姓名 班级 学号 实验日期 节次 教师签字 成绩
实验名称:交流电路中戴维宁定理的验证
1.实验目的
1.探究戴维南定理在交流电路中是否成立;
2.加深对等效电源定理的理解和掌握;
3.了解与掌握含源一端口网络对外等效电路的条件,学习线性含独立源一端口网络等
2.总体设计方案或技术路线
(一)直流电路
1.《电路理路基础》教材中,只是在线性电阻电路中验证了戴维南定理的正确性,并未在交流电路中对戴维南定理进行验证。
2.戴维南定理:任一线性含独立源一端口网络,其对外作用可以用一个电压源串电阻的等效电源代替,该电压源的电压等于此一端口网络的开路电压,该电阻等于此一端口网络内部各独立源置零后的等效电阻。
图2.1等效电源定理
3.等效电源电路参数的测定
(1) 测定开路电压。如果电压表的内阻相对于被测一端口网络的内阻大很多,电压表
几乎不取网络电流,可以直接用电压表或万用表的电压档测定。
(2) 测定短路电流。如果电流表的内阻相对于被测一端口网络的内阻小很多,其上电
压降可忽略不计,可以直接用电流表测定。
(3) 测定等效内阻。将开路电压比上短路电流得到等效内阻值。 (二)交流电路
在直流电路定理验证电路基础上将直流电源更换为交流电源验证结论是否成立。
3.实验电路图
线性含源一端口
a
b
Ro
Uoc
+
-a
b
a
b
或
图3.1
等效后:
图3.2
4. 仪器设备名称、型号
1. TFG2020G DDS 函数信号发生器;
2. Fluke 190-104测试仪 ;
3. 交直流实验箱;
4. 相应的电阻,导线。
5.理论分析或仿真分析结果
按图3.1连接电路从N1节点向左看的等效电阻R=
()
341134
R R R R R R +++=1k
等效电压3
0134
U=U 5V R R R R ?
=++。
按理论值连接电路如等效后图所示,并进行仿真,理论值如下
6.详细实验步骤及实验结果数据记录(包括各仪器、仪表量程及内阻的记录)
1.按图3.1搭建含源一端口网路电路,将该网络视为黑匣子,在端口外接测量电路。闭合
开关前将电阻箱R L阻值调到最大。
2.如图
3.1断开外电路用示波器直接测量开路电压波形,记录开路电压U o.连接电路,如
下表所示测量参数U和I,按图3.2所示连接电路,记录开路电压U’o,如下表测量参数U’和I’。
7.实验结论
将所测值同仿真值比较,发现电压值基本接近,但电流值有较大误差,作如下处理:
由于R L 已知,U 结果较精确,由
L
R U I =
可得I 的测量值。
发现结果与仿真结果近似,可知交流电路中戴维宁定理成立,与负载、频率无关。
8.实验中出现的问题及解决对策
问题:在实验设计时没有考虑到电流钳夹的精度只有1mA ,导致测量的电流值误差过大。 对策:由L
R U
I =可知,因为U 的测量值较为精确,而R L 已知,所以可得电流的精确测量值。
9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议
收获:熟悉巩固了电路实验的基本操作,加深了对理论知识的理解。 建议:实验室可以配备精度较高的交流电流表。
10.参考文献
[1] 孙力山. 电路理论基础. 北京:高等教育出版社.
[2] 刘东梅. 电路实验教程. 北京:机械工业出版社.
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 2s -3A 2s t i t =?>? 答案1.2 解:当0=t 时 0(0)(59e )V 4V u =-=-<0 其真实极性与参考方向相反,即b 为高电位端,a 为低电位端; 当∞→t 时 ()(59e )V 5V u -∞∞=-=>0 其真实极性与参考方向相同, 即a 为高电位端,b 为低电位端。 答案1.3 解:(a)元件A 电压和电流为关联参考方向。元件A 消耗的功率为 A A A p u i = 则 A A A 10W 5V 2A p u i === 真实方向与参考方向相同。 (b) 元件B 电压和电流为关联参考方向。元件B 消耗的功率为 B B B p u i = 则 B B B 10W 1A 10V p i u -===- 真实方向与参考方向相反。 (c) 元件C 电压和电流为非关联参考方向。元件C 发出的功率为 C C C p u i = 则 C C C 10W 10V 1A p u i -===-
真实方向与参考方向相反。 答案1.4 解:对节点列KCL 方程 节点③: 42A 3A 0i --=,得42A 3A=5A i =+ 节点④: 348A 0i i --+=,得348A 3A i i =-+= 节点①: 231A 0i i -++=,得231A 4A i i =+= 节点⑤: 123A 8A 0i i -++-=,得123A 8A 1A i i =+-=- 若只求2i ,可做闭合面如图(b)所示,对其列KCL 方程,得 28A-3A+1A-2A 0i -+= 解得 28A 3A 1A 2A 4A i =-+-= (b) 答案1.5 解:如下图所示 (1)由KCL 方程得 节点①: 12A 1A 3A i =--=- 节点②: 411A 2A i i =+=- 节点③: 341A 1A i i =+=- 节点④: 231A 0i i =--= 若已知电流减少一个,不能求出全部未知电流。 (2)由KVL 方程得
