电路实验报告.docx
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电路实验报告.docx
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电路实验报告
苏州市职业大学
实习(实训)说明书
名称电子实验基础实训
2011年6月20日至2011年6月24日共1周
院 系电子信息工程系
班级11通信2
姓名罗剑
学号117305231
系 主 任张红兵
教研室主任苏品刚
指导教师邢亚从
苏州市职业大学
实习(实训)任务书
课程名称:
电子实验基础实训
起讫时间:
第13周
院系:
电子信息工程系
指导教师:
邢亚从
系主任:
张红兵
班级:
11通信2
姓名:
罗剑
学号:
117305231
一、实习(实训)目的和要求
1.认识常用电子元器件,掌握电烙铁手工焊接技能。
2.掌握由元件标识来识别电阻、电容、二极管、三极管的类型和参数的方法;并熟练使用万用表,测量这些元器件的量值,判断他们的极性和基本性能。
3.掌握简单电子电路的装配和焊接。
会使用常用仪器设备,对电路进行测量调试,获取正确的测试数据,进行简单分析。
4.学会组建仿真电路,使用虚拟仪器,获得实验数据。
5.电子电路制作和调试
二、实习(实训)内容
1.认识常用电子元器件,掌握电烙铁手工焊接技能。
2.掌握由元件标识来识别电阻、电容、二极管、三极管的类型和参数的方法;并熟练使用万用表,测量这些元器件的量值,判断他们的极性和基本性能。
3.掌握简单电子电路的装配和焊接。
会使用常用仪器设备,对电路进行测量调试,获取正确的测试数据,进行简单分析。
4.学会组建仿真电路,使用虚拟仪器,获得实验数据。
5.电子电路制作和调试
6.完成课程设计的调试报告,心得体会。
三、实习(实训)方式
□√集中□分散□√校内□校外
三、实习(实训)具体安排
1.集中讲解
2.拆解电路板(2学时)
3.拆解电路板,元器件识别(4学时)
4.元器件测量(2学时)
5.制作和测试(10学时)
6.EWB仿真调试(4学时)
7.三张数据报告,晶体管单管放大电路电路板及仿真结果(2学时)
四、实习(实训)报告内容(有指导书的可省略)
有指导书,见《电子实验基础》
第一章常用工具的使用
一、常用工具介绍
⒈拆装工具
⑴螺丝起子:
十字起子、一字起子、其他情况(视螺丝而定)
⑵钳子:
尖嘴钳、虎口钳、斜口钳、剥线钳
⒉测量工具
⑴测电笔:
用来检测被测物体是否带电,假如被测物体带电就会使电笔内的氖管发光,用试电笔测试带电物体时,如氖泡内电极一端发生辉光,则所测的电是直流电,如氖泡内电极两端都发辉光,则所测电为交流电。
⑵万能表:
主要用来测量交直流电压、电流、直流电阻及晶体管电流放大倍数等。
在万用表上会见到转换旋钮,旋钮所指的是测量的档位:
V~:
测量交流电压的档位
V-:
测量直流电压的档位
A(mA)-:
测量直流电流的档位
R(Ω):
测量电阻的档位
HFE:
测量晶体管电流放大倍数
1指针式万用表
指针式万用表上有个表盘,表盘上有多条弧形刻度尺,用来读取指针所指的数值。
指针式万用表使用前必须先检查调零,仪器按规定放置平稳,若指针不停在起点零位置,要用螺丝刀调节表头校正螺丝,使指针在刻度起点零位。
调好以后,一般在使用时不必每次调整。
2数字式万用表
数字式万用表一般使用液晶数码显示屏,直接显示出测量结果的数值。
优点:
读数方便、准确、防磁。
数字表内由电子电路组成,必须通电才能使用。
⒊焊接工具和材料
电烙铁、吸锡器、镊子、刻刀、焊锡丝、松香、助焊剂
二、电烙铁焊接技能
⒈在有金属箔的一面,把烙铁推向元件引脚和金属箔。
