电路与模拟电子技术实验指导书(电路部分).doc

实验课题一 直流电路的电位测量和基尔霍夫电压定律验证 一、实验目的、学习使用万用表，学会测量电路中的电位、电压。2、通过实验，进一步了解电路中电位和电压的概念。3、验证基尔霍夫电压定律。 二、实验设备设备名称型号规格数量备注直流电路实验箱数字万用表数字直流电流表直流稳压电源 三、实验原理 、在电路中任意选定一点为参考点，令参考点的电位为零，电路其他各点的电位就是各点与参考点间的电压。参考点不同，各点的电位也不同（电位的相对性）。电路中任意两点间的电压等于该两点间的电位差，电压与参考点的选择无关（电压的单值性）。 2、基尔霍夫电压定律指出，任何时刻，沿电路中任一闭合回路绕行一周,各段电压的代数和恒为零，即U0，它说明了电路中各段电压的约束关系，与电路中元件的性质无关。四、实验步骤 、测量电位：（1）按图1-1所示接线（不接入R4支路），将开关S1、S2置于电源输入端。电路中电源US1=12V采用12V直流稳压电源，US2=6V采用030V直流可调稳压电源进行调节得到，用万用表直流电压档测量。（2）在电路中选定d为参考点，令其电位为0，将数字直流电压档置于适当的量程，“-”端接参考点，“+”端接被测点，注意电位值的正、负值。分别测量表1-1中的各点电位并记录。（3）在电路中选定c为参考点，重测各点电位并记录于表1-1中。I1I3I2图1-1mAS2US2-+S1US1-+R3=1kWR2=510WR1=510Wdcba6V12VR4=750WmAmA表1-1 电位（V）项 目VaVbVcVdd为参考点计算值测量值c为参考点计算值测量值2、验证基尔霍夫定律（KVL）（1）线性电路：取回路abda，用直流电压档分别测量回路中各支路电压，将测量结果记录于表1-2中。测量过程中注意数值的正与负。（2）非线性电路：按图1-1所示接线（接入R4支路），重新测量支路电压并记录于表1-2中。测量过程中注意数值的正与负。表1-2项 目回路：abda （V）UabUbdUdaU线性电路计算值测量值非线性电路测量值五、预习要求1、复习电位、电压的概念，复习基尔霍夫定律。2、预算数据表格中各待测数值，以供实验时选择电流表、万用表直流电压档的测量量程和极性。六、总结要求 、根据表1-1的测量数据，说明在电路中选择不同参考点对各点的电位有无影响，并验证电位的相对性。 、利用表1-2的测量结果，验证基尔霍夫电压定律，并说明适用范围。实验课题二 直流电路的电流测量和基尔霍夫电流定律验证 一、实验目的、学习使用万用表，学会测量电路中的电流。2、通过实验，进一步了解电路中电流的概念。3、验证基尔霍夫电流定律。 二、实验设备设备名称型号规格数量备注直流电路实验箱数字万用表数字直流电流表直流稳压电源 三、实验原理1、基尔霍夫电流定律：在任一瞬间，流入某节点的电流之和应该等于由该节点流出的电流之和。又可表述为：在任一瞬间，流入（或流出）某节点电流的代数和恒等于零，即I=0。四、实验步骤 、验证基尔霍夫定律（KCL）：（1）按图1-1所示接线（不接入R4支路），将开关S1、S2置于电源输入端。电路中电源US1=12V采用12V直流稳压电源，US2=6V采用030V直流可调稳压电源进行调节得到，用万用表直流电压档测量。（2）读取电流值并记录。注意电流表量程和极性的选择。注意：直流数字毫安表只有一只，测量I1、I2、I3某一支路电流时，要将另两个接点用线短接。I1I3I2图1-1mAS2US2-+S1US1-+R3=1kWR2=510WR1=510Wdcba6V12VR4=750WmAmA表1-1项 目电流(mA)I1I2I3I计算值测量值（3）非线性电路：按图1-1所示接线（接入R4支路），重新测量支路电流并记录于表1-2中。测量过程中注意数值的正与负。表1-2项 目电流(mA)I1I2I3I非线性电路测量值五、预习要求1、复习电流的概念，复习基尔霍夫电流定律。2、预算数据表格中各待测数值，以供实验时选择电流表的测量量程和极性。六、总结要求1、利用测量结果，验证基尔霍夫电流定律，并说明适用范围。