电工与电子技术D实验.ppt

电工与电子技术D实验,闽南理工学院 电工电子教研室 2011.11,主讲教师：郑清兰,目录,实验一 、 戴维南定理 实验二 、三相交流电路的研究 实验三、三相鼠笼式异步电机正反转控制电路 实验四 、晶体管共射极单管放大电路 实验五 、常用电子仪器仪表的使用（一） 实验六 、常用电子仪器仪表的使用（二） 实验七、组合逻辑电路分析 实验八 、计数器译码显示电路,实验一 戴维南定理,一、实验目的,1、验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解。 2、掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。,二、实验原理,1、戴维南定理。 2、有源二端网络等效参数的测量方法。 （1）开路电压、短路电流法 （2）外施电源法,三、实验设备,四、实验内容,被测有源二端网络如图1-1,(a),(b),1. 测量戴维南等效电路的参数 （1）开路电压、短路电流法：按图1-1(a)接入稳压电源Us=12V和恒流源Is=10mA，不接入RL。测出UOC和Isc,并计算出R0。将测量值写入表4-1中。 （2）外施电源法：拆除恒流源Is=10mA，将稳压电源Us=12V移到二端网络端口上，原位置用短路线替代，测量端口流过的电流I，计算出等效电阻R0，将测量值写入表1-1中。,四、实验内容,表1-1,四、实验内容,2、负载实验 按图1-1(a)改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性。,四、实验内容,表1-2,3、验证戴维南定理 从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值， 然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压Uoc之值）相串联，如图1-1(b)所示，仿照步骤“2”测量其外特性，对戴氏定理进行验证。将测量值写入表1-3中。,四、实验内容,表1-3,五注意事项,1、作戴维南等效电路的操作时，接线有几种方法，可让学生自主接线。但UOC的取值学生经常不注意，仍取12V，造成测量数据全错。 2、实验中注意电阻箱0、R0、处测试点的操作方法，要注意向学生交待清楚。 3、测量短路电流时，毫安表一定要打在200mA的档位。否则因为短路电流较大，会引起实验台报警。 4、改接线路时，要关掉电源。,六、预习思考题,在求戴维南等效电路时，作短路试验，测ISC的条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？,七、实验报告要求,根据步骤2和3，分别绘出曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误差的原因。,实验二 三相交流电路的研究,一、实验目的,1. 掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法， 2 加深理解三相负载星形联接、三角形联接时，线、相电压及线、相电流之间的关系。 3. 测量三相不对称负载星形、三角形连接时，线、相电压和电流，分析中线的作用。 4. 了解三相负载出现断相、断线故障时，相、线电压和电流的变化情况。,二、实验原理,1. 三相负载可接成星形（又称“”接）或三角形(又称“接)。当三相对称负载作Y形联接时，线电压UL是相电压Up的倍。线电流IL等于相电流Ip，即 UL ， ILIp 在这种情况下，流过中线的电流I00， 所以可以省去中线。 当对称三相负载作形联接时，有IL Ip，ULUp。,2. 不对称三相负载作Y联接时,必须采用三相四线制接法，即Yo接法。而且中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变。 倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏；负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作。尤其是对于三相照明负载，无条件地一律采用Y0接法。,二、实验原理,三、实验设备,四、实验内容,1. 三相负载星形联接（三相四线制供电）,图2-1,即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对称电源。将三相调压器的旋柄置于输出为0V的位置（即逆时针旋到底）。