(生物学院用书)电工技术实验指导书

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1、 第 2 部分 实验部分 第三章 直流电路实验 3.1 基本电工仪表的使用与测量误差计算 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 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

2、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 3-1-1 2、本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（ RA ） 的直流电流表， 测量时先不接 I S 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 I S 支路，并保持 I 值不变，调节电阻箱 RB 的阻值，使电流表的指针指在 1∕ 2 满偏转位置，此时有： IA IS 1 ∴ RA RB∥ R1

3、 2 R1 为固定电阻器之值， RB 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 ( RV )的电压 表，测量时先不接 R1 及 RB ，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 R1 及 RB ，调节 RB 使电压表 V 的指示值减半。此时有： RV R1 RB 电阻箱刻度盘读出值 RB 加上固定电阻 R1 即为被测电压表的内阻值。 电压表的灵敏度为： S RV /U （ ∕V）

4、 图 3-1-2 图 3-1-3 4、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， R2 上的电压为： U R1 R1 U，若R1 R2，则 UR2 1 U R1 R2 2 现用一内阻为 RV 的电压表来测量 U R1 值，当 RV 与 R1 并联后， R

5、V R1 R1 则得： RAB ，以此来替代上式中的 RV R1 RV R1 UR/1 RV R1 U RV R1 R2 RV R1 RV R1 绝对误差： U U U R/ 1 U R1 (U RV R1 R2 ) RV

6、 R1 R1 R2 RV R1 R2 化简后得 U ( R12 R2U ) 2R1 R2 RV (R12 R22 ) R1R2 (R1 R2 ) 若 R1 R2 RV ，则得： U U 6

7、 相对误差： U％ U U R1/ U R1 100％ U 6 ×100％ =– 33.3 U U R1 U 2 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 1、根据“分流法”原理测定 FM-30 型万用表直流毫安

8、 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 3-1-1 被测电流表量限 R1 RB 计算内阻 RA 5 ｍA 50ｍA 2、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。

9、 表 3-1-2 被测电压表量限 R R 计算内阻 RV S 1 B 1V 5V 3、用万用表直流电压 5V 档量程测量图 3-1-3 电路中 R 1 上的电压 U R/1 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 3-1-3 U R 1 R2 计算UR1 测量UR/ 1 绝对误差 相对误差 10V

10、10K Ω 20KΩ 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 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 3-1-4 3、如图 3-1-4（ a）、（ b）为伏安法测量电阻的两种

11、电路， 被测电阻的实际值为 RX ， 电压表的内阻为 RV ，电流表的内阻为 RA ，求两种电路测电阻 RX 的相对误差。 七、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） 。 3.3 线性有源二端网络等效参数的测定 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

12、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 ES 等于这个有源二端网络的开路电压 U OC 、其等效内阻 RO 等于该 网络中所有独立源均置零（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 、 ES 和 RO 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

13、电流 I S 等于这个有源二端网络的短路电流 I SC ，其等效 内阻 RO 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 U OC ，然后 再将其输出端短路，用电流表测其短路电流 I SC ，则内阻为： U OC RO I SC （ 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 tgΦ，则内阻： RO U U OC tg I SC I

14、 用伏安法，主要是测量开路电压及电流为额定值 I N 时的输出端电压值 UN ，则 内阻为： UOC UN RO I N 图  3-3-1  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

15、 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 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

16、有源二端网络的开路电压。 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 被测有源二端网络如图 3-3-4 （a）所示。 (a) (b) (c) 图 3-3-4 1、按图 3-3-4 （ a）线路接入电源 US 12V 和电

17、流源 IS 10 mA ，负载 RL 不 接。用电压表测量含源一端口网络的开路电压UOC ＿（V），从而得到 U S U OC 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 ISC ＿（ mA），从而得到 I S I SC 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 RO 的 3 种方法： （ 1） 1UOC 方法。 2 ①先将 RL 断开，测量含源一端口网络的开路电压 U OC 。 ②再将电阻 RL接上，用电压表测量R

18、L两端的电压UAB，调节 RL，使 1 U AB 2U OC ，此时 RO 1 RL 。 RL 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 RO 2 。 （ 3）由第 1 步和第 2 步测量的 I SC 与 U OC 进行计算，得 RO 3 U OC 。 I SC 最后，对 3 种方法得到的电阻求平均值，有 RO 1 (RO1 RO2 RO3) 3 4、测量含源一端口网络的入端电导 GO 的 3 种方法： （1） 1 I 方法： 2

