电工电子技术应用实训项目教程资源

1、电工电子技术应用实训项目教程资源目 录项目一 学习使用万用表项目二 测试线性电阻伏安特性曲线项目三 验证基尔霍夫定律项目四 学习使用示波器项目五 学习使用信号源项目六 认识电容和测试容抗项目七 测试组合元件交流电路项目八 测试串联谐振电路项目九 计量数字万用表交流电压档位项目十 测试整流滤波电路项目十一 测试单管放大电路项目十二 设计测试集成运算放大电路项目十三 设计电子计时器 项目一 学习使用万用表 实施目标 掌握万用表测量电阻、电流、电压的基本方法 掌握数字万用表的基本操作技能 了解实验实验室安全和各项管理规定1、基本知识点： 线性电阻欧姆定律 万用表测量原理2、基本技能点： 能够利用数字

2、万用表测量电流和电压 能够利用数字万用表测量电阻 能够利用数字万用表检测线路的通断 能够正确选择量程测量基本理论 常见的万用表有指针式和数字式两种。指针式万用表主要由指示部分、测量电路、转换装置三部分组成，如图1-1MF500万用表，图1-2MF47万用表.图1-1 MF500万用表外观图1-2 MF47万用表外观 数字万用表的测量基础是直流数字电压表，其他功能都是在此基础上扩展而成的。为了完成各种测量功能，必须增加相应的转换器，将被测量转换成直流电压信号，再经过A/D转换成数字量，然后通过液晶显示器以数字形式显示出来，其原理框如图1-3所示。 MY61数字万用表是一种稳定、高可靠性手持式三位

3、半数字万用表，整机电路设计以大规模集成电路、双积分A/D转换器为核心并配以全功能过载保护，可用来测量直流和交流电压、直流和交流电流、电阻、电容、二极管、三极管等电路参数。项目实施（一）正确认识表笔图1-5 万用表测量表笔图1-6 万用表表笔插孔项目实施（二） 正确选择量程项目实施（三） 测量电阻项目实施（四） 测量直流电压项目实施（五） 测量直流电流项目实施（六） 测量线路通断（七） 关闭万用表图1-19 测试线路通断档位图1-20 关闭万用表的档位拓展 万用表的未来发展方向除了精确测量之外，就是希望实现“远程”测量，实现无线万用表。便携式电子测试和无线测量技术的结合造就了无线万用表。 图1-

4、21 无线万用表图1-22 利用无线万用表测量总结 总结万用表使用技巧 任务表笔选择量程选择使用技巧测电阻测电压测电流测通断关表项目二 测试线性电阻伏安特性曲线实施目标 学习常用仪器仪表的正确使用及简单电路的连接方法 掌握电阻伏安特性曲线测试方法 了解实验数据处理的意义和方法基本理论 当一个元件两端加上电压，元件内有电流通过时，电压与电流之比称为该元件的电阻。利用欧姆定律求导体电阻的方法称为伏安法，它是测量电阻的基本方法之一。实验测量被测电阻两端的电压和流过该电阻的电流，利用欧姆定律计算得到电阻值：。为了研究材料的导电性，通常作出其伏安特性曲线（在平面直角坐标线下，横坐标代表电压纵坐标代表电流

5、），以便了解其电压与电流的关系。伏安特性曲线是直线的元件称为线性元件（如图2-1 a所示），伏安特性曲线不是直线的元件称为非线性元件（如图2-1 b所示），这两种元件的电阻都可以用伏安法测量。 在相同电压U0作用下，流过三个电阻R1、R2、R3的电流值相比I1I2I3。根据欧姆定律，比较三个电阻值得到：R1R2R3。项目实施（一）识别色环电阻（二）测量标称值为600的电阻 （三）测量标称值为2k的电阻 电阻标称值600直接测量值电压读数（V）0.40.60.81.01.21.41.6电流读数（mA）电阻值（）电压读数（V）1.82.02.22.42.62.83.0电流读数（mA）电阻值（）电压

