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微格教室语音控制系统,毕业设计
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电路与 模拟电子技术 实验指导书 （ 第 3 版 ）长江大学电信学院实验教学中心编著 ： 金波 卢容德 付润江 余仕求 龙丛玉nts目 录页码实验一 常用电子仪器的使用 1实验二 基尔霍夫定理和叠加定理的验证 14实验三 电路定理实验 20实验四 一阶电路响应的研究 25实验五 RC一 阶电路的仿真 （ 仿真实验 ） 29实验六 交流电路应用研究实验 34实验七 三相电路中电压电流的关系 38实验八 单 管放大器实验 42实验九 两级 放大器实验 54实验十 功率放大器设计 60实验十一 集成 运放综合应用 .66实验十二 信号发生器设计 .74实验十三 直流稳压电源设计 .82nts电路与模拟电子技术实验指导书- 1 -实验一 常用电子仪器的使用常用电子实验仪器的使用一 、 实验目的1、 学习电子电路实验中常用的电子仪器 示波器 、 函数信号发生器 、 直流稳压电源 、 交流毫伏表 、 频率计等的主要技术指标 、 性能及正确使用方法 。2、 初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法 。二 、 测量原理在模拟电子电路实验中 ， 经常使用的电子仪器有示波器 、 函数信号发生器 、 直流稳压电源 、 交流毫伏表及频率计等 。 它们和万用电表一起 ， 可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试 。实验中要对各种电子仪器 进行综合使用 ， 可按照信号流向 ， 以连线简捷 ， 调节顺手 ，观察与读数方便等原则进行合理布局 ， 各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图 1 1所示 。 接线时应注意 ， 为防止外界干扰 ， 各仪器的公共接地端应连接在一起 ， 称共地 。 信号源和交流毫伏表的引线通常用屏蔽线或专用电缆线 ， 示波器接线使用专用电缆线 ， 直流电源的接线用普通导线 。图 1 1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图nts电路与模拟电子技术实验指导书- 2 -1、 模拟示波器示波器是一种用途很广的电子测量仪器 ， 它既能直接显示电信号的波形 ， 又能对电信号进行各种参数的测量 。 现着重指出下列几点 ：1）、 寻找扫 描光迹将示波器 Y 轴显示方式置 “ Y1” 或 “ Y2” ， 输入耦合方式置 “ GND” ， 开机预热 ， 按下列操作找到扫描线 ： 适当调节亮度旋钮 。 触发方式开关置 “ 自动 ” 。 适当调节垂直 （ ）、 水平 （ ） “ 位移 ” 旋钮 ， 使扫描光迹位于屏幕中央 。（ 若示波器设有 “ 寻迹 ”按键 ， 可按下 “ 寻迹 ” 按键 ， 判断光迹偏移基线的方向 。）2）、 双踪示波器一般有五种显示方式 ， 即 “ Y1” 、 “ Y2” 、 “ Y1 Y2” 三种单踪显 示方式和 “ 交替 ”“ 断续 ” 二种双踪显示方式 。 “ 交替 ” 显示一般适宜于输入信号频率较高时使用 ，“ 断续 ” 显示一般适宜于输入信号频率较底时使用 。3）、 为了显示稳定的被测信号波形 ， “ 触发源选择 ” 开关一般选为 “ 内 ” 触发 ， 使扫描触发信号取自示波器内部的 Y 通道 。4）、 触发方式开关通常先置于 “ 自动 ” 调出波形后 ， 若被显示的波形不稳定 ， 可置触发方式开关于 “ 常态 ” ， 通过调节 “ 触发电平 ” 旋钮找到合适的触发电压 ， 使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上 。5）、 适当调节 “ 扫描速率 ” 开关及 “ Y 轴灵敏度 ” 开关使屏幕上显示 一 二个周期的被测 信号波形 。 在测量幅值时 ， 应注意将 “ Y 轴灵敏度微调 ” 旋钮置于 “ 校准 ” 位置 ，即顺时针旋到底 ， 且听到关的声音 。 在测量周期时 ， 应注意将 “ X 轴扫速微调 ” 旋钮置于“ 校准 ” 位置 ， 即顺时针旋到底 ， 且听到关的声音 。 还要注意 “ 扩展 ” 旋钮的位置 。根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数 （ div 或 cm） 与 “ Y 轴灵敏度 ”开关指示值 （ v/div） 的乘积 ， 即可算得信号幅值的实测值 。根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数 （ div 或 cm） 与 “ 扫速 ” 开关指示值 （ t/div） 的乘积 ， 即可算得信号频率的实测值 。2、 函数信号发生器函数信号发生器按需要输出正弦波 、 方波 、 三角波三种信号波形 。 输出电压最大可达nts电路与模拟电子技术实验指导书- 3 -20VP P。 通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮 ， 可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节 。 函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节 。 函数信号发生器作为信号源 ， 它的输出端不允许短路 。