东南大学电路实验之电路频率特性

东南大学电工电子实验中心实验报告数字逻辑设计实践实验一数字逻辑电路实验基础学院电气工程学院指导老师团雷鸣地点 104姓名学号实验日期得分__________1．实验目的（1〕认识数字集成电路，能鉴别各种种类的数字器件和封装；（2〕学习查找器件资料，经过器件手册认识器件；（3〕认识脉冲信号的模拟特点，认识示波器的各种参数及其对测量的影响，认识示波器探头的原理和参数，掌握脉冲信号的各项参数；（4〕认识逻辑解析的根根源理，掌握虚假逻辑解析的使用方法；（5〕掌握实验箱的结构、功能，面包板的根本结构、掌握面包板连接电路的根本方法和要求；（6〕掌握根本的数字电路的故障检查和消除方法。

2．必做实验〔1〕复习仪器的使用， TTL 信号参数及其测量方法用示波器测量并记录频率为 200KHz的 TTL 信号的上升沿时间、下降沿时间、脉冲宽度和高、低电平值。

接线图理论仿真 TTL 图像TTL 实验数据表格测量次数第一次第二次上升时间下降时间正脉宽μsμs负脉宽μsμs高电平低电平〔2〕节实验：电路安装调试与故障消除要求：测出电路对应的真值表，并进行模拟故障排查，记录故障设置情况和排查过程。

接线图真值表F=1，G=1序号S1B1S2B2L 000001 100011 200100 300111 401001 501011 601100 701111 810000 910010 1010100 1110110 1211001 1311011 1411100 1511111思虑题①能否用表格表示U2 8 脚输出端可能出现1 的全部情况当 F=0，G=0或 F=0， G1或 F=1，G=0时，输出端为 1当 F=1，G=1时见下表序号S1B1S2B2100002000130011401005010160111711008110191111② 存在一个使报警器信号灯连续接通的故障，它与输入的状态没关。

那么，什么是最有可能的故障？答：两个集成电路 74HC00与 74HC20未加工作电压 VCC并接地，造成集成电路无法工作， L 素来为低电平， Led 发光。

3.1 常用仪器的使用04012540 印友进一、实验内容1、说明频谱仪的主要工作原理，示波器测量精度与示波器带宽、与被测信号频率之间关系。

答：（1）频谱仪结构框图为：频谱仪的主要工作原理：①对信号进行时域的采集，对其进行傅里叶变换，将其转换成频域信号。

这种方法对于AD 要求很高，但还是难以分析高频信号。

②通过直接接收，称为超外差接收直接扫描调谐分析仪。

即：信号通过混频器与本振混频后得到中频，采用固定中频的办法，并使本振在信号可能的频谱范围内变化。

得到中频后进行滤波和检波，就可以获取信号中某一频率分量的大小（帕斯瓦尔定理）。

（2）示波器的测量精度与示波器带宽、被测信号频率之间的关系：示波器的带宽越宽，在通带内的衰减就越缓慢；示波器带宽越宽，被测信号频率离示波器通带截止频率点就越远，则测得的数据精度约高。

2、画出示波器测量电源上电时间示意图，说明示波器可以捕获电源上电上升时间的工作原理。

答：上电时间示意图：工作原理：捕获这个过程需要示波器采样周期小于过渡时间。

示波器探头与电源相连，使示波器工作于“正常”触发方式，接通电源后，便有电信号进入示波器，由于示波器为“正常”触发方式，所以在屏幕上会显示出电势波形；并且当上电完成后，由于没有触发信号，示波器将不再显示此信号。

这样，就可以利用游标读出电源上电的上升时间。

3、简要说明在FM 调制过程中，调制信号的幅度与频率信息是如何加到FM 波中的？答：载波的瞬时角频率为()()c f t k u t ωωΩ=+，(其中f k 为与电路有关的调频比例常数）已调的瞬时相角为000t ()()t t c f t dt t k u t dt θωωθΩ=++⎰⎰（）=所以FM 已调波的表达式为：000()cos[()]t om c f u t U t k u t dt ωθΩ=++⎰当()cos m u t U t ΩΩ=Ω时，00()cos[sin ]om c f u t U t M t ωθ=+Ω+其中f M 为调制指数其值与调制信号的幅度m U Ω成正比，与调制信号的角频率Ω反比，即m f fU M k Ω=Ω。

传感器第一次实验试验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一． 实验目的了解金属箔式应变片的应变效应及单臂电桥工作原理和性能。

