当前位置：文档视界 › 实验十三状态观测器及其应用

实验十三状态观测器及其应用

一、实验目的

1、熟悉状态观测器的的原理与结构组成；

2、用状态观测器的状态估计值对系统的极点进行任意配置。二、实验设备

同实验一三、实验内容

1、设计受控系统和相应状态观测器的模拟电路图。

2、观测实验系统的状态)(t x 与观测器的状态估计值)(?t x 两者是否一致。

3、观测实际系统在状态反馈前的阶跃响应和用观测器的状态进行反馈后的阶跃响应。四、实验原理

状态反馈虽然能使系统获得满意的动态性能，但对于具体的控制系统，由于物理实现条件的限制，不可能做到系统中的每一个状态变量x 都有相应的检测传感器。为此，人们设想构造一个模拟装置，使它具有与被控系统完全相同的动态方程和输入信号。由于这种模拟装

置的状态变量x ?都能被检测，因此可采用它作为被控系统的状态进行反馈，这个模拟装置称

为系统的状态观测器。

为了能使在不同的初始状态)()(?00t x t x

≠，使)(?t x 能以最快的速度趋于实际系统的状态变为)(t x ，必须把状态观测器接成闭环形式，且它的极点配置距S 平面虚轴的距离至少大于状态反馈系统的极点距虚轴的距离5倍。

1. 状态反馈的设计

其二阶系统的原理方框图如图13-1所示。

图13-1 二阶系统的原理方框图

???=00x u x ??

???+???-+1011， 1[=y x ]0

已知系统能控和能观，假设状态变量X 1和X 2均不能测量，需用状态反馈使闭环系统的阻尼比2

ξ，1=n ω

根据给定的ξ和n ω，求得系统期望的闭环极点 2

212

2,1j

j S n n

±-

=-±-=ξ

ωξω

相应的特征方程为 12)2

2)(2

2()(2

=++

S S j

S j

S S ? (13-1)

因为能控，所以闭环极点能任意配置，令1[K K = ]2K ，则状态反馈后系统的闭环特征多项式为：

0)1()](det[122

=+++=--K S K S bK A SI (13-2)

对比式(13-1)、(13-2)得 K 1=1，K 2=12-=0.414 2. 状态观测器的设计状态观测器的状态方程为

Gy bu x Gc A x ++-= )(

令 ??????=21g g G ，??

?--=-21g g Gc A ???-+11

)()1()](det[2112g g S g S Gc A SI ++++=-- (13-3) 为使x

能尽快地趋于实际的状态X ，要求观测器的特征值远小于闭环极点的实部，现设观测器的特征值S 1，2=-5，据此得

2510)5(22++=+S S S (13-4) 比较（13-3）、（13-4）得 g 1+g 2=25，g 1+1=10 即: g 1=9，g 2=16

于是求得观测器的状态方程为

??--=169

y u x ???

???+??????+???-1691011

用观测器的状态估计值构成系统的控制量为

1[-=u

]12-??????21??x

21?414.0?x x

--= 图13-2为用观测器的状态估计值对系统进行状态反馈的方框图。

图13-2 观测器的方框图

其中1?x

跟踪1x 的实验曲线如图13-3所示。

图13-3 1?x

跟踪1x 的曲线五、实验步骤

根据图13-2观测器的方框图，设计并组建该系统的模拟电路，如图13-4所示。

图13-4观测器的模拟电路

1. 在r 输入端输入一个单位阶跃信号，断开图13-4中1x 输出端的连接线，用上位机观测1x 、1?x 点处于不同的初始值，然后连上前面断开的线，此时在上位机观测1?x

状态点跟踪1x 状态点的情况，记录实验曲线并分析系统的性能指标。

2. 在r 输入端输入一个单位阶跃信号，断开图13-4中1x 输出端的连接线，用上位机观测2x 、2?x

点处于不同的初始值，然后连上前面断开的线，此时在上位机观测2?x 状态点跟踪2x 状态点的情况，记录实验曲线并分析系统的性能指标。

注：由于实验电路中含积分环节，故每次实验前都必须对积分电容进行放电(具体请参阅实验台上锁零按钮的使用说明) 六、实验报告要求

1、根据对系统和观测器的动态性能要求，分别设计状态反馈矩阵K 和观测器的校正矩阵G 。

2、画出受控系统和观测器的模拟电路图。

3、根据实验结果，分别画出实际系统的状态)(t x 与观测器的状态估计值)(?t x

的曲线。 4、根据实验结果，分别画出未加状态反馈前系统的阶跃响应曲线和用观测器的状态估计值进行反馈后系统的阶跃响应曲线。

5、讨论分析实验结果。七、实验思考题

1、观测器中的校正矩阵G 起什么作用？

2、观测器中矩阵（)GC A 极点能任意配置的条件是什么？

3、为什么观测器极点要设置得比系统的极点更远离于S 平面的虚轴？

集成触发器及其应用电路设计

华中科技大学电子线路设计、测试与实验》实验报告实验名称：集成运算放大器的基本应用院（系）：自动化学院地点：南一楼东306 实验成绩：指导教师：汪小燕 2014 年6 月7 日