3、 交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作频率范围之内 ， 用来测量正弦交流电压的有效值 。 为了防止过载而损坏 ， 测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上 ，然后在测量中逐档减小量程 。三 、 实验内容1、 用机内校正信号对示 波器进行自检 。1) 扫描基线调节2） 测试 “ 校正信号 ” 波形的幅度 、 频率a. 校准 “ 校正信号 ” 幅度将 “ y轴灵敏度微调 ” 旋钮置 “ 校准 ” 位置 ， “ y轴灵敏度 ” 开关置适当位置 ， 读取校正信号幅度 ， 记入表 1 1。b. 校准 “ 校正信号 ” 频率将 “ 扫速微调 ” 旋钮置 “ 校准 ” 位置 ， “ 扫速 ” 开关置适当位置 ， 读取校正信号周期 ，记入表 1 1。c 测量 “ 校正信号 ” 的上升时间和下降时间调节 “ y轴灵敏度 ” 开关及微调旋钮 ， 并移动波形 ， 使方波波形在垂直方向上正好占据中心轴上 ， 且上 、 下对称 ， 便于阅 读 。 通过扫速开关逐级提高扫描速度 ， 使波形在X轴方向扩展 （ 必要时可以利用 “扫速扩展 ”开关将波形再扩展 10倍 ）， 并同时调节触发电平旋钮 ， 从显示屏上清楚的读出上升时间和下降时间 ， 记入表 1 1。nts电路与模拟电子技术实验指导书- 4 -表 1 1标 准 值 实 测 值幅 度Vp-p(V)频 率f(KHz)上升沿时间 S下降沿时间 S注 ： 不同型号示波器标准值有所不同 ， 请按所使用示波器将标准值填入表格中 。2、 用示波器 和交流毫伏表测量信号参数调节函数信号发生器有关旋钮 ， 使输出频率分别为 100Hz、 1KHz、 10KHz、 100KHz， 峰峰 值均为 5V的正弦波信号 。改变示波器 “ 扫速 ” 开关及 “ Y轴灵敏度 ” 开关等位置 ， 测量信号源输出电压频率及峰峰值 ， 记入表 1 2。表 1 2示波器测量值 示波器测量值信号电压频率 周期 （ ms） 频率 （ Hz）峰峰值（ V）有效值 （ 万用表测 ）有效值 （ 计算 ）100Hz1KHz10KHz100KHz3、 测量两波形间相位 差 （ 选做 ）1) 观察双踪显示波形 “交替 ”与 “断续 ”两种显示方式的特点Y1、 Y2均不加输入信号 ， 输入耦合方式置 “ GND” ， 扫速开关置扫速较低挡位 （ 如 0.5snts电路与模拟电子技术实验指导书- 5 - div挡 ） 和扫速较高挡位 （ 如 5 S div挡 ）， 把显示方式开关分别置 “ 交替 ” 和 “ 断续 ”位置 ， 观察两条扫描基线的显示特点 ， 记录之 。2) 用双踪显示测量两波形间相位差 按图 1 2 连接实验电路 ， 将函数信号发生器的输出电压调至频率为 1KHz， 幅值为 2V 的正弦波 ， 经 RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号 Vi和 VR， 分别加到双踪示波器的 Y1和 Y2输入端 。 为便于稳定波形 ， 比较两波形相位差 ， 应使内触发信号取自被设定作为测量基准的一路信号 。图 1 2 两波形间相位差测量电路 把显示方式开关置 “ 交替 ” 挡位 ， 将 Y1和 Y2输入耦合方式开关置 “” 挡位 ， 调节 Y1、 Y2的移位旋钮 ， 使两条扫描基线重合 。 将 Y1、 Y2 输入耦合方式开关置 “ AC” 挡位 ， 调节触发电平 、 扫速开关及 Y1、 Y2 灵敏度开关位置 ， 使在荧屏上显示出易于观察的两个相位不同的正弦波形 Vi及 VR， 如图 13 所示 。 根据两波形在水平方向差距 X， 及信号周期 XT， 则可求得两波形相位差 。图 1 3 双踪示波器显示两相位不同的正弦波nts电路与模拟电子技术实验指导书- 6 -0T360(div)XX(div)式中 ： XT 一周期所占格数X 两波形在 X 轴方向差距格数记录两波形相位差于表 1 3。表 1 3相 位 差一周期格数两波形X 轴差距格数 实 测 值 计 算 值XT X 为数读和计算方便 ， 可适当调节扫速开关及微调旋钮 ， 使波形一周期占整数格 。四 、 思考题1、 问题 讨论1） 如何操纵示波器有关旋钮 ， 以便从示波器显示屏上观察到稳定 、 清晰的波形 ？2) 用双踪显示波形 ， 并要求比较相位时 ， 为在显示屏上得到稳定波形 ， 应怎样选择下列开关的位置 ？a) 显示方式选择 （ Y1； Y2； Y1 Y2； 交替 ； 断续 ）b) 触发方式 （ 常态 ； 自动 ）c) 触发源选择 （ 内 ； 外 ）d) 内触发源选择 （ Y1、 Y2、 交替 ）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 ， 如用屏蔽线作为输出引线 ， 则屏蔽层一端应该接在哪个接线柱上 ?3、 交流毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正 弦波电压 ？ 它的表头指示值是被测信号的什么数值 ？ 它是否可以用来测量直流电压的大小 ？nts电路与模拟电子技术实验指导书- 7 -现代电子实验仪器 泰克示波器的 使用一 、 实验目的1 了解数字存贮式示波器与模拟示波器的区别2 了解泰克示波器 TDS1002 的基本功能3 学会使用泰克示波器的主要测式功能 ， 重点掌握示波器的简单测量和 XY 方式 ，为下一个实验作准备 。二 、 测量原理TDS1002 型数字是存储示波器是一种小巧 、 轻便 、 便携式的可以进行以接地电平为参考点测量的双踪示波器 。