电工试验讲义9讲解

1、实验一 常用仪器仪表的使用、实验目的通过此次实验要求学生了解掌握电子电工学常用的仪器原理及使用方法，为后续实验打下基础二、实验仪器1万用表 （ 模拟式或数字式）一台2示波器 （ 模拟式或数字式）一台3 DG03智能函数发生器挂件或 EM1634函数发生器一台4DGJ-2 型实验操作台一台三、预习要求仔细阅读附录一至五，并交一份预习报告。四、实验内容 1用万用表测量一些电阻阻值，用万用表会判断例如电解电容、三极管等的好坏。2用函数发生器发出不同种类不同频率幅值也不相同的波形用示波器进行观察并记录至 少两个以上波形。3熟悉 DG J-2 型电工实验装置台的使用包括开启、插挂件、遇到报警即时复位。具

2、体 将用到的挂箱可以按照实验指导书上实验仪器一栏逐一认识。五、实验报告要求 将实验当中遇到的问题及解决问题的过程进行描述，另外再把示波器观察到的波形 用坐标纸描绘下来贴于实验报告上（必须有相关参数标在图上） 。实验二 基尔霍夫定律和叠加定理、实验目的1. 验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。2. 验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。3. 学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。二、原理说明基尔霍夫定律是电路的基本定律， 测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律，即对电路中的任一节点而言，应有I=0

3、 ；对任何一个闭合回路而言，应有U=0 。叠加定理指出：在有几个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流 或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电 压的代数和。线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小 K 倍时，由该激励 产生的响应 （即在电路其他各电阻元件上所建立的电流和电压值） 也将增加或减小 K 倍。运用上述定律时，必须注意预先设定电流的参考方向和电压的参考极性。三、预习思考题根据图 2-1 或图 2-2 所示电路，计算各支路电流和各电阻两端电压，并计入表中。利用 DGJ-03 实验挂箱上的“基尔霍夫定律 / 叠加原理”线路，

4、天煌实验台按图 2-1接线 , 求是实验台按图 2-2 接线。I 1 R1A1510R2 I 2 BI31K6V2UV2 12510电流插座电源插头R4510R5330图 2-1图2 2-2被测量 计算值I1 （mA）I2 （mA）I3 （mA）E1（V）E2（V）UR1（V）UR2（V）UR3（V）UR4（V）UR5（V）E1 单独作用E2 单独作用E1、E2 共同作用四、实验设备序号名称型号与规格数量备注1直流数字毫安表12直流数字电压表13直流稳压电源6V， 12V14可调直流稳压电源030V15叠加原理实验电路板1DGJ-03 或 DG05五、实验内容1. 实验前先设定三条支路的电流参

5、考方向，如图中的I1、 I2、 I3所示，并熟悉线路结构，掌握各开关的操作使用方法。2. 熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“+、”两端（注意思靠红线接“”时选择的参考方向。 ）3. 用直流数字电压表测量电压值时，注意预先标明各电压的极性，记录、号。 自行设计电路验证齐次性（比例性） 、叠加性和成立范围，设计表格记录好一切数 据后分析处理数据，从而加深对定理的理解。六、实验注意事项1. 所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准，不以电源指示为准。2. 防止电源两端短路。3. 注意仪表量程的更换。七、实验报告1. 根据实验数据，选定实验电路中的任一节点，验证 KCL 的正

6、确性。2. 根据实验数据，选定实验电路中的任一闭合回路，验证 KVL 的正确性。3. 根据实验数据，分别举例验证叠加性、齐次性、线性与非线性是如何体现。4. 误差原因分析。5. 心得体会及其它。实验三 戴维宁定理（设计性实验一）一、实验目的1. 学会使用 EWB 分析设计电路。2. 设计验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，通过实验加深对这两个定理的理解。二、实验原理1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余 部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络） 。戴维宁定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个等效电压源来代替，此电 压源的电动势 EO 等于

