电气技术基础实验指导书(09.07.01).doc

电 气 技 术 基 础实 验 指 导 书广东科学技术职业学院机械与电子工程学院前 言本书根据高职教育电气技术基础课程教学基本要求，在广东科学技术职业学院机械与电子工程学院多年的实验教学实践的基础上，参考了兄弟院校的实验教材编写而成的。本书包括电工技术、模拟电子技术及数字电子技术基础等共十五个实验，每个实验需24个学时。通过实验环节，加强学生对该课程内容的理解，达到培养和提高学生解决问题和分析问题的能力。本书由王宏秦、涂用军彭建军刘国如编写，在编写过程中得到了珠海旺磐精密机械有限公司谭镇弘总经理、伟创立（珠海）公司韩学刚高工的支持和帮助，在此一并致以衷心的感谢。书中如有不妥之处，恳请老师和同学在实验教学过程中予以补充修改批评指正。 编者2009年07月目 录实验一 直流电路中电位及其与电压关系的研究 4实验二 基尔霍夫定律的验证 7实验三 戴维南定理实验 10实验四 三相异步电动机的继电接触器控制 14实验五 可编程序控制器(PLC)的认识 19实验六 常用电子仪器仪表的使用 24实验七 晶体管的检验及测试 27实验八 晶体管单级放大器的研究 31实验九 负反馈放大器的研究 36实验十 集成运算放大器的线性运用 41实验十一 直流稳压电源的研究44实验十二 与、或、非、与非门的逻辑测试 49实验十三 组合逻辑电路 53实验十四 触发器 56实验十五 时序逻辑电路 61385实验一：直流电路中电位及其与电压关系的研究一、 实验目的1 通过实验加深学生对电位、电压及其相互关系的理解。2 通过对不同参考点电位及电压的测量和计算，加深学生对电位的相对性及电压与参考点选择无关性质的认识。二、 实验原理在测量电路中各点电位时，需要定一个参考点，并规定此参考点电位为零。电路中某一点的电位就等于该点与参考点之间的电压值。由于所选参考点不同，电路中各点的电位值将随参考点的不同而不同，所以电位是一个相对的物理量，即电位的大小和极性与所选参考点有关。电压是指电路中任意两点之间的电位差值。它的大小和极性与参考点的选择是无关的。一旦电路结构及参数一定，电压的大小和极性即为定值。本实验将通过对不同参考点时电路各点电位及电压的测量和计算，验证上述关系。三、 实验内容及步骤本实验在直流电路单元板（TSB28）上进行，实验电路如图11所示。1按图11接好实验电路，在接入电源U1、U2之前，应将直流稳压电源的输出“细调”旋钮调至最小位置。然后打开电源开关，调节电压输出，使其值分别为U1和U2（参考数值U110伏，U210伏）。2开关S1、 S2合向电源一侧，将U1、U2接到电路上。3以电路中的D点为参考点，分别测量电路中的A、B、C、D、E、F各点电位及每两点间的电压UAB、UBC、UCD、UBE、UED、UFE、UAF以及UAD。将测量结果分别填入表11和表12中，并根据测量的电位数值，计算上述电压值，也填入表12中。注意：测量电位时，应将电压表的“负”表笔接在电位参考点上，将“正”表笔分别与被测电位点接触。若电压表指针正向偏转则电位为正值；若电压表指针反向偏转，则应调换表笔两端，此时电压表读数为负值，即该点电位为负。测量电路电压时，电压表的“负”表笔应接在电压符号角标的后一个字母所表示的点上。例如：测量电压UAB应将“负”表笔接在B点，“正”表笔接在A点上。若指针正向偏转，读数为正值；若指针反向偏转，倒换正、负表笔位置，读数为负值。表11 单位：伏 电位参考点 UA UB UC UD UE UF D E F表12 单位：伏 电位参考点UABUBCUCDUBEUEDUFEUAFUAD测量D（计算）E（计算）F（计算）4 以电路中的E点为电位参考点，按步骤3，测量各点电位，并根据测量电位值计算电压值，将结果分别填入表11和表12中。5 以电路中的F点为电位参考点，按步骤3，再次测量各电位，并计算各电压值，将测量及计算结果填入表11和表12中。在计算不同两点的电压时，要用其相对同一参考点测量的两个电位值相减得到。例如：计算以D为参考点的电压UAB时，要用以D为参考点测量的电位UA减UB得到；计算以E为参考点的电压UAB时，要用以E为参考点测量的电位UA减UB得到。四、 实验设备1双路直流稳压电源 一台；2直流电压表（TS-B-06） 一块；3直流电路单元板（TS-B-28） 一块；4导线若干。五、 实验报告要求1实验目的、原理及实验电路。