电路与及模拟电子技术实践实验指导书

电路与及模拟电子技术实践

实验指导书

目录

前言............................................................3

实验一电路元件伏安特性的测试.......................................6

实验二基尔霍夫定律.................................................11

实验三叠加定理.....................................................13

实验四戴维南定理...................................................16

实验五运算放大器和受控源...........................................21

实验六典型电信号的观察与测量.......................................30

实验七RC一阶电路的响应测试.........................................34

实验八正弦稳态交流电路相量的研究...................................39

实验九BJT单管共射电压放大电路.....................................44

实验十0TL功率放大电路.............................................52

实验十一差分式放大电路...............................................57

实验十二负反馈放大电路...............................................63

实验十三集成运放基本应用之一一模拟运算电路..........................68

实验十四集成运放基本应用之二一电压比较电路..........................74

实验十五集成运放基本应用之三一波形发生电路..........................79

附录一SS-7802型示波器使用介绍.......................................85

附录二CS-4135型示波器使用说明......................................104

附录三晶体管特性图示仪简介.........................................111

附录四用万用电表检测常用电子元器件................................118

附录五电阻器标称值及精度色环标志法................................123

附录六放大器干扰和噪声的抑制及自激振荡的消除.....................125

-XX.—1—

刖百

《电路与电子学实验》是配合《电路与电子学》理论课的教学而开设的，其目

的是：

1、验证、加深理解和巩固所学的电路理论知识；

2、熟悉电路中常用元件、器件的各种性能；

3、学习各种常用电表、仪器、设备的使用方法，熟练掌握和正确使用常用电子仪

器；

4、熟悉电子电路的测量技术和调试方法；

5、学会处理实验数据，分析实验结果，编写实验报告；

6、培养严谨和实事求是的科学作风和团结协作的团队精神。

实验项目包括电路基础和模拟电子技术两部分的内容，分别在电路基础实验室和

电子技术实验室进行。电路基础实验所用的大部分元、器件已经固定在实验装置上，

实验时只需作正确的连线就可组成实验电路，模拟电子技术实验则除了正确连线组成

电路之外，还要考虑元件的合理布局等，才能构成良好的实验电路。在电路基础实验

中，一些常用的仪器设备，如直流稳压电源、交、直流电压表及电流表、函数信号发

生器等己经固定安装在实验装置上，示波器则是另外独立放在实验台上，这些常用电

子仪器的使用贯穿于各个实验内容中，实验前必须仔细阅读附录中有关仪器设备的使

用说明。在电路基础实验中要求同学们认真掌握常用电子仪器的使用方法和各种测量

技术，因为接下来的模拟电子技术的实验，也基本上使用相同的仪器以及测量技术，

尽管这些仪器的型号规格可能会有所不同，但是其工作原理和使用方法基本上是相同

的，例如只要掌握了SS-7802型示波器的使用方法，也就会使用CS-4135型示波器

了。

本实验课要求学生对每个实验电路实验前要预先做理论分析和计算，在实验中要

亲自动手安装、调整和测试电路，边做实验边思考，运用所学理论知识对实验数据进

行分析，解释实验中出现的各种现象和解决实验中出现的各种问题，从而达到巩固和

加深理解所学理论知识、培养基本实验技能和动手能力、提高分析问题和解决实际问

题能力的目的。因为实验技术必须有理论基础的支持，鉴于实验课与理论课并进的情

况，为了有效地进行实验，达到实验的目的，要求同学们对理论知识的掌握一定要与

理论教学进度保持同步。

为了能在规定时间内顺利完成实验任务，达到实验目的，每次实验前必须做好充分

准备。要仔细阅读有关本次实验的内容，明确本次实验的目的和要求，理解实验步

骤和需要测试、记录的数据的意义，做好预习要求中提出的各事项，复习与实验内

容有关的理论知识和仪器设备的使用方法等，并做好预习笔记。另外还必须在实验

前准备好所需的元件、器件、仪器设备和工具等。进实验室后，立即着手安装电路

