计算机电路与电子实验.docx

计算机电路与电子实验.docx

《计算机电路与电子实验.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机电路与电子实验.docx（52页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

计算机电路与电子实验

概论

一、实验目的

1、进行实验基本技能的训练

2、巩固、加深并扩大所学的理论知识，培养运用基本理论分析、处理实际问题的能力

3、学习用EWB软件进行仿真试验的基本技能

4、培养实事求是、严肃认真的作风和习惯

二、实验技能的要求

1、正确使用常用仪器、仪表、设备及电子元件；

2、学会根据电路图连接实际电路；

3、能根据理论知识判断实验数据是否合理；

4、能运用实验手段验证理论；

5、学习有关EWB软件的基本知识；

6、能够运用EWB软件进行基本电路电子实验的仿真；

7、能够将实物实验与EWB仿真实验进行比较，并分析其差别的原因等。

三、如何上好实验课

1、课前预习

在每次实验前都对实验内容进行预习，明确实验目的、方法、步骤。

在实验前，教师要对学生进行抽查，预习不合格者，不得进行实验。

2、进行实验

（1）实验前检查和清点实验器材是否齐全和良好；

（2）接好实验线路。

经自查无误后并请实验教师复查同意后，才能合上电源；

（3）按实验步骤操作、观察实验现象、读数、记录并查核数据。

（4）操作完毕后，先自查数据，再经教师复查并在实验原始记录纸上签字后，方可拆线，并做好仪器设备、桌面和环境的清洁整理工作。

经教师同意后，方可离开。

3、实验报告

四、注意事项

1、要求严格遵守实验式的各项安全操作规程，以确保人身安全和设备安全。

不擅自接通电源，不触及带电部分，遵守“先接线，后通电源，先断电源后拆线”的操作程序。

2、发现异常现象（气味、过热、声响等）立刻切断电源，保持现场，报告指导老师，对于违反操作规程而造成事故者，要酌情赔偿。

3、操作时要注意“手合电源，眼观全局，先看现象，后读数据”。

五、EWB仿真软件的基本介绍（图例）

1、基本界面介绍（如图0-1）

图0-1

2、菜单栏（如图0-2）

图0-2

（1）文件命令（图0-3）

图0-3图0-4

（2）编辑命令（图0-4）

（3）电路命令（图0-5）

图0-5

（4）分析命令（图0-6）图0-6

（5）窗口命令（图0-7）图0-7

（6）帮助命令（图0-8）

图0-8

3、工具条（图0-9）

图0-9

4、元器件库栏（图0-10）

图0-10

（1）信号源库（图0-11）

图0-11

（2）基本器件库（图0-12）

图0-12

（3）二极管库（图0-13）（4）模拟集成电路库（图0-14）

图0-13图0-14

（5）晶体管库（图0-15）

图0-15

（6）混合集成电路库（图0-16）（7）数字集成电路库（图0-17）

图0-16图0-17

（8）逻辑门电路库（图0-18）（9）数字器件库（图0-19）

图0-18图0-19

（10）指示器件库（图0-20）（11）仪器库（图0-21）

图0-20图0-21

实验一元件伏安特性的测试

一、实验目的：

1、掌握万用表、直流稳压电源、直流电流表的使用。

2、测量电阻、二极管及电压源的伏安特性，计算电源等效电阻。

3、学习元件伏安特性的测试方法。

4、初步了解EWB软件，学习简单的应用。

二、实验设备：

直流稳压电源一台、数字万用表一个、10mV直流电流表一个、200mA直流电流表一个、实验板一块

三、实验步骤：

1、学习数字万用表的使用

（1）选择适当的量程：

（2）看准测试点

（3）开启电表电源进行测试

（4）关闭电源

2、直流电流表的使用

串联在被测线路中（注意正、负极）

3、直流稳压电源的使用

（1）输出旋钮置最小位置；