7、这个有源二端网络的开路电压UOC，其等效内阻 RO 等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻Req。EO 和 RO称为有源二端网络的等效参数。2. 有源二端网络的等效参数的测量方法（1）开路电压、短路电流法（测 EO和 RO） 在有源二端网络输出端开始时，用电压表直接测其输出端的开路电压UOC，然后再将其输出端短路，测其短路电流ISC，则等效电压源的电动势 EO=UOC等效内阻为 RO= U OC/I SC若有源二端网络的内阻值很低时， 则不宜测其短路电流。 此时可采用下面的伏安法。 （2）伏安法（测 EO和 RO）用电压表、 电流表测出有源二端网络的

8、外特性如图3 1所示。根据外特性曲线求出斜率 tg ，则内阻 RO=tg= U/I= U OC /I SC用伏安法，主要是测出开路电压 UOC和电流为额定值 IN 时的输出端电压值 UN。 等效电压源的电动势 EO=UOC等效内阻为 RO=（UOC UN）/IN（ 3）零示法（测 EO） 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大 的误差，为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图32 所示。零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与电源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”，然后将电路断开，测量此时稳

9、压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。（ 4）半电压法（测 RO）如图 3 3 所示，当负载电压为被测网络开路电压一半时，负载电阻RL（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。三、预习内容1. 设计出能证明戴维南定理和诺顿定理成立的实验。被测有源二端网络参考如图34。2.+利用计算机仿真软件分析所设计的实验电路，并记录需要的数据。 四、实验设备序号名称型号和规格数量备注1直流数字毫安表12直流数字电压表13可调直流稳压电源0 30v14可调直流恒流源15戴维南定理实验电路板1DGJ-05 或 DG056电位器1K17可变电阻箱099999.91DGJ-05 或 DG0

10、9五、实验内容1. 在实验室实践所设计的实验，步骤自拟。六、注意事项1. 防止电压源两端短路。2. 防止恒流源两端开路。3. 测量时，注意仪表量程的及时更换。4. 改接线路时，要关掉电源。七、实验报告1. 根据实验结果绘图，验证定理的正确性。2. 归纳总结实验结果。3. 心得体会及其它。实验六 单级放大电路一、 实验目的1. 熟悉电子元器件和模拟电路挂箱及实验电路板。2. 掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。3. 学习测量放大器 Q 点和 Av、Ri、R0的方法，了解共射极电路特性。4. 学习放大电路的动态性能。二、实验仪器1. 示波器2. 信号发生器 DG033. 万用表4

11、. 模拟电路实验板5. 数字模拟挂箱 D71三、预习要求1. 三极管及单管放大器工作原理。2. 放大器动态和静态的测量方法。四、实验内容及步骤（一）装接电路与简单测量1. 判断实验板上三极管的极性及好坏，测量+12V 电源是否正常以及电解电容 C1、 C2 、CE1的极性和好坏。2. 按图 6-1 所示使用到第一级放大电路 （围绕第一个三极管） 。RW1 调到电阻最大位置 （防 止直流电过大地加在三极管的基极） 。（二）静态测量与调整调整电位器 RW1 的值，用万用表测量，使 UE=2.2V ，计算和实测放大电路的 Ube 、 Uce 、RB 、 IB 和 Ic的值，并将结果填于表 6-1表

12、6-1实测计算Ube（v）Uce（v）RB( k )IB（A）Ic(mA)注意 : RB= RW1+ RB1测量时应关断电源并将 RW1上的开关断开。（三）动态研究1. 先不接负载（即 RL=），将信号发出的正弦波的频率调到f=1KHz ，峰 -峰值为 20mv，接到放大器的输入端 UI，用示波器观察输入端和输出端 UO1 的波形，并比较相位的变化， 将观察到的波形数据填于表 6-2图 6-1 单级放大电路表 6-2实测实测计算估算ui(mv)uo (v)AVAV20mv2.保持 UI=20mv 不变，放大器接入负载 RL，改变其数值从而得到不同的几组UO1 值。填入表 6-3表 6-3负载实