、实验目的 1）了解触发器的逻辑功能及相互转换的方法。 2）掌握集成JK 触发器逻辑功能的测试方法。 3）学习用JK 触发器构成简单时序逻辑电路的方法。 4）熟悉用双踪示波器测量多个波形的方法。（5）学习用Verliog HDL描述简单时序逻辑电路的方法，以及EDA技术、实验元器件及条件双JK 触发器CC4027 2 片；四2 输入与非门CC4011 2 片；三3 输入与非门CC4023 1 片；计算机、MAX+PLUSII 10.2集成开发环境、可编程器件实验板及专用电缆三、预习要求（1）复习触发器的基本类型及其逻辑功能。（2）掌握D触发器和JK触发器的真值表及JK触发器转化成D触发器、T触发器、T 触发器的基本方法。（3）按硬件电路实验内容（4）（5），分别设计同步3 分频电路和同步模4 可逆计数器电路。四、硬件电路实验内容（1）验证JK触发器的逻辑功能。（2）将JK触发器转换成T触发器和D触发器，并验证其功能。（3）将两个JK触发器连接起来，即第二个JK触发器的J、K端连接在一起，接到第一个JK触发器的输出端Q两个JK触发器的时钟端CP接在一起，并输入1kHz 正方波，用示波器分别观察和记录CP Q、Q的波形（注意它们之间的时序关系），理解2分频、4分频的概念。（4）根据给定的器件，设计一个同步3分频电路，其输出波形如图所示。然后组装电路，并用示波器观察和记录CP Q、Q的波形。（5）根据给定器件，设计一个可逆的同步模4 计数器，其框图如图所示。图中，M为控制变量，当M=0时，进行递增计数，当M=1时，进行递减计数；Q、 Q为计数器的状态输出，Z为进位或借位信号。然后组装电路，并测试电路的输入、输出

场效应管放大器实验报告

实验六场效应管放大器一、实验目的 1、了解结型场效应管的性能和特点 2、进一步熟悉放大器动态参数的测试方法二、实验仪器 1、双踪示波器 2、万用表 3、信号发生器三、实验原理实验电路如下图所示：图6-1

场效应管是一种电压控制型器件。按结构可分为结型和绝缘栅型两种类型。由于场效应管栅源之间处于绝缘或反向偏置，所以输入电阻很高（一般可达上百兆欧）又由于场效应管是一种多数载流子控制器件，因此热稳定性好，抗辐射能力强，噪声系数小。加之制造工艺较简单，便于大规模集成，因此得到越来越广泛的应用。 1、结型场效应管的特性和参数场效应管的特性主要有输出特性和转移特性。图6－2所示为N沟道结图6－2 3DJ6F的输出特性和转移特性曲线型场效应管3DJ6F的输出特性和转移特性曲线。其直流参数主要有饱和漏极电流I DSS ，夹断电压U P 等；交流参数主要有低频跨导常数 U △U △I g DS GS D m = = 表6－1列出了3DJ6F的典型参数值及测试条件。表6－1 参数名称饱和漏极电流 I DSS （mA）夹断电压 U P （V）跨导 g m （μA/V）测试条件U DS ＝10V U GS ＝0V U DS ＝10V I DS ＝50μA U DS ＝10V I DS ＝3mA f＝1KHz 参数值1～3.5 ＜｜－9｜＞100

2、场效应管放大器性能分析图6－1为结型场效应管组成的共源级放大电路。其静态工作点 2 P GS DSS D )U U (1I I - = 中频电压放大倍数 A V ＝－g m R L ＇＝－g m R D // R L 输入电阻 R i ＝R G ＋R g1 // R g2 输出电阻 R O ≈R D 式中跨导g m 可由特性曲线用作图法求得，或用公式 )U U (1U 2I g P GS P DSS m -- = 计算。但要注意，计算时U GS 要用静态工作点处之数值。 3、输入电阻的测量方法场效应管放大器的静态工作点、电压放大倍数和输出电阻的测量方法，与实验二中晶体管放大器的测量方法相同。其输入电阻的测量，从原理上讲，也可采用实验二中所述方法，但由于场效应管的R i 比较大，如直接测输入电压U S 和U i ，则限于测量仪器的输入电阻有限，必然会带来较大的误差。因此为了减小误差，常利用被测放大器的隔离作用，通过测量输出电压U O 来计算输入电阻。测量电路如图3－3所示。图3－3 输入电阻测量电路在放大器的输入端串入电阻R ，把开关K 掷向位置1（即使R ＝0），测量放大器的输出电压U 01＝A V U S ；保持U S 不变，再把K 掷向2（即接入R ），测量放大器的输出电压U 02。由于两次测量中A V 和U S 保持不变，故 S D DD g2 g1g1 S G GS R I U R R R U U U -+= -=

数电实验触发器及其应用

数电实验触发器及其应用数字电子技术实验报告实验三: 触发器及其应用一、实验目的: 1、熟悉基本RS触发器，D触发器的功能测试。 2、了解触发器的两种触发方式（脉冲电平触发和脉冲边沿触发）及触发特点 3、熟悉触发器的实际应用。二、实验设备: 1 、数字电路实验箱; 2、数字双综示波器; 3、指示灯; 4、74LS00、74LS74。三、实验原理: 1、触发器是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件，是构成多种时序电路的最基本逻辑单元，也是数字逻辑电路中一种重要的单元电路。在数字系统和计算机中有着广泛的应用。触发器具有两个稳定状态，即“0”和“ 1 ”，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态。触发器有集成触发器和门电路（主要是“与非门” ）组成的触发器。按其功能可分为有RS触发器、JK触发器、D触发器、T功能等触发器。触发方式有电平触发和边沿触发两种。 2、基本RS触发器是最基本的触发器，可由两个与非门交叉耦合构成。基本RS触发器具有置“ 0”、置“ 1”和“保持”三种功能。基本RS触发器

也可以用二个“或非门”组成，此时为高电平触发有效。 3、D触发器在CP的前沿发生翻转，触发器的次态取决于CP脉冲上升沿n+1来到之前D端的状态，即Q = D。因此，它具有置“ 0”和“T两种功能。由于在CP=1期间电路具有阻塞作用，在CP=1期间，D端数据结构变RS化，不会影响触发器的输出状态。和分别是置“ 0”端和置“ 1” DD 端，不需要强迫置“ 0”和置“ 1”时，都应是高电平。74LS74(CC4013, 74LS74(CC4042均为上升沿触发器。以下为74LS74的引脚图和逻辑图。馬LD 1CP 1云IQ LQ GM) 四、实验原理图和实验结果：设计实验： 1、一个水塔液位显示控制示意图，虚线表示水位。传感器A、B被水浸沿时

电子技术实验报告—实验4单级放大电路

电子技术实验报告实验名称：单级放大电路系别：班号: 实验者姓名: 学号: 实验日期：实验报告完成日期: ?

