电子技术实验讲义——西安电子科技大学编写

1、电子技术实验电子技术实验讲义电子技术实验室西安电子科技大学2009年3月55第一章 电路分析原理实验11.1常用电子仪器的使用11.1.1实验目的11.1.2相关知识11.1.3实验仪器及设备81.1.4实验内容与步骤81.1.5实验报告要求111.1.6思考题111.2元件伏安特性的测试111.2.1实验目的111.2.2相关知识121.2.3实验仪器及设备141.2.4实验内容与步骤141.2.5实验报告要求161.3基尔霍夫定律和叠加定理161.3.1实验目的161.3.2相关知识161.3.3实验仪器及设备171.3.4实验内容与步骤171.3.5实验报告要求181.4戴维南定理191

2、.4.1实验目的191.4.2相关知识191.4.3实验仪器及设备211.4.4实验内容与步骤211.4.5实验报告要求221.5运算放大器和受控源221.5.1实验目的221.5.2相关知识221.5.3实验仪器及设备261.5.4实验内容及步骤261.5.5实验报告要求281.6一阶、二阶动态电路291.6.1实验目的291.6.2相关知识291.6.3实验仪器及设备321.6.4实验内容及步骤321.6.5实验报告要求331.7正弦交流电路的研究331.7.1实验目的331.7.2相关知识331.7.3实验仪器及设备351.7.4实验内容与步骤351.7.5实验报告要求371.8RC电路

3、频率特性的研究371.8.1实验目的371.8.2相关知识371.8.3实验仪器及设备411.8.4实验内容与步骤411.8.5实验报告要求411.9二端口网络的研究421.9.1实验目的421.9.2相关知识421.9.3实验仪器及设备441.9.4 实验内容与步骤441.10简单万用表线路计算和校验451.10.1实验目的451.10.2相关知识451.10.3实验仪器及设备521.10.4实验内容与步骤521.10.5实验报告要求54耿彦明 编写 20093 第一章 电路分析原理实验1.1 常用电子仪器的使用1.1.1 实验目的1.学习常用电子仪器的基本操作与使用方法。2.学会正确进行简

4、单数据处理和撰写实验报告。1.1.2 相关知识 一、电子技术实验中常用电子仪器及其与实验电路组成的电路与测试系统电子技术实验中，最为常用的电子仪器有：直流稳压电源、低频信号发生器、万用表、晶体管毫伏表、示波器等。各仪器作用如下：直流稳压电源：为电路提供能量。低频信号发生器：输出频率与幅度可调的各种信号波形（正弦波或非正弦波），为电路提供输入信号。万用表：用于测试电路的静态工作点和直流信号的值，测量交流电压、电流（有效值）时仅限于工作频率较低的信号，还可用于测量电阻阻值。晶体管毫伏表：用于测量交流信号的有效值。示波器：用来观察信号波形，监测电路的工作状态，能够测量波形的周期（或频率）、幅度、相位

5、差及观察电路的特性曲线。由各仪器与实验电路组成的电路与测试系统示意图如图1-1-1所示。动态测试波形输出静态测试信号低频信号发生器直流稳压电源实 验 电 路示 波 器毫 伏 表万 用 表图1-1-1 常用仪器与实验电路连接示意图二、示波器波形显示原理1.示波管示波管是示波器的核心部件。普通示波管的基本结构如图1-1-2所示，包括三个部分：电子枪、偏转系统、荧光屏。这三部分都密封在玻璃壳内，成为一个真空器件。它把电信号变成发光的图形。阴极K控制栅极G预加速阳极A3聚焦阳极A2加速阳极A1负高压电源低压电源正高压电源来自X轴放大器来自Y轴放大器后加速阳极A4电子枪偏转系统Y偏转板X偏转板辉度聚焦荧

6、光屏灯丝FRP1RP2RP3RP4RP5R4R5R6R7R3R1R2图1-1-2 示波管结构及其供电电路示意图（1）电子枪电子枪的任务是发射电子并形成很细的高速电子束。电子枪由灯丝F、阴极K、控制栅极G、预加速阳极A3、聚焦阳极A2和加速阳极A1组成。灯丝用于加热阴极、使阴极发射电子。其密度受相对于阴极为负电位的控制栅极控制。这样，调节电位器RP1（即辉度调节旋钮）能改变栅极对阴极的电位差，也就控制了射向荧光屏的电子流密度，从而改变亮点的辉度。阳极A1、A2、A3都是一个与阴极同轴的金属圆筒，通常三个阳极的电位（A3和A1等电位）均比阴极高的多（大约几百伏到一千多伏），而A3、A1阳极电位又高

