电工电子实验(一)讲稿.doc

电工电子实验（一）讲稿实验名称：基尔霍夫定律KCL KVL教材名称：电工电子实验技术上册河海大学出版社2005年9月第2版电工电子实验手册南京邮电大学电工电子实验中心 2004年实验目的：1.熟练使用万用表，了解各档位特点 2.验证基尔霍夫定律 3.加深电位和电位差的概念 4.学会用multisim软件进行仿真。实验原理：图5.2.1是实验电路，它有6条支路，4个节点，3个网孔和7个回路。根据KCL可知，汇集在电路任一节点的电流的代数和等于零。由KVL可知，沿电路任一闭合回路循行一周电压的代数和为零。本实验验证汇集于节点c的电流的代数和以及回路 agfdcba 和 agehcba回路电压的代数和为零。实验的第二部分分别以 e，a，c为参考点，测量其余各点的电位，并依次计算各节点间的电位差。加深理解电位和电位差的概念。图5.2.2的 (a)，(b) 分别为图5. 2.1电路中电位器RP的电路图符号和结构外形。ac 端是一个固定电阻，b 点是电阻上的可调动点，由转动轴控制。当反时针旋转到底时，ab间电阻为零，bc间电阻等于ac间电阻； 顺时针旋转到底时，bc间电阻为零，ab间电阻等于ac间电阻。ab间和bc间电阻的分配关系由转轴转动后的位置确定。图5.2.1 实验电路abddfhegac(a)(b)图2.2.2 电位器符号及结构外形b实验任务与步骤：1未接电路之前，检测电位器及电阻,并将测量值记录于表5.2.1中。2按图5.2.1 电路接线，但不接电源，其中 ab，df，he 分别用短路线连接。调整电位器RP 时测量电位器fg 间的电阻Rfg，使其达到最小值(通常为零欧姆)。3测量ae 间电阻，是否与预习中的计算值相等，通常误差不大于5%，否则接线或理论值计算有误。4实验板接通电源，调整Vs=5V(以万用表直流5V档测量为准)，依次测量直流电压并将其值记录于表5.2.1中。5验证 Vaf+Vfc+Vca= V， Vaf+Vfe+Vec+Vca= V。理论上应为零。表5.2.1RpR1R2R3R4VafVfcVcaVfeVec6按表5.2.2要求测量和记录各点电位，并根据所测得电位计算电位差。参考点VaVcVdVe计VacVcdVceVade算a值c表 5.2.27去掉 ab、df、he 三根短路线。三块万用表均置直流250mA档，替代三根短路线，一起接入相应位置。注意接入时电表极性。测量 Iab=_mA，Ifd=_mA，Ieh=_mA。8验证 Iab+Ifd+Ieh=_mA。 理论上应等于零。9拆下万用表，恢复原电路(接回三根短路线)。测量Vcf，并调整电位器RP使Vcf=0。10去掉df短路线。用直流电流最高灵敏度档测量 Id f=_A。理论上Idf=0。实验提示：一、注意事项1.如何正确使用万用表欧姆档位1）看测量选择开关是否置于被测参数的量程档位上2）选择正确的档位，并调零3）先粗略测一次，看指针偏转情况，指针指示在中值电阻附近测量较准确4）测试中不能转换量程开关，严禁带电转换开关5）不能用电流档或欧姆档测电压6）不能带电测量电阻7）注意被测电阻是否连接在电路中，否则需从电路中断开单独测量2. 如何正确使用万用表电流档1）在测量低阻值支路的电流时，万用表的接入对被测支路的电流影响较大。这是万用表直流档的等效内阻造成的，使用中应予以考虑。 电流档各档等效内阻档位灵敏度内阻50uA0.1V2k2.5mA0.25V10025mA0.25V10250mA0.25V1 2）测量直流电流时，应将万用表串接在被测电路之中进行测量，并要求电流从红色测试棒流入，黑色测试棒流出，否则指针反偏。3）测量之前应估计被测电流的大小，置万用表的测量选择开关到“mA”的适当量程档位。直流电流的量值在“VmA”刻度上读出(与直流电压共用刻度)，满偏值 。二、实验连接线图。要求只用8根导线，包括电源线讨论题：1根据步骤2和5测得的数据，计算各支路电流， ，并与步骤8测得的数据进行比较，看哪组数据更接近电路中的实际值。本题的数据能否用于验证KCL？为什么？答：根据步骤2和5测得的数据更接近电路中的实际值。本题的数据能用于验证KCL。