实验一-常用实验仪器的使用.doc

实验一 常用实验仪器的使用

　　一、实验目的
　　1． 认识本实验室的仪器，了解其功能、面板标识、换挡开关与显示。
　　2． 作简单的测量练习，了解仪器的操作要领与注意事项。
　　二、预习要求
　　学生课前预习本实验的问题，初步认识本实验室基本仪器的功能、接线方法、换挡开关的操作，如有条件最好能阅读仪器的说明书。准备画仪器面板图的纸笔，以备上课用。每组准备一台小收音机，供测量波形用。
　　三、实验内容
　　教师介绍本实验室各种仪器（外观、型号、功能、面板、标识、参数、特性、仪器的接线和测量方法、使用注意事项等）；学生分组，每组一套仪器，按照实验习题和教师的要求，边操作边记录。本课程的常用仪器除万用表外，应包括可调直流稳压电源、低频信号源、毫伏表和示波器。
　　按教师要求完成实验报妗?BR>　　四、实验步骤建议
　　1． 用万用表测量直流稳压电源的输出电压，记录其可调范围。
　　2． 用示波器测量低频号源的信号波形，初步掌握示波器的使用方法，调出3～5个完整周期、幅度适中的稳定波形，估测信号的频率和幅度。详细记录操作过程和出现的问题。
　　3．用示波器测量正弦波信号，记录其波形、频率、幅度。再用毫伏表测量同一个波形，对其幅度的结果进行核对（注意：毫伏表的读数是有效值）。
　　4．用示波器测量小收音机的音频输出（从扬声器的音圈接点上引出信号），观察屏幕上的波形与扬声器中声音的音量、音质的对应关系，并作记录。
　　5．每人画一套仪器面板图，详细标注所有的文字符号，在实验报告中对所有的英文进行翻译。
　　6．在实验报告中对每种仪器的"使用步骤"和"注意事项"作简明扼要的描述（最好用图、表）。
　　五、实验习题（仅就本实验室中现有仪器回答下列问题）
　　1.2.1 稳压源的输出是否可调？如果不可调怎么办？
　　1.2.2 稳压源的输出有几组？如果只有一组输出，现在需要两组对称输出的电源（例如OCL功率放大器、运算放大器等的供电电源）怎么办？
　　1.2.3 怎样测稳压电源的输出电流？直接用万用表的电流挡测量稳压电源的输出端可以吗？为什么
　　1.2.4 用毫伏表测量交、直流混合波形的信号，读数代表什么含义？
　　1.2.5 用毫伏表测量非正弦波形的信号，读数代表什么含义？
　　1.2.6 用示波器测量直流信号时应注意什么问题？
　　1.2.7 用示波器测量交、直流混合波形的信号，从不同的输入端（AC端或DC端）输入信号，屏幕波形各代表什么含义？
　　1.2.8 人的语言信号波形与唱歌信号的波形有什么明显的区别？如果想要观察你自己的语音信号波形，应当怎么办？

实验二 基本放大电路

　　一、实验目的
　　1. 熟悉放大器的工作过程。
　　2. 掌握放大器工作点的调整与测量方法。
　　3. 熟悉示波器测试交流信号波形的方法及交流毫伏表的使用方法。
　　4. 观察和研究静态工作点对放大电路工作的影响。
　　二、预习要求
　　1． 课前复习教材中基本共发射极放大电路和基本共集电极放大电路的有关内容，预习本实验习题，并进一步熟悉示波器的正确使用方法。
　　2． 根据实验电路图和实际元器件参数，估算出电路的静态工作点。
　　3． 根据实验习题设计实验数据表格，供实验测试时记录数据用。
　　三、实验电路及测量原理
　　实验测试电路如图所示。

(a)

(b)