2根据表11和表12中的数据总结电位和电压的关系，分析参考点的选择对电位和电压的影响。实验二：基尔霍夫定律的验证一、实验目的：1通过实验验证基尔霍夫电流定律和电压定律，巩固所学理论知识。2加深对参考方向概念的理解。二、实验原理 基尔霍夫定律是电路理论中最基本也是最重要的定律之一。它概括了电路中电流和电压分别遵循的基本规律。它包括基尔霍夫电流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（KVL）。 基尔霍夫节点电流定律：电路中任意时刻流进（或流出）任一节点的电流的代数和等于零。其数学表达式为： I 0此定律阐述了电路任一节点上各支路电流间的约束关系，这种关系，与各支路上元件的性质无关，不论元件是线性的或是非线性的，含源的或是无源的，时变的或时不变的。基尔霍夫回路电压定律：电路中任意时刻，沿任意闭合回路，电压的代数和等于零。其数学表达式为： U 0此定律阐述了任意闭合回路中电压间的约束关系。这种关系仅与电路的结构有关，而与构成回路的各元件的性质无关，不论这些元件是线性的或是非线性的，含源的或是无源的，时变的或时不变的。参考方向：KCL和KVL表达式中的电流和电压都是代数量，它们除具有大小之外，还有方向，其方向是以它量值的正、负表示的。为研究问题方便，人们通常在电路中假定一个方向为参考，称为参考方向，当电路中的电流（或电压）的实际方向与参考方向相同时取正值，其实际方向与参考方向相反时取负值。例如，测量某节点各支路电流时，可以设流入该节点的电流方向为参考方向（反之亦然）。将电流表负极接到该节点上，而将电流表的正极分别串入各条支路，当电流表指针正向偏转时，说明该支路电流是流入节点的，与参考方向相同，取其值为正；若指针反向偏转，说明该支路电流是流出节点的，与参考方向相反，倒换电流表极性，再测量，取其值为负。测量某闭合电路各电压时，也应假定某一绕行方向为参考方向，按绕行方向测量各电压时，若电压表指针正向偏转，则该电压取正值，反之取负值。三、实验内容及步骤1验证基尔霍夫电流定律（KCL）本实验在直流电路单元板上进行，按图2-1接好线路。 图2-1图中X1、X2、X3、X4、X5、X6为节点B的三条支路电流测量接口，测量某支路电流时，将电流表的两支表笔接在该支路接口上，并将另两个接口用联接导线短接。验证KCL定律时，可假定流入该节点的电流为正（反之也可），并将表笔负极接在节点接口上，表笔正极接到支路接口上。若指针正向偏转，则取为正值，若反向偏转，则倒换电流表笔正负极，重新读数，其值取负，将测量的结果填入表21中。表21计算值测量值误 差I1（mA）I2（mA）I3（mA） I2验证基尔霍夫回路电压定律（KVL）实验电路上图相同，用联接导线将三个电流接口短接，取两个验证回路：回路1为ABEFA，回路2为BCDEB。用电压表依次测取ABEFA回路中各支路电压UAB、UBE、UEF和UFA；BCDEB回路中各支路电压UBC、UCD 、UDE和UEB，将测量结果填入表22中。测量时可选顺时针方向为绕行方向，并注意电压表的指针偏转方向及取值的正与负。表22UABUBEUEFUFA回路UUBCUCDUDEUEB回路U计算值测量值误差四、实验设备1双路直流稳压电源 一台；2直流毫安表（TS-B-02） 一块；3直流电压表（TS-B-06） 一块；4直流电路单元板（TS-B-28） 一块；5指针式万用表（MF-30型） 一块；6带插头导线若干。五、实验报告及要求1利用表21和表22中的测量结果验证基尔霍夫两个定律。2利用电路中所给数据，通过电路定律计算各支路电压和电流，并计算测量值与计算值之间的误差，分析误差产生的原因。3回答下列思考题：（1）已知某支路电流约为3mA，现有量程分别为5mA和10mA两只电流表，你将使用哪只电流表进行测量？为什么？（2）改变电流或电压的参考方向，对校验基尔霍夫定律有影响吗？为什么？实验三：戴维南定理实验一、实验目的1通过实验验证戴维南定理，加深对等效电路概念的理解。2学习用补偿法测量开路电压。二、实验原理1实验原理对任何一个线性含源一端口网络（如图31（a）根据戴维南定理，可以用图31（b）所示电路代替。其等效条件是：UOC是含源一端口网络C、D两端的开路电压；电阻Ri是把含源一端口网络化成无源网络后的入端电阻。用等效电路替代一端口网络的等效性，在于保持外电路中的电流和电压不变，即替代前后两者引出端钮间的电压相等时，流出（或流入）引出端钮的电流也必须相等（伏安特性相同）。