电子学实验教程(第2版)9787302466727

第1章电子学实验基础1 
1.1电子学实验的基本特点1 
1.1.1电子学实验的目的和意义1 
1.1.2电子学实验的特点1 
1.1.3电子学实验的基本要求2 
1.2电子学实验的安全操作3 
1.2.1人身安全3 
1.2.2仪器仪表安全4 
1.3电子学实验的测量误差5 
1.3.1测量误差的来源5 
1.3.2测量误差的分类及消除措施5 
1.3.3测量误差的表示方法6 
1.4电子学实验的数据处理8 
1.4.1测量结果的数值处理8 
1.4.2测量结果的图形处理10 
1.5电子学实验中基本物理量的测量方法10 
1.5.1电流的测量方法10 
1.5.2电压的测量方法11 
1.5.3时间的测量方法11 
1.5.4频率的测量方法11 
1.6电子学实验的调试11 
1.6.1通电前的检查12 
1.6.2通电观察12 
1.6.3静态调试12 
1.6.4动态调试12 
1.6.5调试中需要注意的问题12 
1.7电子学实验的故障检测13 
1.7.1常见的故障现象13 
1.7.2产生原因13 
1.7.3检查故障的一般方法14 

第2章模拟电子学基础实验15 
2.1常用电子仪器的使用15 
2.1.1实验目的15 
2.1.2实验设备与材料15 
2.1.3实验准备15 
2.1.4实验原理15 
2.1.5Multisim仿真实验内容17 
2.1.6实验内容与步骤17 
2.1.7实验报告19 
2.1.8思考题19 
2.2单管放大电路20 
2.2.1实验目的20 
2.2.2实验设备与材料20 
2.2.3实验准备20 
2.2.4实验原理20 
2.2.5Multisim仿真实验内容22 
2.2.6实验内容与步骤23 
2.2.7实验报告25 
2.2.8思考题25 
2.3负反馈放大电路25 
2.3.1实验目的25 
2.3.2实验设备与材料26 
2.3.3实验准备26 
2.3.4实验原理26 
2.3.5Multisim仿真实验内容27 
2.3.6实验内容与步骤28 
2.3.7实验报告30 
2.3.8思考题30 
2.4差分放大电路30 
2.4.1实验目的30 
2.4.2实验设备与材料30 
2.4.3实验准备31 
2.4.4实验原理31 
2.4.5Multisim仿真实验内容32 
2.4.6实验内容与步骤33 
2.4.7实验报告35 
2.4.8思考题35 
2.5功率放大电路35 
2.5.1实验目的35 
2.5.2实验设备与材料35 
2.5.3实验准备36 
2.5.4实验原理36 
2.5.5Multisim仿真实验内容38 
2.5.6实验内容与步骤38 
2.5.7实验报告40 
2.5.8思考题40 
2.6RC正弦波振荡电路40 
2.6.1实验目的40 
2.6.2实验设备与材料40 
2.6.3实验准备41 
2.6.4实验原理41 
2.6.5Multisim仿真实验内容41 
2.6.6实验内容与步骤42 
2.6.7实验报告42 
2.6.8思考题42 
2.7运算放大电路43 
2.7.1设计要求43 
2.7.2设备与材料43 
2.7.3设计准备43 
2.7.4设计原理43 
2.7.5Multisim仿真实验内容44 
2.7.6设计实验内容46 
2.7.7设计实验报告47 
2.7.8思考题47 
2.8有源滤波器的设计47 
2.8.1设计要求47 
2.8.2设备与材料48 
2.8.3设计准备48 
2.8.4设计原理48 
2.8.5Multisim仿真实验内容50 
2.8.6设计实验内容51 
2.8.7设计实验报告52 
2.8.8思考题52 
2.9电压比较器52 
2.9.1设计要求52 
2.9.2设备与材料52 
2.9.3设计准备53 
2.9.4设计原理53 
2.9.5Multisim仿真实验内容54 
2.9.6设计实验内容55 
2.9.7设计报告56 
2.9.8思考题57 