其原因是电压档位的内阻大于大于被测电阻，所以测得的电压值相当精确，计算得到的电流值也就更接近该支路的实际值。2.如果R1、R2、R3、R4的阻值均大于数十k，用步骤5的方法所测得的电压值能否用于验证KVL？为什么？答：由于此时电压表的内阻与被测电阻的阻值相差不大，使得测量的电压值误差很大（分流作用），所以这样测出的电压值不能验证KVL。3.如果万用表25mA直流档的电阻很大（与被测支路电阻相比不可忽略），仍用步骤8的方法能否验证KCL？请说明原因（假设表针仍明确指示读数）。答：能。其原因是流入节点的电流等于流出节点的电流。实验名称：非线性电阻伏安特性教材名称：电工电子实验技术上册河海大学出版社2005年9月第2版电工电子实验手册南京邮电大学电工电子实验中心 2004年实验目的：1学会并熟练使用万用表。2掌握测量非线性器件的伏安特性的方法。3对非线性元器件有初步了解。3初步掌握万用表等效电阻对被测电路的影响及其分析方法。实验原理：非线性器件的伏安特性反映在以电压为横坐标，电流为纵坐标的平面上，其伏安特性曲线不是一条通过坐标原点的直线。也就是说其电压与电流的比值不是常数，而是随着工作点的变动而变化的。因此，通常情况下用它的伏安特性曲线来表示其特性。线性和非线性伏安特性曲线分别如图5.1.1和5.1.2所示。稳压管的特性是接正向电压时其等效电阻很小，且电流在较大范围内变化时，其正向电压变化量很小。接反向电压时等效电阻很大，且电压在较大范围内变化时，反向电流变化量很小，当达到某一电压时，电流增加很快，此时电压在一定范围内基本不变。这就是所谓的稳压。图5.1.3 (a) 是稳压管的正向连接，(b) 是稳压管的反向连接。IUIU图5.1.1线性器件伏安特性曲线图5.1.2非线性器件伏安特性曲线图5.1.3稳压管的正反连接（b）（a）实验任务与步骤：1测量发光二极管正、反向伏安特性(1) 图5.1.4(a)电路接线，按表5.1.1给定的电流值测量发光二极管的正向特性，电压值记录于表5.1.1中。(2) 按图5.1.4(b)电路接线，按表5.1.1给定的电压值测量发光二极管的反向特性，电流值记录于表5.1.1中。（a）（b）图5.1.4实验电路表 5.1.1正向连接Id(mA)0135101520Vd(V)0反向连接Vd(V)01235810Id(mA)02测稳压管的伏安特性(1) 用万用表判断稳压管的正、负极性，测量稳压管的正、反向电阻。正向 R = _ (R10档) 反向 R _ M(R10k档)(2) 按图5.1.5 (a) 电路接线，根据表5.1.2 给定的电流值，测量稳压管的正向压降，并计算稳压管的直流电阻一并记录于表5.1.2 中。(3) 按图5.1.5 (b)电路接线，先按表5.1.2给定的电压值，测量稳压管的反向电流，然后按给定的电流值测量反向电压记录于表5.1.2。(a)(b)图5.1.5 实验电路表 5.1.2正向连接Id(mA)01235101520Vd(V)0RD反向连接Vd(V)03Id(mA)0135810153根据实际测量的数据，绘制发光二极管和稳压管的伏安特性曲线图。实验提示：1. 测量发光管和稳压二极管的正反向特性时，要弄清楚它们的正极和负极。2. 需用两块万用表，一块作为电流表串联在电路中，一块作为电压表，并联在电路中，要注意整反向时的表的连接。讨论题：1稳压管的稳压功能是利用特性曲线的哪一部分，在伏安特性曲线上标出，为什么？2若给出一个线性电阻元件和一个非线性二端元件的伏安特性曲线，试用图解法画出这两个元件串联后的伏安特性曲线。3.能否用图5.1.6 (a)，(b) 的电路分别测量稳压管的正、反向特性，与图5.1.5 (a)，(b)相比较，并参照前面的测试结果详细分析其原因。( 主要考虑万用表以不同的连接方式接入电路后对被测电路的影响及影响程度。)4有两只稳压二极管VZ1、VZ2，其稳定电压分别为UZ1=6V、UZ2=10V，正向导通压降均为0.7V。如果将它们以不同方式串联后接入电路，可能得到几种不同的电压值？试画出相应的串联电路。(a)(b)图5.1.6答：1.见图5.1.2所示的反向曲线A-B段。其原因是该段内电流变化较大，而电压基本不变，这正是我们需要的；正向曲线虽说也有这个特性，但稳定电压太小0.7V左右，一般不太适用。