图 1-4 TDS1002 型示波器的面板图(一 )、 性能TDS1002 型是数字存储示波器具有 ： 60MHz 的可选带宽限制 ； 每个通道都具有 1GS/s取样率和 2500D 点记录长度 ； 光标具有读出功能 ； 五项自动测量功能 ； 带温度补偿和可更换高分辨率和高对比度的液晶显示 ； 设置和波形的存储 /调出 ； 提供快速设置的自动设定功能 ； 波形的平均值和峰值检测 ； 数字是存储 ； 双时基 ； 视频触发功能 ； 不同的持续显示时间 ； 配备十种语言的用户接口 ， 由用户自选 ；nts电路与模拟电子技术实验指导书- 8 -（ 二 ）、 基本操作常识前面板分为若干功能区 ， 使用和寻找都很方便 。 见图 1-4 为 TDS1002 型示波器的 面板图 。TDS1002 型示波器的显示区如图 1-5 所示 。图 1-5 TDS1002 型示波器显示区图显示区除了显示波形以外 ， 还包括许多有关波形和仪器控制设定值的细节 。 根据图1-5， 每一部分的说明如下 ：1. 显示图标表示采集模式取样模式 ； 峰值检测模式 ； 均值模式 。2.触发状态显示 ：已配备 ， 示波器正在采集预触发数据 ， 在此状态下忽略所有触发 ；准备就绪 ， 示波器已采集所有预触发数据并准备接受触发 ；已触发 ， 示波器已发现一个触发并正在采集触发后的数据 ；停止 ， 示波器已停止采集波形数据 ；采集完成 ， 示波器已完成一个 “ 单次序列 ” 采集 ；自动 ， 示波器处于自动模式并在无触发状态下采集波形 ；扫描 ， 在扫描模式 下示波器连续采集并显示波形 。nts电路与模拟电子技术实验指导书- 9 -3 使用标记显示水平触发位置 ， 旋转 “ 水平位置 ” 旋钮调整标记位置 。4.用读数显示中心刻度线的时间 ， 触发时间为零 。5.使用标记显示 “ 边沿 ” 脉冲宽度触发电平 ， 或选定的视频线或场 。6.使用屏幕标记表明显示波形的接地参考点 。 如没有标记 ， 不会显示通道 。7.箭头图标表示波形是反相的 。8.以读数显示通道的垂直刻度系统 。9.BW 图标表示通道是带宽限制的 。10.以读数显示主时基设置 。11.如使用窗口时基 ， 以读数显示窗口时基设置 。12. 以读数显示触发使用的触发源 。13. 显示区域 中将暂时显示 “ 帮助向导 ” 信息 。 采用图标显示以下选定的触发类型 ：-上升沿的 “ 边沿 ” 触发 。-下升沿的 “ 边沿 ” 触发 。-行同步的 “ 视频 ” 触发 。-场同步的 “ 视频 ” 触发 。-“ 脉冲宽度 ” 触发 ， 正极性 。-“ 脉冲宽度 ” 触发 ， 负极性 。14.用读数表示 “ 边沿 ” 脉冲宽度触发电平 。15.显示区有用信息 ， 有用信息仅显示三秒钟 。 如果调出某个存储的波形 ， 读数就显示基准波形的信息 ， 如 RefS1.00V 500 s。16.以读数显示触发频率 。（ 三 ）、 菜单系统的使用TDS1002 示波器的用户界面可使用户通过菜单结构简便地实现各项专门功能 ， 按前面板的某一菜单按钮 ， 则与之相应的菜单标题将显示在屏幕的右上方 ， 菜单标题下可能有多达五个菜单项 。 使用每个菜单项右方的 BEZEL 按钮可改变菜单设置 。 共有四种类型的菜单项可共改变设置选择 ：（ 如图 1-6 所示 ）（ 1） 页 （ 子菜单 ） 选择 ： 对于某些菜单 ， 可使用顶端的选项按 钮来选择两个或三个子菜单 ， 每次按下顶端按钮时 ， 选项都会随之改变 ， 例如 ， 按下 “ 保存 /调出 ” 菜单内的顶端按钮 ， 示波器将在 “ 设置 ” 和 “ 波形 ” 子菜单间进行切换 。（ 2） 循环列表 ： 每次按下选项按钮时 ， 示波器都会将参数设定为不同的值 ， 例如 ， 可按下 “ CH1” 菜单按钮 ， 然后按下顶端的选项按钮在 “ 垂直 （ 通道 ） 耦合 ” 各选项间切换 。nts电路与模拟电子技术实验指导书- 10 -（ 3） 动作 ： 示波器显示按下 “ 动作选项 ”（ 4） 单选按钮 ： 示波器为每一选项使用不同的按钮 ， 当前选择的选项被加亮显示 。 例如 ，当按下 “ 采集菜单 ” 按钮时 ， 示波器会显示不同的采集模式选项 ， 可按下相应的按钮 。图 1-6 使用菜单系统（ 四 ）、 垂直控制系统垂直控制系统如图 1-7 所示 。 说明如下 ：（ 1） CH1、 CH2 光标 1 及光标 2 位置 。 可垂直定位波形 。 当光标被打开且光标菜单被显示时 ， 这些旋钮用来定位光标 。（ 2） 通道 1， 通道 2 菜单 。 显示通道输入菜单并打开或关闭通道显示 ， 选择输入耦合方式探头衰减比例 。（ 3） 电压 /分度 （ 通道 1， 通道 2） 选择已校正的标尺系数 。 既显示屏上纵坐标每分度所表示的电压伏度 。（ 4） MATH 菜单 。 显示波形数学操作菜单并可用来打开或关闭数学波形 。（ 五 ） 、 水平控制系统水平控制系统如图 1-8 所示 。 说明如下 ：（ 1） POSITON（ 位置 ）。 调整所有通道的水平及数学波形 。 这个控制钮的解析度根据时基变化 。（ 2） 秒 /格 。 为主时基或窗口时基选择水平标尺系数 。 既显示屏上水平坐标每分度所表示nts电路与模拟电子技术实验指导书- 11 -的时间值 。 当视窗扩展被允许时 ， 改变秒 /格旋钮将改变窗口时基位置 。（ 六 ）、 触发控制按钮触发控制按钮如图 1-9 所示 ， 说明如下 ：（ 1） EVEL（ 电平 ） 和 HOLDOFF（ 释抑 ）。 这个旋钮具有双重作用 。 作为边沿触发电平 ，它设定触发信号必须 通过的振幅 ， 以便进行获取 。 