第3章数字电子学基础实验58 
3.1TTL、CMOS门电路逻辑功能测试58 
3.1.1实验目的58 
3.1.2实验设备与材料58 
3.1.3实验准备58 
3.1.4实验原理58 
3.1.5Multisim仿真实验内容59 
3.1.6实验内容与步骤59 
3.1.7实验报告62 
3.1.8思考题62 
3.2组合逻辑电路分析62 
3.2.1实验目的62 
3.2.2实验设备与材料62 
3.2.3实验准备62 
3.2.4实验原理62 
3.2.5Multisim仿真实验内容63 
3.2.6实验内容与步骤63 
3.2.7实验报告66 
3.2.8思考题66 
3.3触发器66 
3.3.1实验目的66 
3.3.2实验设备与材料66 
3.3.3实验准备66 
3.3.4实验原理66 
3.3.5Multisim仿真实验内容67 
3.3.6实验内容与步骤67 
3.3.7实验报告69 
3.3.8思考题69 
3.4时序逻辑电路的分析70 
3.4.1实验目的70 
3.4.2实验设备及材料70 
3.4.3实验准备70 
3.4.4实验原理70 
3.4.5Multisim仿真实验内容71 
3.4.6实验内容与步骤72 
3.4.7实验报告73 
3.4.8思考题73 
3.5计数器73 
3.5.1实验目的73 
3.5.2实验设备及材料74 
3.5.3实验准备74 
3.5.4实验原理74 
3.5.5Multisim仿真实验内容75 
3.5.6实验内容与步骤75 
3.5.7实验报告78 
3.5.8思考题78 
3.6555时基电路78 
3.6.1实验目的78 
3.6.2实验仪器与材料78 
3.6.3实验准备78 
3.6.4实验原理78 
3.6.5Multisim仿真实验内容81 
3.6.6实验内容与步骤83 
3.6.7实验报告84 
3.6.8思考题84 
3.7组合逻辑电路的设计85 
3.7.1设计要求85 
3.7.2设备与材料85 
3.7.3设计准备85 
3.7.4设计原理85 
3.7.5Multisim仿真实验内容87 
3.7.6设计实验内容87 
3.7.7设计实验报告89 
3.7.8思考题89 
3.8时序逻辑电路设计89 
3.8.1设计要求89 
3.8.2设备与材料89 
3.8.3设计准备89 
3.8.4设计原理 90 
3.8.5Multisim 10仿真实验内容91 
3.8.6设计实验内容92 
3.8.7实验报告92 
3.8.8思考题92 
3.9时基电路应用92 
3.9.1设计要求92 
3.9.2设备与材料92 
3.9.3设计准备93 
3.9.4设计原理93 
3.9.5Multisim 10仿真实验内容93 
3.9.6设计实验内容93 
3.9.7设计实验报告94 
3.9.8思考题94 

第4章综合设计实验95 
4.1电子线路设计的基本原则、步骤与方法95 
4.1.1电子线路设计的基本原则95 
4.1.2电子线路设计的基本步骤96 
4.1.3电子线路设计的基本方法98 
4.2音频功率放大器98 
4.2.1实验目的98 
4.2.2实验设备与材料99 
4.2.3实验准备99 
4.2.4实验原理99 
4.2.5Multisim仿真实验内容100 
4.2.6实验内容与步骤101 
4.2.7实验设计报告102 
4.2.8思考题102 
4.3函数信号发生器的设计102 
4.3.1实验目的102 
4.3.2实验设备与材料102 
4.3.3实验准备102 
4.3.4实验原理103 
4.3.5Multisim仿真实验内容104 
4.3.6实验内容与步骤104 
4.3.7实验报告105 
4.3.8思考题105 
4.4直流稳压电源105 
4.4.1实验目的105 
4.4.2实验设备与材料105 
4.4.3实验准备105 
4.4.4实验原理105 
4.4.5Multisim仿真实验内容109 
4.4.6实验内容与步骤110 
4.4.7实验报告110 
4.4.8思考题111 
4.58421BCD码全加器111 
4.5.1实验目的111 
4.5.2实验设备与材料111 
4.5.3实验准备111 
4.5.4实验原理111 
4.5.5Multisim仿真实验内容113 
4.5.6实验内容与步骤114 
4.5.7实验报告114 
4.5.8思考题114 
4.6彩灯循环显示控制电路114 
4.6.1实验目的114 
4.6.2实验设备与材料114 
4.6.3实验准备115 
4.6.4实验原理115 
4.6.5Multisim仿真实验内容116 
4.6.6实验内容与步骤116 
4.6.7实验报告117 
4.6.8思考题117 
4.7演讲自动报时器117 
4.7.1实验目的117 
4.7.2实验设备与材料118 
4.7.3实验准备118 
4.7.4实验原理118 
4.7.5Multisim仿真实验内容119 
4.7.6实验内容与步骤119 
4.7.7实验报告120 
4.7.8思考题120 