2.作图提示：串联网络的电流相同，电压为串联元件的电压之和。并联是电压相同，电流是各元件支路的电流之和。3.不能。主要是考虑表内阻对测量电路的影响。（a）图是所测得的电压为两个部分；（b）图是所测得的电流为两个部分。两个电路都不能正确反映稳压管的特性。4.有4种连接方式实验名称：代维宁定理和诺顿定理教材名称：电工电子实验技术上册河海大学出版社2005年9月第2版电工电子实验手册南京邮电大学电工电子实验中心 2004年实验目的：1学习几种常用的等效电源测量方法。2比较各种测量方法所适用的情况。3分析各种方法的误差大小及其产生的原因。实验原理：代维宁定理指出，任何一个线性有源一端口网络如图5.3.2(a)，对外部电路来说，总可以用一个理想电压源与电阻串联组合来代替，如图5.3.2(b)所示。其理想电压源的电压等于原网络端口的开路电压Voc，电阻等于原网络中所有独立源为零值时的入端等效电阻Ro 。任意负载任意负载任意负载线性有源一端口网络(a)baI+IRoVocVbab(b)IscGoIab(c)VVb图5.3.2 代维宁定理和诺顿定理等效电路诺顿定理是代维宁定理的对偶形式，它指出任何一个线性有源一端口网络，对外部电路来说，总可以用一个理想电流源与电导并联组合来代替，如图5.3.2(c)所示。其理想电流源的电流等于原网络端口的短路电流Isc，电导等于原网络中所有独立源为零值时的入端等值电导Go(Go=1/Ro)。上述参数Voc，Ro，Isc，Go可用实验的方法测定，根据Voc=IscRo可知，只要测得前三个中的两个，便可求得另两个参数。 求得等效电源的方法很多。最简便的方法是用电压表直接测量图5.3.2(a)电路a，b间的开路电压Voc和用电流表测量a，b间的短路电流Isc，再由Ro=Voc/Isc求得Ro。但各种方法都有一定的适用范围。要根据电路的实际情况，分析测试方法可能造成的误差。比如，用电压表直接测量开路电压时万用表的等效电阻应远大于电源的等效内阻，否则就称不上测开路电压，必须另想办法解决测试方法造成的误差。实验任务与步骤：1直接测量： 按图5.3.1接线，先不接电源。 1，2端用短路线连接。用万用表欧姆档适当量程测3，4端电阻 Ro (只适用于无源或能令独立源置零的情况。) ，填入表5.3.1。2加压定流： 按图5.3.3接线(实验板上接线不变，3，4端接上电流表，电压表和电源)，调整电源电压，使电流表读数为10mA。记录电压表读数V于表5.3.1。图5.3.4 实验接线图二+Vs1234NoAVV+图5.3.3 实验接线图一1234NoVsVA3开、短路法： 去掉1，2 端短路线后如图5.3.1接线，调整Vs=8V，测3、4端开路电压(用直流电压5V档)和短路电流(用直流电流50mA档)记录于表5.3.1。 4半电压法： 接续步骤3，3、4端接上电阻箱，作为负载电阻，调整阻值，使负载上的电压等于Voca/2，此时电阻箱的阻值就等于等效电源的内阻。记录 RO于表5.3.1。5.拆除3，4端电阻箱，稳压电源置双路工作方式，按图5.3.4接线(3，4端接上电流表，电压表和另一路直流电压V)，调整V，使得电流表读数为零(最小量程档)，则这时电压表的读数即为开路电压Vocb。记录 Vocb于表5.3.1。应有Voca约等于Vocb。表5.3.1步骤参数12345VVoca VocbIscaRo实验提示：注意测量中产生误差的原因。讨论题：1步骤5中如果将电压表的“+”端接实验板的3端测电压，Vocb结果如何?为什么？2实验步骤5的方法避免了电压表内阻对测量开路电压的影响。类似地，如果电流表内阻与等效电源内阻相比较不能忽略时，仍用电流表直接测量短路电流Isc，必将产生很大的误差。为避免这种误差可采用什么方法? 画出测试电路并简要说明测试方法。答：1. Vocb减小，原因是电压表内阻的分流。2.消除电流表内阻对测量产生误差的一种方法如下图所示+Vs1234NoAVV调整v使电压表读数为零，此时电流表的读数即为短路电流实验名称：受控源的实验研究教材名称：电工电子实验技术上册河海大学出版社2005年9月第2版电工电子实验手册南京邮电大学电工电子实验中心 2004年实验目的：1测试受控源的外特性，进一步理解受控源的物理概念，加深对受控源的认识。