图2.1 基本放大电路

　　1．电路参数变化对静态工作点的影响
　　放大器的基本任务是不失真地放大信号，实现输入变化量对输出变化量的控制作用。要使放大器正常工作，除有保证放大器正常工作的电压外，还要有合适的静态工作点。
　　放大器的静态工作点是指放大器输入端短路时，流过三极管的直流电流IBQ、ICQ及管子C、E极之间的直流电压VCEQ和B、E极之间的直流电压VBEQ。
　　由图2.1(a)可知　（2-1）；　由图2.1(b)可知　　（2-2）
　　对于硅管VBEQ＝0.6～0.8V，对于锗管VBEQ＝0.1～0.3V。
　　由以上两式可知，当管子确定以后，改变VCC、RB、RC（或RE）中任一参数值，都会导致静态工作点的变化。当电路参数确定以后，静态工作点主要通过RP调整。工作点偏高，输出波形易产生饱和失真；工作点偏低，输出波形易产生截止失真。但当输入信号过大时，管子将工作在非线性区，输出波形会产生双向失真。
　　2．静态工作点的测量与调整
　　静态工作点的测量，就是测量三极管各电极对地的直流电压VB、VC和VE，通过计算得到静态工作点值。
　　静态工作点的调整，就是当测量得到的静态工作点不合适，或通过示波器测得的输出波形出现饱和或截止失真时，调整基极偏置电阻的大小，使静态工作点处于合适的位置。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　>>１ ２

实验三 分压偏置共发射极放大器

　　一、 实验目的
　　1． 了解工作点漂移的原因及稳定措施。
　　2． 熟练掌握静态工作点的测量与调整方法。
　　3． 了解小信号放大器的放大倍数、动态范围与静态工作点的关系。
　　二、预习要求
　　1． 参考教材中有关稳定放大器工作点的内容，完成本实验习题。
　　2． 按实验电路图3.1中实际元件参数值，计算电路的静态工作点值。
　　3． 据实验要求，设计数据表格，供实验测试时记录数据用。
　　三、实验电路及测量原理

图3.1
　　实验测试电路如图3.1所示：
　　1．稳定静态工作点的原理
　　温度的变化会导致三极管的性能发生变化，致使放大器的工作点发生变化，影响放大器的正常工作。实验图3.1 所示电路中是通过增加下偏置电阻和射极电阻来改善直流工作点的稳定性的，其工作原理如下：
　　（1） 利用Rb和Rb2的分压作用固定基极电压VB。
　　由实验图3.1可知，当RB、RB2选择适当，满足I2、远大于IB、时，则有
　　　　　　　　　 　　　（3-1）
式中RB、RB2和VCC都是固定的，不随温度变化，所以基极电位基本上为一定值。
　　（2）通过IE的负反馈作用，限制IC的改变，使工作点保持稳定。
　　具体稳定过程如下：

　　2．静态工作点的计算与测量
　　图3.1所示电路的静态工作点可由以下几个关系式确定：
　　　　　　　　　　　　　　　　　（3-2）
　　对静态工作点的测量，在电路中只要分别测出三极管的三个电极对地的电压值，便可求得静态工作点ICQ、VCEQ、VBEQ的大小。
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实验三 分压偏置共发射极放大器

　　一、 实验目的
　　1． 了解工作点漂移的原因及稳定措施。
　　2． 熟练掌握静态工作点的测量与调整方法。
　　3． 了解小信号放大器的放大倍数、动态范围与静态工作点的关系。
　　二、预习要求
　　1． 参考教材中有关稳定放大器工作点的内容，完成本实验习题。
　　2． 按实验电路图3.1中实际元件参数值，计算电路的静态工作点值。
　　3． 据实验要求，设计数据表格，供实验测试时记录数据用。
　　三、实验电路及测量原理

图3.1
　　实验测试电路如图3.1所示：
　　1．稳定静态工作点的原理
　　温度的变化会导致三极管的性能发生变化，致使放大器的工作点发生变化，影响放大器的正常工作。实验图3.1 所示电路中是通过增加下偏置电阻和射极电阻来改善直流工作点的稳定性的，其工作原理如下：
　　（1） 利用Rb和Rb2的分压作用固定基极电压VB。
　　由实验图3.1可知，当RB、RB2选择适当，满足I2、远大于IB、时，则有
　　　　　　　　　 　　　（3-1）
式中RB、RB2和VCC都是固定的，不随温度变化，所以基极电位基本上为一定值。
　　（2）通过IE的负反馈作用，限制IC的改变，使工作点保持稳定。
　　具体稳定过程如下：

　　2．静态工作点的计算与测量
　　图3.1所示电路的静态工作点可由以下几个关系式确定：
　　　　　　　　　　　　　　　　　（3-2）
　　对静态工作点的测量，在电路中只要分别测出三极管的三个电极对地的电压值，便可求得静态工作点ICQ、VCEQ、VBEQ的大小。
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实验四 放大器动态特性的测试