⒉先将少量的焊锡放在焊锡烙铁尖上,可以使热量从烙铁上传到金属箔上。
然后在另一面上放上焊锡,元件和烙铁的热量就可以熔化焊锡。
⒊焊锡在引脚处流动,移开焊锡和烙铁让焊点冷却,注意此时引脚不得摇动。
焊锡必须平滑流动,不能结成一块。
⒋切断多余的引脚。
(良好的焊接点,表面光滑亮泽,切面呈曳物线形。
引脚与箔面平滑过渡,看不出界限。
)
不良的焊接例子:
⒈当引脚没有充分加热时,焊接效果不好,焊锡不会流动,只有重新加热,或者有需要时再加一点焊锡。
⒉如果出现焊桥会造成电路的短路。
这种情况一般是由于距离小用锡多,可以用烙铁打开。
(不良的焊接,往往由于热量不够或上锡不良引起。
表面粗糙无光泽,是热量不够或没用助焊剂;外观呈球珠状或界限明显,是事先没有上好锡。
另外,用锡过量,外观呈馒头形,也不是好的焊接。
)
三、万用表使用方法
⒈使用方法
⑴测量前的准备
使用前应注意指针是否指在零位,如不指零位,可调整机械调零的螺丝,使指针指在零位。
⑵直流电流测量
根据所测电流的大小,把开关转到相应的电流档上,测量时把万用表串接在被测电路中,红表笔接触在电路的正端,黑表笔接触在电路的负断。
⑶直流电压测量
把开关转到被测电压相应的直流电压档上,红表笔接触电路的正端,黑表笔接触电路的负端。
测出的电压在第二刻度线上读出。
⑷交流电压测量
与直流电压相似,只需把开关转到交流电压范围。
交流10V刻度看第三条刻度线,其它各档看第二条刻度线。
⑸直流电阻测量
先将开关转到电阻档范围内,把红、黑表笔短路,调整“Ω”调整器,使指针指在0Ω位置(即满刻度位置)。
再用红、黑表笔去测被测电阻的两端,即可测出被测电阻的阻值。
电阻的读数在第一条刻度线上读出,并须乘上该档的倍率。
测量电阻中转换档位后,都要重新调整Ω零位。
⒉注意事项
⑴在测试时,不应任意旋转开关按钮。
若不知被测量的大小范围,则应先放在最大量程当,然后逐步减小量程到合适为止。
⑵测量直流电压、电流时,应注意极性,否则反接后,表针反走易损坏。
如果不知极性,宜放在大量程档级。
⑶万用表不宜测量较高频率的信号。
⑷测量完毕后,应将开关放至交流电压最高档位置,并使测试表笔与内部电表和电路脱离,以防止误置测量档而损坏电表。
第二章基本元器件
一、电阻器
⒈电阻器的分类
⑴薄膜电阻器:
碳膜电阻器、合成碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、化学沉积膜电阻器、玻璃釉膜电阻器、金属氮化膜电阻器等。
⑵实心电阻器:
无机合成实心碳质电阻器、有机合成实心碳质电阻器等。
⑶线绕电阻器:
通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、大功率线绕电阻器、高频线绕电阻器等。
⑷敏感电阻器:
热敏电阻器、压敏电阻器、光敏电阻器、力敏电阻器、湿敏电阻器等。
⒉主要性能指标
普通电阻器标有四个色环,从左端起向右排列,第1、2色环表示阻值的2位有效数字,第3色环表示应乘的倍数,第4色环表示允许误差。
精密电阻器标有五个色环,第1至3色环表示阻值的3位有效数字,第4色环表示倍乘数,第5色环表示允许误差,其中第5色环的宽度要大于其它环。
色环颜色所表示的数字和意义
颜色
棕
红
橙
黄
绿
蓝
紫
灰
白
黑
金
银
无色
数字
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
倍乘数
10
10²
10³
10^4
10^5
10^6
10^7
10^8
10^9
1
0.1
0.01
误差(%)
±1
±2
±0.5
±0.2
±0.1
±5
±10
±20
表1
⒊型号命名法
第一部分
第二部分
第三部分
第四部分