作为释抑控制钮 ， 它设定接受下一个触发事件之前的时间值 。 调节该旋钮可改变 TRIGGER MENU（ 触发功能菜单 ）。 显示触发功能菜单 。 可选择触发源及触发方式等 。（ 2） SET LEVEL TO 50%。 触发电平设定在触发信号幅值的垂直中点 。（ 3） FORCE TRIGGER（ 强制触发 ） 不管是否有触发信号 ， 都会直接启动获取 。 当采样停止时 ， 此按钮无效 。（ 4） TRIGGER VIEW（ 触发源观察 ） 按住触发源观察钮后 ， 屏幕显示触发源波形 ， 取代通道原显示波形 。 该按钮可用来查看触发设置 ， 如触发耦 合等 ， 对触发信号的影响 。（ 七 ）、 菜单和控制按钮菜单和控制按钮如图 1-10 所示 。 说明如下 ：（ 1） SAVE/PECALL（ 存储 /调出 ）。 显示存储 /调出功能菜单 ， 用于仪器设置或波形的存储/调出 。nts电路与模拟电子技术实验指导书- 12 -（ 2） MEASURE（ 测量 ）。 显示自动测量功能菜单 。（ 3） ACQUIRE（ 采集 ）。 显示采集功能菜单 。 按此按钮来设定采集方式 。（ 4） DISPLAY（ 显示 ）。 显示功能菜单 。 按此按钮既可选择波形的显示方式和改变整个显示的对比度 。（ 5） CURSOR（ 光标 ）。 显示光标功能菜单 。 光标打开并且显示光标功能菜单时 ， 垂直位置 按钮调整光标位置 ， 离开光标功能菜单后 ， 光标仍保持显示 （ 除非关 ）， 当不能调整 。（ 6） UTILITY（ 辅助功能 ）。 显示辅助功能菜单 。（ 7） AUTOSET（ 自动设定 ）。 自动设定仪器各项控制值 ， 以产生适宜观察的输入信号显示 。（ 8） PRINT（ 硬拷贝 ）。 启动打印操作 。 需要带有 Centronics， RS-232 或 GPIB 端口的扩展模块 。（ 9） DEFAUL SETUP（ 默认设置 ）。 调出厂家设置 。（ 10） HELP（ 帮助 ）。 显示 “ 帮助菜单 ” 。（ 11） SINGLE SEQ（ 单次序列 ）。 采集单个波形 ， 然后停止 。（ 9） RUN/STOP（ 启动 /停止 ）。 启动和停止波形获取 。图 1-10 菜单和控制按钮（ 八 ）、 连接器连接器如图 1-11 所示 。 说明如下 ：图 1-11 探头连接器（ 1） PROBE COMP（ 探头补偿器 ）。 电压探头补偿的输出与地 。 用来调整探头与输入电路nts电路与模拟电子技术实验指导书- 13 -的匹配 。（ 2） CH1（ 通道 1） CH2（ 通道 2）。 通道波形显示所需的输入连接器 。（ 3） EXT TRIG（ 外部触发 ）。 外部触发源所需的 输入连接器 。 使用触发功能菜单来选择触发源 。三 、 实验内容1 熟悉示波器面板结构和各功能键的作用 。 能 自动设置菜单进行如下测量项目 。2 功能检测 ， 使用 CH1 通道对示波器本身提供的频率为 1KHZ 电压为 5V 的准备信号进行测量 。3 简单测量 ， 对信号发生器上的信号进行测量 ， 测量内容包括频率 、 周期 、 峰峰值 、上升时间 、 正频宽等 。4 使用自动测量与游标测量进行脉宽 、 上升时间等测量 ， 振荡频率测量 ， 振荡振幅测量 。5 用 XY 显示格式查看两列波的合成波形 。6 掌握数字存储示波器的回显功能 。四 、 思考题试图比较模拟示波器与数字 存储式示波器的特点 。nts电路与模拟电子技术实验指导书- 14 -实验二 基尔霍夫定律和叠加定理的验证基尔霍夫定律的验证一 、 实验目的1 验证基尔霍夫定律的正确性 ， 加深对基尔霍夫定律的理解 。2 学会用电流表测量各支路电流 ， 用电压表测量各支路电压 。二 、 原理说明基尔霍夫定律是电路的基本定律 。 测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压 ，应能分别满足基尔霍夫电流定律 （ KCL） 和电压定律 （ KVL）。即对电路中的任一个节点而言 ， 应有 bnni10；对任何一个闭合回路而言 ， 应有 niiu10 。运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流中的正方向 ， 此方向可预先任意设定 。三 、 实验内容1 实验线路如图 2-1 所示 。 用万用表测量各电阻两端电压和各支路电流 ， 验证基尔霍夫电压定律 niiu10 和验证基尔霍夫电压定律 bnni10可调直流稳压电源2R1I2U12 图V121R 3R3I2I 1U 3U1SU2SUnts电路与模拟电子技术实验指导书- 15 -(1)自选电阻 R1、 R2、 R3。(2)分别将两路直流稳压源接入电路 ， 令 US1=3 12V， US2=12V。(3)调节 US1， 用万用表测量各电阻两端电压和各支路电流值 。 并记录在下表中 。被测量值 U1 U2 U3 Ul1 Ul2 I1 I2 I3 I计算值测量值相对误差US1=被测量值 U1 U2 U3 Ul1 Ul2 I1 I2 I3 I计算值测量值相对误差US1=2 实验线路如图 2-2 所示 。 用万用表测量各电阻两端电压和各支路电流 ， 验证含非线性元件的电路 ， 基尔霍夫定律的正确性 。 重复内容 1。被测量值 U1 U2 U3 Ul1 Ul2 I1 I2 I3 I计算值测量值相对误差US1=被测量值 U1 U2 U3 Ul1 Ul2 I1 I2 I3 I计算值测量值相对误差US1=四 、 实验注意事项1 所有需要测量的电压值 ， 均以电压表测量的读数为准 。 US1、 US2也需测量 ， 不应取可调直流稳压电源2R1I2U22 图V121R 3R3I2I 1U 3U1SU2SUnts电路与模拟电子技术实验指导书- 16 -电源本身的显示值 。2 防止稳压电源两个输出端碰线短路 。3 用指针式电压表或电流表 测量电压或电流时 ， 如果仪表指针反偏 ， 则必须调换仪表极性 ， 重新测量 。 此时指针正偏 ， 可读得电压可电流值 。 若用数显电压表或电流表测量 ，则可直接读出电压或电流值 。 但应注意 ： 所读得的电压或电流值的正确正 、 负号应根据设定的电流参考方向来判断 。五 、 预习思考题1 根据图 2-1的电路参数 ， 计算出待测的电流 I1、 I2、 I3和各电阻上的电压值 ， 记入表中 ， 以便实验测量时 ， 可正确地选定毫安表和电压表的量程 。2 实验中 ， 若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流 ， 在什么情况下可能出现指针反偏 ， 应如何处理 ？ 在记录数据时应注意什么 ？ 若用直流数字 毫安表进行测量时 ，则会有什么显示呢 ？六 、 实验报告1 根据实验数据 ， 选定节点 ， 验证 KCL的正确性 。2 根据实验数据 ， 选定实验电路中的任一个闭合回路 ， 验证 KVL的正确性 。3 将支路和闭合回路的电流方向重新设定 ， 重复 1、 2两项验证 。4 误差原因分析5 心得体会及其他 。七 、 实验设备序号 名称 型号与规格 数量 备注1 可调直流稳压电源 030V 12 万用表 FM-47或其他 13 直流数字毫安表 0200mA 14 直流数字电压表 0200V 15 二极管 IN4007 16 线性电阻器 200 ,510 /8W 3nts电路与模拟电子技术实验指导书- 17 -叠加定理的验证一 、 实验目的验证线性电路叠加定理的正确性 ， 加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解 。二 、 原理说明叠加定理指出 ： 在有多个独立源共同作用下的线性电路中 ， 通过每一个元件的电流或其两端的电压 ， 可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和 。线性电路的齐次性是指当激励信号 （ 某独立源的值 ） 增加或减小 K 倍时 ， 电路的响应（ 即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值 ） 也将增加或减小 K倍 。三 、 实验内容1. 实验线路如图 2-3所示 。 US1为 12V电压源 ， US2为可调直流稳压电源 ， 调至 +6V， 各电阻值自已选定 。2 US1电源单独作用 （ 将开关 S1 投向 US1侧 ， 开关 S2 投向短路侧 ）。 用直流数字电压表测量各电阻元件两端的电压 ， 同时计算 R3的功率 PR3， 数据记入表 2-1。表 2-1测量项目实验内容 US1(v) US2(v) U1(v) U2(v) U3(v) PR3US1单独作用US2单独作用US1、 US2共同作用2US2 单独作用1SU 2SU1R 2R3R1U 2U1S 2S32 图3Unts电路与模拟电子技术实验指导书- 18 -3 US2电源单独作用 （ 将开关 S1投向短路侧 ， 开关 S2投向 US2侧 ）， 重复实验步骤 2 的测量和记录 ， 数据记入表 2-1。4 US1和 US2共同作用 （ 开关 S1和 S2分别投向 US1和 US2侧 ）， 重复上述的测量和记录 ，数据记入表 2-1。5 将 US2的数值调至 +12V， 重复上述第 3项的测量并记录 ， 数据记入表 2-1。6 将 R3支路中串联一个二极管 IN4007， 重复 15的测量过程 ， 数据记入表 2-2。表 2-2测量项目实验内容 US1(v) US2(v) U1(v) U2(v) U3(v) PR3US1单独作用US2单独作用US1、 US2共同作用2US2 单独作用四 、 实验注意事项1 用电压表测量电压降时 ， 应注意仪表的极性 ， 正确判断测得值的 +、 -号后 ， 记入数据表格 。2 注意仪表量程的及时更换 。五 、 预习思考题1 在叠加原理实验中 ,要令 US1、 US2分别单独作用 ， 应如何操作 ？ 可否直接将不作别用的电源 （ US1或 US2） 短接置零 ？2 实验电路中 ， 若有一个电阻器改为二极管 ， 试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗 ？ 为什么 ？六 、 实验报告1 根据实验数据表格 ， 进行分析 、 比较 、 归纳 、 总结实验结论 ， 即验证线性电路的nts电路与模拟电子技术实验指导书- 19 -叠加性与齐次性 。2 各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出 ？ 试用上述实验数据 ， 进行计算并作结论 。3 通过实验步骤 6及分析表格 2-2的数据 ， 你能得出什么样的结论 ？4 心得体会及其他 。七 、 实验设备序号 名称 型号与规格 数量 备注1 直流稳压电源 030V可调 二路2 万用表 13 电阻元件 若干4 二极管 IN4007 15 实验电路板 1nts电路与模拟电子技术实验指导书- 20 -实验三 电路定理实验 有源二端网络等效参数的测定一 、 实验目的1 掌握戴维南定理和诺顿定理的正确性 ， 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 、 原理说明1 任何一个线性含源网络 ， 如果仅研究其中一条支路的电压和电流 ， 则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络 （ 或称为含源一端口号网络 ）。