并展开调整测试工作，否则将不能高效地进行实验，甚至不能在规定的时间内完成

实验任务。

本实验课中全部实验都是实物实验，计算机电路仿真技术的应用根据教学情况

自行练习，并尽量将理论学习、电路仿真、实物实验有机地结合起来。要提醒的

是：真正的动手能力与实验技能必须通过实物实验才能获得，同学们务必高度重视

实物实验。

实验过程中应该注意如下事项：

1、对220V以上的市电操作时要特别小心，防止发生触电事故，注意人身安全和仪

器设备安全；

2、检查所用的仪器设备是否完好，是否能满足本次实验要求；

3、按实验要求安装电路，经反复检查无误后方可接通电源；

4、操作仪器设备的开关旋钮时用力不要过猛，以防损坏；

5、实验进行中如果发现异常气味或其他异常现象时，应立即切断电源并报告指导

老师，待找出原因并排除故障后，方可继续进行实验；

6、完成实验内容后，测得的原始数据等需经指导教师检查认可后才能拆卸实验电

路。拆卸前必须先切断电源。最后将全部仪器设备和器材复归原位，清理好实验台

面、摆放好凳子，经指导教师验收并签名后，方可离开实验室；

7、要爱护仪器设备、元件、器材、工具以及实验室内的所有公共财物。

每次实验后按照老师要求编写实验报告，实验报告要用正规的实验报告纸编写，耍

求书写工整、条理清晰、说理清楚、用词准确、文句通顺。

实验报告应包括如下内容：

I、实验名称、日期、班级、学号、实验人姓名、同组人姓名；

2、实验目的、实验原理、实验电路图、所用仪器的型号（或规格）等；

3、原始实验数据，根据原始实验数据整理成的表格或绘制出的曲线、波形图等。

曲线、波形图要画在坐标纸上，比例尺要适当，坐标轴上要注明物理量的单位和分

度，耍标明实验数据所对应的点，曲线要光滑均匀；

4、对实验结果进行的分析、讨论。

编者

实验一电路元件伏安特性的测试

一、实验目的

1.学会识别常用电路元件的方法

2.掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法

二、原理说明

任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数

关系I=f(U)来表示，即用I-U平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特

性曲线。

1.线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图『1中a曲线所

示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。

2.一般的臼炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，

通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”

的阻值可相差几倍至十几倍.

3.一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其特性如图1T中b曲线。正向压

降很小(一般的楮管约为0.2〜0.3V,硅管约为0.5~0.7V),正向电流随正向压降的升

高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略

地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值，

则会导致管子击穿损坏。

4.电压源

理想电压源和实际电压源的符号和伏安特性如图l-2a,和图l-2b所示。

三、实验仪器

1、电路实验箱一台

2、直流毫安表一只

3、数字万用表一只

四、实验内容

L测定线性电阻器的伏安特性

按图b3接线，检查无误后，接入直流稳压电源，调节直流稳压电源的输出电压U,

从0伏开始缓慢地增加，•直到10V,记下相应的电压表和电流表的读数。

2.测定半导体二极管的伏安特性

按图b4接线，测量2CK半导体二极管D的V-A特性，R为200。的限流电阻，测量

其正向特性时，其正向电流不得超过100mA,正向压降可在0〜0.75V之间取值。特别是在

0.5〜0.75之间更应多取几个测量点。作反向特性实验时，只需将图中的二极管D反接，

且其反向电压最大可加到20V左右。

1）正向特性

严格按照正向特性接线，经检查无误后，开启直流稳压电压源，调节输出电压,

使电流表读数为表l-3a中的数值，在曲线弯曲部位可适当多取儿点。

表l-3a正向特性实验数据

…

I(mA)01nA10uA100UA1mA31020304090150

U(v)

2）反向特性

严格按照反向特性接线，经检查无误后，开启直流稳压电压源，调节

输出电压，按表l-3b中的电压数值测量电流表读数。

表l-3b反向特性实验数据

I(mA)051015202530

U(v)

3.测定电压源的伏安特性

1）实际电压源V-A特性测量

首先，选取一个51Q的电阻作为稳压电源的内阻与稳压电源串联组成一个实际电压

源模型，如图15所示，其负载电阻分别取620Q、510。、390、300Q、200。、100Q,

按表测量数据。

R开路620510390300200100

(Q)

U(V)10

I(mA)0

2）理想电压源V-A特性测量

关掉电源，将图1-5中实际电压源中的51Q电阻去掉构成近似理想电压源，按下表

测量理想电压源V-A特性数据。

R(Q)620510390300200100

U(V)

I(mA)

