際值（mV） 誤差 2）反相輸入端加入頻率為1kHz、峰峰值為200mV的正弦交流信號(hào)，用示波器觀察輸入、輸出信號(hào)的波形及相位，并測量Uo的峰峰值，記入表6.2。 表6.2 交流輸入電壓 Ui（mV） 輸出電壓Uo 輸入、輸出波形及相位 200mV 頻率1kHz 2．同相比例放大電路 電路如圖6.2所示 按表6.3內(nèi)容測量，并記錄。 表6.3 直流輸入電壓Ui（mV） 30 100 300 1000 3000 輸出電壓Uo 理論估算（mV） 實(shí)際值（mV） 誤差 3．反相求和放大電路 實(shí)驗(yàn)電路如圖6.3所示 按表6.4內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，并與預(yù)習(xí)計(jì)算比較。 表6.4 Ui1（V） 0.3 -0.3 0.7 Ui2（V） 0.2 0.2 0.5 UO（V） 4．雙端輸入求和（減法）放大電路 實(shí)驗(yàn)電路如圖6.4所示。按表6.5要求測量，并記錄。 表6.5 Ui1（V） 1 2 0.2 Ui2（V） 0.5 1.8 -0.2 UO（V） 5．反相積分運(yùn)算電路 實(shí)驗(yàn)電路如圖6.5所示。電容兩端并聯(lián)電阻RF，是用來補(bǔ)償偏置電流所產(chǎn)生的失調(diào)，減小直流漂移，起穩(wěn)定直流工作點(diǎn)的作用。 1）輸入U(xiǎn)i加入頻率1kHz、峰峰值1V的方波信號(hào)，用示波器觀察輸入輸出波形，并測量Uo的峰峰值。 2）除去電阻RF，觀察輸出波形的變化。將方波信號(hào)的峰峰值增加到2V時(shí)，再觀察輸出波形的變化情況。 3）方波信號(hào)的峰峰值1V不變，改變R、C參數(shù)或改變方波信號(hào)頻率，使R1C < tp（tp為方波半個(gè)周期時(shí)間），觀察RF接入與除去時(shí)，輸出波形的變化。 6．過零比較器 實(shí)驗(yàn)電路如圖6.6所示。 1）輸入U(xiǎn)i加頻率1kHz、峰峰值為2V的正弦波信號(hào)，用示波器觀察輸入、輸出波形及相位關(guān)系，并測量輸出電壓Uo的峰峰值。 2）改變輸入電壓的峰峰值，觀察輸出電壓的變化，說明UZ的作用。 B．設(shè)計(jì)性內(nèi)容 設(shè)計(jì)一運(yùn)算電路，實(shí)現(xiàn)UO= -5Ui1-2Ui2，要求：畫出電路圖，標(biāo)出電阻參數(shù)，并取值測量。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1. 總結(jié)本實(shí)驗(yàn)中5種運(yùn)算電路的特點(diǎn)及性能。 2. 分析理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差的原因。 實(shí)驗(yàn)七 門電路與觸發(fā)器 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．熟悉與非門的邏輯功能。 2．學(xué)習(xí)簡單的組合邏輯電路的分析與設(shè)計(jì)方法，并連接電路驗(yàn)證結(jié)果。 3．了解D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的邏輯功能。 二、儀器設(shè)備 1．THD —4數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱 1 臺(tái) 2．MF－10 型萬用表或數(shù)字萬用表 1臺(tái) 3．KENWOOD CS-4125A 20MHz 2通道示波器 1臺(tái) 三、實(shí)驗(yàn)原理簡述 實(shí)驗(yàn)所用的與非門集成電路邏輯器件主要有兩種： 1）74LS00（74HC00）：四2輸入與非門； 2）74LS20（74HC20）：雙四輸入與非門。 這兩種邏輯器件的管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。 實(shí)驗(yàn)所用D觸發(fā)器為74LS74型雙D觸發(fā)器，它是在CP時(shí)鐘脈沖前沿翻轉(zhuǎn)的。JK觸發(fā)器為74LS112型雙JK觸發(fā)器，它是在CP時(shí)鐘脈沖后沿翻轉(zhuǎn)。這兩種觸發(fā)器的管腳排列見下圖所示。 四、預(yù)習(xí)要求 1．復(fù)習(xí)有關(guān)教材，掌握常用基本門電路的邏輯關(guān)系及邏輯代數(shù)基本運(yùn)算法則。 2．設(shè)計(jì)并畫出實(shí)驗(yàn)所需的邏輯電路。 