电工与电子技术II实验学生指导版.docx
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电工与电子技术II实验学生指导版
实验一常用电子仪器的使用
一、实验目的:
1,学习电子电路实验中常用的电子仪器---示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表等的主要技术指标、性能及正确使用方法。
2,初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。
二、实验设备及仪表
表1-1实验设备及仪表
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
直流稳压电源
DF1713
1
2
函数信号发生器
DF1641
1
3
示波器
YB4324
1
4
交流毫伏表
DF2173
1
5
实验电路板
1
三、实验内容
1.测量示波器内的标准信号
用机内校准信号(probeadjust)(方波f=1(1
2%)KHZ),电压幅度0.5(1
2%)V对示波器进行自检。
(1)调出“标准信号”波形:
将示波器校准信号输出通过专用电缆线于CH1(或CH2)输入插口接通,调节示波器各有关旋钮,将扫描方式开关置“自动”位置,对校准信号的频率和幅值正确选择扫描开关(sec/div)及Y轴灵敏度开关(Volts/div)位置,则在荧光屏上可显示出一个或数个周期的方波。
(2)校准“校准信号”幅度:
将Y轴灵敏度(volts/div)微调旋钮(variable)置“校准(cal)”位置,Y轴灵敏度开关置适当位置,读取校准信号幅度,填入表1-2.
表1-2数据记录
项目
幅度
频率
上升时间
下降时间
标准值
0.5VP-P
1KHz
实测值
(3)校准“校准信号”频率:
将扫速微调旋钮(sec/div)置“校准”位置,扫速开关置适当位置,读取校准信号周期,记入表1-2.
(4)测量“校准信号”的上升时间和下降时间:
调节“Y轴灵敏度”开关位置及微调旋钮,并移动波形,使方波波形在垂直方向上正好占据中心轴上,且上下对称,便于阅读。
通过扫速开关逐级提高扫描速度,使波形在X轴方向扩展(必要时可以利用扫速扩展(pull)”开关将波形再扩展5倍),并同时调节触发电平旋钮,从荧光屏上清楚的读出上升时间和下降时间,填入表1-2.
2.用示波器和交流毫伏表测量信号参数
图1-1正弦信号的测量线路
令函数信号发生器输出频率分别为100Hz,1KHz,10KHz,100KHz,有效值均为1V(交流毫伏表测量值)的正弦波信号。
改变示波器扫描开关及Y轴灵敏度开关位置,测量信号源输出电压的频率及峰值
,填入表1-3
表1-3数据记录
信号电压频率
示波器测量值
交流电压毫伏表
读数/V
示波器测量值
周期/ms
频率/Hz
峰值/V
有效值/V
100Hz
1KHz,
10KHz
100KHz
四、回答问题:
1.开机后未输入信号,荧光屏上没有扫描线,可以采取哪些措施找到扫描线?
2.在单踪工作方式下,输入正弦波信号,如果屏幕出现图1-2所示几种情形,因如何调节示波器有关旋钮,才能显示稳定的便于测量的正弦波?
