電路實(shí)驗(yàn)教案

1、電路實(shí)驗(yàn)教案第頁(yè)時(shí)- 月- 日課實(shí)驗(yàn)一電路元件伏安特性的測(cè)繪間星期 -題教學(xué)目的教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)課型實(shí)驗(yàn)講授教學(xué)媒體教法選擇教學(xué)過(guò)程教法運(yùn)用及板書(shū)要點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)會(huì)識(shí)別常用電路元件的方法。2. 掌握線(xiàn)性電阻、非線(xiàn)性電阻元件伏安特性的逐點(diǎn)測(cè)試法。3. 掌握實(shí)驗(yàn)裝置上直流電工儀表和設(shè)備的使用方法。二、原理說(shuō)明任何一個(gè)二端元件的特性可用該元件上的端電壓 U 與通過(guò)該元件的電流 I 之間的函數(shù)關(guān)系I f(U) 來(lái)表示，即用I-U 平面上的一條曲線(xiàn)來(lái)表征，這條曲線(xiàn)稱(chēng)為該元件的伏安特性曲線(xiàn)。1. 線(xiàn)性電阻器的伏安特性曲線(xiàn)是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線(xiàn)，如圖 3-1 中 a 曲線(xiàn)所示，該直線(xiàn)的斜率等于該電

2、阻器的電阻值。2. 一般的半導(dǎo)體二極管是一個(gè)非線(xiàn)性電阻元件， 其特性如圖 1-1中 c 曲線(xiàn)。正向壓降很小 （一般的鍺管約為 0.20.3V ，硅管約為0.50.7V ），正向電流隨正向壓降的升高而急驟上升，而反向電壓從零一直增加到十多至幾十伏時(shí)，其反向電流增加很小，粗略地可視為零?？梢?jiàn)，二極管具有單向?qū)щ娦裕聪螂妷杭拥眠^(guò)高，超過(guò)管子的極限值，則會(huì)導(dǎo)致管子擊穿損壞。3. 穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，其正向特性與普通二極管類(lèi)似，但其反向特性較特別， 如圖 1-1 中 d 曲線(xiàn)。在反向電壓開(kāi)始增加時(shí)，其反向電流幾乎為零，但當(dāng)反向電壓增加到某一數(shù)值時(shí)（稱(chēng)為電路實(shí)驗(yàn)教案第頁(yè)管子的穩(wěn)壓值，有

3、各種不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管）電流將突然增加，以后它的端電壓將維持恒定， 不再隨外加的反向電壓升高而增大。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序 號(hào)名稱(chēng)型號(hào)與規(guī)格數(shù) 量備 注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源010V12直流數(shù)字毫安表13直流數(shù)字電壓表14二極管2AP915穩(wěn)壓管2CW5116線(xiàn)性電阻器100,5101四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 測(cè)定線(xiàn)性電阻器的伏安特性按圖 1-2 接線(xiàn)，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓 U，從 0 伏開(kāi)始緩慢地增加， 一直到 10V ，記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)，并繪制出光滑的伏安特性曲線(xiàn)。U(v)0246810I(mA)圖 1-2圖 1-32. 測(cè)定半導(dǎo)體二極管的伏安特性按圖 1-3 接線(xiàn)， R 為限流電阻，測(cè)二

4、極管D 的正向特性時(shí)，第頁(yè)其正向電流不得超過(guò)25mA ，正向壓降可在 00.75V 之間取值。特別電路實(shí)驗(yàn)教案是在 0.50.75 之間更應(yīng)多取幾個(gè)測(cè)量點(diǎn)。作反向特性實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將圖 1-3 中的二極管 D 反接，且其反向電壓可加到 30V 左右，并繪制出光滑的伏安特性曲線(xiàn)。正向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)U(v)00.20.40.50.550.60.650.70.75I(mA)反向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)U(v)0-5-10-15-20-25-30I(mA)3. 測(cè)定穩(wěn)壓二極管的伏安特性只要將圖 1-3 中的二極管換成穩(wěn)壓二極管，重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 2 的測(cè)量，并繪制出光滑的伏安特性曲線(xiàn)。正向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)U(v)I(mA)反

