同济大学电工实习报告.doc

电工电子技术实习讲义常用电子元器件常用的电工、电子元器件主要有电阻器，电容器，半导体二极管，稳压管，发光二极管，光敏二极管，数码管，三极管，晶闸管。一 电阻器电阻器简称电阻，是组成电路最基本的元件之一，文字符号位：R，单位：欧姆。特点：对通过它的电流有一定的阻碍作用。1.电阻的主要指标：1）标称值标示在电阻上的电阻值，通用标称值系列见下表：实际生产使用中，上表所列数值再乘10的整数次方。2）允许误差标称值与实际值不完全相等。例：标称值100欧的电阻，实际值为98欧，则误差为（100-98）/100=2%3）额定功率电阻长期连续工作允许消耗的最大功率固定式电阻额定功率系列（W）0.05 0.125 0.25 1 2 5 10 16 25 50 100（一般来说，粗元器件功率大，细元器件功率小。）常用电气符号（1/8W） (1/4W) (1/2W)(1W)大于1W用数字表示2W电阻型号命名: 例：RJ金属膜 7精密 1表示为精密金属膜电阻H合成膜 1普通 T碳膜 3超高频X线绕 8高压电阻标注方法：1、 直标法：在电阻表面直接标出型号，功率，标称值，误差，生产日期。例：RJ7-0.125W-51K1%2、 符号法：用符号表示阻值及误差。3、 例：R47J-0.475% 2R7K-2.710% 5K1F-5.1K1% 其中F1% G2% J5% I4% K10% M20%4、 色标法（倒数第二根线表示倍率，倒数第一根表示误差）例：四环电阻： 为26K5%五环电阻：为151%二 电容器电容器是储存电荷的容器。文字符号为C，单位：法拉（F）。（1F=1000mF1mF=1000F 1F=1000nF 1nF=1000pF）电容器按绝缘介质分：空气，云母，纸质，陶瓷，涤纶，玻璃柚，铝电解。特点是隔直流通交流。即在直流电路中电容器相当于是断路；但是在交流电路中，因为电流的方向是随时间成一定的函数关系变化的。而电容器充放电的过程时有时间的，这个时候，在极板间形成变化的电场，而这个电场也是随时间变化的函数。实际上，电流是通过场的形式在电容器间通过的。电容器的基本功能是充电和放电。充电是使电容器带电（储存电荷和电能）的过程。这时电容器的两个极板总是一个极板带正电另一个带等量的负电。把电容器的一个极板接电源的正极，另一个接电源的负极，两个极板就分别带上了等量的异种电荷。充电后电容器的两极板之间就有了电场，充电过程把从电源获得的电能储存在电容器中。放电是使充电后的电容器失去电荷（释放电荷和电能）的过程。例如用一根导线把电容器的两极接通，两极上的电荷互相中和，电容器就会放出电荷和电能。放电后电容器的两极板之间的电场消失，电能转化为其他形式的能。在一般的电子电路中常用电容器来实现旁路、耦合、滤波、振荡、相移以及波形变换等，这些作用都是其充电和放点功能的演变。电容器的命名基本分为四部分。第一部分：名称，用字母表示，电容器用C。第二部分：材料，用字母表示。第三部分：分类，一般用数字表示，个别用字母表示。第四部分：序号，用数字表示。1. 电容器的额定电压：在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值，一般直接标注在电容器外壳上，如果工作电压超过电容器的耐压，电容器击穿，造成不可修复的永久损坏。有：1.6V,4V,6.3V,10V,16V,25V,32V,40V,50V,63V,100V,125V,160V,250V,300V,400V,450V,500V,630V等，电容器的标示方式也有指标法符号法和色标法。2.电容器的极性测试： 对于极性电容，用数字万用表M档，读书从小变化到1。