图1-2示波器显示屏出现的几种情形
实验二叠加原理和戴维宁定理
一、实验目的
1、牢固掌握叠加原理的基本概念,进一步验证叠加原理的正确性。
2、验证戴维宁定理。
3、掌握测量等效电动势与等效内阻的方法。
二、实验原理
请同学们自己预习教科书中相关的叠加原理和戴维宁定理的内容。
三、实验线路
图2-1叠加原理实验线路
图2-2戴维宁定理实验线路
四、实验设备及仪表
表2-1实验设备及仪表
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
直流稳压电源
DF1713
1
2
直流电流表
1
3
万用表
YB4324
1
4
直流电路实验板
1
五、实验内容及步骤
1、叠加原理实验
按图2-1接线,E1,E2由稳压电源供电,其中E1=12V,E2=6V。
E1、E2两电源是否作用于电路,分别由开关S1和S2来控制,当开关投向短侧时说明该电源不作用于电路。
实验前,将开关S1、S2投向短路一侧,调节稳压电源E1、E2分别为12V和6V。
1)接通E1=12V电源,S2投短路侧,测量E1单独作用时各支路电流,测量结果填入表2-1中。
2)接通S1投短路侧,E2=6V电源,测量E2单独作用时各支路电流,测量结果填入表2-1中。
3)接通E1=12V电源,E2=6V电源,测量E1和E2共同作用下各支路电流,测量结果填入表2-2-1中。
2、戴维宁定理实验
按图2-2接线。
1)测网络的开路电压UOC。
将RL断开,用电压表测含源二端口网络开路电压UOC,(A、B两点间电压),即得等效电压源的等效电动势ES。
记入表2-2中。
2)测网络的短路电流ISC,将RL断开,将电流表的两端分别接至A、B两点(A端接电流表“+”,B端接电流表“-”),则电流表读数即为含源二端口网络短路电流ISC,也即为等效电流源的等效电流IS。
记入表2-2中。
3)测含源二端口网络入端电阻Ro。
三种方法测量,结果记入表2-2中。
:
a)先将电压源和负载RL从电路中断开,并将原电压源所接的两点用一根导线短接。
用万用表测出A、B两点间的电阻RAB(RAB=RO)。
b)测含源二端口网络开路电压UOC和含源二端口网络短路电流ISC,求出入端电阻RO。
(RO=UOC/ISC)
c)先断开RL,测网络的开路电压UOC。
再将RF接上(S2投向N位置),用电压表测负载RL的两端电压UAB,调节,使UAB=(1/2)⨯UOC,则有RO=RL。
(为什么?
)
*4)(选做)A、B间接RL(分别取250Ω和500Ω),测RL两端电压和流过RL上的电流记入表2-3中。
六、实验数据表格
表2-1叠加原理实验数据
I1(mA)
I2(mA)
I3(mA)
测量
计算
测量
计算
测量
计算
E1单独作用(E1=12VE2=0V)
E2单独作用(E2=6VE1=0V)
E1、E2共同作用(E1=12VE2=6V)
表2-2戴维宁定理实验数据
(1)
开路电压EOC(V)
短路电流
ISC(mA)
等效内阻Ri
a)
b)
c)
测量值
计算值
表2-3戴维宁定理实验数据
(2)
URF(V)
IRF(mA)
计算值
测量值
计算值
测量值
RL=250Ω
RL=500Ω
七、实验注意事项
1.用电流插头测量各支路电流时,应注意仪表的极性,及数据表格中“+、-”号的记录;
2.注意仪表量程的及时更换;
3.电源单独作用时,去掉另一个电压源,只能在实验板上用开关S1或S2操作,而不能直接将电源短路。
4.用万用表直接测量内阻时,网络内的独立电源必须先置零,以免损坏万用表。
5.改接线路时,要关掉电源。
八、思考题
1.叠加原理中E1、E2分别单独作用,在实验中应如何操作?
可否将要去掉的电源(US1或US2)直接短接?
2.叠加原理实验中,如将某个电阻换成二极管D,则I3I1与I2的和。
3.戴维宁定理实验中,若在二端网络中接上负载RL,已知RL等于该网络的入端电阻,测得负载上的电压为U,则该网络的等效电压源的电动势为。
九、实验报告要求
1.完成数据表格中的计算,通过求各支路电流验证线性电路的叠加性,验证戴维宁定理的正确性;;
2.各电阻元件所消耗的功率能否用叠加原理计算得出?