19、SC ①先将电阻 RL 短接，测量含源一端口网络的短路电流 I SC 。 ②将电阻 RL 接上，用电流表测量 RL 的电流 I d ，调节 RL ，使 I d 1 I SC 时，此 2 时 RO 1 RL ， RL 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 3-3-1 RL（KΩ） 0 2 4 6 810∞ 含源网络 （图 3-3-4（ a）） 等效电压

20、源 （图 3-3-4（ b）） 等效电流源 （图 3-3-4（ c））  U（V） I （ mA ） U（V） I （ mA ） U（V） I （ mA ） 五、注意事项 1、注意测量时，电流表量程的更换。 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 RO 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 1、在求戴维南等效电路时，作短路试验。测 I SC 的条件是什么 ?在本实验中

21、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 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 U OC 与 RO 与预习时电路计算的结果作比较，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。 第四章 交流电路实验

22、 4.2 正弦稳态交流电路相量的研究 一、实验目的 1、研究正弦稳态交流电路中电压、电流相量之间的关系。 2、掌握日光灯线路的接线。 3、理解改善电路功率因数的意义并掌握其方法。 二、原理说明 1、在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值，用交流电压表测得回路各元件两端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即 I 0和 U 0 2、如图 4-2-1 所示的 RC 串联电路，在正弦稳态信号 U 的激励下， U R 与 U C 保 持有 90 O 的相位差，即当阻值 R 改变时， U R 的

23、相量轨迹是一个半园， U 、 U C 、 U R 三者形成一个直角形的电压三角形． R 值改变时，可改变 角的大小，从而达到 移相的目的。 （ a） （ b） 图 4-2-1 3、感性负载的电流 I 2 滞后负载的电压 U 2 一个 角度，负载吸收的功率为 P2 U 2I 2COS 如果负载的端电压恒定，功率因数越低，线路上的电流越大，输电线损耗越大，传输效率越低，发电机容量得不到充分利用。所以，提高线路系统的功率因数是很有 意义的。 日光灯线路

24、如图 4-2-2 所示，图中 C 是补偿电容器，用以改善电路的功率因数 （ COS 值）。有关日光灯的工作原理请参阅附注。 图 4-2-2 三、仪器设备 交流电流表 一块 交流电压表 一块 功率表 一块 白炽灯 二盏 电容器 2.2 μf 、4.7 μf 各一 日光灯管 一盏 四、实验内容 1、验证电压三角形关系 1）用一只 25W 的白炽灯泡和 4.7μf电容器组成如图 4-2-1（ a）所示的实验电路， 将自耦

25、调压器输出调至 220Ｖ记录 U R 、 U C 值，验证电压三角形关系。 2）改变电阻值（用两只 25W 的白炽灯泡串联） ，重复上述内容，验证 UR相量 轨迹。自拟表格记录数据。 2、电路功率因数的改善 图 4-2-3 按图 4-2-3 接线，接通电源，将自耦调压器的输出电压调至 220V，（实验中保持此电 压不变）。这时日光灯管应该亮，如果不亮，先关闭电源，仔细检查接线是否正确。记录电流表、功率表及功率因数表的读数，分别改变电容值进行

26、测量。自拟表格记录数据。 五、注意事项 1、本实验用交流市电 220V ．务必注意用电和人身安全。 2、在接通电源前，应先将调压器的手柄置零。 3、功率表要正确接入电路，要注意电流表的量程。 六、思考题 1、参阅附注，了解日光灯的启动原理。 2、在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时，人们常用—根导线将启辉器的 两端短接—下，然后迅速断开，使日光灯点亮。或用一只启辉器去点亮多只同类的日光灯，这是为什么 ? 3、为了提高电路的功率因数，常在感性负数上并联电容器，此时增加了一条电 流支路，试问电路的总电流是增大还是减小、

27、，此时感性元件上的电流和功率是否改变？ ４、提高电路的功率因数为什么只采用并联电容器法， 而不用串联法？所并的电容器是否越大越好？ 七、实验报告 1、完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。 2、根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图，验证相量形式的霍尔夫定律。 3、讨论改善电路功率因数的意义和方法。 4、 .装接日光灯线路的心得体会及其他。 附注： 右图为日光灯电路原理图。 日光灯是一种气 体放电管，管内装有少量汞气，当管端电极间加以高压后，电极发射的电子能使汞气 电离产生辉光，辉光中的紫外线射到管

