6.9計算機專業(yè)實驗指導書new

PAGE1—PAGE23—電路與模擬電子實驗東華大學電工電子中心2010.4目錄一、序言……………………3二、實驗注意事項………………………4三、九孔板的應用………………………5四、電路與模擬電子實驗內容………7實驗一疊加原理……………7實驗二等效電源定理……………………10實驗三單相半波整流電路…………………13實驗四單管交流放大電路…………………16實驗五集成運算放大器的基本運算電路…………………19一、序言實驗是研究自然科學的一種重要方法，而電工學又是一門實踐性很強的學科，因此，電工電子技術實驗在電工學教學環(huán)節(jié)中更顯得重要。電工電子技術實驗除了進一步鞏固理論知識之外，還應培養(yǎng)學生掌握科學實驗技能，為將來從事科技工作打好必要的基礎。通過電工電子技術實驗，要求學生達到以下要求：能正確使用常用的電工儀表、電子儀器和電器等設備。能單獨安排并進行簡單的實驗。能準確讀取實驗數(shù)據(jù)，繪制工整的實驗曲線，分析實驗結果和編寫整潔合格的實驗報告。具有一般的安全用電常識和操作技能。這本實驗教材是結合我校幾年來的教學實踐和設備情況編寫的。在經(jīng)過一段時間使用之后，又作了修改，充實了一些內容，并把常用電工儀表和電子儀器等設備較有系統(tǒng)地編入在內，以便學生預習時參考，且有利于單獨設課。由于我們對電工學的教學大綱還研究得不夠，水平也有限，又受到教學設備的限制，因此，對實驗內容的安排、選擇和深度還不夠完善，希望使用本實驗教材的廣大師生批評指正。東華大學電工電子中心二、實驗注意事項1．實驗按不同班級專業(yè)的情況，分雙人組，分組決定后，中途不锝任意改變桌號。2．學生在每次實驗前應認真預習，編寫預習報告，了解實驗內容、儀器性能、使用方法以及注意事項等，同時畫好必要的記錄表格，以備實驗時作原始記錄。教師要檢查學生的預習情況，未經(jīng)預習者不得進行實驗。3．學生上實驗者不得遲到，對遲到者，教師可酌情停止其實驗。4．非本次實驗用的儀器設備，未經(jīng)老師許可不得任意動用。5．實驗時應聽從教師指導。實驗線路應簡潔合理，導線的粗、細、長、短要選擇得恰當，線路接好后應反復檢查，確認無誤時才接通電源。每當合閘通電時，應提醒同學注意，防止觸電。6．實驗必須嚴格按實驗步驟進行，如實地記錄實驗情況和數(shù)據(jù)，積極思考，并隨時注意讀取數(shù)據(jù)是否合理。如發(fā)現(xiàn)錯誤，應加以糾正。7．實驗時必須保持儀器設備在正常情況下運行。如發(fā)現(xiàn)故障或損壞，應立即切斷電源，向教師報告。8．在直接使用380/220V市電作為實驗電源時，應特別注意人生安全。操作時，人應該站在橡皮地毯上：換接線路時，必須切斷電源。不要用手觸及任何帶電部分。對電子儀器，如發(fā)現(xiàn)機殼有麻電現(xiàn)象時，應及時報告指導教師。9．實驗結束時，不要立即拆線，應先對實驗記錄進行仔細查閱，看看有無遺漏和錯誤，再提請指導教師查閱同意，然后才能拆線。拆線時要注意先切斷電源。10．實驗結束后，須將導線、儀器設備等整理好，恢復原位，并將原始數(shù)據(jù)填入正式表格中，經(jīng)指導教師檢查后，才能離開實驗室。三、九孔板的應用九孔板主要用于電路及模擬電路的實驗，使用的是專用的器件與模塊，優(yōu)點是接觸可靠。面板結構如下圖：板的上面有兩排用黑線連接的孔，表示這些孔是連在一起的，主要用于引接電源，其中間往下有許多用黑線連接的9孔、6孔，這些孔相當于一個節(jié)點，節(jié)點互相之間沒有關系，孔用于連接導線和器件，使用專用的器件和專用的導線，便可以連接我們所需要的實驗電路，器件的擺放如下圖：四、電路與模擬電子實驗內容實驗一疊加原理一、實驗目的驗證疊加原理。利用疊加原理實驗結果驗證基爾霍夫定理。二、實驗內容說明疊加原理是線性電路重要性質之一。疊加原理指出在有幾個獨立電源共同作用下的線性電路中，通過每一個元件的電流或其兩端電壓，可以看成是由每一個獨立電源單獨作用時在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。