电工电子实验教材

1、一、基本电工仪表的使用与测量误差计算一、基本电工仪表的使用与测量误差计算一、实验目的一、实验目的1、学习直流稳压电源的使用方法。2、掌握电压表、电流表内电阻的测量方法。3、熟悉电工仪表测量误差的计算方法。二、原理说明二、原理说明1、为了准确地测量电路中实际的电压和电流，必须保证仪表接入电路后不会改变被测电路的工作状态，这就要求电压表的内阻为无穷大；电流表的内阻为零。而实际使用的电工仪表都不能满足上述要求。 因此， 当测量仪表一旦接入电路， 就会改变电路原有的工作状态，这就导致仪表的读数值与电路原有的实际值之间出现误差， 这种测量误差值的大小与仪表本身内阻值的大小密切相关。图图 3-1-12、本

2、实验测量电流表的内阻采用“分流法” ，如图 3-1-1 所示。A 为被测内阻（AR）的直流电流表，测量时先不接SI支路，调节电流源的输出电流 I，使 A 表指针满偏转，然后接上SI支路，并保持 I 值不变，调节电阻箱BR的阻值，使电流表的指针指在12 满偏转位置，此时有：21SAIIBARR1RR1为固定电阻器之值，BR由电阻箱的刻度盘上读得。3、测量电压表的內阻采用分压法，如图 3-1-2 所示。V 为被测内阻(VR)的电压表，测量时先不接1R及BR，调节直流稳压源的输出电压使电压表 V 的指针满偏。然后接入1R及BR，调节BR使电压表 V 的指示值减半。此时有：BVRRR1电阻箱刻度盘读出

3、值BR加上固定电阻1R即为被测电压表的内阻值。电压表的灵敏度为：URSV/（V）图图 3-1-2图图 3-1-34、仪表内阻引入的测量误差（通常称之为方法误差，而仪表本身构造上引起的误差称为仪表基本误差）的计算。以图 2-1-3 所示电路为例，2R上的电压为：URRRUR2111，若21RR ，则UUR212现用一内阻为VR的电压表来测量1RU值，当VR与1R并联后，11RRRRRVVAB，以此来替代上式中的1R则得：URRRRRRRRRUVVVVR21111/1绝对误差： U)(212211111/1RRRRRRRRRRRRUUUUVVVVRR化简后得)()2(2121222121221RR

4、RRRRRRRURRUV若VRRR21，则得：6UU相对误差：U11/1RRRUUUUU10026UU100=33.3三、仪器设备三、仪器设备可调直流稳压源一台可调恒流源一台万用表一块四、实验内容四、实验内容1、根据“分流法”原理测定 FM-30 型万用表直流毫安 5mA 和 50mA 档量限的内阻，线路如图 3-1-1 所示。数据记入表 3-1-1。表表 3-1-1被测电流表量限1RBR计算内阻AR5A50A2、根据“分压法”原理按图 3-1-2 接线，测定万用表直流电压 1V 和 5V 档量限的内阻。数据记入表 3-1-2。表表 3-1-2被测电压表量限1RBR计算内阻VRS1V5V3、用

5、万用表直流电压 5V 档量程测量图 3-1-3 电路中 R1上的电压/1RU之值，并计算测量的绝对误差与相对误差。数据记入表 3-1-3。表表 3-1-3U1R2R计算1RU测量/1RU绝对误差相对误差10V10K20K五、注意事项五、注意事项稳压源的输出不允许短路，恒流源的输出不允许开路。六、思考题六、思考题1、根据实验内容 1 和 2，若已求出 5mA 档和 1V 档的内阻，可否直接计算得出 50mA档和 5V 档的内阻？2、用量程为 10A 的电流表测实际值为 8A 的电流时，实际读数为 8.1A，求测量的绝对误差和相对误差。（a）（b）图图 3-1-43、如图 3-1-4（a） 、 （

6、b）为伏安法测量电阻的两种电路，被测电阻的实际值为XR，电压表的内阻为VR，电流表的内阻为AR，求两种电路测电阻XR的相对误差。七、七、实验报告实验报告1、列表记录实验数据，并计算各被测仪表的内阻值。2、计算实验内容 3 的绝对误差与相对误差。3、对思考题的计算。4、其他（包括实验的心得、体会及意见等） 。二、元件伏安特性的测试二、元件伏安特性的测试一、实验目的一、实验目的1、学会识别常用电路元件的方法2、掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法3、学习直流电工仪表和设备的使用方法。二、原理说明二、原理说明任何个二端元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关系)(