5、向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)U(v)I(mA)五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 測(cè)二極管正向特性時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出應(yīng)由小至大逐漸增加， 應(yīng)時(shí)刻注意電流表讀數(shù)不得超過(guò) 25mA，穩(wěn)壓源輸出端切勿碰線(xiàn)短路。2.進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先估算電壓和電流值，合理選擇儀表的量程，勿使儀表超量程，儀表的極性亦不可接錯(cuò)。六、思考題1. 線(xiàn)性電阻與非線(xiàn)性電阻的概念是什么 ?電阻器與二極管的伏安特性有何區(qū)別？第頁(yè)2. 穩(wěn)壓二極管與普通二極管有何區(qū)別，其用途如何？時(shí)- 月-日課間星期 -題教學(xué)目的第頁(yè)實(shí)驗(yàn)二網(wǎng)絡(luò)定理的驗(yàn)證電路實(shí)驗(yàn)教案教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)課 型 實(shí)驗(yàn)講授 教學(xué)媒體教法選擇教學(xué)過(guò)程教法運(yùn)用及板書(shū)要點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證線(xiàn)性電路疊加原理和基爾霍

6、夫定律的正確性，從而加深對(duì)線(xiàn)性電路的疊加性和齊次性的認(rèn)識(shí)和理解。二、原理說(shuō)明疊加原理指出：在有幾個(gè)獨(dú)立源共同作用下的線(xiàn)性電路中，通過(guò)每一個(gè)元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。線(xiàn)性電路的齊次性是指當(dāng)激勵(lì)信號(hào)（某獨(dú)立源的值）增加或減小 K 倍時(shí)，電路的響應(yīng)（即在電路其他各電阻元件上所建立的電流和電壓值）也將增加或減小 K倍?；鶢柣舴蚨砂ɑ鶢柣舴螂娏鞫桑↘CL）和基爾霍夫電壓定律（ KVL）。KCL指對(duì)于集總參數(shù)電路中的任意節(jié)點(diǎn)， 在任意時(shí)刻， 流出或流入該節(jié)點(diǎn)電流的代數(shù)和等于零。 KVL指對(duì)于任何集總參數(shù)電路，在任意時(shí)刻，沿任意閉

7、合路徑巡行一周，各段電路電壓的代數(shù)和恒等于零。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)與規(guī)格數(shù) 量備注1直流穩(wěn)壓電源+6 ， 12V切換12可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0 10V13直流數(shù)字電壓表14直流數(shù)字毫安表1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)電路如圖 2-1 所示1. 按圖 2-1 電路接線(xiàn)，E1 為+6V、+12V切換電源，取 E1 +12V，第頁(yè)E2為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，調(diào)至+6V。2. 令 E1 電源單獨(dú)作用時(shí)（將開(kāi)關(guān) S1投向 E1 側(cè)，開(kāi)關(guān) S2投向短路側(cè)），用直流數(shù)字電壓表和毫安表（接電流插頭）測(cè)量各支路電流及各電阻元件兩電路實(shí)驗(yàn)教案端電壓，數(shù)據(jù)記入表格中。圖 2-1測(cè)量12I1I2I3ABBCCDDABD項(xiàng)目EEUUU

8、UU(v)(v)(mA)(mA)(mA)(v)(v)(v)(v)(v)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容E1 單 獨(dú)作用E2 單 獨(dú)作用E1、E2共同作用2E2 單獨(dú)作用3. 令E2電源單獨(dú)作用時(shí)（將開(kāi)關(guān) S1投向短路側(cè)，開(kāi)關(guān) S2投向 E2 側(cè)），重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟 2的測(cè)量和記錄。4. 令E1和E2 共同作用時(shí)（開(kāi)關(guān) S1和S2分別投向 E1和 E2 側(cè)）， 重復(fù)上述的測(cè)量和記錄。5. 將E2的數(shù)值調(diào)至 12V，重復(fù)上述第 3項(xiàng)的測(cè)量并記錄。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證線(xiàn)性電路的疊加性、齊次性和基爾霍夫定律。五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 測(cè)量各支路電流時(shí) , 應(yīng)注意儀表的極性 , 及數(shù)據(jù)表格中“、”號(hào)的記錄。2. 注意儀表量程的及時(shí)更換。

9、六、預(yù)習(xí)思考題1. 疊加原理中 E1、E2 分別單獨(dú)作用，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)如何操作？可否直接將不作用的電源（ E1或E2）置零（短接）第頁(yè)2. 實(shí)驗(yàn)電路中，若有一個(gè)電阻器改為二極管， 試問(wèn)疊加原理的迭加性與齊次性還成立嗎？為什么？3. 各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計(jì)算得出？試用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算并作結(jié)論。電路實(shí)驗(yàn)教案第頁(yè)時(shí)-月-日課實(shí)驗(yàn)三戴維南及諾頓定理間星期 -題有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定教學(xué)目的教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)課型實(shí)驗(yàn)講授教學(xué)媒體教法選擇教學(xué)過(guò)程教法運(yùn)用及板書(shū)要點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 驗(yàn)證戴維南定理的正確性。2. 驗(yàn)證諾頓定理定理的正確性2. 掌握測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法。二、原

