电工测量与实验技术实验教案

vv电工测量与实验技术》课程教学安排

实验内容：

实验一、电路元件伏安特性的测试

实验二、叠加定理和替代定

实验三、戴维南定理

实验四、日光灯电路

实验五、功率因数的提高

实验六、一阶电路

实验七、二阶电路

实验八、R.L.C元件的特性

实验九、RLC串联电路

实验十、均匀传输线仿真线测量

实验十一、单管共射放大电路

实验十二、阻容耦合负反馈放大器

实验十三、差动放大电路

实验十四、稳压电源电路

实验十五、TTL与非门电路的测试

实验十六、集成组合逻辑电路

实验十七、JK触发器的实验测试

实验十八、计数译码显示电路综合实验

实验十九、555集成电路定时器及应用

实验二十、环形振荡器电路

评分标准：

实验操作50%

考核30%

实验报告20%

本课程的任务和要求

通过该门课程的学习，学生在实验技能方面应用技术达到下

列要求

(1)、正确使用电流表.万用表.功率表及常用的一些电工设备;

学会使用示波器.信号发生器，晶体管稳压电源.晶体管毫

伏表.

(2)、掌握基本的测量技术，如测量电压.电流、功率、频率、

相位时间及电路的主要技术指标。

(3)、具有查阅电子器件手册的能力。

(4)、能按电路图连接实验线路和合理布线初步具体分析、寻

找和排除常见故障的能力。

(5)、具有根据实验任务确定实验方案,选择合适元件设计线

路的初步能力，具有选择常用电工仪表，设备进行实验的能

力。

(6)、能独立写出严谨，有理论分析.事实求是.文字通顺的实

验报告。

一、实验的一般过程

1、预习

2、基本操作程序

(1)熟悉设备

(2)连接线路

(3)检查调整

(4)操作记录

(5)核对检查

(6)注意事项

3、报告的编写

实验报告一般应包括以下主要内容

(1)实验目的及任务

(2)实验电路及使用的设备，实验原理及方法.

(3)实验数据.

(4)数据处理.包括整理数据，估计误差,通过计算得到结果,

绘制出表示实验结果的实验曲线等.

(5)结论与分析讨论、包括通过实验得出结论，对实验中发

生的现象、问题、事故等的分析讨论，实验的收获体会,

对改进实验的建议等.

4.实验安全注意事项

(1).实验中经常要与220V至380V的交流电压打交道,如果忽

视安全用电或粗心大意.就很容易触电.为确保自身和他人的

安全，实验中应做到以下几点；

a.遵守接线基本规则，先把设备.仪表.电路之间的线接好，经自

查和互查无误后，再接电源线，经老师检查允许后，再合闸.拆

线顺序为先切断电源和先拆电源线，再拆其它线.

b.绝对不能把一头已接在电源的导线的另一头空甩着.电路

其它部分也不能有空甩线头的现象.线接好后，多余的.暂时不

用的导线都要拿开，放在合适地方.

C.实验中要多加小心,手和身体绝对不能碰任何金属部分（包

括仪器外壳），养成实验时手始终拿绝缘部分的好习惯，同时要

绝对克服手习惯性的摸这摸那的坏习惯，杜绝将整个手都放

在测试点上的不良测试方法.

d.万一遇到触电事故，不要慌乱，应迅速断开电原，拉下闸刀，使

触电者尽快脱离电源，然后抓紧时间送医院或请医务人员前

来珍治.

实验一、电路元件伏安特性的测定

一、实验目的

掌握线性电阻元件、非线性电阻元件------半导体二级管以

及电压源伏安特性的测试技能.

1.加深对性电阻元件、非线性电阻元件以及电源伏安特性

的理解，验证欧姆定律。

二、实验说明

1、线性电阻元件：电阻元件的R值不随电压或电流的大

小而变化.见实图2-1其伏安特性满足欧姆定律

2、非线性电阻元件：非线性电阻元件的伏安特性不满足

欧姆定律,见实图2-2

电路板电流表电阻箱

3、理想电压源：端电压为恒定值的电压源,见实图2—3

(a)

4、实际电压源：实际电压源存在内阻，可用一个理想电

压源和一个电阻相串联来表示.见实图(2—3)c.