7、于A2。由于各电极电位不同，便产生了图1-1-3所示的电力线分布情况。这样，调节RP2（即聚焦调节旋钮）能改变A2与A3、A1之间的电场分布情况，直接影响电子束在荧光屏上的会聚。调节RP3可以补偿偏转板电位变化对聚集性能的影响，使光点在荧光屏中心及四周尽可能成为细小的亮点。（2）偏转系统偏转系统由两对互相垂直的偏转板组成，其作用是用偏转板所加电压控制电子束在垂直方向的水平方向的偏转。靠近电子枪的一对垂直（Y轴）偏转板，可控制电子束沿垂直方向上下运动；后一对水平（X轴）偏转板，则用来控制电子束沿水平方向左右运动。电子束在荧光屏上偏转的距离Y（或X）由偏转灵敏度决定，分别与加在偏转板上的的电压UY

8、（或UX）成正比，以Y偏转板为例，在垂直方向的偏转距离为：YhYUY式中hY称为Y轴偏转因素。偏转因素的倒数SY1/hY（V/cm）称为Y偏转板的偏转灵敏度，它表示亮点在荧光屏上偏转1cm所需偏转电压UY的峰峰值。阴极K控制栅极G预加速阳极A3聚焦阳极A2加速阳极A1负高压电源正高压电源辉度聚焦荧光屏灯丝FRP1RP2RP3R3R1R2辅助聚焦电子束电力线图1-1-3 示波管的电子束聚焦同样，水平偏转板也有偏转灵敏度SXUX/X（V/cm）在实际电路中，通过电位器RP4、RP5（即“Y轴移位”、“X轴移位”）来调节光点的上、下、左、右位置，可使光点在荧光屏上有效面积范围内移动。若在两对偏转板上

9、同时加上直流电压，则光点按电场的合力方向偏移。（3）荧光屏荧光屏是在玻璃壳内壁涂上荧光粉而制成的。它在受到电子轰击后，将其动能转化为光能形成亮点。当电子束随信号偏转时，这个亮点的移动轨迹就形成信号的波形。使用示波器时不要让光点长时间停留在一点上，否则会烧坏该点的荧光物质。2波形显示原理（1）电子束在uY与uX作用下的运动电子束在荧光屏上的位置取决于同时加在垂直和水平偏转板上的电压。当示波管两对偏转板上不加任何信号（uYuX0）时，则光点出现在荧光屏的中心位置，不产生任何偏转。垂直偏转板上加上电压uYUmsint，而水平偏转上加的电压uX0，则光点仅在垂直方向随uY变化而偏转。光点的轨迹为一条垂

10、直线，其长度正比于UY的峰-峰值（2Um），如图1-1-4所示。反之，uX0，uYUmsint，则荧光屏上显示一条水平线。uYt0Um图1-1-4 uX0，uYUmsint时，在荧光屏上电子的运动轨迹如uXuYUmsint，则电子束同时受两对偏转板电场力的作用，光点沿X轴、Y轴合成方向运动，其轨迹为一条斜线，如图1-1-5所示。uYt0uXt0图1-1-5 uXuYUmsint时，在荧光屏上电子的运动轨迹若uYUmsint，而在X偏转板上加一个与uY同周期（TXTY）的理想锯齿波电压uX，则在荧光屏上可显示出uY的波形轨迹，如图1-1-6所示。 tuXt012342413TYTX0102413

11、01图1-1-6 uYUmsint ，uX为理想锯齿波电压时，荧光屏上电子的运动轨迹由图1-1-6可见，在X轴偏转板上加上理想的锯齿波电压uX，就使得荧光屏上X轴转换成了时间轴，使示波管阴极发射出的电子束在荧光屏上形成了周期性与时间成比例的水平移位。因此，当uY0时，荧光屏上将显示一条水平线，这一过程称为扫描；当uYUmsint，uXKt时，则有uYUmsin（uX/K）则荧光屏上亮点的轨迹正好是一条与uY相同的正弦曲线。（2）同步概念以上讨论的是TXTY的情况。如果TX2TY，则可以在荧光屏上观察到两个周期的信号波形，如果波形重复出现，而且完全重叠，就可以看到一个稳定的图像。如果TX不为TY