目录一、实验目的 (3) 二、实验仪器 (3) 三、实验原理 (3) （一）单级低频放大器的模型和性能 (3) （二）放大器参数及其测量方法 (5) 四、实验内容 (7) 1、搭接实验电路 (7) 2、静态工作点的测量和调试 (8) 3、基本放大器的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的测量 (9) 4、放大器上限、下限频率的测量 (10) 5、电流串联负反馈放大器参数测量 (11) 五、思考题 (11) 六、实验总结 (11)

一、实验目的１.学会在面包板上搭接电路的方法; 2．学习放大电路的调试方法； 3.掌握放大电路的静态工作点、电压放大倍数、输出电阻和通频带测量方法; 4．研究负反馈对放大器性能的影响;了解射级输出器的基本性能；５.了解静态工作点对输出波形的影响和负载对放大电路倍数的影响。二、实验仪器 1.示波器1台２.函数信号发生器1台 3. 直流稳压电源1台４.数字万用表１台 5.多功能电路实验箱１台 6.交流毫伏表１台三、实验原理（一) 单级低频放大器的模型和性能１. 单级低频放大器的模型单级低频放大器能将频率从几十Ｈz~几百ｋHz的低频信号进行不失真地放大，是放大器中最基本的放大器，单级低频放大器根据性能不同科分为基本放

大器和负反馈放大器。从放大器的输出端取出信号电压（或电流)经过反馈网络得到反馈信号电压（或电流）送回放大器的输入端称为反馈。若反馈信号的极性与原输入信号的极性相反，则为负反馈。根据输出端的取样信号(电压或电流)与送回输入端的连接方式(串联或并联)的不同，一般可分为四种反馈类型——电压串联反馈、电流串联反馈、电压并联反馈和电流并联反馈。负反馈是改变房卡器及其他电子系统特性的一种重要手段。负反馈使放大器的净输入信号减小，因此放大器的增益下降；同时改善了放大器的其他性能：提高了增益稳定性,展宽了通频带,减小了非线性失真，以及改变了放大器的输入阻抗和输出阻抗。负反馈对输入阻抗和输出阻抗的影响跟反馈类型有关。由于串联负反馈实在基本放大器的输入回路中串接了一个反馈电压,因而提高了输入阻抗,而并联负反馈是在输入回路上并联了一个反馈电流，从而降低了输入阻抗。凡是电压负反馈都有保持输出电压稳定的趋势,与此恒压相关的是输出阻抗减小;凡是电流负反馈都有保持输出电流稳定的趋势,与此恒流相关的是输出阻抗增大。 2.单级电流串联负反馈放大器与基本放大器的性能比较电路图2是分压式偏置的共射级基本放大电路,它未引入交流负反馈。电路图3是在图2的基础上，去掉射极旁路电容C e，这样就引入了电流串联负反馈。

基于MATLAB的状态观测器设计

基于MATLAB 的状态观测器设计预备知识：极点配置基于状态反馈的极点配置法就是通过状态反馈将系统的闭环极点配置到期望的极点位置上，从而使系统特性满足要求。 1. 极点配置原理假设原系统的状态空间模型为： ???=+=Cx y Bu Ax x 若系统是完全可控的，则可引入状态反馈调节器，且： Kx u input -= 这时，闭环系统的状态空间模型为： ???=+-=Cx y Bu x )BK A (x 2. 极点配置的MATLAB 函数在MATLAB 控制工具箱中，直接用于系统极点配置的函数有acker()和place()。调用格式为： K=acker(A,C,P) 用于单输入单输出系统其中：A ，B 为系统矩阵，P 为期望极点向量，K 为反馈增益向量。 K=place(A,B,P) (K,prec,message)=place(A,B,P) place()用于单输入或多输入系统。Prec 为实际极点偏离期望极点位置的误差；message 是当系统某一非零极点偏离期望位置大于10%时给出的警告信息。 3. 极点配置步骤：（1）获得系统闭环的状态空间方程；（2）根据系统性能要求，确定系统期望极点分布P ；（3）利用MATLAB 极点配置设计函数求取系统反馈增益K ；（4）检验系统性能。已知系统模型如何从系统的输入输出数据得到系统状态？

初始状态：由能观性，从输入输出数据确定。不足：初始状态不精确，模型不确定。思路：构造一个系统，输出逼近系统状态称为是的重构状态或状态估计值。实现系统状态重构的系统称为状态观测器。观测器设计状态估计的开环处理：但是存在模型不确定性和扰动！初始状态未知！应用反馈校正思想来实现状态重构。通过误差来校正系统：状态误差，输出误差。基于观测器的控制器设计系统模型若系统状态不能直接测量，可以用观测器来估计系统的状态。 L是观测器增益矩阵，对偏差的加权。真实状态和估计状态的误差向量误差的动态行为：

触发器及其应用实验报告 - 图文-

实验报告一、实验目的和任务 1. 掌握基本RS、JK、T和D触发器的逻辑功能。 2. 掌握集成触发器的功能和使用方法。 3. 熟悉触发器之间相互转换的方法。二、实验原理介绍触发器是能够存储1位二进制码的逻辑电路,它有两个互补输出端,其输出状态不仅与输入有关,而且还与原先的输出状态有关。触发器有两个稳定状态,用以表示逻辑状态"1"和"0飞在二定的外界信号作用下,可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态,它是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件,是构成各种时序电路的最基本逻辑单元。 1、基本RS触发器图14-1为由两个与非门交叉祸合构成的基本RS触发器,它是无时钟控制低电平直接触发的触发器。基本RS触发器具有置"0"、置"1"和保持三种功能。通常称s为置"1"端,因为 s=0时触发器被置"1"; R为置"0"端,因为R=0时触发器被置"0"。当S=R=1时状态保持,当S=R=0时为不定状态,应当避免这种状态。