3．復(fù)習(xí)D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的邏輯功能。 4．熟悉THD—4數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的使用。 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 1．測試與非門的邏輯功能，驗(yàn)證“0”電平對與非門的封鎖控制作用 將與非門集成芯片連接+5V直流電源。選擇芯片中的一個(gè)與非門，在其中一個(gè)輸入端加入1kHz的脈沖信號(hào)，用示波器觀察，當(dāng)另一輸入端分別接高電平和低電平時(shí)，輸出端波形的變化。從而驗(yàn)證“0”電平對與非門的封鎖作用。 2．組合邏輯電路設(shè)計(jì) 組合邏輯 電 路 接發(fā)光二極管 A1 A0 Q1 Q0 Q2 Q3 用與非門實(shí)現(xiàn)下面框圖中的組合邏輯電路，使之滿足輸出等于輸入的平方關(guān)系。要求列出真值表、寫出邏輯表達(dá)式、畫出邏輯電路，并在實(shí)驗(yàn)箱上搭接邏輯電路，驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果。圖中A1、A2是輸入，Q3Q2Q1Q0是輸出。 3．測試觸發(fā)器邏輯功能 （1）JK觸發(fā)器（74LS112）邏輯功能測試 測試異步復(fù)位端和異步置位端的功能。 將J，K，，端分別接邏輯電平輸出，CP接單脈沖源，Q端接邏輯電平顯示，按下表要求，在或作用期間改變J、K和CP的狀態(tài)，測試并記錄和對輸出狀態(tài)的控制作用。 CP J K Q 0 1 1 0 改變J、K狀態(tài)，測試其相應(yīng)的Qn+1狀態(tài)，并記錄下表中。（說明：用和端對觸發(fā)器進(jìn)行異步復(fù)位或置位，以設(shè)置現(xiàn)態(tài)Qn）。 J K CP 0 0 ↑ ↓ 0 1 ↑ ↓ 1 0 ↑ ↓ 1 1 ↑ ↓ D CP 0 0→1 1→0 1 0→1 1→0 （2）雙D觸發(fā)器（74LS74）的邏輯功能測試： 測試異步復(fù)位端和異步置位端的功能，測試方法同前。 CP D 0 1 1 0 改變D狀態(tài)，測試其相應(yīng)的Qn+1狀態(tài)，并記錄下表中。（說明：用和端對觸發(fā)器進(jìn)行異步復(fù)位或置位，以設(shè)置現(xiàn)態(tài)Qn）。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)與非門的用法和特點(diǎn)。 2、整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和圖形。 3、總結(jié)兩種觸發(fā)器的特點(diǎn)。 實(shí)驗(yàn)八 集成計(jì)數(shù)器與寄存器的應(yīng)用 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．掌握中規(guī)模4位雙向移位寄存器的邏輯功能及使用方法。 　　2．掌握中規(guī)模集成計(jì)數(shù)器的功能及使用及方法。 3．了解譯碼器和顯示器的功能。 二、儀器設(shè)備 1．THD —4數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱 1 臺(tái) 2．MF －10 型萬用表或數(shù)字萬用表 1臺(tái) 3．KENWOOD CS-4125A 20MHz 2通道示波器 1臺(tái) 三、實(shí)驗(yàn)原理簡述 1．中規(guī)模四位二進(jìn)制計(jì)數(shù)器（十六進(jìn)制計(jì)數(shù)器）74LS161 74LS161具有預(yù)置數(shù)、異步置零和保持等功能，其功能表及管腳如圖8-1所示。圖中：為置數(shù)端；~為數(shù)據(jù)輸入端；C為進(jìn)位輸出端；為異步清零（復(fù)位）端；EP和ET為工作狀 態(tài)控制端（使能端）；~為數(shù)據(jù)輸出端；CP為計(jì)數(shù)脈沖。 CP EP ET 工作狀態(tài) 0 置零 ↑ 1 0 預(yù)置數(shù) 1 1 0 1 保持 1 1 0 保持(但C=0) ↑ 1 1 1 1 計(jì)數(shù) 圖8-1 74LS161的功能表及管腳 根據(jù)和的功能，可用清零法和置數(shù)法實(shí)現(xiàn)小于十六進(jìn)制的任意進(jìn)制計(jì)數(shù)器。 2．