10、理說(shuō)明1. 任何一個(gè)線(xiàn)性含源網(wǎng)絡(luò)， 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(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)（或稱(chēng)為含源一端口網(wǎng)絡(luò)）。戴維南定理指出：任何一個(gè)線(xiàn)性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個(gè)等效電壓源來(lái)代替，此電壓源的電動(dòng)勢(shì) Es等于這個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓 UOC，其等效內(nèi)阻 R0等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源均置零（理想電壓源視為短接，理想電流源視為開(kāi)路）時(shí)的等效電阻。諾頓定理：任何一個(gè)線(xiàn)性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個(gè)等效電流源來(lái)代替，此電流源的數(shù)值等于這個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流I SC，其等效內(nèi)阻 R0等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源均置零（理想電壓源視為短接，理想電流源視為開(kāi)路）時(shí)的等效電阻。3. 有源二端

11、網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)量方法， UOC和R0稱(chēng)為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。(1) 開(kāi)路電壓、短路電流法在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開(kāi)路時(shí)，用電壓表直接測(cè)其輸出端的開(kāi)路電壓 UOC，然后再將其輸出端短路， 用電流表測(cè)其短路電流I SC，則內(nèi)阻為RO=UOCI SC(2) 伏安法電路實(shí)驗(yàn)教案第頁(yè)用電壓表、電流表測(cè)出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性如圖3-1 所示。根據(jù)外特性曲線(xiàn)求出斜率 tg ，則內(nèi)阻RUUOCO=tg =I SCI用伏安法，主要是測(cè)量開(kāi)路電壓及電流為額定值 I N時(shí)的輸出端電壓值 UN，則內(nèi)阻為UURO=OCNI N若二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻值很低時(shí)，則不宜測(cè)其短路電流。圖 3-1圖 3-2(3) 半電壓法如圖 3-

12、2 所示，當(dāng)負(fù)載電壓為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路電壓一半時(shí)， 負(fù)載電阻 ( 由電阻箱的讀數(shù)確定 ) 即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻值。(4) 零示法在測(cè)量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓時(shí)，用電壓表進(jìn)行直接測(cè)量會(huì)造成較大的誤差，為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零示測(cè)量法，如圖 3-3 所示。第頁(yè)電路實(shí)驗(yàn)教案圖 3-3零示法測(cè)量原理是用一低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓相等時(shí)，電壓表的讀數(shù)將為“0”，然后將電路斷開(kāi)，測(cè)量此時(shí)穩(wěn)壓電源的輸出電壓，即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備 注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源010V12可調(diào)直流

13、恒流源0200mA13直流數(shù)字電壓表14直流數(shù)字毫安表15萬(wàn)用電表17電位 器1K/1W1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖 3-4(a)所示。第頁(yè)1. 用開(kāi)路電壓、短路電流法測(cè)定戴維南等效電路的 UOC和R0。按圖 3-4(a) 電路接入穩(wěn)壓電源 ES和恒流源 I S及可變電阻箱 RL，測(cè)定 UOC和R0。UOC(v)I SC(mA)R0=UOC/I SC( )電路實(shí)驗(yàn)教案2. 負(fù)載實(shí)驗(yàn)按圖 3-4(a) 改變 RL阻值，測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性。RL ( )U(v)I(mA)03. 驗(yàn)證戴維南定理用一只 1K的電位器， 將其阻值調(diào)整到等于按步驟 “ 1”所得的等效電阻 R0之值，然后令其與直

14、流穩(wěn)壓電源（調(diào)到步驟“1”時(shí)所測(cè)得的開(kāi)路電壓 UOC之值）相串聯(lián)，如圖 3-4(b) 所示，仿照步驟“ 2”測(cè)其外特性，對(duì)戴氏定理進(jìn)行驗(yàn)證。RL( )U(v)I(mA)04. 測(cè)定有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻 ( 又稱(chēng)入端電阻 ) 的其它方法：將被測(cè)有源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有獨(dú)立源置零( 將電流源 I S斷開(kāi)；去掉電壓源，并在原電壓端所接的兩點(diǎn)用一根短路導(dǎo)線(xiàn)相連 ) ，然后用伏安法或者直接用萬(wàn)用電表的歐姆檔去測(cè)定負(fù)載 RL開(kāi)路后輸出端兩點(diǎn)間的電阻，此即為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻 R0或稱(chēng)網(wǎng)絡(luò)的入端電阻 Ri 。5. 用半電壓法和零示法測(cè)量被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻 R0 及其開(kāi)路電壓 UOC，線(xiàn)路及數(shù)據(jù)表格自擬。五、實(shí)驗(yàn)注意