试用上述实验数据计算、说明;
3.回答思考题。
实验三交流电路参数测量与功率因数的改善
一、实验目的
1、通过对R-L串联电路及其与C并联的单相交流电路的实际测定,查找出它们的电压、电流及功率之间的关系。
2、学习电路元件参数的测量方法(间接法测定R、r、L、C等)。
3、掌握感性负载并联电容提高功率因数的方法,并进一步理解其实质。
4、学习并掌握功率表的使用。
二、实验原理
请同学们自己预习教科书中RLC串联的交流电路的内容和感性负载并联电容提高功率因数的方法。
三、实验线路
四、实验设备及仪表
表1-1实验设备及仪表
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
交流电路实验台(此实验用到其上的仪表、器件有:
交流电压、电流、功率表,电容1uf、2.2uf、4.7uf若干个,自耦变压器)
2
线性电感
1500匝,3000匝
1
3
滑线变阻器
330Ω
1
五、实验内容及步骤
按图示实验线路接线(图中◎为电流表插座,用来串入电流表测量电流I,I1,IC),取R=100Ω(实验台上滑线变阻器约1/3处),电感3000匝。
调节自偶变压器,使二次侧输出电压为U=100V。
1、R-L串联电路实验
断开开关S1,即为R-L电路。
用功率表、电压表、电流表量测并读取U,UR,US,I,I1,及P等数据,记入表3-1中。
(注意:
此时,电容未并入电路,I=I1)
2、R-L串联电路并电容C实验
闭合开关S1,逐步选择并入的电容C的数值,并再次测量U,UR,US,I,I1,IC及P等数据,将不同的电容C值(分别为1、2.2、4.7μF)时对应的上述数据值记入表3-1中。
六、实验数据
表3-1数据记录(电感3000匝、实验台上滑线变阻器取1/3处、实验台上电容)
数据
C(μF)
测量值
计算值
U
UR
US
I
I1
IC
P
R
XL
XC
∣ZS∣
r
cosϕ
V
A
W
Ω
0
2.2μF
4.7μF
7.9μF
10.1μF
12.6μF
13.6μF
14.8μF
15.8μF
七、思考题
1、为什么电感性负载在并联电容器后可以提高功率因数,并联电容越大,功率因数越高?
()
A、是B、不一定
2、RL串联电路在并联电容后,电路的总功率P及RL支路中的电流怎样变化?
()
A、增大B、不变C、减小
3、电感性负载串联电容后线路的功率因数是否发生变化?
()
A、变B、不变C、不一定
八、实验报告要求
1.根据实验所得数据,计算出电路中各原件的参数值,填入表3-1中。
2.作出电流随电容变化的曲线I=f(C)
3.回答思考题。
实验四三相交流电路
一、实验目的
1.掌握三相负载的星形,三角形联接方法。
2.验证两种接法下,三相负载的线电压与相电压,线电流与相电流之间的关系。
3.充分理解三相四线制供电系统中中线的作用。
二、实验原理
请同学们自己预习教科书中有关三相负载的星形,三角形联接方法的线电压与相电压,线电流与相电流之间的关系以及三相四线制供电系统中中线的作用。
以下是原理线路图。
图4-1三相负载星形联接的三相电路(此图是三相四线制,去掉中线就为三相三线制)
图4-2负载三角形联接的三相电路
三、实验线路
图4-3交流电路实验面板图
四、步骤及数据
将三相调压器的旋钮置于三相电压输出为0V的位置(即逆时针旋到底的位置),然后旋转旋钮,调节调压器的输出,使输出的三相相电压为100V。
测量线电压和相电压,并记录数据。
(1)在有中线的情况下,测量三相负载对称和不对称时的各相电流、中线电流和各相电压,将数据记入表18-1中。
(2)在无中线的情况下,测量三相负载对称和不对称时的各相电流、各相电压和电源中点N到负载中点Nˊ的电压UNNˊ,将数据记入表18-1中。
1.断电!
!
把三相负载接成星形联结,并连好电压表和电流表插头,仔细检查!
!
开启电源。
1>设置开关,使负载不对称(C相去掉2只灯),有中线。
按下表测量数据
设置开关,使负载不对称(C相去掉2只灯),无中线。
按下表测量数据
线电流
线电压
相电压
IN
UNN'
IA
IB
IC
UAB
UBC
UCA
UAN
UBN
UCN
对称
有中线
无中线
不对称
有中线
无中线
2.断电!
!
把三相负载接成三角形联结,并连好电压表和电流表,仔细检查!
!
开启电源。
1)负载对称,按下表测量数据。
2)负载不对称(AB相去掉2只灯),按下表测量数据。
线电流
相电流
相电压=线电压
IA
IB
IC
IAB
IBC
ICA
UAB
UBC
UCA
对称
不对称
五.实验注意事项
1.此实验电压较高!