经指导教师检查合格后，方可开启实验台电源，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为220V，并按表2-1内容完成各项实验，分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源与负载中点间的电压。将所测得的数据记入表2-1中，并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。,四、实验内容,四、实验内容,表2-1,2. 负载三角形联接（三相三线制供电）,四、实验内容,图2-2,按图2-2改接线路，经指导教师检查合格后接通三相电源，并调节调压器，使其输出线电压为220V，并按表2-2的内容进行测试。,四、实验内容,表2-2,五、实验注意事项,1. 本实验采用三相交流市电，线电压为220V，实验时要注意人身安全，不可触及导电部件，防止意外事故发生。 2. 每次接线完毕，同组同学应自查一遍，然后由指导教师检查后，方可接通电源，必须严格遵守先断电、再接线、后通电；先断电、后拆线的实验操作原则。 3. 星形负载作短路实验时，必须首先断开中线，以免发生短路事故。 4每次实验完毕，要将三相调压器手柄调至零位。 5. 测量数据时,要注意仪表量程，以免损坏仪表。,六、预习思考题,1.本次实验中为什么要通过三相调压器将380的市电线电压降为220V的线电压？ 2. 负载不对称，Y连接，有中线时，各组灯泡亮度是否一样？无中线时，各组灯泡亮度是否一样？为什么？ 3.设置故障实验时，Y连接中的断路、短路如何操作？连接，断路如何操作？,七、实验报告要求,1. 用实验测得的数据验证对称三相电路中的关系。 2 .完成预习思考题。 3. 不对称三角形联接的负载，能否正常工作？ 实验是否能证明这一点？ 4. 心得体会及其他。,实验三 三相鼠笼式异步电动机 正反转控制,一、实验目的,1. 通过对三相鼠笼式异步电动机正反转控制线路的安装接线， 掌握由电气原理图接成实际操作电路的方法。 2. 加深对电气控制系统各种保护、自锁、互锁等环节的理解。 3. 学会分析、排除继电-接触控制线路故障的方法。,二、实验原理,1. 电器互锁 为了避免接触器KM1（正转）、KM2（反转）同时得电吸合造成三相电源短路，在KM1（KM2）线圈支路中串接有KM1（KM2）动断触头，它们保证了线路工作时KM1、KM2不会同时得电（如图3-1），以达到电气互锁目的。 2. 电气和机械双重互锁 除电气互锁外，可再采用复合按钮SB1与SB2组成的机械互锁环节（如图3-1），以求线路工作更加可靠。 3. 线路具有短路、过载、失、欠压保护等功能。,三、实验设备,怎样保证错误操作系统不动作？ 互锁！,四、实验内容,图3-1,(1) 开启控制屏电源总开关，按启动按钮，调节调压器输出，使输出线电压为380V。 (2) 按正向起动按钮SB1，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。 (3) 按反向起动按钮SB2，观察并记录电动机和接触器的运行情况。 (4) 按停止按钮SB3，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。 (5) 再按SB2，观察并记录电动机的转向和接触器的运行情况。 (6) 实验完毕，按控制屏停止按钮，切断三相交流电源。,四、实验内容,五、注意事项,1、千万注意安全，未经教师允许不能通电。每次要改线路，一定要停电操作，不能带电。同组同学要互相照应，要开机带电时，一定要通知同组同学。 2、只有在断电的情况下，才能检查线路，否则不允许。 3、注意实验面板上的主控电路与辅助电路的插孔不能接错，否则将会烧坏实验元器件或电动机。,六、预习思考题,1、在电动机正、反转控制线路中，为什么必须保证两个接触器不能同时工作？采用哪些措施可解决此问题？ 2、在控制线路中，短路、过载、失压保护等功能是如何实现的？在实际运行过程中，这几种保护有可意义？,七、实验报告要求,1、叙述电动机运转过程，并将控制电路中起到自锁、互锁部分加以说明。 2、完成预习思考题。,实验四 常用电子仪器仪表的使用（一） 数字存储示波器、函数信号发生器,一、实验目的,1、学习掌握常用电子仪器数字存储示波器、函数信号发生器的主要性能、技术指标及正确使用方法。 2、掌握使用函数信号发生器和数字存储示波器，进一步理解频率、周期、幅值、初相位、峰峰值等概念。 3、培养学生全面掌握仪器使用的综合实验动手能力，根据要求，学生能独立完成观察信号波形和测量波形参数的方法。