注意，电解电容有极性；对于非极性电容，对5000PF以上电容万用表读数跳动一下回到1，对5000PF以下电容，判断其有无容量（电容档）。三 半导体二极管文字符号V，电气符号K极一般为银灰色。A-阳极 K-阴极。特点：具有单向导电性。特性：硅管正向导通电压为0.7V，死区电压为0.5V。锗管正向导通电压为0.3V，死区电压为0.1V。在环境温度升高时，二极管的正向特性曲线将左移，反向特性曲线下。温度每升高1C，正向压降减小22.5mV；温度每升高10C，反向电流约增大一倍。结论：二极管对温度很敏感。1.二极管命名： (开关管为IN4148整流管是将交流转换为直流，型号IN4001-7)2. 二极管测试：用档数字万用表，见下图：若万用表显示“0。6”左右，则红表笔指的是阳极；若万用表显示“1”黑表笔指的是阳极。四 稳压管稳压管是具有稳压作用的硅二极管。稳压管也是一种晶体二极管，它是利用PN结的击穿区具有稳定电压的特性来工作的。稳压管在稳压设备和一些电子电路中获得广泛的应用。我们把这种类型的二极管称为稳压管，以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。 这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。文字符号：V。型号有IN4733(5V) IN4738(8V) IN4746(16V) IN4148(开关二极管)。稳压管命名为2CW或2DW。2DW232是双向稳压管。由图可以看出稳压管的特性：当反向电压达到Uz时，管被击穿，稳压管电流变化很大，Uz却微变，动态电阻r很小，稳压性很好。使用时，稳压管工作在反向击穿状态，阳极接电源负极，必须串限流电阻。五 发光二极管发光二极管简称为LED。由镓（Ga）与砷（AS）、磷（P）的化合物制成的二极管，当电子与空穴复合时能辐射出可见光，因而可以用来制成发光二极管，在电路及仪器中作为指示灯，或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光，磷化镓二极管发绿光，碳化硅二极管发黄光。文字符号为V，电气符号为发光二极管正向导通电压为1.4V以上，工作电流约10mA，发光颜色取决于半导体材料。如：砷化镓发红光，磷化镓发绿光或黄光。 六 光敏二极管光敏二极管又称光电二极管，光敏二极管与半导体二极管在结构上是类似的,其管芯是一个具有光敏特征的PN结，具有单向导电性，因此工作时需加上反向电压。无光照时,有很小的饱和反向漏电流,即暗电流，此时光敏二极管截止。当受到光照时,饱和反向漏电流大大增加，形成光电流,它随入射光强度的变化而变化。当光线照射PN结时，可以使PN结中产生电子一空穴对，使少数载流子的密度增加。这些载流子在反向电压下漂移，使反向电流增加。因此可以利用光照强弱来改变电路中的电流。七数码管 数码管是一类显示屏，通过对其不同的管脚输入相对的电流 会使其发亮，从而显示出数字，能够显示时间、日期、温度等所有可用数字表示的参数。由于它的价格便宜、使用简单，在电器特别是家电领域应用极为广泛，比如空调、热水器、冰箱等等。绝大多数热水器用的都是数码管，其他家电也用液晶屏与荧光屏。八 三极管三极管由两个PN结组成，分PNP及NPN型。特点;放大电流作用。 晶体三极管（以下简称三极管）按材料分有两种：锗管和硅管。而每一种又有NPN和PNP两种结构形式，但使用最多的是硅NPN和PNP两种三极管，两者除了电源极性不同外，其工作原理都是相同的，下面仅介绍NPN硅管的电流放大原理。 对于NPN管，它是由2块N型半导体中间夹着一块P型半导体所组成，发射区与基区之间形成的PN结称为发射结,而集电区与基区形成的PN结称为集电结,三条引线分别称为发射极e、基极b和集电极c。 