2获得运算放大器和有源器件的感性认识，了解运算放大器组成受控源的方法。实验原理：1运算放大器的基本电路VVRi=Ro=0Ao(VV)输出端同相输入端反相输入端运算放大器电路符号理想运放模型图2.5.1图2.5.2+Ec(a)23LM3588Vo276V2+541V1+V1-Vo1V2-+Ec84321LM358型运算放大器引出端功能+-图2.5.3(b)运算放大器是一种有源二端元件，图2.5.1表示它的电路符号。它有两个输入端，一个输出端，还有一个相对输入、输出信号的参考地线端。信号从“”端输入时，输出信号与输入信号反相，故称“”端为反相输入端。从“+”端输入时，输出信号与输入信号同相，故称“+”端为同相输入端。除了两个输入端一个参考地端外，运算放大器还有相对地端的工作电源端。多数运算放大器具有正电源端和负电源端，运算放大器只有在接有正、负电源的情况下才能正常工作。也有些运算放大器只有一个工作电源端，即单电源工作的运算放大器。不管是双还是单电源工作的运算放大器，其基本电路模型是一样的。如图2.5.2所示。其中V和V分别为同相输入端和反相输入端的对地电压，Vo是输出端对地电压，Ao是运算放大器的开环电压放大倍数，在理想情况下Ao和输入端的电阻Ri为无穷大，输出电阻Ro为零。根据输出电压Vo=(VV)Ao式可见，当输出电压Vo为有限值时，则有V=V，且有i=V/Ri=0，i=V/Ri=0由这些式子可引出两个重要的结论：(1) 运算放大器的“+”端和“”端之间等电位。若其中一个输入端是接地的，则另一个输入端虽未接地，也可以认为是零电位。故称此端为“虚地”，或把同相输入端和反相输入端之间标为“虚短路”。(2) 运算放大器的输入端电流等于零。这两个重要性质是简化分析含有运算放大器网络的依据。理想运算放大器的电路模型实为一个受控源。它的外部接入不同的电路元件，可以实现对信号的模拟运算或模拟变换，它的应用极其广泛。因为运算放大器具有工作电源端，只有在一定工作电压情况下才能正常工作，所以含有运算放大器的电路是一种有源网络，在电路实验中主要研究它的端口特性，以了解其功能。本实验将研究由运算放大器组成的四种受控源电路的端口特性。选用LM358型单电源工作的集成运算放大器，LM358亦是一片双运放(一块集成片内含有两个性能相近的运算放大器且共用一组工作电压)。各引脚功能如图2.4.3所示。其中8脚为其工作电源端，一般接+15V电压方可工作。2电压控制电压源(VCVS)图2.4.4所示电路是一个电压控制电压源。由图可知：V=V=V1，i=i=0，if=i2=V/R2=V1/R2 所以V2=ifRf+i2R2=(Rf+R2)V1/R2=(1+Rf/R2)V1 令=1+Rf/R2 则V2=V1其中m是无量纲的常数，称为电压转移系数(或称电压放大倍数)。图2.5.5为VCVS理想电路模型。3电压控制电流源(VCCS)V+V-V1+R2i2RfV-V1+R2i2V1V1mV1V2m=1+Rf /R2gmV1RLis+V2-+-gm=1/R2V2ifi+i-图2.5.4图2.5.5图2.5.6图2.5.7RLV+isV2+-VCVSVCCS将图2.5.4中的Rf看作是一个负载电阻RL，这样就构成一个电压控制电流源。如图2.5.6所示。由图可见受控源的输出电流is=i2=V/R2=V1/R2 令gm=1/R2 则is=gmV1其中gm具有电导的量纲，称为转移电导。VCCS的理想电路模型如图2.5.7所示。4电流控制电压源(CCVS)i1ER1R2i1RfV2V2rmi1rm=Rf图2.5.8图2.5.9+-CCVS图2.5.8所示电路是一个电流控制电压源。由图可知：V=V=0，if=i1+i=i1 所以V2=i1Rf 令rm=Rf 则V2=i1rm其中rm具有电阻的量纲，称为转移电阻。CCVS的理想电路模型如图2.5.9所示。5电流控制电流源(CCCS)图2.5.10是一个电流控制电流源的电路。