戴维南定理指出 ： 任何一个线性有源网络 ， 总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替 ， 此电压源的电动势 SU 等于这个有源二端网络的开路电压 OCU ， 其等效内阻 0R等于该网络中所有独立源均置零 （ 理想电压源视为短接 ， 理想电流源视为开路 ） 时的等效电阻 。诺顿定理指出 ： 任何一个线性有源网络 ， 总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替 ， 此电流源的电流 SI 等于这个有源二端网络的短路电流 SCI ， 其等效内阻 0R 定义同戴维南定理 。OCU ( SU )和 0R 或者 SCI ( SI )和 0R 称为有源二端网络的等效参数 。2 二端网络的等效参数的测量方法(1)开路电压 、 短路电流法测 0R在有源二端网络输出端开路时 ， 用电压表直接测其输出端的电压 OCU ， 然后再将其输出端短路 ， 用电流表测其短路电流 SCI ， 则等效内阻为SCOCIUR 0如果二端有源网络的内阻很小 ， 若将其输出端口短路 ， 则易损坏其内部元件 ， 因此不宜用此法 。nts电路与模拟电子技术实验指导书- 21 -(2)伏安法测 0R用电压表 、 电流表测出有源二端网络的外特性曲线 ， 如图 3-1所示 。 根据外特性曲线求出斜率 tg ， 则内阻 0R 由图 3-1 可计算得 ：SCSCIUIUtgR 0也可以先测量开路电压 OCU ， 再测量电流为额定值 NI 时的输出端电压值 NU ， 则内阻为NNOCIUUR 0(3)半电压法测 0R如图 3-2 所示 ， 当负载电压为被测网络开路电压的一半时 ， 负载电阻 （ 由电阻的读数确定 ） 即为被测有源二端网络的等效内阻值 。(4)零示法测 OCU在测量具有高内阻有源二端网络 的开路电压时 ， 用电表直接测量会造成较大的误差 。 为了消除电压表内阻的影响 ， 往往采用零示法 ， 如图 3-3 所示 。零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较 ， 当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时 ， 电压表的读数将为 “ 0” 。 然后将电路断开 ， 测量此时稳压电源的输出电压 ， 即为被测有源二端网络的开路电压 。三 、 实验内容 U lIscABIUocU0图 3-1被测有源网络RLR0UOC图 3-2V 2OCUU被测有源网络R0UOC图 3-3V稳压电源nts电路与模拟电子技术实验指导书- 22 -1 按要求设计一个线性有源一端口网络 （ 设计要求见 “ 预习思考 ” 部分 ）。2 开路电压 、 短路电流法测戴维南等效电路的 Uoc、 R0和诺顿等效电路的 ISC、 R0。3 负载实验接入 RL。 改变 RL阻值 ， 测量有源二端网络的外特性曲线 。U (V)I (mA)4. 验证戴维南定理 ： 从电阻箱上取得接步骤 “ 2” 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 “ 2” 时所测得的开路电压 Uoc 之值 ） 相串联 ， 如图 3-2 所示 ， 仿照步骤 “ 3” 测其外特性 ， 对戴氏定理进行验证 。U (V)I (mA)4 验证诺顿定理 ： 从电阻箱上取得按步骤 “ 2” 时所得的等效电阻 R0 之值 ， 然后令其与直流恒流源 （ 调到步骤 “ 2” 时所测得的短路电流 Isc 之值 ） 相并联 ， 如图3-5 所示 ， 仿照步骤 “ 3” 测其外特性 ， 对诺顿定理进行验证 。U (V)I (mA)6 有源二端网络等效电阻 （ 又称入端电阻 ） 的直接测量法 。 将被测有源网络内的所有独立源置零 （ 去掉电流源 Is 和电压源 Us， 并在原电压源所接的两点用一根短路导线相连 ）。 然后用伏安法或直接用万用表的欧姆档去测定负载 RL开路时 A、 B两点间的电阻 ， 此即为被测网络的等效内阻 R0 ， 或称网络的入端 电阻 Ri。Uoc (V) Isc (mA) R0=Uoc/Isc ( )nts电路与模拟电子技术实验指导书- 23 -7 用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻 R0 及其开路电压 Uoc。 线路及数据表格自拟 。四 、 实验注意事项1 测量时应注意电流表量程的更换 。2 步骤 “ 6” 中 ， 电压源置零时不可将稳压源短接 。3 用万用表直接测 R0 时 ， 网络内的独立源必须先置零 ， 以免损坏万用表 。 其次 ， 欧姆档必须经调零后再进行测量 。4 用零示法测量 Uoc 时 ， 应先将稳压电源的输出调至接近于 Uoc， 再按图 3-3测量 。5 改变线路时 ， 要关掉电源 。五 、 预习思考题1. 根据实验室给定的 Uoc 和 R0数值范围 ， 设计一个具有 1 2 个独立电源和 3 4 个电阻元件组成一端口网络 。2 在求戴维南或诺顿等效电路时 ， 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 ？ 请实验前对所设计的电路预先作好计算 ， 以便调整实验线路及测量时可准确地选取电表的量程 。