当b点电位高于e点电位零点几伏时，发射结处于正偏状态，而C点电位高于b点电位几伏时，集电结处于反偏状态，集电极电源Ec要高于基极电源Eb。 三极管是一种电流放大器件，但在实际使用中常常利用三极管的电流放大作用，通过电阻转变为电压放大作用。 三极管的分类:a.按材质分: 硅管、锗管b.按结构分: NPN 、 PNPc.按功能分: 开关管、功率管、达林顿管、光敏管等.d. 按功率分：小功率管、中功率管、大功率管e.按工作频率分：低频管、高频管、超频管f.按结构工艺分：合金管、平面管三极管常用的PNP型号为9012，NPN硅有9011、9013、9014等。三极管大致有四种外形三极管的测试是这部分的重点。先用数字万用表二极管档测试基极。即用红表笔接三极管任意管脚，用黑表笔依次去接触另二管脚。若两次均测得显示“0.6”，则红表笔为基极，且为NPN型，若不是，则红表笔改接另一脚，直至测出基极。若两次均测得显示“1”，则红表笔为基极，且为PNP型；再用数字万用表“hFE”档，测试发射极，集电极，若为NPN型，则将三极管插入“NPN型”插座，显示20-200左右，则插座上的“C”对应三极管的集电极C，则插座上的“E”对应三极管的发射极E。若为PNP型，则将三极管插入“PNP型”插座，显示20-200左右，结果同NPN的集电极和发射极。九 晶闸管 晶闸管（Thyristor）是晶体闸流管的简称，又可称做可控硅整流器，以前被简称为可控硅；1957年美国通用电器公司开发出世界上第一晶闸管产品，并于1958年使其商业化；晶闸管是PNPN四层半导体结构，它有三个极：阳极，阴极和门极；晶闸管工作条件为：加正向电压且门极有触发电流；其派生器件有：快速晶闸管，双向晶闸管，逆导晶闸管，光控晶闸管等。它是一种大功率开关型半导体器件，在电路中用文字符号为“V”、“VT”表示（旧标准中用字母“SCR”表示）。 晶闸管的工作条件：1. 晶闸管承受反向阳极电压时，不管门极承受何种电压，晶闸管都处于关断状态。2. 晶闸管承受正向阳极电压时，仅在门极承受正向电压的情况下晶闸管才导通。3. 晶闸管在导通情况下，只要有一定的正向阳极电压，不论门极电压如何，晶闸管保持导通，即晶闸管导通后，门极失去作用。4. 晶闸管在导通情况下，当主回路电压（或电流）减小到接近于零时，晶闸管关断。单向桥式整流，RC滤波电路一 工作原理V1V4组成桥式整流电路，将交流电变成脉动直流电 Ua=0.9U2R1，C1，C2组成复式II型滤波，将脉动直流电变成平滑直电U0=（1.21.4）U2 Rp为可调电阻。可改变I0大小实验的原理电路图如下所示： 二 测量U2= UA= R=500U0(V)U(V)IL(mA)滑动变阻器阻值最小时滑动变阻器中间某值时滑动变阻器中间某值时滑动变阻器阻值最大时滑动变阻器断路时作图如下： 焊接焊接知识及基本功训练一 焊接知识工具：一般焊接电子电路选择25W或35W电烙铁。焊料：铅锡合金做成条状焊锡。助焊剂：松香增加焊锡的流动性。要点：焊接过程中采用笔握式焊接方式。焊接要牢固不要虚焊或假焊，焊点要光亮圆滑均匀。焊接中要注意引线预先镀锡，烙铁的温度要适当，焊接时间要适当，焊锡量适中不可太多也不可太少，焊接要按照从左到右从上到下的次序。焊接时要注意安全，烙铁随时放在支架上，不乱甩焊锡以免烫伤，用完后拔下烙铁电源插头并关上电源。二.基本功的训练练习的内容是焊接出一个10*10的正方形并分成16个小正方形如图所示：要将单股导线剥去绝缘层，均匀分成十段，每一段均匀上锡。焊接的过程中要先焊外框再按下图焊接，是每个焊点光亮圆滑均匀。 并联型稳压电源的安装、调试一、电路原理U01. 整流：是由V1-V4组成桥式整流电路，将交流电变成脉动直流电。UA=0.9U2；2. 滤波： 利用电容C隔直通交的作用，将脉动直流电变成平滑直流电。