每次接线完毕,同组同学应自查一遍,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。
2.负载从星形转为三角形时,必须首先断开中线,以免发生短路事故。
3.测量、记录各电压、电流时,注意分清它们是哪一相、哪一线,防止记错。
4.
是指电源中点N至负载中点
之间的电压差,测量时请注意。
六、简答题
1>星形联结实验中,在无中线的情况下,A相去掉2只灯,A相剩下的1只灯是变亮还是变暗?
()
A变亮B变暗
2>星形联结实验中,在无中线负载不对称的情况下,则负载的相电压有无可能超过电源的相电压?
()
A有可能B不可能
3>三角形联结实验中,在负载对称与不对称两种情况下,每只灯的亮度是否有所不同?
()
A相同B不相同
实验五晶体管共射极单管放大器
一、实验目的
1.学会放大器静态工作点的调试方法,分析静态工作点对放大器性能的影响。
2.掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真电压的测试方法。
二、实验线路
图5-1共射极单管放大电路
三、实验内容与步骤
1.测量静态工作点
连接电路,接通12V直流电源,调节RP,使UE=2.2V,用数字万用表直流电压档测量UB、UC与UE。
2.测量电压放大倍数
在放大器输入端A、B端加入1KHz的正弦信号Us,调节函数信号发生器输出信号大小使Ui=100mV。
观察放大器输出电压Uo,在波形不失真条件下分别测量RL=2.4kΩ和空载情况下的Uo。
测量Us。
3.观察静态工作点对输出波形失真的影响
在RL=2.4kΩ情况下,改变RP值,使输出波形Uo出现失真,绘出Uo波形,测出相应的UCE
4.(选做)测量输入电阻和输出电阻
根据实验内容2所测数据计算输入电阻和输出电阻。
输入电阻
输出电阻
四、实验数据
1.测量静态工作点
测量值
计算值
UB/V
UE/V
UC/V
UBE/V
UCE/V
IC/mA
2.电压放大倍数IC=2.0mARc=2.4kΩUi=100mVUs=mV
RL/kΩ
Uo/V
Av
Uo—Ui波形
∞
2.4
3.波形失真RL=2.4kΩ
IC/mA
UCE/V
UO波形
失真情况
2.97
1.6
2.0
5.1
不失真
0.66
9.68
4.最大不失真输出电压Rc=2.4kΩRL=2.4kΩ
Ic/mA
UIM/mV
UOM/V
Uopp/V
2.83
5.6
5.输入电阻和输出电阻
Us/mV
Ui/mV
Ri/kΩ
UL/V
Uo/V
Ro/kΩ
测量值
计算值
测量值
计算值
300
100
5
6.7
0.97
1.9
2.3
2.4
五、回答问题
1.实验内容3(观察静态工作点对输出波形失真的影响)测量数据IC、UCE是(静态值,动态值),你使用的测量仪器是(数字式万用表直流电压档,交流电压档,晶体管毫伏表)。
测量UCE时信号源的输出电压Us=mV。
2.实验内容2(测量电压放大倍数)电压Us、Ui和Uo的测量点是线路图
(1)中哪一对?