姓名XXX 班级1108301 学号xx 实验日期节次 9-11 教师签字成绩 四人无弃权表决电路 1.实验目的 1)掌握74LS20的逻辑功能和使用方法; 2)通过实验,进一步熟悉组合逻辑电路的分析与设计方法。 2.总体设计方案或技术路线 设计一个四人无弃权表决电路(多数赞成则提议通过,即三人以上包括三人),用74LS20来实现。 1)根据任务的要求,设计电路; 2)用代数化简法求出最简的逻辑表达式; 3)根据表达式,画出逻辑电路图,用标准器件(与、或、非)构成电路; 4)最后,用实验来验证设计的正确性。 3.实验电路图 1)ABCD输入端,接数据开关;Z输出端接电平指示器; 2)改变ABCD的组态,记录Z的变化,验证逻辑函数的功能及设计的正确性。 4. 仪器设备名称、型号
1)实验箱 1台2)双踪示波器 1台3)双路直流稳压电源 1台4)数字万用表 1只5)74LS20 3片5.理论分析或仿真分析结果 74LS20管脚图: 逻辑关系式: C AB D Z=ABC+BCD+ACD+ABD=AB BCDACD 逻辑图:
6.详细实验步骤及实验结果数据记录(包括各仪器、仪表量程及内阻的记录)真值表: A B C D F 00000 00010 00100 00110
7.实验结论 由真值表可知,四人无弃权表决电路设计成功,实现了预期功能。
8.实验中出现的问题及解决对策 实验过程中由于有五个与门,而每个74LS20可实现两个与门,故线路连起来相当复杂,容易混淆,故在连接电路时安排好位置,标记好引脚和接头。 9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议 此次设计是对经典四人表决电路的一次创新,利用书本上的知识和以前类似实验的设计思路进行了此次实验,锻炼了实践能力,熟悉了组合逻辑电路的设计方法。 这次的实验绝对原创的,是对以前做过的实验的一次创新,复杂了不少,锻炼了能力。 10.参考文献 [1]电工学实验教程/王宇红主编.——北京:机械工业出版社,(重印)
H a r b i n I n s t i t u t e o f T e c h n o l o g y 课程设计说明书(论文) 课程名称:电子技术课程设计 设计题目:声控开关的设计与制作 院系:电气工程及其自动化 班级:1406111 设计者:元胜 学号:1140610319 指导教师:吕超 设计时间:2016年12月5-18日 工业大学
工业大学课程设计任务书
*注:此任务书由课程设计指导教师填写。
声控灯的设计与制作 1设计任务及原理 设计任务基本要求:设计一个声控开关,控制对象为发光二极管,接收到一定强度的声音后,声控开关点亮发光二级管,灯亮时间可调。控制延时时间用数字显示。 扩展要求:发光二极管点亮时间延时显示。 1.1设计原理 声控灯是将声音信号转换为电信号、电信号再转换为光信号的装置。 输入部分可由一个驻极体话筒实现。话筒的高分子极化膜生产时就注入了一定的永久电荷。在声波的作用下,极化膜随着声音震动,电容是随声波变化。于是电容两极间的电压就会成反比的变化。将电容两端的电压取出来,就可以得到和声音对应的电压了。但是这个电压信号非常小,不能驱动LED灯。对这个电压信号进行放大、整形,才能得到足够大的电压。 声控灯的延时可以由一个单稳态触发电路实现。单稳态电路的暂态时间就是发光二极管的发光持续时间。用前面经放大的电压作为触发脉冲输送给单稳态触发电路,会得到一个持续特定时间的电压输出。这个输出来驱动发光二极管,就达到了声控、发光的目的。 计数器部分首先需要一个时钟源。时钟源脉冲可由多谐振荡器获得。将单稳态电路的输出与时基脉冲结合,控制计数器的计数与清零,就可以使计数部分与发光部分同步工作。 计数结果再经译码输送给共阳极数码管,显示出来。 2设计过程 2.1声控灯电路原理: 当驻极体话筒接受到一定强度的声音信号时,声音信号转换为电压信号,经三极管放大、施密特触发器整形后,触发单稳态延时电路,产生一个宽度可调的脉冲信号,驱动发光二极管发光。同时,该脉冲信号作为选通信号,使计数器计数,并用数码管显示延时时间。电路的流程图如图 1所示:
姓名 班级 学号 实验日期 节次 教师签字 成绩 影响RLC 带阻滤波器性能参数的因素的研究与验证 1.实验目的 (1)学习带阻滤波器的设计方法 (2)测量RLC 带阻滤波器幅频特性曲线 (3)研究电阻、电容和品质因素Q 对滤波器性能的影响 (4)加深对滤波器滤波概念的理解 2.总体设计方案或技术路线 (1)理论推导,了解滤波器的主要性能参数及与滤波器性能有关的因素 (2)设计RLC 带阻滤波器电路图 (3)研究电阻R 对于滤波器参数的影响 (4)研究电容C 对于滤波器参数的影响 (5)研究电感L 对于滤波器参数的影响 (6)合理设计实验测量,结合电容C 和电感L 对滤波器参数的影响 (7)将实际测量结果与理论推导作对比,并分析实验结果 3.实验电路图 R1V- V+