因为ifiLaER1R2i1RfRLRiRi1iLRLai1a=1+Rf/R图2.5.10图2.5.11+-CCCSVa=ifRf=i1Rf，iR=Va/R=i1Rf/R所以iL=ifiR=i1+i1Rf/R=(1+Rf/R)i1。令=1+Rf/R，则 iL=i1。其中无量纲，称为电流转移系数(或称电流放大倍数)。CCCS的理想电路模型如图2.5.11所示。实验任务与步骤：实验操作中：Vs=15V，正端接于J1，负端接于J3。V1和V3根据需要而定，接线时必须注意极性。实验电路如图2.5.12所示，实验板上的元器件符号与其一致。J1J10是接线柱，用于连接电源、电压表、电流表、电阻箱等。K1K7为电路的保护或状态转换开关。20kWR110kWR210kWR310kWR46.8kWR5R620kWK1K2K3K4K5K6K7J1J2J3J4J5+J6-J7J8J9J10V1V2V3V4I LI 112345678图2.5.12 实验板电路图 1测试VCVS的外特性(参见图2.5.4)准备工作： K1、K4K7置“ON”，K2、K3置“OFF”； 双路直流稳压电源的一路调整为Vs=15V后接到实验板J1(接Vs正端)和J3(接Vs负端)之间； 电阻箱调整阻值为RL=1k后接到实验板J6和J3之间； 双路直流稳压电源的另一路调整为V1=2V后接到实验板J4(接V1正端)和J3(接V1负端)之间。1-1 按表2.5.1中1-1项要求的阻值，分别调整电阻箱阻值RL，测出相应的V2(J6和J3之间)值。作V2RL关系曲线。1-2 固定RL=2k，按表2.5.1中1-2项要求 ，调整V1并测出相应的V2值。作V2V1关系曲线，求出电压转移系数。2测试VCCS的外特性(参见图2.5.6)准备工作(接续步骤1-2)： 调整V1=2V； 电阻箱调整阻值为RL=1k且与电流表串联(电流表正端与电阻箱一端连接)后接到实验板J5(接电流表负极)和J6(接电阻箱的另一端)之间； K1置“OFF”。2-1 按表2.5.1中2-1项要求的阻值，分别调整电阻箱阻值RL，测出相应的电流Is。作IsRL关系曲线。2-2 固定RL=2k，按表2.5.1中2-2项要求 ，调整V1并测出相应的电流Is值。作IsV1关系曲线，求出转移电导gm。3测试CCVS的外特性(参见图2.5.8)准备工作： 断开两路电源； K1K4置“ON”，K5K7置“OFF”； 调整电阻箱阻值RL=10k后接于J10与J3之间； 电源Vs=15V，接于J1(接Vs正端)和J3(接Vs负端)之间。另一路电源作为V3接到实验板J7(接V3负极)和J2(接V3正端)之间。一块电流表接到实验板J8(接电流表正极)和J7(接电流表负极)之间，调整V3使电流表读数I1=0.5mA。3-1 按表2.5.1中3-1项要求的阻值，分别调整电阻箱阻值RL，测出相应的V4(J10和J3之间)值。作V4RL关系曲线。3-2 固定RL=2k，调整V3分别使电流I1符合表2.5.1中3-2项要求并测出相应的V4值。作V4I1关系曲线，求出转移电阻rm。4测试CCCS的外特性(参见图2.5.10)准备工作(接续步骤3-2)： 取下电阻箱RL，电阻箱RL的一端接J9，另一端与另一电流表正端相串接，电流表负端接J10； K5置“ON”，K4置“OFF”； 调整V3使电流表读数I1=0.5mA。4-1 按表2.5.1中4-1项要求的阻值，分别调整电阻箱阻值RL，测出相应的负载电流IL值。作ILRL关系曲线。4-2 固定RL=2k，调整V3分别使电流I1符合表2.5.1中4-2项要求并测出相应的负载电流IL值。作ILI1关系曲线，求出电流放大系数值。3在做受控电流源实验时，不要使电流源负载开路。表 2.5.1步骤 参 数测试条件和测量值1-1RL(k) 1 2 4 8 10 20 50V2(V)1-2V1(V) 0 1 2 3 4 5 6V2(V)2-1RL(k) 1 2 4 8 10 20 50Is(mA)2-2V1(V) 1 2 4 6 8 10 12Is(mA)3-1RL(k) 10 20 30 40 50 60 70V4(V)3-2I1(A) 50 100 200 300 400 500 600V4(V)4-1RL(k) 0 0.1 0.4 0.8 1.5 2.5 4IL(mA)4-2I1(A) 50 100 200 300 400 500 600IL(mA)实验提示：1LM358型集成运算放大器，必须在8脚和4脚间接入一组15V直流电源才能工作，对应实验板上接线柱J1接15V正端，接线柱J2接15V负端。