7、UfI 来表示，即用IU平面上的条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。1、线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如图 3-2-1 中 a 所示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。2、一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图 3-2-1 中 b 曲线所示。图图 3-2-13-2-13、一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其特性如图3-2-1中c曲线。正向压降很小（般的锗管约为0.2-0.3V，硅管约为0.5-0.7V），

8、正向电流随正向压降的升高而急骤上升， 而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时， 其反向电流增加很小， 粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。4、稳压二撮管是一种特殊的半导体二极管，其正向特性与普通二极管类似，徂其反向特性较特别，如图3-2-1中d曲线。在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时(称为管子的稳压值， 有各种不同稳压值的稳压管)电流将突然增加， 以后它的端电压将维持恒定，不再随外加的反向电压升高而增大。三、仪器设备三、仪器设备可调直流稳压源一台直流数字毫安表一块直流数字电压表一块二极管2CP1

9、5一只稳压管2CW51一只白炽灯12V一只电阻器200、1K各一四、实验内容四、实验内容1 1、测定线性电阻器的伏安特性测定线性电阻器的伏安特性按图3-2-2接线，调节稳压电源的输出电压U，从0伏开始缓慢增加，一直到12V，记下相应的电压表和电流表的读数。图图3-2-23-2-2图图3-2-33-2-32 2、测定非线性白炽灯泡的伏安特性、测定非线性白炽灯泡的伏安特性将图3-2-2中的LR换成一只12V的白炽灯泡， 重复1的步骤， 调节稳压电源的输出电压U，从0伏开始缓慢增加，一直到12V，记下相应的电压表和电流表的读数。3 3、测定半导体二撮管的伏安特性、测定半导体二撮管的伏安特性按图 3-

10、2-3 接线，R 为限流电阻器(200)，测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过 25mA,二极管的正向压降可在 00.75V 之间取值。 主要在 0.50.75V 之间选取测量点。作反向特性实验时，只需将图 3-2-3 中的二极管 D 反接，且其反向电压可加到 25V。自拟表格记录数据。4 4、测定稳压二撮管的伏安特性、测定稳压二撮管的伏安特性将图 3-2-3 中的二极管换成稳稳压二极管,正向测试同二极管正向测试方法。反向测试主要在 3.5V4.5V 之间测量，测取 7 组数据。五、注意事项五、注意事项1、实验开始前,应将稳压电源的输出调至零,然后再接实验电路。2、调节稳压电源的输出时，应

11、缓慢进行，注意电压表及电流表的读数。不能超过其使用要求。3、实验过程中，如需改接电路或出现故障时，应先断开电源开关，切勿带电操作。六、思考题六、思考题1、线性电阻阻值大小和伏安特性曲线的斜率大小之间有何关系？2、线性电阻与非线性电阻的概念是什么?电阻器与二极管的伏安特性有何区别?3、设某器件伏安特性曲线的函数式为)(UfI ，试问在逐点绘制曲线时，其坐标变量应如何放置?4、稳压二极管与普通二极管有何区别，其用途如何?七、实验报告七、实验报告1、自拟表格记录实验数据。2、根据各实验结果数据，分别在方格纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压

12、可取为不同的比例尺。3、根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性。4、心得体会及其他。三、线性有源二端网络等效参数的测定三、线性有源二端网络等效参数的测定一、实验目的一、实验目的1、验证戴维南理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。2、掌握测量线性有源二端网络等效参数的一般方法。二、原理说明二、原理说明1、任何个线性含源网络，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（或称为含源一端口网络） 。戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用个等效电压源来代替，此电压源的电动势SE等于这个有源二端网络的开路电压OCU、其等效内阻OR等于该网络中所有独立源均置

13、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。R、SE和OR称为有源二端网络的等效参数。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OR定义同戴维南定理。2、有源二端网络等效参数的测量方法（1）开路电压、短路电流法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开路电压OCU，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流SCI，则内阻为：SCOCOIUR（2）伏安法用电压表、电流表测出有源二端络的外特性如图 3-3-1 所示。根据外特性曲线求出斜率tg，则内阻：SCOC