4.仪器设备名称、型号 函数信号发生器 1台 FLUKE190-104数字便携式示波表 1台 十进制电阻箱 1只 十进制电容箱 1只 十进制电感箱 1只 5.理论分析或仿真分析结果 带阻滤波器是指能通过大多数频率分量、但将某些范围的频率分量衰减到极低水平的滤波器,与带通滤波器的概念相对。 理想带阻滤波器在阻带内的增益为零。带阻滤波器的中心频率f o,品质因素Q和抑制带宽BW之间的关系为 仿真结果: R=2000Ω C=0.01uf L=0.2H
R=500Ω C=0.01uf L=0.2H
R=2000Ω C=0.05uf L=0.2H
R=2000Ω C=0.01uf L=0.1H R=2000Ω C=0.01uf L=0.5H
改变R时对比图 改变C时对比图 改变L时对比图 6.详细实验步骤及实验结果数据记录(包括各仪器、仪表量程及内阻的记录) (1)电阻R对于滤波器参数的影响 任务1:电路如图所示,其中信号源输出Us=5V,电容C=0.01uF,电感L=0.2H,根据下表所示,选择不同电阻值测量输出幅频特性
第一章习题 1.1 图示元件当时间t<2s时电流为2A,从a流向b;当t>2s时为3A,从b流向a。根据图示参考方向,写出电流的数学表达式。 1.2图示元件电压u=(5-9e-t/τ)V,τ>0。分别求出t=0 和t→∞时电压u的代数值及其真实方向。 图题1.1图题1.2 1.3 图示电路。设元件A消耗功率为10W,求;设元件B消耗功率为-10W,求;设元件C发出功率为-10W,求。 图题1.3 1.4求图示电路电流。若只求,能否一步求得? 1.5图示电路,已知部分电流值和部分电压值。 (1) 试求其余未知电流。若少已知一个电流,能否求出全部未知电流? (2) 试求其余未知电压u14、u15、u52、u53。若少已知一个电压,能否求出全部未知电压? 1.6 图示电路,已知,,,。求各元件消耗的功率。 1.7 图示电路,已知,。求(a)、(b)两电路各电源发出的功率和电阻吸收的功率。 1.8求图示电路电压。 1.9 求图示电路两个独立电源各自发出的功率。 1.10求网络N吸收的功率和电流源发出的功率。 1.11 求图示电路两个独立电源各自发出的功率。
1.12 求图示电路两个受控源各自发出的功率。 1.13 图示电路,已知电流源发出的功率是12W,求r的值。 1.14求图示电路受控源和独立源各自发出的功率。 1.15图示电路为独立源、受控源和电阻组成的一端口。试求出其端口特性,即关系。 1.16 讨论图示电路中开关S开闭对电路中各元件的电压、电流和功率的影响,加深对独立源特性的理解。 第二章习题 2.1 图(a)电路,若使电流A,,求电阻;图(b)电路,若使电压U=(2/3)V,求电阻R。 2.2 求图示电路的电压及电流。 2.3图示电路中要求,等效电阻。求和的值。 2.4求图示电路的电流I。
二端口网络参数的测定 一、实验目的 1.加深理解双口网络的基本理论。 2.学习双口网络Y 参数、Z 参数及传输参数的测试方法。 3.验证二端口网络级联后的传输参数与原二端口网络传输参数的关系。 二、原理说明 1.如图2-12-1所示的无源线性双口网络,其两端口的电压、电流四个变量之间关系,可用多种形式的参数方程来描述。 图2-12-1 (1)若用Y 参数方程来描述,则为 ()()()(),即输入端口短路时令,即输入端口短路时令,即输出端口短路时令,即输出端口短路时令其中0I 0I 0I 0I 12 2 2212 1 1221 2 2121 1 1122212122121111== ======+=+=U U Y U U Y U U Y U U Y U Y U Y I U Y U Y I 由上可知,只要在双口网络的输入端口加上电压,令输出端口短路,根据上面的前两个公式即可求得输入端口处的输入导纳Y 11和输出端口与输入端口之间的转移导纳Y 21。 同理,只要在双口网络的输出端口加上电压,令输入端口短路,根据上面的后两个公式即可求得输出端口处的输入导纳Y 22和输入端口与输出端口之间的转移导纳Y 12。 (2)若用Z 参数方程来描述,则为