13、测实测计算估算RLUIUO1AVAV3. 不接负载（即 RL=），保持信号源输出频率不变，逐渐加大幅度，观察放大器输出端UO1 最大不失真波形并记录在表 6-48表 6-4实测实测计算估算UI (mv)UO1 (v)AVAV4.保持 UI=20mv 不变， 改变 RW1（通过旋动电位器即增大减小它接入电路的数值），观察输出端 UO1 波形变化，用示波器观测 UB、UC、UE的波形及相关参数填入表 6-5表 6-5RW1UBUCUEU O1波形现象最大合适最小5. 输入电阻 Ri 的测量为了测量放大器的输入电阻，按图6 2 电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻 R，在放大器正常工作

14、的情况下， 测出 US和 Ui ，则根据输入电阻的定义 可得RiUiIiUiURUi US UiR图 6 2 输入、输出电阻测量电路测量时应注意下列几点 : 由于电阻 R 两端没有电路公共接地点，所以测量R两端电压 U R时必须分别测出US和 Ui ，然后按 UR US Ui求出 UR值。 电阻 R 的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取R 与 Ri 为同一数量级为好，本实验可取 R12K 。6. 输出电阻 R0 的测量按图 6-2 电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载RL 的输出电压 UO和接入负载后的输出电压 UL，根据ULR RLR UORO RL即可求出UO

15、RO ( UO 1)R LUL在测试中应注意，必须保持 RL 接入前后输入信号的大小不变。五、实验报告1. 记录全部的实验测量结果及波形。2. 结合电路理论知识，计算单级放大电路的电压放大倍数、输入电阻、输出电阻，并与 实际测量值进行比较，分析误差结果、产生误差的原因及改进办法或方案。3. 按实验内容和测量要求详细写出的实验报告。.10实验七 设计带负反馈的二级放大电路设计性实验二）、实验任务1. 设计带负反馈的二级放大电路，要求放大倍数在30 200 之间。2. 测试此放大电路的开环参数和闭环参数。、实验要求1. 设计成开环电路，调整电路接线和电路参数使输出不失真且无振荡，并达到放大 倍数要

16、求。2. 设计成闭环电路，调整电路接线和电路参数使输出不失真且无振荡，并达到放大 倍数要求。3. 利用计算机仿真软件分析所设计的电路的可行性，并记录需要的数据。4. 测量符合设计要求时开环电路的频率特性（即上限频率和下限频率）5. 测量符合设计要求时闭环电路的频率特性（即上限频率和下限频率）6. 将测量值和计算值进行比较，研究负反馈对放大器性能的影响。三、实验提示和原理说明1. 多级放大器的放大倍数存在级联关系，即：A vA v1Av2A vn。2. 负反馈电路能改善失真，所以设计成闭环电路时可采用加入负反馈环节。3. 若保持电路输入信号的幅度不变，逐步增加输入信号的频率，直到示波器上波形 的

17、幅度减小为原来的 70，这时得到的信号频率即为放大电路的上限频率fH。4. 同样，保持电路输入信 号幅度不变，逐步减小输入信 号频率，直到示波器上波形的 幅度减小为原来的 70，这时 得到的信号频率即为放大电路 的下限频率 fL。四、实验报告1. 设计实验电路原理图，确定电路参数值，理论计算电路的放大倍数和上、下限频 率，记录仿真电路图和仿真分析参数。2. 设计实验步骤和实验测试数据表格，结合仿真结果，比较实验值与理论值，分析 误差原因。3. 整理实验数据，作出开环、闭环电路的频率特性曲线，标明上限频率和下限频率。4. 根据实验数据，总结负反馈对放大电路的影响。11实验八 运算放大器的应用设计