15、事項(xiàng)第頁(yè)dxdyxdyxdyxdyxdy,LOAABBOD由于 xdy0,xdy0,OABOxdydxdy1r 2 .ABD42. 簡(jiǎn)化二重積分例 2 計(jì)算e y2dxdy ,其中 D 是以 O (0,0), A(1,1), B(0,1) 為頂點(diǎn)的三角形D閉區(qū)域 .電路實(shí)驗(yàn)教案yB A1Do1x解令 P 0, Qxe y2,則QPe y 2 ,xy應(yīng)用格林公式 ,有e y2dxdyxe y2dyxe y2dy1xe x2dx1 (1 e 1).DOAAB BOOA02例3計(jì)算xdyydx,其中 L 為一條無(wú)重點(diǎn) ,分段光滑且不經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的L x2y2連續(xù)閉曲線(xiàn) , L 的方向?yàn)槟鏁r(shí)針?lè)较?yLD

16、ox1. 注意測(cè)量時(shí)，電流表量程的更換。2. 步驟“ 4”中，電源置零時(shí)不可將穩(wěn)壓源短接。3. 用萬(wàn)用電表直接測(cè) R0時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨(dú)立源必須先置零，以免損壞萬(wàn)用電表，其次，歐姆檔必須經(jīng)調(diào)零后再進(jìn)行測(cè)量。4. 改接線(xiàn)路時(shí)，要關(guān)掉電源。六、預(yù)習(xí)思考題1.在求戴維南等效電路時(shí)，作短路實(shí)驗(yàn)，測(cè)I SC的條件是什么？在本實(shí)驗(yàn)中可否直接作負(fù)載短路實(shí)驗(yàn)？請(qǐng)實(shí)驗(yàn)前對(duì)線(xiàn)路 3-4(a) 預(yù)先作好計(jì)算，以便調(diào)整實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路及測(cè)量時(shí)可準(zhǔn)確地選取電表的量程。2. 說(shuō)明測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路電壓及等效內(nèi)阻的幾種方法，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 根據(jù)步驟 2和3，分別繪出曲線(xiàn)，驗(yàn)證戴維南定理的正確性，并分析產(chǎn)生誤差的原因。

17、2.根據(jù)步驟 1、4、5各種方法測(cè)得的 UOC與 R0與預(yù)習(xí)時(shí)電路計(jì)電路實(shí)驗(yàn)教案算的結(jié)果作比較，你能得出什么結(jié)論。3. 歸納、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4. 心得體會(huì)第頁(yè)時(shí)- 月- 日間星期 -課實(shí)驗(yàn)四受控源 VCVS、 VCCS、 CCVS、 CCCS的實(shí)驗(yàn)研究題教學(xué)目的教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)課 型 實(shí)驗(yàn)講授 教學(xué)媒體教法選擇教學(xué)過(guò)程教法運(yùn)用及板書(shū)要點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 了解用運(yùn)算放大器組成四種類(lèi)型受控源的線(xiàn)路原理。2 測(cè)試受控源轉(zhuǎn)移特性及負(fù)載特性。二、原理說(shuō)明1運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱(chēng)運(yùn)放）的電路符號(hào)及其等效電路如圖4 1所示：圖41運(yùn)算放大器是一個(gè)有源三端器件，它有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，若信號(hào)從“”端輸入，則輸出信

18、號(hào)與輸入信號(hào)相位相同，故稱(chēng)為同相輸入端；若信號(hào)從“”端輸入，則輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反，故稱(chēng)為反相輸入端。運(yùn)算放大器的輸出電壓為u0 A0(u p-u n)其中 A0是運(yùn)放的開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)， 在理想情況下， A0與運(yùn)放的輸入電阻 Ri 均為無(wú)窮大，因此有upun電路實(shí)驗(yàn)教案u p0i nuni p0RipRin第頁(yè)這說(shuō)明理想運(yùn)放具有下列三大特征（1）運(yùn)放的“”端與“”端電位相等，通常稱(chēng)為“虛短路”。（2）運(yùn)放輸入端電流為零，即其輸入電阻為無(wú)窮大。（3）運(yùn)放的輸出電阻為零。以上三個(gè)重要的性質(zhì)是分析所有具有運(yùn)放網(wǎng)絡(luò)的重要依據(jù)。要使運(yùn)放工作，還須接有正、負(fù)直流工作電源（稱(chēng)雙電源），有的運(yùn)放可用單

