6.9計算機專業(yè)實驗指導(dǎo)書new

PAGE1—PAGE23—電路與模擬電子實驗東華大學(xué)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(yīng)用………………………5四、電路與模擬電子實驗內(nèi)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(xué)的一種重要方法，而電工學(xué)又是一門實踐性很強的學(xué)科，因此，電工電子技術(shù)實驗在電工學(xué)教學(xué)環(huán)節(jié)中更顯得重要。電工電子技術(shù)實驗除了進一步鞏固理論知識之外，還應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生掌握科學(xué)實驗技能，為將來從事科技工作打好必要的基礎(chǔ)。通過電工電子技術(shù)實驗，要求學(xué)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(shè)備。能單獨安排并進行簡單的實驗。能準(zhǔn)確讀取實驗數(shù)據(jù)，繪制工整的實驗曲線，分析實驗結(jié)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(jié)合我校幾年來的教學(xué)實踐和設(shè)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(nèi)容，并把常用電工儀表和電子儀器等設(shè)備較有系統(tǒng)地編入在內(nèi)，以便學(xué)生預(yù)習(xí)時參考，且有利于單獨設(shè)課。由于我們對電工學(xué)的教學(xué)大綱還研究得不夠，水平也有限，又受到教學(xué)設(shè)備的限制，因此，對實驗內(nèi)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(xué)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(xué)生在每次實驗前應(yīng)認(rèn)真預(yù)習(xí)，編寫預(yù)習(xí)報告，了解實驗內(nèi)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(xué)生的預(yù)習(xí)情況，未經(jīng)預(yù)習(xí)者不得進行實驗。3．學(xué)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(shè)備，未經(jīng)老師許可不得任意動用。5．實驗時應(yīng)聽從教師指導(dǎo)。實驗線路應(yīng)簡潔合理，導(dǎo)線的粗、細、長、短要選擇得恰當(dāng)，線路接好后應(yīng)反復(fù)檢查，確認(rèn)無誤時才接通電源。每當(dāng)合閘通電時，應(yīng)提醒同學(xué)注意，防止觸電。6．實驗必須嚴(yán)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(yīng)加以糾正。7．實驗時必須保持儀器設(shè)備在正常情況下運行。如發(fā)現(xiàn)故障或損壞，應(yīng)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(yīng)特別注意人生安全。操作時，人應(yīng)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(yīng)及時報告指導(dǎo)教師。9．實驗結(jié)束時，不要立即拆線，應(yīng)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(dǎo)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(jié)束后，須將導(dǎo)線、儀器設(shè)備等整理好，恢復(fù)原位，并將原始數(shù)據(jù)填入正式表格中，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，才能離開實驗室。三、九孔板的應(yīng)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(jié)構(gòu)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(dāng)于一個節(jié)點，節(jié)點互相之間沒有關(guān)系，孔用于連接導(dǎo)線和器件，使用專用的器件和專用的導(dǎo)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(nèi)容實驗一疊加原理一、實驗?zāi)康尿炞C疊加原理。利用疊加原理實驗結(jié)果驗證基爾霍夫定理。二、實驗內(nèi)容說明疊加原理是線性電路重要性質(zhì)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(yīng)用疊加原理時應(yīng)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(yīng)將其它電源去掉，但應(yīng)保留其內(nèi)阻，因此對恒壓源應(yīng)短路，對恒流源應(yīng)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(yīng)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(jié)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(jié)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(jié)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(dǎo)線短路。四、實驗設(shè)備可調(diào)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(yù)習(xí)要求了解操作步驟。預(yù)習(xí)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(jié)實驗結(jié)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?zāi)康?、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(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源和數(shù)字式直流電壓表的使用。二、實驗內(nèi)容說明1、戴維寧定理任何一個有源二端網(wǎng)絡(luò)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(luò)的開路電壓，其等效內(nèi)阻R0等于該有源二端網(wǎng)絡(luò)所對應(yīng)的無源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。有源二端網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(luò)輸出端短路，用電流表測其短路電流ISC，則等效內(nèi)阻R0=UOC/ISC。伏安法用電壓表、電流表測出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性。根據(jù)外特性曲線求出斜率tgФ,則等效內(nèi)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(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)旋鈕，使電流達到設(shè)定值，去除電流表，將輸出C、D按極性準(zhǔn)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(diào)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(diào)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(luò)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(diào)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(shè)備可調(diào)直流穩(wěn)壓電源可調(diào)電阻箱（可變電阻器）電工電路基本模塊系統(tǒng)五、預(yù)習(xí)要求對實驗電路預(yù)先計算出E0和R0以便調(diào)整實驗線路及測量時可準(zhǔn)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(yù)習(xí)時電路計算的結(jié)果比較，你能得出什么結(jié)論。3、歸納、總結(jié)實驗結(jié)果。4、心得體會及其它。實驗三 單相半波整流電路一、實驗?zāi)康牧私獠⑹煜ふ鞯母拍钜约皟x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(biāo)出坐標(biāo)數(shù)值，并標(biāo)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(biāo)出坐標(biāo)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(biāo)出坐標(biāo)數(shù)值。Vo（直流平均電壓）=（）。圖11-2圖11-3圖11-4四、實驗設(shè)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(yù)習(xí)內(nèi)容復(fù)習(xí)單相半波（全波）整流濾波電路原理。復(fù)習(xí)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(yīng)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?zāi)康?、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(xué)習(xí)交流放大電路靜態(tài)參數(shù)和動態(tài)指標(biāo)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(diào)節(jié)Rw可改變T1的基極靜態(tài)電流，以設(shè)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(dāng)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(diào)整靜態(tài)工作點，調(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(shè)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(yù)習(xí)要求1、復(fù)習(xí)示波器、信號發(fā)生器和交流毫伏表的使用方法。2、復(fù)習(xí)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(nèi)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(jié)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?zāi)康?、掌握集成運算放大器的線性應(yīng)用。2、了解基本運算電路的特點和性能。二、實驗內(nèi)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(luò)，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(guān)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(dāng)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(jié)構(gòu)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?qū)讉€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(guān)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(guān)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(guān)系為：Vo=RF/R1*（Vi2—Vi1）三、實驗內(nèi)容及步驟1、反相比例運算放大器電路（1）電路調(diào)零所有輸入電阻接地（Vi=0）。即按圖16-2連接電路，Vi1接地。調(diào)節(jié)調(diào)零電位器，使輸出電壓Vo為零（零點調(diào)好后不可隨便變動調(diào)零電位器）。（2）按圖16-1、圖16-2連接反相比例放大器電路，調(diào)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(yīng)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A(chǔ)v計算值 2、