14、OIUIUtgR用伏安法，主要是测量开路电压及电流为额定值NI时的输出端电压值NU，则内阻为：NNOCOIUUR图图 3-3-1图图 3-3-2（3）半压法若二端网络的内阻很低时，则不宜测其短路电流。测试方式如图 3-3-2 所示，当负载电压为被测网络开路电压一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定)即为被测有源二端网络的等效内阻值。（4）零示法在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时， 用电压表进行直接测量会造成较大的误差，为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图 3-3-3 所示。图图 3-3-3零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

15、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、仪器设备三、仪器设备可调直流稳压源一台可调直流恒流源一台直流电压表一块直流毫安表一块电路实验板一块可调电阻箱一只四、实验内容四、实验内容被测有源二端网络如图 3-3-4（a）所示。(a)(b)(c)图图 3-3-41、按图 3-3-4（a）线路接入电源VUS12和电流源mAIS10，负载LR不接。用电压表测量含源一端口网络的开路电压OCU（V） ，从而得到OCSUU 为等效电压源的等效电动势。2、将 A、B 间短接，用电流表测 A、B 支路电流SCI（mA）

16、，从而得到SCSII 为等效电流源的等效电流。3、测量含源一端口网络的入端电阻OR的 3 种方法：（1）OCU21方法。先将LR断开，测量含源一端口网络的开路电压OCU。 再 将 电 阻LR接 上 ， 用 电 压 表 测 量LR两 端 的 电 压ABU， 调 节LR， 使OCABUU21，此时LORR1。LR可由电阻箱读出。（2）万用表直接测量法。将所有电源拆去，原电压源处短接，直接测量 A、B 间的电阻2OR。（3）由第 1 步和第 2 步测量的SCI与OCU进行计算，得SCOCOIUR3。最后，对 3 种方法得到的电阻求平均值，有)(31321OOOORRRR4、测量含源一端口网络的入端电

17、导OG的 3 种方法：（1）SCI21方法：先将电阻LR短接，测量含源一端口网络的短路电流SCI。将电阻LR接上，用电流表测量LR的电流dI，调节LR，使SCdII21时，此时LORR1，LR可由电阻箱直接读出。（2）同第 3 步中的（2） 。（3）同第 3 步中的（3） 。5、把图 3-3-4 所示的 3 个电路的外特性测量数据填入表 3-3-1 中。表表 3-3-1LR（K）0246810含源网络（图 3-3-4（a） ）U（V）I（mA）等效电压源（图 3-3-4（b） ）U（V）I（mA）等效电流源（图 3-3-4（c） ）U（V）I（mA）五、注意事项五、注意事项1、注意测量时，电流

18、表量程的更换。2、步骤“3”中，电源置零时不可将稳压源短接。3、用万表直接测OR时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。4、改接线路时，要关掉电源。六、思考题六、思考题1、在求戴维南等效电路时，作短路试验。测SCI的条件是什么?在本实验中可否直接作负载短路实验?请实验前对线路 3-3-4 预先作好计算，以便调整实验线路及测量时可准确地选取仪表的量程。2、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。七、实验报告七、实验报告1、根据步骤 5 分别绘出曲线，验证戴维南定理及诺顿定理的正确性，并分析产生误差的原因。2、根据步骤 1、3 测得的OCU与OR与预习时电路计算的结果

19、作比较，你能得出什么结论。3、归纳、总结实验结果。4、心得体会及其他。四、三表法及四、三表法及三相交流电路参数测定三相交流电路参数测定一、实验目的实验目的1、学会用交流电压表、 交流电流表和功率表测量元件的交流等效参数的方法。2、学会功率表的接法和使用。3、加深对三相电路中线电压与相电压、线电流与相电流关系的理解。4、了解星形负载情况下中点的位移及中线所起的作用。了解三相供电方式中三线制和四线制的特点。5、进一步提高实际操作的能力。二、原理说明原理说明1、正弦交流信号激励下的元件值或阻抗值，可以用交流电压表、 交流电流表及功率表分别测量出元件两端的电压 U、流过该元件的电流 I 和它所消耗的功

