中國地質大學電工學實驗內容

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上常用電子儀器的使用在電子電路實驗中，經(jīng)常使用的電子儀器有示波器、函數(shù)信號發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表及頻率計等，它們與萬用電表一起，可以完成對電子電路的靜態(tài)和動態(tài)工作情況的測試。 實驗中要對各種電子儀器進行綜合使用。按照信號流向，以連線簡捷、調節(jié)順手、觀察與讀數(shù)方便等原則進行合理布局，各儀器與被測實驗裝置之間的布局與連接如圖7所示。為防止外界干擾，接線時應注意各儀器的共公接地端要連接在一起，即共地。信號源和交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或專用電纜線，示波器接線使用專用電纜線，直流電源的接線用普通導線。1 模擬示波器 示波器是一種用途很廣的電子測量儀器，它既能直接顯示

2、電信號的波形，又能對電信號進行各種參數(shù)的測量。主要操作步驟如下： （1）尋找掃描光跡 將示波器Y 軸顯示方式置“Y1”或“Y2”，輸入耦合方式置“GND”，開機預熱，按下列操作找到掃描線：適當調節(jié)亮度旋鈕。觸發(fā)方式開關置“自動”。適當調節(jié)垂直（）、水平（ ）“位移”旋鈕，使掃描光跡位于屏幕中央。（若示波器設有“尋跡” 按鍵，可按下“尋跡”按鍵，判斷光跡偏移基線的方向。） b « （2）雙蹤示波器一般有五種顯示方式，即“Y1”、“Y2”、“Y1Y2”三種單蹤顯示方式和“交替”“斷續(xù)”兩種雙蹤顯示方式，根據(jù)信號輸入通道和所需觀察的信號，選擇合適的顯示方式。“交替”顯示一般適宜于輸入信號頻

3、率較高時使用，“斷續(xù)”顯示一般適宜于輸入信號頻率較底時使用。（3）為了顯示穩(wěn)定的被測信號波形，“觸發(fā)源選擇”開關一般選為“內”觸發(fā)，使掃描觸發(fā)信號取自示波器內部的Y 通道。 （4）觸發(fā)方式開關通常先置于“自動”調出波形后，若被顯示的波形不穩(wěn)定，可置觸發(fā)方式開關于“常態(tài)”，通過調節(jié)“觸發(fā)電平”旋鈕找到合適的觸發(fā)電壓，使被測試的波形穩(wěn)定地顯示在示波器屏幕上。 （5）適當調節(jié)“掃描速率”開關及“Y 軸靈敏度”開關，使屏幕上顯示23 個周期的被測信號波形。在測量幅值時，應注意將“Y 軸靈敏度微調”旋鈕置于“校準”位置，即順時針旋到底，且聽到關的聲音。在測量周期時，應注意將“X 軸掃速微調”旋鈕置于“校

4、準”位置，即順時針旋到底，且聽到關的聲音。還要注意“擴展”旋鈕的位置。 根據(jù)被測波形在屏幕坐標刻度上垂直方向所占的格數(shù)（div 或cm）和“Y 軸靈敏度” 開關指示值（v/div），即可算得信號幅值Up-p 的測量值：Up-p =波形高度×V/div 讀數(shù)（微調旋鈕處于校正位置） 根據(jù)被測信號波形一個周期在屏幕坐標刻度水平方向所占的格數(shù)（div 或cm）和“掃描速率”開關指示值（t/div），即可算得信號周期T 的測量值： T =兩個波峰（或波谷）之間的距離×t/div 讀數(shù)（微調旋鈕處于校正位置） 2函數(shù)信號發(fā)生器 函數(shù)信號發(fā)生器按需要輸出正弦波、方波、三角波三種信號波形

5、。輸出電壓最大可達 20VPP。通過輸出衰減開關和輸出幅度調節(jié)旋鈕，可使輸出電壓在幾毫伏到十幾伏范圍內連續(xù)調節(jié)，輸出電壓的調節(jié)范圍與衰減按鍵之間的關系為：衰 減 輸出電壓調節(jié)范圍（峰-峰值） 0dB（兩衰減鍵均不按下） 120V 20dB（按下20dB鍵） 0.12V 40dB（按下40dB鍵） 10mV0.2V 60dB（兩衰減鍵均按下） 020mV 函數(shù)發(fā)生器一般含有內測頻率計，因此輸出信號的頻率可直接由顯示器讀出（外測頻率鍵不按下），頻率按鍵選擇與頻率調節(jié)范圍的關系為： 頻率按鍵 1 10 100 1k 10k 100k lM 頻率范圍(Hz) 02.2 022 1200 152.2k