　　一、实验目的
　　1． 了解小信号放大器的放大倍数、动态范围与静态工作点的关系。
　　2． 掌握共射放大器和共集放大器电压放大倍数Av、输入电阻ri、输出电阻ro和频率特性的测量原理和方法。
　　3． 验证射极跟随器的性能。
　　二、预习要求
　　1． 课前预习本实验习题，熟悉实验内容，掌握Av、ri、ro和频率特性的测量原理和测量方法。
　　2． 按实验电路图4.1和4.2中给定元器件参数，估算出静态工作点、电压放大倍数、输入电阻和输出电阻值的大小。
　　3． 在万能板上按电路图4.1和图4.2 焊接好电路，注意元器件布局，为用仪器仪表测试留出足够的空间，教师可给出焊接样板。
　　4． 根据实验习题和实验要求来设计实验数据表格，供实验时记录数据用。
　　5． 课下试作有关实验，修改实验数据表格，带问题来上课，边做边讨论。
　　三、实验电路与测量原理
　　实验测试电路如图4.1和4.2所示。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　   １.电压放大倍数的测量

图4.1

图4.2
　　低频电路的电压放大倍数Av是指输出端的交流电压与输入端的交流电压之比，即 　　　　　　(4-1)
　　在测量电压放大倍数时，需用示波器观察放大电路的输出波形，在输出波形不失真的条件下，用毫伏表或示波器分别测量放大电路的输入、输出电压，按上式计算电压放大倍数。
　　对实验电路图4.1，其电压放大倍数与电路参数的关系为　（4-2）
　　其中 。对低频小功率管，rbe可用如下关系式表示　（4-3）
　　对实验电路图４.2，其电压放大倍数与电路参数的关系为　 　　（4-4）　
　　其中 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　>>１ ２ 3

实验五 负反馈放大电路

　　一、实验目的
　　1． 学习多级放大器的测试方法。
　　2． 了解电压串联负反馈对放大器性能的影响。
　　二、实验电路

图 5.1

　　三、预习要求
　　1． 复习反馈放大器工作原理及反馈对放大器性能的影响。μF kΩ
　　2． 熟悉本实验电路各元件的作用及实验内容和步骤。
　　3． 写出预习报告，并在预习报告上画好测试表格。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　>>１ ２

实验六 差分放大电路

　　一、实验目的
　　通过实验进一步了解差动放大器的工作原理、性能及工作特点。
　　二、预习要求
　　1． 复习差动放大器的工作原理及放大倍数、共模抑制比的概念及计算方法；
　　2． 熟悉本实验的内容仔细领会测试步骤并设计完整的测试方法；
　　3． 写出预习报告。
　　三、实验仪器
　　1． 示波器；　　2． 实验仪；　　3． 稳压电源；
　　4． 音频信号发生器；　　5． 毫伏表；　　6. 万用表。
　　四、实验原理和测试方法
　　恒流原差动放大器，是直接耦合电路中最典型的一种电路，它不仅可以通过双端输出，对负载两端同向的漂移电压相互抵消，同时对单端输出的零漂也有极强的抑制能力。这种电路的共模抑制比在几十到几百分贝。共模抑制比的测试可分为两步。
　　第一步 测差模电压放大倍数
　　由于测量仪器仪表的限制，在实验时通常以低频正弦信号作为差动输入Vid。本实验
采用10mV 1ｋHz的正弦信号。一般的测量仪器是不能浮地测量的，所以可用毫伏表分别测出两输出端的电压V01、V02，然后用Vod= V01-V02的关系求出Vod。由于差模输入时V01与V02反相位。所以Vod是V01与V02实测值的和，故差模放大倍数为