3 说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法 ， 并比较其优缺点 。六 、 实验报告1 根据步骤 2、 3、 4， 分别绘出曲线 ， 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性 ， 并分析产生误差的原因 。2 根据步骤 2、 6、 7 的几种方法测得的 Uoc 与 R0 与预习时电路计算的结果作比较 ，你能得出什么结论 。3 归纳 、 总 结实验结果 。4 心得体会及其它 。nts电路与模拟电子技术实验指导书- 24 -七 、 实验设备序号 名 称 型号与规格 数量 备注1 可调直流稳压电源 0 30V 12 可调直流恒流源 0 500mA 13 直流数字电压表 0 200V 14 直流数字毫安表 0 200mA 15 万用表 16 可调电阻箱 0 99999.9 17 电位器 1K/2W 18 实验电路板 1nts电路与模拟电子技术实验指导书- 25 -实验四 一阶电路响应的研究一 、 实验目的1. 测定 RC 一阶电路的零输入响应 、 零状态响应及全响应 。2. 学习 电路时间常数的测量方法 。3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念 。4. 进一步学会用示波器观测波形 。二 、 原理说明1 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程 。 要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数 ， 就必须使这种单次变化的过程重复出现 。 为此 ， 我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号 ， 即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号 ； 利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号 。 只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数 ， 那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下 ， 它的响应就和直流电接通与断开的过渡 过程是基本相同的 。2 图 4-1 所示的 RC 一阶电路的零输入响应 图 (c)和零状态响应 图 (b)分别按指数规律衰减和增长 ， 其变化的快慢决定于时间常数 。3 间常数的测定方法 ：RC 电路充放电的时间常数 可以从响应波形中估算出来 。 设时间单位 t 确定 ， 对于充电曲线来说 ， 幅值上升到终值的 63.2所对应的时间即为一个 图 4-1(b)。 对于放电曲线 ， 幅值下降到初始值的 36.8所对应的时间即为一个 图 4-1(c)。 在示波器荧光屏上RCCuCiSU12S0 tCu0 tCuSU002.63008.36SU图 4-1(a) (b) (c)nts电路与模拟电子技术实验指导书- 26 -可以将初始值与终值之差垂直方向上调成 5.4 格 ， 这样 ， 3.4 格近似为 63.2， 2 格近似为 36.8。4 微分电路和积分电路是 RC 一阶电路中较典型的电路 ， 它对电路元件参数的输入信号的周期有着特定的要求 。 一个简单的 RC 串联电路 ， 在方波序列脉冲的重复激励下 ，当满足 2/T 时 （ T为方波脉冲的重复周期 ）， 且由 R两端的电压作为响应输出 ， 则该电路就是一个微分电路 。 因为此时电路的输 出信号电压与输入电压的微分成正比 。 如图 4-2所示 。 利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲 。5 若将图 4-2中的 R与 C 位置调换一下 ， 如图 4-3所示 ， 由 C两端的电压作为响应输出 ， 且当电路的参数满足 2/T 时 ， 则该 RC 电路称为积分电路 。 因此此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比 。 利用积分电路可以将方波变成三角波 。从输入输出波形来看 ， 上述两个电路均起着波形变换的作用 ， 请在实验过程仔细观察与记录 。三 、 实验内容1) 研究 RC 电路的方波响应 。 实验线路 原理图如图 4-4所示 。RC0uCiiu0 t0u图 4-2RC0uCiiu 0 t0u图 4-3nts电路与模拟电子技术实验指导书- 27 -选取 ： T =1msf =1kHzC=0.1Fr =50左右)(tui 为方波信号发生器产生的周期为 T 的信号电压 。 r 为电流取样电阻 。 适当选取方波电源的周期和 R、 C的数值 ， 观察并描绘出 )(tuC 和 )(tiC 的波形 。改变 R或 C的数值 ， 使 10TRC ， 2TRC ， 2TRC ， 2TRC ， 观察 )(tuC 和)(tiC 如何变化 ， 并作记录 。2 设计一个微分器电路 ， 对于频率为 f =1KHz的方波信号的微分输出满足 ：(1) 尖脉冲的幅度大于 1V；(2) 脉冲衰减到零的时间 10Tt 。 电容值选取 ： C=0.1F四 、 实验注意事项1 调节电子仪器各旋钮时 ， 动作不要过 快 、 过猛 。 实验前 ， 需熟练读双踪示波器的使用说明书 。 观察双踪时 ， 要特别注意相应开关 、 旋钮的操作与调节 。