五、实验注意事项

1.测二极管正向特性时，稳压电源输出应由小至大逐渐增加，应时刻注意电流表读

数不得超过150mA,稳压电源源输出端切勿碰线短路。

2.进行不同实验时，应先估算电压和电流值，合理选择仪表的量程，勿使仪表超量

程，仪表的极性亦不可接错。

六、思考题

1.线性电阻与非线性电阻的概念是什么？电阻器与二极管的伏安特性有何区别？

2.设某器件伏安特性曲线的函数式为I=f（U）,试问在逐点绘制曲线时，其坐标变量

应如何放置？

七、实验总结

1.根据各实验结果数据，分别绘制出各元件的伏安特性曲线。（其中二极管的正、

反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）

2.根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性。

3.教师给出各小组成绩。

实验二基尔霍夫定律

一、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.加深对电流、电压参考方向或极性的理解。

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。即对电路中的任一个节点而言，应有工1=

0；对任何一个闭合回路而言，应有£U=0。

运用上述定律时必须注意电流的正方向，此方向可预先任意设定。

三、实验仪器

1、电路实验箱一台

2、直流毫安表两只

3、数字万用表一只

四、实验内容

实验线路如图2T所示。

1.实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，可用如图中的L、A、％所示。

2.分别将两路直流稳压电源（一路如Ei为+3V稳压电源，另一路，如E?为6V直流稳压

源）接入电路。RI=R2=R3=1KQ«

3.将直流毫安表分别串联在三条支路中（注意支流毫安表的“+、一”极和电流参考方

向）。

4.确认连线正确后，再通电，记录电流值。

5.用直流数字万用表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录之。

被测量LCmA)L(mA)L,(mA)Ei(v)E2(V)UAC(v)U.w(v)UAB(V)UCB(V)U™(v)

计算值

测量值

相对误差

五、实验注意事项

1.所有需要测量的电压值，均以电压表测量读数为准，不以电源表盘指示值为准。

2.防止电源两端碰线短路。

3.若用指针式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表的“+、一”极性。

倘若不换接极性，则电表指针可能反偏（电流为负值时），此时必须调换电流表极性，重

新测量，此时指针正偏，但读得的电流值必须冠以负号。

六、预习思考题

1.根据图27的电路参数，计算出待测电流L、卜、h和各电阻上电压值，记入表

中，以便实验测量时，可正确选定毫安表和电压表的量程。

2.实验中，若用万用电表直流毫安档测各支路电流，什么情况下可能出现毫安表指

针反偏，应如何处理，在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行测量时，则会

有什么显示呢？

七、实验总结

1.根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证KCL的正确性。

2.根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。

3.将理论计算结果与实验测量结果进行比较，分析误差原因。

4.心得体会及其他。

实验三叠加定理

一'实验目的

1.验证线性电路的叠加定理。

2.正确使用稳压电源和万用电表。

二、原理说明

线性电路的齐次性和叠加性。

如果把独立电源称为输入或激励，由它引起的支路电压、支路电流称为输出或响

应，则:

线性电路的齐次性（或称比例性）是指：电路的输出（响应）与输入（激励）成正

比关系，即当激励信号（某独立源的值）增加或减小K倍时，电路的响应（即在电路其

他各元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。

线性电路的叠加定理（叠加性）可表述为：在任一线性网络中，多个激励同时作用

时的总响应等于每个激励单独作用时引起的响应之和。所谓某一激励单独作用，就是除

了该激励外，其余激励均为零值（即理想电压源短路，理想电流源开路），但零值激励

电源的内阻或内电导必须保留在电路中。

对含有受控电源的线性电路，叠加定理也是适用的。

在线性网络中，功率是电压或电流的二次函数，叠加定理不适用于功率计算。

三、实验仪器

1、电路实验箱•台

2、直流毫安表两只

3、数字万用表一只

四、实验内容

验证叠加定律的实验线路如图3-1所示。

1.实验前，先取Ei=10V,Ez=6V（须用万用表重新测定），并任意设定三条支路的电

流参考方向，如图中的L、h、13所示。断开电源待用，R3+R4调到1KQ。

2.分别将两路直流稳压电源接入电路，令Ei=10V,E2=6V,经教师检查后再通电源开

关。测量两个电源同时作用和分别单独作用时的支路电流上，记入下列表格中。

注意：一个电源单独作用时，另一个电源须从电路中取出，并将空出的两点用导线连

起来，特别注意：千万不可将不作用的电源（&或E?）用短接置零！

还要注意电流（或电压）的正负极性。（注意：用指针表时，凡表针反偏的表示该量

的实际方向与参考方向相反，应将表针反过来测量，数值取负值！）

3.用直流数字电压表分别测量两路直流电源及各电阻上的电压值。

测量项目EiE?IsURIUR3

实验内容(v)(v)(mA)(v)(v)(v)