()()()(),即输入端口开路时令,即输入端口开路时令,即输出端口开路时令,即输出端口开路时 令其中 0U Z 0U Z 0U Z 0U 12 2 2212 1 1221 2 212111122212122121111== ======+=+=I I I I I I I I Z I Z I Z U I Z I Z U 由上可知,只要在双口网络的输入端口加上电流源,令输出端口开路,根据上面的前两个公式即可求得输出端口开路时输入端口处的输入阻抗Z 11和输出端口与输入端口之间的开路转移阻抗Z 21。 同理,只要在双口网络的输出端口加上电流源,令输入端口开路,根据上面的后两个公式即可求得输入端口开路时输出端口处的输入阻抗Z 22和输入端口与输出端口之间的开路转移阻抗Z 12。 (3)若用传输参数(A 、T )方程来描述,则为 ()()()(),即输出端口短路时令,即输出端口开路时令,即输出端口短路时令,即输出端口开路时令其中0I D 0I C 0U B 0U A 221s 220 10 221s 220 10 221221=-= ===-===-=-=U I I U U I I U DI CU I BI AU U s s 由上可知,只要在双口网络的输入端口加上电压,令输出端口开路或短路,在两个端口同时测量电压和电流,即可求出传输参数A 、B 、C 、D ,这种方法称为同时测量法。 2.测量一条远距离传输线构成的双口网络,采用同时测量法就很不方便,这时可采用分别测量法,即先在输入端口加电压,而将输出端口开路或短路,在输入端口测量其电压和电流,由传输方程得 () () ,即输出端口短路时令,即输出端口开路时令00111101010======2s s s 2U D B I U R I C A I U R 然后在输出端口加电压,而将输入端口开路或短路,在输出端口测量其电压和电流,由
姓名XXX 班级1108301 学号11108301xx 实验日期 6.5 节次9-11 教师签字成绩 四人无弃权表决电路 1.实验目的 1)掌握74LS20的逻辑功能和使用方法; 2)通过实验,进一步熟悉组合逻辑电路的分析与设计方法。 2.总体设计方案或技术路线 设计一个四人无弃权表决电路(多数赞成则提议通过,即三人以上包括三人),用74LS20来实现。 1)根据任务的要求,设计电路; 2)用代数化简法求出最简的逻辑表达式; 3)根据表达式,画出逻辑电路图,用标准器件(与、或、非)构成电路; 4)最后,用实验来验证设计的正确性。 3.实验电路图 1)ABCD输入端,接数据开关;Z输出端接电平指示器; 2)改变ABCD的组态,记录Z的变化,验证逻辑函数的功能及设计的正确性。 4. 仪器设备名称、型号 1)实验箱 1台 2)双踪示波器 1台 3)双路直流稳压电源 1台 4)数字万用表 1只 5)74LS20 3片
5.理论分析或仿真分析结果 74LS20管脚图: 逻辑关系式: C AB D Z=ABC+BCD+ACD+ABD=AB BCDACD 逻辑图:
6.详细实验步骤及实验结果数据记录(包括各仪器、仪表量程及内阻的记录)真值表:
7.实验结论 由真值表可知,四人无弃权表决电路设计成功,实现了预期功能。 8.实验中出现的问题及解决对策 实验过程中由于有五个与门,而每个74LS20可实现两个与门,故线路连起来相当复杂,容易混淆,故在连接电路时安排好位置,标记好引脚和接头。 9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议 此次设计是对经典四人表决电路的一次创新,利用书本上的知识和以前类似实验的设计思路进行了此次实验,锻炼了实践能力,熟悉了组合逻辑电路的设计方法。 这次的实验绝对原创的,是对以前做过的实验的一次创新,复杂了不少,锻炼了能力。 10.参考文献 [1]电工学实验教程/王宇红主编.——北京:机械工业出版社,2009.8(2012.1重印)
姓名班级学号 实验日期节次教师签字成绩 定时器和计时器 1.实验目的 (1)用555定时器构成1s,10s和60s的定时器。 (2)用两个161芯片构成一个1分钟以内的计时器。 2.总体设计方案或技术路线 (1)通过调节RC的大小来调节555输出脉冲的周期,在低电平触发端2连高电平A,当按下按钮再松开时,就输入了高电平。输出端3连接指示灯。 (2)两个161芯片组成60进制计数器,将两个161芯片的输出连接数码显示管。输入连接到1赫兹的脉冲上。 3.实验电路图 定时1s
定时10s 定时60s
计时器电路4.仪器设备名称、型号和技术指标 555定时器一个 74LS161芯片两个 电阻:240kΩ一个 910kΩ一个 3MΩ一个 3.9MΩ一个 4.7MΩ两个 电容: 1μF一个 2.2μF两个 四引脚LED数码显示管两个 直流稳压电源 1Hz时钟脉冲输入源 实验箱 5.理论分析或仿真分析结果 理论分析:
(1)定时器电路:开关在未动作时是闭合的,连在高电平上,按下开关,开关断开, 接入低电平,然后迅速恢复到闭合状态,输入了一个脉冲,555定时器开始定时,根据555单稳态触发器输出脉冲的宽度公式RC t p 1.1=,通过调节电阻R 和电容C 的值使脉冲的周期为1s,10s 和60s. 当R=910k Ω,C=1μF 时,s t p 001.110101.91.165=???=- 当R=3.9M Ω+240k Ω=4.14M Ω,C=2.2μF 时,s t p 02.10102.21014.41.166=????=- 当R=4.7M Ω×2+3M Ω=12.4M Ω,C=4.4μF 时, s t p 016.60104.41024.11.167=????=- 6. 详细实验步骤及实验测量数据记录(包括各仪器、仪表量程及内阻的记录) 安装555芯片、74LS00和两个74LS161芯片,调节直流稳压电源输出5V 电压,接到实验箱上。 (1)将555芯片的8引脚和4引脚相连,再连接到+5V 电源上,将1引脚接地,将8引脚连接910k Ω电阻上,将电阻另一侧连接到6引脚,将6引脚连接到7引脚,将7引脚连接到1μF 电容上,再将电容另一侧接地。将2引脚接逻辑开关A ,将5引脚连接到0.01μF 电容上,再将电容另一侧接地。将引脚3连接到电平指示灯上。 开通直流稳压电源,按下逻辑开关A ,记录电平指灯点亮的时间,为1.0s 。 关闭直流电源。 将3.9M Ω和240k Ω的电阻串联,将连在910k Ω两端的导线连接到两个串联电阻上,将连接在1μF 电容两端的导线连接到2.2μF 电容两端,并将电容接地。 开通直流稳压电源,按下逻辑开关,记录时间9.7s 。 关闭直流电源。 将两个4.7M Ω和一个3M Ω电阻串联,用它代替3.9M Ω240k Ω串联电阻连入到电路中,将两个2.2μF 电容并联。 开通直流稳压电源,按下逻辑开关,记录时间为58.8s 。 关闭直流电源。 (2)将两个161芯片的16引脚连到+5V 电源上,将8引脚接地。将74LS00芯片的14引脚接到+5V 电源,7引脚接地。将第一个161芯片的2引脚接到1Hz 的时钟脉冲上,11、12、13、14引脚分别连到第二个数码显示管的D 、C 、B 、A 上,并11和13引脚连接到00芯片的1和2引脚,将00芯片的3引脚连接到第一个161的1引脚和第二个161的2引脚;将第二个161芯片的11、12、13、14引脚连接到第一个数码显示管的D 、C 、B 、A 上将12
答案10.1 解:0
Ω6电阻电压为: V e 72.0)d d (66)(101t C t u C i t u -=-?Ω-=?Ω-=)0(>t 答案10.4 解:0
数字逻辑电路与系统上机实验报告 实验一组合逻辑电路的设计与仿真 学校:哈尔滨工业大学 院系:电信学院通信工程系 班级:1205102 学号:11205102 姓名: 哈尔滨工业大学
实验一组合逻辑电路的设计与仿真 2.1 实验要求 本实验练习在Maxplus II环境下组合逻辑电路的设计与仿真,共包括5个子实验,要求如下:
2.2三人表决电路实验 2.2.1 实验目的 1. 熟悉MAXPLUS II原理图设计、波形仿真流程 2. 练习用门电路实现给定的组合逻辑函数 2.2.2 实验预习要求 1. 预习教材《第四章组合逻辑电路》 2. 了解本次实验的目的、电路设计要求 2.2.3 实验原理 设计三人表决电路,其原理为:三个人对某个提案进行表决,当多数人同意时,则提案通过,否则提案不通过。 输入:A、B、C,为’1’时表示同意,为’0’时表示不同意; 输出:F,为’0’时表示提案通过,为’1’时表示提案不通过; 波形仿真。 2.2.4 实验步骤 1. 打开MAXPLUS II, 新建一个原理图文件,命名为EXP2_ 2.gdf。 2. 按照实验要求设计电路,将电路原理图填入下表。
制输入信号A、B、C的波形(真值表中的每种输入情况均需出现)。 4. 运行仿真器得到输出信号F的波形,将完整的仿真波形图(包括全部输入输
2.3 译码器实验 2.3.1实验目的 熟悉用译码器设计组合逻辑电路,并练习将多个低位数译码器扩展为一个高位数译码器。 2.3.2实验预习要求 1. 预习教材《4-2-2 译码器》一节 2. 了解本次实验的目的、电路设计要求 2.3.3实验原理 译码器是数字电路中的一种多输入多输出的组合逻辑电路,负责将二进制码或BCD码变换成按十进制数排序的输出信息,以驱动对应装置产生合理的逻辑动作。商品的译码器品种较多,有2-4线、3-8线、4-10线及4-16线等。本实验练习对双2-4线译码器74LS139的扩展,并用其实现特定的组合逻辑。74LS139包含两个2-4线译码器,其输入输出如下: 74LS139中译码器1真值表如下: 74LS139中译码器2真值表如下:
可调频可调幅的方波-三角波-正弦波函数发生器的设计 姓名:胡车班号:1001101 学号:17 日期:2012-6-1 一、实验目的 1、掌握函数发生器的主要性能。 2、掌握函数发生器的基本测试方法。 3、学会函数发生器的设计。 4、学会函数发生器的调试方法。 5、设计一方波-三角波-正弦波函数发生器。 性能指标:(1)、频率范围:1-2500HZ (2)、方波Uo1pp≦14.1V 三角波Uo2pp≦7.0V 正弦波Uo3pp≦13,1V 二.总体设计方案或技术路线 本实验通过集成运算放大器uA741或者LM324组成下图所示的方波-三角波-正弦波函数发生器的设计方法。本试验先通过比较器产生方波,再通过积分器产生三角波,最后通过二阶有源滤波器电路产生正弦波。其电路组成图框如下图。 电路工作原理如下:运算放大器A1与R1、R4、R5 比电压较器,方波可通过此电路获得,三角波发生器有滞回比较器与 积分器闭环组成,积分器A2的输出反馈滞回比较器A1,作为滞回比较 器的输入。 2、三角波-正弦波产生电路(电路原理图在第三项给出,不在此处给出) 电路工作原理:如电路图所示低通滤波器由两个RC滤波环节与同相比例运算电路组成,其中第一级电容C接至输出端,引入适量的正反馈,以改善幅频特性,此电路通过低频,衰减或抑制高频信号。
