电工电子实践教程11_10

1、电路分析实验讲义信息光电子科技学院前言 电路分析基础实验课的主要目的是使同学巩固和深刻理解所学理论知识，掌握电子电路的基本实验技术，提高理论知识的运用能力。通过电路分析基础实验使同学达到如下基本要求：1、 熟悉常用电子仪器的组成和工作原理，熟练掌握使用万用电表、示波器、函数信号发生器，能使用电路实验箱设计常用的电子电路用于实验。2、 巩固和深刻理解课堂所学的理论知识，能够看懂和理解一些简单的实验电路图的原理，了解电路的组成部分，如电源的组成，电阻网络的组成。3、 学习电路分析的基本实验技术，提高理论知识的运用能力，实验课要求每学生独立做实验，初学者要善于独立思考、总结实验规律、通过实验加深对理

2、论知识的理解，在实践中提高电子电路设计的动手能力。4、 通过电路分析实验，掌握电工技术的知识和电子技术的初步入门知识，为将来学习功能电路打下基础。本实验讲义安排了13个实验项目，为了达到预期的实验教学效果，要求学生实验前要预习实验内容，查阅有关的基本理论知识。实验过程能按实验内容和要求熟练完成实验，得到的实验数据准确可靠。实验结束，将实验箱、实验仪器和测试电缆整理好，按实验讲义的要求完成实验报告和思考题。1 基尔霍夫定律的验证1.1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)学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。1.2 实验原理由于电路中的任一节点均不能堆积电荷，

3、因此流入电流等于流出电流，即。对任何一个闭合回路而言，电路中电位升应等于电位降，即。因此测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压时，应分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律。运用上述定律时必须注意电流的参考方向，此方向可预先任意设定。1.3 实验设备(1） 直流电压表。(2） 直流毫安表。(3） 稳压电源。1.4 实验内容电路如图1-1 所示。 I2 R2510U16VS1U212VI3 R31KS2I1 R1510+_+_ 图1-1（1） 任意设定三条支路的电流参考方向，如图1-1中的、所示。（2）,两路直流稳压电源分别调至（3）悉电源插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“+”、“-”

4、 两端。 （4）流插头分别插人三条支路的三个电流插座中，记录相应电流值。 （5）直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，数据填入表1 -1中。待测量UR1UR2UR3计算值测量值相对误差表1-1 电压、电流实验数据1.5 实验注意事项(1)表测量电压时，电压表打到相应的量程，并注意极性。 (2)压源两端碰线短路。(3)式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表的“+”、“-” 极性，倘若不换接极性，则电表指针可能反偏（电流为负值时）,此时必须调换电流表极性，重新测量，此时指针正偏，但读得的电流值必须冠以负号。1.6 预习与思考(l)根据图1-1 的电路参数，计算出待测的电流、和各

5、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，若用万用表直流毫安挡测各支路电流，什么情况下可能出现毫安表指针反偏，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？1.7 实验报告（1）根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证基尔霍夫电流定律的正确性。（2）根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证基尔霍夫电压定律的正确性。2 叠加原理的验证2.1 实验目的（l）验证线性电路叠加原理的正确性，从而加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。（2）学会用电流插头、插座测量各支路电流的方法。2.2 实验原理

6、 在有几个独立电压源和电流源共同作用的线性电路中，流过每一个元件的由流或茸两端的电压，都可以看成是由每一个独立电压源或独立电流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增加或减小倍时，电路的响应也将增加或减小倍。2.3 实验设备(1)直流电压表 (2)毫安表 (3)压电源 2.4 实验内容电路如图2-1 所示。I2 R2510U16VS1U212VI3 R31KS2I1 R1510+_+_2-1 叠加原理验证电路（1）两路直流稳压电源分别调至（2）令电源单独作用时（将开关投向 侧，开关投向短路侧），用直流电（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电

7、压，数据记人表2-1 。 (3)电源单独作用时（将开关投向短路侧，开关投向侧），重复实验步骤（2）测量并记录。实验内容UR1UR2UR3单独作用单独作用共同作用单独作用表2-1 电阻电路实验数据(4)和共同作用时（开关和分别投向和侧），重复上述的测量和记录。(5)将的数值调至+12v ，重复步骤（3）的测量并记录。表2-2 二极管电路实验数据2.5 实验注意事项(1 )用电流插头测量各支路电流时，应注意仪表的极性及数据表格中“+”、“-”号的记录。 (2)注意仪表量程的及时更换。(3)进行叠加定理实验，电压源单独作用时，不作用的电流源应从电路中拿掉，并保持该支路开路状态；电流源单独作用时，不作