12、的整数倍，则显示的图形会向两侧跑动，当TXTY 时，波形向右跑动；当TXTY时，波形向左跑动。这样则不利于观测。因此，为了在荧光屏上获得稳定的图像，TX（包括正程与回程）必须与TY成整数倍的关系，即TXnTY（n为正整数），保以证每次扫描的起始点都对应信号电压uY的相同相位点上，这种过程称不“同步”。示波器中，通常利用被测信号uY（或用与uY相关的其他信号）去控制扫描电压发生器的振荡周期，以迫使TXnTY。这一过程是通过调节示波器操作面板上的触发电平（同步）电位器来实现的。三、示波器的基本原理1电子示波器的基本组成X输入ACY输入输入耦合方式触发源选择Y放大器X放大器直流电源触发同步扫描发生器

13、DCGND内内外外CRT图1-1-7是示波器基本组成结构图，一般都包含如图所示的六大部分。Y轴放大器和X轴放大器用于放大信号电压。扫描发生器用于产生锯齿波电压-时基信号，经X放大器加到示波管（CRT）有水平偏转板，使电子束形成水平扫描。当不需要扫描时，例如要观测Y输入与X输入两个信号的函数关系时，开关转换到输入端，放大X轴输入信号。触发同步电路的作用是使波形稳定。触发源选择开关，当由被测信号实现同步时，选择“内”，当由外接信号同步时，置“外”处。图1-1-7 电子示波器的基本组成2Y通道的组成及工作原理（1）Y通道组成通用示波器的处通道由输入电路、前、后置放大电路和延迟线等组成，如图1-1-8

14、所示。Y通道是被测信号的主要通道，要求通带、增益及输入阻抗等指标尽量高些。输入电路前置放大延迟线后置放大至X通道作内触发uY至Y偏转板图1-1-8 Y通道组成框图（2）输入电路Y通道的输入电路如图1-1-9所示，由探头、耦合方式选择开关S，步进衰减电路和阻抗变换倒相电路等组成。步进衰减电路，其作用是对测量幅度较大的信号，先衰减再输入，使荧光屏上的信号不至于过大而失真。对应由示波器面板上Y轴电压灵敏度粗调开关控制。探头，作用是直接探测被测信号，提高示波器输入阻抗、减少波形失真及展宽示波器使用频带等。AC衰减器DC阻抗变换倒相电路探头uY前置放大图1-1-9 Y通道输入电路图1-1-10所示为一般

15、无源探头，它由RC元件组成，经电缆与示波器Y轴输入端相接后，又构成衰减电路。图中Ri、Ci分别为示波器的输入电阻和电容。探头的衰减比由电阻决定，一般为10倍。CiC 5pFR 9MRi1MY电缆探头输入图1-1-10 探头电路调整探头内的电容C使得RCRiCi，可得到最佳补偿。当探头输入一标准方波，调整C，如图1-1-11所示，是不同补偿时在荧光屏上观察到的波形。输入信号 ui示波器上观测的ui（a）最佳补偿（C合适）（b）过补偿（C大）（c）欠补偿（C小）图1-1-11 调整补偿电容C时在示波器荧光屏上出现的ui的波形耦合方式和阻抗变换倒相电路。图1-1-12中开关S的作用是对输入耦合方式进

16、行选择。当选择“AC”时，输入信号的直流成分被电容隔离，只显示交流成分；当选择“DC”时，输入信号的所有成分都被显示；当选择GND时，可将荧光屏上的水平亮线作为零电平基准线，以便测直流信号。阻抗变换倒相电路一般由两级差动放大电路组成。在示波器中采用这种电路，可将Y通道的下限截止频率扩展到直流，同时可克服直流放大器中零漂的影响。（3）延迟线当采用内触发时，扫描电压是由Y通道被测信号uY去启动扫描发生器后产生的。因为扫描电路需有一定的“触发电平”UF值才能启动，这样从接受触发信号到开始扫描有一段延迟时间tdl，因而造成开始扫描的时间滞后于被测信号uY的起始时间。若不采用延迟措施，则在荧光屏上显示的