三.实验电路图 此电路图由比较器、积分器与二阶有源滤波器组成分别可产生方波、三角波与正弦波,其中可通过电位器与单刀双掷开关进行幅度与频率调整。 各元件参数如下:R1=2K R4=200K R5=100K R6(max)=R8(max)=1O0K R3=R7=R9=5.1K R10=R11=47K(或者39K) C1=C2=C3=0.1uF 四. 仪器设备名称、型号 1、电路实验板 2块 2、双踪示波器 1台 3、双路直流稳压电源 1台 4、数字万用表 1台 5、芯片u741 3只
答案8.1 解: )/1()(T t A t f -= T t <<0 ??-== T T dt T t A T dt t f T A 000)/1(1)(1A T t t T A T 5.0]2[02=-= ?-=T k dt t k T t A T a 0 )cos()/1(2ω 0)sin(2)]sin()/1(2[0 20=+?-=?T T dt t k T k A t k Tk T t A ωωωω ?-=T k dt t k T t A T b 0 )sin()/1(2ω π ωωωωωk A kT A dt t k T k A t k Tk T t A T T ==-?--=?2)cos(2)]cos()/1(2[020 所以 ∑ ∞ =+=1 sin 5.0)(k t k k A A t f ωπ 频谱图如图(b)所示。 .0 答案8.2 解:电流i 的有效值 57.1)2/13.0()2/67.0()2/57.1(12222≈+++=I A 只有基波电流与正弦电压形成平均功率,故二端电路输入的平均功率为: 95.73)]90(90cos[2 57 .122.94=?--?-?= P W 注释:非正弦周期量分解成傅里叶级数后,其有效值等于直流分量和不同频 率交流分量有效值平方和的平方根。 答案8.3 解:对基波 ?∠=0100m(1)U V , A 010m(1) ?∠=I 由
Ω==-+=10)1(j ) 1(m ) 1(m ) 1(I U C L R Z ωω 求得 Ω=10R , 01 =-C L ωω (1) 对三次谐波 ?-∠=3050m(3)U V , A 755.1i m(3)ψ-∠=I 又由 Ω+?-∠==-+=)30(5.28)313(j m(3) m(3)) 3(i I U C L R Z ψωω (2) 所以 22 25.28)313(=- +C L R ωω (3) 将式(1)代入式(3), 解得 mH 9.31=L 将mH 9.31=L 代入式( 1 ),求得 F 3.318μ=C 再将C L R 、、 值代入式(2),有 Ω?-∠=Ω+=3028.5j26.7)10(i )3(ψZ 解得 ?=45.99i ψ 答案8.4 解: (1) 电压有效值: V 01.80)225()250()2100(222=++=U 电流有效值 58.74mA )2 10 ()220()280( 222=++=I (2) 平均功率 kW 42.345cos 2 10250cos 22050)45cos(280100=??+??+?-?=P
姓名邱耀班级11108111 学号1110811025 实验日期06,06 节次9-10 教师签字成绩 十进制计数器报警装置 1.实验目的 (1)掌握与非门及组合逻辑电路的基本逻辑功能及使用方法; (2)掌握74LS161芯片的逻辑功能及使用方法; (3)掌握74LS00芯片的逻辑功能及使用方法; (4)掌握74LS20芯片的逻辑功能及使用方法; 2.总体设计方案或技术路线 (1)通过74LS161芯片将输入的信号传递至LED,并显示计数; (2)将输出的信号通过与非门逻辑电路传递至信号指示灯,当LED计数满时灯 亮报警
3.实验电路图 D 03Q 014D 14Q 113D 25Q 212D 3 6 Q 311R C O 15 E N P 7E N T 10C L K 2L O A D 9M R 1 U1 74LS161 1 2 3 U2:A 74LS00 4 5 6 U2:B 74LS00 10 9 8 U2:C 74LS00 12 45 6 U3:A 74LS20 13 12 11 U2:D 74LS00 D1 LED A M F M + - v c c 5v 4.仪器设备名称、型号 仪器名称 数量 74LS161 1 74LS20 1 74LS00 1 5.理论分析或仿真分析结果 LED 灯从0到9依次计数,到计数满一个周期时,灯会亮,报警 6.详细实验步骤及实验结果数据记录(包括各仪器、仪表量程及内阻的记录) 实验步骤:按照电路图连线,打开信号输入开关,观察现象并记录;
7.实验结论 8.实验中出现的问题及解决对策 9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议 10.参考文献 《电工实验教程》 《电工学中册》