UB=(0.9-1.4)U2；3. 稳压：利用稳压管V5稳压原理，输出电压U0，为恒温直流电。UC=UZ=U二各部分原理1.整流工作原理（1）u2正半周u2瞬时极性a(+)，b(-)。二极管V1、V3正偏导通，V2、D4反偏截止。导电回路aV1RLV3b,负载上电压极性上正下负。（2）u2负半周u2瞬时极性a(-)，b(+)。二极管V1、V3反偏截止，V2、V4正偏导通，导电回路bV2RLV4a，负载上电压极性同样为上正下负。2.滤波工作原理：当u2为正半周并且数值大于电容两端电压uC时，二极管D1和D3管导通，D2和D4管截止，电流一路流经负载电阻RL，另一路对电容C充电。当uCu2，导致D1和D3管反向偏置而截止，电容通过负载电阻RL放电，uC按指数规律缓慢下降。当u2为负半周幅值变化到恰好大于uC时，D2和D4因加正向电压变为导通状态，u2再次对C充电，uC上升到u2的峰值后又开始下降；下降到一定数值时D2和D4变为截止，C对RL放电，uC按指数规律下降；放电到一定数值时D1和D3变为导通，重复上述过程。RL、C对充放电的影响：电容充 电时间常数为rDC，因为二极管的rD很小，所以充电时间常数小，充电速度快；RLC为放电时间常数，因为RL较大，放电时间常数远大于充电时间常数，因此，滤波效果取决于放电时间常数。 电容C愈大，负载电阻RL愈大，滤波后输出电压愈平滑，并且其平均值愈大，如上图所示。3.稳压工作原理：稳压二极管工作原理一种用于稳定电压的单伪结二极管。它的伏安特性，电路符号如图所示。结构同整流二极管。加在稳压二极管的反向电压增加到一定数值时，将可能有大量载流子隧穿伪结的位垒，形成大的反向电流，此时电压基本不变，称为隧道击穿。当反向电压比较高时，在位垒区内将可能产生大量载流子，受强电场作用形成大的反向电流，而电压亦基本不变，为雪崩击穿。因此，反向电压临近击穿电压时，反向电流迅速增加，而反向电压几乎不变。这个近似不变的电压称为齐纳电压（隧道击穿）或雪崩电压（雪崩击穿） 。 二、安装要求1、按图完成电路焊接。2、焊点要光亮圆滑均匀。3、元件排列合理整齐，不交叉重叠。4、连线横平竖直，无斜线。三、调试1、断B点，测A点电压。2、断B点，测B、C电压。U2、UA、UB，U0，对应波形图如下 常用电子仪器使用一、电子仪器1.函数发生器一种由集成电路与半导体器件构成的信号发生器。器输出信号可以有正弦波，三角波，方波或矩形波，可通过波形选择开关进行选择。其输出信号频率可在一定范围内调节，分多个频率档次。其输出信号电压可在一定范围内连续调节。2.双踪示波器一种通用电子测量仪器，可用于波形观察和波形参量。可进行交流电压测量，周期测量和相位测量。3.交流毫伏表交流毫伏表用于测量交流信号的有效值，测量范围为0.1-300V，频率范围为10Hz-1MHz。使用交流毫伏表是要注意：接电源前机械调零，接电源后预热几分钟；测量前进行电气调零；若不知被测电压大小，应放到最高量程档，逐渐减小量程使指针转至满刻度的13以上；接线时先接地线后接测量线，拆线时相反；指针稳定后在读数；测量30V以上电压时注意安全。二使用注意事项：1.接电源钱，机械调零，接通电源后，预热几分钟。2.测量前，进行电气调零。3.若不知被测电压大小，应放到最高量程档，逐渐减小量程使指针转至满刻度的1/3以上。4.接线时，先接地线后接测量线，拆线时，相反。5.指针稳定后读数。6.测量30V以上电压时，注意安全。三校准信号的测量被校测量标准值实测值幅度Upp(V)周期(ms)四、正弦信号频率周期的测量1. 波形图2. 