應用疊加原理時應注意：計算和分析各電源分別作用時，除單獨作用的電源外，應將其它電源去掉，但應保留其內阻，因此對恒壓源應短路，對恒流源應開路。電路中任一支路中的電流或其兩端電壓等于分別作用時的代數(shù)和（相加時應注意各電流、電壓的方向）。三、實驗步驟：1、按圖2-1接線，E1=12（V）,E2=9（V）。圖2—1實驗線路電路圖2、令E1單獨作用時，E2短路，測量各支路電流和電壓，并記錄在表格2-1中。（注意電流表的極性，如果發(fā)現(xiàn)電流表的指針反偏，則把電流表的+、—端對換，數(shù)據(jù)前加—號。）3、令E2單獨作用時，E1短路，測量各支路電流和電壓，并記錄在表格2-1中。4、令E1、E2同時作用，測量各支路電流和電壓，并記錄在表格2-1中。表2-1測量項目E1(V)E2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD

(V)UAD(V)UDE(V)UAF(V)E1單獨作用E2單獨作用E1、E2同時作用5、疊加原理驗證E1、E2同時作用：表2-2中的“實驗疊加結果”是指表2-1中E1、E2單獨作用之和，“理論計算值”是按圖2-1各參數(shù)理論計算的結果。表2-2計算項目I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UAF(V)實驗疊加結果理論計算值（1）驗證基爾霍夫定律(a)I1=I2+I3(b)UAB+UBC+UCD+UDA=0注意：E不作用是指去除E，將電路接E的兩端用導線短路。四、實驗設備可調直流穩(wěn)壓電源數(shù)字萬用表電工電路基本模塊系統(tǒng)五、預習要求了解操作步驟。預習時計算好被測電壓、電流的數(shù)值，以便實驗時正確選擇儀表的量程及極性。六、實驗報告要求1、根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，進行分析、比較、歸納，總結實驗結論，驗證線性電路的疊加性與基爾霍夫定律。2、電路中的支路電流、電壓可以疊加，功率能否疊加？心得體會及其它。

實驗二等效電源定理一、實驗目的1、用實驗方法來驗證等效電源定理（戴維寧定理）。2、用實驗方法來確定等效電源定理中的等效電阻R0和等效電動勢E0。3、學習直流穩(wěn)壓電源和數(shù)字式直流電壓表的使用。二、實驗內容說明1、戴維寧定理任何一個有源二端網(wǎng)絡都可用一個恒定的電動勢E0和一個阻值為R0的電阻相串聯(lián)的等效電路來代替。該恒定電動勢E0等于有源二端網(wǎng)絡的開路電壓，其等效內阻R0等于該有源二端網(wǎng)絡所對應的無源二端網(wǎng)絡的等效電阻。有源二端網(wǎng)絡的等效參數(shù)E0和R0的測量方法開路電壓、短路電流法在有源二端網(wǎng)絡輸出端開路時，用電壓表直接測出其輸出端的開路電壓UOC,E0=UOC；將有源二端網(wǎng)絡輸出端短路，用電流表測其短路電流ISC，則等效內阻R0=UOC/ISC。伏安法用電壓表、電流表測出有源二端網(wǎng)絡的外特性。根據(jù)外特性曲線求出斜率tgФ,則等效內阻R0=tgФ=ΔU/ΔI=UOC/ISC。三、實驗步驟（a）（b）圖1—1 等效電源定理實驗電路圖1、電流源按圖1-2連接，接上工作電源+15V，輸出端接電流表，單獨調節(jié)電流調節(jié)旋鈕，使電流達到設定值，去除電流表，將輸出C、D按極性準確接入電路，電流源工作電源+15V不能去掉并且不能與電路中的任何節(jié)點相連。圖1—2電流源調節(jié)示意圖2、電路在9孔板上的排列如圖１—3所示，接入ES=12（V）,IS=5（mA）,圖中RL為負載電阻。圖1—3等效電源定理實驗排列接線圖3、開路電壓、短路電流法將負載RL開路,用直流電壓表測量A、B兩點間的電壓UAB，（即為開路電壓UAB=UOC）；然后在輸出端負載短路的狀態(tài)下，測量短路電流ISC并將數(shù)據(jù)填入表1-1。