8、用的电压源应从电路中拿掉，并保持该支路短路状态。2.6 预习与思考(1 )叠加原理中,分别单独作用，在实验中应如何操作？可否直接将不作用的电源（或）置零（短接）? (2）实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的叠加性与齐次性还成立吗？为什么？2.7 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，即验证线性电路的叠加性和齐次性。(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)通过实验步骤及分析数据表2-2 ，你能得出什么样的结论？3 电压源与电流源的等效变换3.1 实验目的(1 )掌握电源外特性的测试方法。(2)验证

9、电压源与电流源等效变换的条件。3.2 实验原理(1 )一个理想的电压源在一定的电流范围内，具有很小的内阻，其输出电压不随负载电流而变，其伏安特性是一条平行于I 轴的直线；一个理想的电流源在一定的电压范围内，具有很大的内阻，其伏安特性是一条平行于 轴的直线。(2）一个实际的电压源或电流源，都具有一定的内阻值，其输出电压或电流将随负载而变，故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来模拟一个电压源（或电流源）的情况。(3)一个实际的电压源可用一个理想的电压源 与一个电阻相串联的组合来表示；一个实际的电流源可用一个理想电流源与一电导相并联的组合来表示，若它们向同样

10、大小的负载提供同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。其等效变换的条件为 (3-1) （3-2）等效电路如图3-1 所示。3.3 实验设备(1)直流电压表。（2）直流毫安表。（3）稳压电源。（4）电流源（5）可变电阻箱。图3-13.4 实验内容(1)测量电压源的外特性 电路如图3-2所示，为+6v 直流稳压电源，调节电位器，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。实验结果填入表3 -1 。表3-1 理想电压源电压、电流实验数据图3-2测量理想电压源外特性电路 图3-3测量实际电压源外特性电路 电路如图3 -3 所示，调节电位器 ，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数，

11、实验结果填入表3-2 。表3-2 实际电压源电压、电流实验数据( 2)测量电流源的外特性电路如图3-4 所示，为直流恒流源，调节其输出为5 mA ，令分别为 和 , 调节电位()，测出这两种情况下的电压表和电流表的读数。自拟数据表格，记录实验数据。图3-4 测量电流源外特性电路(3)测量电源等效变换的条件电路如图3-5 所示，首先读取图3-5 ( a )线路两表的读数，然后调节图3-5 ( b )线路中恒流源，令两表的读数与图3-5 ( a ）时的数值相等，记录 之值，验证等效变换条件的正确性。3.5 实验注意事项(1 )在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值；测电流源外特性时，不要忘记

12、测短路时的电流值，注意恒流源负载电压不可超过20V ，负载更不可开路。(2)换接线路时，必须关闭电源开关。(3)直流仪表的接人应注意极性与量程。_+US1K_+_RS6VRL200VmA图3-5 ( a )RL200_+VmAISRS1K图3-5 ( b )图3-5 测量电流源等效变换电路3.6 预习与思考(1)直流稳压电源的输出端为什么不允许短路？直流恒流源的输出端为什么不允许开路？(2)电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势，稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？3.7 实验报告根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、归纳两类电源的特性。由实验结果验证电源等效变换的条件。

13、4 戴维宁定理 有源二端网络等效参数的测定4.1 实验目的( 1）验证戴维宁定理的正确性，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。4.2 实验原理(1)戴维宁定理 任何一个线性有源二端网络，都可以用一个理想电压源和内阻串联电路来表示，该电压源的电动势等于这个有源二端网络的开路电压，其等效内阻等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源短路，理想电流源开路）时的等效电阻 , 和称为有源二端网络的等效参数。( 2）有源二端网络等效参数的测量方法图4-1 有源二端网络外特性 开路电压、短路电流法将有源二端网络输出端开路，用电压表直接测其输出端的开路电压，然后再将其输出端短路，