中規(guī)模4位雙向移位寄存器74LS194 移位寄存器是一個(gè)具有移位功能的寄存器。是指寄存器中所存的代碼能夠在移位脈沖的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的稱為雙向移位寄存器。只需要改變左、右移的控制信號(hào)便可實(shí)現(xiàn)雙向移位要求。根據(jù)移位寄存器存取信息的方式不同分為：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四種形式。 　　本實(shí)驗(yàn)選用的4位雙向通用移位寄存器，型號(hào)為74LS194，其功能表及管腳如圖8-2所示。其中 D0、D1 、D2 、D3為并行輸入端；Q0、Q1、Q2、Q3為并行輸出端；DIR 為右移串行輸入端，DIL 為左移串行輸入端；S1、S0 為操作模式控制端；為直接無條件清零端；CP為計(jì)數(shù)脈沖輸入端。 74LS194有5種不同操作模式：即并行送數(shù)寄存，右移(方向由Q0→Q3)，左移（方向由Q3→Q0），保持及清零。S1、S0和端的控制作用見下表。 功能 輸 入 輸 出 CP S1 S0 DIR DIL DO D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 清除 0 0 0 0 0 送數(shù) ↑ 1 1 1 a b c d a b c d 右移 ↑ 1 0 1 DIR DIR Q0 Q1 Q2 左移 ↑ 1 1 0 DIL Q1 Q2 Q3 DIL 保持 ↑ 1 0 0 Q0 Q1 Q2 Q3 保持 ↓ 1 Q0 Q1 Q2 Q3 圖8－2 74LS194的功能表及管腳 四、預(yù)習(xí)要求 1．復(fù)習(xí)74LS161和74LS194芯片的管腳和功能。 2．根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求設(shè)計(jì)電路。 3．熟悉THD—4數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱的使用，設(shè)計(jì)好實(shí)驗(yàn)步驟。 五、內(nèi)容和步驟 1．測試74LS161的邏輯功能 　　按圖8-1管腳圖，接通+5V直流電源。將復(fù)位端、置數(shù)端、數(shù)據(jù)輸入端D3 、D2、D1、D0 分別接邏輯電平輸出插孔，輸出端 、、、接LED譯碼顯示器的輸入插孔D、C、B、A；進(jìn)位端C接邏輯電平顯示插孔，計(jì)數(shù)脈沖由單次脈沖源提供。按圖8-1中功能表的內(nèi)容逐項(xiàng)測試并判斷該芯片的功能是否正常。結(jié)果記入自擬表格中。 2．利用74LS161芯片連接成十進(jìn)制計(jì)數(shù)器 將輸出端QA、QB、QC、QD接至邏輯電平顯示插孔，在CP端加入計(jì)數(shù)脈沖，顯示輸出狀態(tài)正確后，將輸出接至譯碼顯示器的輸入端D、C、B、A，即可譯出相應(yīng)的數(shù)碼并顯示出來。 3．測試74LS194的邏輯功能 按圖8-2管腳圖，接通+5V直流電源。將、S1、S0、DIL、DIR、D0、D1、D2、D3分別接至邏輯電平輸出插孔；Q0、Q1、Q2、Q3接邏輯電平顯示插孔，CP端接單次脈沖源。按圖8-2中功能表的內(nèi)容逐項(xiàng)進(jìn)行測試。 （1）清除：令=0，其它輸入均為任意態(tài)，這時(shí)寄存器輸出Q0、Q1、Q2、Q3應(yīng)全為0。測試完畢后，置=1 。 （2）送數(shù)：令=S1=S0=1 ，送入任意4位二進(jìn)制數(shù)，如D0D1D2D3=abcd，加CP脈沖，觀察CP=0 、CP由0→1、CP由1→0三種情況下寄存器輸出狀態(tài)變化是否發(fā)生在CP脈沖的上升沿。 （3）右移：清零后，令=1，S1=0，S0=1，依次由右移輸入端DIR送入二進(jìn)制數(shù)碼如0100，由CP端連續(xù)加4個(gè)脈沖，觀察輸出情況，記入下表中。 （4） 左移：先清零或予置，再令=1，S1=1，S0=0，依次由左移輸入端DIL 送入二進(jìn)制數(shù)碼如1111，連續(xù)加四個(gè)CP脈沖，觀察輸出端情況，記入下表中。 （5） 保持：寄存器予置任意4位二進(jìn)制數(shù)碼，令=1，S1= S0=0，加CP脈沖，觀察寄存器輸出狀態(tài)，記入下表中。 清除 模 式 時(shí)鐘 串 行 輸 入 輸 出 S1 S0 CP DIL DIR D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 0 1 1 1 ↑ 1 0 1 ↑ 0 1 0 1 ↑ 1 1 0 1 ↑ 0 1 0 1 ↑ 0 1 1 0 ↑ 1 1 1 0 ↑ 1 1 1 0 ↑ 1 1 1 0 ↑ 1 1 0 0 ↑ 4．