附录AMultisim 10使用简介121 
A.1Multisim 10概述121 
A.1.1Multisim 10的主窗口界面121 
A.1.2菜单栏124 
A.1.3虚拟仪器仪表栏127 
A.2Multisim 10的分析方法135 
A.3Multisim 10仿真实例138 

附录B示波器143 
B.1模拟双踪示波器的电路构成与电路原理143 
B.1.1模拟双踪示波器的电路构成143 
B.1.2模拟双踪示波器的垂直系统144 
B.1.3模拟双踪示波器的水平系统145 
B.2MOS620FG模拟双踪示波器146 
B.2.1MOS620FG模拟双踪示波器的面板介绍146 
B.2.2MOS620FG模拟双踪示波器的控件介绍146 
B.3DS2000A系列数字示波器150 
B.3.1DS2000A系列数字示波器的面板介绍150 
B.3.2DS2000A 系列数字示波器的操作方法介绍151 

附录CDG1000Z系列函数/任意波形发生器155 
C.1DG1000Z系列函数/任意波形发生器面板介绍155 
C.2DG1000Z 系列函数/任意波形发生器基本波形输出157 

附录D常用电子元器件159 
D.1电阻器159 
D.2电容器163 
D.3电感器165 
D.4半导体分立器件166 
D.5半导体集成电路171 

参考文献190

第3章数字电子学基础实验[1]3.1TTL、CMOS门电路逻辑功能测试[*4/5]3.1.1实验目的（1） 掌握数字电路实验箱及示波器的使用方法。
（2） 掌握门电路的逻辑功能测试方法。
（3） 掌握TTL门电路的使用规则。
3.1.2实验设备与材料
（1） 数字万用表一台。
（2） 数字电路实验箱一套。
（3） 元器件:
74LS20二4输入与非门一片；
74LS00四2输入与非门二片；
74LS86四2输入异或门一片。
3.1.3实验准备
（1） 熟悉门电路的工作原理及其相应的逻辑表达式。
（2） 熟悉74LS20、74LS00集成门电路的引脚排列位置及各引脚的用途。
（3） 熟悉数字电路实验箱的使用。
3.1.4实验原理
门电路按电路结构可分为TTL电路产品系列和CMOS电路产品系列。TTL门电路应用十分普遍，其主要特点是发展早，生产工艺成熟，是中小规模集成电路的主流电路产品，我国相继生产的产品有74、74H、74S、74LS四个系列。CMOS门是构成各种CMOS电路的基本单元，发展十分迅速。CMOS集成电路的主要特点是功耗低、电源电压范围宽、抗干扰能力强、逻辑摆幅大、输入电阻高、集成度高、温度稳定性好等特点。
本实验仿真电路采用CMOS门电路，测试电路采用TTL门电路。
74LS20集成芯片内含有两个相互独立的与非门，每个与非门有4个输入端；74LS00集成芯片内含有4个相互独立的与非门，每个与非门有两个输入端；74LS86集成芯片内含有4个相互独立的异或门，每个异或门有两个输入端。集成芯片74LS00和74LS20实现与非逻辑功能，即当输入端中有一个或一个以上是低电平时，输出就为高电平；只有当输入端全部为高电平时，输出端才是低电平。集成芯片74LS86实现异或逻辑功能，即当输入端电平相同时输出为低电平，输入端电平不相同时输出为高电平。
3.1.5Multisim仿真实验内容
在Multisim 10平台上构建由双3输入端或非门4000BD_5V（CMOS器件）组成的组合逻辑电路，如图3.1所示。试先分析电路的逻辑功能，写出逻辑电路的逻辑表达式。然后使用Multisim 10对电路进行仿真，通过逻辑转换仪对电路的逻辑功能进行分析，并与理论分析相比较。
图3.14000BD门电路构成的组合逻辑电路
3.1.6实验内容与步骤[*2]1. 测试74LS20门电路的逻辑功能(1) 在实验箱合适的位置选取一个14P（引脚）的插座，插好74LS20，按图3.2连接电路。输入端A、B、C、D按表3.1输入逻辑电平，输出端Y接发光二极管，观察二极管的发光状态，用数字万用表测量输出电压。
(2) 将测量结果填入表3.1中。
图3.274LS20门电路的逻辑功能测试电路
2. 测试74LS00门电路的逻辑功能
(1) 在实验箱合适的位置选取一个14P的插座，并插好74LS00，按图3.3连接电路、输入端A、B、C、D按表3.2输入逻辑电平，输出端Y1、Y2、Y3接电平显示发光二极管，并用数字万用表测量输出电压。表3.174LS20门电路的逻辑功能测试结果
输入输出ABCDYY电压/VHHHHLHHHLLHHLLLHLLLL图3.374LS00门电路的逻辑功能测试电路
(2) 将测量结果填入表3.2中。表3.274LS00门电路的逻辑功能测试结果
输入输出ABCDY1Y2Y3Y3电压/VLLLLHLLLHHLLHHHLHHHHLHLH3. 测试74LS86门电路的逻辑功能
(1) 在实验箱合适的位置选取一个14P的插座，并插好74LS86，按图3.4连接电路、输入端A、B、C、D按表3.3输入逻辑电平，输出端Y1、Y2、Y3接电平显示发光二极管，观察发光状态并用数字万用表测量输出电压。
图3.474LS86门电路的逻辑功能测试电路(2) 将测量结果填入表3.3中。表3.374LS86门电路的逻辑功能测试结果
输入输出ABCDY1Y2Y3Y3电压/VLLLLHLLLHHLLHHHLHHHHLHLH4. 用74LS00构成其他门电路并测试其逻辑功能