二． 基本原理电阻丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。

金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。

电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。

单臂电桥输出电压 1/4o U EK ε=，其中K 为应变灵敏系数，/L L ε=∆为电阻丝长度相对变化。

三． 实验器材主机箱、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。

四． 实验步骤1. 根据接线示意图安装接线。

2. 放大器输出调零。

3. 电桥调零。

4. 应变片单臂电桥实验。

测得数据如下： 重量（g ） 0 20 40 60 80 100 120 140 电压（mv ）3.57.211.316.020.724.728.833.5实验曲线如下所示：分析：由图可以看出，输出电压与加载的重量成线性关系，由于一开始调零不好，致使曲线没有经过原点，往上偏离了一段距离。

5. 根据表中数据计算系统的灵敏度/S U W =∆∆（U ∆为输出电压变化量，W ∆为重量变化量）和非线性误差/100%m yFS δ=∆⨯，式中m ∆为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；yFS 为满量程输出平均值，此处为140g 。

U ∆=30mv ， W ∆=140g ， 所以 30/1400.2143/S mv g == m ∆=1.9768g ， yFS =140g ， 所以 1.9768/140100% 1.41%δ=⨯=6. 利用虚拟仪器进行测量。

测得数据如下表所示： 重量（g ） 0 20 40 60 80 100 120 140 电压（mv ）0.75.09.513.918.723.428.332.9相应的曲线如下：五． 思考题单臂电桥工作时，作为桥臂电阻的应变片应选用：（1）正（受拉）应变片；（2）负（受压）应变片；（3）正、负应变片均可以。

电路实验实验报告第二次实验实验名称：弱电实验院系：信息科学与工程学院专业：信息工程：学号：实验时间：年月日实验一：PocketLab的使用、电子元器件特性测试和基尔霍夫定理一、仿真实验1.电容伏安特性实验电路：图1-1 电容伏安特性实验电路波形图：图1-2 电容电压电流波形图思考题：请根据测试波形，读取电容上电压，电流摆幅，验证电容的伏安特性表达式。

解：()()mV wt wt U C cos 164cos 164-=+=π，()mV wt wt U R sin 10002cos 1000=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=π，us T 500=；()mA wt RU I I R R C sin 213.0===∴，ππ40002==T w ； 而()mA wt dtdu CCsin 206.0= dtdu CI CC ≈⇒且误差较小，即可验证电容的伏安特性表达式。

2.电感伏安特性实验电路：图1-3 电感伏安特性实验电路波形图：图1-4 电感电压电流波形图思考题：1.比较图1-2和1-4，理解电感、电容上电压电流之间的相位关系。

对于电感而言，电压相位 超前 （超前or 滞后）电流相位；对于电容而言，电压相位 滞后 （超前or 滞后）电流相位。

2.请根据测试波形，读取电感上电压、电流摆幅，验证电感的伏安特性表达式。

解：()mV wt U L cos 8.2=， ()mV wt wt U R sin 10002cos 1000=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=π，us T 500=； ()mA wt RU I I R R L sin 213.0===∴，ππ40002==T w ； 而()mV wt dtdi LLcos 7.2= dtdi LU LL ≈⇒且误差较小，即可验证电感的伏安特性表达式。

二、硬件实验1.恒压源特性验证表1-1 不同电阻负载时电压源输出电压2.电容的伏安特性测量图1-5 电容电压电流波形图3.电感的伏安特性测量图1-6 电感电压电流波形图4.基尔霍夫定律验证表1-2 基尔霍夫验证电路思考题：1.根据实验数据，选定节点，验证KCL 的正确性。

模电实验报告东南大学
《模电实验报告：东南大学》
模拟电子技术是电子工程中的重要分支，它涉及到模拟信号的处理和传输，是电子工程师必须掌握的重要知识之一。

为了帮助学生更好地理解和掌握模拟电子技术，东南大学开设了模拟电子技术实验课程，通过实验操作来加深学生对模拟电子技术的理解。

在这篇报告中，我们将介绍东南大学模拟电子技术实验的内容和实验结果。

东南大学模拟电子技术实验课程包括基本电路实验、放大电路实验、滤波电路实验等内容。

在基本电路实验中，学生将学习和掌握基本的电子元件的使用方法，包括电阻、电容、电感等元件的特性和应用。

在放大电路实验中，学生将学习和掌握放大电路的设计和调试方法，了解放大电路的工作原理和特性。

在滤波电路实验中，学生将学习和掌握滤波电路的设计和调试方法，了解滤波电路的工作原理和特性。

在实验过程中，学生将亲自动手搭建电路，调试电路，观察电路的工作状态，并记录实验结果。

通过实验操作，学生将更加深入地理解模拟电子技术的理论知识，提高实际操作能力和问题解决能力。

通过模拟电子技术实验，学生将获得以下几方面的收获：一是对模拟电子技术的理论知识有了更深入的理解；二是提高了实际操作能力和问题解决能力；三是培养了团队合作意识和沟通能力。