2含源一端口网络开路电压的测量方法（1）直接测量法：当含源一端口网络的入端等效电阻Ri与电压表内阻RV相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量其开路电压UOC。（2）补偿法：当一端口网络的入端等效电阻Ri与电压表内阻RV相比不可以忽略时，用电压表直接测量开路电压，就会影响被测电路的原工作状态，使所测电压与实际值有较大误差。补偿法可以排除电压表内阻对测量所造成的影响。图32是用补偿法测量电压的电路，测量步骤如下：用电压表初测一端口网络的开路电压，并调整补偿电路中分压器的输出电压，使它近似等于初测的开路电压。将C、D与C、D对应相接，再细调补偿电路中分压器的输出电压，使检流计G的指示为零。因为G中无电流通过，这时电压表指示的电压等于被测电压，并且补偿电路的接入没有影响被测电路的工作状态。3一端口网络入端等效电阻Ri的实验求法：入端等效电阻Ri，可根据一端口网络除源（电压源短路、电流源开路，保留内阻）后的无源网络通过计算求得，也可以通过实验的办法求出。测量含源一端口网络的开路电压UOC和短路电流ISC，则将含源一端口网络除源，化为无源网络P，然后按图33接线，测量US和I，则三、实验内容和步骤本实验在直流电路单元板（TS-B-28）上进行。按图34接线，使U125V。本实验选择C、D两端左侧为一端口含源网络。1 含源一端口网络的外部伏安特性：调节一端口网络外接电阻RL的数值，使其分别为表1中的数值，测量通过R2的电流（X5和X6电流接口处电流读数）和C、D两端电压，将测量结果填入表31中，其中RL0时的电流为短路电流。表31RL（）05001K1.5K2K2.5K开路I（mA）U（V）2验证戴维南定理（1）分别用直接测量法和补偿法测量C、D端口网络的开路电压UOC；（2）用补偿法（或直接测量法）所测得的开路电压UOC和步骤1中测得的短路电流（RL0）ISC，计算C、D端入端等效电阻（3）按图35构成戴维南等效电路，其中电压源用直流稳压电源代替，调节电源输出电压，使之等于UOC，Ri用电阻箱代替在C、D端接入负载电阻RL，如右图所示，按和表1相同的电阻值，测取电流和电压，填入表32中。表32RL（）05001K1.5K2K2.5K开路I（mA）U（V）（4）将表31和表32中的数据进行比较，验证戴维南定理。四、实验设备1直流稳压电源 一台；2直流毫伏表（TS-B-02） 一只；3直流电压表（TS-B-06） 一只；4直流电路单元板（TS-B-28） 一块；5检流计（或直流微安表TS-B-01） 一只；6十进制电阻箱 两只；7滑线变阻器 一只；8导线若干。五、实验报告要求回答问题：对图2，如果在补偿法测量开路电压时，将与D相接，与C相接，能否达到测量电压UCD的目的？为什么？实验四：三相异步电动机的继电接触器控制一、实验目的 1了解交流接触器、热继电器、时间继电器、行程开关和按钮的结构及其在控制电路中的应用。2学习异步电动机基本控制电路的联接。3学习用万用表检查控制电路的方法，初步培养分析和排除故障的能力。4学习根据生产机械的工艺要求，设计主电路和和控制电路。二、实验原理及设计要求继电接触器控制大量应用于对电动机的起动、停转、正反转、调速、制动等控制，从而使生产机械按既定的要求动作；同时也能对电动机和生产机械进行保护。交流接触器有一个铁心线圈吸引衔铁动作，还有三个主触点和若干辅助触点。主触点接在主电路中，对电动机起接通或断开电源的作用，线圈和辅助触点接在控制电路中，可按自锁或联锁的要求来联接，亦可起接通或断开控制电路某分支的作用。接触器还可起欠压保护作用。选用接触器时，应注意它的额定电流、线圈电压及触点数量。热继电器主要由发热元件、感受元件和触点组成。发热元件接在主电路中，触点接在控制电路中。当电动机长期过载时，主电路中的发热元件通过感受元件使接在控制电路中的动断（常闭）触点断开，因而接触器线圈断电，使电动机主电路断开，起到过载保护作用。选用热继电器时，应使其整定电流与电动机的额定电流基本一致。在自动控制系统中，有时需按时间控制原则换接电路，采用时间继电器可以达到上述要求。时间继电器种类很多，按其基本功能有通电延时和断电延时两类，它们的延时时间可按要求事先整定。本实验选用通电延时的晶体管式时间继电器，它有一个延时断开的动断（常闭）触点，一个延时闭合动合（常开）触点，这种时间继电器延时范围大。