《电工电子基础》实训指导书.doc

电工电子实训指导书电子与信息工程学院 实验一：EWB认识实验一、实验目的掌握EWB仿真实验环境的使用方法，能够完成放置元件、连接电路、调整元件在电路工作区的位置和方向、利用显示图表命令观察仿真结果等操作。二、实验设备EWB仿真实验环境三、实验内容（一）EWB的主要功能1) 电路分析功能EWB提供了丰富而详细的电路分析方法，不仅提供了瞬态与稳态、时域与频域、线形与非线性，和噪声与失真等常规的电路分析方法。同时还提供了傅立叶、电路极-零点、灵敏度和电路容差等电路分析方法，帮助设计这分析电路特性。2) 故障设置功能可以设置实际实验中不容易做到的开路、短路和漏电等故障，观察和分析电路状态，加深对理论知识的理解。3) 存储功能在仿真的同时，可以存储所有测试点的数据、波形及测试仪器的工作状态，并能力储备仿真电路所有元器件清单。4) 与其他软件兼容于共享功能EWB提供的元器件库与PSpice的元器件库完全兼容，同时，在EWB平台上设计的电路原理图可以直接输出到Protel和Orcad等软件平台上，自动排出印制电路板图，从而大大加快电子产品开发速度，提高设计工作效率。5) 模拟电路与数字电路混合的模拟功能EWB以Spice3F5为模拟软件核心，可以在系统中任意集成模拟与数字元器件，并能自动实现信号转换。6) 波形即时显示功能可以在电路仿真过程中实时显示需要观察的波形。7) 下拉式电路编辑菜单功能可以使电路元器件的输入更为方便快捷。（二） EWB对电路进行设计和试验仿真的基本步骤1. 用虚拟器件在工作区建立电路；2. 选定元件的模式、参数值和标号；3. 连接信号源等虚拟仪器；4. 选择分析功能和参数；5. 激活电路进行仿真；6. 保存电路图和仿真结果。（三） EWB的工作界面启动EWB5.0C，可以看到Electronics Workbench主窗口，它有菜单栏、常用工具栏、元器件选取栏和电路原理图编辑窗口组成，如图2.1所示。图2.1 EWB主窗口由图可以看到，EWB模拟了一个实际的电子工作台。主窗口的最上层是菜单栏，从中可以选择电路分析、实验与仿真等各种命令；第二层是常用工具栏，从中可以选择各种操作命令；第三层是元器件库栏，从中可以选取电路实验所需的各种元器件与测试仪器；下面最大的区域便是电路原理图编辑窗口，也可以成为电路工作区，在这里可以进行电路的连接，测试与仿真；最下层是电路描述框，用于电路说明。（四） EWB的工具栏EWB的工具栏如图2.2所示，其中各按键名称及其功能如下：在线帮助放大缩小元器件特征分析曲线创子电路垂直翻转水平翻转旋转粘贴复制剪切打印存盘打开刷新图2.2 EWB工具栏1) 刷新：清除电路工作区，准备生成新电路。2) 打开：打开电路文件。3) 存盘：保存电路文件。4) 打印：打印电路文件。5) 剪切：将选中的电路剪切至剪贴板。6) 复制：将选中的电路复制至剪贴板。7) 粘贴：将剪贴板中的内容粘贴至电路工作区。8) 旋转：将选中的元器件逆时针旋转90度。9) 水平翻转：将选中的元器件水平翻转180度。10) 垂直翻转：将选中的元器件垂直翻转180度。11) 创子电路：生成子电路。12) 分析曲线：调出曲线分析框。13) 元器件特征：调出元器件特征对话框。14) 缩小：将电路按一定比例缩小。15) 放大：将电路按一定比例放大。16) 在线帮助：调出与选中对象有关的帮助内容。（五） EWB的元器件与仪器库栏EWB元器件库栏由14个元器件库组成，如图2.3所示，单击元器件库中的某一个图标即可打开该元器件库。1 2 3 4 5 6 7图2.3 元器件库1）自定义元器件库 自定义元器件库中保存的元器件是：使用者根据需要，自己创建的在EWB元器件库中没有收入的元器件和在电路设计中创建的子电路，可以在电路设计中随时调用。