哈工大电路自主设计
哈工大电路理论基础课后习题答案1
P iS u 3A 32V 3A 96W
答案 1.12 解：
4V 1A , u 1 2A 2V 4 受控电压源发出的功率 i
P CCVS 3i 2A 31A 2A 6W
受控电流源发出的功率
PVCCS 4V 0.25u 4V 0.25u 4V 0.25S 2V=-2W
i3 5A 7A 2A
节点③: i4 7A 3A 10A 节点②: i5 i3 i4 8A 对回路列 KVL 方程得： 回路 l1 ： u1 i3 10 i5 8 44V 回路 l2 ：
u2 i4 15 i5 8 214V
答案 1.1 解：图示电路电流的参考方向是从 a 指向 b。当时间 t<2s 时电流从 a 流向 b, 与参考方向相同，电流为正值；当 t>2s 时电流从 b 流向 a，与参考方向相反，电 流为负值。所以电流 i 的数学表达式为
2A t 2s i -3A t 2s
答案 1.2 解：当 t 0 时
8V 2A 4 对节点列 KCL 方程 节点①： i3
i2 3A 0.5A 2.5A
节点②：
i1 i2 i3 2.5A 2A 4.5A
对回路 l 列 KVL 方程：
10 i2 5 3A u 8V
得
u 32V 电压源发出的功率
P US 8V i1 8V 4.5A 36W
答案 1.6 解：各元件电压电流的参考方向如图所示。 元件 1 消耗功率为: p1 u1i1 10V 2A 20W 对回路 l 列 KVL 方程得 u2 u1 u4 10V-5V 5V 元件 2 消耗功率为: p2 u2i1 5V 2A 10W 元件 3 消耗功率为: p3 u3i3 u4i3 5V (3)A 15W 对节点①列 KCL 方程 i4 i1 i3 1A 元件 4 消耗功率为: p4 u4i4 5W 答案 1.7 解：对节点列 KCL 方程 节点①:
哈工大电路课件1-1
def l l
v v v v v v u ab (l ) == ∫ E ⋅ dl = ∫ ( Ec + Ei + Ee ) ⋅ dl
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在集中参数电路中，可以选择不包括感应电场 和局外电场而只包含库仑 电场的路径。在此条件下， a, b 两点之间的电压与计算路径无关，称为 v b v 端电压,记作：
v 电场力F 将试探电荷 q 从 a 点沿路线 l 移动到 b 点所做的功为
v v v v v v v v A = ∫ F ⋅ dl = q ∫ E ⋅ dl = q ∫ ( Ec + Ei + Ee ) ⋅ dl = qu ab (l )
l l l
v Ee
——感应电场强度；
——局外电场强度
u ab ( l ) 是电场力将单位正电荷由 a 点沿路线 l 移动到 b 点所作的功，
1.1
l
电压 电流及参考方向
基本要求：熟练掌握电压、电流的定义和参考方向的概念。
1 电流
定义：
荷电质点的有序运动形成电流 。 设在时间段 ∆t 内,通过某截面的电荷量的代数和为 ∆q ，则极限 单位：安培（A） i == lim ∆q = dq
def ∆t → 0
∆t
dt
单位：库伦(C) 单位：秒（s）
本章目次 1 电压 1 电压 电流及参考方向 电流及参考方向 2 电功率与电能 2 电功率与电能 3 基尔霍夫电流定律 3 基尔霍夫电流定律 4 基尔霍夫电压定律 4 基尔霍夫电压定律
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哈工大电路自主设计实验