　　第二步 测共模电压放大倍数
　　由于恒流源对共模信号有极强的抑制作用，放大倍数很小。所以输出端的信号极小。测量很困难。故要增大输入信号来获得可测到的输出。本实验可加0.1V的有效值正弦电压作为共模输入Vic。然后测出输出电压Voc则共模电压放大倍数为
　　　　　　　　；这样由式 可求得共模抑制比。
　　五、实验内容和步骤
　　1． 按图6.1电路要求接线，检查确认无误后接入电源；
　　2． 测静态工作点；用万用表检查Vc1与Vc2是否相等，如不相等，应调节RW，使之相等，然后测各三极管的静态工作点。
　　3． 测差模电压放大倍数；
　　4． 测共模电压放大倍数；
　　5． 计算单端输出和双端输出的共模抑制比；
　　6． 由实测数据计算下表各种情况的电压放大倍数；
　　7． 观察放大器的温度漂移；
　　用万用表的直流电压档（小量程）或电压表的两表笔接放大器的两输出端。用两只手分别捏住两个晶体管的管壳。观察表针偏移的情况；停一会，再用一只手捏住其中一只管的管壳，观察表针偏移的情况。比较这两种情况，并说明原因。
　　六、实验报告要求
　　1． 整理数据，分析误差产生原因。
　　2． 总结差动放大电路的特点。
　　3． 记叙一下实验中的测量手段，说明为什么。
　　4． 用示波器观察共模输出时，V01与V0２反相位是什么原因？如果把恒流源改用R e时输出相位应如何？

实验七　 集成运算放大电路

　　一、实验目的
　　1． 进一步理解运算放大器的基本原理，熟悉运算放大器平衡的调整方法。
　　2． 掌握由运算放大器组成的比例、加法运算等电路和的调试方法。
　　二、预习内容
　　1． 课前预习本实验习题，查找集成运算放大器LM741的有关资料，熟悉其内部电路组成和外围电路的接法。
　　2． 复习教材中有关运算放大器比例、加法器等电路的基本理论，掌握几种基本运算的调试方法。
　　3． 根据实验习题和实验电路图中给定参数，估算反相比例放大器、同相比例放大器的放大倍数和反相比例加法器、减法器的输出电压值。
　　4． 课下在万能板上按实验电路图焊好电路，注意，为变换测试电路应留出足够的空间。
　　5． 根据实验内容，自己设计实验数据表格，供测试时使用。
　　6． 课下试做有关实验，修改实验数据表格，带问题来上课，边做边讨论。
　　三、实验电路及测量原理
　　图7.1是LM741集成运放的外引线图，各引脚功能如下：

图7.1

　　2--反相输入端
　　3--同相输入端
　　7--电源电压正端
　　4--电源电压负端
　　6--输出端
　　1、5--调零端
　　集成运算放大器是一种高放大倍数、高输入阻抗、低输出阻抗的直接耦合多级放大电路，具有两个输入端和一个输出端，可对直流信号和交流信号进行放大。外接负反馈电路后，输出电压Vo与输入电压Vi的运算关系仅取决于外接反馈网络与输入的外接阻抗，而与运算放大器本身无关。
　　1． 反相比例运算及倒相器
　　实验图7.2为反相比例运算电路。LM741按理想运放处理，其运算关系为

图7.2

　　　　　　　　　　　　（7-1）
　　若RF=R1则为倒相器，即
　　　　　　　　　　　　　　　（7-2）
　　2．反相加法运算电路
　　实验图7.3为反相法器电路，其运算关系为
　　　　　　　（7-3）

图7.4
图7.5

　　3．同相比例运算及跟随器
　　实验图7.4为同相比例运算电路。其运算关系为　　　　（7-4）
　　若不接R1，或将RF短路，可实现同相跟随功能，即　（7-5）
　　减法运算电路实验图7.5为减法运算电路，其运算关系为　　　（7-6）　　　 >> １ ２ 3

实验八　正弦波振荡电路

　　一、实验目的
　　1． 进一步掌握文氏桥振荡电路工作原理和电路结构。
　　2． 学习振荡电路调整及测量方法。
　　二、实验仪器及设备
　　1． 双踪示波器 　　2． GB-9电子管毫伏表　　3． XFD-6低频信号发生器
　　4． 晶体管直流稳压电源　　5． 万用表　　6． 实验仪
　　三、 实验原理及实验电路