用字母表示主称
用字母表示材料
用字母或数字表示特征
序号
符号
意义
符号
意义
符号
意义
R
W
电阻器
电位器
T
P
U
J
Y
C
H
I
S
N
X
R
G
M
碳膜
硼碳膜
硅碳膜
金属膜
氧化膜
沉积膜
合成膜
玻璃釉膜
有机实芯无机实芯
线绕
热敏
光敏
压敏
1,2
3
4
5
6,7
8
9
G
J
L
Y
T
X
W
D
普通
超高频
高阻
高温
精密
电阻器-高压
电位器-特殊函数
特殊
高功率
精密
测量用
高压
可调
小型
微调电位器
多圈电位器
包括:
额定功率
阻值
允许误差
精度等级
表2
二、电容器
⒈电容器的分类
固定电容器、半可变电容器、可变电容器
⑴主要性能指标
常用固定电容允许误差的等级
允
许
误
差
±1%
±2%
±5%
±10%
±20%
﹢20/
﹣30%
﹢50/
﹣20%
﹢100/﹣10%
级别
01
02
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
Ⅵ
代码
F
G
J
K
M
S
表3
⑵型号命名方法
电容器型号命名方法
第一部分
第二部分
第三部分
第四部分
用字母表示主称
用字母表示材料
用字母表示特征
序号
符号
意义
符号
意义
符号
意义
C
电容器
C
I
O
Y
V
Z
J
B
F
L
S
Q
H
D
A
G
N
T
E
瓷介
玻璃釉
玻璃膜
云母
云母纸
纸介
金属化纸介
聚苯乙烯
聚四氟乙烯
涤纶
聚碳酸酯
漆膜
纸膜复合
铝电解
钽电解
合金电解质
铌电解
钛电解
其它电解质
T
W
J
X
S
D
M
Y
C
铁电
微调
金属化
小型
独石
低压
密封
高压
穿心式
包括:
品种、尺寸、代号、温度特性、直流工作电压、标称值、允许误差、标准代号。
表4
实训:
电阻器和电容器的识别和测量
一、实验目的
⒈学会识别色环电阻器的标称值,识别电容器的标称值和极性。
⒉掌握用万用表测量普通电阻器的阻值,估测电容器的性能。
二、使用工具和器材
指针式万用表、色环电阻器若干、常用电容器(>0.01uF)若干
三、实验内容和步骤
⒈识别标称值
⑴电阻器:
顺序记录色环颜色,写出元件类型,判断并记录其标称阻值和允许误差
⑵电容器:
记录元件表面的标识,写出元件类型和标称容量、耐压值
⒉使用万用表测量
使用万用表的电阻档测量,要求记下测量时使用的电阻档档位。
⑴电阻器:
选用合适的档位,使表针指示在表盘中心±30%范围内,读数精确极高。
普通电阻不分极性直接测量,记录实测的电阻值。
⑵电容器:
档位的选择,以表针摆幅不超过满度的一半较合适,一般中心值15Ω左右的欧姆表,测1~10uF可用R×1K档,以此类推。
每次测量前应先将电容两端短路一下(放电)。
电解电容器要分清极性,测量时黑表笔接电容(﹢)极,红表笔接电容(﹣)极,这样漏电较小。
要求记录测量到的阻值变化情况,如:
50K→∞。
测量数据表如下:
测量用万用表型号
R×1档中心值
序号
元件标识(色环颜色)
元件类型
标称值及允许误差
实测值
万用表档位
1
黄紫蓝红棕
金属膜电阻
47600±190Ω
47.1KΩ
200KΩ
2
棕棕蓝蓝红
金属膜电阻
2200±190Ω
1.9KΩ
200KΩ
3
红红黑棕棕
金属膜电阻
22000±190Ω
2.1KΩ
200KΩ
4
红红蓝红棕
金属膜电阻
1600±190Ω
21.6KΩ
200KΩ
表5
三、二极管
⒈二极管基础知识
⑴二极管的类型
①检波二极管:
检波二极管是用于把迭加在高频载波上的低频信号捡取出来的器件,它具有较高的检波频率和良好的频率特性。
②整流二极管:
整流二极管是利用二极管的单向导电性,将方向不停变化的转换成单方向的直流电,它是面结合型的功率器件,因结电容大,故工作频率低。