在生产中有时需要控制生产机械的行程和位置，采用装有限位开关的控制电路可解决此类问题。限位开关又称行程开关，一般具有一对动合（常开）触点和一对动断（常闭）触点。其操作机构有直杆式、单臂滚轮式、双臂滚轮式等，它是由装在运动部件上的档块来撞动的，具有瞬时换接触点，大部分品种具有自动复位的特点。控制电路原理图中所有电器的触点都处于静态位置，即电器没有任何动作的位置。例如：对于继电器接触器，是指其线圈没有电流时的位置；按钮是指没有受到压力时的位置 。1三相异步电动机直接起动和正反转控制的原理图41是异步电动机直接起动的控制电路。先接通电源开关Q1，为电动机起动作好准备，当接通控制电路电源的开关Q2，并按下起动按钮SBST时，交流接触器线圈KM通电，其主触点闭合，使电动机M起动。KM动合（常开）辅助触点起自锁作用，以保证松开按钮SBST时，电动机仍能继续运转。若需电动机停转，可按停止按钮SBSTP。图中熔断器FU1和FU2起短路保护作用，热继电器KH起过载保护作用。图41 异步电动机直接起动的控制电路图42是异步电动机正反转控制电路，其中KMF和KMR分别是用做正反转控制的两个交流接触器。为防止接触器同时工作，而使电源通过它们的主触点发生短路，所以在控制电路中，正转接触器KMF的一个动断（常闭）辅助触点串接在反转接触器KMR的线圈电路中；反转触器KMR的一个动断（常闭）辅助触点串接在正转接触器KMF的线圈电路中，这两个动断（常闭）辅助触点起联锁作用。在图42中，如果在正转过程中要求反转，必须先按停止按钮SBSTP，使联锁触点KMF闭合后，按反转起动按钮SBST，电动机才能反转。图42异步电动机正反转控制电路2故障分析方法（1）在图41中，接通电源以后，按起动按钮SBST，若接触器动作，而电动机不转，说明主电路中有故障；如果电动机伴有嗡嗡声，则有可能有一相电源断开。检查主电路的保险丝，主触点KM是否良好，热继电器KH是否正常，联接导线有无断开等。（2）接通电源后，按SBST若接触器不动作，说明控制电路有故障。检查控制电路的保险丝，热继电器复位按钮是否正常，停止按钮SBSTP接触是否良好，线圈及导线是否断线等。3设计简单控制电路的方法和步骤如下：（1）弄清控制要求、动作顺序及保护要求，确定必要的电器元件。（2）根据控制要求及动作顺序逐步画出主电路和控制电路原理图，力求简单、可靠。（3）要电路图中加上必要的保护环节。（4）根据所用电源电压及控制对象的负荷大小，选择电气元件的线圈额定电压及触点的额定工作电流，确定电器型号。（由于本实验己给定电器元件，所以不能自行选择）。三、实验仪器和设备三相异步电动机、交流接触器（2个，线圈电压220V）、热继电器、按钮3个、万用表。四、实验内容和步骤1三相异步电动机的直接起动2异步电动机的正反转控制五、预习要求1读懂异步电动机直接起动和正反转控制电路的工作原理，说明哪些辅助触点起自锁或联锁作用。2如何用万用表判断交流接触器的线圈、动合（常开）触点及动断（常闭）触点？3交流接触器线圈的额定电压为220V，若将两个接触器的线圈串联后接到交流220V电源上，会产生什么后果，为什么？六、实验总结报告1通过实验，总结用万用表检查控制电路的方法。2实验过程中有无出现故障？是什么性质的故障？你是如何检查和排除的?实验五：可编程序控制器(PLC)的认识一、实验目的1. 初步了解PLC构成的控制系统及编程器的使用；2. 学习利用基本编程指令编制程序的方法。二、实验原理本实验用PLC机为日本立石（OMRON）公司生产的C 20P，其输入、输出继电器共为20个，其中输入继电器12个，编号为00000011；输出继电器8个，编号为05000507。实验板原理接线图如图51所示，它由PLC机、编程器、中间继电器AM0AM7、接线柱、乒乓开关等组成。PLC机的输入信号（如按钮、限位开关等）用乒乓开关（S0S11）来模拟。PLC机的输出接保护用的中间继电器AM0AM7，当PLC机输出继电器动作时，中间继电器吸合，其动合（常开）触点动作，则联接到接线柱上的等效输出点闭合。使用者将接线柱输出点看作PLC输出点去联接外部负载。图51 PLC实验板原理图三、实验仪器和设备PLC实验板（包括PLC主机、编程器、中间继电器等）：一台，继电接触控制实验台（包括三相异步电动机、交流接触器等）：一台四、实验内容和步骤1. 