,二、实验原理,频率-正弦量变化一次所需的时间（秒）称为同期（T），而每秒内变化的次数称为频率（f）。关系为：f=1/T。 理解最大值（Um）、有效值（I）、峰峰值（VPP）之间的换算关系有效值-不论是周期变化的电流还是直流，只要它们在相等的时间内通过同一个电阻而两者的热效应相等，就把它们的安培值看作是相等的。峰峰值-是指波形图中最大的正值和最大的负值之间的差。峰值是以0刻度为基准的最大值，有正有负。 峰峰值=2最大值=2有效值 即VPP=2Um=2U。,三、实验设备,四、实验内容,1.实验接线如图4-1所示，用数字存储示波器测量信号参数. 2.调节函数信号发生器，使其输出频率、峰-峰值分别为100Hz、500mV，1KHz、1V，,图 4-1,四、实验内容,表4-1,10KHz、1.5V，100KHz、2V，150KHz、4V的正弦波信号（也可任意取值或改变输出波形进行测量）。用数字存储示波器观察输出波形，并记录波形，读出波形的峰-峰值、周期及频率，将数据记入表4-1。,b f g h 图1-2 显示波形,a b c d e f g h,四、实验内容,3、数字存储示波器旋钮的调节 对应数字存储示波器相关旋钮可能在的位置，分析什么原因造成图4-2所示的几个图形，说明原因，填入表4-2中。,图4-2,表4-2,四、实验内容,五、实验注意事项,1、数字存储示波器、函数信号发生器应保持仪器共地。 2、函数信号发生器输出端不允许短路。 3、使用数字存储示波器时波形应显示在屏幕中央且大小适中，波形完整且稳定。,六、预习思考题,1、数字存储示波器输入信号耦合开关置“AC”、“DC”、“GND”位置有何不同？ 2、函数信号发生器有哪几种输出波形？它的输出端能否短接？显示幅值是什么值？ 3、频率、幅度、初相位的概念？ 4、有效值、幅值、峰峰值的概念及换算关系？ 5、数字存储示波器和函数信号发生器显示的幅度各是什么值？,七、实验报告要求,1、认真记录实验数据并填写相应表格。 2、整理实验数据和波形，并进行分析。 3、画出数字存储示波器显示的正弦波波形，并写出其峰-峰值、周期及频率。 4、回答思考题。,实验五 常用电子仪器仪表的使用（二） 直流稳压电源、晶体毫伏表、数字万用表,一、实验目的,1、学习掌握常用电子仪器仪表直流稳压电源、晶体毫伏表、数字万用表等的主要技术指标、性能及正确使用方法。 2、进一步理解有效值的概念，掌握晶体毫伏表和数字万用表的频率响应特性。 3、交流实验中重点要掌握晶体毫伏表的使用。 4、培养学生全面掌握仪器仪表使用的综合实验动手能力，根据要求，学生能独立完成一些参数的测量。,二、实验原理,图5-1 直流稳压电源、晶体毫伏表、数字万用表连接示意图,三、实验设备,四、实验内容,1.测试晶体毫伏表和数字万用表的频率响应特性。 由于晶体毫伏表和数字万用表在测量不同频率的正弦波信号电压时具有不同的频率响应，因些给测量值带来一定误差。测试方法如下：将函数信号发生器的输出电压调到5V并保持不变，改变输出信号的频率，用晶体毫伏表和数字万用表测量相应的电压值，记录表5-1中。,2.调节函数信号发生器有关旋钮，使输出不同频率及幅度的正弦波信号（频率与幅度自行设定）。用数字存储示波器观察输出波形，记录波形并读取有关参数，并用晶休毫伏表、数字万用表测量输出波形的电压值，完成表5-2。,四、实验内容,表5-1,四、实验内容,表5-2,五、实验注意事项,1、测量时，函数信号发生器、数字存储示波器、晶体毫伏表、应保持仪器共地。 2、在使用数字万用表测量参数时，要注意量程挡位选择及表笔的连接。 3、在使用晶体毫伏表测量参数时，先要调零，然后才能对参数进行测量。 4、数字万用表AC挡、晶体毫伏表测量出来的数值，都属于有效值。 5、注意晶体毫伏表读数，若量程先1开头的应读第一条刻度线，若量程选3开头的应读第二条刻度线。,六、预习思考题,1、在使用晶体毫伏表测量参数时，先要调零，但如果调不到零刻度上，还能进行测量吗？ 2、数字万用表能测量哪些参数？ 3、在测量过程中，数字万用表与晶体毫伏表所测的交流电压有何区别？应如何选用？ 4、晶体毫伏表测量的数值是什么值？ 5、晶体毫伏表、数字存储示波器、函数信号发生器显示数据如何换算？,七、实验报告要求,1、整理实验数据，并进行分析。 2、比较用不同仪器所读取的信号电压的数值，对误差做出结论？ 3、回答预习思考题。,实验六 共射极单管放大电路,一、实验目的,1、 学会单管放大电路静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大电路性能的影响。 2、 掌握放大电路电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。 