利用74LS194中規(guī)模雙向移位寄存器使八個(gè)燈從左至右依次變亮,再從左至右依次熄滅，應(yīng) 如何連線？在實(shí)驗(yàn)箱上搭接邏輯電路并驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果。 選做內(nèi)容： 綜合性實(shí)驗(yàn)——四人搶答電路的實(shí)現(xiàn) 利用D觸發(fā)器設(shè)計(jì)四人搶答電路，畫出電路原理圖及芯片實(shí)現(xiàn)圖，并在實(shí)驗(yàn)箱上搭接邏輯電路驗(yàn)證設(shè)計(jì)結(jié)果。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 畫出邏輯電路，總結(jié)各芯片的功能。 實(shí)驗(yàn)九 555定時(shí)器及其應(yīng)用 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．熟悉555定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其特點(diǎn)。 2．掌握555定時(shí)器的基本應(yīng)用。 二、儀器設(shè)備 1．THD —4數(shù)字電路實(shí)驗(yàn)箱 1 臺(tái) 2．MF－10 型萬用表或數(shù)字萬用表 1臺(tái) 3．KENWOOD CS-4125A 20MHz 2通道示波器 1臺(tái) 三、實(shí)驗(yàn)原理及參考電路 555定時(shí)器是一種數(shù)字和模擬混合的集成電路，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和管腳見圖9-1。 圖9-1 555定時(shí)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳 1．555定時(shí)器的工作原理 555定時(shí)器含有兩個(gè)電壓比較器，一個(gè)SR鎖存器，一個(gè)放電管。比較器的參考電壓由三只 5kΩ的電阻器構(gòu)成的分壓器提供。它們分別使高電平比較器C1 的同相輸入端和低電平比較器C2的反相輸入端的參考電平為和。C1與C2的輸出端控制SR鎖存器狀態(tài)和放電管狀態(tài)。其功能表見表9-1。 是復(fù)位端（4腳），當(dāng)=0時(shí)，555輸出低電平。平時(shí) 端開路或接UCC 。 是控制電壓端（5腳），平時(shí)輸出作為比較器C1 的參考電平，當(dāng)5腳外接一個(gè)輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實(shí)現(xiàn)對輸出的另一種控制。在不接外加電壓時(shí)，通常接一個(gè)0.01μf的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，確保參考電平的穩(wěn)定。 表9-1 輸 入 輸 出 閾值端6 觸發(fā)端2 復(fù)位端4 輸出端3 放電端7 0 0 導(dǎo)通 ＜ ＜ 1 1 截止 ＞ ＞ 1 0 導(dǎo)通 ＜ ＞ 1 不變 不變 2．555定時(shí)器的典型應(yīng)用 用555定時(shí)器外接電容、電阻元件時(shí)，實(shí)現(xiàn)單穩(wěn)、雙穩(wěn)、多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器等基本電路。還可以接成各種應(yīng)用電路，如變音信號(hào)發(fā)生器、電子門鈴等。 四、預(yù)習(xí)要求 1．復(fù)習(xí)有關(guān)555定時(shí)器的工作原理及其應(yīng)用。 2．?dāng)M定實(shí)驗(yàn)中所需的數(shù)據(jù)、表格，準(zhǔn)備方格紙。 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 用555定時(shí)器設(shè)計(jì)一多諧振蕩器，要求輸出頻率為1kHz，占空比為50%，畫出設(shè)計(jì)電路，計(jì)算元件參數(shù)，記錄輸出波形。 （輸出信號(hào)的時(shí)間參數(shù)是： 充電時(shí)間：=0.7(R1＋R2) C1 放電時(shí)間：=0.7R2 C1 振蕩周期：T==0.7(R1＋2R2) C1； 振蕩頻率：f= 占空比D，當(dāng)R2> R1時(shí)，占空比約為50%。 