17、uY波形就缺少起始部分。用被测信号去触发扫描电路，同时又将uY延迟后再送Y偏转板，就可以解决这一问题。因此，设置延迟线的作用是将信号uY在荧光屏上出现的时刻延迟于扫描开始时刻以后，从而保证荧光屏上显示出被测信号的全过程。3X通道的组成及其主要功能如图1-1-12所示，是X通道组成的一般方框图，包括触发输入放大及调整电路、扫描电路及X轴放大电路等。其主要任务是控制、形成和放大锯齿波电压，使荧光屏上稳定而准确地显示出被测信号的波形。图中，X轴放大器的作用是，使X轴信号放大到能使电子束在水平方向得到满偏转。当观测时间函数信号（即Y-T工作方式）时，X放大器输入开关置于“内”的位置，X轴信号为锯齿波扫

18、描电压，而当要显示X-Y图形（即采用X-Y工作方式）时，则开关置于“外”的位置，X轴信号为示波器的外接信号电压。电源触发源选择X轴放大器触发输入放大及整形电路内内外外（X-Y）扫描发生器输入电路外方式耦合选择来自Y通道信号DCACLF-REJHF-REJ校准扩展水平移位至X偏转板图1-1-12 X通道组成框图四、预习要求课前阅读本教材中有关常用电子仪器的原理及使用章节，对仪器使用要求和其主要的功能有所了解。思考：在示波器上如何读出输入信号电压值和其周期的值。1.1.3 实验仪器及设备1.TPEDG系列电工电路实验箱2.信号发生器3.双踪示波器4.交流毫伏表5.数字万用表1.1.4 实验内容与步

19、骤一、示波器初始状态调整开启电源，基本设置如下：表1-1-1 示波器各旋钮、按键的初始设置项 目位 置 设 置屏幕调整旋钮【INTEN】旋至中间位置（中等亮度）【READ OUT】旋至中间位置【FOCUS】旋至中间位置【SCALE】旋至中间位置垂直偏置控制通道CH1打开状态垂直移位【POSITION】调节到中间位置水平偏置控制扫描模式AUTO显示方式水平位移【 POSITION 】调节到中间位置触发缘SLOPE“+”触发来源SOURCECH1触发电平【TRIG LEVEL】调节到中间位置SS7802 20MHzPOWERINTENBEAM FINDREADOUTON/OFFFOUCSSCALE

20、TRACEROTATIONCAL1kHz 0.6VFUNCITIONCOARSETRIG LEVELPOSITIONREADYTRIGDFINAAUTONORMSGL/RSTAX/YSWEEP MODEHORIZ DISPLAYHOLDOFFSOURCECOUPLTVALT CHOPCH 1ADDINVDC/ACGNDV-t-OFFTCK/C2CURSORSMAG10SLOPE+/-TIME/DIVA VARIABLESLOWFASTPOSITIONVOLTS/DIVVARIABLECH1CH2CH1 X IWATSU OSCILLOSCOPEVOLTS/DIVVARIABLEPOSITION

21、CH 2DC/ACGNDCH2 X EXT X 图1-1-13 SS7804/02型双通道三踪示波器面板图此时示波器屏幕应有水平扫描轨迹或光点，若没有，按下【INTEN（BEAM FIND）】一次，进行寻迹，然后调节垂直和水平位移使轨迹显示于屏幕中间。二、用晶体管毫伏表测量信号发生器输出电压将信号发生器与晶体管毫伏表相连，调节信号发生器使其输出频率为1KHz，无衰减（即0衰减）时输出电压为5V（由晶体管毫伏表测得）的正弦波，然后测量信号发生器在不同“输出衰减”时的输出电压值，填入表1-1-2中。 表 1-1-2衰减分贝值（dB）02040输出电压（V）5三、用示波器观察信号波形用信号发生器分别

22、输出50Hz的正弦波、2.2KHz的三角波、1MHz的方波信号，用示波器调节显示，观察并画出其波形，记录显示的相应参数，填入表1-1-3中。 表 1-1-3输入信号50Hz正弦波2.2KHz三角波1MHz方波扫描速度（TIME/DIV）一个周期所占的格数测量周期t显示电压灵敏度（VOTLS/DIV）P-P所占格数VP-P（V）V显示值四、示波器与晶体管毫伏表测量交流信号电压的比较将信号发生器，示波器和毫伏表连在一起，调节信号发生器使其输出频率为1KHz，无衰减时输出电压为5V（有效值）的正弦波，用示波器显示其波形，调节“VOLTS/DIV”旋钮，使其在屏幕上显示允许足够高的波形，波形稳定后，记