移相电路的设计测试以及李萨如图形的观测1、实验目的学习设计移相器电路的方法了解移相电路中工程中的应用了解移相点电路的特点,复习幅频特性与相频特性的测试方法进一步熟悉示波器的使用和相关仿真软件Multisim的操作通过观察李萨如图形总结图形规律通过设计、搭接、安装及调试移相器，培养工程实践能力2、总体设计方案或技术路线设计方案实验开始前先对移相电路幅频、相频特性进行软件仿真，观察仿真结果。
设计一个 RC 电路移相器，该移相器输入正弦信号，由信号发生器提供。
相角受R,C 的值以及输入信号的频率控制，并且该网络为全通网络，输出电压相对于输入电压的相移在45°至180°范围内连续可调。
设计计算元件值、确定元件，搭接线路、安装及测试输出电压的有效值及相对输入电压的相移范围，用示波器测试网络的幅频特性和相频特性,验证电路的正确性。
分别固定频率和电容、固定频率和电阻，改变剩余变量来观察相位规律。
用示波器观察二端口网络的输入和输出信号的李萨茹图形,通过李萨茹图形测出输入信号的频率和相位差。
最后通过调节频率来改变李萨如图形，并通过观察总结图形规律。
技术路线1、采用X型RC移相电路，确定测试线路图。
1、对电路进行软件仿真，观察幅频相频特性。
3、确定测试仪器及安装移相器所需器材，搭建移相电路。
4、测量移相电路频率特性，以及如何通过阻值和电容改变相位的规律。
5、分析测试结果是否符合要求，若不符合，调整电路重新测试。
6、观察李萨如图。
7、通过李萨如图的观测计算出输入频率和相位。
8、通过调节频率来观察其他李萨如图形，总结图形规律。
3、实验电路图RRCCa bc d1U 2U +_+_1U 2U +_R Rc d+_a CC（a ）设计电路图 （b ）等效4、仪器设备名称、型号交流电压表（AS2294D 型）-测量电压最高300V-频率5Hz~2MHz 示波器-测量带宽DC~60MHz-电压峰峰值16mV~40V 信号源-频率20MHz-电压 7-8V(有效值） 电阻-10k Ω-2只 电容-0.1uF-2只 电阻箱-0~99999Ω 电容箱-0~1.111uF 导线-若干5、理论分析或仿真分析结果X 型RC 移相电路输出电压.2U为：...2cb db U U U =- (111)11111R j RC j C U U U j RC R R j C j C ωωωωω-=-=+++2121()2arctan 1()RC U RCRC ωωω+=∠-+221121()1()RC U U U RC ωω+==+22arctan()RC ϕω=-结果说明，此X 型RC 移相电路的输出电压与输入电压大小相等，而当信号源角频率一定时，输出电压的相位可通过改变电路的元件参数来调节。
哈工大数电自主设计实验报告
姓名班级学号实验日期2014.11. 节次教师签字成绩实验名称出租车计价表的简单逻辑设计1.实验目的（1）掌握并熟练运用集成同步加法计数器74LS160芯片的清零、置数和级联功能的接法，并能综合运用这些接法实现进制改变等功能。
（2）掌握并熟练运用中规模4位二进制码比较器74LS85芯片的数码比较功能。
（3）用若干集成同步加法计数器74LS160芯片和中规模4位二进制码比较器74LS85芯片组合设计出租车计价表电路，使之实现如下功能：起步价为3公里内8元，超过3公里每公里收2元，停车不计费，将最后的钱数通过数码管显示。
2.总体设计方案或技术路线（1）行车距离的模拟：在车轮上安装传感器，获得车轮转动信息，即获得行车距离信息，将出租车行驶距离转换成与之成正比的脉冲个数。
本实验设定每100m产生一个脉冲，脉冲频率反应行车速度，脉冲源由示波器的信号发生器提供。
（2）基本计数电路：，将该脉冲作为74LS160（I）的时钟，通过同步每100米产生一个脉冲CP置数对该脉冲进行5分频，那么得到的脉冲CP为每500m（1里）产生一次。
1作为距离计数单位以便距离累加电路进行距离累加。
CP1作为价格计数单位则为1元/里，以便计价电路进行价格累加；CP1（3）距离累加电路：将74LS160（II）和74LS160（III）通过级联构成一个0～99的加法计数器，作为他们的时钟。