图8.1
　　振荡器是不需外加信号就能产生正弦波信号的一种装置。图8.1这个桥式振荡电路由两部分组成。左边R1C1和R2C2组成选频网络，右边就是一个两级电压串联负反馈放大器。当满足相位平衡及幅度平衡条件时振荡器就可以自激振荡。
　　一般对于RC 串并联选频网络选取参数R1＝R2＝R，C1＝C2＝C，当 或时，选频网络的输出最大，其大小为输入信号的 ，且输出与输入同相位。这就要求放大倍数为3，且输入与输出同相位。
　　四、预习要求
　　1． 复习振荡器工作原理，分析电路中各元件的作用
　　2． 熟悉本实验内容及步骤
　　3． 熟悉振荡频率的测试方法
　　五、实验内容及步骤
　　1． 按电路图中的元件参数连接电路，检查无误后接入22V电源
　　2． 打开K，测放大器静态工作点
　　3． 测选频网络的频率特性
　　测试方法：在A点加上100Hz的正弦信号1V，用双踪示波器同时观察A和B点的波形，并且在B点接入毫伏表逐渐增大频率，观察A、B两点波形相位变化情况和B点信号幅度变化的情况。当A、B两波形同相时，记下信号频率和A、B两点信号的数值。
　　4． 调节放大器的放大倍数
　　深度负反馈的放大倍数Avf=1/F，所以调节F，便可改变Avf。
　　方法：A点的信号保持不变，用毫伏表测放大器输出电压，调节RW使V0=3VB。此时即Af=3。
　　5．测振荡频率
　　方法：除去A点的信号，把K合上，调节RW，使输出的波形不失真，然后用李沙育图形测出振荡频率。
　　6．用毫伏表测出VA、VB、V0三点的电压波形，并算出选频网络的系数和放大器的放大倍数。 　　　　　　>> １ ２

实验九　集成功率放大电路

　　一、实验目的
　　1． 进一步熟悉集成功率放大器的特点。
　　2． 掌握集成功率放大器主要技术指标的测试方法。
　　二、预习要求
　　1． 复习教材中有关集成功率放大器的内容，完成本实验的习题。
　　2． 课下查阅有关资料，熟悉集成功放LM386的内部线路、工作原理和外围主要元器件的作用。
　　3． 总结集成功率放大器主要指标的测试原理，自拟出各技术指标的测试方法和测试步骤。
　　4． 按实验电路图9.1，在课下用万能板焊接好电路，教师可给出焊接样板。
　　5． 自拟实验数据表格，供实验测试时使用。
　　三、实验电路及测量原理
　　实验测试电路如图9.1所示。

图9.1

　　LM386是8脚器件，其中1、8脚为增益设定端，电路增益可通过改变1、8间元件参数实现。当1、8脚断开时Av=20；接入10μF电容时Av=200；若接入R1=1.2kΩ、C1＝10μF的串联电路，则Av=50。C2为防自激电容，C4为电源退耦电容。R2、C3组成容性负载，抵消扬声器部分的感性负载，防止在信号突变时扬声器上呈现较高的瞬时高压而遭到损坏。
　　实际测量时，可通过测出最大不失真削波的输出电压vo和电源供给电流Ico，即可求出最大不削波失真时的输出功率Po、直流电源供给的功率PE和效率 。即
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（9-1）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（9-2）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　（9-3） 　　　　　　　>> １ ２

验十　集成稳压电源

　　一、实验目的
　　1． 了解三端集成稳压器的工作原理。
　　2． 熟悉常用三端集成稳压器件，掌握其典型的应用方法。
　　3． 掌握三端集成稳压电源特性的测试方法。
　　二、预习要求
　　1． 复习教材中有关集成稳压电源的基本内容，了解三端集成稳压器CW7805、CW317等的技术参数和使用方法。
　　2． 阅读本实验全部内容，完成本实验习题。
　　3． 按给定实验电路图和实际元件参数，估算稳压电路输出电压的可调范围。
　　4． 根据实验内容和要求，设计实验数据记录表格，供实验测试时使用。
　　三、实验电路及测量原理