基本RS触发器也可以用两个"或非门"组成,此时为高电平有效。 S Q S Q Q 卫R Q (a(b 图14-1 二与非门组成的基本RS触发器 (a逻辑图(b逻辑符号基本RS触发器的逻辑符号见图14-1(b,二输入端的边框外侧都画有小圆圈,这是因为置1与置。都是低电平有效。 2、JK触发器在输入信号为双端的情况下,JK触发器是功能完善、使用灵活和通用性较强的一种触发器。本实验采用74LS112双JK触发器,是下降边沿触发的边沿触发器。引脚逻辑图如图14-2所示;JK触发器的状态方程为: Q,,+1=J Q"+K Q 3 5

J Q CLK K B Q 图14-2JK触发器的引脚逻辑图其中,J和IK是数据输入端,是触发器状态更新的依据,若J、K有两个或两个以上输入端时,组成"与"的关系。Q和Q为两个互补输入端。通常把Q=O、Q=1的状态定为触发器"0"状态;而把Q=l,Q=0 定为"}"状态。 JK触发器常被用作缓冲存储器,移位寄存器和计数器。 CC4027是CMOS双JK触发器,其功能与74LS112相同,但采用上升沿触发,R、S端为高电平

状态反馈与状态观测器

实验七状态反馈与状态观测器一、实验目的 1. 掌握用状态反馈进行极点配置的方法。 2. 了解带有状态观测器的状态反馈系统。二、实验原理 1. 闭环系统的动态性能与系统的特征根密切相关，在状态空间的分析中可利用状态反馈来配置系统的闭环极点。这种校正手段能提供更多的校正信息，在形成最优控制率、抑制或消除扰动影响、实现系统解耦等方面获得广泛应用。在改善与提高系统性能时不增加系统零、极点，所以不改变系统阶数，实现方便。 2. 已知线形定常系统的状态方程为x Ax Bu y cx =+= 为了实现状态反馈，需要状态变量的测量值，而在工程中，并不是状态变量都能测量到，而一般只有输出可测，因此希望利用系统的输入输出量构成对系统状态变量的估计。解决的方法是用计算机构成一个与实际系统具有同样动态方程的模拟系统，用模拟系统的状态向量 ?()x t 作为系统状态向量()x t 的估值。状态观测器的状态和原系统的状态之间存在着误差，而引起误差的原因之一是无法使状态观测器的初态等于原系统的初态。引进输出误差?()()y t y t -的反馈是为了使状态估计误差尽可能快地衰减到零。状态估计的误差方程为误差衰减速度，取决于矩阵（A-HC ）的特征值。 3. 若系统是可控可观的，则可按极点配置的需要选择反馈增益阵k ，然后按观测器的动态要求选择H ，H 的选择并不影响配置好的闭环传递函数的极点。因此系统的极点配置和观测器的设计可分开进行，这个原理称为分离定理。三、实验内容 1. 设控制系统如6.1图所示，要求设计状态反馈阵K ，使动态性能指标满足超调量%5%σ≤，峰值时间0.5p t s ≤。

触发器的使用实验报告

实验II、触发器及其应用一、实验目的 1、掌握基本RS、JK、D和T触发器的逻辑功能 2、掌握集成触发器的逻辑功能及使用方法 3、熟悉触发器之间相互转换的方法二、实验原理触发器具有两个稳定状态，用以表示逻辑状态“1”和“0”，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态，它是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件，是构成各种时序电路的最基本逻辑单元。 1、基本RS触发器如图1为两个与非门交叉耦合构成的基本RS触发器，它是无时钟控制低电平直接触发的触发器。基本RS触发器具有置“0”、置“1”和“保持”三种功能。通常称为置“1” 段，因为=0（=1）时触发器被置为“1”；为置“0”端，因为=0（=1）时触发器被置“0”，当==1时状态保持；==0时，触发器状态不定，应避免此种情况发生，表1为基本RS 触发器的状态表。图1、基本RS触发器表1、基本RS触发器功能表输入输出 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 不定不定基本RS 2、JK触发器

在输入信号为双端的情况下，JK触发器的功能完善、使用灵活和通用性较强的一种触发器。本实验采用74LS112双JK触发器，是下降沿出发的边沿触发器。引脚功能及逻辑符号如图2所示。图2、74LS112双JK触发器引脚排列及逻辑符号 JK触发器的状态方程为：=J+ J和K是数据输入端，是触发器状态更新的依据，若J、K有两个或者两个以上输入端时，组成“与”的关系。和为两个互补输出端。通常把=0，=1的状态定为触发器“0” 状态；而把=1，=0定为“1”状态。下降沿触发JK触发器功能表如表2所示。表2、JK触发器功能表 JK触发器常被用作缓冲存储器，移位寄存器和计数器。 3、D触发器在输入信号为单端的情况下，D触发器用起来最为方便，其状态方程为=D，其输出状态的更新发生在CP脉冲的上升沿，故又称为上升沿触发的边沿触发器，触发器的状态只取决于时钟到来前D端的状态，D触发器的应用很广，可用作数字信号的寄存，移位寄存，分频和波形发生等。有很多种型号可供各种用途的需要而选用。如双D 74LS74、四D 74LS175、六D 74LS174等。下图为双D774LS74的引脚排列及逻辑符号。功能表如表3.