3、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。,二、实验原理,图61为电阻分压式工作点稳定的共射极单管放大电路实验电路图。它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE，以稳定放大电路的静态工作点。当在放大电路的输入端加入输入信号ui后，在放大电路的输出端便可得到一个与ui相位相反，幅值被放大了的输出信号u0，从而实现了电压放大。,图61 共射极单管放大电路实验电路图,二、实验原理,三、实验设备与器件,四、实验内容,1、测量静态工作点 接通12V电源、调节RW1，使IC2.0mA（即UE2.0V）， 用数字万用表测量UB、UE、UC及RB2值。记入表61。,表6-1,2、测量电压放大倍数 在放大电路输入端Ui加入频率为1KHz的正弦信号，调节函数信号发生器的输出旋钮使Ui=10mV，同时用数字存储示波器观察放大电路输出电压uo波形，在波形不失真的条件下用晶体毫伏表测量下述三种情况下的UO值，并观察Uo和Ui的相位关系，记入表62中。,四、实验内容,表6-2,3、测量输入电阻和输出电阻 在放大电路的US端输入f1KHz的正弦信号，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大电路输入电压Ui=10mV，用数字存储示波器观察放大电路输出电压uo波形，在波形不失真的情况下，用晶体毫伏表测出US 、Ui和UL记入表6-3。 保持US不变，断开RL，测量输出电压Uo，记入表6-3。,四、实验内容,表6-3,五、注意事项,1、电路板上开关要打到“通”位置，否则不能测量。 2、静态测试时，数字万用表应选择直流电压挡；动态测试时，数字万用表选择交流电压挡。 3、电流表串接在电路中正、负不要接反。 4、测电阻时一定要断开电源及断开电路中的一脚，否则测出的电阻值不准。,六、预习思考题,1、怎样测量RB2阻值？ 2、本实验电路中要怎么调节电路的静态工作点？ 3、改变静态工作点对放大电路的输入电阻Ri有无影响？改变外接电阻RL对输出电阻R0有无影响？ 4、若单级放大电路的输出波形失真，应如何解决?,七、实验报告要求,1、列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻之值与理论计算值比较，分析产生误差原因。 2、讨论静态工作点变化对放大电路输出波形的影响。 3、分析讨论在调试过程中出现的问题。,实验七 组合逻辑电路分析,一、实验目的,1、掌握半加器、全加器逻辑功能及测试。 2、掌握组合逻辑电路的分析与测试方法。,二、实验原理,1、组合电路是最常见的逻辑电路，可以用一些常用的门电路来组合成具有其他功能的门电路。例如，根据与门的逻辑表达式Z=AB= AB,可知，可以用两个与非门组合成一个与门。用与非门还可以组合成更复杂的逻辑关系。 2、组合电路的分析是根据所给的逻辑电路，写出其输入与输出之间的逻辑函数表达式或真值表，从而确定该电路的逻辑功能。,三、实验设备,四、实验内容,1、分析、测试用与非门74LS00组成半加器的逻辑功能，在实验箱上选定两片74LS00，按图7-1接线。将A、B两输入接至逻辑电平开关K1、K2插口，S、C分别接至逻辑电平显示E1、E2插口。按表7-1的要求进行逻辑状态的测试，并将结果填入表中。,四、实验内容,图7-1,表7-1,2.分析、测试全加器的逻辑功能 ，按图7-2要求，选择与非门并接线进行测试，将A、B、Ci-1输入端接至逻辑电平开关K1、K2、K3插口，Si、Ci分别接至逻辑电平显示E1、E2插口。将测试结果填入表7-2中。,四、实验内容,四、实验内容,图7-2,表7-2,五、实验注意事项,1、接线时注意每块芯片都有独立电源Vcc与GND，且电源的正负极不能接反。 2、接线完后要请老师检查线路后方可通电测试。 3、测量时应注意电压表量程挡位的选择。 4、改接线路时，要关掉电源。,六、预习思考题,1、在实验过程中，芯片没用到的管脚悬空是什么状态？会影响实验的稳定性吗？ 2、TTL门电路的多余输入端要怎样处理？ 3、写出半加器、全加器输出端的与非逻辑函数表达式？,七、实验报告要求,1、整理实验数据、图表，并对实验结果进行分析。 2、画出用与非门构成半加器、全加器的逻辑电路图。 3、写出半加器、全加器的真值表。 4、心得体会及其他。,实验八 计数译码显示电路,一、实验目的,1、学会测试计数器、译码器和数码管的性能。 2、学会使用计数器、译码器和数码管构成