三相异步电动机时间控制要求第一台电动机起动5s后第二台电动机自动起动，两台电动机能同时停车。图52为三相异步电动机时间控制原理图。图（a）为输入、输出接线图，图（b）为其控制梯形图，图（c）为主电路。(a) (b) 图52 三相异步电动机时间控制实验原理图(a) 输入输出接线图 (b) 梯形图 (c) 主电路（1）编程器的基本操作练习当PLC联上编程器并通电后，PLC电源指示灯亮，如果编程器设置在“PROGRAM”位置，这时PLC处于编程状态。编程器显示（PROGRAM）PASSWORD!，这时依次按CLR键和MONTR键，编程器显示PROGRAM，再按CLR键，编程器即显示地址号0000，此时即可输入程序。a. 在输入新程序前，清除存储器的内容依次按CLR、PLAYSET、NOT、REC/RESET和MONTR键，即将全部程序清除。b. 按照下面编程键的操作顺序将图52（b）的梯形图写入PLC的用户程序存储器。c. 当上述程序已输入到PLC机中，用、键读出所写程序，如程序有错，可用插入指令和删除指令修改程序。d检查程序正确无误后，将编程器置于“MONITOR”位置，PLC处于运行状态，即运行图52程序（如果此时PLC上ALARM指示灯亮，说明程序有错误，回到编程状态，重新检查程序）。扳动0002开关，则0504输出指示灯亮，输出端的中间继电器AM4吸合，延时5s，0505输出指示灯亮，中间继电器AM5吸合。扳动0003开关，则输出指示灯灭，中间继电器失电。说明动作正确。（2）连接三相异步电动机时间控制电路按图52（a）连接输出控制电路，0504、0505、COM输出端由实验板接线柱所标的输出端输出。按图52（c）联接主电路。重复步骤（1），观察电动机的运行情况。2. 定时器指令的练习（1）断电延时定时器 （a） （b）图5 3 断电延时定时器（a） 梯形图程序 （b）时序图 当0002接通时，输出继电器0500导通，并且输出继电器0500的触点自锁，保持0500接通，直至0002断电，定时器TIM01开始计数，当计数时间到10s，输出继电器0500才断开，利用0500输出作定时控制，就实现了断电延时的功能。（2）汽车方向灯控制要求当汽车左转弯，左灯闪亮，右转弯，右灯闪亮，倒车，左、右灯同时闪亮。其中闪亮频率为亮暗各2s。设0002、0003、0004分别为左、右、倒车的控制开关；0500、0501分别为左、右灯输出控制继电器。图54为控制梯形图。将梯形图程序输入到PLC机中，运行该程序观察输出指示灯及中间继电器的变化情况。 图54 汽车方向灯控制梯形图（3）设某工件加工过程分为4道工序，共需33s，其时序要求如图55所示。0002为运行控制开关，当0002接通时，启动工件加工，当0002断开时，停止工件加工。图55工件加工时序图按设计要求用两种方法完成：a. 4道工序用4个定时器完成；b. 4道工序用1个定时器完成，利用比较指令来启动和识别各道工序（可适当减少工序）。五、预习内容1. 阅读本实验及PLC的有关内容，读懂有关程序，了解基本指令及编程器的使用。2. 编写出满足图55时序要求的梯形图程序。六、实验总结报告1. 画出图54中，当0002闭合后辅助继电器1000的输出波形。若要改变闪亮频率应如何调整。2. 画出调试好的满足图55要求的梯形图程序和指令表。实验六：常用电子仪器仪表的使用一、 实验目的电子仪器仪表是测量电子线路的基本设备，正确选择和使用各种常用电子仪器是做好电子线路实验的基本保证，本实验主要达到如下目的。1 了解YB4340型示波器、EM系列低频信号发生器、HZ1812型晶体管电子电压表的原理方框图，主要技术指标以及面板上各旋钮的功能。2 掌握YB4340型示波器、EM系列低频信号发生器，HZ1812型晶体管电子电压表的使用方法。二、 预习要求1阅读附录中有关仪器使用的内容。2明确实验内容及要求，完成实验数据表格记录。三、 实验仪器及设备1示波器YB43402低频信号发生器EM系列3晶体管毫伏表HZ18124万用表MF47型四、 实验内容：1熟悉YB4340型示波器、EM系列低频信号发生器及HZ1812型晶体管电子电压表的面板控制旋钮的名称、用途，了解这些仪器的指标及使用方法。2用YB4340型示波器测量被测信号的电压幅度、周期、频率及相位。