这些收获将对学生未来的学习和工作产生积极的影响。

总之，东南大学模拟电子技术实验课程为学生提供了一个良好的学习平台，通过实验操作来加深学生对模拟电子技术的理解，提高实际操作能力和问题解决
能力。

相信通过这门课程的学习，学生将更加深入地理解和掌握模拟电子技术，为未来的学习和工作打下坚实的基础。

东南大学实验四系统频率特性测试实验报告东南大学自动控制实验室实验报告课程名称：自动控制原理实验实验名称：实验四系统频率特性的测试院（系）：自动化专业：自动化姓名：学号：实验室：417实验组别：同组人员：实验时间：20166年年1122月月202日评定成绩：审阅教师：目录一..实验目的33二．实验原理33三.实验设备33四..实验线路图44五、实验步骤44六、实验数据55七、报告要求66八、预习与回答10九、实验小结10一、实验目的（1）明确测量幅频和相频特性曲线的意义（2）掌握幅频曲线和相频特性曲线的测量方法（3）利用幅频曲线求出系统的传递函数二、实验原理在设计控制系统时，首先要建立系统的数学模型，而建立系统的数学模型是控制系统设计的前提和难点。

建模一般有机理建模和辨识建模两种方法。

机理建模就是根据系统的物理关系式，推导出系统的数学模型。

辨识建模主要是人工或计算机通过实验来建立系统数学模型。

两种方法在实际的控制系统设计中，常常是互补运用的。

辨识建模又有多种方法。

本实验采用开环频率特性测试方法，确定系统传递函数，俗称频域法。

还有时域法等。

准确的系统建模是很困难的，要用反复多次，模型还不一定建准。

模型只取主要部分，而不是全部参数。

另外，利用系统的频率特性可用来分析和设计控制系统，用Bode图设计控制系统就是其中一种。

幅频特性就是输出幅度随频率的变化与输入幅度之比，即A=UoUi()，测幅频特性时，改变正弦信号源的频率测出输入信号的幅值或峰峰值和输输出信号的幅值或峰峰值。

测相频有两种方法：（1）双踪信号比较法：将正弦信号接系统输入端，同时用双踪示波器的Y1和Y2测量系统的输入端和输出端两个正弦波，示波器触发正确的话，可看到两个不同相位的正弦波，测出波形的周期T和相位差t，则相位差=∆tT360。

这种方法直观，容易理解。

就模拟示波器而言，这种方法用于高频信号测量比较合适。

（2）李沙育图形法：将系统输入端的正弦信号接示波器的X轴输入，将系统输出端的正弦信号接示波器的Y轴输入，两个正弦波将合成一个椭圆。

数字逻辑电路实验简易数字钟日期：2013年12月6日地点：104姓名：学号：审阅教师：得分：一、实验目的（1）掌握时序逻辑电路的一般设计过程；（2）掌握时序逻辑电路的时延分析方法，了解时序电路对时钟信号相关参数的基本要求；（3）掌握QuartusⅡ5.0的使用二、实验原理特点外引线排列图•用于快速计数的内部超前进位•用于n 位级联的进位输出•同步可编程序•有置数控制线•二极管箝位输入•直接清零•同步计数典型参数：f 工作频率=32MHzPd=93mW说明：这种同步可预置十进计数器是由四个D 型触发器和若干个门电路构成，内部有超前进位，具有计数、置数、禁止、直接（异步）清零等功能。