14、测其短路电流 ，则内阻为 （4-1） 伏安法 有源二端网络的外特性如图4-1 所示。根据外特性曲线求出斜率，则内阻为 （4-2）若二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电流，可采用伏安法测量开路电压及电流为额定值 时的输出端电压值 ，则内阻为（4-3） 半电压法电路如图4-2 所示，当负载电压为被测网络开路电压一半时，负载电阻即为被测有源二端网络的等效内阻值。图4-2 半电压法测量电路图4-3 零示法测量电路 零示法零示测量法适用具有高内阻有源二端网络，其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

15、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。电路如图4-3 所示。4.3 实验设备(1）直流电压表、电流表。(2）可变电阻箱。(3）稳压电源。(4)电流源。4.4 实验内容 被测有源二端网络如下图4-4 (a)新老箱子所示，电路中的独立源需外接。( 1)将稳压电源调至 和恒流源Us= 10 mA ，分别按新老箱子的不同接法接入电路，断开 测A 、B 两点间即为开路电压 ，再短接 测短路电流 ，则。数据填入表4-1 。 图4-4 老箱子a,b被测有源二端网络 图4-4 新箱子a,b被测有源二端网络表4-1 开路电压、短路电流实验数据( 2)负载实验。按表4-1 改变 阻

16、值，测量有源二端网络的输出电压 和电流 。数据填入表4-2 。表4-2 有源二端网络外特性实验数据990900800700600500400300200100( 3)验证戴维宁定理。将可变电阻器，阻值调整到等于按步骤（1）所得的等效电阻值，然后令其与直流稳压电源 调到步骤（1）时所测得的开路电压之值相串联，电路如图4-4（b）所示。仿照步骤（2 ）测其特性，对戴维宁定理进行验证。数据填入表4-3。表4-3 戴维宁定理实验数据990900800700600500400300200100（4）测量有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的其他方法。将被测有源网络内的所有独立源置零（将电流源开路，电压源

17、短路），用万用表的欧姆挡去测负载开路后A 、B 两点间的电阻，即为被测网络的等效内阻或称网络的入端电阻。 (5)用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻及其开路电压。数据填入表4-4 。 4.5 实验注意事项(1）测量时，及时更换电流表的量程。(2)电压源短路时不可将稳压源短接。表4-4 有源二端网络等效电阻、开路电压实验数据(3）用万用表直接测时，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)改接线路时，要关掉电源。4.6 预习与思考(1)在求戴维宁等效电路时，作短路试验，测条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？请实验前对线路 见图4-4 ( a

18、 ） 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压表和电流表的量程。(2）说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点及适用范围。( 3)若有源二端口网络不允许短路或开路，你如何用其他方法测出等效电阻。 4.7 实验报告(1)根据步骤（2）和步骤（3 ) ，分别绘出曲线，验证戴维宁定理的正确性，并分析产生误差的原因。(2）根据步骤（1）、（4）、（5）方法测得的c 和与电路计算的结果作比较，你能得出什么结论。5 受控源实验研究5.1 实验目的(1)获得运算放大器和有源器件的感性认识，了解由运算放大器组成各类受控源的原理和方法，理解受控源的实际意义。(2）通过测试受控

19、源的外特性及其转移参数，进一步理解受控源的物理概念，加深对受控源的认识和理解。5.2 实验原理(1)独立电源就是电压源的电压或者电流源的电流不受外电路的控制而独立存在，受控源则随电路中某一支路的电压或电流而改变的一种电源，当控制电压或电流消失或等于零时，受控源的电压或电流也将为零。 受控源又与无源元件不同，无源元件两端的电压和它自身的电流有一定的函数关系，而受控源的输出电压或电流则和另一支路（或元件）的电流或电压有某种函数关系。( 2）独立电源与无源元件是二端器件，受控源则是四端元件，或称为双口元件，它有一对输入端（、）和一对输出端（、）。根据受控电源是电压源还是电流源以及受电压控制还是受电流

20、控制可分为电压控制电压源VCVS 、电压控制电流源VCCS 、电流控制电压源CCVS 、电流控制电流源CCCS 四种。(3)线性受控源是指受控源的电压（或电流）与控制支路的电压（或电流）成正比变化。理想受控源的控制端只有一个独立变量（电压或电流），另一个独立变量等于零，即从输入口看，理想受控源或者是短路（即输入电阻 = 0 ，因而=0 ）或者是开路（即输入电导 = 0 ，因而输入电流= 0 ） ；从输出口看，理想受控源或是一个理想电压源或者是一个理想电流源，电路如图5-1 所示。(4)转移函数。四种受控源的定义及其转移函数参量的定义如下。 压控电压源（VCVS ) ,称为转移电压比（或电压增益