2）信号源库 信号源库及各器件名称如图2.4所示。图2.4 信号源库3）基本元器件库 基本元器件库及其各元器件名称如图2.5所示。图2.5 基本元器件库4）二极管库 二极管库及其元器件名称如图2.6所示。图2.6 二极管库5）模拟集成器库 模拟集成器库其元器件名称如图2.7所示。图2.7 模拟集成器件库（六）元器件的操作使用（1）根据电路需要，现在元器件库栏中打开该元器件库的下拉菜单，然后从元器件库中将选中的元器件拖拽到电路工作区。（2）选择单个元器件的方法：单击要选中的元器件，被选中的所有元器件都以红色显示，便于识别。选择多个元器件的方法：Ctrl+单击需要的所有元器件，被选中的所有元器件都以红色显示。如果要同时选中一组相邻的元器件，可以在电路工作取得适当位置拖拽画出一个矩形区域，包围在该矩形区内的一组元器件即被同时选中。取消选中元器件的方法：取消所有被选中元器件的选中状态，只需但既工作取得空白部分。要取消某一元器件的选中状态，只需使用Ctrl+单击该元器件。（3）元器件的移动。移动元器件至特定的位置，只要拖动该元器件即可。如果移动的元器件为多个，则必须先用前面的方法选中这些元器件，然后用鼠标的左键拖拉其中的任意一个元器件，则所有选中的元器件就会一起移动到指定的位置。需注意的是与其连接得导线也会重新排列。如果只是想为移动某个（或某些）元器件的位置，也可以先选中它（们），然后再使用键盘上的箭头键作为小的移动。（4）元器件的调整。为便于电路的合理布局和连线，经常需要对元器件进行调整，这些调整包括旋转、垂直翻转和水平翻转等。在元器件被选中状态下，可用下面三种方式实现：1) 菜单方式，菜单栏中命令如下：Circuit/Rotate 电路/旋转Circuit/Flip Vertical 电路/垂直翻转Circuit/Flip Horizintal 电路/水平翻转2) 工具栏图标方式：3) 热键方式：Ctrl+R 旋转（5）元器件的复制。要复制元器件有以下三种方式：1) 菜单方式：菜单栏中命令为：Edit/Copy （编辑/复制）、Edit/Paste （编辑/粘贴）2) 工具栏图标方式3) 热键方式：复制 Ctrl+C 粘贴 Ctrl+V（6）元器件的删除。要删除被选中的元器件，按键盘Delete键，或菜单命令Edit/Delete（编辑/删除）和Edit/Cut（编辑/剪切）即可。此外，直接将元器件拖拉回其元器件库（打开状态）也可实现删除。（七） 元器件的参数设置在电路中，元器件的参数设置是非常重要的一个环节。通过参数调整，可以改变电路的性能指标及测试电路的工作状态等。（八） 导线的编辑操作1 导线的连接如图2.8所示，连接12V电源和地。将鼠标指向12V电源的端点，出现一个节点，按鼠标左键并拖动出一根导线，拉住导线并指向地的端点，使其出现小圆点，释放鼠标左键，即完成了导线的连接。图2.8 连接12V电源和地2 导线颜色的改变双击要改变颜色的导线，可弹出Wire Properties对话框如图2.9(a)，选择Schematic Options选项并按下Set Wire Color按钮，然后选择合适的颜色。如图2.9(b)。图2.9 改变导线的颜色3 导线的删除对准要删除的导线，单击鼠标右键，可得图2.10所示菜单，选择Delete Wire即可删除导线。对准要删除的导线的一端，按住左键拖动圆点，使导线离开元器件端点，放开左键，导线则自动删除。如图2.10(b)。图2.10 导线的删除4 弯曲导线的调整如图2.11所示，元器件位置与导线不在同一条直线上，可以选中该元器件，然后用四个箭头键微调该元器件的位置，这种微调方法也可用于对一组选中的元器件的位置的调整。图2.11 弯曲导线的调整5 导线上插入和删除元件如图2.12(a)所示，在导线中插入元器件：只要将元器件直接拖动放置在导线上，然后释放即可插入电路中，如图2.12(b)。