电路与模拟电子技术实验指导书样本

电路与模仿电子技术实验指引书王凤歌（修改于.12.30）实验一直流网络定理一、实验目1、加深对基尔霍夫和迭加原理内容和合用范畴理解。2、用实验办法验证戴维南定理对的性。3、学习线性含源一端口网络等效电路参数测量办法。4、验证功率输出最大条件。二、实验属性（验证性）三、实验仪器设备及器材电工实验装置（DG011T、DY031T、DG053T）电阻箱四、实验规定1.所有需要测量电压值，均以电压表测量读数为准，不以电源表盘批示值为准。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，要辨认电流插头所接电流表时“+、－”极性。倘若不换接极性，则电表指针也许反偏（电流为负值时），此时必要调换电流表极性，重新测量，此时指针可正偏，但读得电流值必要冠以负号。4.用电流插头测量各支路电流时，应注意仪表极性，及数据表格中“+、－”号记录。五、实验原理1、基尔霍夫定律是集总电路基本定律。它涉及电流定律和电压定律。基尔霍夫电流定律：在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有支路电流代数和恒等于零。即I=0基尔霍夫电压定律：在集总电路中，任何时刻，沿任一回路内所有支路或元件电压代数和恒等于零。即U=02、迭加原理是线性电路一种重要定理。独立电源称为勉励，由它引起支路电压、电流称为响应，则迭加原理可简述为：在任意线性网络中，各种勉励同步作用时，总响应等于每个勉励单独作用时引起响应之和。戴维南定理指出，任何一种线性含源一端口网络，对外部电路而言，总可以用一个抱负电压源和电阻相串联有源支路来代替，如图1-1所示，其抱负电压源电压等于原网络端口开路电压UOC，其电阻等于原网络中所有独立电源为零值时入端等效电阻R0。图1-14、 对于已知线性含源一端口网络，其入端等效电阻R0可以从原网络计算得出，也可以通过实验手段测出。下面简介几种测量办法。由戴维南定理和诺顿定理可知因而，只要测出含源一端口网络开路电压UOC，和短路电流ISC，R0就可得出，这种办法最简便。但是，对于不容许将外部电路直接短路网络（例如有也许因短路电流过大而损坏网络内部器件时），不能采用此法。（2）测出含源一端口网络开路电压UOC后来，在端口处接一负载电阻RL，然后再测出负载电阻端电压URL，因则入端等效电阻为（3）令有源一端口网络所有独立电源置零，然后在端口处加一给定电压U，测得入口电流I（如图1-2a所示），则也可以在端口处接入给定电流源I′，测得端口电压U′（如图1-2b所示），则 图1-2a图1-2b5、一种具有内阻r0电源给RL供电，其功率为为求得从电源中获得最大功率最佳值，咱们可以将功率P对RL求导， 并令其导数等于零，解得：于是解得RL=R0则得最大功率：由此可知：负载电阻RL从电源中获得最大功率条件是负载电阻RL等于电源内阻R0。六、实验环节1、验证基尔霍夫定律按图1-3接线，其中I1、I2、I3是电流插口，K、Z是双刀双掷开关。图1-3先将K、Z合向短路一边，调节稳压电源，使US1=10V，US2=6V，再把K、Z合向电源一边。测得各支路电流、电压，将数据记录于表2-1中。表1-1I1（mA）I2（mA）I3（mA）验证I=UabUbcUbdUdaUcd回路abcda回路abda验证迭加原理实验电路如图1-4。一方面把Z掷向短路线一边，K掷向电源一边，测得各电流、电压记录于表1-2中。图1-4实验电路如图1-5.再把K掷向短路线一边，Z掷向电源一边，测得各电流、电压记录于表1-2中。图1-5两电源共同作用时数据在实验内容1中取。