第一章习题 1.1 图示元件当时间t<2s时电流为2A,从a流向b;当t>2s时为3A,从b流向a。根据图示参考方向,写出电流的数学表达式。 1.2图示元件电压u=(5-9e-t/τ)V,τ>0。分别求出t=0 和t→∞时电压u的代数值及其真实方向。 图题1.1 图题1.2 1.3 图示电路。设元件A消耗功率为10W,求;设元件B消耗功率为-10W,求;设元件C发出功率为-10W,求。 图题1.3 1.4求图示电路电流。若只求,能否一步求得? 1.5 图示电路,已知部分电流值和部分电压值。 (1) 试求其余未知电流。若少已知一个电流,能否求出全部未知电流? (2) 试求其余未知电压u14、u15、u52、u53。若少已知一个电压,能否求出全部未知电压? 1.6 图示电路,已知,,,。求各元件消耗的功率。 1.7 图示电路,已知,。求(a)、(b)两电路各电源发出的功率和电阻吸收的功率。 1.8 求图示电路电压。 1.9 求图示电路两个独立电源各自发出的功率。 1.10 求网络N吸收的功率和电流源发出的功率。 1.11 求图示电路两个独立电源各自发出的功率。
1.12 求图示电路两个受控源各自发出的功率。 1.13 图示电路,已知电流源发出的功率是12W,求r的值。 1.14 求图示电路受控源和独立源各自发出的功率。 1.15图示电路为独立源、受控源和电阻组成的一端口。试求出其端口特性,即关系。 1.16 讨论图示电路中开关S开闭对电路中各元件的电压、电流和功率的影响,加深对独立源特性的理解。 第二章习题 2.1 图(a)电路,若使电流A,,求电阻;图(b)电路,若使电压U=(2/3)V,求电阻R。 2.2 求图示电路的电压及电流。 2.3 图示电路中要求,等效电阻。求和的值。 2.4求图示电路的电流I。
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
答案5.1 设负载线电流分别为A B C i i i 、、,由KCL 可得A B C 0I I I = ++。又A B C 10A I I I ===, 则A B C i i i 、、的相位彼此相差120?,符合电流对称条件,即线电流是对称的。 但相电流不一定对称。例如,若在三角形负载回路内存在环流0I (例如,按三角形联接的三相变压器),则负载相电流不再对称,因为 0CA CA 0BC BC 0AB AB ',','I I I I I I I I I +=+=+= 不满足对称条件。而该环流对线电流却无影响,因为每个线电流都是两个相电流之差(如图题7.3),即 BC CA BC CA C AB BC AB BC B CA AB CA AB A '','',''I I I I I I I I I I I I I I I -=-=-=-=-=-= A B C 图 题7.3 如已知负载对称,则相电流也是对称的,每相电流为77.53/10≈A 。 答案5.2 负载各相阻抗化为星形联接为 (8j6)'33Z Z -==Ω 设A 相电源相电压为2200∠ ,A 相负载线电流与电源相电流相等 AN A 220082.50A (8j6)Z 'j2 3l U I Z ∠? ===∠-Ω +Ω+ 由三角形联接得相电流与线电流关系得 A'B'47.6A I === 即负载相电流为47.6A 。 答案5.3 解:电路联接关系如图(a)所示。负载断开时电源的输出线电压等于图中相电压 倍。下面计算相电压A U 。
A I (b) I C (a)U 设负载A 相电压为AN 2200V U =∠? ,对于感性负载,由cos 0.8?=,得36.87?=-?,则 A 236.87A I =∠-? 采用单相分析法,如图(b)所示。 电源相电压为 A AN A i [2200236.87(2j4)]V U U I Z =+ =∠?+∠-??+ 2281V =∠? 当负载断开时,电源输出电压为 A 395V l U == 答案5.7 解:设电源为星形联接,电源A 相电压相量为 AN 2200V U ==∠? 则电源线电压分别为 AB 38030V U =∠? ,BC 38090V U =∠-? ,CA 380150V U =∠? 。 (1)设电路联接如图(a)所示,化为单相计算,如图(b)所示。 N ' N N ' U U (b) AN ' U BN BN I 因为负载为星形联接,所以负载相电压 AN'2200V U =∠? ,BN'220120V U =∠-? ,CN'220240V U =∠-? 又因为
数字逻辑电路与系统上机实验讲义 实验二时序逻辑电路的设计与仿真 课程名称:数字逻辑电路与系统 院系:电子与信息工程学院 班级:1205102 姓名: 学号:1120510 教师:吴芝路 哈尔滨工业大学 2014年12月
实验二时序逻辑电路的设计与仿真3.1实验要求 本实验练习在Maxplus II环境下时序逻辑电路的设计与仿真,共包括6个子实验,要求如下: 节序实验内容要求 3.2同步计数器实验必做 3.3时序电路分析实验必做 3.4移位寄存器实验必做 3.5三人抢答器实验必做 3.6串并转换电路实验选做 3.7奇数分频电路实验选做