21、）。 压控电流源（VCCS ) ， 称为转移电导。 流控电压源（CCVS) ,称为转移电阻。 流控电流源（CCCS） ,称为转移电流比（或电流增益）。图5-1 四种受控源电路5.3 用运算放大器构成受控源的原理 (1)运算放大器的基本原理运算放大器是具有高开环放大倍数并带有深度负反馈的多级放大电路。可看做是一种有源二端口元件，它有两个输人端、和，一个输出端。和一个对输人输出信号的参考地线端。信号从“-”端输入时，其输出信号与输人信号反相，故称“-”端为反相输人端；信号从“+”端输入时，其输出信号与输入信号同相，故称“+”端为同相输入端。理想运算放大器的模型及其电路符号图形如图5-2 所示。图5

22、-2 理想运算放大器的模型及电路符号图5-2 中的和分别为反相输入端和同相输入端的对地电压，为输出端的对地电压， 是运放的开环电压放大倍数，在理想情况下，和输入端的电阻均为无穷大；而输出电阻为零。 理想运算放大器分析依据如下。 由于理想运算放大器的开环电压放大倍数，而输出电压是有限值， 即，若其中一个输入端是接地的，则另一输入端虽未直接接地，形似接地，故称此端为“虚地”, “ + ”、“一”两端视为“虚短路”。 运放的输入端电流等于零。上述这些重要性质是简化分析含有运放网络的依据。因为运放只有在一定的工作电源下才能正常工作，所以含有运放的电路是一种有源网络，在电路实验中仅研究其端口特性，若在其

23、外部接入不同的电路元件，可以实现对信号的模拟运算或变换，在实际中得到极其广泛的应用。 本实验将研究由运放组成的四种受控源电路的端口特性，我们选用LM358型或LM324 型（四运放）单电源工作的集成运放，其引脚如图5-3所示。图5-3 LM358 引脚(2)由运算放大器构成四种受控源的原理 电压控制电压源（VCVS ）电路如图5-4所示，图中为反馈电阻，为负载电阻。因，且故 （514）而 （52）令 （53）则 （54）为量纲为l 的常数，称为转移电压比或电压增益。图5-4 VCVS 电路 图5-5 VCCS 电路 电压控制电流源（VCCS ）将图5-4电路中的看做是一个负载电阻，即构成了一个

24、VCCS 的模型，电路如图5-5 所示。因 故 （55）令 （56）则 （57）具有电导的量纲，故称为转移电导。 电流控制电压源（CCVS）电路如图5-6 所示。因 （58）故 （59） （510）令 （511）则 具有电阻的量纲，故称为转移电阻。图5-6 CCVS 电路 图5-7 CCCS 电路 电流控制电流源（ CCCS ）电路如图 5-7 所示。 因 （512）故 （513）令 （514）则，是无量纲的，称为转移电流比或电流增益。 5.4 实验设备 (l)直流数字电压表、毫安表。(2)可变电阻箱。(3)运算放大器。(4)稳压电源。5.5 实验内容及步骤 (1)测量受控源 VCVS 的转移

25、特性（又称电压传输特性）即及负载特性，电路如图 5-6 所示，。 令，调节稳压电源 06v 输出，测量相应的值，数据填入表 5-1 。表 5-1 VCVS 电压实验数据U1 / V0123456U2 / V绘出电压转移特性曲线，并由线性部分求出转移电压比。 保持，调节可变电阻箱的阻值，测出相应的值，数据填入表 5-2 , 并绘制负载特性曲线。表 5-2 改变电阻值 VCVS 电压实验数据RL / 50701002003004001000U2 / V(2)测量受控源 VCCS 的转移特性及负载特性 ，电路如图5-7 所示，其中 。 令 ，调节稳压电源 04V 输出，测出相应的值，数据填入表 5-

26、3 ，绘制曲线，并由其线性部分求出转移电导。表 5-3 VCCS 电流实验数据U1 / V00.511.522.533.5I2 / mA 保持，让从大到小变化，测出相应的，数据填人表 5-4 ，绘制负载特性曲线。表 5-4改变电阻值 VCCS 电流实验数据RL / k5020105310.50.2I2 / mA(3)测量受控源CCVS 的转移特性与负载特性。电路如图5-5 所示，其中。表 5-5 CCVS电压实验数据I1 / mA00.050.10.150.20.250.30.4U2 / V 令，调节恒流源的输出电流，使其在00.5mA内取 8 个数值，测出，数据填入表5-5 ，绘制曲线，并由