19、電源工作。2、理想運(yùn)放的電路模型是一個(gè)受控源 電壓控制電壓源（即VCVS），如圖 4 2(a) 所示，在它的外部接入不同的電路元件，可構(gòu)成四種基本受控源電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的各種模擬運(yùn)算或模擬變換。3、所謂受控源，是指其電源的輸出電壓或電流是受電路另一支路的電壓或電流所控制的。當(dāng)受控源的電壓（或電流）與控制支路的電壓（或電流）成正比時(shí)，則該受控源為線(xiàn)性的。根據(jù)控制變量與輸出變量的不同可分為四類(lèi)受控源：即電壓控制電壓源（ VCVS）、電壓控制電流源（ VCCS）、電流控制電壓源（ CCVS）、電流控制電流源 （CCCS）。電路符號(hào)如圖 42所示。理想受控源的控制支路中只有一個(gè)獨(dú)立變量 （電壓或

20、電流），另一個(gè)變量為零， 即從輸入口看理想受控源或是短路（即輸入電阻 Ri 0，因而 u1 0）或是開(kāi)路（即輸入電導(dǎo) Gi0，因而輸入電流 i 10），從輸出口看，理想受控源或是一個(gè)理想電壓源或是一個(gè)理想電流源。電路實(shí)驗(yàn)教案第頁(yè)4、受控源的控制端與受控端的關(guān)系稱(chēng)為轉(zhuǎn)移函數(shù)四種受控源轉(zhuǎn)移函數(shù)參量的定義如下（1）壓控電壓源（ VCVS）U2f(U 1) U2/U1稱(chēng)為轉(zhuǎn)移電壓比（或電壓增益）。（2）壓控電流源（ VCCS）I2f(U 1)gmI 2/U 1稱(chēng)為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。（3）流控電壓源（ CCVS）U2f(I1)rmU2/I1稱(chēng)為轉(zhuǎn)移電阻。（4）流控電流源（ CCCS）I 2 f(I 1) I 2

21、/I 1 稱(chēng)為轉(zhuǎn)移電流比（或電流增益） 。5 、用運(yùn)放構(gòu)成四種類(lèi)型基本受控源的線(xiàn)路原理分析（1）壓控電壓源（ VCVS）如圖 43所示圖43由于運(yùn)放的虛短路特性，有upunu1 i2 unu1R2R2又因運(yùn)放內(nèi)阻為有 i1i2因此 u iR+i Ri2(R+R) (R +R) (1+R1)u121 12 212u112R2R2即運(yùn)放的輸出電壓 u2 只受輸入電壓 u1的控制與負(fù)載 RL大小無(wú)關(guān)，電路模型如圖 4 2(a)所示。轉(zhuǎn)移電壓比 u21R1u1R2為無(wú)量綱，又稱(chēng)為電壓放大系數(shù)。第頁(yè)電路實(shí)驗(yàn)教案這里的輸入、輸出有公共接地點(diǎn)，這種聯(lián)接方式稱(chēng)為共地聯(lián)接。（2）壓控電流源（ VCCS） 將圖

22、4 3的 R1 看成一個(gè)負(fù)載電阻RL，如圖 44所示，即成為壓控電流源 VCCS。圖64此時(shí)，運(yùn)放的輸出電流iL i Runu1RR即運(yùn)放的輸出電流 i L只受輸入電壓 u1的控制，與負(fù)載 RL大小無(wú)關(guān)。電路模型如圖 4 2(b) 所示。轉(zhuǎn)移電導(dǎo)i L1gm（S）u1R這里的輸入、輸出無(wú)公共接地點(diǎn)，這種聯(lián)接方式稱(chēng)為浮地聯(lián)接。（3）流控電壓源（ CCVS）如圖 45所示由于運(yùn)放的 “”端接地，所以 up 0，“”端電壓 un 也為零，此時(shí)運(yùn)放的“”端稱(chēng)為虛地點(diǎn)。顯然，流過(guò)電阻 R的電流 i 1就等于網(wǎng)絡(luò)的輸入電流 i S。此時(shí)，運(yùn)放的輸出電壓 u2-i 1R-i SR，即輸出電壓 u2只受輸入電