（2）检查负载电路无误后开启电源；

（3）缓慢调输出电压值需要值并注意监视输出电流，如有意外情况：

电流突然变大、仪器产生异味、电压调不上去等要立即关闭电源并报告教师；

（4）使用完毕后，先将电源调至最小，在关闭电源。

4、电阻元件伏安特性的测试

（1）实验电路（图1-1）；

（2）用万用表确定各元件无误后接好实验线路；

（3）调节稳压电源的US值分别为0、2、4、6、8、10伏，相应的测出电阻两端的电压U和电流I值，记录在表一中。

图1-1图1-2

5、二极管伏安特性的测试

（1）实验线路（图1-2）；

（2）用万用表确定各元件无误后接好实验线路；

（3）调节稳压电源的US值，分别为0、1、2、4、6、8、10伏，相应的分别测出二极管两端的电流I和电压UD值，将实验结果记录在表二中。

表一

US

0

2

4

6

8

10

U（V）

I（mA）

表二

US

0

1

2

4

6

8

10

UD（V）

I（mA）

图1-3

四、EWB软件仿真实验（以电阻元件伏安特性的测试为例）

（一）从各个元器件库取出所需元器件

1、从信号元库取出直流电源一个，接地符号一个；（如图1-4）

图1-4

2、从器件库中取出电阻两个；（如图1-5）

图1-5

3、从仪表库中取出电流表、电压表各一只。

（如图1-6）

图1-6

（二）将各元器件按照图一摆放（如图1-7）

注：

电阻的翻转方法：

选中电阻（呈红色），点击90º翻转即可。

图1-7

（三）设置各元器件的属性

注：

设置方法：

双击要设置的元器件，出现对话框，根据提示修改数值和单位。

（四）用导线将各元器件按图连接（如图1-8），方法：

将鼠标移到某一元器件接线处，按住鼠标，出现黑点，拖动至要连接的元器件的接线处，出现黑点后，松开鼠标。

图1-8

（五）按照实验步骤中的“电阻元件伏安特性的测试”步骤进行测试，并将实验结果填入到表一中。

五、注意事项：

1、表一及表二测试用100mA电流表；表三和表四的测试用220mA电流表；

2、注意电流表、二极管等的正负极性；

3、线路连接时不要拆断管脚。

六、实验报告

1、根据实验数据做出伏安特性曲线；

2、根据实验数据计算电压源电阻，并比较其性能的优劣；

3、分析、说明实验结果。

4、试比较实物试验与EWB仿真模拟试验试验结果有何差别，并分析原因。

实验二叠加定理与戴维南定理

一、实验目的：

验证叠加定理、戴维南定理，加深对定理的理解。

二、实验设备

直流稳压电源一台、数字万用表一只、10mA直流电流表一只、实验板一块

三、实验步骤

1.叠加定理实验线路如图2-1，按表一进行测量（US1＝5V，US2＝10V）。

图2-1

表一

I（mA）

U（V）

实物实验

US1、US2共同作用

US2单独作用

US1单独作用

EWB仿真

US1、US2共同作用

US2单独作用

US1单独作用

2.叠加定理的EWB仿真实验

1）将各元器件从各元器件库中取出。

2）按照上面所示的电路图，将各元器件摆放好，连接起来，形成电路图。

设置各元器件的参数。

（图2-2）

图2-2

3）按照实验步骤进行试验，将有关数据填入到相应的表一中。

3.戴维南定理实验线路如图2-3，按表二进行测量

1）UOC1和ISC的测试

（1）将A、B端开路，测量出U=UOC1填入表二；

（2）将A、B端短路，测量出I=ISC填入表二；

（3）计算Req1=UOC1/ISC填入表二。

2）Req的测量：

（1）断开A、B点，去掉US并连通两560欧姆的电阻，用万用表测出AB端电阻Req2填入表一。

图2-3

3）测量戴维南等效电路

如图2-4所示，使US仍为5V，在A、B端口分别注入US2=5V、US3=7.5V，测出输入电流I2、I3值，根据US2（US3）=UOC2+Req3×I2（I3），解出UOC2和Req3值，同样可以得到戴维南等效电路。