20、率 P，然后通过计算得到所求的各值，这种方法称为三表法， 是用以测量 50Hz 交流电路参数的基本方法。计算的基本公式为：阻抗的模IUZ ，电路的功率因数UIPcos等效电阻cos2ZIPR，等效电抗sinZX 或fLXXL2，fCXXC212、阻抗性质的判别方法：可用在被测元件两端并联电容或将被测元件与电容串联的方法来判别。其原理如下：图图 4-1-1并联电容测量法并联电容测量法（1）在被测元件两端并联一只适当容量的试验电容,若串接在电路中电流表的读数增大，则被测阻抗为容性，电流减小则为感性。图 4-1-1 中，Z 为待测定的元件，C为试验电容器。(b)图是(a)的等效电路，图中 G、B 为

21、待测阻抗 Z 的电导和电纳，/B为并联电容/C的电纳。在端电压有效值不变的条件下，按下面两种情况进行分析：图图 4-1-21设/BBB，若/B增大，/B也增大，则电路中电流 I 将单调地上升，故可判断 B 为容性元件。 设/BBB，若/B增大，而/B先减小而后再增大，电流 I 也是先减小后上升，如图 4-1-2 所示，则可判断 B 为感性元件。由以上分析可见，当 B 为容性元件时，对并联电容/C值无特殊要求；而当 B 为感性元件时，/B2B时，电流单调上升，与 B 为容性时相同，并不能说明电路是感性的。因此/B2B是判断电路性质的可靠条件，由此得判定条件为/CB2。（2）与被测元件串联一个适当

22、容量的试验电容，若被测阻抗的端电压下降，则判为容性，端压上升则为感性，判定条件为/1C2X式中 X 为被测阻抗的电抗值，/C为串联试验电容值， 此关系式可自行证明。判断待测元件的性质，除上述借助于试验电容/C测定法外，还可以利用该元件的电流i与电压u之间的相位关系来判断。若i超前于u，为容性；i滞后于u，则为感性。3、本实验所用的功率表为智能交流功率表，其电压接线端应与负载并联，电流接线端应与负载串联。4、在三相电路中当负载作星形连接时(见图 4-4-1)，不论三线制或四线制，相电流恒等于线电流，在四线制情况下，中线电流等于三个线电流的相量和，即CBAOIIII线电压与相电压之间有下列关：BO

23、AOABUUUCOBOBCUUUAOCOCAUUU当电源和负载都对称时，线电压和相电压在数值上的关系为：图图 4-4-14-4-1U线=U3相在四线制情况下，由于电源与负载的对称，中线电流等于零；当负载为不对称时，中线电流不等于零。5、在三线制星形连接中，若负载不对称，将出现中点位移现象。中点位移后，各相负载电压将不对称。当有中线(三相四线制)时，若中线的阻抗足够小，则各相负载电压仍将对称，从而可看出中线的作用，但这时的中线电流将不为零。6、三相电源的相序可根据中点位移的原理用实验方法来测定。实验所用的无中线星形不对称负载(相序器)如图 4-4-2 所示。 负载的一相是电容器， 另外两相是两个

24、同样的白炽灯。适当选择电容器C的值，可使两个灯泡的亮度有明显的差别。根据理论分析可知，灯泡较亮的一相位超前于灯泡较暗的一相，而滞后于接电容的一相。图图 4-4-24-4-2图图 4-4-34-4-37、在负载三角形连接中，如图 4-4-3，相电压等于线电压，线电流于相电流之间有下列关系：BCABAIIIABBCBIIIBCCACIII当电源和负载都对称时，在数值上I线=I3相三、仪器设备三、仪器设备交流数字电压表一台交流数字电流表一台单相功率表一只电感线圈一只电容器1F、4.7F各一白炽灯一只三相灯组负载一块四、实验内容四、实验内容1、按图 4-1-3 接线，并经指导教师检查后，方可接通市电电