表1-2I1（mA）I2（mA）I3（mA）Uab（V）Ubc（V）Ubd（V）US1单独作用时US2单独作用时US1、US2共同作用时验证迭加原理3、测定线性含源一端口网络外特性（既伏安特性）U=f（I）。按图1-6接线，变化电阻RL值，测量相应电流和电压值，数据填在表1-3内。依照测量成果，求出相应于戴维南等效参数UOC、ISC。其中R1=200Ω、R2=300Ω、R3=510Ω、US=10V表1-3RL（Ω）0100200300500700800∞I（mA）U（V）图1-64、运用实验原理简介办法求R0=，数据在实验内容3中取。将Uoc和R0构成戴维南等效电路测量其外特性U=f（I）。数据填入表1-4中。图1-7表1-4RL（Ω）0100200300500700800∞I（mA）U（V）6、最大功率输出条件验证依照1-4中数据计算并绘制功率随变化曲线，既P=f（RL）。观测P=f（RL）曲线，验证功率输出最大条件与否对的。七、思考题1、叠加原理中E1、E2分别单独作用，在实验中应如何操作？可否直接将不作用电源（E1或E2）置零（短接）？2、实验电路中，若有一种电阻器改为二极管，试问叠加原理迭加性与齐次性还成立吗?为什么？八、实验报告1.依照实验数据，选定实验电路中任一种节点，验证KCL对的性。2.依照实验数据，选定实验电路中任一种闭合回路，验证KVL对的性。3.依照实验数据表格，进行分析、比较，归纳。总结实验结论，即验证线性电路叠加性与齐次性。4.各电阻器所消耗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、依照实验内容3和5测量成果，在同一坐标纸上做它们外特性曲线。6、心得体会及其她。EWB仿真实验（1）、验证基尔霍夫定律（2）、验证迭加原理（3）、测定线性含源一端口网络外特性（既伏安特性）U=f（I）。（4）、运用（五、实验原理简介办法）求R0，1）由戴维南定律和诺顿定律可知：R0=EQ\F(Uoc,Isc)2）、测出含源一端口网络开路电压UOC后来，在端口处接一负载电阻RL，然后再测出负载电阻端电压URL，因URL=EQ\F(Uoc,Ro+RL)•RL则入端等效电阻为=（7.183/4.621-1）800=443.53）、令有源一端口网络所有独立电源置零，然后在端口处加一给定电压U，测得入口电流I，则R0=EQ\F(U,I)=6/13.52=443.74）、上述内容测得等效参数选电阻R0构成戴维南等效电路,测量其外特性U′=f（I′）。实验二日光灯交流电路研究一、实验目1、学习功率表使用。2、学习通过U、I、P测量计算交流电路参数。 3、学习如何提高功率因数。二、实验属性(验证性)三、实验仪器设备及器材电工实验装置：（DG032T，DY02T，DG053T）四、实验规定1、本实验用交流市电220V，务必注意用电和人身安全。2、线路接线对的，日光灯不能启辉时，应检查启辉器及其接触与否良好。各支路电流都要接入电流插座。五、实验原理1、日光灯构造如图2-1所示，K闭合时，日光灯管不导电，所有电压加在启动器两触片之间，使启动器中氖气击穿，产气愤体放电，此放电一定热量使金属片受热膨胀与固定片接通，于是有电流通过日光灯管两端灯丝和镇流器。短时间后双金属片冷却收缩与固定片断开，电路中电流突然减小；依照电磁感应定律，这时镇流器两端产生一定感应电动势，使日光灯管两端电压产生400V至500V高压，灯管气体电离，产生放电，日光灯图2-1日光灯构造图 图2-2日光灯电路模型图点燃发亮。日光灯点燃后，灯管两端电压降为100V左右，这时由于镇流器限流作用，灯管中电流不会过大。同步并联在灯管两端启动器，也因电压减少而不能放电，其触片保持断开状态。日光灯点燃后，灯管相称于一种电阻R，镇流器可等效为一种小电阻RL和电感串联，启动器断开，因此整个电路可等效为一R、L串联电路，其电路模型如图2-2所示。