实验八 RC滤波电路的设计与测试改09
实验八 RC 滤波电路的设计与测试
一、实验目的：
1．初步学会RC 低通、高通、带通滤波电路的设计方法
2．通过仿真加深对RC 低通、高通、带通滤波电路特性的了解。 3．掌握仿真软件“AC 分析”的使用方法
二、预习要求
1. 复习一阶RC 低通、高通、带通滤波电路的有关知识
2. 根据给出的截止频率算出RC 低通滤波电路、高通滤波电路的电阻和电容值
3．根据给出的中心频率算出RC 带通滤波电路的电阻和电容值。
三、实验原理
1、RC 低通滤波电路
RC 低通滤波电路如图1所示，
电路的传递函数为：
图1 RC 低通电路
()1
i
U H j U R j RC
ωω=
=
+
幅频特性为：()H j ω=
相频特性为： φ(ω)= φu0－φui ＝－arctg ωRC RC 低通滤波电路的频率特性曲线如图2所示：
从幅频特性曲线可知，RC 低通滤波电路具有通低频阻高频的作用，当输入正弦信号的幅值保持不变，而频率由小到大增加时，对应频率越低的输入信号，输出电压的值越大，对应于频率越高的输入信号，输出电压的值越小，因此低频的正弦信号比高频的正弦信号更容易通过这个网络。
从相频特性曲线可知，随着ω从零向∞增加，输入信号与输入信号的相位差φ(
ω)由00单调地趋向于－900。由于φ(ω)总是负值，说明输出电压总是滞后于输入电压的，滞后的角度在00到900之间，具体数值由ω决定。
在滤波电路的幅频特性曲线中，把输出电压的幅度从最大值下降到最大值的0.707倍时所对应的角频率定义为截止角频率（临界角频率、3分贝频率），记为ωc 。
在RC 低通滤波电路的幅频特性中，角频率从0到ωc 的频率范围称为低通滤波电路的通频带，角频率大于ωc 的频率范围称为低通滤波电路的阻带。
RC 低通电路的截止角频率ωc 为：
图2频率特性曲线
RC （a ）幅频特性曲线 －900
φ(ω－451
c RC
ω=
与ωc 对应的频率称为截止频率f c ：
2、RC 高通滤波电路
RC 高通滤波电路如图3所示：
RC 高通滤波电路的传递函数为：
其幅频特性为：
相频特性为：
图3 RC 高通电路
()111i
U H j U j
RC
ωω=
=
-0()90
1
arctg CR
arctg
CR
?ωωω=-=()H j ω=
122c c f RC
ωππ==
RC 高通滤波电路的频率特性曲线如图4所示：
从图4幅频特性曲线可知，RC 高通滤波电路具有通高频阻低频的作用，当输入正弦信号的幅值保持不变，而频率由小到大增加时，对应频率越低的输入信号，输出电压的值越小，对应频率越高的输入信号，输出电压的值越大，因此频率高的正弦信号比频率低的正弦信号更容易通过这个网络。以截止角频率ωc 为界，该网络将阻止角频率低于ωc 的低频信号通过，而让角频率高于ωc 的高频信号通过。
从相频特性曲线可知，随着ω从零向∞增加，输入信号与输入信号的相位差φ(ω)由900单调地趋向于00。由于φ(ω) 总是正值，说明输出电压总是超前于输入电压，超前的角度在900到00之间，具体数值由ω决定。
RC 高通滤波电路的截止角频率为：
截止频率为：
图4 频率特性曲线
（a ）幅频特性曲线
RC
90450（b ）相频特性曲线 1
c RC
ω=
122c c f RC
ωππ==
对于高通滤波电路，角频率从0到ωc 的频率范围称为高通滤波电路的阻带，角频率大于ωc 的频率范围称为高通滤波电路的通带。
3．RC 带通滤波电路
RC 带通滤波电路如图5所示：
RC 带通滤波电路的传递函数为：
其幅频特性为：
()H j ω=
相频特性为： RC 带通滤波电路的频率特性曲线如图6所示：
()1
13i
U H j U j RC RC ωωω=
=
?
?+-
???
1
()3
CR CR arctg
ωω?ω-
=-图5 RC 带通电路
从图6幅频特性曲线可知，RC 带通滤波电路具有选频作用，当输入正弦信号的幅值保持不变，而频率由小到大增加时，只有频率在ω1到ω2范围内的信号才能通过该网络，而在ω1到ω2范围外的信号将被衰减。ω1到ω2的角频率范围称为通频带。RC 带通滤波电路通过的信号电压最大时所对应的角频率ω0称为中心角频率。
从相频特性曲线可知，当ω从零向ω0增加时，输入信号与输入信号的相位差φ(ω)由900单调地趋向于00，此时输出电压总是超前于输入电压的，超前的角度在900到00之间；当ω从ω0向∞增加时，输入信号与输入信号的相位差φ(ω)由00单调地趋向于－900，此时输出电压总是滞后于输入电压，滞后的角度在00到－900之间，具体数值由ω决定。
RC 带通滤波电路的中心角频率为：
中心频率为：
四、实验内容
（一）RC 低通滤波电路的设计与测试： 1、参考图7电路，设计出截止频率f =1kHz 的低通滤波电路，应用截止频率的公式计算出
图6 RC 带通电路的频率特性曲线
（b ）相频特性曲线
－9090（a ）幅频特性曲线
1
3?01
RC
ω=
00122f RC
ωππ==
图7
3
1
低通滤波电路的电阻值和电容值，将计算结果填入表1中。
表1
在仿真软件中按图7连接电路，电路中采用表1的电容值和算出的电阻值，双击信号源，按图8所示选择正弦源。然后按图9所示填入参数，单击确定。
2．选择仿真分析中的交流分析命令，如图10所示 。
按提示单击信号源后，在出现的参数输入对话框中按图11所示输入参数。按确定后，作出频率特性（幅频特性与相频特性）曲线。选择频率特性曲线窗口上的“运算”菜单中的“Y 普通刻度”命令，如图12所示，将频率特性曲线Y 轴的刻度改为普通刻度。
图11
图10 图8 图9
看懂幅频特性和相频特性曲线，测出RC 低通滤波电路的截止频率，将测量值与理论值填入表2中，并算出相对误差。
表2
（二）、RC 高通滤波电路的设计与测试 1、参考图13电路，设计出截止频率f =100Hz 的RC 高通滤波电路，应用截止频率的公式计算高通滤波电路的电阻值和电容值，将计算结果填入表3中。
表3
在仿真软件中按图13连接电路，电路中采用表3的电容值和算出的电阻值，按（一）的测试步骤，作出RC 高通滤波电路的频率特性曲线，看懂幅频特性和相频特性曲线，并测出RC 高通滤波电路的截止频率，将测量值与理论值填入表4中，并算出相对误差。
表4
（三）、RC 带通滤波电路的设计与测试
1、参考图14电路，设计出中心频率f =100Hz 的RC 带通滤波电路，应用中心频率的公式计算带通滤波电路的电
图12
图13
3
1
图14
2
3
1
阻值和电容值，将计算结果填入表5中。
表5
在仿真软件中按图14连接电路，电路中采用表5的电容值和算出的电阻值，按（一）的测试步骤，作出RC带通滤波电路的频率特性曲线，看懂幅频特性和
相频特性曲线，测出RC带通滤波电路的中心频率f
0和上限f
H
、下限频率f
L
。
算出带宽BW。（上限f
H 频率、下限频率f
L
是幅频特性Y1的最大值下降到其0.707