28、壁的荧光粉上，使其受到激励而发光。日光灯 在高压下才能发生辉光放电，在低压下 ( 如 220V) 使用时，必须装有启 动装置产生瞬时的高压。 启动装置包括启辉器及镇流线圈。 启辉是一个含有氖气的小玻璃泡， 泡内有两个 相距很近的电极， 电极之一是由两片热膨胀系数相差很大的金属粘合而的金属片。 当 接通电源时，泡内气体发生辉光放电，双金属片受热膨胀而弯曲，与另一电极碰接， 辉光随之熄灭，待冷却后，两个电极立即分开。电路的突然断开，使镇流线圈产生一 个很高的感应电压， 此电压与电源电压叠加后足以使日光灯发生辉光放电而发光。 镇

29、流线圈在日光灯启动后起到降低灯管的端电压并限制其电流的作用。 由于这个线圈的 存在，所以日光灯是—个感性负载。由于气体放电的非线性，和铁芯线圈的非线性，因此严格地说，日光灯负载为非线性负载。 4.4 三相交流电路的电压和电流 一、实验目的 1、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。 2、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。 3、进一步提高实际操作的能力。 二、原理说明 1、在三相电路中当负载作星形连接时  ( 见图  4-4

30、-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 ?  ?  ?  ? I  O  I  A  I  B  I C 线电压与相电压之间有下列关： ?  ?  ? U  AB  U AO  U BO ?  ?  ? U BC  U  BO  U CO ?  ?

31、  ? U CA  U CO  U  AO 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  4-4-1 ?  ? U  线 =  3U  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。 2、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

32、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。 3、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  4-

33、4-2  图  4-4-3 4、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： ?  ?  ? I A  I  AB  I BC ?  ?  ? I B  I BC  I  A

34、B ?  ?  ? I C  I CA  I BC 当电源和负载都对称时，在数值上 ?  ? I  线 =  3 I  相 三、仪器设备 交流电流表 交流电压表 三相灯组负载 电容器  一块 一块 一块 一只 四、实验內容 1、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

35、 接线，使其中一相为电容（ 4. 7μf ），另两相为 灯泡（ 25W∕ 220V），组成相序器电路，测定相序。 图 4-4-4 负载星形三相四线制电路 2、三相负载作星形联接 （三相四线制供电） 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 Ａ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。 3、三相负载作星形联接 （三相三线制供电） 按图 4-4-5 接线，

36、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、 Ａ相开路和Ａ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 4-4-5 负载星形三相制电路 4、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Ａ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。

37、 图 4-4-6 负载三角形连接电路 五、注意事项 1、本实验采用三相交流电源，电压为 220V。实验时要注意人身安全，不可触及 导电部件，防止意外事故发生。 2、每次接线完毕后，应仔细检查—遍，然后由指导教师检查后，方可接通电源， 必须严格遵守“先接线后通电，先断电后拆线”的实验操作原则。 六、思考题 1、分析相序器能测定相序的原理。 2、三相四线制的中线上可以安装保险丝吗 ?为什么 ? 3、三相负载根据什么条件作星形或三角形连接 ? 4、本次实验中为什么要通过三相调压器将 3

38、80V 的电压降为 220V 的电压使用 ? 七、实验报告 1、用实验测得的数据验证对称三相电路中的 3 关系。 2、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。 3、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？ 4、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。 5、心得体会及其他。 第五章 模拟电子技术实验 5.1 常用电子仪器的使用 一、实验目的 1、熟悉实验装置上低耪信号发生器、脉冲信号

39、发生器的布局，各旋纽、开关的 作用及其使用方法。 2、初步掌握用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。 二、实验说明 在模拟电子技术实验中，经常使用的电子仪器有示波器、信号源、交流毫伏表及频率计等。 它们和万用表—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 5-1-1 所示。 接线时应注意，为防止外界干扰，各仪

40、器的共公接地端应连接在一起，称共地，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 5-1-1 因实验中要使用多功能函数信号发生器、 双踪示波器等仪器， 现简单解绍多功能函数信号发生器和双踪示波器的基本使用方法。 1、多功能函数信号发生器 多功能函数信号发生器是提供信号源的常用电子仪器， 而信号源是测量系统中不 可缺少的重要部分。不少电参数的数值或特性的测量，如电阻的阻值、放