通常,正向电流在1安以上的二极管采用金属壳封装,以利于散热;正向电流在1安以下的采用全塑料封装。
由于近代工艺技术不断提高,出现了不少较大功率的管子,也采用塑封形式。
③开关二极管:
在脉冲数字电路中,用于接通和关断电路的二极管叫开关二极管,它的特点是正向导通电压低,反向恢复时间短,能满足高频和超高频应用的需要。
开关二极管有点接触型、平面型和扩散台面型几种。
一般IF<500mA的硅开关二极管,多采用全密封环氧树脂陶瓷片状封装,引脚较长的一端为正极。
④稳压二极管:
稳压二极管是由硅材料制成的面结合型晶体二极管,它是利用PN结反向击穿时,电压基本上不随电流变化而变化的特点,来达到稳压的目的。
⑵二极管的主要特性
二极管最重要的特性就是单向导电性。
在电路中,电流只能从二极管的正极(P区)流入,负极(N区)流出。
①正向特性:
加在二极管两端的正向电压(P为正、N为负)很小时,管子不导通处于“死区”状态。
当正向电压超过一定数值(锗管约0.1V,硅管约0.5V,称为门限电压)后,管子开始导通。
导通后的正向电压变化范围很小,锗管为0.1~0.3V左右,硅管为0.5~0.7V左右。
导通以后,电压稍有增大,电流将急剧增加。
②反向特性:
二极管两端加上反向电压时,反向电流很小,当反向电压逐渐增加时,反向电流基本保持不变,这时的电流称为反向饱和电流。
不同材料的二极管,反向电流大小不同,硅管约为1微安到几十毫安,锗管则高达数百微安,另外,反向电流受温度的影响很大,锗管的稳定性比硅管差。
③击穿特性:
当反向电压增加到某一数值时,反向电流急剧增大,这种现象称为反向击穿。
这时的反向电压称为反向击穿电压,不同结构、工艺和材料制成的管子,其反向击穿电压值差异很大,可由1伏到几百伏,甚至高达数千伏。
④频率特性:
由于结电容的存在,当频率高到某一程度时,容抗小到使PN结短路,导致二级管失去单向导电性,不能工作。
PN结面积越大,结电容也越大,高频特性就越差。
⒉二极管检测方法
普通二极管
1鉴别正负极性
二极管的极性通常在管壳上注有标记,如无标记,可用万用表欧姆档测量其正反向电阻来判断。
万用表欧姆档的内部电路可以用电路等效,对被测端来说,黑棒为正极性,红棒为负极性。
将万用表选在R×100或×1K档,两棒接到二极管两端,若表针指示阻值很小,说明二极管正向导通,则接黑棒一端为二极管正极;反之,如果表针指示阻值很大甚至不动,说明二极管反向截至,则接红棒的那一端为二极管正极。
2检测管极和性能好坏
用指针万用表测电阻时,一般表内电源是1.5V,两表笔短路时的电流Io=1.5V/(Ω表中心阻值×档位),那么测量电阻∞~0Ω时表笔中通过的电流相应为0~I0(A),表笔两端的电压值则相应为1.5~0(V)。
用万用表检测二极管时,不必看测量的具体电阻值,因为二极管的电阻是非线性的,它随着电流的变化而变化。
我们可以把表盘看作是1.5~0(V)的电压表,利用二极管的正向特性,就能判断出是硅管(VF=0.5~0.7V)还是锗管(VF=0.1~0.3V)。
四、三极管
⒈三极管基础知识
⑴三极管的类型
半导体三极管具有放大作用,根据工作原理的不同,分为双极型管和单极型管两种类型。
双极型管(BJT)利用输入电流控制输出电流,是一种电流控制器件,工作时由空穴和自由电阻两种载流子参与导电,因此称为双极型三极管,又称为晶体三极管。
单极型管(FET)利用电场效应控制输出电流,是一种电压控制器件,工作时只有一种载流子参与导电,故称为单极型三极管,又称场效应管。
以下我们只讨论双极型三极管的主要特性:
晶体三极管的结构是由两个PN结的三层半导体制成,根据结构的不同,分成NPN和PNP两种类型。