2 信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起 （ 称共地 ）， 以防外界干扰而影响测量的准确性 。3 示波器的辉度不应过亮 ， 尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时 ， 应将辉度调暗 ，以延长示波管的使用寿命 。4 调节示波器时 ， 要注意触发开关和电平调节旋钮的配合使用 ， 以使显示的波形稳定 。5 作定量测定时 ， “ t/div” 和 “ v/div” 的微调旋钮应旋至 “ 校准 ” 位置 。五 、 预习思考题1 什么样的电信号可作为 RC 一阶电路零输入响应 、 零状态响应和完全响应的激励源 ？RCCuCiiu图 4-4r ruaYbY观察 uC 的波形观察 iC的波形nts电路与模拟电子技术实验指导书- 28 -2 完成实验内容 2的电路设计 ， 试计算时间常数 ， 选取电阻的值 。 拟订测量的方案 。3 何谓积分电路和微分电路 ， 他们必须具备什么条件 ？ 它们在方波序列脉冲的激励下 ， 其输出信号波形的变化规律如何 ？ 这两种电路有何功用 ？4 预习要求 ： 熟练仪器使用说明 ， 回答上述问题 ， 准备方格纸 。六 、 实验报告1 根据实验观测结果 ， 在同一坐标平面上绘出实验内容 1 中 )(tui 、 )(tuC 和 )(tiC 的波形 ， 以便比较 。2 根据实验观测结果 ， 在同一坐标平面上绘出实验内容 2 中 )(tui 、 )(tuC 和 )(tiC 的波形 ， 以便比较 。3 根据实验观测结果 ， 归纳 、 总结积分电路和微分电路的形成条件 ， 阐明波形变换的特征 。4 心得体会及其他 。七 、 实验设备序号 名 称 型号与规格 数 量 备 注1 函数信号发生器 12 双踪示波器 13 动态电路实验板 1nts电路与模拟电子技术实验指导书- 29 -实验五 RC 一阶电路的响应 (仿真实验 )一 、 实验目的1 学习创建 、 编辑 EWB电路的方法 。2 练习虚拟模拟仪器的使用 。3 测定 RC一阶电路的零输入响应 、 零状态响应及全响应 。4 学习电路时间常数的测量方法 。5 掌握有关微分电路和积分电路的概念 。二 、 原理说明原理同实验四 。三 、 实验内容1.观察 RC电路的零输入响应 、 零状态响应 。 并测量时间常数 。(1)创建如图 11-1 所示的仿真实验电路 。(2)信号发生器设置为方波 ，参数选择如图 11-2所示 。(3)调节示波器参数 ，观察充放电波形 。如图 11-3所示 。方法 ： 打开开关 ，按 “ 暂停 ” 按钮 。(4)测量时间常数 ：图 11-1图 11-2图 11-3nts电路与模拟电子技术实验指导书- 30 -改变时间轴 ， 移动示波器上的游标 。 红色游标对准初值 ， 蓝色游标对准终值的 63.2。 可得 12 TT 。 如图 11-4 所示 。2.观察积分电路的波形 。(1)创建如图 11-5 所示的仿真实验电路 。(2)改变 R或 C， 观察输入和输出波形 。图 11-4图 11-5nts电路与模拟电子技术实验指导书- 31 -3.观察微分电路的波形 。(1)创建如图 11-7 所示的仿真实验电路 。(2)改变 R或 C， 观察输 入和输出波形 。4.观察 RC电路 )(tuC 和 )(tiC 的波形 。(1)创建如图 11-8 所示的仿真实验电路 。(2)改变 R或 C， 观察输入和输出波形 。图 11-6图 11-7nts电路与模拟电子技术实验指导书- 32 -使 10TRC ， 2TRC ， 2TRC ，2TRC ， 观察 )(tuC 和 )(tiC 如何变化 ，并作记录 。5 设计一个微分器电路 ， 对于频率为 f =1KHz的方波信号的微分输出满足 ：（ 1） 尖脉冲的幅度大于 1V；（ 2） 脉冲衰减到零的时间 10Tt 。 电容值选取 ： C=0.1F四 、 预习思考题1.什么样的电信号可作为 RC 一阶电路零输入响应 、 零状态响应和完全响应的激励源 ？2.完成实验内容 5 的电路设计 ， 试计算时间常数 ， 选取电阻的值 。 拟订测量的方案 。3.何谓积分电路和微分电路 ， 他们必须具备 什么条件 ？ 它们在方波序列脉冲的激励图 11-8nts电路与模拟电子技术实验指导书- 33 -下 ， 其输出信号波形的变化规律如何 ？ 这两种电路有何功用 ？4.预习要求 ： 创建 、 编辑 EWB 电路的方法 ， 虚拟仪器的使用方法 。五 、 实验报告1.自拟表格 ， 整理实验数据 。2.根据实验观测结果 ， 总结测量时间常数的方法 。3.根据实验观测结果 ， 归纳 、 总结积分电路和微分电路的形成条件 ， 阐明波形变换的特征 。4.心得体会及其他 。nts电路与模拟电子技术实验指导书34实验六 交流电路应用研究实验一 、 实验目的1 研究正弦稳态交流电路中电压 、 电流相量之间的关系 。2. 掌握日光灯线路的接线 。3. 理解改善电路功率 因数的意义并掌握其方法 。二 、 原理说明1. 在单相正弦交流电路中 ， 用交流电流表测得各支路的电流值 ， 用交流电压表测得回路各元件两端的电压值 ， 它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律 ， 即 I 0 和 U 0 。2. 图 1 所示的 RC 串联电路 ， 在正弦稳态信号 U 的激励下 ， UR 与 UC保持有 90的相位差 ， 即当 R 阻值改变时 ， UR 的相量轨迹是一个半园 。 U、UC与
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