23、录此时的VOLTS/DIV值并测量P-P所占的格数，读出电压VP-P=VOLTS/DIV值P-P所占的格数，然后打开V tOFF开关，记录V值。改变信号发生器的衰减值测量其相应各值，将测量结果填入表1-1-4中。与内容2测量结果进行比较。 表 1-1-4输出衰减（dB）02040VOTLS/DIV的值P-P所占格数VP-P（V）V显示值有效值（V）五、用示波器测量直流电压用实验箱上的直流电源输出，调节输出电压值，分别用万用表测量得2V，4V，6V的电压，然后用示波器观察并测量，填入表1-1-5中。输入耦合方式： ， 表 1-1-5电压值（V）246测量值（V）六、观察李萨育图形测定信号的频率利

24、用实验箱上的电阻和电容接成如下RC电路， 从信号发生器输入一个f1KHz，适当幅度的正弦信号：A+ uR-+ uC-uiBR选择A（或B）点同时接到示波器CH1、CH2；选择A、B两点分别接到示波器CH1、CH2，显示方式选择X-Y，观察并分别画出相应图形，再转换到A显示方式下观察A、B两点信号的关系，画出相应的图形。注：使用10：1探头电缆时，应将探头本身的衰减量考虑进去。1.1.5 实验报告要求1. 整理实验内容中的测试数据。2. 总结毫伏表和示波器测量正弦波电压时的区别和联系。3. 回答思考题。1.1.6 思考题1. 使用示波器时若要达到如下要求应如何调节？波形显示亮度适中；波形清晰；显

25、示字迹亮度适中；移动波形位置；改变波形的显示个数；改变波形的显示高度；使波形同步；观察0V电压扫描线；2. 在使用示波器时，如果未出现输入的信号波形，可能是什么原因？应如何调节？3. 在使用示波器时，如果波形不能稳定显示，可能是什么原因？应如何调节？4. 晶体管毫伏表能否测量20Hz以下的正弦信号，使用时应注意什么？1.2 元件伏安特性的测试1.2.1 实验目的1.掌握线性电阻元件，非线性电阻元件及电源元件伏安特性的测量方法。2.学习直读式仪表和直流稳压电源等设备的使用方法。1.2.2 相关知识电阻性元件的特性可用其端电压U与通过它的电流I之间的函数关系来表示，这种U与I的关系称为电阻的伏安关

26、系。如果将这种关系表示在ui平面上，则称为伏安特性曲线。1.线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，该直线斜率的倒数就是电阻元件的电阻值。如图1-2-1所示。由图可知线性电阻的伏安特性对称于坐标原点，这种性质称为双向性，所有线性电阻元件都具有这种特性。I0 UI0 U 图1-2-1 图1-2-2 半导体二极管是一种非线性电阻元件，它的阻值随电流的变化而变化。电压、电流不服从欧姆定律。半导体二极管的电路符号 表示。其伏安特性如图1-2-2所示。由图可见，半导体二极管的伏安特性曲线对于坐标原点是不对称的，具有单向性特点。因此，半导体二极管的电阻值随着端电压的大小和极性的不同而不同，当直

27、流电源的正极加于二极管的阳极而负极与阴极联接时，二极管的电阻值很小，反之二极管的电阻值很大。2.电压源 能保持其端电压为恒定值且内部没有能量损失的电压源称为理想电压源。理想电压源的符号和伏安特性曲线如图l-2-3(a)所示。理想电压源实际上是不存在的，实际电压源总具有一定的能量损失，这种实际电压源可以用理想电压源与电阻的串联组合来作为模型（见图1-2-3（b）。其端口的电压与电流的关系为： 式中电阻RS为实际电压源的内阻，上式的关系曲线如图1-2-3（b）所示。显然实际电压源的内阻越小，其特性越接近理想电压源。实验箱内直流稳压电源的内阻很小，当通过的电流在规定的范围内变化时，可以近似地当作理想

28、电压源来处理。+USUUS0 I I +US U UUS0 I (a) (b)图1-2-33.电压、电流的测量用电压表和电流表测量电阻时，由于电压表的内阻不是无穷大，电流表的内阻不是零。所以会给测量结果带来一定的方法误差。RAVV1212R0稳压电源 图1-2-4例如在测量图l-2-4中的R支路的电流和电压时，电压表在线路中的连接方法有两种可供选择。如图中的1-1点和2-2点，在l-1点时，电流表的读数为流过R的电流值，而电压表的读数不仅含有R上的电压降，而且含有电流表内阻上的电压降，因此电压表的读数较实际值为大，当电压表在2-2处时，电压表的读数为R上的电压降，而电流表的读数除含有电阻R的电