三层半导体引出三个电极,分别称为发射极E,基极B,集电极C,基极在中间。
两个PN结也就称为发射结和集电结,就像是面对面或是背靠背连在一起。
由于两个PN结制造工艺有很大不同,使得三极管具有电流放大能力。
按制造材料的不同,又有硅三极管和锗三极管之分。
⑵三极管的主要特性和参数
①输入特性:
放大电路输入端电流与电压的关系(伏安特性),称为输入特性。
②输出特性:
放大电路输出端电流与电压的关系,称为输出特性。
三极管基极加以不同的偏置电流,输出回路能得到不同的集电极电流,由此输出特性可以得到一组曲线。
当基极电流很小(iB≤0)时,称为截止区;当集一射间电压uCE很低时,进入饱和区;中间最大的区域是放大区。
⒉三极管检测方法
三极管管型和电极的判别
晶体三极管的两个PN结相当于两个背靠背的二极管。
用万用表R×100(或×1K)档可对三极管的管型和电极进行判别。
1判别基极b和管型
由于集电极对发射极的PN结方向相同,所以可先确定基极。
将黑(红)表笔接到某个假定基极的引脚上,用红(黑)表笔先后接到其余两个引脚上,如果两次测的阻值都很大(或都很小),即PN结反偏(或正偏),则可确定假定基极是正确的。
如果两次测得的阻值一大一小,则可确定假定基极不是基极,重新假定另一引脚为基极,重复上述测试。
当基极确定后,将黑表笔接基极,红表笔接其他两个电极,若两次测得的电阻值都较小,三极管为NPN型;若两次测得的电阻值都较大,三极管为PNP型。
反过来,如果将红表笔接基极,黑表笔分别接其他两个电极,两次测得的阻值都很大的为NPN型,两次测得的阻值都很小的为PNP型。
2判别集电极c和发射极e
在基极与假定集电极之间接一个100kΩ的电阻(也可用人体电阻代替,用手捏住b、c两电极,但不使b、c接触)。
对NPN管,黑表笔接假定集电极,红表笔接假定发射极;对PNP管,红表笔接假定集电极,黑表笔接假定发射极。
测得一电阻值,将假定的集电极与假定的发射极对调,又测得一电阻值,比较两值大小,可确定电阻值较小的那一次的假定是正确的。
因为电阻值小,说明通过万用表的电流大,三极管处于放大状态,即满足发射极正偏、集电极反偏条件。
五、集成电路
⒈集成电路基础知识
由于制造工艺和经济性的原因,集成电路的电路构成与分立元件组成的电路有很大的差别。
因为在IC中,晶体管所占体积最小,二极管次之,然后电阻器,电容器最大,晶体管及二极管的造价又最低,所以在IC中广范采用有源元件而较少使用电阻器,电容器更少,并广泛采用直接耦合。
集成电路的外形一般有:
圆形、菱形、扁平形、单列直插型和双列直插型。
圆形和菱形的外形与普通晶体管相似,外壳用金属制。
扁平形外壳多采用陶瓷及塑料封装,具有对称的电极引线。
单列和双列直插型采用陶瓷及塑料封装,引线强度较大。
⒉集成电路使用须知
注意事项:
1使用时不允许超过参数表规定的数值,特别要注意电源的电压和极性。
2焊接时烙铁功率以不超过25W为宜,焊接时间不宜过长,焊接温度不宜过高,以免损伤器件。
焊接后,需用酒精等溶剂擦净焊点,但不能将整块电路板放入溶剂中浸泡擦洗。
3扁平形集成电路外引线成型、焊接时,应与印质电路板平行,不得穿引扭焊。
外引线不得自根部弯折。
4MOS集成电路具有极高的输入阻抗,积聚少量电荷就会产生较高电压,为防止栅极感应击穿,要求一切测试仪器、电烙铁、电路本身有良好接地,特别是信号源和交流测量仪器。
5功率集成电路外壳或散热片应与散热板紧密接触,电路周围留有适当空间,以保证良好的散热。
6双通道音频功率放大等集成电路只有一个接地脚时,应将输入端、输出端及电源端分为三股,再在集成电路接地脚处汇合。
如输入端和输出端间有公用地线存在,将影响放大性能。