(a)(b)(c)

实图2—3(a.b.c)

三、实验内容与步骤

1、测定线性电阻的伏安特性；按实图2—4接好线路.

mA

依次调节直流稳压电源的输出电压为实表2—1所列数值,

并将相应电流填入实表2-1

实表2—1

U(v)024681020

I(mA)

2、测定二极管的正向伏安特性；按实图2-5接好线路.

调节R.使电流读数分别为表2-2数值.并测相应电压值记

入表2—2中.

I(mA)02468102030

U(V)

3、测定晶体管稳压电源的伏安特性；晶体管稳压

电源可视实为理想电源.按实图2-6接好线路

$+I

调节稳压电源电压等于10V,然后调节R.使电流表分别为

表2—3数值，并将对应电压记入实表2—3中.

实表2—3

I(mA)05101520253035

U(v)

4、测定实际电压源的伏安特性；按实图2—7接好线路

图2-7

调节输出电压为10V,由大到小调节R,使电流表读数为实表

2-4数值.记入相应的电压值.

实表2—4

I(mA)05101520253035

U(V)

四、实验设备（略）

五、实验报告要求

根据实验中所得数据，在坐标纸上绘制线性电阻元件、半导

体二极管、理想电压源和实际电压源的伏安特性曲线.

实验二、叠加定理

一、实验目的

1、验证叠加定理.

2、加深对叠加定理的内容和适用范围的理解.

3、验证叠加定理的推广一一齐性定理.

二、实验说明

1、叠加定理：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.

2、齐性定理：线性电路中，当所有激励都增大或减

小k倍（k为实常数），响应也同样增大或减小k倍.

三、实验内容与步聚

1、叠加定理的验证

在直流电路实验板上按实图3—1接好线路，图中

DLBZ为电流插座，当测量支路电流I-bL时只需将接

有电流插头的电流表依次插入三个电流插座中，即可读取

三条支路电流L.Ih的数值.在插头插入插座的同时，应

监视电流表的偏转方向，如逆时针偏转，要迅速拔出插头，

翻转180°度后重新插入再读取电流值.

插座大,。1电流表

(1)、接通U1=1OV电源，测量U1单独作用时各支路

电流h12、h.将测量结果记入实表3—1中

(2)、接通U2=6V电源，测量U2单独作用时各支路电

流11、卜、13,将测量结果记入实表3—1中.

(3)、接通Ui、U2电源，测量Ui、5共同作用时各支路

的电流kbh,将测量结果记入实表3—1中.

实表3—1

I1(mA)I2(mA)I3(mA)

测量计算测量计算测量计算

UI单独作用

U2单独作用

UI、U2共同作用

2、齐性定理的验证

实验电路同前，实验时，令U】=20V,U2-12V,

分别出I1.I2.I3.

I1(mA)I2(mA)"(mA)

测量计算测量计算测量计算

共同作用

上表中的值

误差%

四、实验设备（略）

五、实验报告要求

1、根据实验中所得数据，验证叠加定理，齐性定理.

2、计算各支路的电压和电流，并计算各值的相对误

差，分析产生误差的原因.

六、思考题

做P76.1.2.题.