然后分别把对行驶距离进行累计（距离单位：里），其中CP1两个芯片和数码管连接显示行驶距离。
因此该计价表行驶距离最大值为99里，即49.5公里。
（4）比较判断电路：将CP1作为74LS160（IV）的时钟，实现距离累加功能，与（3）不同的是它的输出端QD QCQBQA与74LS85的A3A2A1A相连,而B3B2B1B为0110，意味着6个500m即3公里，当74LS160（IV）输出小于或等于3公里时，A>B端为低电平，当输出大于3公里时，A>B端为高电平。
细数＂中国芯＂的发展历程
细数＂中国芯＂的发展历程作者：叶子什么是中国芯?2002年9月，中科院计算所研制出第一枚“中国芯”——龙芯一号，这款高性能CPU芯片标志着中国人掌握了中央处理器的关键设计制造技术。
2005年4月，中国首个拥有自主知识产权的高性能CPU“龙芯2号”正式亮相，此举打破国外在该领域长达数十年的技术垄断。
2005年12月6日，龙芯产业链之一的研发基地落户重庆，副市长吴家农表示，此次合作将使重庆IT业，特别是集成电路产业链得到完善。
2007年下半年，龙芯3号即将问世。
将用来制造更高性能的新一代超级服务器曙光系列。
经过10多年的发展，中国高性能计算机的设计与制造水平已进入世界前列，高性能服务器产业已经发展起来，并已出现实现跨越式发展的机遇。
目前国内已有大批用户购买曙光系列超级服务器，应用领域覆盖了科学计算、生物信息处理、数据分析、信息服务、网络应用等通用芯片汉芯2号、汉芯3号：汉芯2号是我国首颗以IP专利授权的方式进入国际市场的“中国芯”，国外公司在其产品中嵌入汉芯2号需缴纳一定数额的专利费;而汉芯3号则申请了6项专利，IBM将在其系统整机方案中采用该芯片。
龙芯1号：采用动态流水线结构，定点和浮点最高运算速度均超过每秒2亿次，与英特尔的奔腾Ⅱ芯片性能大致相当，在总体上达到了1997年前后的国际先进水平。
·龙芯2号：2004年6月，中科院计算所将研发出实际性能与奔腾4水平相当的“龙芯2号”通用CPU，比“龙芯1号”性能提高10至15倍。
·龙芯3号：2007年问世，用来制造更高性能的新一代超级服务器曙光系列嵌入芯片·星光一号：2001年3月问世，是第一个打进国际市场的中国芯片。
·星光二号：2002年5月问世，是全球第一个音频视频同体的图像处理芯片。
·星光三号：2002年9月问世，是中国第一块具有CPU驱动的图像处理芯片。
·星光四号：2003年2月问世，是中国第一块移动多媒体芯片。
自动控制元件及线路-测量元件概述-哈工大
静特性
变换函数是描述静特性的数学方程（理论的、理想的） 结构和形式是在分析的基础上建立的 参数通过实际标定确定，统计分析、曲线拟合等 大多数测量元件：y=kx
灵敏度
灵敏度：输出量的微小增 量与输入量微小增量的比 值，变换函数的一阶导数 或静特性曲线的斜率。 非线性的，不同的点有不 同的灵敏度。 线性的静特性，灵敏度不 变。
悬停
巡航飞行
高速飞行
无人机控制系统结构
整体结构设计
机载控制系统
主控制单元
姿态控制 高度传感器 风速传感器
无人机控制系统结构
转速传感器 温度传感器 IMU模块 GPS模块 摄像头
涵 道 式 旋 翼 无 人 飞 行 器
飞行控制 抗干扰控制 起降控制
传 感 器 单 元
执 行 器 单 元
发动机油门 伺服舵机1 伺服舵机2 伺服舵机3 伺服舵机4
u
TL
km R Ls
y 1 1 s Js D
y
测量元件组成
把物理量转化 成电路参量
感受或响应被 测量并转化成 另一种物理量
转换特定形式的 电量（调节、转 换、放大、运算、 调制）
测量元件: 检测出一种量并转换成容易处理的另一种量。 功能：检测和转换。 处理：放大、加减、积分、微分、滤波、存储和传送。 容易处理的量：主要指的是电信号。