Ei单独作用

员单独作用

Ei、员共同作用

（验证叠加性）

五、实验注意事项

1.防止电源两端碰线短路。

2.注意仪表量程的及时更换。

3.所有需要测量的电压值，均以电压表测量读数为准，不以电源表盘指示值为准。

4.用电流插头线测量各支路电流时,应注意仪表的极性，及数据表格中“十、一”号

的记录。

5.用指针式电流表测量电流时，把电流表接入电路实际上就确定了被测电流的参考

方向是由电流表的“十”端指向“一”端，若被测电流由“十”端流入，指针正

向偏转，电流为正值：若被测电流由“一”端流入，指针反向偏转，电流为负

值，这时必须调换电流表极性，重新测量，指针才会正向偏转，但读得的电流值

必须冠以负号。

六、预习思考题

1.实验中，若用指针式万用电表的直流毫安档测各支路电流，什么情况下可能出现毫

安表指针反向偏转，应如何处理，在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表

进行测量时，则会有什么显示呢？

2.叠加定理中3、民分别单独作用，在实验中应如何操作？可否直接将不作用的电源

化|或£2）短接置零？

七、实验总结

1.根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证KCL的正确性。

2.根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。

3.根据实验数据验证线性电路的叠加性。

4.各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据，进行计算

并作结论。

5.通过实验步骤及分析表格中的数据，得出叠加性成立与否的结论。

6.用电路理论的叠加定理重新验证一次。

6.心得体会及其他。

实验四戴维南定理

一'实验目的

1.验证戴维南定理。

2.掌握测量线性有源一端口网络的外特性和戴维南等校电路的外特性。

二、原理说明

1.戴维南定理：含源线性单口网络，不论其结构如何复杂，就其端口来说，可以等

效为一个电压源串联电阻支路，电压源的电压等于该网络的端口开路时的电压

瓦，串联电阻R。等于该网络中所有独立源为零时，从端口看进去的等效电阻。Ik

和R。称为含源单口网络的等效参数。

2.含源线性单口网络等效参数的测量方法

1)开路电压的测量方法

直接测量法：在含源单口网络的等效内阻Req与电压表的内阻Rv相比可以忽略不计

时，可用电压表直接测其输出端开路时的开路电压Ik

2)等效输入电阻Req的测量方法

(1)方法一：将独立源去掉，在测试端口加一已知电压U,测量该端口的总电流，则

等效电阻为：R卡;

该法适用电压源内阻较小和电流源内阻较大的情况(因为实际电源有内阻，电源去掉

同时，也将内阻去掉了)。

(2)方法二：开路电压、短路电流法

在含源单口网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压瓦，然后再

将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc,则内阻为

该法适用等效电阻较大，而短路电流不超过额定值的情况，否则要损坏电源。

(3)方法三：两次电压测量法

测量图如图47所示，第一次测量ab端的开路电压Uoc,第二次在ab端接一已知电

阻R.(负载电阻)，测量此时a、b端的负载电压U,则a、b端的等效电阻Req为:

该法克服了上两种方法的不足，在测量中常被采用。

如果用戴维南等效电路(图4-2)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。

三、实验仪器

一台

1、电路实验箱

2、直流毫安表一只

3、数字万用表一台

四、实验内容

1.用戴维南定理求支路电流h

被测含源单□网络如图4-3虚线框内所示。

1）按照图4-3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

Uoco

2）测定等效电阻上,

（1）采用方法二测量。

首先利用上面测得的开路电压Ik,在毫安表的最大量限的条件下，可直接测量短路

电流，并记录在表中。

（2）采用方法三测量.

接通负载电阻Ri,调节电位器R”使Ri=lkQ,使毫安表短接，测量此时的负载端电

压U,并记入表中，计算等效电阻。

取（1）和（2）两次的平均值作为Rw。

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Ri之值，在不同负载下，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。

测量时注意，为了避免电表内阻的影响，测量电压U时，应将接在AC间的毫安表短

路，测量电流I时，将电流表从A,B端拆除。若采用万用表进行测量，要特别注意换

挡。

3.测定戴维南等效电路的外特性。

将另外一路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4-4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。对戴维南定理进行验证。

五、实验注意事项

1.注意测量时，电流表量程的更换。

2.用万用电表直接测R时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用电表，其

次，欧姆档必须经调零后再进行测量。

3.注意：电源置零时不可将稳压源短接。

4.改接线路时，要关掉电源。

六、预习思考题

1.求戴维南等效电路时，可直接短路测出Isc的条件是什么？在本实验中可否直接作

负载短路实验？实验前对图4-3线路预先作好计算，以便调整实验线路及测量时

可准确地选取电表的量程。

2.说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点。

七'实验报告

1.应用戴维南定理，根据实验数据计算R3支路的电流，并与理论计算结果比较，并

分析产生误差的原因。

2.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。

3.心得体会及其他。

实验五运算放大器与受控源

一、实验目的

1.了解用运算放大器组成四种类型受控源的电路原理。

2.掌握测试受控源转移特性及负载特性的方法。

3.加深对受控源的理解。

二、原理说明

1.运算放大器，筒称运放(0P),是用集成电路技术制作的有源多端器件。它的三

个主要端子是两个输入端和一个输出端。运放的电路符号及等效电路如图5—1所示。

图5—1

若信号从“+”端输入，则输出信号与输入信号相位相同，故"+”端称为同相输入

端；若信号从“一”端输入，则输出信号与输入信号相位相反，故“一”端称为反相输入

端。当同相输入端输入电压U.而反相输入端输入电压5时，运算放大器的输出电压为

Uo=Ao(Up-Un)