18、（设计性实验三）一、实验任务 1.利用运算放大器设计电压跟随器、反相比例放大器、同相比例放大器、比例求和电路 等。2. 分析和掌握用集成运算放大器组成比例、求和电路的特点及性能。二、实验要求1. 利用计算机仿真软件分析所设计的电路的可行性，并记录需要的数据。2. 设计电压跟随器，并用万用表测量其在一定输入电压下，带负载和不带负载时的输出 电压值，和理论值进行比较，并对其进行误差分析。3. 设计反相比例放大器，满足关系式：U0= 10Ui，用万用表测量不同输入电压下的输出电压值，和理论值进行比较，并对其进行线性度和误差分析。4. 设计同相比例放大器，满足关系式：U0=11U i，用万用表测量不同

19、输入电压下的输出电压值，和理论值进行比较，并对其进行线性度误差分析。5. 设计反相求和放大电路，满足关系式：U0=10U 110U2，用万用表测量放大器的各输入、输出电压值，和理论值进行比较，并对其进行误差分析 .6. 设计双端输入求和放大电路， 满足关系式： U 0=5.5U 1 10U 2 二输入端电压各取正、 负 值的组合，测量放大器各不同的输入、输出电压值，和理论值进行比较，并对其进行误 差分析。三、实验提示和原理说明1.运算放大器的理想化条件：开环放大倍数A ，输入阻抗 ri，输出阻抗 r o0。2. 注意和理解输出端与“” 、“”输入端的相位关系。四、实验报告1. 设计实验电路原理

20、图，确定电路参数值，理论计算电路的放大倍数，并记录仿真电路 和仿真分析参数。2.设计实验步骤，总结本实验中五种运算电路的特点及性能。3. 设计测试数据表格，分析理论计算与实验结果误差的原因。12实验九组合逻辑电路的设计与化简一、 实验目的1. 掌握组合逻辑电路（ SSI）的设计与化简方法；2. 掌握用基本集成芯片设计组合电路的方法。二、 实验器材1. 数字、模拟实验挂箱2. 集成芯片1件74LS00四 2 输入 TTL 与非门1片TC4011四 2 输入 CMOS 与非门1片74LS10三 3 输入 TTL 与非门1片74LS3863. 导线若干 三、 预习要求四 2 输入异或门1片1. 了解

21、实验所需集成芯片的引脚功能；2. 复习组合逻辑电路设计与化简的方法；3. 完成各实验内容中的原理电路图。四、实验内容及步骤实验前选择实验用的集成芯片， 按自己设计的实验接线图接好连线， 特别注意 V CC及地 线不能接错。 线接好后经实验指导老师检查无误方可通电实验。 实验中改动接线须先断开电 源，接好线后再通电实验。1. 测试门电路的逻辑功能分别将集成芯片 74LS00 、TC4011 插入挂箱的集成芯片插座中， 接好 V CC和地线， 输入 端接 8-Output of Switch Level （电平开关输出插口）任意两个，输出端接电平显示发光二极 管（ 8-Input of Logic

22、 Level ）任意一个，列出各自的真值表，写出逻辑表达式。 （集成芯片的 引脚图见图 9-4 、图 9-5 、图 9-6、图 9-7） 2.TTL 门电路（ 74LS00 ）主要参数的测试（1）输出高电平 V OH与输出低电平 VOL 的测定。VOH是指输入端有一个或一个以上为低电平时的输出高电平值，其测试图如图9-1 所示。VOL是指输入端全部接高电平时的输出低电平值，其测试图如图9-2 所示。V CC （ +5V ）V CC （ +5V ）图 9-1 V OH 的测试电路图 9-2 V OL 的测试电路133. 利用逻辑门控制输出 用一片 74LS00 按图 和高电平“ 1”时，用示波器

23、分别观察输出端 出脉冲的控制作用。9-3 接线，在 X 输入端输入连续脉冲，在 S 输入端分别加低电平 “ 0”Y 的波形，将结果填入表 9-3 中，讨论 S 对输XXS& Y图 9-3 与门控制输出输入 XYtt0输出 YYt（ S=0 时）0输出 YYt（ S=1 时）0t表 9-3 与非门控制输出4. 用最少的 2 输入与非门实现下列逻辑函数，画出逻辑电路图，并用实验验证。 F1=（A，B， C， D）=m（0，1，2，3，4，5，10，11，14，15） F2=ABC （ AB+CD+AD ）5. 设计一表决电路。 某三人参加会议，对某项提案进行表决，如果同意，就按下桌前的按钮，用逻辑