六、实验环节1、测量交流参数如图2-3接线（先不接电容C）。注意：功率表为智能型表，接线时可不考虑同名端。 图2-3日光灯电路表2-1U（V）测量值P（W）I1（A）U1（V）U2（V）cos220（以测量数据为准）2、提高功率因数并联电容C分别为1μf、3.2μf、13.2μf，令U=220V不变，将测试成果填入表2-2中。表2-2C测量值计算值P（W）I1（A）I2（A）Ic（A）cos1μf3.2μf13.2μf七、预习思考题1.参阅课外资料，理解日光灯启辉原理2.在寻常生活中，当天光灯上缺少了启辉器时，人们惯用一根导线将启

辉器两端短接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮，或用一只启辉器去点亮多只同类型日光灯，这是为什么？3.为了提高电路功率因数，常在感性负载上并联电容器，此时增长了一条电流支路，试问电路总电流是增大还是减小，此时感性元件上电流和功率与否变化？4.提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法，而不用串联法？所并电容器与否越大越好？八、实验报告1.完毕数据表格中计算，进行必要误差分析。2.依照实验数据，分别绘出电压、电流相量图，验证相量形式基霍夫

定律。3.讨论改进电路功率因数意义和办法。4.装接日光灯心得体会及其她。EWB仿真实验1、测量交流参数2、提高功率因数实验三三相负载星形联结一、实验目l、研究三相负载作星形联结时，在对称和不对称状况下线电压与相电压(或线电流和相电流)关系。2、比较三相供电方式中三线制和四线制特点。3、掌握三相交流电路功率测量办法二、实验属性：验证性实验三、实验仪器设备及器材电工实验装置：DG04T、DY012T、DG051T四、实验规定实验前些预习报告，凭预习报告参加实验。熟悉三相负载星形联接办法。实验中听从安排，对的使用仪表，记录测量数据，实验后依照规定认真书写实验报告。五、实验原理l、图3-1是星形联结三线制供电图。当线路阻抗不计时，负载线电压等于电源线电压，若负载对称，则负载中性O′和电源中性点O之间电压为零。图3-1其电压相量图如图3-2所示，此时负载相电压对称，线电压U线和相电压U相满足U线=U有关系。若负载不对称，负载中性点O′和电源中性点O之间电压不再为零，负载端各项电压也就不再对称，其数值可由计算得出，或者通过实验测出。2、位形图是电压相量图一种特殊形式，其特点是图形上点与电路图上点一一相应。图3-2是相应于图3-1星形联接三相电路位形图。图中，UAB代表电路中从A点到B点电压相量，UA'B'代表电路中从A′点到O′点之间电压相量。在三相负载对称时，位形图中负载中性点O′与电源中性点O重叠，负载不对称时，虽然线电压仍对称，但负载相电压不再对称，负载中性点O′发生位移，如图3-3所示。图3-2图3-3在图3-1中，若把电源中性点和负载中性点间用中线联接起来，就成为三相四线制。在负载对称时，中线电流等于零，其工作状况与三线制相似；负载不对称时，忽视线路阻抗，则负载端相电压依然相对称，但这时中线电流不再为零，它可由计算办法或实验办法拟定。图3-44、在三相四线制供电星形联结负载，可以用一只表测量各相有功功率，PA、PB、PC．三相负载总功率P=PA+PB+PC，既为三相功率之和，。若三相负载为对称负载，那么只须测量其中一相功率，总有功功率乘3即可。线路如图3-5所示。在三相三线制供电系统中，无论负载与否对称，也无论负载是星形接法还是三角形接法，均可用二表法测三相负载总功率线路如图3-6所示。二表法测量三相负载总功率，不同性质负载（电阻、电感、电容）对两功率表读数有影响，例如当电压表与电流表相位差角不不大于60º时，一只表为正，一只表为负，（若指针表反偏，须调节表极性开关），读数计为负值，应按P=P1-P2计算三相功率。六、实验内容1、按图3-4接线。三相电源接相电压220V，通过变化电灯数目来调负载，按表3-1规定测量出各电压和电流值。表3-1待测数据实验内容UUVUVWUWUUUXUVYUWZUONIUIVIWIN负载对称有中线无中线负载不对称有中线无中线UX相开路有中线无中线(注：UX相开路，负载不对称)2、星形负载功率测量线路如图3-5所示，用三相交流电路白炽灯做负载，星形联接时用一只瓦特表分别测各项负载功率。然后相加既得总功率。若负载比较对称，则总功率为一相负载3倍。不对称负载时，如C相再并入一组白炽灯。断开中线，即为三相三线制，此时可参照图3-6，用二表法测量三相负载总功率。数据填表3-2中。表3-2三表法二表法PA（W）PB（W）PC（W）P（W）P1W）P2（（W）P（W）有中线对称负载不对称负载无中线对称负载不对称负载图3-5图3-6七、报告规定1、按实验数据，总结阐明负载星型联结时特点。2、依照实验成果，阐明三相四线制供电时中线作用。3、简述三相功率测量法。EWB仿真实验1）、按图3-4接线。三相电源接线电压380V，通过变化电灯数目来调负载，按表10-1规定测量出各电压和电流值。2、有中线星形负载功率测量3、无中线星形负载功率测量实验四一阶电路过渡过程一、实验目1、研究RC电路在零输入、阶跃勉励和方波勉励状况下，响应基本规律和特点。2、学习用示波器观测分析电路响应。二、实验属性（验证性）三、实验仪器设备及器材电工实验装置：DG011T、DY031T、DG053T、DY053T示波器四、实验规定1、预习时仔细阅读实验指引书，复习教材中关于内容。2、明的确验目、任务和理解实验原理。五、原理及阐明1、一阶RC电路对阶跃勉励零状态响应就是直流电源经电阻R向C充电。对于图4-1所示一阶电路，当t=0时开关由位置2转到位置1，由方程t≥0初始值UC（0-）=0可以得出电容电压和电流随时间变化规律：t≥0t≥0上述式子表白，零状态响应是输入线性函数。其中τ=RC，具备时间量纲，称为时间常数，它是反映电路过渡过程快慢限度物理量。τ越大，暂态响应所持续时间越长即过渡过程时间越长。反之，τ越小，过渡过程时间越短。2、电路在无勉励状况下，由储能元件初始状态引起响应称为称为零输入响应，即电容器初始电压经电阻R放电，在图4-1中，让开关K于位置1，始初始值UC（0-）=U0，再将开关K转到位置2。电容器放电由方程可以得出电容上电压和电流随时间变化规律：t≥0t≥0图4-13、对于RC电路方波响应，在电路时间常数远不大于方波周期时，可以视为零状态响应和零输入响应多次过程。方波前沿相称于给电路一种阶跃输入，其响应就是零状态响应，方波后沿相称于在电容具备初始值UC（0-）时把电源用短路置换，电路响应换成零输入响应。由于方波是周期信号，可以用普通示波器显示出稳定图形，以便于定量分析。本实验采用方波是信号频率为1000赫兹。六、实验环节：1、测定RC电路电容充电过程。按图4-2接线，先调节电源电压U=5V。在开关K由2置于1时瞬间开始用秒表计时，实验板上有秒表与5V电压表，使用时只须外接5V直流电源即可。当电压表批示电容电压UC达到表4-1中所规定某一数值时，将开关置于2点（中间点），用秒表记下时间填在表4-1中，然后开关K置于1点，重复上述实验并记下各时间。其中：U=5VR=100KΩC=147图4-2表4-1UC（V）1.522.533.544.5充电时间t1（s）2、测定RC电路电容放电过程。将电容充电至表中电压，按图4-2接线，电容电压为4.5V。用秒表计时，在t=0时，将开关K置于3点，办法同上。数据记在表4-2中。表4-2UC（V）4.543.532.521.5放电时间t2（s）用示波器观测RC电路方波响应一方面将方波发生器电源接通使之产生方波，并将此方波输给示波器，调节示波器，使其能观测到适当稳定方波形（可选幅值3至5V，频率1KHZ左右）。按图4-3接线。取不同R和C。如：图4-3（1）C=1000pFR=10KΩ（2）C=1000pFR=100KΩ（3）C=0.01FR=1KΩ（4）C=0.01FR=100KΩ用示波器观测UC（t）波形变化状况并将其描绘下来。七、报告规定1、用坐标纸描绘出电容充电及放电过程。2、把用示波器观测出各种波形画在坐标纸上并做出必要阐明。EWB仿真实验1）、测定RC电路电容充电过程、测定RC电路电容放电过程3）、用示波器观测RC电路方波响应（1）C=1000pFR=10KΩ（2）C=1000pFR=100KΩ（3）C=0.01FR=1KΩ（4）C=0.01FR=100KΩ实验五三机联用一、实验目l、学习示波器基本用法，掌握示波器重要旋钮使用。2、学习用示波器观测、测量信号波形、周期及幅度。二、实验属性：验证性实验三、实验仪器设备及器材1、电工实验装置：DY053T2、示波器3、毫伏表四、实验规定熟悉示波器、信号发生器和交流毫伏表用法。五、实验原理及阐明示波器种类诸多，依照不同用法与构造有许各种类型，例如：单踪、双踪、四踪示波器，普通示波器，超低频、高频示波器等等。示波器不但可以在电测量方面被广泛应用，配上不同传感器温度等等也广泛使用。1、正弦信号测量正弦波重要参数为周期或频率，用示波器可以观测其幅值(或峰峰值)。通过示波器扫描时间旋钮(S／CM)，也就是扫描时间选取开关位置，可计算出其周期。通过Y轴输入电压敏捷度(V／CM)选取开关位置可以计算出峰峰值或有效值。2、方波信号测量方波脉冲信号重要波形参数为周期，脉冲宽度以及幅值。同样，依照示波器扫描时间与输入电压选取开关测量其上述参数。六、实验环节本实验用普通示波器，测量正弦波与方波信号。正弦波：正弦波重要参数如图5-1所示。图中UP-P为峰-峰值，T为周期。图4-1图5-1由函数发生器输出1V（有效值）频率为100Hz、1KHz正弦波信号分别进行测量，将测量成果按标尺画出，并标明扫描时间与电压敏捷度旋钮位置。方波：由函数发生器输出3V方波信号，频率分别为1KHz、2KHz信号，重要参数如图5－2所示。图中P为脉宽、U为幅值、T为周期。实验内容同上。图5-2七、报告规定1、按示波器标尺绘出观测波形。2、依照两重要旋钮位置，计算周期与幅值。实验六晶体管单级放大电路一、实验目掌握静态工作点测试及调节办法。观测负载对电压放大倍数影响。3、学习输入电阻、输出电阻测量办法。4、观测静态工作点变化对非线性失真影响。5、进一步熟悉毫伏表、示波器及信号发生器用法。二、实验属性：验证性实验三、实验仪器设备及器材1、实验箱(台)2、示波器3、毫伏表4、数字万用表三、预习规定1.复习放大器工作原理，估算放大电路静态工作点，依照微变等效电路计算放大电路输入电阻、输出电阻，空载和有负载时电压放大倍数。2.预习放大电路动态和静态测试办法，ri和ro测量办法和原理。3．理解饱和失真和截止失真形成因素及变化办法。4．预习信号发生器及示波器使用。五、实验内容及环节实验前校准示波器，检查信号源。1、测量并计算静态工作点按图6－1接线。图6－1●将输入端对地短路，调节电位器Rb2(在面板上标为W1，下同)使Vc=Ecc/2=6V，测静态工作点Vc、VE、VB。及VRb1数值，记入表6－1中。●按下式计算IB、Ic，并记入表5－1中。表6-1调节Rb2测量计算VC(V)VE(V)VB(V)VRb1(V)IC(mA)IB(µA)62、测量电压放大倍数及观测输入，输出电压相位关系。