29、流外还含有流过电压表的电流值，因此电流表的读数较实际值为大。 显而易见，当R的阻值比电流表的内阻大得多时，电压表宜接在l-1处，当电压表的内阻比R的阻值大得多时则电压表的测量位置应选择在2-2处。实际测量时，某一支路的电阻常常是未知的。因此，电压表的位置可以用下面方法选定：先分别在1-1和2-2两处试一试，如果这两种接法电压表的读数差别很小，甚至无差别，即可接在1-1处。如果两种接法电流表的读数差别很小或无甚区别，则电压表接于l-1 处或2-2处均可。1.2.3 实验仪器及设备1.Multism7电路仿真软件2.TPEDG型系列电工电路实验箱3.数字万用表1.2.4 实验内容与步骤1.测定线性

30、电阻的伏安特性：按图1-2-5接好线路，经检查无误后，接入直流稳压电源，调节输出电压依次为表2-l中所列数值，用万用表测量，并测量相应的电流值，将结果记录于表1-2-1中。+U-VmA2K 图1-2-5 表1-2-1U（V）0246810I（mA）2.测定非线性电阻的伏安特性：按图1-2-6接线，其中R1=200,调节输出电压依次为表2-2中所列数值，用万用表测量，并测量相应的电流值，将结果记录于表1-2-2中。EVmADR1 图1-2-6 表1-2-2U（V）0.10.20.30.40.50.550.60.7I（mA）0注意：毫安表读数必须满足： 。4.测定理想电压源的伏安特性实验采用直流稳

31、压电源作为理想电压源，因其内阻在和外电路电阻相比可以忽略不计的情况下，其输出电压基本维持不变，可以把直流稳压电源视为理想电压源，按图1-2-7接线，其中R1=200为限流电阻，R2作为稳压电源的负载。+U-R2mAVR1+-E图1-2-7接入直流稳压电源，并调节输出电压E=10V；由大到小改变电阻R2的值，使其分别等于表1-2-3所列各电阻值，测量相应的电压、电流值，并将测量结果记录于表1-2-3中。 表 1-2-3R2（）620510390300200100U（V）I（mA）3.测定实际电压源的伏安特性ER+-mA51V 图1-2-8将直流稳压电源与一个电阻RS串联组成一个实际电压源模型，R

32、S取一个51的电阻，将其视为直流稳压电源的内阻，实验线路如图1-2-8所示。其中负载电阻取表1-2-4各值，测量相应的电压、电流值，测量结果填入表1-2-4中。 表1-2-4 R（）开路620510390300200100U（V）I（mA）1.2.5 实验报告要求1.用坐标纸画出各实验内容的伏安特性曲线，并作出必要的分析。2.用软件分析半导体二极管的伏安特性观察其现象并说明原因。3.回答思考题，并画出测量电路图。 有一个线性电阻R =200，用电压表、电流表测电阻R，已知电压表内阻RV =10K，电流表内阻RA0.2，问电压表与电流表怎样接法其误差较小？ 1.3 基尔霍夫定律和叠加定理1.3.

33、1 实验目的1.应用基尔霍夫定律、叠加定理检查实验数据的合理性；加深对两个定理的理解。2.加深对电流、电压参考方向的理解。1.3.2 相关知识一、基尔霍夫定律是集总电路的基本定律。它包括电流定律和电压定律。 基尔霍夫电流定律（KCL）：在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有支路电流的代数和恒等于零。基尔霍夫电压定律（KVL）：在集总电路中，任何时刻，沿任一回路所有支路电压的代数和恒等于零。二、叠加原理不仅适用于线性直流电路，也适用于线性交流电路，为了测量方便，我们用直流电路来验证它。叠加原理可简述如下：在线性电路中，任一支路中的电流（或电压）等于电路中各个独立源分别单独作用时在该支电路中产生