6、15022k 1.5k220k 15k2.2M 函數(shù)信號發(fā)生器作為信號源，它的輸出端不允許短路。3 毫伏表 交流毫伏表能在其工作頻率范圍之內測量正弦交流電壓的有效值。為了防止過載而損壞，測量前一般先把量程開關置于量程較大位置上，然后逐檔減小量程。確定合適的量程后，在讀數(shù)前，要對毫伏表進行調零。實驗一 疊加定理的驗證一、實驗目的 1驗證線性電路疊加定理的正確性，加深對線性電路的疊加性的認識和理解。 2進一步掌握示波器和信號發(fā)生器的使用。 二、預習要求 根據(jù)圖1 的電路參數(shù)，計算各電阻上的電壓值，并在表1 中畫出波形。 三、實驗原理 在線性電路中，當有兩個或兩個以上獨立電源作用時，任一支路中的電流

7、或電壓，等于電路中各獨立源單獨作用時在該支路產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。 一個獨立源單獨作用，意味著其它獨立源不作用，不作用的電壓源的電壓為零，可用短路代替；不作用的電流源的電流為零，可用開路代替。 在圖1 所示電路中，各電阻上的電壓U 等于穩(wěn)壓電源US1 單獨作用時產(chǎn)生的電壓U和信號源US2單獨作用時產(chǎn)生的電壓U，即圖1四、實驗內容和步驟 1. 實驗線路如圖1所示。US1為12V電壓源，US2為可調直流穩(wěn)壓電源，調至+6V，各電阻值自已選定。 2US1 電源單獨作用（將開關S1 投向US1 側，開關S2 投向短路側）。用直流數(shù)字電壓表測量各電阻元件兩端的電壓，同時計算R3 的功率PR3，數(shù)據(jù)記

8、入表1。3US2電源單獨作用（將開關S1投向短路側，開關S2投向US2側），重復實驗步驟2的測量和記錄，數(shù)據(jù)記入表1。 4US1和US2共同作用（開關S1和S2分別投向US1和US2側），重復上述的測量和記錄，數(shù)據(jù)記入表1。 五、注意事項 1電壓源不能短路。 2測量電壓時要注意電壓的參考方向。 六、實驗報告要求 1根據(jù)實驗數(shù)據(jù)表格，總結實驗結論，驗證線性電路的疊加性。 2回答問題：各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計算得出？試用上述實驗數(shù)據(jù)進行計算并得出結論。實驗二 戴維南定理的驗證一、實驗目的 1掌握有源二端電路等效參數(shù)的一般測量方法。 2熟悉直流穩(wěn)壓電源、萬用表、實驗箱或面包板的使用。 3

9、加深對戴維南定理和諾頓定理的理解。 二、預習要求 1計算圖6所示有源二端電路的等效參數(shù)。. 2回答問題：（1）測量有源二端電路開路電壓有哪幾種方法？在本實驗中你將采用哪種方法？（2）測量等效內阻有哪幾種方法？ 三、實驗原理 1任何一個線性含源電路，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作是一個有源二端電路（或稱為含源一端口電路）。 戴維南定理指出：任何一個線性有源電路，總可以用一個電壓源與一個電阻的串聯(lián)來等效代替，此電壓源的電動勢等于這個有源二端電路的開路電壓UOC，其等效內阻等于該電路中所有獨立源均置零（理想電壓源視為短接，理想電流源視為開路）時的等效電阻RO，如圖2所示

10、。圖2諾頓定理指出：任何一個線性有源電路，總可以用一個電流源與一個電阻的并聯(lián)組合來等效代替，此電流源的電流等于這個有源二端電路的短路電流ISC，其等效內阻的定義同戴維南定理。 UOC（或ISC）和RO稱為有源二端電路的等效參數(shù)。 2有源二端電路等效參數(shù)的測量方法 (1)開路電壓、短路電流法測RO在有源二端電路輸出端開路時，用電壓表直接測其輸出端的電壓UOC，然后再將其輸出端短路，用電流表測其短路電流ISC，則等效內阻為 如果二端有源電路的內阻很小，若將其輸出端口短路，則易損壞其內部元件，因此不宜用此法。 (2)伏安法測RO 用電壓表、電流表測出有源二端電路的外特性曲線，如圖3 所示。根據(jù)外特性

11、曲線求出斜率tg ，則內阻RO 為 也可以先測量開路電壓UOC，再測量電流為額定值IN 時的輸出端電壓值UN，則內阻為 圖3(3)半電壓法測RO 如圖4 所示，當負載電壓為二端電路開路電壓的一半時，負載電阻值即為被測有源二端電路的等效內阻值。 圖4(4)零示法測UOC 在測量具有高內阻有源二端電路的開路電壓時，用電表直接測量會造成較大的誤差。為了消除電壓表內阻的影響，往往采用零示法，如圖5 所示，當穩(wěn)壓電源的輸出電壓與有源二端電路的開路電壓相等時，電流表的讀數(shù)將為零。此時穩(wěn)壓電源的輸出電壓即為被測有源二端電路的開路電壓。圖5四、實驗內容和步驟 1 測有源二端電路的等效參數(shù) 圖6用開路電壓、短路