单管放大器实验报告实验总结

竭诚为您提供优质文档/双击可除单管放大器实验报告实验总结篇一：单管放大电路实验报告单管放大电路一、实验目的 1.掌握放大电路直流工作点的调整与测量方法；2．掌握放大电路主要性能指标的测量方法；3．了解直流工作点对放大电路动态特性的影响；4．掌握射极负反馈电阻对放大电路特性的影响；5．了解射极跟随器的基本特性。二、实验电路实验电路如图2.1所示。图中可变电阻Rw是为调节晶体管静态工作点而设置的。三、实验原理1.静态工作点的估算将基极偏置电路Vcc，Rb1和Rb2用戴维南定理等效成电压源。开路电压Vbb? Rb2 Vcc，内阻

Rb1?Rb2 Rb?Rb1//Rb2 则IbQ? Vbb?VbeQ Rb?(??1)(Re1?Re2) ，IcQ??IbQ VceQ?Vcc?(Rc?Re1?Re2)IcQ 可见，静态工作点与电路元件参数及晶体管β均有关。在实际工作中，一般是通过改变上偏置电阻Rb1（调节电位器Rw）来调节静态工作点的。Rw调大，工作点降低（IcQ 减小），Rw调小，工作点升高（IcQ增加）。一般为方便起见，通过间接方法测量IcQ，先测Ve，IcQ?IeQ?Ve/(Re1?Re2)。 2.放大电路的电压增益与输入、输出电阻 ?u? ??(Rc//RL) Ri?Rb1//Rb2//rbeRo?Rc rbe 式中晶体管的输入电阻rbe＝rbb′＋（β＋1）VT/IeQ ≈rbb′＋（β＋1）×26/IcQ（室温）。 3.放大电路电压增益的幅频特性放大电路一般含有电抗元件，使得电路对不同频率的信

号具有不同的放大能力，即电压增益是频率的函数。电压增益的大小与频率的函数关系即是幅频特性。一般用逐点法进行测量。测量时要保持输入信号幅度不变，改变信号的频率，逐点测量不同频率点的电压增益，以各点数据描绘出特性曲线。由曲线确定出放大电路的上、下限截止频率fh、fL和频带宽度bw＝fh－fL。需要注意，测量放大电路的动态指标必须在输出波形不失真的条件下进行，因此输入信号不能太大，一般应使用示波器监视输出电压波形。三、预习计算1.当??????=??????时由实验原理知计算结果如下： IeQ=IbQ= β+1β1β IcQ=1mA IcQ=4.878μA ucQ=Vcc?IcQ×Rc=8.7VueQ=IeQ×Re=1× 1.2=1.2VuceQ=ucQ?ueQ=8.7?1.2=7.5V rbe=rbb′+1+β uT26 =650+206×=6.006kΩeQubQ=ueQ+0.7=1.9VVcc?ubQubQ =IbQ+wb1b2 可以解出Rw=40.78kΩ

实验4 触发器及其应用

实验八触发器及其应用一、实验目的 1、掌握基本RS、JK、D和T触发器的逻辑功能 2、掌握集成触发器的逻辑功能及使用方法 3、熟悉触发器之间相互转换的方法二、实验原理触发器具有两个稳定状态，用以表示逻辑状态“1”和“0”，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态，它是一个具有记忆功能的二进制信息存贮器件，是构成各种时序电路的最基本逻辑单元。 1、基本RS触发器 2、JK触发器 JK触发器的状态方程为 Q n+1＝J Q n＋K Q n 图8－2 74LS112双JK触发器引脚排列及逻辑符号

3、D触发器状态方程为Q n+1＝D n 图8－3 为双D 74LS74的引脚排列及逻辑符号。图8－3 74LS74引脚排列及逻辑符号三、实验设备与器件 1、＋5V直流电源 2、双踪示波器 3、连续脉冲源 4、单次脉冲源 5、逻辑电平开关 6、逻辑电平显示器 7、74LS112（或CC4027） 74LS00（或CC4011） 74LS74（或CC4013）四、实验内容 1、测试基本RS触发器的逻辑功能按图8－1，用两个与非门组成基本RS触发器，输入端R、S接逻辑开关的输出插口，输出端 Q、Q接逻辑电平显示输入插口，按表8－7要求测试，记录之。

2、测试双JK触发器74LS112逻辑功能 (1) 测试R D 、S D的复位、置位功能 (2) 测试JK触发器的逻辑功能 (3) 将JK触发器的J、K端连在一起，构成T触发器。在CP端输入1HZ连续脉冲，观察Q端的变化。在CP端输入1KHZ连续脉冲，用双踪示波器观察CP、Q、Q端波形，注意相位关系，描绘之。表8－8 3、测试双D触发器74LS74的逻辑功能 (1) 测试R D 、S D的复位、置位功能 (2) 测试D触发器的逻辑功能按表8－9要求进行测试，并观察触发器状态更新是否发生在CP脉冲的上升沿（即由0→1），记录之。表8－9

触发器实验报告

触发器实验报告集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

实验报告课程名称：数字电子技术基础实验指导老师：周箭成绩：__________________ 实验名称：集成触发器应用实验类型：同组学生姓名：__邓江毅_____ 一、实验目的和要求（必填）二、实验内容和原理（必填）三、主要仪器设备（必填）四、操作方法和实验步骤五、实验数据记录和处理六、实验结果与分析（必填）七、讨论、心得实验内容和原理 1、D →J-K 的转换实验设计过程：J-K 触发器和D 触发器的次态方程如下： J-K 触发器：n n 1+n Q Q J =Q K +， D 触发器：Qn+1=D 若将D 触发器转换为J-K 触发器，则有：n n Q Q J =D K +。实验结果： J K Qn-1 Qn 功能 0 0 0 0 保持 1 1 0 1 0 0 置0 1 0 1 1 0 1 翻转 1 0 1 0 1 置1 1 1 实验截图：专业：电卓1501 姓名：卢倚平学号：日期：地点：东三404

（上：Qn ，下：CP ，J 为高电平时） 2、D 触发器转换为T ’触发器实验设计过程：D 触发器和T ’触发器的次态方程如下： D 触发器：Q n+1= D ， T ’触发器：Q n+1=!Q n 若将D 触发器转换为T ’触发器，则二者的次态方程须相等，因此有：D=!Qn 。实验截图： (上：Qn ，下：!Qn ）CP 为1024Hz 的脉冲。 3、J-K →D 的转换实验。 ①设计过程： J-K 触发器：n n 1+n Q Q J =Q K ， D 触发器：Qn+1=D 若将J-K 触发器转换为D 触发器，则二者的次态方程须相等，因此有：J=D ，K=!D 。实验截图：