41、大器的放大系数、网络频率特性等，都只有在一定电信号作用下才能表现出来。因此为了完成这 些电参数的测量就必须提供合适的电信号。 多功能函数信号发生器可提供正弦波、 方波、三角波、斜波及脉冲波等。其中正弦信号和脉冲信号使用最多，在电路测量中正 弦信号源被用来测定某元件的特性和网络的频率特性。 正弦信号的波形参数是幅值、周期（或频率） ；脉冲信号的波形参数是幅值、脉冲重复周期及脉宽。 信号源的主要技术指标：频率范围 0.1Hz～ 2MHz ，幅值可在 0～ 10V 之间连续可调上述信号，并由 LED 显示信号的频率。 2、双踪示波器 示波器是一种信号图形测量仪器，

42、 可定量测出电信号的波形参数， 如信号的幅度、 周期、频率和相位等。 从荧光屏的 Y 轴刻度尺并结合其量程分档选择开关 （ Y 轴输入 电压灵敏度 V ／ cm 分档）选择开关，读得电信号的幅值；从荧光屏的 X 轴刻度尺并 结合其量程分档（时间扫描速度 S／cm 分档）选择开关，读得电信号的周期、脉宽、 相位差等参数。为了完成对各种不同波形、不同要求的观察和测量，它还有一些其它 的调节和控制旋钮，希望在实验中加以摸索和掌握。 双踪示波器能够将两个不同的被测信号同时显示在一个荧光屏上， 以便比较它们 之间在波形、幅度，相位等方面的差异。

43、 三、仪器设备 双踪示波器 函数信号发生器 电子技术实验箱  一台 一台 一只 四、实验内容 1、示波器的自检 将示波器面板上的“校准信号”插口，通过示波器专用同轴电缆接至双踪 示波器的 Y 轴输入端 CH1 或 CH2 插口，然后开启示波器电源。稍后，调节示波器面板上的“辉度” 、“聚焦” 、“ X 轴位移” 、“ Y 轴位移”等旋钮，使在荧光屏上显示出的线条清晰、亮度适中的方波波形。通过选择 Y 轴灵敏度开关和扫描速率开关， 并将它们的微调旋钮旋至 “校准” 位置， 从荧光屏上读出该 “校

44、 准信号”的幅值与频率，并与标称值  ( 0.5VP  P ， 1KHz  的信号  ) 作比较，如相差 较大，给予校准。 2、正弦波信号的观测 令信号源输出正弦波信号，频率及峰值分别为值为 1V（用示波器测定） 。调节示波器扫速开和读出周期，记入表 5-1-1 中。  100Hz 、 5KHz 和 10KHz ，输出峰 Y 轴灵敏度至合适的位置从荧光屏上 表 5-1-1 正弦信号的测试 实 测 值 计 算 值 峰值 频率 周期

45、（ ms） 有效值（ V ） 频率（ Hz ） 峰峰值（ V ） 1V 100Hz 1V 5KHz 1V 10KHz 3、相位差的测试 （ 1）电路连接如图 5-1-2 所示。信号源的输出信号分别设置为：正弦波、频率 1KHz 、电压 2V （峰值），此信号从 C、R 两端引入，经 RC 移位网络获得频率相同但 相位不同的两路信号 VC 和 VR ，分别加到示波器的 CH1 和 CH2 输入端。 图 5-1-2

46、 （ 2）把显示方式开关置“交替”位置，将 CH1 和 CH2 的输入耦合开关置“⊥”位置，调节 CH1 、CH2 的↑↓移位旋钮，使两条扫描基线重合，再将 CH1 、 CH2 的输入耦合开关置“ AC”位置，调节扫速开关及 CH1 、 CH2 灵敏度开关位置，触发源 开关置“内触发”此时在荧光屏将显示出  VC 和 VR 两个相位不同的正弦波形。 （ 3）在测试两个相同频率的信号时在双综示波器的荧光屏上同时显示两个被测 信号的波形。设两个正弦信号的波形如图 5-1-3 所示，图中 AB 为被测信号的周期， AC 为两个被测信号的相位差，则

47、相位差为： AC 360o AB 图 5-1-3 记录两波形相位差于表 5-1-2 。 表 5-1-2 A B (ms) A C (ms) 相 位 差（θ） 五、注意事项 1、示波器的辉度不要过亮，调节仪器旋钮时，动作不要过猛，要注意触发开关 和电平调节旋钮的配合使用，以便显示的波形稳定。 2、作定量测试信号的幅度和周期时，应分别将“ t div ”和“ V div ”的微调 旋钮置“