（1）正弦信号电压幅度的测量用示波器测量信号电压的峰值，换成有效值，测量步骤如下： 示波器输入选择开关置“AC”位置，正弦信号通过探头从CH1通道输入，调节“触发电平旋钮”，使波形稳定，根据Y轴坐标（单位div）读出波形从正峰到负峰的距离。 根据“V/div”开关所放的放位置每div的电压值乘以峰至峰之间的距离。 如所用探头的衰减因数（一般是101）即得所测实际的峰峰值电压。例：设所用测试探头衰减因数为101，V/div档开关放在2V/div位置，所测得峰到峰之间的距离为3div，实际峰峰值电压为：10 2V/div 3div = 60VP-P（2）周期测量 在示波器荧光屏有效面读出被测信号波形一个周期的水平距离乘以“T/div”开关的指示值，即为信号的周期。例：设T/div档开关放在5S/div位置，所测得两个正峰或负峰之间的水平距离为2div，则周期为：5S/div x 2div = 10S（3）频率测量根据测量周期的方法测出信号周期，按周期与频率的倒数关系，即可算出频率。例如：某一重复信号已测得周期T=10S，则：F=1/T=1/10 x 10 = 100KHZ（4）相位的测量把YB4340示波器的交替触发控制开关按入，调节“T/div”开关，使显示的波形每个周期 在坐标刻度上9div，则每个div为40，输入示波器的相位差Q可按以下公式计算：Q=两信号波形的水平距离D（div）x 40 。3用HZ1812型晶体管电子电压表测量低频信号发生器的输出电平。 调节EM系列低频信号发生器的输出电平，方法要采用步进调节和连续调节结合使用。连续调节即用“输出调节旋钮”；步进调节即是用输出衰减的额定范围分三档。-10dB，-20dB，-40dB。输出电压的额定范围：010V（有效值）测试内容（1） 将低频信号发生器的“输出衰减”按钮10dB按入，调节输出调节旋钮使输出电压 为1V，用HZ1812型电子电压表测试输入电压值，同时用示波器观察波形。 （2）改变信号发生器的“输出衰减”按钮分别为-20dB、-40dB，并用好电压表测出其输出电压值。（注意：电子电压表的电压档位应随输出电压的大小而改变，通常指针以指示在表面的中央为好）（3）改变低频信号发生器的频率，观察电子电压表的指针变化。五、按照表格6-1给出的条件完成实验内容。表格6-1 内容 频率波形输 出电 压一个周期在X轴所占div正负峰之间在Y轴所占divT/divV/divVP-PT计算有效值100HZ正弦波1V1000HZ三角波1001.5KHZ方 波1010KHZ正弦波3V100KHZ三角波5001MHZ正弦波7001.8MHZ方 波2V六、 实验报告要求1总结YB4340示波器，EM系列低频信号发生器，HZ1812电子电压表的主要技术指标及正确使用方法。2整理实验数据，并进行分析和讨论。 3根据测量结果计算出各频率的VP-P，并进行总结分析，并讨论。4回答问题(1) 什么是电压的有效值？什么是峰值？用电子电压表测出来的电压值是什么值？如果波形不是正弦波，电子电压表测得的数值是否正确？ (2) 如果用示波器测出正弦波形上下幅度（峰峰）的电压值为5V，试求其有效值。实验七：晶体管的检验及测试一、实验目的1、 用万用表判别晶体二极管、晶体三极管的管脚及其好坏； 2、 学会电阻的识别与检测二、预习要求1、 熟悉如何使用万用表。2、 复习二极管伏安特性及有关讲课内容。3、 复习三极管输入、输出特性、反向击穿电压及有关讲课内容。三、实验设备及仪器1、 万用表MF47型2、 二、三极管，电阻 图7-1四、实验原理 使用万用表测量晶体管时，主要利用电阻档，此时表内的等效电路如图7-1所示。其中R0为万用表的等效内阻，E0为万用表的内电源电压。当万用表处于R1、R10、R100、R1K档时，一般E0=1.5V。测量晶体二极管和晶体三极管时，正是利用万用表电阻档以R100或R1K为好，这时R较大流过的电流较小，可以避免损坏晶体管。不宜采用R10K档，因为该档万用表内电源电压较高，一般E0 = 915V，容易损坏管子；也不宜采用R1档，因为在该档可能会造成电流过大而损坏管子。五、实验内容1二极管好坏的鉴别将万用表拨至电阻档，量程为R100或R1K档，并将表笔负端（表内电源为正极）接晶体二极管的“十”极，用万用表的正端（表内电源为负极）接三极管的“一”极，如图7-2所示。测出其正向电阻，该阻值较低，一般为几十欧至几百欧，表明管子的正向特性是好的。