实验课题三 叠加定理的验证一、实验目的1、验证叠加定理及其适用范围。2、加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。二、实验设备设备名称型号规格数量备注直流电路实验箱1数字万用表1三、实验原理1、叠加定理：在线性电路中，任一支路的电流或电压都是电路中每一个独立源单独作用时，在该支路所产生的电流或电压的代数和。2、在线性电路中，当激励(独立电源)增大或缩小K倍（K为实常数）时，响应（电压或电流）也将同样增大或缩小K倍。四、实验内容及步骤1、线性电路的叠加性（1）按图2-1所示接线（不接入R4支路），将开关S1、S2置于短路状态。电路中电源US1=12V采用12V直流稳压电源，US2=6V采用030V直流可调稳压电源进行调节得到，用万用表直流电压档测量。VmAS2US2-+S1US1-+R3=1kWR2=510WR1=510WI图2-1dcba6V12VR4=750W（2）将开关S1、S2置向电源输入端，读取支路电流值并记录。注意电流表量程和极性的选择。（3）将US2电源置于短路状态，测量在US1电源单独作用时的电流I及电压Ubd，并将测量结果记录于表2-1中，测量中注意电流方向。（4）将US1电源置于短路状态，测量在US2电源单独作用时电流I及电压Ubd，并将测量结果记录于表2-1。（5）测量US1和US2电源同时作用时，支路的电流I及电压Ubd，并将测量结果记录于表2-1。 2、线性电路的齐次性将US2的数值增大1.2倍，调至7.2V，重测数据并将数据记录于表2-1中。表2-1 线性电路项 目I（mA）Ubd（V）计算值测量值计算值测量值US1单独作用US2单独作用代数和（I+ I）US1、US2同时作用1.2US2单独作用2、非线性电路：按图2-1所示接线（接入红色发光二极管、R4支路）。将US2调回至6V，重测数据将数据记录于表2-2。表2-2 非线性电路US1单独作用US2单独作用代数和US1、US2同时作用I（mA）Ubd（V）五、预习要求1、复习叠加定理。2、预算数据表格中各待测数值，并考虑电流值为负值时应如何测量。六、总结要求1、根据测量结果，用数据验证叠加定理，并说明它的适用范围。实验课题四 电信号的观察与测量一、实验目的1、初步认识示波器面板旋钮的功用，练习示波器的使用操作。2、学会用示波器测量正弦量的频率与有效值。 3、学会用双踪示波器观察感性电路中的电压与电流之间的相位关系。二、实验设备设备名称型号规格数量备注函数信号发生器示波器电阻电感电容三、实验说明1、电子示波器是一种信号图形测量仪器，可定量测出电信号的波形参数，从荧光屏的Y轴刻度尺并结合其量程分档选择开关（Y轴输入电压灵敏度V/格分档选择开关）读得电信号的幅值；从荧光屏的X轴刻度尺并结合其量程分档（时间扫描速度s/格分档）选择开关，读得电信号的周期、相位差等参数。为了完成对各种不同波形、不同要求的观察和测量，它还有一些其它的调节和控制旋钮，希望在实验中加以摸索和掌握。 一台双踪示波器可以同时观察和测量两个信号波形。图3-12、当使用10:1探头测量时，则输入电压信号经过探头已被衰减为1/10，所以被测电压的峰峰值应乘上10倍才是实际被测电压的峰峰值，被测电压的有效值为：。3、双踪示波器的自检将示波器面板部分的“标准信号”插口，按图3-1所示，通过示波器探头接至双踪示波器的Y轴输入插口CH1或CH2端，然后开启示波器电源，指示灯亮，稍后，协调地调节示波器面板上的“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”、“X轴位移”、“Y轴位移”等旋钮，使大荧光屏的中心部分显示出线条细而清晰、亮度适中的方波波形；通过选择幅度和扫描速度灵敏度，并将它们的微调旋钮旋至“校准”位置，从荧光屏上读出该“标准信号”的幅值与频率，并与标称值（1V、1kHz的信号）作比较，如相差较大，请指导老师给予校准。四、实验步骤1、正弦波信号的观测（1）将示波器的Y轴衰减开关和X轴扫描开关微调旋钮旋至“校准”位置。（2）调节信号发生器输出为500Hz、3V，按图3-1所示，将示波器的CH1探头接于信号发生器输出端。