23、流 i S的控制，與負(fù)載 RL大小無(wú)關(guān)，電路模型如圖 42(c) 所示。u 2轉(zhuǎn)移電阻r mR（）i S此電路為共地聯(lián)接。第頁(yè)電路實(shí)驗(yàn)教案圖45（4）流控電流源（ CCCS）如圖 46 所示：圖46ua -i 2R2 -i 1R1iRi 1 (1+R1R1L i 1 +i 2 i 1 + 1)i 1 =(1+)i SR2RR22即輸出電流 i L只受輸入電流 i S的控制，與負(fù)載 RL大小無(wú)關(guān)。電路模型如圖 42(d) 所示i轉(zhuǎn)移電流比iRL(11 )SR2為無(wú)量綱，又稱(chēng)為電流放大系數(shù)。此電路為浮地聯(lián)接。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直 流 穩(wěn)壓 電 010V12源0200mA1

24、可調(diào)直流恒流源3直流數(shù)字電壓表14直流數(shù)字毫安表1第頁(yè)電路實(shí)驗(yàn)教案四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本次實(shí)驗(yàn)中受控源全部采用直流電源激勵(lì)，對(duì)于交流電源或其它電源激勵(lì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一樣的。1 測(cè)量受控源 VCVS的轉(zhuǎn)移特性 U2=f(U 1 ) 及負(fù)載特性 U2=f(I L )實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路如圖 4 7。U1為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源， RL 為可調(diào)電阻箱。圖 4 7（1）固定 RL 2K，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓 U1，使其在 06V范圍內(nèi)取值，測(cè)量 U1及相應(yīng)的 U2值，繪制 U2f(U 1) 曲線(xiàn)，并由其線(xiàn)性部分求出轉(zhuǎn)移電壓比。測(cè)量值U1 (V)U2 (V)實(shí)驗(yàn)計(jì)算值理論計(jì)算值（2）保持 U12V，令RL 阻值從 1K增至，測(cè)

25、量 U2及I L，繪制U2 f(I L) 曲線(xiàn)。RL(K )U2 (V)I L(mA)2 測(cè)量受控源 VCCS的轉(zhuǎn)移特性 I Lf(U 1) 及負(fù)載特性 I Lf(U 2)實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路如圖 4 8第頁(yè)電路實(shí)驗(yàn)教案圖48（1）固定 RL 2K，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓 U1，使其在 0 5V范圍內(nèi)取值。測(cè)量 U1及相應(yīng)的 I L, 繪制 I L f(U 1) 曲線(xiàn)，并由其線(xiàn)性部分求出轉(zhuǎn)移電導(dǎo)gm。U1(V)測(cè)量值I L(mA)實(shí)驗(yàn)計(jì)算值gm(S)理論計(jì)算值gm(S)（2）保持 U1 2V，令 RL從0增至 5K，測(cè)量相應(yīng)的 I L及U2，繪制 I L f(U 2) 曲線(xiàn)。RL(K )I L (mA)

26、U2 (V)3 、測(cè)量受控源 CCVS的轉(zhuǎn)移特性 U2f(I S) 及負(fù)載特性 U2 f(I L)實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路如圖 4 9。 I S為可調(diào)直流恒流源， RL 為可調(diào)電阻箱。圖49（1）固定 RL2K，調(diào)節(jié)直流恒流源輸出電流 I S，使其在 0 0.8mA范圍內(nèi)取值，測(cè)量 I S及相應(yīng)的 U2值，繪制 U2 f(I S) 曲線(xiàn)，并由其線(xiàn)性部分求出轉(zhuǎn)移電阻 r m。I S(mA)測(cè)量值U2(V)實(shí)驗(yàn)計(jì)算值 r m(K )電路實(shí)驗(yàn)教案理論計(jì)算值 r m(K )（2）保持 I S 0.3mA，令 RL從1K增至，測(cè)量 U2及I L值，繪制負(fù)載特性曲線(xiàn) U2f(I L ) 。RL(K )U2 (V)I L(

27、mA)五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1實(shí)驗(yàn)中，注意運(yùn)放的輸出端不能與地短接，輸入電壓不得超過(guò)10V。2 在用恒流源供電的實(shí)驗(yàn)中，不要使恒流源負(fù)載開(kāi)路。六、預(yù)習(xí)思考題1受控源與獨(dú)立源相比有何異同點(diǎn)？2四種受控源中的、 gm、r m和的意義是什么？第頁(yè)時(shí)- 月- 日課實(shí)驗(yàn)五RC一階電路和 RLC二階電路的響應(yīng)測(cè)試間星期 -題教學(xué)目的教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)課型實(shí)驗(yàn)講授教學(xué)媒體教法選擇教學(xué)過(guò)程教法運(yùn)用及板書(shū)要點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 測(cè)定 RC一階電路的零輸入響應(yīng)，零狀態(tài)響應(yīng)及完全響應(yīng)。2. 學(xué)習(xí)電路時(shí)間常數(shù)的測(cè)定方法。3. 掌握有關(guān)微分電路和積分電路的概念。4. 進(jìn)一步學(xué)會(huì)用示波器測(cè)繪圖形。二、原理說(shuō)明1. RC 一階電路的