实验三功率放大电路实验报告

集成功率放大电路一. 实验目的 1．掌握功率放大电路的调试及输出功率、效率的测量方法； 2．了解集成功率放大器外围电路元件参数的选择和集成功率放大器的使用方法。二. 实验仪器设备 1.实验箱 2. 示波器 3. 万用表 4. 电流表有关试验方法的说明：（1）测量最大不失真功率：max O P 在放大器的输入端接入频率为1kHz 的正弦频率信号；Vi 置最小（Vi<20mV ）；在放大器的输出端街上示波器和毫伏表，逐渐增大Vi ，使示波器显示出最大不失真波形，用毫伏表测出电压有效值 mox O V ，则最大不失真输出功率为： 2max max O O L V P R = (2)测量功率放大器的效率 η：在保持Vo 为最大不失真输出幅度的情况下，由电流表测量直流电源Vcc 的输出电流E I ，此时电源Vcc 提供的直流输出功率为： ×E E CC P I V = 注：此处Vcc 应为正负电源之差。

功率放大器的效率为： max = O E P P 集成功率放大器的实验电路

三. 实验内容及步骤 1、连接电路：接入正负电源（+V CC、-V EE）接入负载电阻R L 串入电流表 2、打开电源开关，记录电流表的读数，即为静态电流I E 3、将电流表换至较高档位，接入输入信号v i，按后面要求进行测量。负载电阻R L＝8.2 时，按表分别用示波器测量输出电压峰值为2V和4V时的电流I E，计算输出功率P O、电源供给功率P E和效率η；逐渐增大输入电压，用示波器监视输出波形，记录最大不失真时的输出电压的峰值v omax和电流I E，并计算此时的输出功率P O，电源供给功率P E和效率η，填表。实验需要测量的数值有I E和V omax ，P O，P E ，η由实验数据计算得到，计算公式如下：

D触发器及其应用实验报告

实验五D触发器及其应用实验人员：班号：学号：一、实验目的 1、熟悉D触发器的逻辑功能； 2、掌握用D触发器构成分频器的方法； 3、掌握简单时序逻辑电路的设计二、实验设备 74LS00 ，74LS74，数字电路实验箱，数字双踪示波器，函数信号发生器三、实验内容 1、用74LS74（1片）构成二分频器、四分频器，并用示波器观察波形； 74LS74是双D触发器（上升沿触发的边沿D触发器），其管脚图如下：其功能表如下： ○1构成二分频器：用一片74LS74即可构成二分频器。实验电路图如下：

○2构成四分频器：需要用到两片74LS74。实验电路图如下： 2、实现如图所示时序脉冲（用74LS74和74LS00各1片来实现）将欲实现功能列出真值表如下：

Q 1n+1=Q 0n =D 1 Q 0n+1=Q 1n ????=D 0 F ′=Q 1n Q 0n ???? F =F ′?CP 连接电路图如下：四、实验结果 1、用74LS74（1片）构成二分频器、四分频器。示波器显示波形如下： ○ 1二分频器： ○ 2四分频器：

2、实现时序脉冲。示波器显示波形如下：五、故障排除在做“用74LS74（1片）构成二分频器、四分频器”时，连接上示波器后，发现通道二总显示的是类似于电容放电的波形，但表现出了二分频。反复排查问题均没有发现原因。最后换了一根连接示波器的线，便得到了理想的结果。在示波器使用时想要用U盘保存电路波形，不会操作。后来在询问了同学之后才知道只需要按“print”就好。六、心得体会通过此次实验，我更深入地领悟了触发器的原理和用法，还复习了示波器的用法，还学会了如何保存示波器波形。

晶体管共射极单管放大器实验报告

实验二晶体管共射极单管放大器一、实验目的 1、学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。 2、掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。二、实验原理图2－1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2 组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号u i 后，在放大器的输出端便可得到一个与u i 相位相反，幅值被放大了的输出信号u 0，从而实现了电压放大。在图2－1电路中，当流过偏置电阻R B1和R B2 的电流远大于晶体管T 的基极电流I B 时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算 CC B2 B1B1B U R R R U +≈ C E BE B E I R U U I ≈+-≈ 1 F R U CE ＝U CC －I C （R C ＋R E +R F1）电压放大倍数 1 )1(F R // β++-=be L C V r R R β A 输入电阻 R i ＝R B1 // R B2 // [ r be +(1+β)R F1 ] 输出电阻 R O ≈R C 由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量图2－1 共射极单管放大器实验电路

和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。 1、放大器静态工作点的测量与调试 1) 静态工作点的测量测量放大器的静态工作点，应在输入信号u i ＝0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流 I C 以及各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压U E 或U C ，然后算出I C 的方法，例如，只要测出U E ，即可用 C E BE B E I R U U I≈ + - ≈ 1 F R 算出I C （也可根据C C CC C R U U I - = ，由U C 确定I C ），同时也能算出U BE ＝U B －U E ，U CE ＝U C －U E 。为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。 2) 静态工作点的调试放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流I C （或U CE ）的调整与测试。静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时u O 的负半周将被削底，如图2－2(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即u O 的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图2－2(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的输入电压u i ，检查输出电压u O 的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。 (a) (b) 图2－2 静态工作点对u O 波形失真的影响

2021年D触发器及其应用实验报告

实验五D触发器及其应用欧阳光明（2021.03.07）实验人员：班号：学号：一、实验目的 1、熟悉D触发器的逻辑功能； 2、掌握用D触发器构成分频器的方法； 3、掌握简单时序逻辑电路的设计二、实验设备 74LS00 ，74LS74，数字电路实验箱，数字双踪示波器，函数信号发生器三、实验内容 1、用74LS74（1片）构成二分频器、四分频器，并用示波器观察波形； 74LS74是双D触发器（上升沿触发的边沿D触发器），其管脚图如下：其功能表如下： ○1构成二分频器：用一片74LS74即可构成二分频器。实验电路图如下： ○2构成四分频器：需要用到两片74LS74。实验电路图如下： 2、实现如图所示时序脉冲（用74LS74和74LS00各1片来实现）将欲实现功能列出真值表如下： *欧阳光明*创编 2021.03.07