图10.2

图10.1

采用集成工艺，将调整管、基准电压、取样电路、误差放大和保护电路等集成在一块芯片上，就构成了集成化稳压电源。集成稳压器按工作方式可分为并联型、串联型和开关型；按输出电压可分为固定式和可调式两种。
　　图10.1为常用三端集成稳压器的外型图，其它形式的稳压器可参考有关资料。
　　１.三端固定输出集成稳压器
　　此类稳压器有三个引出端输入端、输出端和公共端。根据其输出电压极性可分为固定正输出集成稳压器（CW78系列）和固定负输出集成稳压器（CW79系列）。根据输出电流的大小又可分为CW78XX型（表示输出电流为1.5A）、CW78MXX型（表示输出电流为0.5 A）和CW78LXX型（表示输出电流为0.1A）。后面两位数字XX表示输出电压的数值，一般有5V、6V、9V、12V、15V、18V、24V，固定负输出集成稳压器相应也有CW79XX、CW79MXX和CW79LXX型。利用固定输出集成稳压器可组成各种应用电路，CW78XX型集成稳压器的基本应用电路如图10.2所示。
对三端固定输出集成稳压器，其输入电压的选取原则　　　　（10-1）
　　式中，VO--集成稳压器的固定输出电压值；　　VImax--集成稳压器规定的最大允许输入电压值；（V1-VO）min--集成稳压器规定允许的最小输入输出电压差，一般为2V。

(a) 固定输出式

(b) 可调输出式
图 10.3
　　如果只有固定输出集成稳压器，又希望输出电压扩大或可调，可采用图10.3和图10.4所示电路来完成。
　　式中，VO'--集成稳压器的固定输出电压，VO =5V；VZ--稳压二极管的稳压值。
　　在图10.3(b)中，　　　　　　　　　　　（10-2）
　　式中，Id--集成稳压器的静态电流值，一般为5～10mA。电路中的C1、Co为频率补偿电容，防止自激振荡。　　

图 10.4
２.三端可调输出集成稳压器　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　三端可调输出集成稳压器分为正可调输出集成稳压器（如CW117/CW217/CW317）与负可调输出集成稳压器（如CW137/CW237/CW337），正输出可调集成稳压器的输出电压范围为1.2～37V，输出电流可调范围为0.1～1.5A。它同样有三个端子，即输入端、输出端和调整端，在输出与调整端之间为VREF=1.25V的基准电压，从调整端流出的电流。常用基本稳压电路如图 10.4所示.
　　为保证稳压器空载时也能正常工作，要求流过R1的电流不能太小，一般可取IR1=5～10mA，故 ，输出电压的表达式为

调节R2，可改变输出电压的大小。
　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　>> １ ２ ３

实验十一 TTL与非门逻辑功能测试

　　一、 实验目的
　　1.熟悉集成门电路的外观和引线排列
　　2.掌握TTL与非门逻辑功能
　　二、 实验设备
　　5VDC电源、面包板、数字万用表、导线若干、逻辑电平指示器一组、逻辑开关一组、4输入端双与非门（74LS20）、双输入端四与非门（74LS00）
　　三、 实验内容及要求
　　1.测试74LS20与非门的逻辑功能
　　　（1）画出实验电路图，设计实验表格（包括输入端的各种逻辑状态、输出端的逻辑状态及电平）。
　　　（2）搭试电路验证，用万用表测量输出电压。
　　2.用74LS00芯片组成与、或、或非门电路（均为2输入端）
　　　（1）写出逻辑表达式，画出实验电路图，标明各管脚；（2）搭试电路进行验证；（3）列状态表验证结果。
　　3.用74LS00芯片组成异或门电路
　　　（1）写出逻辑表达式，画出实验电路图；（2）搭试电路进行验证；（3）列状态表验证结果。
　　四、思考题
　　1.逻辑值“1”是否是指电平为1V？
　　2.在逻辑开关电路原理图中，没有1KΩ限流电阻行不行？为什么？
　　3.在逻辑电平指示器电路原理图中，没有300Ω限流电阻行不行？为什么？ 　　　　　　　　 　>>１ ２

实验十二 组合逻辑电路的设计

　　一、实验目的
　　掌握组合逻辑电路的设计方法
　　二、实验设备
　　5VDC电源、12VDC电源、面包板、导线若干、蜂鸣器电路一个、逻辑开关一组、逻辑电平指示器一组、集成与非门（74LS20、74LS00）、数据缓冲器（74LS125）
　　三、实验内容及要求