3.2同步计数器实验 3.2.1实验目的 1.练习使用计数器设计简单的时序电路 2.熟悉用MAXPLUS II仿真时序电路的方法 3.2.2实验预习要求 1.预习教材《6-3计数器》 2.了解本次实验的目的、电路设计要求 3.2.3实验原理 计数器是最基本、最常用的时序逻辑电路之一,有很多品种。按计数后的输出数码来分,有二进制及BCD码等区别;按计数操作是否有公共外时钟控制来分,可分为异步及同步两类;此外,还有计数器的初始状态可否预置,计数长度(模)可否改变,以及可否双向等区别。 本实验用集成同步4位二进制加法计数器74LS161设计N分频电路,使输出信号CPO的频率为输入时钟信号CP频率的1/N,其中N=(学号后两位mod 8)+8。下表为74LS161的功能表。 CLR N LDN ENP ENT CLK D C B A QD QC QB QA CO 0----------------00000 10----↑D C B A D C B A0 1111↑--------加法计数0 1111↑--------11111 110------------QD n QC n QB n QA n 11--0---------- 3.2.4实验步骤 1.打开MAXPLUS II,新建一个原理图文件,命名为EXP3_ 2.gdf。 2.按照实验要求设计电路,将电路原理图填入下表。
答案11.1 解: (1) 2020 00 1 e 1e 1e e )()(- s s dt s s t dt t t s F st st st st = -=+ -==∞-∞-∞-∞-- - - ??ε (2) 2 0)(2 0)(00)(1e )(1e 1e e )(e )(-ααα αεααα+= +-=++ +- ==∞+-∞ +-∞-∞ --- - - ? ?s s dt s s t dt t t s F t s t s st st t 答案11.2 解: ) /1(//1)(1τττ+=+-= s s A s A s A s F 由拉氏变换的微分、线性和积分性质得: ) /1(/)()()/(]/)([)()]0()([)(22111112ττ +++= ++=++-=-s s A c bs as s F s c b as s s F c s bF f s sF a s F 答案11.3 解: 设25)}({)(11+==s t f s F L ,5 2)}({)(22+==s t f L s F 则 ) 5)(2(10 )()(21++= s s s F s F )(1t f 与)(2t f 的卷积为 ) e e (3 10 ]e 31[e 10e e 10e 2e 5)(*)(520350350)(5221t t t t t t t t d d t f t f --------=?==?=??ξξ ξξξξ 对上式取拉氏变换得: ) 5)(2(10)5121(310)}(*)({21++=+-+= s s s s t f t f L 由此验证 )()()}(*)({2121s F s F t f t f =L 。 答案11.4
姓名班级学号 实验日期节次15:45 教师签字成绩 实验名称交通信号灯控制电路的设计 一、实验目的 1.掌握常用芯片的功能。 2.掌握用Multism软件进行电路设计和仿真。 3.掌握常用电子电路的基本设计方法,提高设计实验并操作的能力。 二、总体设计方案 设计一个在由一条主干道和一条支干道汇合成十字路口上可以使用的交通信号灯控制电路,设计要求如下:交通信号灯控制器能有效操纵十字路口两组红、黄、绿等,使两条交叉通道的车辆交替通行。主干道通行时,主干道绿灯亮,支干道红灯亮,放行25秒。支干道通行时,主干道红灯亮,支干道绿灯亮,放行15秒。每次绿灯变为红灯前,要求黄灯先亮5秒,而另一个路口的红灯不变。为了减少实验中的等待时间,所有的亮灯的时间均缩小5倍,即555定时器的振荡周期为1秒。 1) 自激多谐振荡器的设计 调试555定时器组成的自激多谐振荡器,如图所示。
根据振荡周期T=0.7(R1+2R2)C,调节电位器,使振荡周期为1秒。555的脚通过0.01uF电容接地,以防止外界干扰对阀值电压的影响,并进行仿真分析。 2) 十进制计数器的设计 使用74LS161组成十进制计数器,如图所示。 3) 红绿黄灯译码控制电路的设计 使用74LS00、74LS08、74LS32等元件组成控制电路。
三、实验电路图 四、仪器设备名称、型号 数字电子技术试验箱、 直流稳压电源、 双踪示波器、 74LS161、74LS00、74LS08、74LS32、555定时器、 电阻电容若干、电位器一个、导线若干。 五、理论分析或仿真分析结果 1. 多谐振荡器电路的分析 由于周期为1秒,经过计算,使用电容为10uF,使用固定电阻值为51KΩ,使用47KΩ电位器并调节至40.857KΩ,进行仿真分析如下: