中國(guó)地質(zhì)大學(xué)電工學(xué)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上常用電子儀器的使用在電子電路實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常使用的電子儀器有示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表及頻率計(jì)等，它們與萬(wàn)用電表一起，可以完成對(duì)電子電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工作情況的測(cè)試。 實(shí)驗(yàn)中要對(duì)各種電子儀器進(jìn)行綜合使用。按照信號(hào)流向，以連線簡(jiǎn)捷、調(diào)節(jié)順手、觀察與讀數(shù)方便等原則進(jìn)行合理布局，各儀器與被測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置之間的布局與連接如圖7所示。為防止外界干擾，接線時(shí)應(yīng)注意各儀器的共公接地端要連接在一起，即共地。信號(hào)源和交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或?qū)Ｓ秒娎|線，示波器接線使用專用電纜線，直流電源的接線用普通導(dǎo)線。1 模擬示波器 示波器是一種用途很廣的電子測(cè)量?jī)x器，它既能直接顯示

2、電信號(hào)的波形，又能對(duì)電信號(hào)進(jìn)行各種參數(shù)的測(cè)量。主要操作步驟如下： （1）尋找掃描光跡 將示波器Y 軸顯示方式置“Y1”或“Y2”，輸入耦合方式置“GND”，開機(jī)預(yù)熱，按下列操作找到掃描線：適當(dāng)調(diào)節(jié)亮度旋鈕。觸發(fā)方式開關(guān)置“自動(dòng)”。適當(dāng)調(diào)節(jié)垂直（）、水平（ ）“位移”旋鈕，使掃描光跡位于屏幕中央。（若示波器設(shè)有“尋跡” 按鍵，可按下“尋跡”按鍵，判斷光跡偏移基線的方向。） b « （2）雙蹤示波器一般有五種顯示方式，即“Y1”、“Y2”、“Y1Y2”三種單蹤顯示方式和“交替”“斷續(xù)”兩種雙蹤顯示方式，根據(jù)信號(hào)輸入通道和所需觀察的信號(hào)，選擇合適的顯示方式?！敖惶妗憋@示一般適宜于輸入信號(hào)頻

3、率較高時(shí)使用，“斷續(xù)”顯示一般適宜于輸入信號(hào)頻率較底時(shí)使用。（3）為了顯示穩(wěn)定的被測(cè)信號(hào)波形，“觸發(fā)源選擇”開關(guān)一般選為“內(nèi)”觸發(fā)，使掃描觸發(fā)信號(hào)取自示波器內(nèi)部的Y 通道。 （4）觸發(fā)方式開關(guān)通常先置于“自動(dòng)”調(diào)出波形后，若被顯示的波形不穩(wěn)定，可置觸發(fā)方式開關(guān)于“常態(tài)”，通過(guò)調(diào)節(jié)“觸發(fā)電平”旋鈕找到合適的觸發(fā)電壓，使被測(cè)試的波形穩(wěn)定地顯示在示波器屏幕上。 （5）適當(dāng)調(diào)節(jié)“掃描速率”開關(guān)及“Y 軸靈敏度”開關(guān)，使屏幕上顯示23 個(gè)周期的被測(cè)信號(hào)波形。在測(cè)量幅值時(shí)，應(yīng)注意將“Y 軸靈敏度微調(diào)”旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，即順時(shí)針旋到底，且聽到關(guān)的聲音。在測(cè)量周期時(shí)，應(yīng)注意將“X 軸掃速微調(diào)”旋鈕置于“校

4、準(zhǔn)”位置，即順時(shí)針旋到底，且聽到關(guān)的聲音。還要注意“擴(kuò)展”旋鈕的位置。 根據(jù)被測(cè)波形在屏幕坐標(biāo)刻度上垂直方向所占的格數(shù)（div 或cm）和“Y 軸靈敏度” 開關(guān)指示值（v/div），即可算得信號(hào)幅值Up-p 的測(cè)量值：Up-p =波形高度×V/div 讀數(shù)（微調(diào)旋鈕處于校正位置） 根據(jù)被測(cè)信號(hào)波形一個(gè)周期在屏幕坐標(biāo)刻度水平方向所占的格數(shù)（div 或cm）和“掃描速率”開關(guān)指示值（t/div），即可算得信號(hào)周期T 的測(cè)量值： T =兩個(gè)波峰（或波谷）之間的距離×t/div 讀數(shù)（微調(diào)旋鈕處于校正位置） 2函數(shù)信號(hào)發(fā)生器 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器按需要輸出正弦波、方波、三角波三種信號(hào)波形

5、。輸出電壓最大可達(dá) 20VPP。通過(guò)輸出衰減開關(guān)和輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕，可使輸出電壓在幾毫伏到十幾伏范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，輸出電壓的調(diào)節(jié)范圍與衰減按鍵之間的關(guān)系為：衰 減 輸出電壓調(diào)節(jié)范圍（峰-峰值） 0dB（兩衰減鍵均不按下） 120V 20dB（按下20dB鍵） 0.12V 40dB（按下40dB鍵） 10mV0.2V 60dB（兩衰減鍵均按下） 020mV 函數(shù)發(fā)生器一般含有內(nèi)測(cè)頻率計(jì)，因此輸出信號(hào)的頻率可直接由顯示器讀出（外測(cè)頻率鍵不按下），頻率按鍵選擇與頻率調(diào)節(jié)范圍的關(guān)系為： 頻率按鍵 1 10 100 1k 10k 100k lM 頻率范圍(Hz) 02.2 022 1200 152.2k

6、15022k 1.5k220k 15k2.2M 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器作為信號(hào)源，它的輸出端不允許短路。3 毫伏表 交流毫伏表能在其工作頻率范圍之內(nèi)測(cè)量正弦交流電壓的有效值。為了防止過(guò)載而損壞，測(cè)量前一般先把量程開關(guān)置于量程較大位置上，然后逐檔減小量程。確定合適的量程后，在讀數(shù)前，要對(duì)毫伏表進(jìn)行調(diào)零。實(shí)驗(yàn)一 疊加定理的驗(yàn)證一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1驗(yàn)證線性電路疊加定理的正確性，加深對(duì)線性電路的疊加性的認(rèn)識(shí)和理解。 2進(jìn)一步掌握示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用。 二、預(yù)習(xí)要求 根據(jù)圖1 的電路參數(shù)，計(jì)算各電阻上的電壓值，并在表1 中畫出波形。 三、實(shí)驗(yàn)原理 在線性電路中，當(dāng)有兩個(gè)或兩個(gè)以上獨(dú)立電源作用時(shí)，任一支路中的電流

7、或電壓，等于電路中各獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)在該支路產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。 一個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用，意味著其它獨(dú)立源不作用，不作用的電壓源的電壓為零，可用短路代替；不作用的電流源的電流為零，可用開路代替。 在圖1 所示電路中，各電阻上的電壓U 等于穩(wěn)壓電源US1 單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的電壓U和信號(hào)源US2單獨(dú)作用時(shí)產(chǎn)生的電壓U，即圖1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 1. 實(shí)驗(yàn)線路如圖1所示。US1為12V電壓源，US2為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，調(diào)至+6V，各電阻值自已選定。 2US1 電源單獨(dú)作用（將開關(guān)S1 投向US1 側(cè)，開關(guān)S2 投向短路側(cè)）。用直流數(shù)字電壓表測(cè)量各電阻元件兩端的電壓，同時(shí)計(jì)算R3 的功率PR3，數(shù)據(jù)記

8、入表1。3US2電源單獨(dú)作用（將開關(guān)S1投向短路側(cè)，開關(guān)S2投向US2側(cè)），重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟2的測(cè)量和記錄，數(shù)據(jù)記入表1。 4US1和US2共同作用（開關(guān)S1和S2分別投向US1和US2側(cè)），重復(fù)上述的測(cè)量和記錄，數(shù)據(jù)記入表1。 五、注意事項(xiàng) 1電壓源不能短路。 2測(cè)量電壓時(shí)要注意電壓的參考方向。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格，總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，驗(yàn)證線性電路的疊加性。 2回答問(wèn)題：各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計(jì)算得出？試用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算并得出結(jié)論。實(shí)驗(yàn)二 戴維南定理的驗(yàn)證一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1掌握有源二端電路等效參數(shù)的一般測(cè)量方法。 2熟悉直流穩(wěn)壓電源、萬(wàn)用表、實(shí)驗(yàn)箱或面包板的使用。 3

9、加深對(duì)戴維南定理和諾頓定理的理解。 二、預(yù)習(xí)要求 1計(jì)算圖6所示有源二端電路的等效參數(shù)。. 2回答問(wèn)題：（1）測(cè)量有源二端電路開路電壓有哪幾種方法？在本實(shí)驗(yàn)中你將采用哪種方法？（2）測(cè)量等效內(nèi)阻有哪幾種方法？ 三、實(shí)驗(yàn)原理 1任何一個(gè)線性含源電路，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作是一個(gè)有源二端電路（或稱為含源一端口電路）。 戴維南定理指出：任何一個(gè)線性有源電路，總可以用一個(gè)電壓源與一個(gè)電阻的串聯(lián)來(lái)等效代替，此電壓源的電動(dòng)勢(shì)等于這個(gè)有源二端電路的開路電壓UOC，其等效內(nèi)阻等于該電路中所有獨(dú)立源均置零（理想電壓源視為短接，理想電流源視為開路）時(shí)的等效電阻RO，如圖2所示

10、。圖2諾頓定理指出：任何一個(gè)線性有源電路，總可以用一個(gè)電流源與一個(gè)電阻的并聯(lián)組合來(lái)等效代替，此電流源的電流等于這個(gè)有源二端電路的短路電流ISC，其等效內(nèi)阻的定義同戴維南定理。 UOC（或ISC）和RO稱為有源二端電路的等效參數(shù)。 2有源二端電路等效參數(shù)的測(cè)量方法 (1)開路電壓、短路電流法測(cè)RO在有源二端電路輸出端開路時(shí)，用電壓表直接測(cè)其輸出端的電壓UOC，然后再將其輸出端短路，用電流表測(cè)其短路電流ISC，則等效內(nèi)阻為 如果二端有源電路的內(nèi)阻很小，若將其輸出端口短路，則易損壞其內(nèi)部元件，因此不宜用此法。 (2)伏安法測(cè)RO 用電壓表、電流表測(cè)出有源二端電路的外特性曲線，如圖3 所示。根據(jù)外特性

11、曲線求出斜率tg ，則內(nèi)阻RO 為 也可以先測(cè)量開路電壓UOC，再測(cè)量電流為額定值IN 時(shí)的輸出端電壓值UN，則內(nèi)阻為 圖3(3)半電壓法測(cè)RO 如圖4 所示，當(dāng)負(fù)載電壓為二端電路開路電壓的一半時(shí)，負(fù)載電阻值即為被測(cè)有源二端電路的等效內(nèi)阻值。 圖4(4)零示法測(cè)UOC 在測(cè)量具有高內(nèi)阻有源二端電路的開路電壓時(shí)，用電表直接測(cè)量會(huì)造成較大的誤差。為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零示法，如圖5 所示，當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與有源二端電路的開路電壓相等時(shí)，電流表的讀數(shù)將為零。此時(shí)穩(wěn)壓電源的輸出電壓即為被測(cè)有源二端電路的開路電壓。圖5四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 1 測(cè)有源二端電路的等效參數(shù) 圖6用開路電壓、短路

12、電流法測(cè)圖6 所示二端電路的等效參數(shù)UOC、RO 和ISC，數(shù)據(jù)填入表2 中。 2 測(cè)有源二端電路端口的伏安特性曲線 圖6所示二端電路端口接入可變電阻RL，改變RL，測(cè)出端口電壓和對(duì)應(yīng)的端口電流，數(shù)據(jù)填入表3中。 3.畫出戴維南等效電路諾頓等效電路。 4. 測(cè)戴維南等效電路端口的伏安特性曲線 根據(jù)步驟1的測(cè)量結(jié)果，用電阻箱（或多圈電位器）和直流穩(wěn)壓電源組成戴維南等效電路，測(cè)此等效電路端口的伏安特性曲線，數(shù)據(jù)填入表4中。五、注意事項(xiàng) 1測(cè)量時(shí)應(yīng)注意電流表量程的變換。 2注意電位器的正確連接。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟2、3測(cè)得的數(shù)據(jù)，在同一坐標(biāo)系中作出有源二端電路及其戴維南等效電路的端口