图12.1 密码锁示意图

　　设计一个电子锁，如图12.1所示，其中A、B、C、D是四个二进制代码输入端， E 为密码输入确认端（当 E =0时，表示确认）。每把锁有四位密码（设该锁的密码为1011），若输入代码符合该锁密码，并E =0确认时，送出一个开锁信号（F1=1），用于开锁指示的发光二极管亮；若输入代码不符合该锁密码，并E =0确认时，送出报警信号（F2=1），用于报警指示的发光二极管亮，并驱动报警电路；若 E =1时，不送出任何信号。
　　（1）写出设计过程。
　　（2）要求用最少的与非门实现。
　　（3）画出实验电路图。
　　（4）搭试电路进行验证，并记录实验结果。
　　四、思考题
　　1.组合逻辑电路的一般设计步骤是什么？　2.三态门中高阻态在本设计中作用？
　　五、附录
　　1参阅实验十一附录　　2.蜂鸣器电路原理图
　　如图12.2，为蜂鸣器电路原理图，当输入端为高电平，即逻辑值“1”时，蜂鸣器发出声响，当按下消声键K 后，停止声响；若输入端为逻辑“0”时，蜂鸣器不发出声响。
　　3.有关芯片外引线排列图
　　如图12.3所示，为数据缓冲器74LS125外引线排列图。

图 12.2 蜂鸣器电路原理图

图12.3 数据缓冲器74LS125

实验十三 触发器功能测试

　　一、实验目的
　　1.掌握基本RS触发器、JK触发器、D触发器和T触发器的逻辑功能及其测试方法
　　2.熟悉触发器逻辑功能的相互转换
　　3.理解触发器触发类型
　　二、实验设备
　　5VDC电源、面包板、导线若干、示波器、逻辑开关一组、数字万用表、逻辑电平指示器一组、方波信号发生器、双输入端四与非门（74LS00）、双下降沿JK触发器（74LS112）、双上升沿D触发器（74LS74）

图13.1 74LS112外引线排列图

　　三、实验内容
　　1.测试基本RS触发器的逻辑功能
　　（1）画出由门电路组成的基本RS触发器电路。
　　（2）设计实验步骤，验证基本RS触发器状态表。
　　（3）搭试电路，将测试结果记录表中。
　　2.测试下降沿JK触发器的逻辑功能。
　　（1）设计实验步骤，验证JK触发器的状态表、下降沿触发含义。
　　（2）搭试电路，将测试结果记录表中。
　　3.测试上升沿D触发器的逻辑功能。
　　（1）设计实验步骤，验证D触发器的状态表、上升沿触发含义。
　　（2）搭试电路，将测试结果记录表中。
　　4.测试T 触发器逻辑功能
　　（1）画出将JK触发器转换成T触发器的逻辑图。
　　（2）在C 端加入1KHz，VPP值适当的连续脉冲信号，用示波器观察C、Q 的波形，并总结T触发器的逻辑功能。
　　四、思考题
　　1.你所构建的基本RS触发器是什么触发方式？
　　2.T触发器能不能用作2分频器？
　　3.怎样利用D触发器构成2分频器？
　　五、附录
　　1参阅实验十一
　　2.有关芯片外引线排列图
　　如图实验13.1，（a）为74LS112外引线排列图，（b）为74LS74外引线排列图。

实验十四 移位寄存器

　　一、实验目的
　　学习使用双稳态触发器组成数码寄存器、移位寄存器
　　二、实验设备
　　5VDC电源、面包板、导线若干、逻辑开关一组、逻辑电平指示器一组、示波器、方波信号发生器、四数据缓冲器（74LS125）、双上升沿D触发器（74LS74）二片
　　三、实验内容及要求
　　1.设计一个由D触发器组成的四位数并入/并出数码寄存器。
　　（1）要求利用数据缓冲器，当给出寄存指令时，以并入方式进入触发器，并设有清零端。
　　（2）画出所设计的数码寄存器逻辑电路图。
　　（3）自拟实验步骤，搭试电路，并记录实际情况。
　　2.设计一个用D触发器组成的四位左循环移位寄存器。
　　（1）设计一个逻辑电路，用以实现下表所示的功能。
　　（2）搭试电路，并记录实际情况。
CP
Q3
Q2
Q1
Q0
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
2
1
0
1
0
3
0
1
0
1
4
…
…
…
…
…
…
…
…
…
　　四、思考题
　　1.移位寄存器有那几种类型？
　　2.在数字系统中，举例说明移位寄存器的主要作用。
　　五、附录
　　参阅前述实验有关电路原理、芯片外引线排列图。