28、零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)分別按指數(shù)規(guī)律衰減和增長(zhǎng)，其變化的快慢決定于電路的時(shí)間常數(shù)。2. 時(shí)間常數(shù)的測(cè)定方法圖5-1(a) 所示電路用示波器測(cè)得零輸入響應(yīng)的波形如圖5-1(b) 所示。根據(jù)一階微分方程的求解得知ucEe-t / RCEe-t / 當(dāng) t 時(shí)， Uc() 0.368E電路實(shí)驗(yàn)教案此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增長(zhǎng)到0.632E所對(duì)應(yīng)的時(shí)間測(cè)得，如圖 5-1(c) 所示。第頁(yè)(b)零輸入響應(yīng)(a) RC一階電路(c)零狀態(tài)響應(yīng)圖 5-13. 微分電路和積分電路是 RC一階電路中較典型的電路， 它對(duì)電路元件參數(shù)和輸入信號(hào)的周期有著特定的要求。一個(gè)簡(jiǎn)單的RC串聯(lián)電路，在方波序

29、列T脈沖的重復(fù)激勵(lì)下，當(dāng)滿(mǎn)足RC?時(shí)（ T為方波脈沖的重復(fù)周期） ，且由 R2端作為響應(yīng)輸出，如圖 5-2(a) 所示。這就構(gòu)成了一個(gè)微分電路，因?yàn)榇藭r(shí)電路的輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的微分成正比。(a)微分電路(b)積分電路圖 5-2若將圖 5-2(a) 中的 R 與 C 位置調(diào)換一下，即由C 端作為響應(yīng)輸出，且當(dāng)電T路參數(shù)的選擇滿(mǎn)足 RC?條件時(shí)，如圖5-2(b) 所示即構(gòu)成積分電路，因2為此時(shí)電路的輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的積分成正比。一個(gè)二階電路在方波正、負(fù)階躍信號(hào)的激磁下，可獲得零狀態(tài)與零輸入響應(yīng)，其響應(yīng)的變化軌跡決定于電路的固有頻率，當(dāng)調(diào)節(jié)電路的元件參數(shù)值，使電路的固有頻率分別為

30、負(fù)實(shí)數(shù)、共軛復(fù)數(shù)及虛數(shù)時(shí)，可獲得單調(diào)地衰減、衰減振蕩和等幅振蕩的響應(yīng)。在實(shí)驗(yàn)中可獲得過(guò)阻尼，欠阻尼和臨界阻尼這三種響應(yīng)圖形。電路實(shí)驗(yàn)教案第頁(yè)三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱(chēng)型號(hào)與規(guī)數(shù)量備注格1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器12雙蹤示波器1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)線(xiàn)路板的結(jié)構(gòu)如圖 5-3 所示，認(rèn)清 R、C元件的布局及其標(biāo)稱(chēng)值，各開(kāi)關(guān)的通斷位置等等。1. RC 一階電路的測(cè)試，選擇動(dòng)態(tài)線(xiàn)路板上 R、C元件，令(1) R10K，C1000PF組成如圖 10-1(a) 所示的 RC充放電電路， E為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出，取 Um 3V，f 1KHz的方波電壓信號(hào)，并通過(guò)兩根同軸電纜線(xiàn)，將激勵(lì)源 u和響應(yīng) uc的信號(hào)分別連至示波器的兩個(gè)輸

31、入口 YA和YB，這時(shí)可在示波器的屏幕上觀(guān)察到激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律，求測(cè)時(shí)間常數(shù)，并描繪 u及uc波形。少量改變電容值或電阻值，定性觀(guān)察對(duì)響應(yīng)的影響，記錄觀(guān)察到的現(xiàn)象。 (2)令 R10K， C3300PF，觀(guān)察并描繪響應(yīng)波形，繼續(xù)增大 C之值，定性觀(guān)察對(duì)響應(yīng)的影響。2. 選擇動(dòng)態(tài)板上 R、 C元件 , 組成如圖 10-2(a) 所示微分電路 ,令 C 3300PF，R30K。在同樣的方波激勵(lì)信號(hào) (Um3V，f 1KHz)作用下，觀(guān)測(cè)并描繪激勵(lì)與響應(yīng)的波形。增減 R之值，定性觀(guān)察對(duì)響應(yīng)的影響，并作記錄。當(dāng) R增至?xí)r，輸入輸出波形有何本質(zhì)上的區(qū)別？3.RLC二階電路的測(cè)試。 動(dòng)態(tài)電路實(shí)驗(yàn)板如圖