25、源。2、分别测量 25W 白炽灯、40W 日光灯镇流器 和 4.7F 电容器的等效参数。要求 R 和 C 两端所加电压为 220V，L 中流过的电流小于 0.4A。3、测量 L、C 串联与并联后的等效参数。表表 4-1-1被测阻抗测量值计算值电路等效参数UIPcosZcosRLC25W 白炽灯 R图 16-3图图 4-1-3电感线圈 L电容器 CL 与 C 串联L 与 C 并联4、验证用串、并试验电容法判别负载性质的正确性。、验证用串、并试验电容法判别负载性质的正确性。实验线路同图 4-1-3，但不必接功率表，按下表内容进行测量和记录。表表 4-1-2被测元件串 1F 电容并 1F 电容串前端

26、电压串后端电压并前电流并后电流R(25W 白炽灯)C(4.7F)L(1H)5 5、测定相序、测定相序首先调节调压器的输出，使输出的三相电压为 220V，以下所有实验均使用此电压，然后关断电源开关，按图 4-4-2 接线，使其中一相为电容（4.7f），另两相为灯泡（25W220V），组成相序器电路，测定相序。图图 4-4-44-4-4负载星形三相四线制电路负载星形三相四线制电路三相负载作星形连接（有中线）三相负载作星形连接（有中线）灯盏数A 相B 相C 相UAUBUCIAIBICIO负载对称333负载不对称123A 相负载断开0236 6、三相负载作星形联接、三相负载作星形联接（三相四线制供电）

27、按图 4-4-4 接线，三相负载作星形联接，有中线（三相四线制供电） 。分别按三相负载对称、不对称及相开路等情况，测量线电压、相电压，线电流及中线电流。自拟表格记录数据。7 7、三相负载作星形联接、三相负载作星形联接（三相三线制供电）按图 4-4-5 接线，三相负载作星形联接，无中线（三相三线制供电） 。分别按三相负载对称、不对称、相开路和相短路等情况，测量线电压、相电压，线电流及中点电压。自拟表格记录数据。图图 4-4-54-4-5负载星形三相制电路负载星形三相制电路三相负载作星形连接（无中线）三相负载作星形连接（无中线）灯盏数A 相B 相C 相UAUBUCIAIBICUNO负载不对称123

28、A 相负载断开023A 相负载短路短路238、负载三角形连接负载三角形连接（三相三线制供电）按图 4-4-6 接线，作负载三角形连接（三相三线制供电） 。分别按三相负载对称、不对称及相开路等情况，测量三相负载的线电压，线电流、相电流。自拟表格记录数据。图图 4-4-64-4-6负载三角形连接电路负载三角形连接电路负载三角形连接负载三角形连接灯盏数A 相B 相C 相IAIBICIABIBCICA负载对称333负载不对称123A 相负载断开023五、注意事项五、注意事项1、本实验直接用市电 220V 交流电源供电， 实验中要特别注意人身安全，不可用手直接触摸通电线路的裸露部分，以免触电，进实验室应

29、穿绝缘鞋。2、自耦调压器在接通电源前，应将其手柄置在零位上，调节时， 使其输出电压从零开始逐渐升高。 每次改接实验线路、 及实验完毕， 都必须先将其旋柄慢慢调回零位， 再断电源。必须严格遵守这一安全操作规程。3、实验前应详细阅读智能交流功率表的使用说明书，熟悉其使用方法。六、思考题六、思考题1、在 50Hz 的交流电路中，测得一只铁心线圈的 P、I 和 U，如何算得它的阻值及电感量？2、如何用串联电容的方法来判别阻抗的性质？试用 I 随/CX（串联容抗）的变化关系作定性分析，证明串联试验时，/C满足1C2X。3、分析相序器能测定相序的原理。4、三相四线制的中线上可以安装保险丝吗?为什么?5、三

30、相负载根据什么条件作星形或三角形连接?6、本次实验中为什么要通过三相调压器将 380V 的电压降为 220V 的电压使用?七、实验报告七、实验报告1、根据实验数据，完成各项计算。2、完成预习思考题 1、2 的任务。3、用实验测得的数据验证对称三相电路中的3关系。4、用实验数据和观察到的现象，总结三相四线供电系统中中线的作。5、不对称三角形联接的负载，能否正常工作？实验是否能证明这一点？6、根据不对称负载三角形联接时的相电流值作相量图，并求出线电流值，然后与实验测得的线电流作比较，分析之。7、心得体会及其他。五、常用电子仪器的使用五、常用电子仪器的使用一、实验目的一、实验目的1、学习电子电路实验