2每次改接电路或改换直流稳压电源的输出粗调旋钮，需先拔出与电源的连接线，而不必用关闭电源开关来实现。3在做受控电流源实验时，不要使电流源负载开路。讨论题：1分析图2.5.14(a)和(b)所示电路中受控源的外特性，求出图2.5.14(a)转移电阻m=v2/i和图2.5.14(b)转移电导Gm=i5/v1。RRRRRi1i2i3i4i5V1iRfR2R3V2+-+-(a) CCVS(b) VCCS图2.5.14 受控源电路+-2受控源的控制特性是否适用于正弦交流信号？实验名称：交流信号的几种常用参数测量教材名称：电工电子实验技术上册河海大学出版社2005年9月第2版电工电子实验手册南京邮电大学电工电子实验中心 2004年实验目的：1了解V212型双踪示波器的使用方法。2了解8112函数信号发生器的使用方法。3能够初步掌握示波器和信号发生器使用。4了解SX2172型交流毫伏表的使用方法。实验原理：1示波器是现代测量中最常用的仪器之一，它能够直观地观察被测信号的真实波形，直接测量信号幅度、周期和时间，并能同时显示几个信号进行比较测量。测量时要注意：测量幅度时要把垂直灵敏度微调关到cal位置；测量时间时要把扫描速率微调关到cal位置，否则测量出的值是不正确的。测量时首先要使示波器显示的波形稳定、大小适中，然后读出相关数据，根据公式计算出所要测量的参数值。Up-p=HV/div T=S/div； f=1/TH: 对应UP-P的高度（满格为八格）； L：对应T的长度（满格为十格），如图5.4.1所示。 V/div: 示波器垂直灵敏度转换开关的刻度数；S/div: 示波器扫描速率转换开关的刻度数。TUP-P tu图5.4.1另外，值得一提的是在测量高频信号和脉冲信号时，必须使用带探头的电缆线，而且探头的接地点应选择在测量点附近。因为探头的使用可以提高示波器的输入阻抗，减小示波器输入电容对被测电路的影响。探头还具有101倍的衰减，但同时也使示波器的灵敏度降低到原值的1/10。在测量高频信号相位差时，还必须注意两信号的电缆长度和特性必须一致，否则会因此带来较大的测量误差（一般电缆延迟时间为5ns/m）。总之，示波器测量技术是一种最灵活、最多用的测量技术。2函数信号发生器是一种使用很普遍的信号源。它具有三种基本波形，分别为正弦波、对称方波、三角波。通过改变波形的占空比还能得到巨型脉冲波和锯齿波。其频率可从0.1Hz2MHz变化。在使用时，通常要调节信号源的波形、频率、幅度。3交流毫伏表是专门用来测量正弦波交流信号电压有效值的仪表。对于方波与三角波，其表头指针位置只是它们的平均值位置，但可通过间接方式求得它们的有效值。若交流毫伏表显示的电压为U，则方波有效值为0.9U，三角波有效值为1.036U。另外，用交流毫伏表来测量电平值时，应该选用以0.7746伏为参考点的刻度线。其电平值等于转换开关的刻度数加上表针的指示数。实验任务与步骤：1示波器使用前应将其调到适当的工作状态，需调整哪些旋钮和开关。结合实际操作列出基本操作程序。2示波器上显示波形不稳定(如左右跑动或图形线条连成一片)， 需调整哪些旋钮和开关。3根据给定条件，操作后填空：A周期T和脉宽测量：信号源输出方波，f=1000Hz，由示波器观察得T=_ms，脉宽=_ms。B频率f 测量：改换信号为三角波，调整信号源频率，使得三角波的周期T=200s(由示波器观察)则频率 f =_Hz。C“RAMP/PULES”或“SYM”旋钮对波形的影响：信号源输出脉冲波，频率f=2000Hz，调整“RAMP/PULES”或“SYM”旋钮由“CAL”位置到顺时旋转到底的过程中，f 的变化趋势，f_， 脉宽的变化趋势，_，约占T的_%；信号源改为正弦波输出时调整“RAMP/PULES”或“SYM”旋钮，示波器显示屏上波形将_，此旋钮置于_位置时其输出才是真正的正弦波。