通过观察上面的真值表，可以得出下面的表达式：连接电路图如下：四、实验结果 1、用74LS74（1片）构成二分频器、四分频器。示波器显示波形如下： ○1二分频器： ○2四分频器： 2、实现时序脉冲。示波器显示波形如下：五、故障排除在做“用74LS74（1片）构成二分频器、四分频器”时，连接上示波器后，发现通道二总显示的是类似于电容放电的波形，但表现出了二分频。反复排查问题均没有发现原因。最后换了一根连接示波器的线，便得到了理想的结果。在示波器使用时想要用U盘保存电路波形，不会操作。后来在询问了同学之后才知道只需要按“print”就好。六、心得体会通过此次实验，我更深入地领悟了触发器的原理和用法，还复习了示波器的用法，还学会了如何保存示波器波形。 *欧阳光明*创编 2021.03.07

晶体管放大电路实验报告doc

晶体管放大电路实验报告篇一：晶体管单级放大器实验报告晶体管单级放大器一. 试验目的（1）掌握Multisium11.0仿真软件分析单级放大器主要性能指标的方法。（2）掌握晶体管放大器静态工作点的测试和调整方法，观察静态工作点对放大器输出波形的影响。（3）测量放大器的放大倍数，输入电阻和输出电阻。二. 试验原理及电路 VBQ=RB2VCC/(RB1+RB2) ICQ=IEQ=(VBQ-VBEQ)/RE IBQ=ICQ/β; VCEQ=VCC-ICQ(RC+RE) 晶体管单级放大器 1. 静态工作点的选择和测量放大器的基本任务是不失真的放大信号。为了获得最大输出电压，静态工作点应选在输出特性曲线交流负载线的中点。若工作点选的太高会饱和失真；选的太低会截止失真。静态工作点的测量是指接通电源电压后放大器不加信号，测量晶体管集电极电流ICQ和管压降VCEQ。本试验中，静态工作点的调整就是用示波器观察输出波

形，让信号达到最大限度的不失真。当搭接好电路，在输入端引入正弦信号，用示波器输出。静态工作点具体调整步骤如下：具有最大动态范围的静态工作点图根据示波器观察到的现象，做出不同的调整，反复进行。当加大输入信号，两种失真同时出现，减小输入信号，两种(本文来自：https://www.docsj.com/doc/709860099.html, 小草范文网:晶体管放大电路实验报告)失真同时消失，可以认为此时静态工作点正好处于交流负载线的中点，这就是静态工作点。去点信号源，测量此时的VCQ，就得到了静态工作点。 2. 电压放大倍数的测量电压放大倍数是输出电压V0与输入电压Vi之比Av=V0/Vi 3、输入电阻和输出电阻的测量（1）输入电阻。放大电路的输入电阻Ri可用电流电压法测量求得，测试电路如图 2.1-3（a）所示。在输入回路中串接一外接电阻R=1KΩ，用示波器分别测出电阻两端的电压Vs和Vi，则可求得放大电路的输入电阻Ri为 (a) (b) o VO

实验18 状态观测器及其应用

实验十八状态观测器及其应用一、实验原理状态反馈虽然能使系统获得满意的动态性能，但对于具体的控制系统，由于物理实现条件的限制，不可能做到系统中的每一个状态变量x 都有相应的检测传感器。为此，人们设想构造一个模拟装置，使它具有与被控系统完全相同的动态方程和输入信号。由于这种模拟装置的状态变量都能被检测，因此可采用它作为被控系统的状态进行反馈，这个模拟装置成为系统的状态观测器。 x ? 为了能使在不同的初始状态使)()(?00t x t x ≠，使能以最快的速度趋于实际系统的状态变为，必须把状态观测器接称闭环形式，且它的极点配置距s 平面虚轴的距离至少大于状态反馈系统的极点距虚轴的距离5倍。 )(?t x )(t x 有关本实验中状态观测器的具体设计和实验系统的模拟电路，请参见附录。二、实验目的 1. 熟悉状态观测器的原理与结构组成； 2. 用状态观测器的状态估计值对系统的极点进行任意配置。 3. 掌握根据实验原理进行实验方案设计的方法。三、实验内容 1. 设计受控系统和相应状态观测器的模拟电路图。 2. 观测实验系统的状态与观测器的状态估计值两者是否一致。 )(?t x )(t x 3. 观测实际系统在状态反馈前的阶跃响应和用观测器的状态进行反馈后的阶跃响应。四、实验设备 1. 自动控制理论电子模拟实验装置和自己设计搭建的实验电路。 2. 模拟或数字式示波器1台。五、实验步骤自行设计。参考步骤： 1. 利用实验装置中的模拟电路单元形成原系统；设计（参考本实验附录）并连接一个具有状态观测器的模拟电路。 2. 利用实验装置上的阶跃信号发生器产生一个阶跃信号作为系统的输入，用示波器观测该系统的输入与输出，以及观测与1x )2x )1x ，与2x 测试点的跟踪

实验报告放大器的增益测量

放大器的增益测量放大器并不属于传输线与天线，但由于外场测天线方向图时，信号发射天线处要加串放大器来抵消电缆的损耗，这里也不妨测试一下。一. 实验目的了解放大器的增益频响与测试方法。二．实验准备 PNA3621及其全套附件，待测放大器一只，20dB衰减器2只。仪器开机时所显示的主菜单第一项应为《频域》，若为《时域》，则按〖↓〗键使光标移到《时域》下，然后按〖→〗键选择想要的《频域》。 ? 扫频方案设置： ????1.选最小频距，按〖↓〗键使光标移到《频域》旁边的数值下，按〖→〗在两种最小频距间作出选择（0.1MHz或0.025MHz,通常选0.1 MHz，有特殊要求时才用0.025MHz）； 2.BF=40MHz,