24、“1”表示，如果不同意，就不按，用逻辑“0”表示。如果三人中有两人或两人以上同意，提案就通过，用逻辑“ 1”表示，否则就不通过，用逻辑“ 0”表示。试用 74LS00、TC4011 各一 片实现上述功能。6. 利用 74LS386 设计四输入变量的奇偶校验电路， 若输入“ 1”的个数为偶， 则输出为 “0”， 否则为“ 1”。141312111098Vcc&GND1234567图 9-4 74LS00 的外引脚图1 2 3 4 5 6 7图 9-5 TC4011 的外引脚图14141312 11 1098Vcc&GND123567141312111098Vcc=1=1=1=1GND123456

25、7图 9-7 74LS386 的引脚图图 9-6 74LS10 的引脚图五、 实验报告要求与讨论1. 根据题目要求，写出化简过程，画出设计逻辑电路图。2. 说明实验过程中出现故障的原因及排除方法。3. 思考题：有同学用完好的 74LS12（OC 门）代替 74LS10组装实验电路， 发现无输出， 试分析原因， 74LS12 引脚排列与 74LS10 相同。15实验十 译码器、数据选择器和加法器、实验目的1. 掌握中规模集成电路 （MSI） 74LS138 、74LS151 和 74LS283 的逻辑功能及其测试方法；2. 掌握用中规模集成电路设计组合逻辑电路的方法。、实验器材1. 数字电路学习

26、机 1 台2. 集成芯片74LS1383 线- 8线译码器1 片74LS1518 选 1数据选择器1 片74LS2834 位二进制超前进位全加器2 片74LS00四 2输入 TTL与非门2 片3. 导线若干、预习要求1. 了解 74LS138 、74LS151 和 74LS283 的工作原理、引脚图、逻辑功能及使用方法；2. 复习用中规模集成电路设计组合逻辑电路的方法；3. 根据实验内容的要求画出原理电路图。表 3-1 74LS138 功能表输入输出使能选择G1G2AG2BABCY0Y1Y2Y3Y4Y5Y6Y7XHXXXXHHHHHHHHXXHXXXHHHHHHHHLXXXXXHHHHHHHH

27、HLLLLLLHHHHHHHHLLLLHHLHHHHHHHLLLHLHHLHHHHHHLLLHHHHHLHHHHHLLHLLHHHHLHHHHLLHLHHHHHHLHHHLLHHLHHHHHHLHHLLHHHHHHHHHHL四、实验内容及步骤1. 译码器、数据选择器、加法器的逻辑功能测试（1）译码器功能测试。本实验采用的中规模集成电路 74LS138 是一个 3 线 -8 线译码器。其功能表如表 3-1 所 示，其引脚见图 3-1，按表 3-1 逐项测试 74LS138 的逻辑功能。（2）数据选择器功能测试。本实验采用的中规模集成电路 74LS151 是一个八选一数据选择器，其引脚图见图 3-

28、2 所示，功能表如表 3-2 所示，按表 3-2 逐项测试 74LS151 的逻辑功能。表 3-2 74LS151 功能表16输入输出选择选通YWABCS100000D00010D10100D20110D31000D41010D51100D61110D7图 3-1 74LS138 的引脚图图 3-3 74LS283 的引脚图图 3-2 74LS151 的引脚图（3）加法器的逻辑功能测试。本实验采用的 74LS283 是四位超前进位全加器， A4A3A 2A1和 B4B3B2B1为两个四位二进 制加数输入端， C0 为低位进位输入， 4321 为和数输出， C4为总进位输出。其引脚图 见图 3-