27、线性部分求出转移电阻。 保持（即 ） ，令RL从50k增至80，测出，实验数据填入表5-6 ，绘制负载特性曲线。表 5-6 改变电阻值 CCVS 电压实验数据RL / 50100150200500100011048104U2 / V（4）测量受控源 CCCS 的电流转移特性及负载特性 。电路如图57 所示，其中。 令，调节恒流源的输出电流，使在00.5mA范围内取 8 个数值测出，实验数据填入表5-7 ，绘制曲线，并由其线性部分求出转移电流比 。表 5-7 CCCS 电流实验数据I1/ mA00.050.100.150.200.250.300.40I2 /mA 保持，令从0递增，测出，实验数据

28、填入表5-8 , 并绘制负载特性曲线。表 5-8 改变电阻值CCCS 电流实验数据R / 0100500011042104410461048104I2 / mA5.6 实验注意事项 （1）用恒流源供电的实验中，不要使恒流源的负载开路。 （2）实验结束后，拔出电源插头，使之断电。 （3）运算放大器输出端不能与地短路，输人端电压不宜过高，输人电流不能过大。 （4）运算放大器应有电源供电，其正负极性和引脚不能接错。 5.7 预习与思考 （1）受控源和独立源相比有何异同点？比较四种受控源的代号、电路模型、控制量与被控量的关系如何？ （2）四种受控源中的、和的意义是什么？如何测得？（3）若受控源控制量的

29、极性反向，试问其输出极性是否发生变？（4）受控源的控制特性是否适合于交流信号？ 图5-8（5）如何由两个基本的CCVS和VCCS 获得其他两个 CCCS 和 VCVS ，它们的输人输出如何连接？ （6）分析题图5-8电路中受控源的转移特性，求出其转移参量。 5.8 实验报告 （1）根据实验数据，在方格纸上分别绘出四种受控源的转移特性和负载特性曲线，并求出相应的转移参量。（2）回答预习思考题中的内容。（3）对实验的结果作出合理地分析和结论，总结对四种受控源的认识和理解。6 典型电信号的观察与测量6.1 实验目的 （1）熟悉实验台上信号发生器的布局，各旋钮、开关的作用及其使用方法。（2）初步掌握用

30、示波器观察电信号波形，定量测出正弦信号和脉冲信号的波形参数。 （3）初步掌握示波器、信号发生器的使用。6.2 实验原理（l）由信号发生器提供正弦交流信号和方波信号。正弦信号的波形参数是幅值、周期T（或频率f）和初相；脉冲信号的波形参数是幅值、脉冲重复周期T及脉宽。 （2）电子示波器是一种信号图形测量仪器，可定量测出电信号的波形参数，选择电压量程和时间扫描速度来读取电信号的幅度、周期、脉宽、相位差等参数。为了完成对各种不同波形的观察和测量，还需掌握一些其它的调节和控制旋钮，请查阅有关书籍。6.3 实验设备 （1）双踪示波器。 （2）信号源。（3）台式万用表。 6.4 实验内容 (1)双踪示波器的

31、自检用同轴电缆接至双踪示波器的Y轴输人插口YA端或YB端，然后开启示波器电源，待指示灯亮后，协调地调节示波器面板上的辉度、聚焦、辅助聚焦、 X轴位移、Y轴位移等旋钮，使荧光屏的中心部分显示出线条细而清晰、亮度适中的直线；然后将示波器面板上的标准信号插口接至YA端或YB端，通过选择幅度和扫描速度灵敏度，并将它们的微调旋钮旋至校准位置，从荧光屏上读出标准信号的幅值与频率。 (2)正弦波信号的观测 将示波器幅度和扫描速度微调旋钮旋至“校准”位置。 通过电缆线，将信号发生器的输出口与示波器的 YA 端相连。 将信号发生器的输出信号类型选择为正弦波信号。 接通电源，调节信号源的频率旋钮，使输出频率分别为