实验三、戴维南定理

、实验目的

1、验证戴维南定理

2、掌握线性有源单口网络等效参数的测量方法

R(Q)0200400800160032006400oo

I(mA)

U(v)

2.测出该一端口网络的戴维南等效电路参数

A、开路电压的测量

a、直接法测开路电压Uoc

b、用补偿法测开路电压Uoc见下图

簟

口

网

络

R为滑线变阻器

B、短路电流Isc的测量

C、等效内阻R0=Uoc/Isc

3、等效电路的构成见下图

4、测出戴维南等效电路的外特性

R(Q)0200400800160032006400oo

I(mA)

U(v)

三、实验报告要求

绘出实际网络和等效网络端口处的伏安特性

四、思考题

1、试述戴维南定理

2、在补偿电路中，若电压Us小于被测电压Uoc,能否

达到补偿法测电压的目的？为什么？

实验四、日光灯电路

一、实验目的

1、掌握日光灯电路的接线方法。

2、了解日光灯的基本工作原理。

3、学习交流电压.交流电流的测量方法.

二、实验说明

1、日光灯的基本工作原理（略）

2、调压器的基本工作原理，调压器的使用方法。

三相自耦调压器由三个单调压器组成,通常它的原边

三个绕组接成星型,如下图所示.

调压器日光灯交流电流表

为输出端，它们与负载联接.当转动手轮时，能同时调节三相输

出电压,并保证输出电压的对称性.

三、实验电路图

-220V

四、实验内容与步骤

1、实验线路如图示，接线经教师检查后，方能合上电源

开关，将日光灯点亮。

2、如有异常情况应断开电源请老师排除故障。

3、测量电压.电流记入表中

电压U镇流器电压日光灯电压电流1（A）

(V)UL（V）5（V）

220

200

五、思考题见指导书。

实验五功率因数的提高

一、实验目的

1、学习提高感性负载功率因数的方法

2、掌握功率表的正确使用

二.、说明

1、对于一个无源一端口网络，其吸收的有功功率P=UIcos6在UI

一定的情况下，一端口网络吸收功率的大小取决于功率因素的大

小。

2、工农业生产及日常生活中，大部分负载为感性负载。功

率因数cos6<l,提高负载的功率因数一方面可充分发挥电

源的利用效率，另一方面可减少输电线路的功率损失。

3、提高电感性负载的功率因数，可采用在感性负载两端

插座功率表日光灯

四、功率表的使用及读娄规则

分格常数C=UeIe,cos（t）e/ae（瓦/格）

Ue-在测量时选用的额定电压a—最大偏转格数

IL在测量时选用的额定电流

Cos61义表上标明的额定功率因数

五、实验内容^步骤

按图揆i使调压器电压调到Ui=200V不变,在（WuF范围内

改变C的值，记下相应的电流和功率

IIcIIUP

c=o

C=luF

C=2nF

1

1

1

六、实验报告要求

计算不同电容值时电路的功率因数，并画出相量图。

七、思考题

1.怎样根据交流电流表的读数判断电路处于cos4)=1的

悖？

2.并联电容后，功率表的读数有无变化，为什么？

3.为什么要用并联电容的办法提高功率因数，串联电容行

不行？为什么？

实验六、一阶电路的响应

一、实验目的

1、观察RC串联电路充放电现象，并测量电路的时间常数。

2、验证RC串联电路中过渡过程的理论分析结论的正确性。

3、学习用示波器观察和分析电路的响应。

二、实验说明

1、理想电容器C经电阻R接到直流电源

t/RC

uc=U(l-e"Rc)ic=U/Re

2、已充电的电容经电阻放电时：Uc=Ue*RC

-t/RC

ic=-U/Re

3、RC电路的方波响应

当方波的半周期和时间常数保持5：1左右的关系，可

用示波器观察到稳定的波形如图

RC电路的时间常数由波形中估算出来

三、实验电路图

信号发生器示波器毫伏表

四、实验内容与步骤

1、取方波信号幅值为3V;f=500Hz;R=lk;C=0.1口.此

时RC=T/10观察并记录上和L波形。

2、信号不变，取R=500Q.C=0.1R此时RCVVT/2,观

察并记录上和L波形。

3、信号不变，取R=10k.C=0.1口此时RC>>T/2观察

并记录上和L波形。

五、实验报告要求见指导书

六、思考题见指导书

实验七、二阶电路响应

一、实验目的

1、通过实验了解R、L、C串联电路的振荡和非振荡，以

及与R、L、C各参数之间的关系。

2、学习用示波器观察和分析电路的响应。

二、实验说明

1、R、L、C串联电路的过渡过程有两种状态；振荡和

非振荡过渡过程，它取决于电路本身的参数。

2、当R〈2@时,过渡过程是振荡的。

a.充电b.放电

、当R22,时,过渡过程是非振荡的。

信

号

发

生Us(t)