31、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、实验原理二、实验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11所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的共公接地端应连接在一起， 称共地。

32、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11模拟电子电路中常用电子仪器布局图1、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” ，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线：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

33、”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” 、 “Y1Y2”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。有时，由于选择了较慢的

34、扫描速率，显示屏上将会出现闪烁的光迹，但被测信号的波形不在 X 轴方向左右移动，这样的现象仍属于稳定显示。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

35、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20VPP。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、实验设备与器件三、实验设备与器件1、

36、函数信号发生器2、 双踪示波器3、 交流毫伏表四、实验内容四、实验内容1、用机内校正信号对示波器进行自检。1) 扫描基线调节将示波器的显示方式开关置于“单踪”显示（Y1或Y2），输入耦合方式开关置“GND”，触发方式开关置于“自动”。开启电源开关后，调节“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”等旋钮，使荧光屏上显示一条细而且亮度适中的扫描基线。然后调节“X轴位移” （）和“Y轴位移”()旋钮，使扫描线位于屏幕中央，并且能上下左右移动自如。2）测试“校正信号”波形的幅度、频率将示波器的“校正信号”通过专用电缆线引入选定的Y通道（Y1或Y2），将Y轴输入耦合方式开关置于“AC”或“DC”，触发源选择开关置

37、“内”，内触发源选择开关置“Y1”或“Y2”。调节X轴“扫描速率”开关（t/div）和Y轴“输入灵敏度”开关（V/div），使示波器显示屏上显示出一个或数个周期稳定的方波波形。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11。表11标准值实测值幅度Up-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。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11。c 测量“校正信号”的上升时间和下降

38、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11。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，有效值均为1V（交流毫伏表测量值）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12。表12信号电压频率示波器测量值信号电

39、压毫伏表读数（V）示波器测量值周期 （ms） 频率（Hz）峰峰值（V） 有效值（V）100Hz1KHz10KHz100KHz3、测量两波形间相位差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0.5sdiv挡）和扫速较高挡位（如5Sdiv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 12 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ui

40、和 uR，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 12两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 ui及 uR，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 13双踪示波器显示两相位不同的正弦波0T36

41、0(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 13。表 13一周期格数两波形X 轴差距格数相位差实测值计算值XTX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。五、实验总结五、实验总结1、 整理实验数据，并进行分析。2、 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；Y1Y2；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（Y

42、1、Y2、交替）3、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?4、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？六、预习要求六、预习要求1、 阅读实验附录中有关示波器部分内容。2、 已知 C0.01f、R10K，计算图 12 RC 移相网络的阻抗角。六、晶体管单级放大电路的测试六、晶体管单级放大电路的测试一、实验目的一、实验目的1、 学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。2、 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失

43、真输出电压的测试方法。3、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。二、实验原理二、实验原理图 21 为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用 RB1和 RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻 RE，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号 ui后，在放大器的输出端便可得到一个与 ui相位相反，幅值被放大了的输出信号 u0，从而实现了电压放大。图 21共射极单管放大器实验电路在图 21 电路中，当流过偏置电阻 RB1和 RB2的电流远大于晶体管 T 的基极电流 IB时（一般 510 倍） ，则它的静态工作点可用下式估算CCB2B1B1BURRRUUCE

44、UCCIC（RCRE）CEBEBEIRUUI电压放大倍数beLCVrRRA / 输入电阻RiRB1/RB2/ /rbe输出电阻RORC由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。 一个优质放大器， 必定是理论设计与实验调整相结合的产物。 因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。

45、1、 放大器静态工作点的测量与调试1)静态工作点的测量测量放大器的静态工作点，应在输入信号 ui0 的情况下进行， 即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流 IC以及各电极对地的电位 UB、UC和 UE。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压 UE或 UC，然后算出 IC的方法，例如，只要测出 UE，即可用EEECRUII算出 IC（也可根据CCCCCRUUI，由 UC确定 IC） ，同时也能算出 UBEUBUE，UCEUCUE。为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。2)静态工作点的调试放大器静态工作点的调试是

46、指对管子集电极电流 IC（或 UCE） 的调整与测试。静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时 uO的负半周将被削底，如图 22(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即 uO的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显） ，如图 22(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的输入电压 ui，检查输出电压 uO的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。(a)(b)图 22静态工作点对 uO波形失真的影响改变电路参数 UCC、R