其中A。是运放的开环电压增益。

满足下列条件的运放为理想运放：

(1)开环增益A()=oo

(2)输入电阻R)Soo

(3)输出电阻Ro=0

因此理想运放具有下列两个重要特征：

(1)因为Ao无穷大，因此有

Up=un(虚短)

(2)因为R,无穷大，因此有

ip=Oin=o(虚断)

以上重要特征是分析运算放大器电路的关键。另外要使运放正常工作，还须接有正、

负直流工作电源(称双电源)，有的运放可用单电源工作。

2、理想运放的电路模型是一个受控源--电压控制电压源(即VCVS),如图5—1所

示，在它的外部接入不同的电路元件，可构成四种基本受控源电路，以实现对输入信号的

各种模拟运算或模拟变换。

3、受控源是由电子器件抽象出来的一种模型，它并非严格意义上的电源。独立电源

代表外界对电路施加的影响或约束，例如信号源。而受控源只是表明电路内部电子器件中

所发生物理现象的一种模型，用于表明电子器件的电压、电流转移关系的一种方式。它含

有两条支路，--条为控制支路，这条支路或为开路或为短路，另--条为受控支路，这条支

路或用一个受控“电压源”表明该支路的电压受控制的性质，或用一个受控“电流源”表

明该支路的电流受控制的性质。故受控源又称为非独立电源。当受控源的电压和电流(称

为受控量)随控制支路的电压或电流(称为控制量)成正比例变化时，受控源是线性的。

根据受控量与控制量的不同，受控源可分为四类：电压控制电压源(VCVS)、电压控制电

流源(VCCS)＞电流控制电压源(CCVS)、电流控制电流源(CCCS)o电路符号如图5—2

所示。

图5-2

4、受控源的受控量与控制量之比称为转移函数。四种受控源的转移函数分别用口人

g-、rm和a表示。它们的定义如下

(1)压控电压源(VCVS)

Ua=f(Ui)U=U2/UI称为转移电压比(或电压增益)。

(2)压控电流源(VCCS)

Iz=f(Ul)gm—I2/U1称为转移电导。

(3)流控电压源(CCVS)

==

U2f(Ii)rmU2/Ii称为转移电阻。

(4)流控电流源(CCCS)

L=f(Ii)。=h/L称为转移电流比(或电流增益)。

5、实验中采用的是由运算放大器组成的四种受控源，具体电路介绍如下：

(1)压控电压源(VCVS)如图5—3所示

由于运放的虚短特性，有

unU]

Up=Un=Ul12=—=

R2R2

又因运放内阻为8有i,=i2

u.R.

因此u2=iiRi+i2R2=i2(R1+R2)=—(R1+R2)=(1+—)ui

R2R2

即运放的输出电压U2只受输入电压UI的控制与负载RL大小无关，电路模型如图5—

2(a)所示。

uR.

转移电压比口=上9=1+,

%R?

u为无量纲，又称为电压放大系数。

这里的输入、输出有公共接地点，这种联接方式称为共地联接。

(2)压控电流源(VCCS)将图5—3的R看成一个负载电阻Ri,如图5—4所示，即

成为压控电流源VCCSo

此时，运放的输出电流

即运放的输出电流或只受输入电压山的控制，与负载R.大小无关。电路模型如图5—

2(b)所示。

i,1

转移电导gm=—=-(S)

5R

这里的输入、输出无公共接地点，这种联接方式称为浮地联接。

(3)流控电压源(CCVS)参考电路如图5—5所示

由于运放的“+”端接地，所以uP=0,“一”端电压u”也为零，此时运放的“一”

端称为虚地点。显然，流过电阻R的电流就等于网络的输入电流is。

此时，运放的输出电压uz=-iR=-isR,即输出电压uz只受输入电流is的控制，与负

载Ri大小无关，电路模型如图5—2(c)所示。

u

转移电阻r=」9=—R(Q)

is

此电路为共地联接。

注意：实际实验时如果没有可调电流源，则控制电流可用L5V的电压源串联一可调电阻

实现。

(4)流控电流源(CCCS)参考电路如图5—6所示

图5-6

ua="i2R2=-iiRi

R,1R1Rj

ii.=ii+i2=ii+—3=(1+—)ii=(1+—)is

K2R2R2

即输出电流八只受输入电流is的控制，与负载R大小无关。电路模型如图5—2(d)所

示

i./凡、

转移电流比a='=(1+')

isR2

a为无量纲，又称为电流放大系数。

此电路为浮地联接。

注意：实际实验时如果没有可调电流源，则可调的控制电流可用L5V的电压源串联一可

调电阻实现。

三、实验设备

1、电路实验箱一台

2、直流毫安表二只

3、数字万用表一台

四'实验内容

本次实物实验中受控源全部采用直流电源激励，对于交流电源或其它电源激励，实验

结果是一样的。

1.测量受控源VCVS的转移特性U2=f(U,)及负载特性u2=f(11)