图3.574LS00构成异或门
1) 用74LS00构成异或门
将74LS00 按图3.5连接电路。
将输入按表3.4接逻辑电平开关，将逻辑输出结果填入表3.4中，写出该电路的逻辑表达式。
2) 用74LS00构成或非门
将或非门逻辑表达式转换为与非门逻辑表达式，并画出逻辑电路图，按逻辑电路连线并进行测试，将结果填入表3.5中。表3.474LS00构成异或门测试结果
输入输出ABYLLLHHLHH表3.574LS00构成或非门测试结果
输入输出ABYLLLHHLHH3.1.7实验报告
（1） 整理各实验数据并对结果进行分析。
（2） 画出用74LS00构成或非门要求的逻辑电路图。
（3） 总结门电路的使用特点。
3.1.8思考题
（1） TTL、CMOS门电路的多余输入端能否悬空?为什么？
（2） 怎样判断门电路逻辑功能是否正常？
（3） 与非门和或非门是否可以构成反相器?为什么？
3.2组合逻辑电路分析[*4/5]3.2.1实验目的（1） 掌握组合逻辑电路的分析方法与功能测试方法。
（2） 验证半加器和全加器的逻辑功能。
3.2.2实验设备与材料
（1） 数字电路实验箱一套。
（2） 元器件：
 74LS00四2输入与非门三片；
 74LS86四2输入异或门一片；
 74LS54四组输入与或非门一片。
3.2.3实验准备
（1） 掌握二进制数的算术运算规则。
（2） 熟悉74LS00、74LS86、74LS54集成门电路的引脚排列位置及各引脚用途。
（3） 熟悉半加器和全加器的逻辑表达式。
（4） 熟悉用与非门、异或门和与或非门构成半加器和全加器的工作原理。
3.2.4实验原理[*2]1. 组合逻辑电路的分析方法组合逻辑电路分析的目的是为了确定电路的逻辑功能，或者是为了变换电路的结构形式，以便采用其他门电路或中、大规模集成电路实现。
组合逻辑电路的分析方法如下。
(1) 根据给定的逻辑电路图逐级写出各门电路的输出逻辑函数，*终写出输入与输出的逻辑函数表达式。
(2) 将所得逻辑函数进行化简，当变量较少时可以采用图形法或公式法，当逻辑变量较多时一般采用公式法，以此得到输出函数的*简与或表达式。
(3) 根据*简逻辑表达式列出输出函数的真值表。
(4) 说明给定电路的逻辑功能。
2. 半加器