实验十五 计数器

　　一、实验目的
　　掌握组成各种进制计数器的方法。
　　二、实验设备
　　5VDC电源、面包板、导线若干、逻辑开关一组、逻辑电平指示器一组、示波器、方波信号发生器、集成与非门芯片（74LS00及74LS20）、集成D触发器（74LS74）、集成计数器（CT4518）。
　　三、实验内容
　　1.利用D触发器和与非门构建一个十进制加法计数器
　　（1）画出所设计的计数器逻辑电路图，并指明所设计的计数器是异步方式还是同步方式。
　　（2）设计一个实验步骤，搭试所设计的计数器，并记录结果。
　　2.利用CT4518构造多进制计数器
　　（1）参阅附录，测试4518的逻辑功能，理解CLK、EN和端的作用
　　（2）设计以下计数器。
　　　a、利用CT4518，设计一个五进制加法计数器，画出有关逻辑电路图
　　　b、利用CT4518，设计一个六十进制加法计数器，画出有关逻辑电路图
　　　c、利用CT4518，设计一个二十四进制加法计数器，画出有关逻辑电路图
　　　d、利用CT4518，设计一个一百分频器，画出有关逻辑电路图
　　3.任选择一个（a、b、c、d），搭试电路，并记录结果
　　四、思考题
　　1.CT4518可构造多少种进制计数器？　　2.异步计数与同步计数有何不同？
　　五、附录
　　1.参阅前述实验有关电路、芯片外引线排列图。
　　2. 如图15.1为CT4518外引线排列图。它是一个内有两个独立的同步二-十进制加法计数器的芯片。表１5.1是它的功能表

图 15.1 CT4518外引线排列图

CLK
EN
RST
功能
↑
1
0
加法计数
0
↓
1
加法计数
×
×
1
清零

表１5.1

实验十六 计数、译码和显示

　　一、实验目的
　　1.了解集成计数器、译码器和数码显示器的使用
　　2.培养综合运用几种部件组成一个系统的能力
　　二、实验设备
　　5VDC电源、万用表、面包板、导线若干、逻辑开关一组、方波信号发生器、逻辑电平指示器一组、电阻510Ω×7、同步十进制可逆计数器（T217）、七段显示译码器（CT74LS247）、共阳极数码管（BS204）、集成与非门（74LS00、74LS20）。
　　三、实验内容及要求
　　1.设计一个具有计数、译码和显示十进制数的电路。
　　具有能进行加法计数和减法计数，受控于二个使能端E1及E2。
　　当E1 E2=00时，计数器复位；当E1 E2=01时，计数器加法计数；
　　当E1 E2=10时，计数器减法计数；当E1 E2=11时，计数器保持。
　　2.画出完整的实验电路图，搭试电路，并记录结果。
　　四、思考题
　　1.共阳极数码管与共阴极数码管区别？
　　2.为什么译码器与显示数码管之间要求510Ω电阻？没有行不行？
　　五、附录
　　1.参阅前述实验中有关电路原理及芯片外引线排列图。
　　2.参阅教材中CT74LS247外引线排列图及功能表及BS204电路原理图。
　　3.T217集成计数器介绍
　　T217型集成计数器是一种带预置数码的同步十进制可逆计数器。该计数器既可作加法计数，又可作减法计数，输出状态采用8421码，它的管脚功能如图16.1所示。

图16.1 T217的管脚图

　　其主要功能端含义如下：
　　A、B、C、D：四个输入端；QA、QB、QC、QD ：四个输出端；Cr：复位端，Cr为“1”时计数器置“0”；
　　LD：预置控制端，当 为“0”数脉冲输入端；QCC：进位信号输出端；QCB：借位信号输出端。
　　表16.1是T217集成计数器的功能表。

输 入
输 出
CPU
CPD
Cr
LD
A
B
C
D
QA
QB
QC
QD
×
×
1
×
×
×
×
×
0
0
0
0
×
×
0
0
d1
d2
d3
d4
d1
d2
d3
d4
↑
1
0
1
×
×
×
×
加法计数
1
↑
0
1
×
×
×
×

减法计数
1
1
0
1
×
×
×
×
保持

表16.1