第三章EWB
一、认识EWB
⒈EWB概述
使用EWB对电路进行设计和实验仿真的基本步骤是:
1用虚拟期间在工作区建立电路;
2选定电路的模式、参数值和标号;
3连接信号源等虚拟仪器;
4选择分析功能和参数;
5激活电路进行仿真;
6保存电路图和仿真结果;
⒉EWB界面
⑴EWB工作窗口
工作界面
图1
元件库栏:
图2
信号源库:
图3
基本元件库:
图4
指示器件:
图5
仪器库:
图6
第四章晶体管单管放大电路的制作和测试
一、实验目的
⒈掌握电路元件的使用和电路连接。
⒉熟悉电路板上元器件的焊接技能。
3.学会实验仪器设备的一般使用。
⒋能正确获取测试数据,学会简单的数据分析。
二、使用工具和器材
25W内热电烙铁及焊接工具和器材
通用电路板一块
1/8碳膜电阻器4个(47kΩ,22kΩ,2.2kΩ,2kΩ)
25V电解电容器3个(47uF,10uF×2)
3DG系列三极管1个(可选9014)
连接线少许
三、实验仪器和设备
万用表(指针式或数字式)
交流毫伏表
双踪示波器
函数信号发生器
直流稳压电源
四、实验内容和步骤
⒈电路原理图
图7
⒉实验步骤
⑴实验准备
检查元仪器,用万用表检测他们的好坏,查阅晶体管参数,分清电极,必要时元器件引脚要先上锡处理。
⑵按实验电路图纸做晶体管单管放大电路
①按照电路图的布局,将元器件从正面(非焊接面)插入电路板,元器件引脚不要从根部弯折,三极管和电解电容器极性不可接错。
②在电路板焊接面,用电烙铁将元器件引脚焊接到电路板上。
③在焊接面,对照电路图,将应该连接的地方利用元件引脚或用连接线焊接连上。
④对电路的输入、输出、电源端,应在电路板正面引出接口,方便接线和测量。
⑤修剪焊接面,修正不良的焊点,剪去多余的引脚,检查电路的完好性。
⒊测量晶体管的静态工作点
①打开直流稳压电源,调整输出电压为12V,测量并记录电压值。
②电源负极接电路接地端,电源正极串联电流表接到电路﹢Vcc端,总电流Icc应在1.6mA左右。
如相差很大,应立即断电,检查电路板制作的问题。
记录Icc实测值。
③集电极电流Ic,可以断开R4一端,串入电流表来测量,但不方便。
实用中,我们可以通过测量电路中R4(不断开)两端的电压,再用欧姆定律I=U/R计算出来。
④用电压表,分别测量集电极、基极、发射极三点对地的电压,做记录。
数据如下:
测量仪器:
万用表
型号:
电源电压Vcc
总电流Icc
集电极电流Ic
集电极电位Vc
基极电位VB
发射极电位VE
12.0V
1.52mA
1.405mA
9.14V
3.69V
3.11V
表6
⒋测试放大电路的输入、输出交流信号
6将毫伏表两输入端短路,打开毫伏表、示波器、信号发生器电源,预热几分钟。
6将示波器Y1、Y2两通道分别接电路输入、输出端,黑色线为接地端。
6将信号发生器选择输出正弦波信号,频率调整到1kHz,信号幅度调节为5~10mV,连接到电路板输入端,黑线接地。
(可用示波器观察)
6接通电路板电源,示波器应同时观察到输入和输出两个波形。
⑤用毫伏表测量电路的输入电压Ui和输出电压Uo。
⑥要求记录:
仪器的型号,测量时的档位,测量、观察到的数据和波形,并计算电路的放大倍数|Au|=Uo/Ui,分析输出信号与输入信号的幅值、频率、相位关系。
电路放大倍数|Au|=Uo/Ui=720÷8=90
测量仪器:
双踪示波器
型号:
ADS:
7022s
灵敏度档位/DIV
Y1:
Y2:
X:
测量项目
输入信号ui
输出信号uo
输入与输出的关系
信号波形
反向
信号周期T
1ms
1ms
同向
信号峰值Um
50
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