实验线路如图5—7。5为可调直流稳压电源，R.为可调电阻箱。

图5-7

(1)固定R=2KQ,调节直流稳压电源输出电压口，使其在0〜3V范围内取值，测量口

及相应的&值，绘制U2=f(Ul)曲线，并由其线性部分求出转移电压比N。

u1(V)00.511.522.5

测量值

U2(V)

计算值u

(2)保持Ui=1.5V,令盘阻值从1KQ增至5KQ,测量保及绘制保=f(h)曲

线。

RL(KQ)123456

U2(V)

Il(mA)

注意：电流的测量可用毫安表串入所测电流支路中使用。

2.测量受控源VCCS的转移特性h=f(5)及负载特性IL=f(U2)

实验线路如图5—8

(1)固定Ri=2KQ,调节直流稳压电源输出电压U”使其在0〜3V范围内取值。

测量口及相应的L,绘制L=f(U)曲线，并由其线性部分求出转移电导即。

lb(V)

测量值

Ii.(mA)

实验计算值g-(S)

(2)保持Ui=2V,令Ri从。增至5KQ,测量相应的L,及Uz,绘制L=f(Uj曲线。

RL(KQ)

IL(mA)

U2(V)

3、测量受控源CCVS的转移特性U?=f(Is)及负载特性Uz=f(L.)

实验线路如图5—9。Is为可调直流恒流源，R为可调电阻箱。

(1)固定Ri=2KQ,调节直流恒流源输出电流Is,使其在0〜0.8mA范围内取值，

测量h及相应的Uz值，绘制Uz=f(Is)曲线，并由其线性部分求出转移电阻

rmo

Is(mA)

测量值

U2(V)

计算值r.(KQ)

(2)保持Is=0.3mA,令R,从1KQ增至8,测量5及L,值，绘制负载特性曲线由=

Ri.(KO)

U2(V)

IL(mA)

4.测量受控源CCCS的转移特性Ii=f(Is)及负载特性Ii=f(U2)

实验线路如图5—10。(由CCVS与VCCS级联组成实验电路，见本实验注释)

(1)固定Ri=2KQ,调节直流恒流源输出电流Is,使其在0〜0.8mA范围内取值，测

量Is及相应的h值，绘制I尸f(Is)曲线，并由其线性部分求出转移电流比a。

Is(mA)

测量值

IL(mA)

计算值a

(2)保持I$=0.3mA,令R.从0增至4KQ,测量L,及小值，绘制负载特性曲线

Ii=f(Uz)曲线。

Ri(KO)

IL(mA)

U2(V)