34、的电流（或电压）的代数和，所谓一个电源单独作用是指除了该电源外其他所有电源的作用都去掉，即理想电压源所在处用短路代替，理想电流源所在处用开路代替，但保留它们的内阻，电路结构也不作改变。由于功率是电压或电流的二次函数，因此叠加定理不能用来直接计算功单。例如在图1-3-1中显然 R1R2I3I2I1R3E2R1I3I2I1R3R2E2E1R1I3I2I1R3R2E1子力学 = +图1-3-1三、预习要求 用Multisim仿真完成。1.3.3 实验仪器及设备1.Multism7电路仿真软件2.TPEDG型系列电工电路实验箱3.数字万用表1.3.4 实验内容与步骤（一）基尔霍夫定律的测试1.实验前先

35、任意设定三条支路的电流参考方向，也可采用如图 1-3-2中I1、I2、I3所示。I3I2I1R3R2R1E2E1图1-3-22.按图1-3-2所示接线，分别将E1、E2两路直流稳压电源接入电路，令E13V，E26V，R1100、R2100、R3200。3.将万用表（直流毫安档）串联在I1、I2、I3支路中，确认连线正确后再通电测试；将测得的电流值记录在表1-3-1内。注意：万用表的“、-” 极与电流的参考方向4.用数字万用表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录在表1-3-1内。 表1-3-1被测量I1（mA）I2（mA）I3（mA）R1（V）R2（V）R3（V）计算量测量值相对误差（二）

36、叠加定理的测试实验线路如图1-3-3所示1K510R46V10V1K1KI3I2I1R3R2R1E2E1mA 图 1-3-3自行设计实验内容验证叠加定理。（包括实验步骤，注意事项，数据表格）1.3.5 实验报告要求1.从实验电路中任选一个节点，将测量数据代入基尔霍夫电流定律加以验证。2.从实验电路中的任选一条闭合电路，将测量数据代人基尔霍夫电压定律加以验证。3.将计算值与测量值比较，分析误差原因。4.用实验数据验证支路的电流是否符合叠加原理，并对实验误差进行适当分析。5.用实测电流值、电阻值计算电阻所消耗的功率为多少？能否直接用叠加原理计算？试用具体数值说明之。1.4 戴维南定理1.4.1 实

37、验目的1.验证戴维南定理。2.掌握线性含源一端口网络等效方法及等效参数测量的方法。1.4.2 相关知识1.戴维南定理指出：任何一个线性含源一端口网络，对于外电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻的串联形式来代替，理想电压源的电压等于原一端口的开路电压UOC，其电阻（又称等效内阻）等于网络中所有独立源为零时的入端等效电阻Req，见图1-4-1。R1R2dcba被测电路G+-EReqbaUOC+-线性有源二端网络 图1-4-1 图1-4-22.线性含源一端口网络等效参数测量的方法。（1）开路电压的测量方法方法一：直接测量法。当有源二端网络的等效内阻Req与电压表的内阻RV相比可以忽略不计时，可以直

38、接用电压表测量开路电压。方法二：补偿法。其测量电路如图1-4-2所示，E为高精度的标准电压源，R为标准分压电阻箱，G为高灵敏度的检流计。调节电阻箱的分压比，c、d两端的电压随之改变，当Ucd=Uab时，流过检流计G的电流为零，因此式中为电阻箱的分压比，根据标准电压E和分压比K就可求得开路电压Uab，因为电路平衡时IG=0不消耗电能，所以此法测量精度较高。（2）等效电阻Req的测量方法对于己知的线性有源一端口网络，其入端等效电阻Req可以从原网络计算得出，也可以通过实验测出，下面介绍几种测量方法：方法一：将有源二端网络中的独立源都去掉，在ab端外加一己知电压U，测量一端口的总电流I总，则等效电阻

39、。实际的电压源和电流源都具有一定的内阻，它并不能与电源本身分开，因此在去掉电源的同时，也把电源的内阻去掉了，无法将电源内阻保留下来，这将影响测量精度。因而这种方法只适用于电压源内阻较小和电流源内阻较大的情况。方法二：测量ab端的开路电压UOC及短路电流Isc。则等效电阻这种方法适用于ab端等效电阻Req较大，而短路电流不超过额定值的情形，否则有损坏电源的危险。RLba被测电路V +-RLbaUOCU 图1-4-3 图1-4-4方法三：两次电压测量法测量电路如图1-4-3所示，第一次测量ab端的开路UOC，第二次在ab端接一已知电阻RL（负载电阻）。测量此时a、b端的负载电压U，则a、b端的等效