47、C、RB（RB1、RB2）都会引起静态工作点的变化，如图 23所示。但通常多采用调节偏置电阻 RB2的方法来改变静态工作点，如减小 RB2，则可使静态工作点提高等。图 23电路参数对静态工作点的影响最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如输入信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。2、放大器动态指标测试放大器动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压（动态范围）和通频带等。1

48、)电压放大倍数 AV的测量调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压 ui，在输出电压 uO不失真的情况下，用交流毫伏表测出 ui和 uo的有效值 Ui和 UO，则i0VUUA2)输入电阻 Ri的测量为了测量放大器的输入电阻，按图 24 电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻 R，在放大器正常工作的情况下， 用交流毫伏表测出 US和 Ui，则根据输入电阻的定义可得RUUURUUIURiSiRiiii图 24输入、输出电阻测量电路测量时应注意下列几点: 由于电阻 R 两端没有电路公共接地点， 所以测量 R 两端电压 UR时必须分别测出 US和 Ui，然后按 URUSUi求出 UR

49、值。 电阻 R 的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取 R与 Ri为同一数量级为好，本实验可取 R12K。3)输出电阻 R0的测量按图 2-4 电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载 RL的输出电压 UO和接入负载后的输出电压 UL，根据OLOLLURRRU即可求出LLOO1)RUU(R在测试中应注意，必须保持 RL接入前后输入信号的大小不变。4)最大不失真输出电压 UOPP的测量（最大动态范围）如上所述， 为了得到最大动态范围， 应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节 RW（改变静态工作点） ，用示波器观察

50、 uO，当输出波形同时出现削底和缩顶现象（如图 25）时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用交流毫伏表测出 UO（有效值） ，则动态范围等于0U22。或用示波器直接读出 UOPP来。图 25静态工作点正常，输入信号太大引起的失真5)放大器幅频特性的测量放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数 AU与输入信号频率 f 之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图 26 所示，Aum为中频电压放大倍数， 通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的2/1倍，即 0.707Aum所对应的频率分别称为下限频率 fL和上限频

51、率 fH，则通频带fBWfHfL放大器的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数 AU。为此，可采用前述测 AU的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时应注意取点要恰当，在低频段与高频段应多测几点，在中频段可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不得失真。6)干扰和自激振荡的消除参考实验附录3DG9011(NPN)3CG9012(PNP)9013(NPN)图 26幅频特性曲线图 27 晶体三极管管脚排列三、实验设备三、实验设备1、12V 直流电源2、函数信号发生器3、双踪示波器4、交流毫伏表5、直流电压表6、直流毫安表7、频率计8、万用电表

52、9、晶体三极管 3DG61(50100)或 90111 （管脚排列如图 27 所示）电阻器、电容器若干四、实验内容四、实验内容实验电路如图 21 所示。各电子仪器可按实验一中图 11 所示方式连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起，同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线，如使用屏蔽线，则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。1、调试静态工作点接通直流电源前，先将 RW调至最大， 函数信号发生器输出旋钮旋至零。接通12V 电源、调节 RW，使 IC2.0mA（即 UE2.0V） ， 用直流电压表测量 UB、UE、UC及用万用电表测量 RB2值。记入表 21。表 2-1

53、IC2mA测量值计算值UB（V）UE（V）UC（V）RB2（K） UBE（V） UCE（V） IC（mA）2、测量电压放大倍数在放大器输入端加入频率为 1KHz 的正弦信号 uS，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压 Ui10mV，同时用示波器观察放大器输出电压 uO波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述三种情况下的 UO值，并用双踪示波器观察 uO和 ui的相位关系，记入表 22。表 22Ic2.0mAUimVRC（K） RL(K)Uo(V)AV观察记录一组 uO和 u1波形2.41.22.42.43、观察静态工作点对电压放大倍数的影响置 RC2.4K，RL，Ui适量，调节