D幅度测量：信号源正弦波输出时将“AMPLITUDE”旋钮顺时针旋转到底，用示波器测得电压峰峰值，用毫伏表测量有效值和电平值。Vpp=_V 。按入“ATT”键后 Vpp=_V 。 两者相差_倍。U=_V。 按入“ATT”键后 U=_V。 两者相差_倍。K=_(dB) 按入“ATT”键后 K=_(dB) 两者相差_倍。4操作信号发生器和示波器，在示波器上显示出电压正峰值为6伏、负峰值为1伏、频率f=10kHz、占空比/=20%的矩形脉冲信号，确认无误后请指导教师检查。实验提示：讨论题：1调整函数信号发生器的“AMPLITUDE”(幅度)旋钮或双踪示波器的“VOLTS/DIV”(垂直偏转灵敏度)旋钮都能使显示波形的垂直幅度发生变化。请说明其实质性差别及分别适用于什么情况。2调整函数信号发生器的频率旋钮或双踪示波器的“TIME/DIV”(水平偏转灵敏度)旋钮都能使显示波形的水平宽度发生变化。请说明其实质性差别及分别适用于什么情况。3调整函数信号发生器的频率旋钮或调整函数信号发生器的“RAMP/PULSE”或“AYM”(锯齿波/脉冲波)旋钮都能使输出信号的频率发生变化。请说明其实质性差别及分别适用于什么情况。实验名称：一阶RC电路的阶跃响应教材名称：电工电子实验技术上册河海大学出版社2005年9月第2版电工电子实验手册南京邮电大学电工电子实验中心 2004年实验目的：1学习用示波器和信号发生器研究一阶电路暂态响应的方法。2学习从不同的RC一阶电路响应波形上读取时间常数。1 正确区分响应波形中的零输入响应和零状态响应。2 研究RC微分电路和积分电路。微分电路和积分电路。实验原理：为了能用示波器观察阶跃信号作用于一阶电路的过渡过程，就要求电路周期性的重复过渡过程。为此，采用给RC电路加周期方波信号激励的方法实现。一般认为过渡过程在4 5 时间内结束。因此方波周期T应大于10倍的电路时间常数，即T10 。VsVsttt(a)(b)(c)T/2T图5.8.2 T10VcVr1.如图5.8.1电路，=(Ro+R1)C，当脉冲宽度 T1=T/25 时，电容上的电压响应为： Vc(t)=Vs(1et/) (V) (0tT/2)(5-8-1) Vc(t)=Vse(tT/2)/ (V) (T/2tT)(5-8-2)波形如图5.8.2 (b)。电阻上的电压响应为：Vr(t)=VsR1/(Ro+R1)et/ (V) (0tT1VsVsV2V1VsV2V1-V1-V2-Vsttt(a)(b)(c)VrVcVs(T/2tT1。电路在方波信号激励下电容充放电波形和电阻上的电压波形分别如图5.8.3 (b)，(c) 所示。需指出的是： 图中坐标原点t0，而是t5 后的波形图。因为当0tT/2时，信号源以电压Vs加在电路上，t=0时电容开始充电并趋向于稳态值Vs。由于较大，当 t=T/2时充电尚未结束， 但信号源的输出电压跃变为零，电容开始放电并趋于零。t=T时放电亦未结束，输入又跃变为Vs，电容又开始充电，这次充电Vc(t)的初始值不为零，充电起点高了。到3T/2时电容电压高于T/2时的电容电压，电容又开始放电并趋于零。到2T时电容电压高于T时的电容电压。这段时间内电容充电多，放电少，且随着每次充电的初始值不断提高，充电量逐次减少，随着放电的初始值不断提高，放电量逐次增大。若干周期(t5 )后，电容充放电量相等，进入周期性稳定状态，即如图5.8.3(b)所示。根据三要素法，电容充电电压为Vc(t)=Vs+(V1Vs)et/ (V) 则V2=Vc(T1)=Vs+(V1Vs)eT1/ (V)由此可得到=T1/ln(V1Vs)/(V2Vs) (5-8-5)同理，在电容充电期间电阻上的电压波形为：Vr(t)=V2et/ (V) 则 V1=Vr(T1)=V2eT1/ (V) 可得 =T1/ln(V2/V1) (5-8-6)从示波器上读到V1，V2，Vs值分别代入(5-8-5)或(5-8-6) 均可求得电路时间常数值。实验任务与步骤：1使示波器水平扫描光迹与坐标片上横坐标重合(定位水平轴)后Y通道置DC输入。 2信号发生器输出送示波器，调节信号发生器，输出f=1.25kHz，周期T=800s，脉宽T1=400s，电压峰峰值Vs=2V的方波信号。