32、50 Hz、500 Hz和20 000 Hz （可由信号发生器的频率计参考读出），输出幅值分别为有效值 0 . 5V 、1V 、3V（由信号发生器的电压表参考读出），调节示波器 Y 轴和 X 轴灵敏度开关到合适的位置，从示波器荧光屏上读得准确的幅值及周期，数据填入表 6-1和表 6-2 中。表6-1正弦波信号频率实验数据频率计参考读数项目测定正弦波信号频率测定50Hz1500 Hz20000 Hz示波器信号一个周期占有格数信号周期计算所得频率/ Hz表6-2 正弦波信号幅值实验数据电压表信号幅值项目测定正弦波信号幅值的测定0.5V1V3V示波器v/div位置峰峰值波形格数峰值计算所得有效值/V

33、（3）方波脉冲信号的测定 将信号发生器的输出类型选择在方波信号位置上。 调节信号源的输出幅度为1 . 5V （由信号发生器电压表显示），分别用示波器精确测量100 Hz，3kHz和30 kHz方波信号的波形的幅度和周期参数。 使信号频率保持在3kHz ，调节幅度和脉宽旋钮，观察波形参数的变化。 自拟数据表格。 6.5 实验注意事项 （1）示波器的辉度不要过亮。（2）调节仪器旋钮时，动作不要过猛。（3）调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮应旋至标准位置。（4）作定量测定时，t / div和v / div的微调旋钮应旋至标准位置。（5）为防止外界干扰，信号发生器的接地端与示波器的接地端要相连

34、一起（称共地）。6.6 预习与思考 （1）认真学习电子示波器的内容。（2）示波器面板上 t / div和v / div 的含义是什么？ （3）观察本机标准信号时，要在荧光屏上得到两个周期的稳定波形，而幅度要求为五格，试问 Y 轴电压灵敏度应置于哪一挡位置？ t / div 又应置于哪一挡位置？ 图6-3 图6-4（4）应用双踪示波器观察到如题图63所示的两个波形，Y 轴的v / div的指示为0. 5V , t / div 指示为，试问这两个波形信号的波形参数为多少？6.7 实验报告 （1）整理实验中显示的各种波形，绘制有代表性的波形。（2）总结实验中所用仪器的使用方法及观测电信号的方法。（3

35、）如用示波器观察正弦信号时，荧光屏上出现如题图6-4情况时，试说明测试系统中哪些旋钮的位置不对？应如何调节？ 7 RC一阶电路响应测试7.1 实验目的 （l）测定 RC 一阶电路的零输人响应，零状态响应及完全响应。（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。7.2 实验原理 （l）电路的过渡过程是指从一种稳定状态转到另一种稳定状态所需的过程时间，其变化十分短暂而且是单次变化过程，对时间常数较大的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。对时间常数较小的电路，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，即令方波输出的

36、上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；方波下降沿作为零输人响应的负阶跃激励信号，选择方波的重复周期远大于电路的时间常数，就可以观测电路的过渡过程。（2）RC一阶电路的零输人响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数。 （3）时间常数的测定方法。根据一阶微分方程的求解得知 ( 7-1 ) 当t时，此时所对应的时间就等于。其零输人响应的波形如图7-1 （a）所示，测试电路如图7-1（b）所示。由零状态响应波形增长到0 . 632U所对应的时间就等于。其测试电路及波形如图7-1（b）和图7-1 （c）所示。图 7-1 RC一阶电路（4）微分电路和积分电路是RC一阶电路

37、中较典型的电路，它对电路元件参数和输人信号的周期有着特定的要求。一个简单的RC串联电路，满足时（ T 为方波脉冲中的重复周期），且由R端作为响应输出，这就成了一个微分电路。 ( 7-2 ) 由式（ 7-2 ）可知：电路的输出信号电压与输人信号电压的微分成正比。电路如图7-2（a）所示。图 7-2 微分和积分电路将图7-2（a）中的 R 与 C 位置调换一下，即由 C 端作为响应输出，且当电路参数的选择满足条件时，则称为积分电路。 （7-3）由式（7-3）可知：电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。电路如图7-2（b）所示。 7.3 实验设备 （1）双踪示波器。 （2）信号源。（3）可调