实验数据信号输出电压V30.3示波器V/div读数波形峰-峰值格数示波器测量Upp(V)示波器测量Up(V)毫伏表测量U(V)五、正弦信号频率特性的测量1实验数据信号输出频率（Hz）1005001k5k10k50k毫伏表读数（V）万用表读数（V）示波器tdiv读数波形-周期水平格数被测信号周期（ms）被测信号频率（Hz）2.U-f图像六、双踪示波器测量两波形间相位差1. 实验电路图2.波形图电阻R的阻值为10k,电容C为0.033F。3.实验数据Vpp U0 D= T= =D/T*360 门电路测试一 门电路数字电路中，门电路是最基本的逻辑元件。所谓“门”是一种开关，在一定条件下它能允许信号通过，条件不满足，信号就不通过，因此，门电路的输入和输出信号间有一定的逻辑关系。基本门电路有三种：与门，或门，非门。“门”是这样的一种电路：它规定各个输入信号之间满足某种逻辑关系时，才有信号输出，通常有下列三种门电路：与门、或门、非门（反相器）。从逻辑关系看，门电路的输入端或输出端只有两种状态，无信号以“0”表示，有信号以“1”表示。也可以这样规定：低电平为“0”，高电平为“1”，称为正逻辑。反之，如果规定高电平为“0”，低电平为“1”称为负逻辑，然而，高与低是相对的，所以在实际电路中要选说明采用什么逻辑，才有实际意义，例如，负与门对“1”来说，具有“与”的关系，但对“0”来说，却有“或”的关系，即负与门也就是正或门；同理，负或门对“1”来说，具有“或”的关系，但对“0”来说具有“与”的关系，即负或门也就是正与门。二 与门、或门和非门的简单认识1. 与门与门又称“与电路”。执行“与”运算的基本门电路。有几个输入端，只有一个输出端。当所有的输入同时为“1”电平时，输出才为“1”电平，否则输出为“0”电平。与的含义是只有当决定一件事的所有条件都具备时，这个事件才会发生。逻辑与也称逻辑乘。与逻辑可以概括为：当条件A与B与C与都具备时，事件才能发生。1）真值表ABY000110112）符号3）表达式 Y=AB2. 或门或门又称“或电路”。执行“或”运算的基本门电路。有几个输入端，只有一个输出端。只要输入中有一个为“1”电平时，输出就为“1”电平，只有当所有的输入全为“0”电平时，输出才为“0”电平。或逻辑可以概括为：当条件A或B或C或有一个或一个以上具备时，事件就能发生。1）真值表ABY000110112）符号3）表达式 Y=A+B3. 非门非门又称反相器，是逻辑电路的重要基本单元，非门有输入和输出两个端，电路符号见附图，其输出端的圆圈代表反相的意思，当其输入端为高电平时输出端为低电平，当其输入端为低电平时输出端为高电平。也就是说，输入端和输出端的电平状态总是反相的。1）逻辑状态表AF1001逻辑非的含义是：当条件不具备时，事件才发生。2）符号3）表达式 Y=三与非门及或非门的简单认识 基本门电路之间可以相互组合，比如说或非门、与非门。1.与非门电工学里一种基本逻辑电路，是与门和非门的叠加，有两个输入和一个输出。1）真值表与非门真值表ABY000110112）符号3）表达式4）与非门芯片其中14接+5V电源7接地。A、B是输入端Y是输出端。2.或非门或逻辑是当任一输入,A或B,或者两者,为逻辑1时输出就为逻辑NOR用于汇编语言中的或非，在电路中则表示为或非门。或非就是或的非的意思,也就是对或取反.或非的功能是将或功能的结果取反而得到的.所以如果或逻辑输出为1,或非逻辑则变为0,或逻辑输出为0,或非逻辑则变为1.这样就得到了或非门.1）真值表ABY000110112）符号3）表达式 4）或非门芯片(TTL)其中14接+5V电源，7接地。A、B是输入端Y是输出端。四与非门及或非门在实际生活中的应用 在实际生活中也常用或非门和与非门来组合成简单的或门与门。当有n种输入变量时，将会有2n种可能组合。1.用2输入或非门构成与门Y=AB(74LS02)1）真值表ABY000110112）逻辑实验电路图3）表达式2.