注意探头的接地端须同信号发生器接地端联在一起。（3）接通电源，调节示波器“垂直衰减开关”及其微调、“水平扫描速度开关”及其微调、“X位移”、“Y位移”，将以上各项观察到的实验现象记入表3-1中。表3-1面板旋钮改变情况波形变化情况只改变“垂直衰减开关” 及其微调只改变“水平扫描速度开关”及其微调只改变“X位移”只改变“Y位移”表3-2信号发生器输出的信号频率f(Hz)50010k电压有效值U（V）35示波器测量数据电压测量垂直衰减开关 (V/div)档位波形正负最大值间格数(格)电压峰峰值Upp(V)电压有效值V(V)频率测量水平扫描速度开关(t/div)档位波形一周期格数(格)波形周期T (ms或s)频率f (Hz)图3-2信号发生器RCH2CH1L（4）调节信号发生器输出分别为500Hz、3V；10kHz、5V时，练习调节各旋钮，使屏幕上均出现两个周期清晰稳定的波形。调节示波器Y轴和X轴灵敏度至合适的位置，使荧光屏上读得幅值及周期，记入表3-2中。2、观测感性电路中电压和电流的相位关系按图3-2接线。 调节信号发生器输出电压为3V，频率为100kHz，取R=10kW，L=10mH，观测电路中电压和电流的相位关系。并在座标纸上描绘其电压波形及电流波形于同一座标系中。注意：1）线路图中电阻两端电压与电流同相位，CH2用于测取电路中的电流波形。 2）CH1、CH2探头的接地端可只用其中之一接入信号发生器的接地端，另一探头的接地端可悬空。五、预习要求1、阅读有关实验设备的使用说明及本实验的实验说明。2.复习电阻、电感、电容单一参数的交流电路的电压、电流的瞬时变化，u(t)、i(t)波形，并分析其相位差。六、总结要求1、总结用示波器测量正弦量的频率与有效值的方法及其注意事项。2、用坐标纸绘制R -L电路的u(t)、i(t)波形，计算其相位差，得出相应结论。第三章 电路实验中常用的仪器、设备、元器件3.1 电流插座在做多支路电流测量实验时，由于难以提供多只电流表，因此必须借助于电流插座来实现用一只电流表测量多个支路的电流。先在需要测量电流的各支路中，象电流表一样串联接入电流插座。电流表是通过电流插头插入电流插座来读取电流读数，其作用原理可以从图3.1看出。通常，电流插座上的A、B两弹簧片（即触点）接通，电流直流通过（图a）。当接在电流表上的电流插头插入时，插头上的C、D两铜片分别与A、B接触，同时将A、B分开（图b），这时电流就通过电流表得到测量，拔出插头时，弹簧片A、B又自动接通，这样，在测量电流过程中，电路并没有中断。为了使测量时电流表的极性不至于接错，可将电流插头连接线上的红色接线叉与电流表的正（+）极接线端钮相对应进行接线，如图(b)所示。这样，只要把电流插座上的红色接线柱当作电流表的正极（电流流入端）接线端钮接入电路，测量时电流表就不致于反向偏转，因此在实验时必须先分析出各支路的实际电流方向，接入电流插座，极性不要接错。红色接线柱 黑色接线柱 图3.1 电流插座工作原理示意图3.2 MOS-620CH 双踪示波器面板控制键作用说明（1）校准信号输出端子（CAL）：提供1KHz，幅度为2Vp-p方波作为本机Y轴、X轴校准用。（2）亮度旋钮（INTEN）：顺时针方向旋转旋钮，亮度增强。接通电源之前将该旋钮逆时针方向旋转到底。（3）聚集旋钮（FOCUS）：用亮度控制钮将亮度调节至合适的标准，然后调节聚焦控制钮直至轨迹达到最清晰的程度，虽然调节亮度时聚焦可自动调节，但聚焦有时也会轻微变化。如果出现这种情况，需要重新调节聚焦。图3.2 MOS-620CH 双踪示波器（4）光迹旋转旋钮（TRACE FOTATION）：由于磁场的作用，当光迹在水平方向轻微倾斜时，该旋钮用于调节光迹与水平刻度线平等。（5）电源指示灯：电源接通时，指示灯亮。（6）电源开关（POWER）：将电源开关按键弹出即为“关”位置，将电源线接入，按电源开关，以接通电源。（7）、（22）垂直衰减开关（VOLTS/DIV）：调节垂直偏转灵敏度，共10档。如果使用的是10 : 1的探极，计算时将幅度10（8）CH1(X)：通道1垂直方向的输入端；在X-Y方式时，作为X轴输入端。