表1-1UOC(V)ISC(mA)R0=UOC/ISC(Ω)*Ro的測量，采用半功率法，將可變電阻器中點與一端接入負載回路，取代RL，調節(jié)電阻器使負載電壓兩端VRL=VOC/2，此時電阻器的值=Ro。4、伏安法改變負載電阻RL的阻值，測量有源二端網(wǎng)絡的外特性，并將數(shù)據(jù)填入表1-2。表1-2RL(KΩ)∞105.13210.20UAB(V)I(mA)驗證戴維寧定理按圖1—1（b）接線，圖中UOC的值由穩(wěn)壓電源提供，R0由電位器調節(jié)確定，改變負載電阻RL的阻值，測量UAB和I，并將數(shù)據(jù)填入表1-3。表1-3RL(KΩ)∞105.13210.20UAB(V)I(mA)四、實驗設備可調直流穩(wěn)壓電源可調電阻箱（可變電阻器）電工電路基本模塊系統(tǒng)五、預習要求對實驗電路預先計算出E0和R0以便調整實驗線路及測量時可準確選取電表的量程。E0=R0=六、實驗報告要求1、根據(jù)步驟4繪出曲線UAB-I，驗證戴維寧定理。2、根據(jù)步驟3方法測得的UOC和R0與預習時電路計算的結果比較，你能得出什么結論。3、歸納、總結實驗結果。4、心得體會及其它。實驗三 單相半波整流電路一、實驗目的了解并熟悉整流的概念以及儀器的使用。二、實驗電路圖圖11-1單相半波整流電路三、實驗步驟1．按圖11-1連接電路，Vi輸入7V/1KHZ（有效值）正弦交流信號。2．輸出端接3k負載電阻，測量輸出端的直流平均電壓，并在圖11-2畫出輸入、輸出波形，標出坐標數(shù)值，并標明Vi、Vo。Vo（直流平均電壓）=（）。3．輸出端接C=10μf、R=3K,測量輸出端的直流平均電壓，并在圖11-3畫出輸出波形，標出坐標數(shù)值。Vo（直流平均電壓）=（）。4．輸出端接C=10μf、R=300Ω,測量輸出端的直流平均電壓，并在圖11-4畫出輸出波形，標出坐標數(shù)值。Vo（直流平均電壓）=（）。圖11-2圖11-3圖11-4四、實驗設備示波器函數(shù)發(fā)生器交流毫伏表數(shù)字多用表及基本元器件電工電路基本模塊系統(tǒng)五、預習內容復習單相半波（全波）整流濾波電路原理。復習示波器、函數(shù)發(fā)生器及交流毫伏表、數(shù)字多用表的使用方法。六、實驗思考題1.如果二極管短路，輸出電壓Vo（直流平均電壓）=?如果輸出端僅接電容C，Vo（直流平均電壓）=?測量輸出端的波形，示波器的輸入耦合方式應置于什么位置（AC/DC）？測量輸入電壓和輸出電壓各用什么表？七、實驗報告要求1、整理整流濾波電路的測試數(shù)據(jù)，與理論值比較，分析誤差原因。2、分析R變化對輸出波形的影響？記錄并說明實驗中所用儀器及功能?；卮鹚伎碱}。實驗四單管交流放大電路一、實驗目的1、觀察電路參數(shù)變化對放大電路靜態(tài)工作點(Q)、電壓放大倍數(shù)(Av)和輸出波形的影響。2、學習交流放大電路靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)指標的測試方法。二、實驗原理及電路圖上圖為固定偏置的單管交流放大電路，調節(jié)Rw可改變T1的基極靜態(tài)電流，以設置靜態(tài)工作點。T1的集電極電阻Rc影響T1的靜態(tài)集電極電壓Uce和交流放大倍數(shù)。當靜態(tài)工作點不合適時，將引起交流輸出信號失真。本實驗通過觀察Rw、Rc變化對放大器性能的影響，了解交流放大電路的工作特點。三、實驗步驟1、按原理圖連接電路（Ui、RL不接入），Rc接3KΩ。2、調整靜態(tài)工作點，調節(jié)Rw使URC=3V。3、ui輸入有效值為10mV，頻率為1KHz的正弦交流信號，用示波器觀察輸出信號是否失真。如果失真，略調RW消除失真。4、觀察電路參數(shù)變化對交流放大電路的影響：按表1所列各種條件改變參數(shù)，用示波器觀察放大電路的輸出電壓uo波形和幅值，用數(shù)字萬用表直流檔測量靜態(tài)參數(shù)URB1、URB2、UCE、URC，用交流毫伏表測量輸出電壓有效值Uo。