12、電流法測圖6 所示二端電路的等效參數(shù)UOC、RO 和ISC，數(shù)據(jù)填入表2 中。 2 測有源二端電路端口的伏安特性曲線 圖6所示二端電路端口接入可變電阻RL，改變RL，測出端口電壓和對應的端口電流，數(shù)據(jù)填入表3中。 3.畫出戴維南等效電路諾頓等效電路。 4. 測戴維南等效電路端口的伏安特性曲線 根據(jù)步驟1的測量結果，用電阻箱（或多圈電位器）和直流穩(wěn)壓電源組成戴維南等效電路，測此等效電路端口的伏安特性曲線，數(shù)據(jù)填入表4中。五、注意事項 1測量時應注意電流表量程的變換。 2注意電位器的正確連接。 六、實驗報告要求 1根據(jù)實驗步驟2、3測得的數(shù)據(jù)，在同一坐標系中作出有源二端電路及其戴維南等效電路的端口

13、的伏安特性曲線。 2歸納、總結實驗結果。實驗三 單管電壓放大器一、實驗目的 1學習調試、測試放大器的靜態(tài)工作點。 2掌握放大器的電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻的測量方法。 3培養(yǎng)查找、排除電路故障的初步能力。 二、預習要求 1設三極管 =220，在工作點UCE=6.0V，IC=2mA，計算RL=和RL=2k 時放大電路的電壓放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻，估算放大電路空載時的最大不失真輸出電壓。 2描述當Uip-p=0.1V, Rw 分別為100k 和0 時u0 的波形，計算對應的UCE，指出飽和失真和截止失真。 三、實驗原理 1實驗參考電路圖7 單管電壓放大電路接入Rb1 是為了防止當Rw 的值過小

14、時，由于IB 太大而使IC 過大燒壞三極管。 2工作原理 靜態(tài)工作點：， 由此可見，調節(jié)RW即可改變IB 和UCE，從而取得合適的靜態(tài)工作點。動態(tài)參數(shù)：輸出電阻的測量：按圖8 所示測量原理有圖8 輸出電阻測量原理 圖9 輸入電阻測量原理輸入電阻的測量： 按圖9 所示測量原理有為提高測量精度，RL 與R1 的取值應與R0 與Ri 的值在同一數(shù)量級。 四、實驗內容和步驟 1工作點調測試 接通電源，使UCC=12.0V（以萬用表測量值為準），調節(jié)RW，使UCEQ=6.0V，測量UBEQ、URc，并斷線后測量RW（電位器不取出），數(shù)據(jù)記錄于表5 中。表52放大倍數(shù)和輸出電阻測試 放大器輸入Upp=10

15、mV，f=1kHz的正弦信號，用示波器觀察u0和ui波形的幅值和相位，在u0不失真的前提下，用示波器測出RL=和RL=2k時的輸出電壓峰峰值，算出電壓放大倍數(shù)和輸出電阻。 由于信號發(fā)生器存在內阻，同時放大器的輸入電阻并不是無窮大，因此，輸入信號電壓的測量應在放大器正常工作時進行，否則會增大測量誤差。 3輸入電阻測試 接入R1，適當增大信號發(fā)生器的輸出電壓，在u0不失真時，用示波器測出us和ui的峰峰值，算出輸入電阻。 4最大不失真輸出電壓（空載）的測量 增加放大器的輸入電壓，直到u0波形的正或負峰出現(xiàn)一定的削波失真，調節(jié)工作點，使失真消失，再增大輸入電壓，使失真重新出現(xiàn)，再調工作點，如此反復，

16、直到飽和失真和截止失真同時出現(xiàn)，此時的不失真輸出電壓即為放大電路的最大不失真輸出電壓。 五、注意事項 1組裝電路時，注意三極管的三個電極及電容器的正負極不能接錯，否則會損壞元件，三極管的三個電極要垂直插入面包板孔中。 2元件及連線在面包板上一定要插緊，否則會因接觸不良造成電路故障。 3測靜態(tài)工作點時，要關閉信號源。 六、實驗報告要求 1認真記錄實驗數(shù)據(jù)和波形，對結果與理論值進行比較，找出產(chǎn)生誤差的原因。 2分析在實驗內容4中的波形變化的原因及性質。 3記錄在組裝和調試電路過程中發(fā)生的故障，說明排除故障的過程和方法。 附：實驗故障分析 本實驗可能產(chǎn)生的電路故障主要有以下三個： 1調靜態(tài)工作點時，UCE不變且與UCC相等 分析：UCE=UCCIc(RC+Re)=UCCIB(RC+Re)，此故障說明IB=0或=0。IB=0意味著基極電路沒接通或發(fā)射極沒接地，=0意味著三極管損壞。 2調靜態(tài)工作點時，UCE雖有變化，但總是小于6V。 分析：根據(jù)預習的計算結果，6