图2-4

表二戴维南定理测量及计算数据（电压单位：

V；电流单位：

mA）

UOC1

ISC

Req1

Req2

I2/US2

I3、US3

UOC2

Req3

实物实验

仿真试验

4.戴维南定理EWB仿真实验

1）将各元器件从各元器件库中取出。

2）按照上面所示的电路图，将各元器件摆放好，连接起来，形成电路图。

3）按照图示，设置各元器件的参数。

4）按照实验步骤进行试验，将有关数据填入到相应的表格中。

五、实验报告

1、整理数据，看其是否符合相应的定理，如有误差，分析误差原因。

2、对实验线路进行理论计算，并将其计算值和实验值进行比较，分析误差原因。

3、试比较实物试验与EWB仿真模拟试验试验结果有何差别，并分析原因。

实验三三相交流电路负载的联接

一、实验目的

1、学习三相交流电路负载的两种接线方法（星形接法和三角形接法）。

2、.用实验方法验证，当三相负载对称时，两种接线方法的线电压和相电压、线电流和相电流的关系。

3、了解在三相负载不对称情况下，负载作丫形接法和形接法的电压变化情况。

作Y形接法时中性线的作用。

4、利用EWB进行仿真实验

二、实验设备及说明

1、60W和子25W的灯泡各一个，40W的灯炮三个。

2、万用表一个。

3、交流电流表（0-5A）一个。

4、三相自耦调压变压器一台。

在实验中，需要测量几条支路的电流，如果把电流表固定在一条支路中。

电流表的数目将要等于被测电流数，这是不经济的，并且在技术上也不够合理。

为了能用一个电流表测量各个支路的电流，在线路中安装两插孔。

需测电流时，将电流表插入插孔中．不测该支路电流时，则将导线插入插孔中，使该支路导通。

另外，本实验以白炽灯作负载。

三相负载的里形接法及三角形接法均在同一块实验板上进行，如图3-1所示．因而实验时应首先在实脸板上连接负载的星形接法或三角法接法线路。

图3-1三相交流电路负载的联接综合线路板

三、实验原理和步骤

（一）三相负载的星形接法

对于三相负载星形接法。

不论负载是否对称，其线电压UX与相电压UXA的关系都有

A如果没有中线，在对称负载的情况下，上面关系不变，若负载不对称，则上式不成立．此时三个相电压将是不等的，下面通过实验加以验证。

实验步骤

1、将灯按图3-2接好，成三相负载星形接法。

表一星接法实验数据记录表

线电压（V）

相电压（V）

IN

UNN‘

UAB

UBC

UCA

UAN’

UBN’

UCN’

IA

IB

IC

对称

有中线

无中线

不对称

有中线

无中线

图3-2三相负载的星形接法

2、使三相负载对称（每相联接40W灯泡一个），用万用表交流电压挡的适当量程测出有中线时的线电压和相电压。

用电流表量出各相电流和中性线电流。

切断中性线，测量电压电流有无变化。

3.使三相负载不对称。

接通中性线，进行步骤2中各值的测量（其中，A相一个60W灯泡并联，B相接一个40W灯泡，C相接一个性5W灯泡）。

切断中性线，观察灯泡亮度有无变化，并测量线电压、相电压、相电流及电源中性点和负载中性点间的电压UNN。

4.使A相断路B相、C相负载如“3’，进行步骤3中各值测量。

将上面的测量数据记入在表一中。

（二）、三相负载的三角形接法

三相负载△形接法的特点是当负载对称时有UX=UXA，

当负载不对称时。

电压的关系仍成立，电流的关系式则不成立。

我们也可以通过实验测出UX、UXA、IX、IXA来验证上述关系式正确性。

步骤：

1、将负载如图3-3接好，成三相负载的三角形接法。

因为灯泡的额定电压为220V。

而交流电源的线电压为380V。

当每相只接一个灯泡作负载时，为不使灯泡烧毁，应连接调压器，使三相负载的线电压为220V。

图3-3三相负载的三角形接法

2、使三相负载对称：

每相联接一个40w的灯泡。

接通电源测量UX、UXA、IX、IXA。

填入表一。

3.令三相负载不对称：

AB相一个60W灯泡，BC相一个40W灯泡，CA相一个25W灯泡，用电表测出表中相应的数据并观察所发生的现象。

表二三角形接法实验数据记录表

UX=UXA（V）

IX（mA）

IXA（mA）

Uab

Ubc

Uca

IA

IB

IC

Iab

Ibc

Ica

三相对称

三相不对称

四、EWB仿真实验

1、按上面的实验步骤进行EWB仿真。

2、在图3-1、3-2、图3-3中分别加上相应的电压表用来测量相应的电压。

3、分别把测量的数据填入上面相应的表中。

五、思考

1、在相负载丫形接法的实验中，我们所观察到的现象，对于安装配电线路有何指导意义？

2、关系式UX=UXA在什么条件下适用？

关系

又在什么条件下适用？

3、比较用EWB测得的数据和用实物做的数据的差别，说明为什么有这些的差别？

实验四常用电子元器件的判别

一、实验目的：

学会用实验方法检测二极管、三极管，掌握色标电阻器的读法及电容器的质量的判别。

二、实验设备

 数字万用表、指针式万用表、二极管、三极管、电阻、电容。

三、实验原理及方法

1、二极管的检测

用数字万用表判断

依据：

二极管具有单向导电性。

方法：

将功能开关置“二极管档位 ”处，红表笔为高电位，黑表笔为低电位，两者压差为2.8V，2.8V作用于二极管上，正向接法时,即使是发光二极管也足以使其导通，显示的是导通电压值，用mV表示；反向接法时，显示“１”表示溢出。

具体如下：

1）红表笔插入“Ｖ／Ω”，黑表笔插入“ＣＯＭ”