48、校准”位置，否则测试结果不正确。 3、应尽量在荧光屏有效面内进行测量，以减小测量误差。 4、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连接 (称共地 ) 。 六、思考题 1、如果示波器的荧光屏上显示的信号波形的幅度太大或太小，调节什么旋钮使 幅度适中？ 2、如果示波器的荧光屏上显示的信号波形不稳定，应调节哪些旋钮才能得到稳 定的波形？ 3、应用双踪示波器观察到如图 5-1-4 所示的两个波形， Y 轴“ V div ”的指示 为 0.5V ，X 轴“ t div ”的指示为 20μS，试问这两个波形信号的峰值和周期各为

49、多少？ 图 5-1-4 4、如用示波器观察正弦信号时， 荧光屏上出现如图 5-1-5 中的情况时， 试说明测试系统中哪些旋钮的位置不对？应如何调节？ 图 5-1-5 七、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信号的方法。 3、回答 预习思考题。 5.2 晶体管单级放大电路的测试 一、实验原理 1、学会

50、放大器静态工作点的调试方法。 2、掌握放大器电压放大倍数的测试方法。 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 图 5-2-1 单级放大器实验电路 图 5-2-1 为电阻分压式工作点稳定单级放大器实验电路图，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 U i 后在放大器的输出端便可得到一个与 U i 相位

51、相反，幅值被放大了的输出信号 U O ，从而实现了电压放大。 在图 5-2-1 电路中，当流过偏置电阻 RB1 和 RB 2 的电流远大于晶体管的基极电流 I B 时（一般 5~10 倍），则它的静态工作点可用下式估算 RB1 U CC U B RB 2 RB 1 U B U BE I C I E RE UCE UCC IC(RC RE) 电压放大倍数 RC // RL AV 输入电阻  rbe Ri RB 1 // RB 2

52、// rbe 输出电阻 RO RC 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。 1、 放大器静态工作点的测量与调

53、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 U i 0 的情况下进行，即将放大器输 入端与地短接，然后用数字电压表分别测量晶体管的各电极对地的电位 UB 、UC 和 U E 。并采用测量电压 UC 或U E 计算出 I C 。 I C IE UE 算出 IC（也可根据 IC U CC U C ，由 U C确定 IE）， RE RC 同时也能算出 U BE UB UE，UCE U C U E 。 2）静态工作点的调试 放大器静态工作点的调试是对

54、管子集电极电流 I C （或 U CE ）的调整与调试。 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 U O 的负半周将被削底， 如图 5-2-2 （a）所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即 U O 的正半周将被缩顶 （一般截止失 真不如饱和失真明显） ，如图 5-2-2（ b）所示。这些情况都不符和不失真放大的要求。 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 U i ，检查输出电压 U O 的大小和波形是否

55、满足要求。 如不满足， 则应调节静态工作 点的位置。 (a) (b) 图 5-2-2 静态工作点对 U O 波形失真的影响 改变电路参数 U CC 、 RC 、 RB （ RB1 、 RB 2 ）都会引起静态工作点的变化，如 图 5-2-3 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。 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

56、会出现失真。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。 图 5-2-3 电路参数对静态工作点的影响 2、 放大器动态指标的测试 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，实验二中我们主要介绍电压放大倍数 AV 的测量 电压放大倍数 AV 的测量： 调整放大器到合适的静态工作点， 然后加入输入信号 U i ，在输出电压 U o 不失真 的情况下，用示波器（或交流毫伏表）测出 U i 和 U o ，则 U O AV U

57、i 三、仪器设备 双踪示波器 一台 函数信号发生器 一台 电子技术实验箱 一只 数字万用表 一块 四、实验内容 实验电路如图 5-2-1 所示。各电子仪器可按实验一中图 5-2-1 所示方式连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起。 1、调试静态工作点： 接通 12V 直流电源，在 B 点加入 f 1KHz 正弦信号 U i ，输出端用示波器监 视输出波形，反复调整 RW 及信号源的输出幅度，使在示波器的屏幕上得到一个最大 不失真输出波形，然后置 U i 0 ，用数字万用表测量晶体管各电极对地电位

58、U B 、 U E 、 U C 和 RB 2 值，并算出 I C 。自拟表格记录数据。注意：调好静态工作点以后， RW 不得任意调整。 2、测量电压放大倍数及观察输入、输出电压相位关系 （ 1）改变 RL ，测量 U i 、 U O ，研究 RL 对 AV 的影响。自拟表格记录数据。 （ 2）改变 U RB ，测量 U i 、 U O ，研究 I CQ 变化对 AV 影响。自拟表格记录数据。 （ 3）改变旁路电容 C6 ，测量 U i 、 U O ，研究电流负反馈变化对 AV 影响。自拟 表格记录数据。