用与非门构成与门Y=ABC(74LS00)1.真值表ABCY0000010100111001011101112.逻辑实验电路图3表达式555具体应用闪烁时差为1s的小灯泡和电铃的实验电路。根据公式T=0.7(R1+2R2)C1=1s C1=10F C2=10nf。实验电路图如下图所示：最终小灯泡和电铃每隔一秒钟亮一次响一次。达到预期的效果，第七单元 声光控节能灯一 概述声光控延时开关节能灯在白天或光线较亮时，其开关成关闭状态，灯不会亮。夜间光线较暗时，开关呈守备状态：当有走路的声音或振动时，开关即能自动开启，灯亮一定时间后自动关闭。二 电路原理声光控节能灯由拾音头、音频放大、倍压整流、光控电路、电子开关、延时电路、交流开关及照明灯等部分组成。声光控方框图见下：MIC为拾音头和T1、R1、R2、R3、C1组成拾音放大电路。C2、D1、D2和C3构成倍压整流电路，把声音信号变成直流控制电压；R4、R5、光敏电阻R10和T2组成光控电路，当有光照射在光敏电阻上时，光敏电阻R10阻值变小，T2导通，直流控制电压被分流；T3、T4和R7、D3组成的电子开关截止，C4两端无电压，单向可控硅KS截止，灯泡RL不亮；在单向可控硅KS呈截止状态时，直流高压经R9、D4降压到C6和D9稳压管两端，D9采用稳压值为24V的稳压二极管。当无光照时，光敏电阻R10的阻值很大，三极管T2截止，直流控制电压经R4、R5加到R6两端使T3、T4等组成的电子开关导通。这时D3导通，C4被放电。R8、C4和单向可控硅KS、D5D8组成延时与交流开关，C4通过R8把直流控制电压加到可控硅KS的控制极，单向可控硅KS导通，灯泡RL点亮。灯泡发光时间的长短由C4和R8的放电时间决定；C4的电容量越大，R8阻值越大，灯泡的发光时间越长，C5为抗干扰电容器，用于消除灯泡发光时的抖动现象，声光控节能灯电路原理如图：三 元器件清单、灯壳：1、盖、2、底、3、灯头、4、接线（红、黑二线已焊在灯头上）；、平灯座；元器件：电阻（9只）：1.51K(1W)(R9)、2、10K*2(R1、R7)、3、47K*2(R3、R5)、100K(R6)、300K*2(R4、R8)、2M(R2)；.二极管（9只）：1、1N4148*3（D1、D2、D3）、2.1N4007*5（D4、D5、D6、D7、D8）、稳压管24V（D9）.三极管（4只）：9012（T4）、9014*3（T1、T2、T3），.可控硅：BT159（KS），.光敏电阻（R10），.涤纶电容（4只）：0.1*3（C1、C2、C3）、0.33（C5），电解电容（2只）：220（C4）、470（C6），驻极体话筒（MIC），印刷板：.紧固件、接线：1.紧固件（4只）：自攻螺钉：M3*6*2、半圆头螺钉M3*16*2，2.接线（4根）：40mm*2（连印板-驻极体）、100mm*2（灯头上），3.l套管L=30mm*2（光敏电阻脚）。四 制作过程1. 制作1）组装前应认真理解电原理图和印版元器件面的图标、代号、铜箔线走向与电原理图的一一对应关系。2）组装前应对所装元器件预先进行检查，确保元器件处于良好状态。 3)将电阻、电容、二极管、三极管、光敏电阻（一脚先悬空）、接线及驻极体话筒按印版图示要求焊好。2. 调试总装：1）检查印板元器件安装、焊接应准确无误。2）将红灯头线另一头接到平灯座上，将黑灯头线另一头焊到印板上，而将印板上的一根外接黑线另一头接到平灯座上，旋上平灯座塑壳。3）复审无误后装上灯泡，通电，拍掌或说话时灯亮，过一段时间逐渐暗下来，反复三次；再把光敏电阻悬空脚焊好，光亮处拍掌灯也不亮，而在暗处拍掌灯就亮，制作即成功。4）将驻极体话筒和光敏电阻安装到位固定好。