6、读数（V）3.23.43.63.84.04.2电流读数（mA）电阻值（）拓展 认识欧姆 中文名乔治西蒙欧姆毕业院校埃尔兰根大学外文名Georg Simon Ohm信仰科学国籍德国主要成就发现欧姆定律民族德意志代表作品金属导电定律的测定动力电路的数学研究出生地德国巴伐利亚埃尔兰根城出生日期1787年3月16日最终职称慕尼黑大学物理教授逝世日期1854年7月7日获奖情况英国皇家学会科普利奖章职业物理学家荣誉称号巴伐利亚科学院院士总结 分析电流表内接法与外接法对测试结果的影响。 选择不同的电阻，通过实验验证，在测量同一电阻时，两种接法会带来怎样的误差？并对误差进行分析。 项目三 验证基尔霍夫定律实施

7、目标 加深理解基尔霍夫定律的基本内容，用实验数据验证基尔霍夫定律。 通过实验加深对参考方向的理解。 进一步加深电压是绝对量，电位是相对量的理解。 熟悉仪器仪表的使用技术。1、基本知识点： 欧姆定律 基尔霍夫定律的表述 支路电流法理论计算2、基本技能点： 能够正确使用万用表 能够正确测量电压电流数值并判断其方向 能够分析实验数据基本理论 1、基尔霍夫电流定律(KCL) 在任一时刻流入某一结点的电流之和等于流出该结点的电流之和。Ii=Io，或I=0。当不知道电流的实际方向时，必须设定每一条支路电流的正方向（参考方向）。 基尔霍夫电流定律不仅适用于一个结点也适用于电路中任意的假设的封闭面。2、基尔霍

8、夫电压定律(KVL) 在任一时刻，沿任意闭合回路电压降的代数和总等于零。U=0；或U=U（电压升等于电压降）。 无论是基尔霍夫电流定律还是基尔霍夫电压定律，其中的电流或电压都与电路中的元件线性度无关，并且与直流电路和交流电路的电路电源性质无关。实验原理图 R1R2R3R4R5E1E25105101k3305109V5VI1I2I3I2+I3测量值（mA） 项 目 类 别UABUBCUCDUDEUEFUFAUADU各回路电压值回 路FADEFUDEUEFUFAUAD回 路ABCDAUABUBCUCDUDA回 路FABCDEFUABUBCUCDUDEUEFUFA拓展 认识基尔霍夫 中文名古斯塔夫罗

9、伯特基尔霍夫毕业院校柯尼斯堡大学外文名Gustav Robert Kirchhoff信仰科学国籍德国成就发现基尔霍夫定律民族德意志代表作品电路基尔霍夫定律热辐射基尔霍夫定律发现了新元素铯和铷出生地普鲁士的柯尼斯堡出生日1824年3月12日逝世日1887年10月17日最终职称柏林大学理论物理教授职业物理学家荣誉称号柏林科学院院士提升 叠加定理电流验证实验 E1单独工作E2单独工作电流和双电源同时供电I11I12I1I21I22I2I31I32I3E1单独工作E2单独工作电压和（V）双电源同时供电UAB1（V）UAB2（V）UAB（V）UBC1（V）UBC2（V）UBC（V）UCD1（V）UCD2

10、（V）UCD（V）UDE1（V）UDE2（V）UDE（V）UEF1（V）UEF2（V）UEF（V）UFA1（V）UFA2（V）UFA（V）UAD1（V）UAD2（V）UAD（V）项目四 学习使用示波器实施目标 了解示波器的基本组成和工作原理。 学习数字示波器的基本使用方法。 学习测量信号幅度、周期、脉冲宽度等参数。1、基本知识点： 示波器的基本原理 信号电压参数的物理意义 信号时间参数的物理意义2、基本技能点： 能够完成示波器的检查和使用 能够利用数字示波器测量电压 能够利用数字示波器测量周期与频率 能够根据示波器显示描绘波形基本理论 示波器是一种图形显示设备，它能够描绘电信号的波形曲线。这一