32、 5-3 所示。利用動(dòng)態(tài)線(xiàn)路板中的元件與開(kāi)關(guān)的配合作用，組成如圖 5-4 所示的 GCL并聯(lián)電路。令R1 10K， L10mH，C1000PF，R2為 10K可調(diào)電阻器，令函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出為 Um3V，f 1KHz的方波脈沖信號(hào)，通過(guò)同軸電纜線(xiàn)接至上圖的激勵(lì)端，同時(shí)用同軸電纜線(xiàn)將激勵(lì)端和響應(yīng)輸出端接至雙蹤示波器的YA和 YB兩個(gè)輸入口。電路實(shí)驗(yàn)教案第頁(yè)圖 5-41. 調(diào)節(jié)可變電阻器 R2之值，觀(guān)察二階電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)由過(guò)阻尼過(guò)渡到臨界阻尼，最后過(guò)渡到欠阻尼的變化過(guò)渡過(guò)程，分別定性地描繪、記錄響應(yīng)的典型變化波形。2. 調(diào)節(jié) R2使示波器熒光屏上呈現(xiàn)穩(wěn)定的欠阻尼響應(yīng)波形， 定量測(cè)定

33、此時(shí)電路的衰減常數(shù)和振蕩頻率d。3. 改變一組電路參數(shù)，如增、減 L或C之值，重復(fù)步驟 2的測(cè)量，并作記錄，描繪二階電路過(guò)阻尼、 臨界阻尼和欠尼的響應(yīng)波形。隨后仔細(xì)觀(guān)察，改變電路參數(shù)時(shí)，d與的變化趨勢(shì)，并作記錄電 路 參元件參數(shù)測(cè)量值數(shù)實(shí)驗(yàn)次數(shù)R1R2LC110K調(diào)10mH1000PF210K至10mH3300PF某310K10mH0.33 f一430K欠10mH3300PF5阻尼6態(tài)五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1示波器的輝度不要過(guò)亮。2調(diào)節(jié)儀器旋鈕時(shí)，動(dòng)作不要過(guò)猛。第頁(yè)3調(diào)節(jié)示波器時(shí)，要注意觸發(fā)開(kāi)關(guān)和電平調(diào)節(jié)旋鈕的配合使用，以使顯示的波形穩(wěn)定。4 作定量測(cè)定時(shí)，“ t/div ”和“ v/div ”的微

34、調(diào)旋鈕應(yīng)旋至“校準(zhǔn)”位置。電路實(shí)驗(yàn)教案5 為防止外界干擾， 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的接地端與示波器的接地端要連接在一起（稱(chēng)共地） 。六、預(yù)習(xí)思考題1. 什么樣的電信號(hào)可作為 RC一階電路零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的激勵(lì)信號(hào)？2. 已知 RC一階電路 R10K， C 0.1 f ，試計(jì)算時(shí)間常數(shù)。3. 積分電路和微分電路這兩種電路有何功用？時(shí)- 月- 日間星期 -第頁(yè)課實(shí)驗(yàn)六R、L、 C串聯(lián)諧振電路的研究題教學(xué)目的教學(xué)重點(diǎn)教學(xué)難點(diǎn)課型實(shí)驗(yàn)講授教學(xué)媒體教法選擇教學(xué)過(guò)程教 法 運(yùn) 用 及板書(shū)要點(diǎn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)試 R、 L、 C串聯(lián)諧振電路的幅頻特性曲線(xiàn)。2. 加深理解電路發(fā)生諧振的條件、特點(diǎn)、掌握電路品質(zhì)因數(shù)的物理意義及其測(cè)定方法。二、原理說(shuō)明1. 在圖 6-1 所示的 R、L、C串聯(lián)電路中，當(dāng)正弦交流信號(hào)源的頻率 f改變時(shí)，電路中的感抗、容抗隨之而變，電路中的電流也隨f 而變。取電路電流 I 作為響應(yīng)，當(dāng)輸入電壓 Ui 維持不變時(shí)， 在不同信號(hào)頻率的激勵(lì)下，測(cè)出電阻 R兩端U電壓 U0之值，則 I=0，然后以 f 為橫坐標(biāo)，以 I 為縱坐標(biāo)，繪出光滑的曲R線(xiàn)，此即為幅頻特性，亦稱(chēng)電流諧振曲線(xiàn)，如圖