对所有触发器同时加上时钟，使得当计数使能输入和内部门发出指令时输出变化彼此协调一致而实现同步工作。

这种工作方式消除了非同步（脉冲时钟）计数器中常有的输出计数尖峰。

缓冲时钟输入将在时钟输入上升沿触发四个触发器。

这种计数器是可全编程的，即输出可预置到任何电平。

当预置是同步时，在置数输入上将建立一低电平，禁止计数，并在下一个时钟之后不管使能输入是何电平，输出都与建立数据一致。

清除是异步的（直接清零），不管时钟输入、置数输入、使能输入为何电平，清除输入端的低电平把所有四个触发器的输出直接置为低电平。

超前进位电路无须另加门，即可级联出n 位同步应用的计数器。

它是借助于两个计数使能输入和一个动态进位输出来实现的。

两个计数使能输入（ENP 和ENT）计数时必须是高电平，且输入ENT 必须正反馈，以便使能动态进位输出。

因而被使能的动态进位输出将产生一个高电平输出脉冲，其宽度近似等于QA 输出高电平。

此高电平溢出进位脉冲可用来使能其后的各个串联级。

使能ENP 和ENT 输入的跳变不受时钟输入的影响。

电路有全独立的时钟电路。

改变工作模式的控制输入（使能ENP、ENT 或清零）纵使发生变化，直到时钟发生为止，都没有什么影响。

计数器的功能（不管使能、不使能、置数或计数）完全由稳态建立时间和保持时间所要求的条件来决定。

图14-1实验十四交流电路频率特性的测定一．实验目的1．研究电阻、感抗、容抗与频率的关系，测定它们随频率变化的特性曲线； 2．了解滤波器的原理和基本电路； 3．学习使用信号源、交流毫伏表。

二．原理说明1．单个元件阻抗与频率的关系对于电阻元件，根据︒∠=0RR R I U ，其中R I U=R R ，电阻R 与频率无关；对于电感元件，根据LL Lj X I U = ，其中fL X I U π2L L L ==，感抗X L 与频率成正比； 对于电容元件，根据CCC j X I U -= ，其中fC X I U π21C C C ==，容抗X C 与频率成反比。

测量元件阻抗频率特性的电路如图14—1所示，图中的r 是提供测量回路电流用的标准电阻，流过被测元件的电流（I R 、I L 、I C ）则可由r 两端的电压U ｒ除以r 阻值所得，又根据上述三个公式，用被测元件的电流除对应的元件电压，便可得到R 、X L 和X C 的数值。

2．交流电路的频率特性由于交流电路中感抗X L 和容抗X C 均与频率有关，因而，输入电压（或称激励信号）在大小不变的情况下，改变频率大小，电路电流和各元件电压（或称响应信号）也会发生变化。

这种电路响应随激励频率变化的特性称为频率特性。

若电路的激励信号为Ｅｘ（ｊω），响应信号为R ｅ（ｊω），则频率特性函数为)()()j ()j ()j (x e ωϕωωωω∠==A E R N式中，A （ω）为响应信号与激励信号的大小之比，是ω的函数，称为幅频特性；ϕ（ω）为响应信号与激励信号的相位差角，也是ω的函数，称为相频特性。

A A fffa)(b)(c)(图21-2C C C1C2图14-2在本实验中，研究几个典型电路的幅频特性，如图14－２所示，其中，图（ａ）在高频时有响应（即有输出），称为高通滤波器，图（ｂ）在低频时有响应（即有输出），称为为低通滤波器，图中对应A＝0．707的频率ｆC称为截止频率，在本实验中用RC网络组成的高通滤波器和低通滤波器，它们的截止频率ｆC均为1／2πRC。

实验五晶体管放大器的频率响应实验目的：1.熟悉仿真软件Multisim的使用，掌握基于软件的电路设计和仿真分析方法；2.熟悉PocketLab硬件实验平台，掌握波特图功能的使用方法；3.通过软件仿真和硬件实验验证，掌握晶体三极管放大器的上下限频率及通频带的概念；实验预习：设置图5-1电路，改变CC1，CC2和CE1三个电容和负载电阻R8，并在负载电阻并接负载电容C1，获得下图电路。

图5-11.计算该单级放大器的中频电压增益。

β=120I B=μAI E=r be=V T/I BQ=23kΩAv=-Ebe C R r R )1(1ββ++=Avs=-20lgAv= f L =π2**111CC R CC =f H =π2**111C R C =53052.复习放大器上下限频率概念和计算方法。

CC2和CE1足够大，可视为短路电容。

具有高通特性的电容CC1和输入电阻Ri 决定了电路的f L ；低通特性的电容C1和输出电阻决定了电路的f H 。

分别计算f L ，f H 和通频带BW,填入表1。

实验内容：一．NPN 管放大器仿真实验 1.放大器幅频和相频仿真：根据图5-1所示电路，在Multisim 中搭建晶体三极管2N3904单级放大电路，进行电路的幅频和相频特性仿真。

幅频和相频特性曲线：表5-1计算值仿真值实测值放大器增益（dB）下限频率fL（Hz）上限频率fH（Hz）5305通频带BW（Hz）51992.放大器瞬态仿真分别输入三个不同频率的相同幅度正弦波信号，观察瞬态波形输出，并从示波器上显示的波形峰峰值换算出不同频率的增益值，填入表5-2.与AC仿真结果对比，理解放大器的频率响应。

50HzAv=20=Av(s)=-20lgAv=---------------------------------------------------------------------------------------------------------------5kHzAv==7kHz Av==可见AC仿真和示波器的测试结果相同。