11、简单的波形能够说明信号的许多特性：信号的时间和电压值、振荡信号的频率、信号所代表电路中“变化部分”信号的特定部分相对于其它部分的发生频率、是否存在故障部件使信号产生失真、信号的直流成份（DC）和交流成份（AC）、信号的噪声值和噪声随时间变化的情况、比较多个波形信号等。示波器的总体方框图如图4-1所示。 示波器一般分为模拟示波器和数字示波器两种类型。模拟示波器直接测量信号电压，并通过从左到右穿过示波器屏幕的电子束在垂直方向描绘电压。数字示波器通过模数转换器（ADC）把被测电压转换为数字信息。 图4-4 数字示波器面板控件功能图4-5 数字示波器显示屏图4-6 数字示波器控制面板图图4-8 功能检

12、查时的探头连接图4-7 功能检查连接与显示项目实施（一）功能检查 图4-9 功能检测的波形显示项目实施（二）探头使用 项目实施（三） CH1、CH2通道设置 按CH1 可取得CH1的控制权，位移旋钮和电压档开关只对CH1信号有效而对CH2信号无效。若要在屏幕上关闭CH1信号，则应先按以下CH1键，再按OFF键。图4-16 CH1通道控制项目实施（四）波形显示的自动设置 （五）垂直系统的使用 （六）水平系统的使用图4-18 垂直控制区图4-20 水平控制区3大格每格1.0V电压调整档位图4-19 垂直应用和电压测量图4-21 水平控制变化图4-22 时间测量图2大格每格500s项目实施（七）自动

13、测量电压 图4-23 电压参数的物理意义(a)(b)(c)图4-24 自动测量选项图4-25 全部测量与关闭测量选项(a)(b)项目实施（八）自动测量时间 图4-26 时间参数的物理意义项目实施（九）使用光标测量信号 图4-27 光标测量键图4-28 光标测量模式图4-29 手动时间光标测量举例图4-30 光标追踪测量举例图4-31 光标自动测量拓展 图4-32 手持式示波表图4-34 新一代示波器项目五 学习使用信号源实施目标 了解信号发生器的基本组成 了解信号发生器的工作原理 学习信号发生器的基本使用方法 联合测试使用信号源和示波器1、基本知识点： 信号发生器的基本原理 信号的基本参数2、

14、基本技能点： 能够完成信号源的检查和使用 能够利用数字示波器测量信号源输出 能够测试信号源的基本技术指标基本理论 信号源，又称为函数信号发生器，可以产生各种波形、幅度和频率的信号。利用信号源的输出可以为被测设备提供准确的测试信号，用于电子整机、部件以及元器件的功能测试，是电子测量中的常用仪表。图5-1 信号源外观图图5-2 信号源整机结构图图5-3 信号源前面板控件图图5-4 信号源后面板控件图项目实施（一）自校检查（二）50主函数信号输出（三） 点频正弦信号输出 （四）内外扫描信号输出 图5-5 自检流程图5-6 信号输出项目实施（五）调整波形对称图5-7 波形对称图5-8 正弦信号对称与不

15、对称输出波形比较图5-9 三角波信号对称与不对称输出波形比较图5-10 方波信号对称与不对称输出波形比较项目实施（六）测量正弦信号输出幅度准确度 （七）测量正弦信号输出频率准确度 图5-9 输出衰减拓展 图5-10 频谱仪测量图5-11 频谱仪外观图5-13 R&SFSH手持式频谱分析仪项目六 认识电容和测试容抗实施目标 了解电容的基本理论和存储释放电荷的作用 掌握容抗的测试方法，容抗随频率变化的特性隔直通交。 熟练掌握信号源和万用表的使用。 掌握工程上的三十秒规则。1、基本知识点： 电容的组成和功能 电容的隔直通交作用 三十秒规则2、基本技能点： 能够识别电容 能够用万用表测试电容值 能够正