定义、作用、组成和分类
2
3
元件特性 讨论
4
测量元件在控制系统中的作用
校正元件 输入 控制器 功率元件 功放 执行元件 执行器 被控 对象 输出
测量元件
执行元件：功能是驱动被控对象，控制或改变被控量
放大元件：提供能量，将微弱控制信号放大驱动执行元件。 校正元件：作用是改善系统的性能，使系统能正常可靠地工作并达到 规定的性能指标 测量元件：将一种量按照某种规律转换成容易处理的另一种量的元件。 （将外界输入信号变换为电信号的元件。）
哈工大电路实验答案【电工学实验】
集成运算放大器的应用当Ui<0时，(1)U0=+U0max (2)U0=-U0maxA集成运算放大器的应用当Ui<0时，(1)U0=+U0max (2)U0=-U0maxB集成运算放大器的应用电路如图,改变Ui可使U0发生变化，当U0由正电压跃变为负电压时的Ui值和U0由负电压跃变为正电压时的Ui值：B集成运算放大器的应用电路如图：A大器的应用集成运算放大器的应用电路如图：A集成运算放大器的应用电路如图：B集成运算放大器的应用电路如图：B集成运算放大器的应用电路如图.当和相位相同时,则A )(1ωjU∙)(2ωjU∙组合逻辑电路及其应用当ui=A，则1) u0=A，2)B组合逻辑电路及其应用当ui=A，则1) u0=A，2)B组合逻辑电路及其应用当ui=A，则1) u0=A，2)BAuo=Auo=Auo=其应用组合逻辑电路及其应用当ui=A，则1) u0=A，2)B组合逻辑电路及其应用当ui=A，则1) u0=A，2)AAuo=Auo=触发器及时序逻辑电路电路如图，已知A=1,JK触发器的功能是A序逻辑电路触发器及时序逻辑电路当M=1时为几进制A与电子技直流直流电路下图的开路电压UOC的测定方法中，哪个是正确的。
A直流电路下图中电源的等效内阻RO的测定方法中，哪个是正确的。
A交流电路如图，当输入的交流信号U1的幅值一定时，输入信号的频率越高，输出电压的幅值A交流电路如图，当输入的交流信号Ui的幅值一定时，输入信号的频率越高，则输出电压的幅值B交流电路当电源电压一定，电路发生谐振时，则电路中的电流IA路交流电路在电感元件电路中，在相位上A集成运算放A 大器的应用集成运算放B 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放B 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放B 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放C 大器的应用集成运算放B 大器的应用集成运算放B 大器的应用集成运算放C 大器的应用集成运算放C 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放B 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放A 大器的应用集成运算放B 大器的应用触发器及时序逻辑电路电路如图，已知A=1,JK触发器的功能是A触发器及时序逻辑电路当74LS161的输出状态为1111时，再来一个计数脉冲，则下一个状态为B触发器及时序逻辑电路当M=1时为几进制A电路网络的频率特性一阶RC低通滤波器实验电路图是：A电路网络的频率特性一阶RC高通滤波器实验电路图是：B的频率特性电路网A 络的频率特性。
哈工大数电自主实验-数字流水灯
Harbin Institute of Technology数字电路自主设计实验院系：航天学院班级：姓名：学号：指导教师：哈尔滨工业大学一、实验目的1．进一步掌握数字电路课程所学的理论知识。
2．熟悉几种常用集成数字芯片的功能和应用，并掌握其工作原理，进一步学会使用其进行电路设计。