59、 （ 4）改变偏置电阻 RB2 ，研究 I CQ 过大，过小对输出波形的影响。自拟表格记 录输出波形。 五、注意事项 1、静态工作点调好以后， RW 不得任意调整。 2、测静态工作点前一定要拆掉信号源，即 U i 0 。 六、思考题 1、能否用直流电压表直接测量晶体管的 U BE ？为什么实验中要采用测 U B 、U E ， 再间接计算出 U BE 的方法？ 2、怎样测量 RB 2 的阻值？ 3、当调节偏置电阻 RW ，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 U

60、CB 将怎样变化？ 4、在测试 AV 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？ 5、测试中，如果将信号发生器、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？ 七、实验报告 1、列表整理实验结果，并把实测的静态工作点与理论计算值比较，分析产生误 差的原因。 2、总结 RC ， RL 及静态工作点对放大器电压放大倍数的影响。 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

61、调试过程中出现的问题。 第六章  数字电子技术实验 6.1 组合逻辑电路 一、实验目的 1.学习测试门电路的逻辑功能。 2.学习组合逻辑电路的设计方法。 二、实验原理 集成逻辑门电路是构成各种数字电路的基本单元。集成逻辑门有  TTL  和  COMS 两大类，按功能可以分为与门、与非门、或门、或非门等。 集成逻辑门最简单的应用是对数字信号进行控制。 在逻辑门的一端加上控制信号 （ “1”电平或 “0

62、”电平），由该信号决定门电路的开或关。当门电路处于打开状态（开 门或选通）时，数字信号被传输；当门电路处于关闭状态（关门或禁止）时，数字信 号无法通过。至于控制信号是 1 电平还是 0 电平，则由门电路的逻辑功能决定。 逻辑电路的设计就是根据实际问题所要求的逻辑功能， 设计出最简单的逻辑电路 图。其一般步骤可用下图表示： 实  真  与  简  最 表  逻 际 问  值  或  简 达 逻  辑 电 题 

63、 表  式  化  辑 式  路 图6-1-1 组合逻辑电路的设计步骤 设计电路的关键是逻辑表达式（与或式）的简化，它关系到电路结构是否最佳， 所用元件的数量及种类是否最少。 设计中还需从实际出发， 根据手边已有的集成门种 类，将化简的表达式进行改写，得出最易实现的电路。 本实验以目前使用最普遍的 TTL 与非门为例，介绍与非门逻辑功能测试方法和 使用，用与非门设计组合逻辑电路。 三、仪器设备 电子技术实验箱  一只 数字万用表  一块

64、 四、任务 1.测试与非门的逻辑功能 （1）按图 6-1-2 接线 图 6-1-2 （2）按表 6-1-1 的要求分别置 A 、B、 C、 D 的逻辑状态，并把贯彻到 Q 端的状态填 入表中，写出逻辑表达式。 表 6-1-1 输 入 输 出 A B C D Q 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0

65、 0 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 1 Q= 2.利用与非门组成其它基本门电路，并测试逻辑功能 （1）组成与门电路。 a、由与门的逻辑表达式得知 F=AB=AB 与门可由两个与非门组成，要求画出与门电路，并进行实验。 b、按表 6-1-2 对输入电平要求，把测出的输出结果填入表中相应的栏内。 表 6-1-2 输 入 输 出 A B F 0 1 1 0 1 1 （2）组成 “与

66、或非 ”门电路 a、把 “与或非 ”逻辑式化成用 “与非 ”表达的形式。 F=AB+CD= b、自行拟定实验电路，并进行实验。 c、自拟真值表，把实验结果填入表中。 3.半加器 两个一位二进制的数相加时，有四种可能情况，如表 6-1-3 中所示，其中 S 表示和， C 表示进位， A 、B 表示加数、被加数。 表 6-1-3 输 入 输 出 A B S C 0 0 0 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0 1 （1）  从表中可写出半加器和  S 与进位  C 的逻辑表达式： S= AB  AB  A B  C=AB 实现上述逻辑表达式的逻辑电路有多种形式。 （2）自行拟定实验电路，并贯彻实验结果与表 6-1-3  对照。 五、注意事项 1、接插集成块时，要认清定位标记，不得插反。 2、 TTL 与非门使