54、RW，用示波器监视输出电压波形，在uO不失真的条件下，测量数组 IC和 UO值，记入表 23。表 23RC2.4KRLUimVIC(mA)2.0UO(V)AV测量 IC时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使 Ui0） 。4、观察静态工作点对输出波形失真的影响置 RC2.4K，RL2.4K， ui0，调节 RW使 IC2.0mA，测出 UCE值，再逐步加大输入信号，使输出电压 u0足够大但不失真。 然后保持输入信号不变，分别增大和减小 RW，使波形出现失真，绘出 u0的波形，并测出失真情况下的 IC和 UCE值， 记入表 24 中。 每次测 IC和 UCE值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。表 24

55、RC2.4KRLUimVIC(mA)UCE(V)u0波形失真情况管子工作状态2.05、测量最大不失真输出电压置 RC2.4K，RL2.4K，按照实验原理 2.4)中所述方法，同时调节输入信号的幅度和电位器 RW，用示波器和交流毫伏表测量 UOPP及 UO值，记入表25。表 25RC2.4KRL2.4KIC(mA)Uim(mV)Uom(V)UOPP(V)*6、测量输入电阻和输出电阻置 RC2.4K，RL2.4K，IC2.0mA。输入 f1KHz 的正弦信号，在输出电压 uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出 US，Ui和 UL记入表 2-6。保持 US不变，断开 RL，测量输出电压 Uo，记入表

56、2-6。表 2-6Ic2mARc2.4KRL2.4KUS(mv)Ui(mv)Ri（K）UL（V）UO（V）R0（K）测量值计算值测量值计算值*7、测量幅频特性曲线取 IC2.0mA，RC2.4K，RL2.4K。 保持输入信号 ui的幅度不变，改变信号源频率 f，逐点测出相应的输出电压 UO，记入表 27。表 27UimVflfofnf（KHz）UO（V）AVUO/Ui为了信号源频率 f 取值合适，可先粗测一下，找出中频范围， 然后再仔细读数。说明：本实验内容较多，其中 6、7 可作为选作内容。五、实验总结五、实验总结1、 列表整理测量结果， 并把实测的静态工作点、 电压放大倍数、 输入电阻、输

57、出电阻之值与理论计算值比较（取一组数据进行比较） ，分析产生误差原因。2、总结 RC，RL及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。3、讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。4、分析讨论在调试过程中出现的问题。六、预习要求六、预习要求1、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标。假设：3DG6 的100，RB120K，RB260K，RC2.4K，RL2.4K。估算放大器的静态工作点，电压放大倍数 AV，输入电阻 Ri和输出电阻 RO2、阅读实验附录中有关放大器干扰和自激振荡消除内容。3、 能否用直流电压表直接测量晶体管的 UBE？ 为什么实验中要采用测 U

58、B、UE，再间接算出 UBE的方法？4、怎样测量 RB2阻值？5、当调节偏置电阻 RB2，使放大器输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降 UCE怎样变化？6、改变静态工作点对放大器的输入电阻 Ri有否影响？改变外接电阻 RL对输出电阻 RO有否影响？7、在测试 AV，Ri和 RO时怎样选择输入信号的大小和频率？为什么信号频率一般选 1KHz，而不选 100KHz 或更高？8、测试中，如果将函数信号发生器、交流毫伏表、示波器中任一仪器的二个测试端子接线换位（即各仪器的接地端不再连在一起） ，将会出现什么问题？注： 附图 21 所示为共射极单管放大器与带有负反馈的两级放大器共用实验模块。如将

59、 K1、K2断开，则前级（）为典型电阻分压式单管放大器；如将 K1、K2接通，则前级（）与后级（）接通，组成带有电压串联负反馈两级放大器。附图 21七、集成运算放大器的基本应用七、集成运算放大器的基本应用一、实验目的一、实验目的1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。二、实验原理二、实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。 当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时， 可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟运算电

60、路。理想运算放大器特性在大多数情况下， 将运放视为理想运放， 就是将运放的各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放。开环电压增益Aud=输入阻抗ri=输出阻抗ro=0带宽fBW=失调与漂移均为零等。理想运放在线性应用时的两个重要特性：（1）输出电压 UO与输入电压之间满足关系式UOAud（U+U）由于 Aud=，而 UO为有限值，因此，U+U0。即 U+U，称为“虚短” 。（2）由于 ri=，故流进运放两个输入端的电流可视为零，即 IIB0，称为“虚断” 。这说明运放对其前级吸取电流极小。上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原则，可简化运放电路的计算。基本运算电路1) 反相