（9）、（21）垂直微调旋钮（VAR）：用于连续改变电压偏转系数。此旋钮在正常情况下应置于校正位置。（10）、（18）ACDCGND：选择输入信号的输入方式。AC：输入端与信号连接由电容器来交流耦合。GND：输入信号与放大器断开，放大器的输入端接地；DC：放大器输入与信号输入端直接耦合。（11）、（19）垂直移位（POSITION）：调节光迹在屏幕中的垂直位置。（12）ALT/CHOP：在双踪显示时，放开此键，表示通道1和通道2交替显示（用在高扫速）；在按下此键，通道1和通道2断续显示（用于低扫速）。（13）、（17）CH1和CH2的DC BAL：衰减器的平衡调试。（14）垂直方式工作开关（MODE）：选择（CH1、CH2）的工作模式CH1：屏幕上仅显示CH1通道的信号；CH2：屏幕上仅显示CH2通道的信号；DUAL：屏幕上同时显示CH1和CH2通道上的信号；ADD：显示CH1和CH2输入信号的代数和CH1+CH2。（15）GND：示波器机箱的接地端子。（16）CH2 INV：此键按下时通道2的信号反向。（20）CH1(Y)：通道2垂直方向的输入端；在X-Y方式时，作为Y轴输入端。（23）触发源选择开关（SOURCE）CH1：当垂直方式工作开关（14）设在DUAL或ADD时，选择通道1作为内部触发信号源；CH2通道2触发（）：CH2通道的输入信号是触发信号；电源触发（LINE）：电源频率信号为触发信号；外触发（EXT）：外触发输入端的触发信号是外部信号，用于特殊信号的触发。（24）外触发输入端子（TRIG IN） 用于外部触发信号的输入。用该功能时开关（23）应置于（EXT ）位置。 （25）触发方式选择（TRIGGER MODE）ATUO：自动，扫描电路自动进行扫描。在没有信号输入时，屏幕上仍然可以显示扫描基线；NORM：常态，当没有触发信号时，踪迹处在待命状态下，屏幕上并不显示。TV-V：电视场，当要观察一场的电视信号时。TV-H：电视行，当要观察一行的电视信号时。（仅当同步信号为负脉冲时，方可同步电视场和电视行信号）（26）极性：触发信号的极性选择，“+”上升沿触发，“-”下降沿触发。（27）TRIG.ALT：当垂直方式工作开关（14）设在DUAL或ADD状态，触发源选择开关（23）选在通道1或通道2，按下此键则交替选择通道1或通道2作为内触发源。（28）触发电平：显示一个同步稳定的波形。（29）水平扫描速度开关（TIME/DIV）：共20档，在0.2s0.5s/div范围选择扫描速率。当设置到X-Y位置时用作X-Y示波器，垂直偏转信号接入CH2输入端，水平偏转信号接入CH1输入端。（30）水平扫描微调（SWP.VAR）：此旋钮以反时针方向旋转到底时，处于校准位置，扫描由Time/div开关指示。（31）扫描扩展开关（10 MAG）：按下去时扫描速度扩展10倍。（32）水平移位（POSITION）：用于调节光迹在水平方向移动。（33）显示屏 仪器的测量显示终端。3.3 SP1641B 函数信号发生器3.3.1 前面板说明（1）频率显示窗口 显示输出信号的频率或外测频信号的频率。（2）幅度显示窗口 显示函数输出信号的幅度（3）扫描宽度调节旋钮 调节此电位器可调节扫频输出的频率范围。在外测频时，逆时针旋到底（绿灯亮），为外输入测量信号经过低通开关进入测量系统。（4）扫描速率调节旋钮 调节此电位器可以改变内扫描的时间长短。在外测频时，逆时针旋到底（绿灯亮），在外输入测量信号经过衰减“20dB”进入测量系统。图3.3.1 SP1641B 函数信号发生器前面板（5）扫描/计数输入插座 当“扫描/计数键（13）功能选择在外扫描状态或外测频功能时，外扫描控制信号或外测频信号由此输入。”（6）TTL信号输出端 输出标准的TTL幅度的脉冲信号，输出阻抗为600。（7）函数信号输出端 输出多种波形受控的函数信号，输出幅度20VP-P（1M负载），10VP-P（50负载）（8）函数信号输出幅度调节旋钮 调节范围20dB。（9）函数输出信号直流电平偏移调节旋钮调节范围：-5V+5V