38、电阻箱。 7.4 实验内容 （1）实验线路板如图7-3 所示，认清激励与响应端口所在的位置，认清R 、C 元件的布局及其标称值以及各开关的通断位置等。图7-3 动态电路、选频电路实验板（2）在实验线路板上选取, 组成如图7-1（b）所示的 RC 充放电电路，信号发生器输出电压 U = 2V ，频率 f1 kHz 的方波信号，并通过示波器探头将激励源U和响应的信号分别接至示波器的两个输人口YA和YB，在示波器上观察激励与响应的变化规律，来测时间常数，并绘制波形。少量地改变电容或电阻值，观察波形变化情况，记录观察到的现象。 （3）选取，观察并绘制响应的波形，继续增大C之值，定性地观察对响应的影响。

39、 （4）选取,组成如图7-2（a）所示的微分电路，在同样的方波激励信号作用下，观测并绘制激励与响应的波形。 7.5 实验注意事项 （l）调节电子仪器各旋钮时，动作不要过猛。实验前，需熟读双踪示波器的使用说明，特别是用双踪观察波形时，要特别注意开关，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。 7.6 预习与思考 （1）什么样的电信号可作为RC一阶电路零输人响应、零状态响应和全响应的激励信号？ （2）已知RC一阶电路 ，试计算时间常

40、数，并根据值的物理意义，拟定测量的方案。（3）何谓积分电路和微分电路，它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？这两种电路有何功能？7.7 实验报告 （1）根据实验观测结果，绘出RC一阶电路充放电时的变化曲线，由曲线测得值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。（2）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。 8 二阶动态电路响应测试8.1 实验目的 （1）学习用实验的方法来研究二阶动态电路的响应，了解电路元件参数对响应的影响 （2）观察、分析二阶电路响应的三种状态轨迹及其特点，以加深对二阶电路响应的认识与理解。 8

41、.2 实验原理一个二阶电路在方波正、负阶跃信号的激励下，可获得零状态与零输入响应，其响应的变化轨迹决定于电路的固有频率，当调节电路的参数值，使电路的固有频率分别为负实数、共扼复数及虚数时，可获得单调地衰减、衰减振荡和等幅振荡的响应。在实验中可获得过阻尼，欠阻尼和临界阻尼这三种响应波形。简单而典型的二阶电路是一个 RLC 串联电路和 GCL 并联电路，这二者之间存在着对偶关系。本实验仅对GCL并联电路进行研究。 8.3 实验设备 （1）双踪示波器。 （2）信号源。 （3）实验电路板。 8.4 实验内容利用图322所示动态电路板中的元件与开关组成如图 8-1 所示的 GCL 并联电路。图8-1选取

42、 , L=4.7mH，C = 1000 pF ,为可调电阻，信号发生器输出电压为U = 2V ，频率 f = 1kHz 的方波脉冲，通过插头接至图 8-1 的激励端，同时用同轴电缆将激励端和响应输出端接至双踪示波器的 YA 和 YB 两个输人口。（1）调节可变电阻器之值，观察二阶电路的零输人响应和零状态响应由过阻尼过渡到临界阻尼，最后过渡到欠阻尼的变化过渡过程，分别定性地绘制、记录响应的变化波形。 （2）调节使示波器荧光屏上呈现稳定的欠阻尼响应波形，定量测定此时电路的衰减常数和振荡频率。 （3）改变一组电路参数，如增、减 L 或 C 之值，重复步骤（2）的测量，将数据填入表8-1 。仔细观察改

43、变电路参数时，与的变化趋势。表 8-1 二阶动态电路实验数据实验次数元件参数测量值R1R2LCad110k调制某一欠阻尼态4.7mH1000pF210k4.7mH0.01F330k4.7mH0.01F410k15mH0.01F8.5 实验注意事项 （1）调节时，要细心、缓慢，临界阻尼要找准。（2）观察双踪时，显示要稳定，如不同步，则可采用外同步法（看示波器说明） 8.6 预习与思考（1）根据二阶电路实验电路元件的参数，计算出处于临界阻尼状态的之值。 （2）在示波器荧光屏上，如何测得二阶电路零输入响应欠阻尼状态的衰减常数和振荡频率。8.7 实验报告（1）根据观测结果，绘制二阶电路过阻尼、临界阻尼