图7-2 图7-3再把两表笔位置倒置，用万用表的正端接二极的“十”极，用万用表的负端接二极管的“一”极，如图7-3所示，此时测出其反向电阻，该阻值较高，一般为几十至几百千欧以上，这表明管子的反向特性都是好的。经过以上检验，如果管子的正向、反向特性都是比较好的，那么这只管子是好的。当然两阻值之间的差别越大越好。如果测出其阻值为0，则表示管子内部已短路；如果测出其阻值极大，甚至为，则表示这只管子内部已断路。这两种情况都说明管子已坏了。硅管的正向与反向电阻值一般都较锗管为大。1 三极管性能好坏的检查（用万用表）（1）测反向饱和电流ICEO。测试方法如图7-4所示，以PNP型锗管为便（如NPN型管仅需调换两根表笔）。用R100（或R1000档），测得集电极与发射极的电阻应为R大于几十千欧，若R太小则说明管子ICEO大，若R值指示不稳，表针慢慢向小阻值方向偏移，则说明管子性能不稳定。 图7-4 图7-5（2）直流放大系数的估计（以PNP管为例），万用表用R100（或R1000）档。如图7-5所连接，测出其阻值为R1。在b极和c极之间接入91K电阻，如图7-5虚线所示，或用手捏住b极和c极（但两极不能碰在一起，相当于b、c极间接入几十千欧的偏置电阻）测出其阻值为R2。比较R1、R2的数值，差别愈大则说明管子愈大。 直流放大系数的简易测量（此步骤可以不做）。 万用表旋钮选电流档01mA量程。接法如图7-6所示，Q开：测得ICEO（很小），Q闭：测得IC。即可算出。 图7-63三极管管脚的判断（1）先判断b及判断PNP、NPN型管 在测试板上选一管子，用万用表R100（或R1000）档，将红表笔任意接某一管脚，黑表笔分别接另外两个管脚，可测出两个阻值；然后再把红表笔换接另一个管脚，重复上述测量。共测三次，得三组电阻值（每组有两个阻值），其中必有一组两个阻值在同一数量级，对应着这组测量时红表笔所接的那管脚是b极。如这组阻值小，则此管为PNP管，如这组阻值都较大，则为NPN管，为慎重起见，若该组电阻都大，可调换表笔，如测得此时该组电阻都小，则证实为NPN管。（2）判别c极判别c、e极，按估计的方法检测，对调表笔，比较两次检测的“”值，当较大时，对应的接法是正确的，此时与红笔相接的为c 极（对PNP管而言，若为NPN管则应是e极），与黑笔相接的为e极。4电阻的识别与检测 在工程实践中，如何快速准确地读出色标电阻的值，是一项基本功。下面我们介绍速读方法。普通精度的电阻用四条色环来表示其阻值与误差级别，首先要把颜色与所代表的数字记熟，即：棕1、红2、橙3、黄4、绿5、蓝6、紫7、灰8、白9、黑0，把它们编成口诀如下： 棕1红2橙上3，4黄5绿6是蓝，7紫8灰9雪白，黑色是0，须记牢。首先背熟此口诀，其次是搞清第三环所表示的数量级，即第三环表示第一、二位有效数字之后加“0”的个数，再加上最后一环，金色为I级误差(5)、银色为级误差(土10)，这样就能迅速读出阻值和误差了。精密电阻(误差为2)用五条色环表示，可与上比较总结，记忆其规律。（1）电阻的识别制作色环电阻板若干块，每块可放置不同的色环电阻，由学生注明该电阻的阻值并互相交换，反复练习识别速度。 制作标志具体阻值的电阻板若干块，每块可放置不同的电阻，由学生注明该电阻的色环并互相交换，反复练习识别速度。（2）用万用表测量电阻选用无色环、无数值标志、不同阻值的电阻若干，用万用表测量其阻值，按E24系列区分，要求达到测量快速、准确、区分正确。将识别、测量结果填入表7-1中。表7-1 电阻识别与测量训练表由色环写出具体阻值由具体阻值写出色环色环阻值色环阻值阻值色环阻值/K色环棕黑黑棕黑红0.52.7红黄黑绿棕棕13橙橙黑棕黑绿365.6黄紫橙蓝灰橙2206.8灰红红黄紫棕4708.2白棕黄红紫黄75024黄紫棕紫绿棕1K47橙黑棕棕黑橙1.2K39紫绿红橙橙橙1.8K100白棕棕红红红2K150 注：上表中，标识误差级别的第四条色环(误差环)未标出，均为10误差。实验八 晶体管单级放大器的研究一、实验目的1研究晶体管放大器的输出波形与静态工作点的关系。2掌握测量放大器电压放大倍数的方法3掌握测量放大器频率特性的方法。二、预习要求1复习有关单级放大器的讲课内容，指出实验板上各电路元件的作用（图8-1中Re的作用暂不考虑）。图8-1 共发射极放大器实验电路2放大器的静态工作点由哪些电路参数决定？要调整表态工作点应调哪些元件？测量静态工作点需要何种仪表，在电路中应如何接入？3放大器的电压放大倍数与哪些电路参数有关？