请选择你的测量点。
(1)Us:
(2)Ui:
(3)Uo:
(a)A—公共点,(b)M—公共点,(c)B—公共点,(d)C—公共点,(e)N—公共点,
3.观察波形失真时,发现不管怎样调节RP(偏置电阻中的可调电阻)都调不出截止失真现象,采取措施能调出截止失真现象。
(a)加大输入信号的幅度(b)增大RP的调节范围(c)减小输入信号幅度
实验六集成运算放大器的应用
(模拟运算电路)
一、实验目的
1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积分等基本运算电路的功能。
2、掌握运算放大器的使用方法,了解其在实际应用时应考虑的问题。
二、实验线路
三、实验内容
1、反相比例运算电路
(1)调零,按图13-1连接实验电路,接通±12V电源,输入端对地短接,调节Rp,使U0=0。
(2)输入f=100Hz,Ui=0.5V的正弦交流信号,用交流毫伏表测量相应的U0,并用示波器观察ui和u0的波形,填入表13-1中。
注意ui和u0的相位关系。
2、同相比例运算电路
(1)按图13-3(a)连接实验电路。
实验步骤同上,将结果填入表1中。
(2)电压跟随器实验,将图13-3(a)中的R1断开,得图13-3(b)电路,重复
(1)的内容。
3、反相加法运算电路
(1)按图13-2连接实验电路,调零和消振。
(2)输入信号采用直流信号,用直流电压表测量输入电压Ui1、Ui2及输出电压Uo,填入13-2中(实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运算放大器工作在线性区)。
4、减法运算电路
(1)按图13-4连接实验电路,调零和消振。
(2)采用直流输入信号,实验步骤同内容3,填入表13-2中。
5、积分运算电路
(1)按图13-5连接实验电路。
(2)打开S2,闭合S1,对运算放大器输出进行调零。
(3)调零完成后,再打开S1,闭合S2,使uC(0)=0。
(4)预先调好直流输入电压Ui=0.5V,接入实验电路,再打开S2,然后用示波器观察输出电压Uo的波形。
四、实验数据和表格
表13-1(f=100Hz,Ui=0.5V)
项目
Ui/V
Uo/V
AV
ui波形
u0波形
实测值
计算值
反相比例
0.5
5.0
-10
-10
同相比例
0.5
5.5
11
10
电压跟随
0.5
0.5
1
1
表13-2
项目
Ui1/V
0.2
0.2
0.2
–0.2
–0.2
–0.2
Ui2/V
0.1
0.2
0.3
0.1
0.2
0.3
反相
加法
Uo/V
实测值
-2.31
-2.64
-2.99
1.68
1.35
1.0
计算值
-2.33
-2.67
-3.0
1.67
1.33
1.0
减法
Uo/V
实测值
-1.0
0
0.99
3.0
4.02
5.0
计算值
-1.0
0
1.0
3.0
4.0
5.0
五、回答问题
1、在实验使用集成运算放大时,输入信号可采用(3)。
(1)交流信号
(2)直流信号(3)交、直流均可
2、在反相加法器中,如Ui1和Ui2均采用直流信号,并选定Ui2=–1V,当考虑运算放大器的最大输出幅度(±12V)时,Ui1的范围为-2.2V 3、在图13-5所示的积分运算电路中,时间常数为1s。 实验七TTL逻辑门电路 一、实验目的 1.掌握TTL“与非”门的逻辑功能。 2.学会用“与非”门构成其他常用门电路的方法。 3.掌握组合逻辑电路的分析方法与测试方法。 二、实验内容 1.用74LS00验证“与非”门的逻辑功能Y1= 2.用“与非”门(74LS00)构成其他常用门电路 Y2= Y3=AB= Y4=A+B= Y5= = Y6= 实验前画出Y1——Y6逻辑电路图,并根据集成片的引脚排列分配好各引脚。 3.分析、测试用“异或”门和“与非”门组成的全加器电路。 三、实验步骤 1.逻辑门的各输入端接逻辑开关输出插口,门的输出端接由发光二极管组成的显示插口。 逐个测试各种逻辑门的逻辑功能,填入表18-1。 表18-1 输入 输出(逻辑电平) A B Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 / 0 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 1 1 1 0 / 1 1 0 0 2.画出用“异或”门和“与非”门组成的全加器电路。 (参照实验指导书P.75图3-2-2) 并根据集成片的引脚排列分配好各引脚。 1.用74LS00和74LS86集成片按上图接线,并测试逻辑功能。 将测试结果填入 表18-2。 判断测试是否正确。 图中Ai,Bi为加数,Ci-1为来自低位的进位;Si为本位和,Ci为向高位的进位信号。 表18-2 Ai 0 0 1 1 0 0 1 1 Bi 0 1 0 1 0 1 0 1 Ci-1 0 0 0 0 1 1 1 1 Si* 0 1 1 0 0 1 1 0 Si 0 1 1 0 1 0 0 1 Ci 0 0 0 1 0 1 1 1 四、简答题 1.Y6具有何种逻辑功能? Y6=A B 2.在实际应用中若用74LS20来实现Y= 时,多余的输入端应接高电平还是低电平? 多余的输入端应接高电平 3.在全加器电路
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