3．了解数字系统设计的基本思想和方法，学会科学分析和解决问题。
4．培养认真严谨的工作作风和实事求是的工作态度。
5．数电课程实验为我们提供了动手实践的机会，增强动手实践的能力。
二、实验要求设计流水灯，即一排灯按一定的顺序逐次点亮，且可调频、暂停、步进。
三、实验步骤1．设计电路实现题目要求，电路在功能相当的情况下设计越简单越好；2. 画出电路原理图（或仿真电路图）；3.元器件及参数选择；4.电路仿真与调试；5.到实验时进行电路的连接与功能验证，注意布线，要直角连接，选最短路径，不要相互交叉，注意用电安全，所加电压不能太高，以免烧坏芯片；6.找指导教师进行实验的检查与验收；7.编写设计报告：写出设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，心得体会。
四、实验原理设计流水灯的方法有很多种，我的设计思路是：利用555定时器产生秒脉冲信号，74LS161组成8进制计数器，74LS138进行译码，点亮电平指示灯。
并通过调节555的电阻，实现频率可调。
通过两与非门，实现暂停、步进功能。
1.秒信号发生器（1）555定时器结构（2）555定时器引脚图（3）555定时器功能表（4）555定时器仿真图2. 74LS161实现8进制加计数74LS161是常用的四位二进制可预置的同步加法计数器,它可以灵活地运用在各种数字电路，以及单片机系统中实现分频器等很多重要的功能。
（1）74LS161同步加法器引脚图管脚图介绍:始终CP和四个数据输入端P0-P3清零CLR使能EP,ET置数PE数据输出端Q0-Q3进位输出TC（2）74LS161功能表（5）74LS161仿真图对74LS161进行八进制计数改组，需要一个与非门，即芯片74LS00,也就是将74LS161的输出端通过与非门，当输出为8时将输出为高电平的端口与非后接到74LS161的清零段。
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姓名：班级：学号: 成绩：教师签字：
自主设计实验线性无源二端口网络的研究
一、实验目的
（1）学习测试二端口网络参数的方法
（2）通过实验来研究二端口网络的特性及其等值电路 二、实验原理及电路图
（1）二端口网络是电路技术中广泛使用的一种电路形式。
就二端口网络的外部性能来说，重要的问题是要找出它的两个端口（通常也就是称为输入端和输出端）处的电压和电流之间的相互关系，这种相互关系可以由网络本身结构所决定的一些参数来表示。
不管网络如何复杂，总可以通过实验的方法来得到这些参数，从而可以很方便的来比较不同的二端口网络在传递电能和信号方面的性能，以便评价它们的质量。
（2）由图1分析可知二端口网络的基本方程是： U 1=AU 2-BI 2
I 1=CU 2-DI 2
式中A 、B 、C 、D 称为二端口网络的T 参数。
其数值的大小决定于网络本身的元件及结构。
这些参数可以表征网络的全部特性。
它们的物理概念可分别用以下的式子来说明：
输出端开路：
A= C=
输出端短路：
B= D=
可见A 是两个电压比值，是一个无量纲的量，B 是短路转移阻抗；C 是开路转移导纳，D 是两个电流的比值，也是无量纲的。
A 、B 、C 、D 四个参数中也只有三个是独立的，因为这个参数间具有如下关系：
A ·D-
B ·C=1
02'
20'
10
'
=I
U U 02'
20
'
10
'
=I U I 02'
2'
1'
=-U I U S S
02'
2'
1'
=-U I I S
S
2’
2
图1
如果是对称的二端口网络，则有
A=D
（3）由上述二端口网络的基本方程组可以看出，如果在输入端1-1'接以电源，而输出端2-2'处于开路和短路两种状态时，分别测出、、、、及则就可得出上述四个参数。