振蕩周期、占空比僅與R1 、R2和C1有關(guān)，不受電源電壓變化的影響。改變R1 、R2，即可改變占空比。改變C1時(shí)，只單獨(dú)改變周期，而不影響占空比。同時(shí)要求R1 與R2 均應(yīng)大于或等于1kΩ ，但R1＋R2應(yīng)小于或等于3.3MΩ。） 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1．繪出觀測到的波形。 2. 分析、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 3．在多諧振蕩器電路中，是否能輸出鋸齒波電壓？應(yīng)怎樣連接？ 實(shí)驗(yàn)十 直流穩(wěn)壓電源綜合實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．熟悉單相半波整流、全波整流及橋式整流電路的特點(diǎn)和區(qū)別。 2．觀察電容器的濾波作用。 3. 掌握分立元器件穩(wěn)壓電路與集成穩(wěn)壓電路的原理及測量方法。 二、儀器設(shè)備 1．TPE—A3模擬電路實(shí)驗(yàn)箱 1臺(tái) 2．YB1602P 系列功率函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 或EM1652 系列數(shù)字信號(hào)源 1臺(tái) 3．KENWOOD CS-4125A 20MHz 2通道示波器 1臺(tái) 4．NY4520型雙通道交流毫伏表 1臺(tái) 三、實(shí)驗(yàn)原理及參考電路 直流穩(wěn)壓電源組成框圖如圖所示。 220V交流電壓U1經(jīng)過電源變壓器降壓后為交流電壓U2，再經(jīng)過整流電路、濾波電路及穩(wěn)壓電路，在輸出端得到需要的、穩(wěn)定的直流電壓。 1.整流電路 整流電流是利用二極管的單相導(dǎo)電性，將交流電壓變?yōu)閱蜗虻拿}動(dòng)的直流電壓。有以下三種： 1)單相半波整流電路 電路如圖10-1（a）所示。 整流輸出電壓平均值U0=0.45U2 通過負(fù)載的直流電流 二極管截止時(shí)所承受的最大反向電壓 2)單相全波整流電路 電路如圖10-1（b）所示。 整流輸出電壓平均值U0=0.9U2 通過負(fù)載的直流電流 二極管截止時(shí)，每個(gè)二極管承受的最大反向電壓 (3)單相橋式全波整流電路 電路如圖10-1（c）所示。 整流輸出電壓平均值U0=0.9U2 通過負(fù)載的直流電流 二極管截止時(shí)，每個(gè)二極管承受的最大反向電壓 在單相橋式整流電路的變壓器中，只有交流電流流過；而在半波和全波整流電路中，均有直流分量流過。因此，單相橋式整流電路的變壓器效率較高，總體性能優(yōu)于單相半波和全波整流電路，故廣泛應(yīng)用于直流電源中。 2. 濾波電路 經(jīng)過整流電路得到的輸出電壓，因?yàn)槊}動(dòng)較大，因此需要利用電感或電容等儲(chǔ)能元件，濾去輸出電壓中的紋波。小功率穩(wěn)壓電源中常使用電容濾波電路，其電路如圖10-2所示。 在整流電路的內(nèi)阻不太大，時(shí)間常數(shù) τ = RLC ≥(3~5)T/2時(shí)，電容濾波電路的負(fù)載平均電壓U0=1.2U2，流經(jīng)二極管的平均電流，二極管承受的最大反向電壓。因此，電容濾波電路的優(yōu)點(diǎn)是：電路簡單，輸出電壓紋波較小，負(fù)載平均電壓較高；其缺點(diǎn)是：輸出電壓受電網(wǎng)電壓和負(fù)載變化的影響較大，輸出不穩(wěn)定，因此，僅適用于負(fù)載電壓較高，且負(fù)載變動(dòng)不大的場合。 3．穩(wěn)壓電路 1）穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 是利用穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓特性，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。電路如圖10-3所示。電阻R為限流電阻，起保護(hù)穩(wěn)壓管的作用。輸出電壓U0等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ。 穩(wěn)壓電路的工作原理：負(fù)載不變，當(dāng)電網(wǎng)電壓升高使電壓UI增大時(shí)，輸出電壓U0也隨之增大。根據(jù)穩(wěn)壓管反相特性，IDZ的急劇增加，使得IR增大，電阻R上的壓降增大，抵消了UI的升高