2）将待测二极管并于两表笔之间，显示的数据若为550mV左右，则表示此二极管为硅材料二极管，且红表笔接的是哪一端为二极管的正极，黑表笔接的一端为二极管的负极。

调换表笔则显示“1”，说明被测二极管是好的，否则为坏。

显示的数据为300mV，则表示被测的二极管为锗材料二极管。

2、三极管的检测

对于三极管的识辨，有很多种方法，有些器件上有标明几个脚的标号，这固然容易识别，而有些没有标号，就要利用仪器去测量！

根据三极管的原理知道它是由两个相反的二极管并列而成，找准了基极就可利用上面测量二极管的方法，与基极导通的为发射极，相反的为集电极。

1）基极的判别：

判断依据：

是二极管具有单向导电性。

判断方法同二极管的判别。

将功能开关置“ 二极管档位  ”处，红表笔插入“Ｖ／Ω”，黑表笔插入“ＣＯＭ”。

NPN：

红表笔接假定的“基极”，黑表笔分别假定的“集电极”、“发射极”，两次测量结果都是显示550mV左右；调换表笔，两次测量都显示“1“，则表明红表笔接的是真正的基极，且该管为NPN型硅材料的管子，该管是好的。

PNP：

黑表笔接假定的“基极”，红表笔分别接假定的“集电极”、“发射极”，两次测量结果都是显示300mV左右；调换表笔，两次测量都显示“1”，则表明黑表笔接的是真正的基极，且该管为PNP型锗材料的管子，该管是好的。

2）集电极、发射极的判别

判别依据：

三极管具有电流放大作用。

将功能开关置“hFE”处，根据管型将其插入相应的管座，基极（b）插入b座,假定的集电极（“c”）插入c座，假定的发射极（“e”）插入e座，若显示的数据为β值，β为几十---几百,则表明假定的集电极（“c”）是真正的集电极，假定的发射极（“e”）是真正的发射极e；显示的β值很小,则表明此种接法不正确。

3.色标电阻的色环表示法

在电子电路中，为了控制电压和电流，需要用到电阻器。

电阻器通常叫做电阻。

电阻器的种类很多，从结构形式来分，有固定电阻、可变电阻和电位器三种。

在电路中，电阻器的符号如下图4-1所示：

常用电阻有碳膜电阻、碳质电阻、金属膜电阻、线绕电阻和电位器等。

碳质电阻和一些1/8瓦碳膜电阻的阻值和误差用色环表示。

在电阻上有四道或者五道色环如图4-2所示。

靠近电阻端的是第一道色环，其余顺次是二、三、四、五道色环。

第一道色环表示阻值的最大一位数字，第二道色环表示第二位数字，第三（四）道色环表示阻值未应该有几个零。

第四（五）道色环表示阻值的误差。

色环颜色所代表的数字或者意义如表4-1：

图4-2色环电阻表示法

表4-1色环阻值表

如，一个碳质电阻，它有四道色环，顺序是红、紫、黄、银。

这个电阻的阻值就是270000欧，误差是±10%。

再如，一个碳质电阻，它有棕、绿、黑三道色环，它的阻值就是15欧，误差是±20%。

4.电容器的判别

4.1电解电容极性的判别

不知道极性的电解电容可用万用表的电阻挡测量其极性。

因电解电容的正极接电源正（电阻挡时的黑表笔），负端接电源负（电阻挡时的红表笔）时，电解电容的漏电流才小（漏电阻大）。

反之，则电解电容的漏电流增加（漏电阻减小）。

测量时，先假定某极为“+”极，让其与万用表的黑表笔相接，另一电极与万用表的红表笔相接，记下表针停止的刻度（表针靠左阻值大），然后将电容器放电（既两根引线碰一下），两只表笔对调，重新进行测量。

两次测量中，表针最后停留的位置靠左（阻值大）的那次，黑表笔接的就是电解电容的正极。

测量容量较大的电容时，在交换表笔进行第二次测量时应先将电容短路一下，防止出现表针打表的现象。

对于刚使用不久的电解电容器进行测量时，必须先把两极短路一下然后再测，避免电容器内积存的电荷经万用表放电，烧毁表头。

另外，不能用上述方法判断正向漏电严重的电解电容的极性。

4.2用指针式万用表判断电容器质量

判断电容器质量，视电解电容器容量大小，通常选用用指针式万用表电阻档且倍率R×100、R×1K挡进行测试判断。

红、黑表笔分别接电容器的两极（每次测试前，需将电容器放电），由表针的偏摆来判断电容器质量。

若表针迅速向右摆，然后慢慢向左退回原位，说明电容器是好的；若表针动后不回转，说明电容器已经击穿；若表针摆动后只回到某一位置而不回到原位（∞），则说明电容器已经漏电；若表针不摆动，说明电容器电解质已经干涸失去容量。