40、电阻Req为：。第三种方法克服了第一和第二种方法的缺点和局限性，在实际测量中常被采用。 （3）如果用电压等于开路电压UOC的理想电压源与等效电阻Req相串联的电路(称为戴维南等效电路，参见图1-4-4)来代替原有源二端网络，则它的外特性U=f(I)应与有源二端网络的外特性完全相同。实验原理电路见图1-4-5（b）。 Req+-100UOCI3RL1K510R4R31KR2R1I3RL1K510R4R3BAR21KR11KE26VE110V（a） （b）图1-4-5预习要求 1.用Multisim仿真完成。2.在图1-4-5(a)中设。E1=10V，E26V，R1R2=1K，根据戴维南定理将AB

41、以左的电路化简为戴维南等效电路。即计算图示虚线部分的开路电压UOC，等效内阻Req及A、B直接短路时的短路电流Isc之值，填入自拟的表格中。1.4.3 实验仪器及设备 1.Multism7电路仿真软件2.TPEDG型系列电工电路实验箱3.数字万用表1.4.4 实验内容与步骤1.线性含源一端口网络等效参数的测量（1）测定含源二端网络的开路电压UOC按图1-4-5(a)接线，经检查无误后，采用直接测量法测定有源二端网络的开路电压UOC。注意：电压表内阻应远大于二端网络的等效电阻Req。（2）用两种方法测定有源二端网络的等效电阻ReqA.采用原理中介绍的方法二测量：首先利用上面测得的开路电压UOC和

42、预习中计算出的Req估算网络的短路电流Isc大小。在Isc之值不超过直流稳压电源电流的额定值和毫安表的最大量限的条件下，可直接测出短路电流，并将此短路电流Isc数据记入表格1-4-1中。B.采用原理中介绍的方法三测量：连接负载电阻RL，调节电位器R4，使RL=1K，测出此时的负载端电压U，并记入表格1-4-1中。 表 1-4-1项目UOC（V）U（V）Isc（mA）Req（）数值取A、B两次测量的平均值作为Req，完成下面的内容。2.测定有源二端网络的外特性调节电位器R4，即改变负载电阻RL之值，在不同负载的情况下测量相应的负载端电压和流过负载的电流，共取五个点将数据记入自拟的表格中。注意：为

43、了避免电表内阻的影响，测量电压U时，应将毫安表短路；测量电流I时，将电压表开路；若采用万用表进行测量，要特别注意换档。3.测定戴维南等效电路的外特性。将直流稳压电源的输出电压调节到等于实测的开路电压UOC值，以此作为理想电压源，调节电位器R6，使R5+R6 =Req，并保持不变，以此作为等效内阻，将两者串联起来组成戴维南等效电路。按图1-4-5(b)接线，经检查无误后，重复上述步骤测出负载电压和负载电流，并将数据记入自拟的表格中。1.4.5 实验报告要求1.在同一坐标纸上作出两种情况下的外特性曲线，并作适当分析、判断戴维南定理的正确性。1.5 运算放大器和受控源1.5.1 实验目的1.实验了解

44、有源器件的应用；2.实验研究各种受控源的特性，加深对它的理解。1.5.2 相关知识1.运算放大器的特性_+A(ua-ub)_ibia+u1-ubb+ ua-+a- +u0_ia=0i0(b)+ib=0(a)运算放大器的电路符号如图l-5-1(a)所示。图l-5-1它有两个输入端，一个输出端和一个参考地线端。“”端称为同相输人端，信号从同相输人端输人时，输出信号与输入信号对参考地线端来说极性相同。“”端称为反相输入端，信号从反相输人端输入时，输出信号与输入信号对参考地线端来说极性相反。运算放大器的输出端电压UoA（ua-ub）其中A是运算放大器的开环电压放大倍数。在理想情况下，A和输入电阻Rin均为无穷大，因此有ub = ua上述式子说明；(1)运算放大器的“”端与“”端之间等电位，通常称为“虚短路”。(2)运算放大器的输入端电流等于零，称为“虚断路”。此外，理想运算放大器的输出电阻为零。除了两个输入端、一个输出端和一个参考地线端外，运算放大器还有相对地线端的电源正端和电源负端。运算放大器的工作特性是在接有正、负电源的情况下才具有的。运算放大器的理想电路模型为一受控电源。如图1-5-1(b)所示。在它的外部接入不同的电路元件可以实现信号的模拟运算或模拟变换。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。本次实验将要研究由运算放大器组成