如何测量电压放大倍数Au？三、实验仪器及设备1示波器2低频信号发生器3晶体管稳压电源4晶体管毫伏表5万用表6实验学习机四、实验原理图8-1所示的实验电路为共发射极基本放大电路，电路静态时的基极电压和集电极电压由式（1）和式（2）决定： （1） （2） 在Re、Rb21、Rb22固定的情况下，改变RW2和RC2都可以改变放大电路的静态工作点，在保持ICQ一定的情况下，RC2增加则UCEO下降。静态工作点的设置，应考虑到在整个信号变化的范围内，晶体管始终工作于线性放大区，如果希望耗电小，在输入信号不大的情况下，工作点应取的低一些，这时集电极电流小。但是若要取得最大不失真输出，工作点应选在负载线的中点，如图8-2中的Q1点所示。静态工作点选择得不恰当， 图8-2过高或过低，都会出现失真：截止失真是由于静态工作点的电流取得太小而引起的，此时集电极电压很大，如图8-2中Q2点所示。饱和失真是由于静态工作点电流取得太大而引起的，此时集电极电压很小，如图8-2中的Q3点所示。值得注意的是，用示波器显示截止失真和饱和失真的波形时，对NPN管来说，前者在示波器荧光屏Y轴的上方，后者在荧光屏Y轴的下方，而对PNP管来说，则相反。放大器的电压放大倍数定义为输出电压的有效值U。与输入电压的有效值Ui之比，即 放大倍数与工作点的选择和负载电阻的大小有密切的关系，测量放大倍数必需在波形不失真的条件下进行，在输出波形不失真的情况下，适当增加RC2，可以提高放大倍数AU。也就是说，在一定范围内，电压放大倍数AU随RC2的增加而增加。五、实验内容及步骤实验板上插孔的位置及作用：H、I、J改变集电极电阻RC2，H、J相连RC2的阻值等于2K，J、I相连RC2=5K。L、M、N接通或断开负载电阻RL，L、M、N不连断开负载电阻RL，L、M、N相连接通负载电阻RL。F信号输入端实验步骤如下：1静态工作点Q的调整及研究Q点对输出波形的影响，选用RC2=2K，即H、J相连，即暂不接入RL和C0。(1)把信号发生器接在放大器的输入端，毫伏表和示波器接在输出端如图8-3所示，仔细检查线路连接是否正确，并经指导老师复查同意后才可接上电源。(2)接通稳压电源，调节EC，使EC=12V，然后按图8-3接入实验板。图8-3令Ui=0，即是在没有信号输入的情况下，调节Rw2为最大值（往左旋），测量此时的静态工作点Q（即ICQ、UCEQ值）。然后将Ui从0逐渐增大，直到在示波器上可观察到明显的削波失真波形为止，记录此时的Ui值及画出U0的波形。(3)令Ui=0，调节Rw2为最小值（右旋到底），测量此时的静态工作点Q（ICQ、UCEQ）。然后将Ui从0逐渐增大，直到在示波器上可观察到明显的削波失真波形为止，记录此时的Ui值及画出U0的波形。(4)调节Rw2在适当位置，令Ui从0逐渐增大，直到U0的波形同时出现截止失真和饱和失真为止（方法是：一边调Rw2，一边调Ui，使波形上下刚刚同时削波，此时会出现波形上半波大下半波小的不对称现象，这个现象是晶体管的非线性引起的失真，可暂不考虑，波形调到上下刚刚出现截止失真和饱和失真即可认为是最佳状态），记下此时的静态工作点电流ICQ，静态工作点电压UCEQ，以及最大不削波失真时的Ui值，并画出U0的波形。记录以上的实验数据，填入表8-1表8-1RC2Rw2ICQ（mA）UCEQ(V)Ui(mV)U0波形2K最大最小最佳2电压放大倍数AU的测量及研究AU与RC2、RL等的关系.（1） 调节Rw2，令ICQ=1.5mA，RC2=2K，输入信号F=1000HZ，Ui=10mV，测出此时的UCQE及U0值，填入表8-2。（2） 其他参数不变，但接入负载RL和Co（即L、M、N相连），重做此实验，测出此时的UCEQ值，并算出AU，填入表8-2（3） L、M、N不连，RC2改5K，其他参数不变重做此实验，测出此时UCEQ及U0值，并算出AU，填入表8-2（4） RC2=5K，L、M、N相连，其他参数不变，重做此实验，测出此时的UCEQ及U0值，并算出AU，填入表8-2。 表8-2Ui=10mV f=1000HzRLICQ(mA)UCEQ(V)Ui(mV)U0(mV)AU=U0/Ui计算值Rc2=2KRc2/RL=2k/2.7kRc2=5kRc2/RL=5k/2.7k注意：表8-2中,的值写在实验板上，如没写可按=100计，re 可近似为：六、实验报告及要求1画出实验原理图和实验测量方框图，整理表8-1记录