16、确使用信号源实施 能够利用数字万用表测量容抗基本理论 电容（Capacitance）指的是在给定电位差下的电荷储藏量；国际单位是法拉（F）。图6-1 直标法标注电容规格电阻、电感和电容原件在交流电路中阻碍电流的作用如图。电阻元件：阻抗，不随频率变化（保持定值）电感元件：感抗，和频率成正比（隔交通直）电容元件：容抗，和频率成反比（隔直通交）项目实施（一）观察电容存储电荷的作用（二）了解三十秒规则 工程上，对其电气设备的维护与调整，要在断电三十秒以后再进行操作，这样可以提供额外的安全保障！（三）测试电容值图6-6 测量电容项目实施（四）测量容抗低频信号源被测电容电压测量电流测量图6-7 容抗测试原

17、理图频率（Hz）50100150200250300350400450500电压（V）3.03.03.03.03.03.03.03.03.03.0电流（mA）容抗（）理论值（）拓展 认识莱顿瓶 中文名莱顿瓶出生地荷兰莱顿城莱顿大学外文名Leyden jar出生日期1791年9月22日制造者彼得.冯.慕欣布罗克荣誉地位历史上第一只电容器Pieter van Musschenbroek影响意义开创精细电的实验图6-11 莱顿瓶图6-13 莱顿瓶图6-14 巴黎大教堂莱顿瓶实验项目七 测试组合元件交流电路实施目标 了解电感和电阻串联后的交流电路特性。 了解电容和电阻串联后的交流电路特性。 熟练掌握信号

18、源和万用表的使用。 能够完成对实验数据的分析和处理。1、基本知识点： 电感与电阻串联的电路特性 电容与电阻串联的电路特性 感抗容抗随频率变化的特性 电压三角形和电流三角形2、基本技能点： 能够正确使用交流信号源 能够利用数字万用表测量电压电流 能够分析实验数据基本理论 项目实施（一）测量RL串联电路 选择电感10mH，电阻R=1k，测量RL串联电路。 项目实施（二）测量RC串联电路 选择电容0.1uF，电阻R=1k，测量RC串联电路。 总电压/V4.04.04.04.04.04.04.04.04.0频率/kHz0.10.20.30.40.50.60.70.80.9UC/VUR/V频率/kHz1

19、.01.11.21.31.41.51.61.71.8UC/VUR/V频率/kHz1.92.02.12.22.32.42.52.62.7UC/VUR/V拓展 认识安培 中文名安德烈玛丽安培最终职称法兰西学院实验物理教授外文名Andr-Marie Ampre主要成就发现了安培定则发现电流的相互作用规律发明了电流计提出分子电流假说电流元安培定律国籍法国出生地法国里昂出生日期1775年1月20日逝世日期1836 年6月10日职业物理学家，电磁学家荣誉电流的单位以安培命名总结1、根据RL串联电路测试结果，分别绘制各在0.5kHz，1.0kHz和1.5kHz三个频率下的电压三角形相量图并进行比较，分析造成

20、误差的原因。2、根据RC串联电路测试结果，分别绘制各在0.5kHz，1.0kHz和1.5kHz三个频率下的电压三角形相量图并进行比较，分析造成误差的原因。 项目八 测试串联谐振电路实施目标 了解正弦交流串联谐振电路的基本状态 掌握正弦交流电路的基本分析方法 利用电流谐振曲线寻找谐振点 学习使用基本测量仪表1、基本知识点： 串联谐振的电路特性 品质因数的概念 发生谐振的条件2、基本技能点： 能够正确使用交流信号源和示波器 能够利用数字万用表测量电压电流 能够测量谐振点 能够分析实验数据基本理论 谐振(resonance)是正弦电路在特定条件下所产生的一种特殊物理现象，谐振现象在无线电和电工技术中

21、得到广泛应用，对电路中谐振现象的研究有重要的实际意义。含有R、L、C的一端口电路，如图8-1所示，在特定条件下出现端口电压、电流同相位的现象时，称电路发生了谐振。 图8-1 谐振概念示意图R,L,C电路+发生谐振项目实施 测试串联电路谐振频率 选择电感40mH，电阻R=100，电容1uF 。 频率（kHz）0.100.150.200.250.300.320.340.360.38电压（V）频率（kHz）0.400.420.440.460.480.500.520.540.56电压（V）频率（kHz）0.580.600.620.640.660.680.700.720.74电压（V）频率（kHz）0.