五、实验注意事项

1.实验电路确认无误后，方可接通电源，每次运放外部换接电路元件时，必须先断

开电源。

2.实验中，注意运放的输出端不能与地短接，输入电压不得超过3V。

3.在用恒流源供电的实验中，千万不要使恒流源负载开路。

六、预习思考题

1.参阅有关运算放大器和受控源的基本理论。

2.受控源与独立源相比有何异同点？

3.试比较四种受控源的代号、电路模型，控制量与被控制量之间的关系。

4.四种受控源中的u、gn、r”和a的意义是什么？如何测得？

5.若令受控源的控制量极性反向，试问其输出量极性是否发生变化？

6.受控源的输出特性是否适用于交流信号。

七、实验报告

1.对有关的预习思考题作必要的回答。

2.根据实验数据，在方格纸上分别绘出四种受控源的转移特性和负载特性曲线，并

求出相应的转移参量。

3.对实验的结果作出合理地分析和结论，总结对四类受控源的认识和理解。

4.心得体会及其它。

实验六典型电信号的观察与测量

一'实验目的

1.熟悉实验装置上函数信号发生器的布局，各旋纽、开关的作用及其使用方法。

2.初步掌握用示波器观察电信号波形，定量测出正弦信号和脉冲信号的波形参数。

二、实验说明

1.正弦交流信号和方波脉冲信号是常用的电激励信号，由函数信号发生器提供。

正弦信号的波形参数是幅值4、周期T（或频率f）和初相①；方波脉冲信号的波形

参数是幅值U,“、脉冲重复周期T及脉宽tk。方波脉冲信号可由函数发生器给出。

2.电子示波器是一种信号波形观察和测量仪器，可定量测出电信号的波形参数，从

荧光屏的丫轴刻度尺并结合其量程分档选择开关（Y轴输入电压灵敏度V/cm分档选择开

关）读得电信号的幅值；从荧光屏的X轴刻度尺并结合其量程分档选择开关（时间扫描速

度s/cm分档选择开关），读得电信号的周期、脉宽、相位差等参数。为了完成对各种不

同波形、要求不同的观察和测量，它还有一些其它的调节和控制旋钮。

一台双踪示波器可以同时观察和测量两个信号波形。

（说明：这里所说的关于示波器的使用并未针对某一型号的示波器，实验时要根据所

使用的示波器来操作）

三、实验设备

序号名称型号与规格数量备注

1双踪示波器1

2函数信号发生器1

3交流毫伏表1

4频率计1

四、实验内容

1.双踪示波器的自检

将示波器面板部分的“标准信号”插口，通过示波器专用同轴电缆线接至双踪示波器

的丫轴输入插口Y,、或Y,端，然后开启示波器电源，指示灯亮，稍后，协调地调节示波器面

板上的“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”、“X轴位移”、“Y轴位移”等旋钮，使在

荧光屏的中心部分显示出线条细而清晰、亮度适中的方波波形，通过选择幅度和扫描速度

灵敏度，并将它们的微调旋钮旋至“校准”位置，从荧光屏上读出该“标准信号”的幅值

与频率，并与标称值（IV,lKz的方波信号）（SS-7802为0.6V,IKHz方波）作比较，如

相差较大，请指导教师给予校准。

2.正弦波信号的观测

（1）将示波器的幅度和扫描速度微调旋钮旋至“校准”位置。

（2）将函数信号发生器的波形选择开关置“正弦”位置，通过电缆线将“信号输出”

口与示波器的玄（YQ插座相连。

（3）接通电源，调节信号源的频率旋钮，使输出频率分别为50Hz,1.5KHz和20KHz

（由频率计读出），输出幅值分别为有效值0.IV,IV,3V（由交流毫伏表读得），调节

示波器丫轴和X轴灵敏度至合适的位置，并将它们的微调旋钮旋至“校准”位置。从荧光

屏上读得周期及幅值，记入表中。

频率计读数正弦波信号频率的测定

项目测定50Hz15000Hz20000Hz

示波器"t/div”位置

一个周期占有的格数

信号周期（S）

计算所得频率（Hz）

交流毫伏表读数正弦波信号幅值的测定

项目测定0.IVIV3V

示波器〃v/div”位置

峰峰值波形格数

峰值

计算所得有效值

3.方波脉冲信号的测定

(1)将函数信号发生器的波形选择开关置“方波”位置。

(2)调节信号源的输出幅度为3.0V(用示波器测定)，分别观测100Hz,3KHz和

30KHz方波信

号的波形参数。

(3)使信号频率保持在3KHz,调节幅度和脉宽旋钮，观测波形参数的变化。记录之。

4.将方波信号和正弦信号同时分别加到示波器的丫.和丫“两个输入口，调节有关旋钮，

观测两路信号的波形(定性地观察，具体内容自拟)。

五、实验注意事项

1.示波器的辉度不要过亮。

2.调节仪器旋钮时，动作不要过猛。

3.调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮的配合使用，以使显示的波形稳

定。

4.作定量测定时，"t/div"和"v/div”的微调旋钮应旋至“校准”位置。

5.为防止外界干扰，函数信号发生器的接地端与示波器的接地端要连接在一起(称

共地)。

六、预习思考题

认真阅读示波器的使用说明

1.示波器面板上〃t/div"和"v/div”的含义是什么？

2.观察本机“标准信号”时，要在荧光屏上得到两个周期的稳定波形，而幅度要

求为五格，试问丫轴电压灵敏度应置于哪一档位置？“t/div”又应置于哪一档位

置？

3.应用双踪示波器观察到如图6T(a)所示的两个波形，丫轴的“v/div”的指示为

0.5V,“t/div”指示为20US,试问这两个波形信号的波形参数为多少？

七、实验报告

1.整理实验中显示的各种波形，绘制有代表性的波形。

2.总结实验中所用仪器的使用方法及观测电信号的方法。

3.如用示波器观察正弦信号，荧光屏上出现图6—1(b)所示情况时，试说明测试系

统中哪些旋钮的位置不对？应如何调节？

(a)

(b)