13、的伏安特性曲線。 2歸納、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)三 單管電壓放大器一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1學(xué)習(xí)調(diào)試、測(cè)試放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。 2掌握放大器的電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻的測(cè)量方法。 3培養(yǎng)查找、排除電路故障的初步能力。 二、預(yù)習(xí)要求 1設(shè)三極管 =220，在工作點(diǎn)UCE=6.0V，IC=2mA，計(jì)算RL=和RL=2k 時(shí)放大電路的電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻，估算放大電路空載時(shí)的最大不失真輸出電壓。 2描述當(dāng)Uip-p=0.1V, Rw 分別為100k 和0 時(shí)u0 的波形，計(jì)算對(duì)應(yīng)的UCE，指出飽和失真和截止失真。 三、實(shí)驗(yàn)原理 1實(shí)驗(yàn)參考電路圖7 單管電壓放大電路接入Rb1 是為了防止當(dāng)Rw 的值過(guò)小

14、時(shí)，由于IB 太大而使IC 過(guò)大燒壞三極管。 2工作原理 靜態(tài)工作點(diǎn)：， 由此可見，調(diào)節(jié)RW即可改變IB 和UCE，從而取得合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。動(dòng)態(tài)參數(shù)：輸出電阻的測(cè)量：按圖8 所示測(cè)量原理有圖8 輸出電阻測(cè)量原理 圖9 輸入電阻測(cè)量原理輸入電阻的測(cè)量： 按圖9 所示測(cè)量原理有為提高測(cè)量精度，RL 與R1 的取值應(yīng)與R0 與Ri 的值在同一數(shù)量級(jí)。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 1工作點(diǎn)調(diào)測(cè)試 接通電源，使UCC=12.0V（以萬(wàn)用表測(cè)量值為準(zhǔn)），調(diào)節(jié)RW，使UCEQ=6.0V，測(cè)量UBEQ、URc，并斷線后測(cè)量RW（電位器不取出），數(shù)據(jù)記錄于表5 中。表52放大倍數(shù)和輸出電阻測(cè)試 放大器輸入U(xiǎn)pp=10

15、mV，f=1kHz的正弦信號(hào)，用示波器觀察u0和ui波形的幅值和相位，在u0不失真的前提下，用示波器測(cè)出RL=和RL=2k時(shí)的輸出電壓峰峰值，算出電壓放大倍數(shù)和輸出電阻。 由于信號(hào)發(fā)生器存在內(nèi)阻，同時(shí)放大器的輸入電阻并不是無(wú)窮大，因此，輸入信號(hào)電壓的測(cè)量應(yīng)在放大器正常工作時(shí)進(jìn)行，否則會(huì)增大測(cè)量誤差。 3輸入電阻測(cè)試 接入R1，適當(dāng)增大信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓，在u0不失真時(shí)，用示波器測(cè)出us和ui的峰峰值，算出輸入電阻。 4最大不失真輸出電壓（空載）的測(cè)量 增加放大器的輸入電壓，直到u0波形的正或負(fù)峰出現(xiàn)一定的削波失真，調(diào)節(jié)工作點(diǎn)，使失真消失，再增大輸入電壓，使失真重新出現(xiàn)，再調(diào)工作點(diǎn)，如此反復(fù)，

16、直到飽和失真和截止失真同時(shí)出現(xiàn)，此時(shí)的不失真輸出電壓即為放大電路的最大不失真輸出電壓。 五、注意事項(xiàng) 1組裝電路時(shí)，注意三極管的三個(gè)電極及電容器的正負(fù)極不能接錯(cuò)，否則會(huì)損壞元件，三極管的三個(gè)電極要垂直插入面包板孔中。 2元件及連線在面包板上一定要插緊，否則會(huì)因接觸不良造成電路故障。 3測(cè)靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，要關(guān)閉信號(hào)源。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和波形，對(duì)結(jié)果與理論值進(jìn)行比較，找出產(chǎn)生誤差的原因。 2分析在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容4中的波形變化的原因及性質(zhì)。 3記錄在組裝和調(diào)試電路過(guò)程中發(fā)生的故障，說(shuō)明排除故障的過(guò)程和方法。 附：實(shí)驗(yàn)故障分析 本實(shí)驗(yàn)可能產(chǎn)生的電路故障主要有以下三個(gè)： 1調(diào)靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，UCE不變且與UCC相等 分析：UCE=UCCIc(RC+Re)=UCCIB(RC+Re)，此故障說(shuō)明IB=0或=0。IB=0意味著基極電路沒(méi)接通或發(fā)射極沒(méi)接地，=0意味著三極管損壞。 2調(diào)靜態(tài)工作點(diǎn)時(shí)，UCE雖有變化，但總是小于6V。 分析：根據(jù)預(yù)習(xí)的計(jì)算結(jié)果，6