在实验环节1基本上，把输入与地断开，接入f=1KHZ、V1=5mV正弦信号，负载电阻分别为RL=2KΩ和RL=∞，用毫伏表测量输出电压值，用示波器观测输入电压和输出电压波形，并比较输入电压和输出电压相位，画于表6－2中，在不失真状况下计算电压放大倍数：AV=VO/V1，把数据填入表6－3中：表6－2电压波形V1VO表6－3RL(Ω)V1(mV)V0(V)Av2K∞3、观测负载电阻对放大倍数影响。在实验环节2基本上，把负载电阻2K换成5.1K，重新测定放大倍数，将数据填入表6－4中。表6－4RL(Ω)Vi(V)V0(V)AV5.1K4.按图6—2接线。（1）、测量电压参数，计算输入电阻和输出电阻。（选作）●输入端接入f=1KHz、Vi=5mV正弦信号。分别测出电阻R1两端对地信号电压Vi及Vi’，按下式计算出输入电阻ri：图6－2测出负载电阻RL开路时输出电压V∞，和接入RL(2K)时输出电压V0，然后按下式计算出输出电阻r0：将测量数据及实验成果填入表6—5中。表6—5a表6—5bVi(mV)Vi’(mV)ri(Ω)V∞(V)V0(V)r0(Ω)（2）、观测静态工作点对放大器输出波形影响，将观测成果分别填入表6-6中。●输入信号不变，用示波器观测正常工作时输出电压V0波形井描画下来。●逐渐减小Rb2阻值，观测输出电压变化，在输出电压波形浮现明显失真时，把失真波形描画下来，并阐明是哪种失真。如果Rb2=0Ω后，仍不浮现失真，可以加大输入信号Vi，或将Rbl由100KΩ改为I0KΩ，直到浮现明显失真波形。逐渐增大Rb2阻值，观测输出电压变化，在输出电压波形浮现明显失真时，把失真波形描画下来，并阐明是哪种失真。如果Rb2=1M后，仍不浮现失真，可以加大输入信号Vi，直到浮现明显失真波形。表6—6阻值波形何种失真正常Rb2减小Rb2增大六、实验报告1、整顿实验数据，填入表中，并按规定进行计算。2、总结电路参数变化对静态工作点和电压放大倍数影响。3、讨论静态工作点变化对放大器输出波形影响。EWB仿真1、测量并计算静态工作点2、测量电压参数，计算输入电阻和输出电阻。实验七集成运放线性应用（一）一、实验目1、理解运算放大器基本用法。2、应用集成运放构成基本运算电路。3、学会使用线性组件uA741。4、掌握加法运算、减法运算电路基本工作原理及测试办法。5、学会用运算放大器构成积分电路。二、实验属性：验证性实验三、实验仪器设备及器材1、实验台2、数字万用表3、示波器4、计时表四、实验内容及环节1、调零：按图7—1接线，接通电源后，将Vi1，Vi2接地，调节调零电位器RW使输出0V。运放调零后，取消Vi1，Vi2接地，在背面1—4项实验中均不用调零了。图7-12、反相比例运算：电路如图7-2所示，依照电路参数计算AV=Vo/Vi，并按照表7-1给定Vi计算和测量相应Vo值，并把成果记入表7-1中。表7-1Vi(V)0.30.40.50.60.70.81.2理论计算值Vo(V)实际测量值Vo(V)实际放大倍数Av3、同相比例运算电路如图7-3所示，依照电路参数计算AV=Vo/Vi，并按照表7-2给定Vi计算和测量相应Vo值，并把成果记入表7-2中。表7-2Vi(V)0.30.40.50.60.70.81.2理论计算值Vo(V)实际测量值Vo(V)实际放大倍数Av图7-2图7-34、加法运算电路如图7-4所示，按照表7-3给定Vi1和Vi2计算和测量相应Vo值，并把成果记入表7-3中。表7-3输入信号Vi1(V)00.30.50.7-0.6-0.5输入信号Vi2(V)0.30.20.30.40.40.5理论计算值Vo(V)实际测量值Vo(V)实际放大倍数Av5、减法运算电路如图7-5所示，重新调零后，按照表7-4给定Vi1和Vi2计算和测量相应Vo值，并把成果记入表7-4中。图7-4图7-5表7-4输入信号Vi1(V)1.00.70.80.60