电工电子技术设计实验指导书2015

1、沈阳农业大学自编教材电工电子技术设计实验指导书（适用专业：2013级电气工程及其自动化）李征明 主编信息与电气工程学院2015年3月实验一 RLC 串联谐振电路仿真实验一、实验目的1、熟悉Multisim软件的使用方法2、理解RLC 串联谐振电路的原理二、实验内容通过仿真实验，熟悉RLC 串联谐振电路的结构特点，研究电路的频率特性（即幅频特性和相频特性）。三、实验步骤1、按图1.1建立实验电路图1.1 RLC串联谐振电路实验电路2、测量电路谐振时的I0、VR、VL、VC、Q打开仿真开关，用连接在电路中的双踪示波器分别测量激励电压源VS和电阻R两端的电压。在理论计算的基础上，调整激励电压源VS的

2、频率，并注意观察激励电压源VS和电阻两端的电压波形，当激励电压源VS和电阻R两端的电压波形同相，即端口电压和电流波形相位相同时，电路即发生了串联谐振。在电路谐振的情况下，用示波器分别测量电感L和电容C两端的电压值；将测量的电感L（或者电容C）两端的电压值除以电阻R两端的电压值，换算出电路的Q值；用串接在电路中的电流表测量电路中流过的电流I0，并将测量数据填入表1中。表1.1f0/HzVR/VVL/VVC/VQI0/A理论计算值仿真测量值3、测量电路的谐振频率、幅频特性和相频特性用双踪示波器测量激励电压源VS和电阻R两端的电压时，移动示波器面板游标，通过测量谐振时电阻R两端电压信号的周期即可测量

3、电路的谐振频率。也可以使用连接在电路中的波特图仪测量电路的谐振频率。同时，使用波特图仪测量电路的幅频特性和相频特性。4、测量不同Q 值时的VR、VL、VC、幅频特性和相频特性在其他电路参数不变的情况下，调整电阻R的大小。用示波器测量电阻R两端的电压值、电感L和电容C两端的电压值、Q 值；用串联在电路中的电流表测量电路中流过的电流I0；用波特图仪测量电路的幅频特性和相频特性。（1）将电路图中的电阻R从1调整为10，用示波器测量R两端的电压值、电感L和电容C两端的电压值；将测量的电感L（或者电容C）两端的电压值除以电阻R两端的电压值，换算出电路的Q值；用串联在电路中的电流表测量电路中流过的电流I0

4、，并将数据填入表1.2中。同时，使用波特图仪测量电路的幅频特性和相频特性。（2）将电路图中的电阻R从10调整为100，重复（1）中的步骤，填写表1.2，并且使用波特图仪测量电路的幅频特性和相频特性。表1.2R/f0/HzVR/VVL/VVC/VQI0/mA10100四、实验报告要求1、通过本实验，总结、归纳RLC串联谐振电路的特性。2、实验体会实验二 负反馈放大电路仿真实验一、实验目的1、熟悉Multisim软件的使用方法2、加深理解负反馈的方法和负反馈对放大电路性能影响的理解二、实验内容通过仿真实验，研究负反馈对改善放大电路性能的作用和基本的分析方法。三、实验步骤1、按图2.1建立实验电路图

5、2.1 负反馈放大电路实验电路2、 直流分析（1）调节信号源V2的大小，使输出端在开环情况下输出不失真。（2）启动直流工作点分析，记录数据，填入表2.1表2.1三极管Q1三极管Q2VBQ/VVCQ/VVEQ/VVBQ/VVCQ/VVEQ/V3、 动态参数分析（1）放大倍数测试电路如图2.1所示，按下表2.2分别测量输入/输出电压的有效值，并记入下表2.2中。表2.2RLVi/VVo/V计算Au/Auf开环（J1断开）RL=无穷大（J2断开）RL=2k（J2闭合）闭环（J1闭合）RL=无穷大（J2断开）RL=2k（J2闭合）（2）输入电阻与输出电阻测试测量输入/输出电阻的电路如下图2.2所示。图

6、2.2 输入/输出电阻测量图1）输入电阻Ri在输入端串联一个5.0k的电阻，如图所示，并且连接一个万用表，如图2.2连接。启动仿真，记录数据，并填下表2.3中。（万用表要打在交流档才能测试数据）表2.3VS/VVi/V计算Ri开环（J1断开）闭环（J1闭合）2）输出电阻Ro仿真电路如图2.2所示，先接上负载电阻，测量输出电压VL，再断开负载，测量输出电压VO。（万用表要打在交流档才能测试数据）表2.4VL/VVo/V计算Ro开环（J1断开）闭环（J1闭合）四、实验报告要求1、通过本实验，总结、归纳在放大电路中引入负反馈对放大电路性能的影响。2、实验体会实验三 差动放大电路仿真实验一、实验目的1

7、、掌握Multisim的使用方法，学会用Multisim对电路进行仿真分析2、用Multisim研究差动放大电路的性能二、实验内容通过仿真实验，研究典型差动放大电路和恒流源差动放大电路的性能及其在不同输入输出方式下的特点。三、实验步骤1、按图3.1建立实验电路图3.1 差动放大电路实验电路2、 直流分析（1）调节差动放大器零点在测量差动放大电路各性能参量之前，一定要先调零。信号源不接人，将差动放大电路输入端A、B与地短接，开关打在左端，单击仿真开关进行仿真分析，用直流电压表或万用表（直流档）测量R11两端电压（输出电压）Uo，调节调零电位器RP，使Uo=0（尽量接近0，如果不好调节，可以减小电

8、位器的Increment值）。（2）启动直流工作点分析，记录数据，填入表3.1表3.1测量值三极管Q1三极管Q2典型差动放大电路（K在左端）VBQ/VVCQ/VVEQ/VVBQ/VVCQ/VVEQ/V恒流源差动放大电路（K在右端）3、 动态参数分析（1）测量差模电压放大倍数将函数信号发生器XFG1的“+”端接放大器输入A端，COM端接地，放大器输入B端接函数信号发生器XFG1的“-”端，构成差模输入方式。调节输入信号频率f =1kHz的正弦信号，输入电压Uid1=-Uid2=10mVp，用示波器监视输出端（集电极C1或C2与地之间）。单击仿真开关进行仿真分析，在输出波形无失真的情况下，可用交流

9、电压表或万用表（交流档）测Uid、UC1、UC2，并在示波器XSC1和XSC2中观察uid、uc1、uc2的相位关系。表3.2典型差动放大电路恒流源差动放大电路Uid（mV）UC1（V）UC2（V）Avd1= UC1/ UidAvd2= UC2/ UidAvd= Uo/ Uid（2）测量共模电压放大倍数将放大器A、B端短接，将函数信号发生器XFG1“+”端接A端，COM接地，构成共模输入方式。调节输入信号频率f =1kHz的正弦信号，输入电压Uic=1Vp。单击仿真开关进行仿真分析，在输出波形无失真的情况下，可用万用表或交流电压表测Uic、UC1、UC2，并在示波器XSC1和XSC2中观察ui

10、c、uc1、uc2的相位关系。表3.3典型差动放大电路恒流源差动放大电路Uic（mV）UC1（V）UC2（V）Avc1= UC1/ UicAvc2= UC2/ UicAvc= Uo/ Uic四、实验报告要求1、实验体会实验四 555定时器的仿真实验一、实验目的1、熟悉555定时器的工作原理和典型应用2、掌握基于Multisim的555定时器应用仿真二、实验原理555定时器是一种常见的集数字与模拟功能于一体的集成电路。通常只要外接少量的外围元件就可以很方便地构成施密特触发器、单稳态触发器和多谐振荡器等多种电路。其中：（1）构成施密特触发器，用于TTL系统的接口，整形电路或脉冲鉴幅等；（2）构成多

11、谐振荡器，组成信号产生电路；（3）构成单稳态触发器，用于定时延时整形及一些定时开关中。555应用电路采用这3种方式中的1种或多种组合起来可以组成各种实用的电子电路。GND1脚，接地；TRI2脚，触发输入；OUT3脚，输出；RES4脚，复位（低电平有效）；CON5脚，控制电压（不用时一般通过一个0.01uF的电容接地）；THR6脚，阈值输入；DIS7脚，放电端；VCC8脚，+电源 4.1 555定时器功能表输 入输 出阈值输入(THR)触发输入(TRI)复位(RES)输出(OUT)放电端（DIS）XX00导通 2VCC/3 2VCC/3 VCC/310导通 VCC/31不变不变三、实验内容1、5

12、55定时器逻辑功能仿真实验按图4.1建立实验电路,按表4.1所示的对输入信号的要求，设置电路参数进行仿真实验。图4.1 555定时器逻辑功能仿真电路将实验所测试的输入填入表4.2中，分析、验证555定时器的功能。表4.2输入输出阈值输入（THR）触发输入（TRI）复位（RES）输出（OUT）放电端（DIS）2、使用555定时器构成施密特触发器仿真实验施密特触发器是脉冲波形整形和变换电路中经常使用的一种电路。其具有两个稳定状态，两个稳定状态的维持和相互转换取决于输入电压的高低和，属于电平触发，具有两个不同的触发电平，存在回差电压。由555定时器构成的施密特触发器将555定时器的THR和TRI两个

13、输入端连在一起作为信号输入端即可得到施密特触发器。实验电路如图4.2所示，调节输入信号频率f =100Hz的三角波信号，输入电压Ui=10Vp。打开仿真开关，在示波器面板上观察输出和输入信号波形。图4.2 由555定时器构成的施密特触发器电路四、实验报告要求1、根据波形，分析验证施密特触发器的功能。2、实验体会实验五 三相交流电路一、实验目的1、熟悉三相交流电路的工作原理和典型应用2、掌握基于Multisim的三相交流电路应用仿真二、实验原理三相电路是由三个同频率、等振幅二相位依次相差120的正弦电压源按一定连接方式组成的电路，三相交流电路有三相四线制和三相三线制两种结构。三相四线制电路中不论

14、负载对称与否，负载均可以采用Y连接，并有U1=3Up，I1=Ip。对称时中性线上无电流，不对称是中性线上有电流。在三相三线制电路中，当负载为Y连接时，线电流I1与相电流Ip相等，线电压U1与相电压Up的关系为U1=3Up；当负载为连接时，线电压与相电压相等，线电流与相电流的关系为I1=3Ip三、实验内容1、 三相四线制Y形对称负载工作方式电路如图5.1所示，用电流表可以观测到中线电流，用示波器可观测到b相、c相电压波形，如图5.2所示。当负载完全对称时中线电流为零，三相负载中点与地断开，三相电流将不发生任何变化，这说明了在负载完全对称的情况下，三相四线制和三相三线制是等效的。图5.1 三相四线制Y形对称负载电路图5.2 电源电压波形2、三相四线制Y形非对称负载工作方式电路如图5.3所示，电路为三相四线制Y形非对称负载工作方式。由于负载不对称，中线电流不为零。图5.3 三相四线制Y形非对称负载电路3、三相三线制Y形非对称负载工作方式若将图5.3所示电路Y形非对称负载的中点与地断开，则电路就成为如图5.4所示的三相三线制Y形非对称负载情况。