删除元器件，只需选中该稳压二极管，按Delete键即可。图2.12 导线上插入元器件6 节点的使用节点是一个小圆点，存放在基本器件库中，一个节点有上、下、左、右四个连接点可以连接来自四个方向的导线，如图2.13所示。将一条导线伸展到另一条导线时会自动产生连接点，并可以赋予标识。图2.13 节点1) 节点的调整。如果导线接入的节点的方向不适合，会造成导线不必要的弯曲，如图2.14(a)所示。可以把导线的接点从左边改为右边，如图2.14(b)所示，整个电路就更整齐、美观。图2.14 节点的调整2) 节点的标识、编号与颜色。在电路中，EWB自动为每个节点分配了一个编号，如图2.15所示。是否显示节点编号可由菜单Circuit/Schematic Options命令的Show/Hide对话框设置。或双击节点，可得出设置节点对话框，在对话框中对节点进行标识、编号与颜色的设置。如图2.16所示。 图2.15 节点的标号显示 图2.16 单一节点的设置对话框7 测试仪器的使用测试仪器图标放置在一起库中，使用测试仪器的步骤为：1) 从一起库中拖动仪器图标到电路工作区。2) 把仪器图标连接到电路中的测试点。3) 双击仪器图标使之放大成展示面板，以便进行实验观察。4) 将放大的仪器拖放到适合的观察位置。5) 根据测试要求调整仪器上的控制“旋钮”。6) 开始仿真。8 电路的激活一旦创建好了电路并接上了测试仪器，就可以对电路进行特性测试方针。若要激活电路进行仿真，可通过三种方式实现：1) 图标按钮方式：单击窗口右上角的电源开关。2) 菜单方式：在Analysis菜单选择Activate。3) 热键方式：按Ctrl+G。四、实验要求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。实验2直流电路的仿真实验一、实验目的掌握EWB仿真实验环境的使用方法，能够完成从元件库栏选取所需的元件、拖拽到工作区，参数设定、设定元器件的数值、标签和编号，再用导线把它们联成所需的电路并利用显示图表命令观察仿真结果等操作。二、实验设备EWB仿真实验环境三、实验内容图1所示为一直流电路原理图，若要求其中各支路的电流和电压，则可根据电路原理图，按照仿真步骤，从元件库栏选取所需的元件并将它拖拽到工作区，通过元件模型参数设定对话框，设定元器件的数值、标签和编号，再用导线把它们联成所需的电路。在需要测量电流的支路中串入电流表，在需要测量电压处并联上电压表，然后按下仿真开关，即可在电流表和电压表上读取支路电流和支路电压数值，如图2所示。 图1直流电路原理图在工作区建立原理电路图后，也可以选择命令菜单中Circuit（电路菜单）的Schematic Options（原理图选项）操作命令，在启动的对话框中，选定Show Nodes（显示节点），把电路的节点标号显示在原理图上，如图3所示；然后选择命令菜单中Analysis(分析菜单)的DC Operating Point(直流工作点)操作命令，EWB对电路作直流工作点分析，分析的结果显示在Analysis Graphs(分析图)窗口的DC Bias(直流偏压)栏中，其中显示的有各结点的电压和电压源支路的电流，如图4所示。 图2仿真直流电路接线图 图3标记结点的电路 图4直流分析结果 对于含有受控源的电路，在建立原理电路时，将受控源元件接入相应的受控位置，而把该受控源元件的控制元件接到相应的控制支路，即把电流控制元件串入控制支路，把电压控制元件并在控制电压上，图5所示为含有电流控制电压源的电路，可与上一电路一样，在电路中接入电流表和电压表来测量各支路的电流和电压；或选择命令菜单中Circuit（电路菜单）的Schematic Options（原理图选项）操作命令，从中选定Show Nodes（显示节点），然后选择命令菜单中Analysis(分析菜单)的DC Operating Point(直流工作点)操作命令，直流工作点分析的结果显示在Analysis Graphs(分析图)窗口的DC Bias(直流偏压)栏中，如图6所示。 