有些漏电的电容器，用上述方法不易准确判断出好坏。

当电容器的耐压值大于万用表内电池电压值时，根据电解电容器正向充电时漏电电流小，反向充电时漏电电流大的特点，可采用R×10K挡，对电容器进行反向充电，观察表针停留处是否稳定（即反向漏电电流是否恒定），由此判断电容器质量，准确度较高。

黑表笔接电容器的负极，红表笔接电容器的正极，表针迅速摆起，然后逐渐退至某处停留不动，则说明电容器是好的，凡是表针在某一位置停留不稳或停留后又逐渐慢慢向右移动的电容器已经漏电，不能继续使用了。

表针一般停留并稳定在50－200K刻度范围内。

四、实验内容

用万用表判断所发元器件，并记录有关的数据，观察测量值是否与其标称值相符，将测量数据填入下列表格中。

1.二极管测量表

元件名称

型号

正向电阻

反向电阻

好坏

2.三极管测量表

元件名称

型号

ＲBE

ＲBC

ＲCE

好坏

正向电阻

反向电阻

正向电阻

反向电阻

正向电阻

反向电阻

3.色环电阻的阻值的识别

4.电容器质量判别

五、数据处理

总结测量二极管、三极管、电阻、电容器的方法。

实验五信号发生器和示波器的使用

一、实验目的

1、了解信号发和器、示波器及交流毫伏表的工作原理。

2、掌握信号发生器、示波器及交流毫伏表的使用方法。

3、培养通过阅读产品的使用说明书而正确使用产品的能力。

4、学习EWB中的信号发生器和示波器的使用方法并掌握它。

二、实验设备

示波器、信号发生器、交流毫伏表各一台。

三、实验步骤

1、仔细阅读仪器使用说明书，，了解仪器的功能和技术指标，了解仪器面板上各主要开关，旋纽的作用和操作方法。

2、信号发生器的使用，信号发生器能发出0.1Hz─1MHz，5mVp-p─20Vp-p的正弦波、方波、三角波等波形。

当需小信号输出时，按下衰减器。

3、交流毫伏表的使用

（1）、交流毫伏表能够测量5Hz─2MHz，电压为100uV─300V的正弦波信号电压的有效值，其给出的指示与输入不的平均值相符合，按正弦波的有效值核准，因此输入波形的失真会引起读数的不准。

（2）、使用时要注意把量程开关置于合适的位置，如不知被测电压的大小，则应置于较高电压档。

4、示波器的使用

示波器能直接显示被测信号的波形，而且能测量峰值、频率、相位，显示被测器件的伏安特性。

5、在示波器中测试由信号送出的如下波形，并记入用交流毫伏表测量的数值（表一）。

幅值

（mV）

频率

波形

波形图（标明V/divS/div）

mV表的的

指示值

600

50Hz

正弦波

方波

三角波

50

150KHz

正弦波

方波

三角波

6、学习EWB中的信号发生器和示波器的使用方法

四、分析思考

1、用坐标纸绘制所测量的波形（标明V/div，s/div）。

2、幅值和频率一样的波形为何在毫伏表的测量下会有不同的示值？

解释大小不同的原因，说明其大小和波形、频率之间的关系。

3、根据富里叶级数计算用毫伏表测量所带来的误差（计算误差小于1%）。

4、说明仪器内阻将会给测量带来的误差。

5、EWB中的信号发生器、示波器和实物的信号发生器、示波器有什么不一样的，差别在哪里？

实验六RLC串联电路的谐振

一、实验目的

1、加深对串联谐振电路特性的理解。

2、学习测定R、L、C串联谐振电路的频率特性曲线。

3、利用EWB仿真RLC串联电路的谐振。

二、实验设备

示波器、信号发生器、交流毫伏表各一台及R、L、C元件。

三、实验步骤

1、由信号发生器送出1KHz、500mV的正弦波，通过示波器确定其波形和频率、通过晶体管毫伏表确定其大小。

2、按实验电路下图接好电路。

3、先找出谐振点：

示波器和晶体管毫伏表均测Uc，保持Us的大小不变Us的频率，当f=f0时Uc达最大值，则f0就是谐振频率。

4、按下面表格进行测量，注意f0附近要多测几点。

5、按I=UR/R计算出I填入下表中。

f（kHz）

f0=

UR

Uc

I

6、EWB仿真实验。

按下面的电路图分别从EWB中