22、760.780.800.820.840.860.880.900.95电压（V）频率（kHz）1.001.051.101.151.201.251.301.351.40电压（V）频率（kHz）1.451.501.551.601.651.701.801.902.00电压（V）拓展 发电厂 远程输电 图8-13 核电站发电原理项目九 计量数字万用表交流电压档位实施目标 了解计量的意义 掌握万用表交流档位测试原理 设计并测试完成万用表计量报告 熟练使用各种测试仪表1、基本知识点： 计量与测量的意义 万用表交流档位的精度 计量的基本方法2、基本技能点： 示波器、信号源和万用表的使用 峰峰值与有效值的换算

23、数据测量的处理方法 基本理论 “计量”（metorolgy），定义为实现单位统一和量值准确可靠的活动。从定义中可以看出，它属于测量，源于测量，而又严于一般测量，它涉及整个测量领域，并按法律规定，对测量起着指导、监督、保证的作用。计量可以简单理解为是对于测试设备的一种测量和校准，利用更加精密的设备来检验常用测量设备的准确程度。 项目实施 在500Hz信号输入时，当示波器显示峰峰值2.84V，万用表测试有效值为1.007V，偏差为0.007V，即0.7%。输入频率（kHz）0.10.20.30.40.50.60.70.80.91.0示波器（V）万用表（V）绝对误差（mV）相对误差%输入频率（kHz

24、）1.11.21.31.41.51.61.71.81.92.0示波器（V）万用表（V）绝对误差（mV）相对误差%输入频率（kHz）2.12.22.32.42.52.62.72.82.93.0示波器（V）万用表（V）绝对误差（mV）相对误差%拓展 认识伏特 中文名亚历山德罗朱塞佩安东尼奥安纳塔西欧伏特外文名Count Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta国籍意大利职业物理学家出生地意大利科莫主要成就发明伏达电堆出生日期1745年2月18日最终职称帕维亚大学物理学教授逝世日期1827年3月5日获奖情况被拿破仑授予伯爵项目十 测试整流滤波电路实施目标

25、 掌握二极管的结构 掌握二极管整流电路的结构和原理 掌握滤波电路的结构和原理 了解RC参数选择对于电路的影响 学习使用测试仪表1、基本知识点： 二极管伏安特性曲线 整流电路工作原理 滤波电路工作原理 充放电时间常数2、基本技能点： 能够判别二极管的好坏和极性 能够搭建整流滤波电路 能够熟练使用信号源和示波器实施 能够设计充放电电路基本理论 1、完成整流功能的电路，利用具有单向导电性能的整流元件如二极管，将交流电转换成单向脉动的直流电。 图10-1 单相半波整流电路图(a)(b)2、桥式整流 图10-2 单相桥式整流电路图(c)3、单相桥式整流滤波电路图10-3 单相桥式整流滤波电路图(a)(b

26、)项目实施 （一）判别二极管极性图10-4 二极管测试档位图10-5 1N400系列二极管项目实施 （二）测量二极管正向伏安特性曲线 二极管正向电压（V）0.350.400.450.500.510.520.530.541N4004电流（mA）1N4007电流（mA）二极管正向电压（V）0.550.560.570.580.590.600.610.621N4004电流（mA）1N4007电流（mA）二极管正向电压（V）0.630.640.650.660.670.680.690.701N4004电流（mA）1N4007电流（mA）项目实施 （三）测试单相半波整流电路 （四） 测试单相桥式整流电路 图

27、10-13 桥式整流正常波形图10-14 桥式整流故障波形项目实施 （五）测量单相桥式整流滤波电路 图10-17 2.2F滤波输出波形图10-18 10F滤波输出波形拓展 认识法拉第 中文名迈克尔法拉第代表作品电学实验研究外文名Michael Faraday主要成就提出电磁感应学说发现电场与磁场的联系提出磁场力线的假说发现了电解定律发现苯等物质国籍英国出生地英国萨里郡纽囚顿出生日期1791年9月22日逝世日期1867年8月25日职业物理学家，电磁学家最终职称皇家研究所化学教授毕业院校仅读过两年小学获奖情况伦福德奖章和皇家勋章项目十一 测试单管放大电路实施目标 通过实验加深对放大电路工作原理的理