图5 含受控源的电路 图6 含受控源的电路的分析结果 四、实验要求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。实验3正弦交流稳态电路的仿真实验一、实验目的掌握EWB仿真实验环境的使用方法，能够完成交流电路的设计，利用显示图表命令观察仿真结果等操作。二、实验设备EWB仿真实验环境三、实验内容对于交流电路，求取结点电压和支路电流的有效值时，和直流电路一样，可以将电流表串入支路中，将电压表与需测电压的部分并联，只是电流表和电压表要设置为交流，启动仿真开关后，即可从表计上读取电流和电压数值，但均为有效值。图7所示为交流移相电路，通过接入交流电流表和电压表可测得电路的电流和电阻上的电压，并且还可从示波器显示的波形观察到，电阻上电压的相位（即电流的相位）超前电源电压（60），见图8。 图7 交流移相电路图8 交流电路中电流与电压的波形 对于交流电路还可以进行频率特性分析，在工作区建立原理电路图后，选择命令菜单中Analysis(分析菜单)的AC Freqency(交流频率分析)操作命令，在弹出的对话框（图5-9 ）中，需要设定的参数有：Nodes for Analysis（需要分析的电路结点）；Start Freqency（分析的起始频率）；End Freqency（分析的终点频率）；Sweep type（扫描形式）；Number of point（显示点数）；Vertical scale（纵轴尺度）。 图9 AC Freqency(交流频率分析) 对话框例如：图10所示为一交流梯形电路，已知电阻R=100，要求电容C为多大时，输出电压与输入电压相位相反。为此，在电路中接入示波器，.它的A、B两个通道分别接到结点1（输入）和结点4（输出），如图11（a）所示，当调节电容C的大小为78F时，示波器显示的输出与输入波形恰好反相，如图11（b）所示。 图10 交流梯形电路 对图10 所示电路中选择结点 4 进行分析，然后单击Simulate 按钮，分析完成后，在 Analysis Graphs 窗口的 AC Analysis栏中可以看到幅频和相频特性曲线。图10 所示电路的频率分析结果如图12 所示。 图11 交流梯形电路输入和输出波形 图12 幅频特性和相频特性 四、实验要求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。实验4 电动机的点动控制电路一、实验目的1、通过对三相异步电动机的点动控制电路的实际安装接线，掌握由电气原理图变换成安装接线图的知识。2、通过实验进一步加深理解点动控制的特点。二、实验原理 电动机的点动控制电路电动控制电路由起动按钮SB、热继电器FR和交流接触器KM组成。如下图。三、实验设备代号名称数量备注M三相异步电动机1KM交流接触器1SB按钮1SB红色FU熔断器3FR热继电器1万用表四、实验内容按照电路图连接好线点动控制动作有：合上电源开关QS，按下按钮SB2，交流接触器KM吸引线圈通电，动铁心吸合，三对常开触头KM闭合，电动机接通电源开始运转；松开按钮后，接触器线圈断电，常开触头断开，电动机断电停止运转。点动控制电路主要用于电动机短时运行的控制，如调整机床的主轴，快速进给，镗床合铣床的对刀、试车等均需要点动控制。主电路控制电路实验5 异步电动机联锁正反转控制电路一、实验目的 1、通过对三相异步电动机联锁正反装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、