C

器

实图10—

Us（t）为方波信号，可取f=100---150Hz

四、实验内容与步骤

1、L=0.1HC=0.1uF时，临界电阻R=2后=2000。改

变R,使电路处于临界状态，确定临界电阻并与理论值比较。

2、R=10KQ.C=0.1RF.L=0.1H,观察3、i的波形并描绘

出来。

3、R=500Q、C=0.1口F、L=0.1H,观察叫、i的波形并

描绘出来。

注意：①i的波形为UR的波形.

②测量的信号发生和示波器必须共地。

五.考题见指导书。

实验八、正弦交流电路中R.L.C元件特性

一、实验目的

1、通过实验了解R.L.C在正弦电路中基本特性以及R.L.C

元件的电压和电流之间相位关系。

2、学习用示波器观察和测量正弦电路中R.L.C的电压和电

流之间相位差。

3、学习对基本电量.交流电流.交流电压的测量。

二、实验说明

1、电阻与频率无关，电阻元件两端的电压和电流同相。

2、电容元件两端的电压和电流不仅与电容C的大小有关,

而且与频率有关。流过电容的电流超前其端电压90°。

3、电感元件两端的电压和电流不仅与电感量L的大小有

关，而且与频率有关。流过电感的电流落后其端电压90°。

三、实验电路

正

弦

信

号

四、实验内容与步骤

1、测量R.L.C在频率为1.5KHz时的电压和电流的波形,

分别画出R.L.C三种元件的电压和电流的波形，并叙述其相

位关系，读出相位差6二(ro=51Q)。

2、按下表分别测量R.L.C元件频率特性，并画出频率特性

曲线。(r°=lKQ)

f(Hz)200400600800100012001400160018002000

UR(V)

Uro(V)

I(mA)

X（阻抗）

注：1=Uro/roX=UR/I电阻元件

f(Hz)200400600800100012001400160018002000

Uc（v）

Uro(V)

I(mA)

X（阻抗）

注：1=Uro/roX=UC/I电容元件

f(Hz)200400600800100012001400160018002000

UL(V)

Uro(V)

I(mA)

X（阻抗）

注：1=Ur0/r0X=UL/I电感元件

五、实验设备

六、实验报告要求见指导书

实验九、R.L.C串联谐振电路

一、实验目的

1、测定R.L.C串联电路中XC.XLX的频率特性及谐振特性

曲线

2、了解Q值的物理意义，绘制通用谐振曲线

二、实验说明

1、XC、XL、X的频率特性曲线

Xc=l/«C

1

fo=

2兀」LC

3、谐振曲线

Q=UL/U=UC/U=3oL/R

谐振时，电感和电容的电压为:

UL=Uc=QU

三、实验内容与步骤

1、实验线路图

一

信

号1+

发Uc==C

生

器RO+

2、取Us=lv.Q=1.25,止匕时R=8OOQL=0.1HC=O.lu取

Ro二R-r,调节f100—10000Hz,粗测%（理论值

fo=159OHz）.fL,,fc,然后调节电源频率，测出不同频率的端电

压UR、吼、UL记入表中

F(Hz)10030060080030004000

fcfofL

URO

uL

Uc

3、保持Us=lv、L、C的值不变，选取Q=5即R=200Q；

Ro=R-r测量步骤同上。

四、实验报告要求，见指导书。

五、思考题，见指导书。

实验十、均匀传输线仿真线测量

一、实验目的

1、学习用链形电路模拟传输线研究分布参数电路。

2、研究无损线终端开路和短路状态下，电压有效值沿线

分布及各处相位关系。

二、实验说明

本实验装置采用电感线圈和电容组成冗型链型网络模拟

均匀传输线。在适当的频率下，线路上的损耗可以忽略不计,

故这一均匀传输线可视为无损线。

每个ji型环节：L=217.5RH,C=0.031UFO每个环节模拟

的无损线长度为781m,总共有18个冗型环节，模拟无损线全

长14km。

在正弦稳态情况下：

1、无损线终端开路，沿线的电压布为

UOC=U2COS^X'=U2COS^-X'

2、无损线终端短路，沿线的电压分布为

usc—jIzZcSin多x'=ji2Zcsinx'

三、实验内容与步骤

1、测量在某一频率的正弦信号源作用下，传输线终端开路.

短路以及接Rz=84Q状态下的沿线电压有效值，并绘制电压

有效值分布曲线，测量数据填入下表.

点12345678910

终端蕊、

Rz=°°2V

Rz=O2V

Rz=84Q2V

Usr为f=16KHz的正弦信号

2、用双踪示波器观察沿线各点电压与始端电压的相位差,

均匀传输线

实验十一、单管共射放大电路

-、实验目的

1、测量放大器静态工作点及放大倍数。

2、观察静态工作点对放大器输出波形的影响。

3、测量放大器输入.输出电阻。

二、实验电路

RwRc

A100k3kC2

Rbl

20k

Rb2ReRL

10kIk3k

单管放大器.直流微安表.

三、实验内容与步骤

1、测量静态工作点：

调节Rw使Ic=1.5mA(URc=4.5V)、测量并记录Uce.

2、放大倍数的测量

放大器输入.Ui=5mV.IKHz的信号电压，用示波器观察Uo

的波形,在Uo不失真的条件下分别测量:当RL=8；RL=3K时,

分别测量电压放大倍数并记录。

RLUiUoAv

OO5mv

3K5mv

3、测量放大器的输入电阻Ri

在Uo不失真的条件下.测出Us.Ui

UsUiRlRi

5mvIK

Ri=UiRl/(Us-Ui)

4、测量放大器的输出电阻R。

Ro=(UO/UOL-1)RL;RL=3K

5、观察工作点对输出波形U。的影响

按下表要求，观察U。的波形，在给定条件①的情况下，增加

Us(频率IKHz信号电压)直到Uo波形的正或负峰值刚要出现

削波失真，描下此时U。的波形，并保持Us的值不变。

给定条件Uo的波形Uce

维持实验步骤②的

静态工作点RL=°°

②Rw不变

RL=3k

③Rw最大

RL=8

④Rw最小

RL=°°

四、报告要求

记录数据及波形，并对数据、波形进行整理。

五、思考题，见指导书1.2.3.