28、解。 掌握基本放大电路的测试方法 了解静态工作点对于放大电路的影响 掌握放大器幅频特性 熟练使用各种测试仪表1、基本知识点： 三极管的三个工作区域 静态工作点 放大电路的失真状态 放大器的幅频特性2、基本技能点： 示波器、信号源和万用表的使用 失真的判定 通频带的测试与计算基本理论 三极管的输出特性曲线分为三个区域：截止区、放大区和饱和区，如图11-1所示。截止区和饱和区之间的区域为放大区。此区域内，IC受IB的控制而变化，IC=IB，此时三极管具有电流放大作用。三极管处于放大状态的条件是三极管发射结正偏，集电结反偏。三极管工作在放大状态时，具有电流放大作用；三极管工作在截止和饱和状态时，具有

29、开关作用。 图11-1 三极管输出特性曲线图11-2 直流工作点与失真关系波形图图11-3 单管/负反馈两级放大器实物图项目实施 （一）观察放大电路的非线性失真图11-6 正常放大波形图图11-9 双向失真波形图图11-7 截止失真波形图图11-8 饱和失真波形图输入信号（mv）406080100120140160饱和失真点UC截止失真点UC输入信号（mv）180200220240260280300饱和失真点UC截止失真点UC输入信号（mv）320340360380400420440饱和失真点UC截止失真点UC项目实施（二） 分析不同频率下，静动态工作点对于放大电路的影响。集电极UC （V）4

30、.805.005.205.405.605.806.006.206.40300Hz信号放大输出（mv）3400Hz信号放大输出（mv）7000Hz信号放大输出（mv）集电极UC （V）6.606.807.007.207.407.607.808.008.20300Hz信号放大输出（mv）3400Hz信号放大输出（mv）7000Hz信号放大输出（mv）集电极UC （V）8.408.608.809.009.209.409.609.8010.0300Hz信号放大输出（mv）3400Hz信号放大输出（mv）7000Hz信号放大输出（mv）项目实施（三） 测试放大电路板线性放大区 输入信号Ui（mV）406

31、080100120140160放大输出Uo（V）放大倍数Ao输入信号Ui（mV）180200220240260280300放大输出Uo（V）放大倍数Ao输入信号Ui（mV）320340360380400420440放大输出Uo（V）放大倍数Ao项目实施（四）测试放大电路板幅频特性 输入信号f（kHz）0.020.030.050.10.20.51.01.52.0输入信号Ui（V）0.10.10.10.10.10.10.10.10.1放大输出Uo（v）放大倍数A0输入信号f （kHz）2.53.03.54.04.55.05.56.06.5输入信号Ui（V）0.10.10.10.10.10.10.1

32、0.10.1放大输出Uo（v）放大倍数A0输入信号f （kHz）7.08.09.010.09.012.013.014.015.0输入信号Ui（V）0.10.10.10.10.10.10.10.10.1放大输出Uo（v）放大倍数A0放大倍数(kHz)图11-16 级联放大器幅频特性曲线图拓展 认识赫兹 中文名海因里希鲁道夫赫兹职业物理学家，电磁学家外文名Heinrich Rudolf Hertz毕业院校柏林大学出生地德国汉堡最终职称波恩大学教授出生日期1857年2月22日主要成就证明了电磁波的存在发现光电效应逝世日期1894年1月1日项目十二 测试集成运放电路实施目标 掌握集成运算放大器的基本工作原理 掌握集成运算放大器组成的比例、加法、减法运算电路功能 设计并测试完成十倍放大电路 熟练使用各种测试仪表1、基本知识点： 三极管的三个工作区域 静态工作点 放大电路的失真状态 放大器的幅频特性2、基本技能点： 理想集成运放的分析方法 A741基本性能应用 比例运算电路的分析基本理论 集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微