29、3。按表 3-3 所给的数进行测试，将结果填入表中。表 3-3 74LS283 加法器逻辑功能测试输入输出C0/C0A4 A3 A2 A1B4 B3 B2 B14/43/32/21/1C4/C40/1000010000111100101011001101100112. 用译码器、数据选择器实现逻辑函数（ 1）用 74LS138 实现下列函数，必要时可附加一片74LS00 。F（A， B，C）=m（1，2，3，4，5）（ 2）用 74LS151 实现下列函数。F（A ， B，C）=m（1，3，5，6，7）3. 设计 BCD 码加法器用两片 74LS283 设计一 BCD 码加法器，必要时可附加

30、2输入与非门。 画出原理电路图， 用实验验证，并记录实验结果。填入表 3-4 中，其中 D13D12D11D10 和 D23D 22D 21D 20为加法器 的输入， D4为加法器的进位输出， D3D2D1D0 为加法器的输出。表 3-4 BCD 码加法器17D 13D 12D 11D 10D 23D 22D21D20D4D3D2D1D000000001001000110100000001010110011110001001D 13D 12D 11D 10D23D22D 21D 20D4D3D2D1D000000001001000110100100101010110011110001001五、

31、实验报告要求与讨论1. 整理实验数据、图表并对实验结果进行分析讨论。2. 思考题：试设计一个四位二进制求补码的电路。18实验十一 时序逻辑电路分析、设计与测试（设计性实验四）、实验目的1. 进一步熟悉时序逻辑电路的分析方法；2. 掌握时序逻辑电路的测试方法；3. 熟悉脉冲型同步时序电路的设计与测试方法；4. 熟悉脉冲型异步时序电路的设计与测试方法。、实验器材1. 数字、模拟实验挂箱1台2. 双踪示波器1台3. 万用表1台4. 集成芯片74LS112双 JK（TTL ）触发器2片74LS74双 D（TTL ）触发器2片74LS20双四输入 TTL 与非门2片74LS00四 2 输入 TTL 与非

32、门2片5、导线若干三、预习要求1. 复习时序逻辑电路的分析、设计及测试方法；2. 了解常用集成芯片的功能。四、实验内容及步骤（一）实验原理1.时序逻辑电路的分析与测试 对时序逻辑电路的测试，可在 CP 端加入合适的脉冲信号，然后观察各单元部件之间的 配合是否满足要求。例如，对图11-1 所示 3 位二进制异步加法计数器的测试，可以采用以下几种方法：FF 0 FF 1 FF 2图 11-1 计数器的测试电路（1）用示波器观察波形。在计数器的 CP 端加入 1KHz 的脉冲信号，然后用示波器分别测 试脉冲信号 CP 的波形及计数器的输出端 Q0、Ql、Q2 的波形。（2）用 0-l（LED 管）显

33、示器显示二进制数。在计数器的CP 端加入 1Hz 的脉冲信号，然后用 0-1（ LED 管）显示器观察计数器的输出端 Q0、Q1、Q2 状态的变化。（3）用数码管显示。 在计数器的 CP端加入 1Hz 的脉冲信号， 将计数器的输出端接至字符译 码器，译码器的输出接至数码管，由数码管可以显示计数器 CP 端输入脉冲的个数。2. 时序逻辑电路的设计时序电路的设计， 就是根据给定的逻辑关系， 求出满足此逻辑关系的最简单的逻辑电路19 图。时序电路的设计一般按以下几个步骤进行：(1) 分析给定的逻辑关系，确定输入变量和输出变量，建立状态表或状态图。(2) 状态化简，即合并重复状态，以得到最简单的状态图。(3) 状态分配，即状态编码，对每个状态指定一个二进制编码。(4) 确定触发器的个数和类型，求出输出方程、状态方程和驱动方程，并检查能否自启 动，若不能，则需对电路方程进行修改。(5) 根据输出方程、状态方程和驱动方程画出逻辑图。 由于时序电路有同步时序电路和异步时序电路两种类型， 在处理设计步骤的时候， 对于 异步时序逻辑电路， 在把