按〖↓〗键, 使光标移到《BF》下面, 可按〖→〗〖←〗键对始频进行改动到所需数值为止, 仪器最低频与型号有关； 3.⊿F =148MHz, 按〖↓〗键, 使光标移到《⊿F》下面, 按〖→〗〖←〗键可对频距进行改动, 时域中⊿F不受控； 4.EF =3000MHz。按〖↓〗键, 使光标移到《EF》下面, 按〖→〗〖←〗键可改变终止频率, 改EF时, 点数N随着变动, 点数N最小为1, 最大为81; EF = BF+(N - 1)⊿F。三．测试方法 ? 1. 注意事项注意放大器的最大输出问题, 由于本机输入端口灵敏度较高, 而内部又无程控衰减器,承受功率小于1mW, 测增益时必需外接衰减器以抵消放大器的增益。本机增益只有一档为30dB, 测试时请串入40dB以上的衰减器, 以避免仪器饱和甚至烧毁取样桥, 其衰减器值在40dB以上即可, 不必很准, 因为在校直通时已校进去了。 ?? 2. 测增益 ?? ?仪器按测插损连接，在仪器输入与输出口上各接一根短电缆。输出电缆末端接2个20dB衰减器，再用一个双阴与输入电缆连接起来；在主菜单下将光标移到《测:A B》下，按〖→〗或〖←〗键, 使A下为《增益》,B下空白； ????按〖↓〗键使光标移到《校:直通》下, 再按〖执行〗键； ??? 画面转为方格坐标, 示值为0dB, 取下双阴，串入待测放大器（见上图），然后记下或打印下测试曲线；将一个衰减器放在放大器输入端，一个放在输出端，记下或打印测试曲线，即可得到30dB以内的增益频响曲线；将两个衰减器全部接在放大器后面，记下或打印下测试曲线；比较三次测试结果，假如差别不大，说明该放大器输出功率较大，线性好。假如差别较大，说明该放大器输出功率较小，只适用于弱信号的放大；假如增益超过30dB, 而不超过50dB, 则可直接在放大器前(或后)再串入一

利用状态观测器实现状态反馈的系统设计

实验二十八利用状态观测器实现状态反馈的系统设计【实验地点】【实验目的】 1、掌握用状态反馈进行极点配置的方法。 2、了解带有状态观测器的状态反馈系统。 3、练习控制性能比较与评估的方法。【实验设备与软件】 1、MA TLAB 软件。 2、labACT 实验箱。【实验原理】 1、闭环系统的动态性能与系统的特征根密切相关，在状态空间的分析中可利用状态反馈来配置系统的闭环极点。这种校正手段能提供更多的校正信息，在形成最优控制率、抑制或消除扰动影响、实现系统解耦等方面获得广泛应用。 2、为了实现状态反馈，需要状态变量的测量值，而在工程中，并不是状态变量都能测量到，而一般只有输出可测，因此希望利用系统的输入输出量构成对系统状态变量的估计。解决的方法是用计算机构成一个与实际系统具有同样动态方程的模拟系统，用模拟系统的状态向量作为系统状态向量的估值。状态观测器的状态和原系统的状态之间存在着误差，而引起误差的原因之一是无法使状态观测器的初态等于原系统的初态。引进输出误差的反馈是为了使状态估计误差尽可能快地衰减到零。 3、若系统是可控可观的，则可按极点配置的需要选择反馈增益阵k ，然后按观测器的动态要求选择H ，H 的选择并不影响配置好的闭环传递函数的极点。因此系统的极点配置和观测器的设计可分开进行，这个原理称为分离定理。【实验内容、方法、过程与分析】 1、实验内容设控制系统如图1所示，要求设计状态反馈阵K ，使动态性能指标满足超调量%5%≤σ，峰值时间s t p 5.0≤。图 1 由图可得系统传递函数关系为: 21()()0.051 X s X s s =+ (1) 12()()()U s X s X s s -= (2) 1()()X s Y s = (3) 对上(1),(2),(3)化简并反变换:

D触发器的应用

班级：08020903 姓名：罗林学号：2009301953 实验四触发器及其应用一、实验目的： 1）熟悉基本D触发器的功能测试。 2）了解触发器的两种触发方式（脉冲电平触发和脉冲边沿触发）及触发特点。3）熟悉触发器的实际应用。二、实验设备: 1）数字电路实验箱 2）函数信号发生器、数字双踪示波器 3）数字万用表 4）74LS00、74LS74 三、实验原理：触发器是一个具有记忆功能的二进制信息存储器件，是构成多种时序电路的最基本逻辑单元，也是数字逻辑电路中一种重要的单元电路。在数字系统和计算机中有着广泛的应用。触发器具有两个稳定状态，即“0”和“1”，，在一定的外界信号作用下，可以从一个稳定状态翻转到另一个稳定状态。触发器有集成触发器和门电路组成的触发器。触发方式有电平触发和边沿触发两种。 D触发器在时钟脉冲CP的前沿（正跳变0→1）发生翻转，触发器的次态取决于CP的脉冲上升沿到来之前D端的状态，即=D。因此，它具有置0、置1两种功能。由于在CP=1期间电路具有维持阻塞作用，所以在CP=1期间，D 端的数据状态变化，不会影响触发器的输出状态。和分别是决定触发器初始状态的直接置0、置1端。当不需要强迫置0、置1时，和端都应置高电平（如接+5V电源）。74LS74，74LS175等均为上升沿触发的边沿触发器。图一为74LS74的引脚图和逻辑图。D触发器应用很广，可用做数字信号的寄存，移位寄存，分频和波形发生器等。 74LS74引脚图和逻辑图四、实验内容 1.用D触发器构成4分频器

四分频电路图： 2.设计电路实现如下波形五、实验结果四分频实验结果波形： 2.实验结果波形：

实验十三 状态观测器及其应用