44、和欠阻尼的响应波形。 （2）计算欠阻尼振荡曲线上的与 。（3）归纳、总结电路元件参数的改变，对响应变化趋势的影响。 9 R、L 、C 元件阻抗频率特性的测定9.1 实验目的 （1）验证电阻，感抗、容抗与频率的关系，测定Rf，与特性曲线及电路元件参数对响应的影响( 2 )加深理解 R 、 L 、 C 元件端电压与电流的相位关系。图9-1 R,C,L频率特性9.2 实验原理（1）在正弦交变信号作用下， R 、 L 、 C 电路元件在电路中的抗流作用与信号的频率有关，它们的阻抗频率特性Rf，与曲线如图9-1 所示。（2）元件阻抗频率特性的测量电路如图92所示。图中的，是提供测量回路电流用的标准电阻，

45、流过被测元件的电流则可由 r 两端的电压除以 r 阻值所得。若用双踪示波器同时观察 r 与被测元件两端的电压，可在示波器上读出电压与电流的幅值及它们之间的相位差。( 3 )将元件R 、L 、C串联或并联，可用同样的方法测得Z 串与Z 并时的阻抗频率特性Z - f ，根据电压、电流的相位差可判断Z 串或Z 并是感性还是容性负载。( 4 )改变信号发生器的频率，从示波器上可观察测得相应元件阻抗角的变化情况，从而得出阻抗角的频率特性曲线。用双踪示波器测量阻抗角的方法如图9-2 所示。从荧光屏上可得一个周期占n 格，相位差占m 格，则实际的相位差（阻抗角）为图9-2 R 、L 、C阻抗频率特性9.3

46、实验设备( 1 )信号源。( 2 )频率计。( 3 )交流毫伏表。( 4 )双踪示波器。( 5 )可变电阻箱。9.4 实验内容( 1 )测量R 、L 、C 元件的阻抗频率特性。电路如图9-2 所示，用示波器测量使激励电压的有效值为，保持不变。使信号源的输出频率从1 kHz 逐渐增至20 kHz （用频率计测量），并使开关S 分别接通R 、L 、C 三个元件，用示波器测量Ur ，并通过计算得到各频率点的R 、XL 与XC 之值，数据填入表9-1 中。表9-1 R 、L 、C 元件的阻抗频率特性实验数据频率f/kHz125101520R/kUr/VIR/mA(=Ur/rV)R=U/IRXL/kUr

47、/VIL/mA(=Ur/r)XL =UL/ILXC/kUr/VIC/mA(=Ur/rV)Xc=Uc/IC( 2 )用双踪示波器观察在不同频率下各元件阻抗角的变化情况，并作记录。( 3 )测量R 、L 、C 元件串联阻抗角的频率特性。数据填入表9-2 。表9-2 R 、L 、C元件串联阻抗角频率特性实验数据频率f/kHz0.5125101520m/格n/格9.5 实验注意事项( l )交流毫伏表属于高阻抗电表，测量前必须先调零。( 2 )测时，示波器的v / div 和t / div 的微调旋钮应旋置校准位置。9.6 预习与思考测量R 、L 、C 各个元件的阻抗角时，为什么要与它们串联一个小电阻

48、？可否用一个小电感或大电容代替？为什么？9.7 实验报告( 1 )根据实验数据，绘制R 、L 、C 三个元件的阻抗频率特性曲线，从中可得出什么结论？( 2 )根据实验数据，绘制R 、L 、C 三个元件串联的阻抗角频率特性曲线，并总结、归纳得出结论。10 日光灯电路与功率因数的提高10.1 实验目的( 1 )学会用交流电压表、交流电流表测量负载交流等效参数的方法。（2）了解日光灯电路的工作原理。( 3 )掌握提高感性负载功率因数的原理和方法。10.2 实验原理 （1）日光灯电路的工作原理常用的日光灯电路如图所示，日光灯管内涂有荧光粉，两端各有一灯丝，灯丝用钨丝制成，用以发射电子，灯管内充有惰性气体和少量汞。镇流器是一个带铁芯的电感线圈，在电路中起限流、降压作用。 图1 启辉器的结构是将两个不同热膨胀系数的双金属片材料做成的触点封入一个小型玻璃泡内，称为辉光放电管或氖泡。并在其两端并联一个小电容，起消除开关火花的灯管产生的电磁干扰。启辉器在日光灯电路中起一个自动开关的作用。当日光灯管正常工作时，两端由于内部气体导通而使电压为50V至100V，但在正常工作之前，要使灯管内部气体导通，需要灯管两端的电压超过1000V。日光灯电路从电源接通到正