但这种方法实验测试时需要在网络两端，即输入端和输出端同时进行测量电压和电流，这在某些实际情况下是不方便的。
在一般情况下，我们常用在二端口网络的输入端及输出端分别进行测量的方法来测定这四个常数，把二端口网络的1-1'端接以电源，在2-2'端开路与短路的情况下，分别得到开路阻抗和短路阻抗。
R 01=
再将电源接至2-2'端，在1-1'端开路和短路的情况下，又可得到：
R 02=
同时由上四式可见：
因此R 01、R 02、R S1、R S2中只有三个独立变量，如果是对称二端口网络就只有二个独立变量，此时
R 01=R 02， R S1=R S2
如果由实验已经求得开路和短路阻抗则很方便地算出二端口网络的T 参数。
（4）由上所述，无源二端口网络的外特性既然可以用三个参数来确定。
那么只要找到一个由具有三个不同阻抗（或导纳）所组成的一个简单二端口网络。
如果后者的参数与前者分别相同，则就可认为该两个二端口网络的外特性是完全相同了。
由三个独立阻抗（或导纳）所组成的二端口网络只有两种形式。
即T 型电路和π型电路。
如果给定了二端口网络的A 参数，则无源二端口网络的T 形等值电路及π形等值电路的三个参数可由下式求得：
T 形电路：
π形电路：
10'
U 20'
U 10'
I S U 1'
S I 1'
S I 2'
D B U I U R C A I I U S ====
=0,02'1'1'
12'
10
'
10
'
A B
U I U R C D I I U S S S =
===
=0,01'2'2'
21'
20
'
20
'D
A
R R R R S S ==210201
图2
R 1=
R 2=
R 3=
R 31= R 12=B R 23=
实验需以下电阻，其参数如下（图2中两二端口等效）：
R 1=200Ω，R 2=100Ω，R 3=300Ω，R 31=1.1K Ω，R 12=367Ω，R 23=550Ω 精度全为1.0级，功率每只4W 。
四、实验任务
（1）按图3接好线路，固定U 1=E=5伏，测量并记录2-2'端开路时及2-2'端短路时的各参数，记入表一。
（2）由第一步测得的结果，计算出A 、B 、C 、D 。
并验证AD -BC ，然后计算等值T 形电路的各电阻值。
（3）图3中换成B 网络。
在1-1'端加电压U 1=5伏，测量该等值电路的外特性，数据
C A 1-C
D 1-C 11-D B 1-A B
2B ’
双口网络A
双口网络B
2A ’
图3
记入表二。
并与步骤1相比较。
（4）将电源移至2-2'端，固定U 2=5伏。
测量并记录1-1'端开路时及1-1'端短路时各参数，计算出R 01、R 02及R S1、R S2记入表三。
并验证，并由此算出A 、B 、C 、D
记入表四。
与步骤2所得结果相比较。
表一 E=5伏
表二 E=＿5＿伏
表三 E=＿5＿伏
表四计算 五、思考题
本实验可否用于交流双口网络的测定？
答：对于纯电阻双端口网络，本实验可用于交流双端口网络测定，对于含有电容、电阻的双端口网络，本实验不能测试其网络参数，因为不能测出电流电压的相位。
2
1
0201S S R R R R
六、实验中出现的问题及解决办法
本实验出现的问题是，实验报告上要用到的电阻在实验室没有找到与其匹配的，解决办法是用其它电阻串并联得到需要的电阻，结果很好，达到了预期效果。
七、本实验收获与体会
在本实验中，通过查阅有关双端口网络的知识，对双端口有了更深的理解，在实验过程中，通过搭建电路，进一步增强了动手能力。
此实验过程中，需严格按照电路图搭建电路，并确保各接触点接触良好，以保证实验结果的准确度。
八、参考文献
[1]陈希有，电路理论基础，高等教育出版社，2010
[2]胡翔骏，电路分析，高等教育出版社，2001
原始数据记录表一E=5伏
表二E=＿5＿伏
表三E=＿5＿伏
表四计算
教师签字：。