实验十二、阻容耦合负反馈放大器

一、实验目的

1、了解阻容耦合负反馈放大器的级间联系和前后级的相

互影响。

2、验证负反馈对放大器性能的影响。

二、实验电路

多级放大实验板

三、实验内容

测量静态工作点

UBUEUc

T1

T2

2、观察无负反馈时放大器后级对前级的影响

使Ui=lmv;f=lkHz

UiUQIAvi

不带负载（K开）Imv

带负载（K合）Imv

3、观察负反馈对输出电压的影响

使Ui=5mv;f=lkHz

UiUQ2L波形

开环（Kf开）5mv

闭环（Kf合）5mv

4、比较开闭环情况下输出电阻Ro及输入电阻Ri

UQ2UQ2LRoUiusRi

Kf（合）1.5mv

Kf（开）1.5mv

5、测量幅频特性，通频带宽度。

UiU02（）

U2/V2fLfHB=fH-fL

Kf（合）

Kf（开）

四、思考题见指导书。

实验十三、差动放大器

一、实验目的

1、了解差动放大器的性能特点，并掌握提高其性能的方

法。

2、学会对差动放大器电压放大倍数.CMRR的测量方法。

二、实验电路图

三、实验内容

1、测定静态工作点（先调零）

UBIUCIUEIUB2UC2UE2

K合到1

调零方法：将IN1.IN2两点短接并接地，调整Rw使

Uo=Uoi-Uo2=0

2、测量单端输入差模电压放大倍数

将Ui=30mvf=lkz交流信号加在IN1与地之间,同时将

IN2接地，测出Uoi、U02、Uo值。

UoiUo2UoAdiAd2Ad

K合到1

K合到3

3、测共模电压放大倍数

INI、IN2两点短接，将Ui=100mv、f=lkz交流信号接

到INI(IN2)与地之间，测量Uo】U02的值。

AC2

UoiUo2UoAciAc

K合到1

K合到3

4、求出CMRR

实验十四、稳压电源电路

、实验目的

1、加深理解串联稳压电源的工作原理。

2、学习串联稳压电源技术指标的测量方法。

二、实验电路图

三、实验原理

该电路由变压器、桥式整流、滤波器、调整管、比较放大、

基准电压、保护电路等组成。

四、实验内容与步骤

1、空载检查：接通电源，调节自耦变压器，使Uk220V。

首先调节Rw,观察输出电压U。是否随之改变，若U。不改

变，则说明整个系统没有调整作用，应先排除故障。若调节

Rw，U。随之改变则说明整个系统有调整作用。

2、测量输出电压调节范围

调节Rw，在Io=lOOmA条件下，测量输出电压U。的最大值

和最小值以及稳压电路的输入电压Ui和调整管「的管压降。

UoUiUcEl

Rw右旋到底

Rw左旋到底

3、测量稳压器的稳压系数&

当输出电压U0=7V1=100mA时，调节调压器使交流

输入电压变化±10%（即Ui为198V.242V）注意I。不变，

测出U。填入表中。

UiUo

220V7V

198V

242V

△u。/

e:/U。

'-At/,/

/Ui

4、测量稳压电源的输出内阻r0

交流电压U产220VU0=7V（空载）

调节Rw,在Io=100mA时，测出Uo的值。

r

0=AT

5、测量纹波电压

当直流输出电压U0=7VI°=100mA时，用示波器观察直

流输入电压5及Uo的波形，并用交流毫伏表测量Uo的纹波

电压。

五、实验报告

列出本实验中稳压电源的技术指标

1、输出电压调节范围

2、稳压系数。

3、输出电阻。

4、纹波电压。

实验十五、TTL与非门参数的测量

一、实验目的

1、熟悉TTL与非门外型和管脚引线排列

2、通过测试了解与非门的直流参数

3、加深对与非门逻辑功能的认识

4、加深理解与非门的外特性及使用条件

二、实验说明

实验测试所用与非门为国为74LS00

三、实验内容

测试各参数的电路如下图所示

1、与非门逻辑功能的测试(用图a.去掉电流表)

ABL

00

01

10

11

2、电压传输特性的测试(实图26—3)

调节R2便可获得相应输入电压Ui，读出输出电压U0的值

Ui(V)0.50.811.11.21.31.41.52

U0(V)

3、主要参数的测试.

(a)测定空载功耗Pon=UccIcc.(b)测量低电平输

入电流lis

(a)图(b)图

(c)测量最大负载电流IoL

当Uo^O.4V时，此时的负载电流值为允许的最大负载电流

IoL

切记：确保所测电流值不超过20mA。

(c)图

四、实验报告要求

1、列出直流参数实测数据表格。

2、画出传输特性曲线。

3、计算空载功耗P0n扇出系数N=?

面包板.数字电路逻辑测试板

实验十六、组合逻辑电路

一、实验目的

1、加深理解组合逻辑电路的设计方法。

2、验证半加器电路的逻辑功能。

二、实验原理(略)

BnAnSn

cn

00

10

01

11