数字电子技术实验指导书-泉州理工学院

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1、实验一晶体管开关特性、限幅器与钳位器实验二TTL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实验四集成逻辑电路的连接和驱动实验五组合逻辑电路的设计与测试实验六译码器及其应用实验七数据选样器及其应用实验八触发器及其应用实验九计数器及其应用实验十移位寄存器及其应用实验十一脉冲分配器及其应用实验十二使用门电路产生脉冲信号—口激多谐振荡器一实验十三单稳态触发器与施密特触发器—脉冲延时与波形整形电路一实验十四555时基电路及其应用实验十五D/A、A/D转换器实验一晶体管开关特性、限幅器与钳位器一、实验目的1、

2、观察晶体二极管、三极管的开关特性，了解外电路参数变化对晶体管开关特性的影响。2、掌握限幅器和钳位器的基本工作原理。二、实验原理1、晶体二极管的开关特性由于晶体二极管具冇单向导电性，故其开关特性表现在正向导通与反向截止两种不同状态的转换过程。如图1一1电路，输入端施加一方波激励信号v“由于二极管结电容的存在，因而有充电、放电和存贮电荷的建立与消散的过程。因此当加在二极管上的电压突然由止向偏置（+VJ变为反向偏置（-VJ时，二极管并不立即截止，而是岀现一个较大的反向电流-亍，并维持i段时间ts（称为存贮时间）后,电流才开始减小，再经

3、tf（称为下降时间）后，反向电流才等于静态特性上的反向电流I。，将tn.=ts+tr叫做反向恢复时间，S与二极管的结构冇关，PN结面积小，结电容小，存贮电荷就少，ts就短，同时也与正向导通电流和反向电流有关。当管子选定后，减小正向导通电流和增大反向驱动电流，可加速电路的转换过程。2、晶休三极管的开关特性晶体三极管的开关特性是指它从截止到饱和导通，或从饱和导通到截止的转换过程，而且这种转换都需要一定的时间才能完成。如图1-2电路的输入端，施加一个足够幅度（在一也和+£之间变化）的矩形脉冲电压Vi激励信号，就能使品体管从截止状态进入

4、饱和导通，再从饱和进入截止。可见晶体管T的集电极电流汇•和输出电压％的波形已不是一个理想的矩形波，其起始部分和平顶部分都延迟了一段时间，其上升沿和下降沿都变得缓慢了，如图1-2波形所示，从X开始跃升到ic上升到0.lies，所需吋间定义为延迟时间td,而ic从o.lies增长到0.91©的时间为上升时间t「，从Vi开始跃降到L下降到0.91©的时间为存贮时间ts,而L从0.9h下降到0.II。的时间为下降时间tr,通常称ton=td+tr为三极管开关的“接通吋间”,如尸ts+tf称为“断开时间”，形成上述开关特性的主要原因乃是晶

5、体管结电容Z故。改善晶休三极管开关特性的方法是采用加速电容G,和在晶休管的集电极加二极管D箝位，如图1—3所示。G是一个近百PF的小电容，当Vi止跃变期间，由于G的存在，詹和当于被短路，百儿乎全部加到基极上，使T迅速进入饱和，J和切大大缩短。当百负跃变时，际再次被短路，使T迅速截止，也大大缩短了仁和t「，可见G仅在瞬态过程中才起作用，稳态时和当于开路，对电路没有影响。G,既加速了晶体管的接通过程乂加速了断开过程，故称之为加速电容，这是一种经济有效的方法，在脉冲电路中得到广泛应用。箝位二极管D的作用是当管了T由饱和进入截止时，随着

6、电源对分布电容和负截电容的充电，V。逐渐上升。因为Vcc>Ec,当V。超过Ec后，二极管D导通，使v（）的最高值被箝位在Ec,从而缩短v（）波形的上升边沿，而且上升边的起始部分乂比较陡，所以大大缩短了输出波形的上升时间tro3、利用二极管与三极管的非线性特性，可构成限幅器和箝位器。它们均是一种波形变换电路，在实际中均有广泛的应用。二极管限幅器是利用二极管导通时和截止时呈现的阻抗不同來实现限幅，其限幅电平由外接偏压决定。三极管则利用其截止和饱和特性实现限幅。箝位的目的是将脉冲波形的顶部或底部箝制在一定的电平上。C——>——!OIN

7、4007R300QVi-TLTLJLVOOD图1—3改善三极管开关特性的电路三、实验设备与器件图1—4二极管开关特性实验电路仔细查看数字电路实验装置的结构：直流稳压电源、信号源、逻辑开关逻辑电平显示器，元器件位置的布局及使用方法。1、±5V.+15V直流电源2、双踪示波器3、续脉冲源4、咅频信号源5、直流数字电压表6、IN4007、3DG6、3DK2、2AK2及R、C元件若干四、实验内容在实验装置合适位置放置元件，然后接线。1、二极管反向恢复时间的观察按图1—4接线，E为偏置电压(0〜2V可调)⑴输入信号Vi为频率f=100KH

8、z、幅值方波信号，E调至0V,用双踪示波器观察和记录输入信号W和输出信号％的波形，并读出存贮时间ts和下降时间的值。(2)改变偏值电压E(由0变到2V),观察输出波形V。的：和S的变化规律，记录结果进行分析。2、三极管开关特性的观察按图1一5接线，输入Vi为lO