倍时所对应的频率，中心频率f
是幅频特性Y1为最大值时所对应的频率），将测量值与理论值填入表6中，并算出相对误差。
表6
五、思考题
1．如何测量RC低通滤波电路和RC高通滤波电路的截止频率？
2．如何测量RC带通滤波电路的中心频率？
3．如何测量RC带通滤波电路的带宽？
六、实验报告要求
1．写出实验目的
2．简述实验原理
3．列出实验内容，画出实验电路图、整理实验数据，分析实验结果。
1）RC低通滤波电路的设计与测试
画出图7电路，将计算出的RC低通滤波电路的电阻值及电容值和截止频率填入表1中。
表1
作出频率特性（幅频特性与相频特性）曲线。并将频率特性曲线Y轴的刻度改为普通刻度。
看懂幅频特性和相频特性曲线，测出RC低通滤波电路的截止频率，将测量值与理论值填入表2中，并算出相对误差。
表2
分析幅频特性，说明频率增加时，幅频特性的幅度是增大还是减小，为什么？
2）RC高通滤波电路的设计与测试
画出图13电路，将计算出的RC高通滤波电路的电阻值及电容值和截止频率填入表3中。
表3
作出已将频率特性曲线Y轴刻度改为普通刻度的频率特性（幅频特性与相频特性）曲线。
看懂幅频特性和相频特性曲线，将RC高通滤波电路截止频率的测量值与理论值填入表4中，并算出相对误差。
表4
分析幅频特性，说明频率增加时，幅频特性的幅度是增大还是减小，为什么？
3）RC带通滤波电路的设计与测试
画出图14电路，将计算出的带通滤波电路的电阻值及电容值和截止频率填入表5中。
表5
作出已将频率特性曲线Y轴刻度改为普通刻度的频率特性（幅频特性与相频特性）曲线。。
看懂幅频特性和相频特性曲线，将RC带通滤波电路中心频率f
的测量值
与理论值及上限频率f
H 、下限频率f
L
和算出的带宽（BW＝f
H
－f
L
）填入表6中，
并算出f0的相对误差。
表6
分析幅频特性，说明在什么条件下频率增加时，幅频特性的幅度增大，什么条件下频率增加时，幅频特性的幅度减小，为什么？
4．回答思考题
七、附录：
1．交流分析（AC分析正弦稳态分析）
此命令用于分析电路的交流小信号频率特性，包括幅频特性，相频特性．作此分析时，都假设信号源是幅度为１(伏或安)，初始相位为0 ，频率按指定的值逐次改变的正弦波。算出的是各节点的电压幅度和相位，当信号源为电压源时也可看作传输函数或增益（节点电压与输入电压的比）的模（绝对值）和相角。请注意：作此项分析时信号源可以是电压源或是电流源，但只将一个信号源作为输入信号源,其余信号源的交流值当作零。
做AC分析时，需要指定信号源，以及如下的参数：起始频率，终止频率，频率点数／每十倍频。另外要指定要看结果的节点号，可以答入１至３个节点号说明：“十倍频”──例如100 是10的十倍频，1K是100 的十倍频，等等。
“频率点数／每十倍频”──每十倍频中作多少个频率值上的计算。
从物理意义上讲，频率值不能指定为 0（零），当用户打入 0时，仿真程序用约定值1 代替。一般，“起始频率”可以答为１，“终止频率”则要根据对电路工作的频率范围的估计回答。“频率点数／每十倍频”则根据要做的频率范围和细致程度而定。
特别要说明的是：对交流分析，加、减、乘、除等运算是按复数计算处理的（相量法）。单双号配对的两条曲线一起表示一个物理量，单号函数是幅度，双号函数是相角。指定参与运算及计算结果存放的函数号用单号，程序会将相关的
双号函数取来组成复数，进行运算。另外，这种情况下，“X轴”有了特定的含义：“X”将代表“j2πf”（即jω）。例如，要求电容中的电流，可将电容上的电压（某单号函数）乘以“X”（放于某单号函数），再将它乘以电容的值。
2． SIN 正弦波模型
以F0、F1。。。依次表示各参数：
直流电压值F0：直流分析时该电压源起作用的值。
F1直流偏置值F1：正弦波的零点偏离水平轴的电压值，如图所示。
时间延迟F2：正弦波起点随对应的时间值，如图所示。
成分一振幅F3：正弦波的振幅，如图所示。
成分一频率F4：正弦波的频率等于周期的导数，如图所示。
成分一相位F5：正弦波的初相位。
实验一 常用基本逻辑门电路功能测试
实验一常用基本逻辑门电路功能测试 一、实验目的 1.验证常用门电路的逻辑功能。 2.了解常用74LS系列门电路的引脚分布。 3.根据所学常用集成逻辑门电路设计一组合逻辑电路。 二、实验原理 集成逻辑门电路是最简单、最基本的数字集成元件。任何复杂的组合电路和时序电路都可用逻辑门通过适当的组合连接而成。目前已有门类齐全的集成门电路,例如“与门”、“或门”、“非门”、“与非门”等。虽然,中、大规模集成电路相继问世,但组成某一系统时,仍少不了各种门电路。因此,掌握逻辑门的工作原理,熟练、灵活地使用逻辑门是数字技术工作者所必备的基本功之一。 TTL门电路 TTL集成电路由于工作速度高、输出幅度较大、种类多、不易损坏而使用较广,特别对学生进行实验论证,选用TTL电路比较合适。因此,本书大多采用74LS（或74）系列TTL 集成电路。它的工作电源电压为5V土0.5V,逻辑高电平1时≥2.4V,低电平0时≤0.4V。2输入“与门”,2输入“或门”,2输入、4输入“与非门”和反相器的型号分别是：74LS08:2输入端四“与门”,74LS32:2输入端四“或门”,74LS00:2输入端四“与非门”,74LS20:4输入端二“与非门”和74LS04六反相器（“反相器”即“非门”）。各自的逻辑表达式分别为：与门Q=A?B,或门Q=A+B,与非门Q=A.B,Q=A.B.C.D,反相器Q=A。
TTL集成门电路集成片管脚分别对应逻辑符号图中的输入、输出端,电源和地一般为集成片的两端,如14管脚集成片,则7脚为电源地（GND）,14脚为电源正（V cc）,其余管脚为输入和输出,如图1所示。 管脚的识别方法是：将集成块正面（有字的一面）对准使用者,以左边凹口或小标志点“ ? ”为起始脚,从下往上按逆时针方向向前数1、2、3、…… n脚。使用时,查找IC 手册即可知各管脚功能。 图1 74LS08集成电路管脚排列图 三、实验内容与步骤 TTL门电路逻辑功能验证 （1）与门功能测试：将74LS08集成片（管脚排列图1）插入IC空插座中,输入端接逻辑开关,输出端接LED发光二极管,管脚14接+5V电源,管脚7接地,即可进行实验。将结果用逻辑“0”或“1”来表示并填入表1中。
数字电路实验：基本逻辑门
数字电路实验：基本逻辑门 一、实验目的 研究TTL 门电路的性能及测试方法。 二、实验仪器 (1) 双线示波器 （2）数字万用表 (3) TES-1电子技术学习机 三、实验内容 实验10.1 TTL 与非门7400逻辑功能的测试 1. 将输出Y 接发光二极管（Y=1时二极管亮；否则灭），改变A 、B 的电平值，记录实验结果，并将该结果列成真值表形式。 2. 在A 端加入连续脉冲（频率f=1Hz ），将输出Y 接发光二极管。当B 端分别接+5伏和0伏时，观察Y 端的输出变化，验证逻辑“0”对与非门的封锁作用。 A B Y 图10.1 实验10.2 TTL 与非门7400传输延迟时间的测量 按图10.2接线，输入端接1MHz 连续脉冲，通过用示波器观察其输入、输出波形相位差的办法，测量出四个与非门的累计传输延迟时间。 实验10.3 TTL 与非门7400电压传输特性的测定 按图10.3接线。 U i 接直流稳压电源，调节U i 使之在0~5V 范围内变化（注意：U i 值不能≥6V ，否则将损坏芯片），测出U o 随U i 变化的值，将它们填入表10.1中，并用曲线表示之，试粗糙确定U T 值。 u i u o 图10.2 +5V Uo
实验10.4 TTL 与非门7400输入端特性测试 按图10.4接线。 改变B 端所接的电阻值，分别测量并纪录相应的电压U B 及U o ，将结果填入表10.2中。 四、总结要求 (1) 根据表21.1，画出与非门7400的电压传输曲线。 (2) 根据表21.2，总结与非门7400的输入端特性。 表10.1 表10.2 +5V Uo 图10.4
有源带通滤波器设计
二阶有源模拟带通滤波器设计 摘要 滤波器是一种具有频率选择功能的电路，它能使有用的频率信号通过。而同时抑制(或衰减)不需要传送频率范围内的信号。实际工程上常用它来进行信号处理、数据传送和抑制干扰等，目前在通讯、声纳、测控、仪器仪表等领域中有着广泛的应用。 以往这种滤波电路主要采用无源元件R、L和C组成，60年代以来，集成运放获得迅速发展，由它和R、C组成的有源滤波电路，具有不用电感、体积小、重量轻等优点。此外，由于集成运放的开环电压增益和输入阻抗都很高，输出阻抗比较低，构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。 通常用频率响应来描述滤波器的特性。对于滤波器的幅频响应，常把能够通过信号的频率范围定义为通带，而把受阻或衰减信号的频率范围称为阻带，通带和阻带的界限频率叫做截止频率。 滤波器在通带内应具有零衰减的幅频响应和线性的相位响应，而在阻带内应具有无限大的幅度衰减。按照通带和阻带的位置分布，滤波器通常分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。文中结合实例，介绍了设计一个二阶有源模拟带通滤波器。 设计中用RC网络和集成运放组成，组成电路选用LM324不仅可以滤波，还可以进行放大。 关键字：带通滤波器 LM324 RC网络
目录 目录 (2) 第一章设计要求 (3) 1.1基本要求 (3) 第二章方案选择及原理分析 (4) 2.1.方案选择 (4) 2.2 原理分析 (5) 第三章电路设计 (7) 3.1 实现电路 (7) 3.2参数设计 (7) 3.3电路仿真 (9) 1.仿真步骤及结果 (9) 2.结果分析 (11) 第四章电路安装与调试 (12) 4.1实验安装过程 (12) 4.2 调试过程及结果 ..................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.1 遇到的问题 .................................................................................................. 错误!未定义书签。 4.2.2 解决方法 ...................................................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.3 调试结果与分析 (12) 结论 (13) 参考文献 (14)
RC一阶电路的响应测试 实验报告
实验六RC一阶电路的响应测试 一、实验目的 1. 测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。 2. 学习电路时间常数的测量方法。 3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。 4. 进一步学会用虚拟示波器观测波形。 二、原理说明 1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ，那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。 2.图6-1（b）所示的 RC 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。 3. 时间常数τ的测定方法 用示波器测量零输入响应的波形如图6-1(a)所示。 根据一阶微分方程的求解得知u c＝U m e-t/RC＝U m e-t/τ。当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368U m。此时所对应的时间就等于τ。亦可用零状态响应波形增加到0.632 U m所对应的时间测得，如图6-1(c)所示。 (a) 零输入响应 (b) RC一阶电路(c) 零状态响应 图 6-1 4. 微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC T时串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当满足τ＝RC<< 2（T为方波脉冲的重复周期），且由R两端的电压作为响应输出，这就是一个微分电路。因为此时 电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。如图6-2(a)
实验一基本门电路的逻辑功能测试
实验一基本门电路的逻辑功能测试 一、实验目的 1、测试与门、或门、非门、与非门、或非门与异或门的逻辑功能。 2、了解测试的方法与测试的原理。 二、实验原理 实验中用到的基本门电路的符号为： 在要测试芯片的输入端用逻辑电平输出单元输入高低电平，然后使用逻辑电平显示单元显示其逻辑功能。 三、实验设备与器件 1、数字逻辑电路用PROTEUS 2、显示可用发光二极管。 3、相应74LS系列、CC4000系列或74HC系列芯片若干。 四、实验内容 1.测试TTL门电路的逻辑功能： a）测试74LS08的逻辑功能。(与门)000 010 100 111 b）测试74LS32的逻辑功能。（或门）000 011 101 111 c）测试74LS04的逻辑功能。（非门）01 10 d）测试74LS00的逻辑功能。（两个都弄得时候不亮，其他都亮）（与非门）（如果只接一个的话，就是非门）001 011 101 110 e）测试74LS02（或非门）的逻辑功能。（两个都不弄得时候亮，其他不亮）001 010 100 110 f）测试74LS86（异或门）的逻辑功能。 2.测试CMOS门电路的逻辑功能：在CMOS 4000分类中查询 a）测试CC4081(74HC08)的逻辑功能。（与门） b）测试CC4071(74HC32)的逻辑功能。（或门） c）测试CC4069(74HC04)的逻辑功能。（非门） d）测试CC4011(74HC00)的逻辑功能。（与非门）（如果只接一个的话，就是非门）
e）测试CC4001(74HC02)（或非门）的逻辑功能。 f) 测试CC4030(74HC86)（异或门）的逻辑功能。 五、实验报告要求 1.画好各门电路的真值表表格，将实验结果填写到表中。 2.根据实验结果，写出各逻辑门的逻辑表达式，并分析如何判断逻辑门的好坏。 3.比较一下两类门电路输入端接入电阻或空置时的情况。 4．查询各种集成门的管脚分配，并注明各个管脚的作用与功能。 例：74LS00 与门 Y=AB
电路实验报告12 有源滤波器设计
课程名称：电路与电子技术实验II 指导老师：沈连丰成绩：__________________ 实验名称：有源滤波器设计实验类型：________________同组学生姓名：__________ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1、掌握有源滤波器的分析和设计方法。 2、学习有源滤波器的调试、幅频特性的测量方法。 3、了解滤波器的结构和参数对滤波器性能的影响。 4、用EDA仿真的方法来研究滤波电路，了解元件参数对滤波效果的影响。 二、实验内容和原理 1、滤波器的5个主要指标： (1) 传递函数A v(s) ：反映滤波器增益随频率的变化关系，也称为电路的频率响应、频率特性。 (2) 通带增益A v p：为一个实数。（针对LPF）、（针对HPF）、（针对BPF）、（针对BEF）。 (3) 固有频率f0：也称自然频率、特征频率，其值由电路元件的参数决定。 (4) 通带截止频率f p：滤波器增益下降到其通带增益A v p 的0.707倍时所对应的频率（也称–3dB 频率、半功率点、上限频率（ωH 、f H ）或下限频率（ωL 、f L ）。 (5) 品质因数Q：反映滤波器频率特性的一项重要指标，不同类型滤波器的定义不同。例如，在低通和高通滤波器中，定义为当时增益的模与通带增益之比。 2、有源滤波器的设计流程： 设计一个有源低通滤波器时，一般可以先按照预定的性能指标，选择一定的电路形式，然后写出电路的电压传递函数，计算并选定电路中的各个元器件参数。最后再通过实验进行调试，确定实际的器件参数。 三、实验器材 运放LM358、 四、操作方法和实验步骤 1、实验内容 (1) 在实验板上安装所设计的电路。 (2) 有源滤波器的静态调零。 (3) 测量滤波器的通带增益A v p、通带截止频率f p。 (4) 测量滤波器的频率特性（有条件时可使用扫频仪）。 (5) 改变电路参数，研究品质因数Q 对滤波器频率特性的影响。 2、设计一个二阶有源低通滤波器。具体要求如下： (1) 通带截止频率：f p=1kHz；
实验三 CMOS集成逻辑门的逻辑功能与参数测试
实验三CMOS集成逻辑门的逻辑功能与参数测试 一、实验目的 1、掌握CMOS集成门电路的逻辑功能和器件的使用规则 2、学会CMOS集成门电路主要参数的测试方法 二、实验原理 1、CMOS集成电路是将N沟道MOS晶体管和P沟道 MOS晶体管同时用于 一个集成电路中，成为组合二种沟道MOS管性能的更优良的集成电路。CMOS集成电路的主要优点是： (1)功耗低，其静态工作电流在10－9A数量级，是目前所有数字集成电路中最低的，而TTL器件的功耗则大得多。 (2)高输入阻抗，通常大于1010Ω，远高于TTL器件的输入阻抗。 (3)接近理想的传输特性，输出高电平可达电源电压的 99.9％以上，低电平可达电源电压的0.1％以下，因此输出逻辑电平的摆幅很大，噪声容限很高。 (4)电源电压范围广，可在＋3V～＋18V范围内正常运行。 (5)由于有很高的输入阻抗，要求驱动电流很小，约0.1μA，输出电流在＋5V电源下约为 500μA，远小于TTL电路，如以此电流来驱动同类门电路，其扇出系数将非常大。在一般低频率时，无需考虑扇出系数，但在高频时，后级门的输入电容将成为主要负载，使其扇出能力下降，所以在较高频率工作时，CMOS电路的扇出系数一般取10～20。 2、CMOS门电路逻辑功能 尽管CMOS与TTL电路内部结构不同，但它们的逻辑功能完全一样。本实验将测定与门CC4081，或门CC4071，与非门CC4011，或非门CC4001的逻辑功能。各集成块的逻辑功能与真值表参阅教材及有关资料。 3、CMOS与非门的主要参数 CMOS与非门主要参数的定义及测试方法与TTL电路相仿，从略。
4、CMOS 电路的使用规则 由于CMOS 电路有很高的输入阻抗，这给使用者带来一定的麻烦，即外来的干扰信号很容易在一些悬空的输入端上感应出很高的电压，以至损坏器件。CMOS 电路的使用规则如下： (1) V DD 接电源正极，V SS 接电源负极（通常接地⊥），不得接反。CC4000系列的电源允许电压在＋3～＋18V 范围内选择，实验中一般要求使用＋5～＋15V 。 (2) 所有输入端一律不准悬空 闲置输入端的处理方法： a) 按照逻辑要求，直接接V DD （与非门）或V SS （或非门）。 b) 在工作频率不高的电路中，允许输入端并联使用。 (3) 输出端不允许直接与V DD 或V SS 连接，否则将导致器件损坏。 (4) 在装接电路，改变电路连接或插、拔电路时，均应切断电源，严禁带电操作。 (5) 焊接、测试和储存时的注意事项： a 、电路应存放在导电的容器内，有良好的静电屏蔽； b 、焊接时必须切断电源，电烙铁外壳必须良好接地，或拔下烙铁，靠其余热焊接； c 、所有的测试仪器必须良好接地； 三、实验设备与器件 1、+5V 直流电源 2、双踪示波器 3、连续脉冲源 4、逻辑电平开关 5、逻辑电平显示器 6、直流数字电压表 7、直流毫安表 8、直流微安表 9、CC4011、CC4001、CC4071、CC4081、电位器 100K 、电阻 1K 四、实验内容 1、CMOS 与非门CC4011参数测试（方法与TTL 电路相同）
有源滤波器设计实例
有源滤波器设计任务书 一、设计目的 1. 熟悉二阶有源滤波电路幅频特性和相频特性。 2. 掌握二阶有源滤波电路的快速设计方法。 3. 掌握二阶有源滤波电路的调试及其幅频特性和相频特性的测试方法。 二、使用仪器与器材 信号发生器；双线示波器；万用表；直流稳压源；实验电路板；元器件若干。 三、设计任务 图中所示为无限增益多路反馈电路的一般形式,请选择适当类型无源元件Y1～Y5,以构成低通滤波器和高通滤波器 1. 请设计一个二阶1dB无限增益多路反馈切比雪夫低通滤波器，通带增益Kp=2，截止频率fc=5kHz，画出电路图。 2. 请设计一个二阶1dB无限增益多路反馈切比雪夫高通滤波器，通带增益Kp=2 截止频率fc=2kHz，画出电路图。 ● 以上工作请在实验课前完成。写在实验报告中。 四、设计步骤 1. 按设计所确定的电路参数，在实验接插板上放入器件，连接低通滤波器（注意连接可靠，正确） 2．将信号发生器的输出信号电压幅值调到1V，接入低通滤波器的输入端，并调整信号源的频率，在低通滤波器输出端测量所对应的幅值。（可用示波器或交流毫伏表测试，并计录输入频率值和所对应的输出幅值，测量10～12 点。） 3．用示波器李沙育图形测试低通滤波器的相频特性，测量10～12 点。 4．进行高通滤波器的电路连接及幅频特性和相频特性测试。测试方法同上。
五、设计报告要求与思考题 1. 复习并掌握滤波器的工作原理，设计方法及应注意问题。 2. 画出所设计的低通滤波器、高通滤波器的电路图。并注明元件参数。 3. 画出幅频特性与相频特性测试原理图，说明测试方法与步骤。 4. 以表格形式分别给出低通滤波器与高通滤波器的幅频特性与相频特性测试数据，并画出其特性曲线。 5. 如果将低通滤波器与高通滤波器相串联，得到什么类型的滤波器，其通带与通带增益各为多少？画出其特性曲线。也可在实验中予以观测和证实。 6. 为构成所得类型的滤波器，对低通滤波器与高通滤波器的特性有无特 定要求。二者哪个在前有无关系？ 附录： 1．几种滤波器原理图、幅频特性
RC一阶电路的响应测试
实验题目RC一阶电路的响应测试 一、实验目的 1.测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。 2.学习电路时间常数的测量方法。 3.掌握有关微分电路和积分电路的概念。 4.进一步学会用示波器观测波形。 二、原理说明 1.动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ，那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。 2.图2-16（b）所示的RC 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。 3.时间常数τ的测定方法: 用示波器测量零输入响应的波形如图2-16(a)所示。 根据一阶微分方程的求解得知u c＝U m e-t/RC＝U m e-t/τ。当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368U m。此时所对应的时间就等于τ。亦可用零状态响应波形增加到0.632U m 所对应的时间测得，如图2-16(c)所示。 τ t t 0.632 c u u U m c u U m
图 2-16 (a) 零输入响应 (b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应 4.微分电路和积分电路是RC 一阶电路中较典型的电路， 它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC 串联电路， 在方波序列 脉冲的重复激励下，当满足τ＝RC<<2 T 时（T 为方波脉冲的重复周期），且由R 两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个微分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。如图2-17(a)所示。利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。 图2-17 (a)微分电路 (b) 积分电路 若将图2-17(a)中的R 与C 位置调换一下，如图2-17(b)所示，由 C 两端的 电压作为响应输出，且当电路的参数满足τ＝RC>>2 T ，则该RC 电路称为积分 电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可以将方波转变成三角波。 从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程仔细观察与记录。 三、实验设备 四、实验内容 实验线路板的器件组件，如图2-18所示，请认清R 、C 元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等。 1.从电路板上选R ＝10K Ω，C ＝6800pF 组成如图2-16(b)所示的RC 充放电电路。u i 为脉冲信号发生器输出的U m ＝3V 、f ＝1KHz 的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源u i 和响应u C 的信号分别连至示波器的两个输入口Y A 和Y B 。这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，请测算出时间常数τ，并用方格纸按1:1 的比例描绘波形。 少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象。 C
实验一 逻辑门电路的基本参数及逻辑功能测试
实验一逻辑门电路的基本参数及逻辑功能测试 一、实验目的 1、了解TTL与非门各参数的意义。 2、掌握TTL与非门的主要参数的测试方法。 3、掌握基本逻辑门的功能及验证方法。 4、学习TTL基本门电路的实际应用。 5、了解CMOS基本门电路的功能。 6、掌握逻辑门多余输入端的处理方法。 二、实验仪器 三、实验原理 (一) 逻辑门电路的基本参数 用万用表鉴别门电路质量的方法：利用门的逻辑功能判断，根据有关资料掌握电路组件管脚排列，尤其是电源的两个脚。按资料规定的电源电压值接好（5V±10%）。在对TTL与 非门判断时，输入端全悬空，即全“1”，则输出端用万用表测 应为0.4V以下，即逻辑“0”。若将其中一输入端接地，输出 端应在3.6V左右（逻辑“1”），此门为合格门。按国家标准 的数据手册所示电参数进行测试：现以手册中74LS20二-4输 入与非门电参数规范为例，说明参数规范值和测试条件。 TTL与非门的主要参数 空载导通电源电流I CCL （或对应的空载导通功耗P ON ）与非门处于不同的工作状态，电 源提供的电流是不同的。I CCL 是指输入端全部悬空（相当于输入全1），与非门处于导通状态，
输出端空载时，电源提供的电流。将空载导通电源电流I CCL 乘以电源电压就得到空载导通功 耗P ON ，即 P ON = I CCL ×V CC 。 测试条件：输入端悬空，输出空载，V CC =5V。 通常对典型与非门要求P ON ＜50mW，其典型值为三十几毫瓦。 2、空载截止电源电流I CCh （或对应的空载截止功耗P OFF ） I CCh 是指输入端接低电平，输出端开路时电源提供的电流。空载截止功耗POFF为空载 截止电源电流I CCH 与电源电压之积，即 P OFF = I CCh ×V CC 。注意该片的另外一个门的输入也要 接地。 测试条件： V CC =5V，V in =0，空载。 对典型与非门要求P OFF ＜25mW。 通常人们希望器件的功耗越小越好，速度越快越好，但往往速度高的门电路功耗也较大。 3、输出高电平V OH 输出高电平是指与非门有一个以上输入端接地或接低电平的输出电平。空载时，输出 高电平必须大于标准高电压（V SH =2.4V）；接有拉电流负载时，输出高电平将下降。 4、输出低电平V OL 输出低电平是指与非门所有输入端接高电平时的输出电平。空载时，输出低电平必须低于标准低电压（VSL=0.4V）；接有灌电流负载时，输出低电平将上升。 5、低电平输入电流I IS （I IL ） I IS 是指输入端接地输出端空载时，由被测输入端流出的电流值，又称低电平输入短路 电流，它是与非门的一个重要参数，因为入端电流就是前级门电路的负载电流，其大小直 接影响前级电路带动的负载个数，因此，希望I IS 小些。 测试条件： VCC=5V，被测某个输入端通过电流表接地，其余各输入端悬空，输出空载。
有源滤波器实验报告
实验报告 课程名称：电路与电子技术实验Ⅱ指导老师：张德华成绩：__________________ 实验名称：有源滤波器实验类型：模拟电路实验 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1.了解有源滤波器的工作原理、特点； 2.掌握有源滤波器典型电路的设计、分析与实现； 3.学习有源滤波器典型电路的频率特性测量方法、电路调试与参数测试，了解其滤波性能； 4.通过仿真方法进一步研究有源滤波电路，了解不同的有源滤波器结构、参数等对滤波性能的影响。 二、实验内容和原理 实验内容： 1.原理分析； 2.频率特性； 3.滤波效果。 实验原理： 0.滤波器 ⑴定义： 让指定频段的信号通过，而将其余频段上的信号加以抑制，或使其急剧衰减。（选频电路） ⑵分类： a)按照器件类型分类： 无源滤波器：由电阻、电容和电感等无源元件组成； 有源滤波器：采用集成运放和RC 网络为主体； b)按照频段分类： 低通滤波器（LPF ）、高通滤波器（HPF ）、带通滤波器（BPF ）、带阻滤波器（BEF ）； 通带：能够通过（或在一定范围内衰减）的信号频率范围； 阻带：被抑制（或急剧衰减）的信号频率范围； 过渡带越窄，说明滤波电路的选频特性越好。
⑷关键指标： 传递函数（频率响应特性函数）A v：反映滤波器增益随频率的变化关系； 固有频率（谐振频率）f c、ωc：电路无损耗时的频率参数，其值由电路器件决定； 通带增益：A0（针对LPF）、A∞（针对HPF）、A r（针对BPF）； 截止频率（-3dB频率）f p、ωp：增益下降到通带增益时所对应的频率； 品质因数Q：反映滤波器频率特性的一项重要指标，不同类型滤波器的定义不同（低通、高通滤波器中，定义为当f = fc 时增益模与通带增益模之比）。 1.一阶低通有源滤波器 ⑴电路原理图： ⑵关键指标： ⑶幅频特性图： ⑴电路原理图： ⑵关键指标：
RC一阶电路的响应测试实验报告
? 实验七 RC 一阶电路的响应测试 一、实验目的 1. 测定RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。 2. 学习电路时间常数的测量方法。 3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。 4. 进一步学会用示波器观测波形。 二、原理说明 1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ，那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。 2.图7-1（b ）所示的 RC 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。 3. 时间常数τ的测定方法: 用示波器测量零输入响应的波形如图7-1(a)所示。 根据一阶微分方程的求解得知u c ＝U m e -t/RC ＝U m e -t/τ 。当t ＝τ时，Uc(τ)＝0.368U m 。 此时所对应的时间就等于τ。亦可用零状态响应波形增加到0.632U m 所对应的时间测得，如图13-1(c)所示。 a) 零输入响应 (b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应 图 7-1 4. 微分电路和积分电路是RC 一阶电路中较典型的电路， 它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC 串联电路， 在方波序列脉冲的重复激励下， 当 满足τ＝RC<< 2 T 时（T 为方波脉冲的重复周期），且由R 两端的电压作为响应输出，则该电路就是一个微分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。如图 0.368t t t t 0.6320 000c u u U m c u c u u U m U m U m
实验一基本门电路的逻辑功能测试
实验一基本门电路得逻辑功能测试 一、实验目得 １、测试与门、或门、非门、与非门、或非门与异或门得逻辑功能。 ２、了解测试得方法与测试得原理。 二、实验原理 实验中用到得基本门电路得符号为： 在要测试芯片得输入端用逻辑电平输出单元输入高低电平,然后使用逻辑电平显示单元显示其逻辑功能。 三、实验设备与器件 １、数字逻辑电路用PROＴＥＵS 2、显示可用发光二极管。 ３、相应７４LS系列、ＣC4000系列或74ＨC系列芯片若干. 四、实验内容 1.测试TTＬ门电路得逻辑功能: a）测试74LＳ08得逻辑功能.（与门）000 01０100１1１ b）测试74ＬS32得逻辑功能.（或门)0０0 0１1 101 111 c）测试74LS04得逻辑功能.（非门）0１10 d）测试74ＬS0０得逻辑功能。（两个都弄得时候不亮，其她都亮）（与非门）（如果只接一个得话，就就是非门)００1０11 １01 110 e）测试74LＳ０2（或非门)得逻辑功能。（两个都不弄得时候亮,其她不亮)00101０100 １10 f）测试74LS86(异或门)得逻辑功能。 2.测试CMOＳ门电路得逻辑功能:在CMOS 4000分类中查询 a）测试ＣC408１（７4HＣ０8)得逻辑功能。(与门） b）测试ＣC４071(74HＣ32）得逻辑功能。（或门） c）测试CC4０69(74HＣ0４）得逻辑功能。（非门) d）测试ＣC4０11(74ＨC0０)得逻辑功能。（与非门）(如果只接一个得话,就就是非门） e）测试CＣ４0０1（74HC02）（或非门）得逻辑功能。 ｆ) 测试CC４030（74HC８６）（异或门）得逻辑功能。
7.有源滤波器设计实验
电气工程学院 实验名称：有源滤波器设计实验课程：电路与电子技术实验2 课程号：101C0330 学期：2018春夏学期 任课教师：沈连丰
课程名称：电路与电子技术实验2 指导老师：沈连丰成绩：__________________ 实验名称：有源滤波器设计实验实验类型：练习型 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、实验目的和要求 1．掌握有源滤波器的分析和设计方法。 2．学习有源滤波器的调试、幅频特性的测量方法。 3．了解滤波器的结构和参数对滤波器性能的影响。 4．用EDA仿真的方法来研究滤波电路，了解元件参数对滤波效果的影响。 二、实验内容和原理 实验原理： 1.传递函数A v(s) ：反映滤波器增益随频率的变化关系，也称为电路的频率响应、频率特性。 2.通带增益A v p：为一个实数。（针对LPF）、（针对HPF）、（针对BPF）、（针对BEF）。 3.固有频率f0：也称自然频率、特征频率，其值由电路元件的参数决定。 4.通带截止频率f p：滤波器增益下降到其通带增益A v p 的0.707倍时所对应的频率（也称–3dB 频率、半功率点、上限频率（ωH 、f H ）或下限频率（ωL 、f L ）。 5.品质因数Q：反映滤波器频率特性的一项重要指标，不同类型滤波器的定义不同。例如，在低通和高通滤波器中，定义为当时增益的模与通带增益之比。 实验内容： 1.设计一个简单的二阶、有源、低通滤波器(LPF，同相型)，并测量其幅频特性。 2.设计一个简单的有源、低通滤波器(LPF，同相型)，并测量其幅频特性。 3.设计一个二阶、有源、压控型(单一正反馈支路)、低通滤波器(LPF，同相型），并测量其幅频特性。 4.设计一个二阶、有源、多路负反馈型、低通滤波器(LPF，反相型)，并测量其幅频特性。 三、主要仪器设备 1.集成运算放大器LM358 2.电阻电容等元器件 3.MY61数字万用表 4.示波器 5.函数信号发生器
RC一阶电路的响应测试实验内容
实验五 RC一阶电路的响应测试 一、实验目的 1. 测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及全响应。 2. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。 3. 学会时间常数τ的测定方法。 4. 进一步学会用示波器观测波形。 二、原理说明 图5.1所示的矩形脉冲电压波u i可以看成是按照一定规律定时接通和关断的直流电压源U。若将此电压u i加在RC串联电路上（见图5.2），则会产生一系列的电容连续充电和放电的动态过程，在u i的上升沿为电容的充电过程，而在u i的下降沿为电容的放电过程。它们与矩形脉冲电压u i的脉冲宽度t w及RC串联电路的时间常数τ有十分密切的关系。当t w不变时，适当选取不同的参数，改变时间常数τ，会使电路特性发生质的变化。 图5.1 矩形脉冲电压波形图5.2 RC串联电路图 1. RC一阶电路的零状态响应 所有储能元件初始值为0的电路对于激励的响应称为零状态响应。电路的微分方程为：，其解为，式中，τ＝RC为该电路的时间常数。 2. RC一阶电路的零输入响应 电路在无激励情况下，由储能元件的初始状态引起的响应称为零输入响应。电路达到稳态后，电容器经R放电，此时的电路响应为零输入响应。电路的微分方程为：，其解为。RC一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长（如图5.3所示），其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。 3. 时间常数τ的测定方法 方法一：在已知电路参数的条件下，时间常数可以直接由公式计算得出，τ＝RC。 方法二：对充电曲线（零状态响应），电容的端电压达到最大值的（约0.632）倍时所需要的时间即是时间常数τ。如图5.3（a）所示，用示波器观测响应波形，取上升曲线中波形幅值的0.632倍处所对应的时间轴的刻度，计算出电路的时间常数： 其中，扫描时间是示波器上X轴扫描速度开关“t/div”的大小。是X轴上O、P两点之间占有的格数。而对放电曲线（零输入响应），时间常数是电容的端电压下降到初值的，即约0.368倍时所需要的时间，如图5.3(b)所示。 (a) 零状态响应(b) 零输入响应 图5.3 时间常数τ的测定 方法三：利用时间常数的几何意义求解。在图5.4中，取电容电压u c的曲线上任意一点A，通过A点作切线AC，则图中的次切距
实验一：逻辑门电路的逻辑功能及测试
实验一逻辑门电路的逻辑功能及测试 一．实验目的 1．掌握了解TTL系列、CMOS系列外形及逻辑功能。 2．熟悉各种门电路参数的测试方法。 3. 熟悉集成电路的引脚排列，如何在实验箱上接线，接线时应注意什么。 二、实验仪器及材料 a)数电实验箱、万用表。 b)TTL器件： 74LS86 二输入端四异或门 1 片 74LS02 二输入端四或非门 1 片 74LS00 二输入端四与非门 1片 74ls125 三态门 1片 74ls04 反向器材 1片 三．预习要求和思考题： 1．预习要求： 1）复习门电路工作原理及相应逻辑表达式。 2）常用TTL门电路和CMOS门电路的功能、特点。 3）三态门的功能特点。 4）熟悉所用集成电路的引线位置及各引线用途。 2．思考题 1）TTL门电路和CMOS门电路有什么区别？ 2）用与非门实现其他逻辑功能的方法步骤是什么？ 四．实验原理 1．本实验所用到的集成电路的引脚功能图见附录。 2．门电路是最基本的逻辑元件，它能实现最基本的逻辑功能，即其输入与输出之间存在一定的逻辑关系。 TTL集成门电路的工作电压为“5V±10%”。本实验中使用的TTL集成门电路是双列直插型的集成电路，其管脚识别方法：将TTL集成门电路正面（印有集成门电路型号标记）正对自己，有缺口或有圆点的一端置向左方，左下方第一管脚即为管脚“1”，按逆时针方向数，依次为1、2、3、4············。如图1—1所示。具体的各个管脚的功能可通过查找相关手册得知，本书实验所使用的器件均已提供其功能。 图1—1 3．图1—2分别为基本门电路各逻辑功能的测试方法。
4.图1－3是为了理解TTL逻辑门电路多余端的处理方法。 5.图1－4为三态门逻辑功能测试。 五.实验内容及步骤 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GND不能连接错。线连接好后经检查无误方可通电实验。 1.TTL门电路及CMOS门电路的功能测试。 将CMOS或门CC4071,TTL与非门74LS00、和或非门74LS02分别按图1-2连线：输入端Ａ、Ｂ接逻辑开关，输入端Ｙ接发光二极管，改变输入状态的高低电平，观察二极管的亮灭，并将输出状态填入表1-1中： 表1-1 2.TTL门电路多余输入端的处理方法： 将74LS00和74LS02按图示1-3连线后，A输入端分别接地、高电平、悬空、与B端并接，观察当B端输入信号分别为高、低电平时，相应输出端的状态，并填表1-2.
逻辑门电路实验报告(精)
HUBEI NORMAL UNIVERSITY 电工电子实验报告 电路设计与仿真—Multisim 课程名称 逻辑门电路 实验名称 2009112030406 陈子明 学号姓名 电子信息工程 专业名称 物理与电子科学学院 所在院系 分数
实验逻辑门电路 一、实验目的 1、学习分析基本的逻辑门电路的工作原理； 2、学习各种常用时序电路的功能； 3、了解一些常用的集成芯片； 4、学会用仿真来验证各种数字电路的功能和设计自己的电路。 二、实验环境 Multisim 8 三、实验内容 1、与门电路 按图连接好电路，将开关分别掷向高低电平，组合出（0,0）（1，0）（0,1）（1，1）状态，通过电压表的示数，看到与门的输出状况，验证表中与门的功能： 结果：（0,0）
（0,1） （1,0） （1，1） 2、半加器 （1）输入/输出的真值表
输入输出 A B S(本位和（进位 数）0000 0110 1010 1101 半加器测试电路： 逻辑表达式：S= B+A=A B；=AB。 3、全加器 （1）输入输出的真值表 输入输出
A B (低位进 位S（本位 和） （进位 数） 0 0 0 0 0 00110 01010 01101 10010 10101 11001 11111（2）逻辑表达式：S=i-1；C i=AB+C i-1（A B） （3）全加器测试电路：
4、比较器 （1）真值表 A B Y1(A>B Y2(A Y3(A=B 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 （2）逻辑表达式： Y1=A;Y2=B;Y3=A B。 （3）搭接电路图，如图： 1位二进制数比较器测试电路与结果：
东南大学模电第八次实验有源滤波器要点
东南大学电工电子实验中心 实验报告 学号：04009543 姓名：顾馨月 第8次 实验名称：有源滤波器实验 提交报告时间：2011年月日 完成名次： 成绩：审批教师：团雷鸣
实验八 有源滤波器实验 实验目的： 1、 掌握由运算放大器组成的RC 有源滤波器的工作原理 2、 熟练掌握RC 有源滤波器的工程设计方法 3、 掌握滤波器基本参数的测量方法 4、 进一步熟悉MultiSim 软件高级分析功能的使用方法 设计提示： 1、 有源滤波器设计中选择运算放大器主要考虑带宽、增益范围、噪声、动态范围这四个参 数。 (I) 带宽：当为滤波器选择运算放大器时，一个通用的规则就是确保它具有所希望滤波 器频率10倍以上带宽，最好是20倍的带宽。如果设计一个高通滤波器，则要确保运算放大器的带宽满足所有信号通过。 (II) 增益范围：有源滤波器设计需要有一定的增益。如果所选择的运算放大器是一个电 压反馈型的放大器，使用较大的增益将会导致其带宽低於预期的最大带宽，并会在最差的情况下振荡。对一个电流反馈型运算放大器来说，增益取的不合适将被迫使用对於实际应用来说太小或太大的电阻。 (III) 噪声：运算放大器的输入电压和输入电流的噪声将影响滤波器输出端的噪声。在噪 声为主要考虑因素的应用里，你需要计算这些影响（以及电路中的电阻所产生热噪声的影响）以确定所有这些噪声的叠加是否处在有源滤波器可接受的范围内。 (IV) 动态范围：在具有高Q 值的滤波器里面，中间信号有可能大於输入信号或者大於 输出信号。对操作恰当的滤波器来说，所有的这些信号必须能够通过而无出现削波或过度失真的情况 2、 目前已经有很多专业的有源滤波器设计软件如：德州仪器的Filter Pro 、国家半导体 WEBENCH? 中的Active Filter Designer 、Nuhertz Technologies 的Filter Solutions 等。这些软件可以根据您的设计指标要求很快的算出电路参数，很大程度上节省了开发周期。 预习思考： 1、 根据38页实验内容1的指标要求，设计一个低通滤波器，画出电路图，计算各元件参 数。所有的电阻和电容值必须采用标称值代替计算值。 （1） 计算过程： 根据设计要求：截止频率7.0,20==Q kHz f ，利用公式有： 根据现有元件的标称值，选择R f =44k,R F =25k ， 使得 57.044 25 ≈=f F R R 逼近计算值。 此时的实际值应为7.0,57.10≈=Q A 当C C C R R R ====2121,时，
实验五 集成逻辑门电路的功能测试与应用
实验五集成逻辑门电路的功能测试与应用
实验五集成逻辑门电路的功能测试与应用 1．实验目的 (1)掌握TTL集成与非门的逻辑功能和主要参数的测试方法； (2)掌握TTL器件的使用规则； (3)熟悉数字电路实验箱的结构，基本功能和使用方法； 2．实验设备与器件 1)5V直流电源，2)逻辑电平开关，3)0-1指示器，4)直流数字电压表，5)直流毫安表，6)直流微安表，7)74LS20×2，8)WS30—1k、10k电位器各一，9)200Ω电阻器(0.5 )一个。 3．实验原理 门电路是组成数字电路的最基本的单元，包括与非门、与门、或门、或非门、与或非 门、异或门、集成电极开路与非门和三态门等。最常用的集成门电路有TTL和CMOS两大类。TTL为晶体管—晶体管逻辑的简称，广泛的应用于中小规模电路，功耗较大。 本实验采用4输入双与非门74LS20，即在一块芯片内含有两个互相独立的与非门，每个与非门有四个输入端。其逻辑表达式为Y=ABCD，逻辑符号及引脚排列如图5-1(a)、(b)所示。 [注意]：TTL电路对电源电压要求较严，电源电压V CC只允许在+5V土10％的范围内工作，超过5.5V将损坏器件；低于4.5V器件的逻辑功能将不正常。
(a)逻辑符号 (b)引脚排列 图5-1 74LS20逻辑符号及引脚排列 (1)与非门的逻辑功能 与非门的逻辑功能是：当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出端为高电平；只有当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平(即有“0”得“1”，全“1”得“0”。) (2)TTL与非门的主要参数 描述与非门的输入电压Ui、输出电压Uo关系可以用电压传输特性Uo＝f(Ui)表示，如图5-2(a)。从电压传输特性曲线上可以读出门电路的一些重要参数，如输出高电平U OH，输出低电平U OL，开门电平U ON，关门电平U OFF等参数。实际的门电路U OH和U OL并不是恒定值，由于产品的分散性，每个门之间都有差异。在TTL电路中，常常规定高电平的标准值为3V，低电平的标准值为0.2V。从0V到0.8V都算作低电平，从2V到5V都算作高电平，超出了这一范围是不允许的，因为这不仅会破坏电路的逻辑关系，而且还可能造成器件性能下降甚至损坏。 测试电路如图5-2(b)所示，采用逐点测试法，即调节Rw，逐点到得Ui及Uo，然后绘成曲线。