将“DC OFFSET”旋钮拉出并调节到适当位置。使方波信号幅度在0V到2V之间跃变(无负脉冲)。并使显示波形适当大些，便于后面读数。 3按图5.8.1连接电路，用示波器观察电容充放电波形如图5.8.2 (b)并读测值记于表5.8.1中。 4用示波器观察电阻R1上的波形，如图5.8.2 (c)，并读测值并记于表5.8.1中。 步骤3，4中为了较精确地测量值，读数时可将示波器的水平移位旋钮拉出，则波形在水平方向被放大10倍，水平轴每厘米的时间值为原先的1/10 。 5将图5.8.1电路中0.047F电容器改用1F的，用示波器观察电容器上充放电波形，如图5.8.3 (b) 所示，读测V1和V2值记于表5.8.1中。并代入式(5-8-5)计算值记于表5.8.1中。6用示波器观察电阻R1上的波形，如图5.8.3 (c)，读测V1和V2值并记于表5.8.1中。代入式(5-8-6) 计算值记于表5.8.1中。表 5.8.1步骤测试波形V1V23C4R5C6R 7调整“DC OFFSET”旋钮，使输出信号成为对称于横坐标的方波信号。分别按步骤5，6 观察电容和电阻上的电压波形，画出波形图并与图5.8.3 作比较。作图时应注意：A各波形与输入方波信号在时间上的对应关系。B各波形相对于横坐标的位置。实验提示：测量时要把时间轴刻度/格减小些，否则难以读出。讨论题：1全响应可分解为零输入响应和零状态响应。试分析图5.8.2 (b)，图5.8.3 (b)中分别对应方波信号前、后各半个周期的响应中包含了哪些分量?2步骤7中0.047F和1F电容上的电压响应包含了哪些响应?(按对应方波信号前、后半周分别分析。)3一个周期信号，可用一系列的阶跃信号来表示，请把图5.8.2 (a) 周期信号中的第一个周期用阶跃信号来表示。(写出电压表达式并画出波形图。)实验名称：正弦电路相位差测量教材名称：电工电子实验技术上册河海大学出版社2005年9月第2版电工电子实验手册南京邮电大学电工电子实验中心 2004年实验目的：1掌握交流毫伏表的使用方法。2学习用双迹法测量同频正弦信号相位差方法。V1(t)V2(t)tL1L2图5.5.1 双迹法测量相位差3绘制RC电路的幅频，相频特性曲线。实验原理：设两同频正弦电压 V1(t)=Vm1sin(t+j1)， V2(t)=Vm2sin(t+j2)。它们的相位差即两正弦电压的初相差，为一与时间无关的参数j=j1j2一般相位差的测量是指测出两同频正弦信号之间的相位差。 对于脉冲等非正弦周期信号，通常以时间差作为它们之间相位关系的表征。用示波器测量同频信号相位差一般用双迹法测量。1 双迹法将电压V1(t)，V2(t)分别加到双踪示波器的“CH1”和“CH2”两个输入端，调节示波器在荧光屏上显示出稳定清晰的波形，并使两个波形都对称于横坐标，如图5.5.1。读取波形半周所占横轴长度，设为L2(cm)，读出两波形过零点的间隔L1(cm)，则相位差j=180L1/L2 这种方法使用方便，但测量精度主要取决于示波器 Y、X 通道两个输入电路自身的相移特性、视差及光迹不够细等原因。为了减少误差，在调整示波器时应使波形的半周期在荧光屏上所占长度尽量长，这样可以提高时基分辨率。 2 RC耦合电路图5.5.2 电路是常用的RC耦合电路。其中，电阻R可视为负载，电容C隔断直流通交流。由于容抗与频率成反比，且自身的电压与电流不同相，因此将电阻上的电压作为输出电压时其幅度和相位均与输入电压的频率相关，这就是我们要研究的幅频特性和相频特性。图5.5.2电路用频域表示时，其输出输入电压之比可用下式表示：幅度： VR/Vs=1/ =1/(5-5-1)相位角： j=arctg1/(RC)=arctg1/()(5-5-2)可见，它们都是频率的函数。据此画出的曲线分别称为幅频特性和相频特性曲线。如图5.5.3 (a)，(b) 所示。jVs(t)CRVR(t)图5.5.2 RC耦合电路10.7071/t(a)(b)图5.5.3 RC耦合电路的传输特性曲线w1/tw4590VR/Vs式(5-5-1) 和 (5-5-2)中的=RC 称为时间常数，当=1/ =o时，VR/Vs=0.707，这时电路的输出功率是最大输出功率的一