并將觀察波形及測試值記錄在下表中。表1給定條件測試數(shù)據(jù)輸出波形計算數(shù)據(jù)調節(jié)RwRc（KΩ）RL(KΩ)URB1(V)URB2(V)UCE(V)URC(V)Uo(V)uoIB(μA)Ic(mA)AvURC=3V3K開路URC=3V3K2KURC=5.1V5.1K開路注：(1)URB1為電阻RB1兩端電壓，URC為電阻Rc兩端電壓。Uo為交流輸出電壓有效值。5、在Rc為3KΩ，RL開路的狀態(tài)下，增加輸入信號有效值至50mV，調節(jié)Rw增大、減小，記錄失真波形，并分析是飽和失真還是截止失真。Rw增大Rw減小失真失真四、實驗設備雙蹤示波器函數(shù)發(fā)生器交流毫伏表數(shù)字萬用表直流穩(wěn)壓電源電工電路基本模塊系統(tǒng)五、預習要求1、復習示波器、信號發(fā)生器和交流毫伏表的使用方法。2、復習固定偏置單管放大電路的工作原理，思考電路參數(shù)的改變對電路靜態(tài)工作點、放大倍數(shù)各有什么影響？如靜態(tài)工作點不合適，對輸出信號有何影響？3、熟悉實驗內容中的各項測試要求和方法。六、實驗思考題電路中RB1的作用是什么？能否省去？RE2的值對交流放大倍數(shù)有無影響？為什么？測試靜態(tài)參數(shù)和測試輸出電壓各用什么儀表？為什么？七、實驗報告要求1、整理測試數(shù)據(jù)和波形圖，說明失真波形的失真原因（截止或飽和）。2、總結Rw、Rc、RL變化對工作點、電壓放大倍數(shù)和輸出波形的影響。3、根據(jù)電路靜態(tài)參數(shù)估算電壓放大倍數(shù)并與實測值比較。記錄實驗中使用的儀器名稱及型號?；卮鹚伎碱}。實驗五集成運算放大器的基本運算電路一、實驗目的1、掌握集成運算放大器的線性應用。2、了解基本運算電路的特點和性能。二、實驗內容說明集成運放是高增益的直流放大器。若在它的輸出端和輸入端之間加上反饋網(wǎng)絡，就可實現(xiàn)各種不同的運算功能。1、反相比例運算放大器電路圖16-1為Vi1和Vi2直流信號的輸出電路。圖16-2所示為反相比例運算放大器電路，在理想條件下，它的輸出電壓與輸入電壓間的關系：Vo=－（RF/R1）*Vi閉環(huán)放大倍數(shù)為：AF=AV*F=Vo/Vi=－RF/R1可見此時AF僅取決于電阻RF及R1的數(shù)值。當RF=R1時，放大器僅起反相作用，故又稱反相器。運放正端所接電阻為平衡電阻。加入平衡電阻的目的是為了保持反相比例運算放大器電路的結構對稱，因此運放的兩個輸入電路的電阻必須相等。2、反相加法運算放大器電路圖16-3為反相加法運算放大器電路。它有幾個輸入端，能夠對幾個輸入信號電壓進行代數(shù)相加的運算。在理想情況下，輸出電壓與輸入電壓間的關系為：Vo=－（Vi1/R1+Vi2/R2）*RF圖16-1圖16-2反相比例運算電路圖16-3反相加法器電路3、同相比例運算放大器電路圖16-4同相比例運算電路圖16-5差動運算電路圖16-4為同相比例運算放大器電路。在理想條件下，它的輸出電壓與輸入電壓間的關系為：Vo=（1+RF/R1）*Vi4、差動運算放大器電路圖16-5為差動運算放大器電路。它的輸出電壓與輸入電壓間的關系為：Vo=RF/R1*（Vi2—Vi1）三、實驗內容及步驟1、反相比例運算放大器電路（1）電路調零所有輸入電阻接地（Vi=0）。即按圖16-2連接電路，Vi1接地。調節(jié)調零電位器，使輸出電壓Vo為零（零點調好后不可隨便變動調零電位器）。（2）按圖16-1、圖16-2連接反相比例放大器電路，調節(jié)電位器RW1使反相輸入端的輸入信號電壓Vi1如下表所示，測試并記錄相應的輸出電壓Vo，計算反相放大倍數(shù)。*（3）輸入一個f=1KHz，有效值Ui=100mv的正弦交流信號，測量輸出電壓并用示波器觀察波形。Uo=，定量畫出輸出波形。(看時間允許而定) 注：正弦交流信號直接從輸入電阻輸入，注意切勿與直流信號短路。Vi1(V)+0.4+0.2+0.1-0.1-0.2-0.4Vo(V)AvAv平均值Av計算值 2、