图6-1

实验七RC一阶电路的响应测试

一'实验目的

1.测定RC一阶电路的零输入响应，零状态响应及完全响应。

2.学习电路时间常数的测定方法。

3.掌握有关微分电路和积分电路的概念。

4.进一步学会用示波器测绘图形。

二、原理说明

1.电路中某时刻的电感电流和电容电压称为该时刻的电路状态(state)。t=0时电

感的初始电流((0)和电容的初始电压Uc(O)称为电路的初始状态(initialstate)。

在没有外加激励时，仅由t=0零时刻的非零初始状态引起的响应称为零输入响应

(zeroinputresponse)，它取决于初始状态和电路特性(通过时间常数T=RC来体

现)，这种响应是随时间按指数规律衰减的。

在零初始状态时，仅由在t。时刻施加于电路的激励引起的响应称为零状态响应(zero

stateresponse),它取决于外加激励和电路特性，这种响应是从零开始随时间按指数规

律增长的。

线性动态电路的完全响应(completeresponse)为零输入响应与零状态响应之和。

含有耗能元件的线性动态电路的完全响应也可以为暂态响应(trensientresponse)

与稳态响应(steady-stateresponse)之和，实践中认为暂态响应在t=5t时消失，电路

进入稳态，在暂态还存在的这段时间就称为“过渡过程”

2.动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，对时间常数T较大的电路，

可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。然而能用一般的双踪示波器观察过渡过程

和测量有关的参数，必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输

出的方波来模拟阶跃激励信号，即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信

号；方波下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号，只要选择方波的重复周期远大于电路

的时间常数T,电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响和直流电源接通与断

开的过渡过程是基本相同的。

3,时间常数T的测定方法

图7-1(a)所示电路

用示波器测得零输入响应的波形如图7-1(b)所示。

根据一阶微分方程的求解得知

RC,

Uc=Ee-7=Ee-7

当t=T时,UC(T)=O.368E

此时所对应的时间就等于T

亦可用零状态响应波形增长到0.632E所对应的时间测得，如图7-1(c)所示二

(0

(b)零输入响应(a)RC一阶电路(c)零状态响应

图7T

4.微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输入信

号的周期有着特定的要求。一个简单的RC串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当

满足T=RC〈〈t.时(t,为脉冲信号的持续期)，且由R端作为响应输出，如图7-2(a)所

示，这就构成微分电路。由u0=UR=R-ic=Rc5y,Ui=uc+uo在脉冲上跳的时

dt

亥I],因电容电压不能突变，.lUoM%，随后C被充电，RC«tw,充电很快,可认为

uc=u,,则有u0=RC"=RC也，因为电路的输出信号电压与输入信号电压的微分

°dtdt

成正比，所以称为微分电路。它与RC耦合电路的区别就在于前者的时间常数T(=RC)很

小。

(a)微分电路(b)积分电路

图7-2

若将图7-2(a)中的R与C位置调换，由C端作为响应输出，电路参数的选择满足丁

=RC>>t',条件，如图7-2(b)所示。由u0=此='ficdt,vUj=u+u,当脉冲上

“JJJ1RlxcL

跳时，因电容电压不能突变，Uc=0,随后C被充电，RC»tw,充电很慢，所以认

为Uj=UR=R，c，即％=上-/.u0=-jicdt=—Jicdt,因为电路的输出信号

电压与输入信号电压的积分成正比。所以称为积分电路。

从输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，是脉冲技术中常用电路。请

在实验过程中仔细观察与记录。

三'实验设备

序号名称型号与规格数量备注

1函数信号发生器1

2双踪示波器1

3电路实验箱1

四、实验内容

1.实验线路接线如图7-3所示，用示波器观察作为电源的矩形拨脉冲电压。周期

T=lms(-1KHZ)，幅值为U=6V。

2.按照图7-4接线，使R为10K,分别观察和记录C=0.01u,0.1u,lu荧光屏上显示

的波形。

3.按照图7-5接线，使R为10K,分别观察和记录C=0.5u,0.01u两种情况下荧光屏

上显示的波形。

注意：认清R、C元件的布局及其标称值等等。

五、实验注意事项

与“典型电信号的观察与测量”实验相同

六、预习思考题

1.什么样的电信号可作为RC一阶电路零输入响应、零状态响应和完全响应的激励信

号？

2.已知RC一阶电路R=10KQ,C=0.1uf,试计算时间常数T,并根据T值的物理

意义，拟定测定丁的方案。

3.何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？它们在方波序列脉冲的激励

下，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功用？

七'实验报告

1.根据实验观测结果，在方格纸上绘出RC一阶电路充放电时盘的变化曲线，由曲线

测得T值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。

2.根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件，阐明波形变换的

特征。

3.心得体会及其他。

实验八正弦稳态交流电路相量的研究

一、实验目的

1.研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。

2.掌握日光灯工作原理及其线路的接法。

3.加深理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法