电工仪表与电路实验技术 教学课件 ppt 作者 马鑫金 第9-10章

21972e,第9章 综合型实验课题 第10章 电工仪表测量实验任务书,21972e,第9章 综合型实验课题,21972e,第9章 综合型实验课题,课题1 交流电路的应用设计 课题2 运算放大器(多端元件)的应用设计 课题3 非线性电阻电路及应用的研究,21972e,课题1 交流电路的应用设计,专题1 RC选频网络及应用 专题2 裂相(分相)电路,21972e,专题1 RC选频网络及应用,1.设计要求 2.设计参考,21972e,1.设计要求,1)设计一个RC选频网络，分析研究其网络函数KV=/。 2)实验测量该RC选频网络的幅频传输曲线，f0限制在3kHz左右。 3)举一应用的实例电路，详细分析其中RC选频网络的各项参数及作用。,21972e,2.设计参考,图9-1 文氏电桥RC选频网络和幅频传输曲线 a)文氏电桥RC选频网络 b)幅频传输曲线,21972e,专题2 裂相(分相)电路,1.设计要求 2.设计参考,21972e,1.设计要求,1)将单相交流电源(220V/50Hz)分裂成相位差为90°的两相电源。 两相输出空载时电压有效值相等，为150×(1±2%)V； 相位差为90°×(1±2%)。 测量并作电压负载(两负载相等，且为电阻性)特性曲线，到输出电压150(110%)V； 相位差为90°×(15%)为止。 测量证明设计的电路在空载时功耗最小。 2)将单相交流电源(220V/50Hz)分裂成相位差为120°对称的三相电源。 两相输出空载时电压有效值相等，为110×(1±2%)V； 相位差为120°×(1±2%)。 测量并作电压负载(三负载相等，且为电阻性)特性曲线，到输出电压110×(110%)V； 相位差为120°×(15%)为止。 测量证明设计的电路在空载时功耗最小。 3)若负载分别为感性或容性时，讨论电压负载特性。 4)论述分相电路的用途，并举一例详细说明。,21972e,2.设计参考,(1)将单相电源分裂成两相 将电源US分裂成U1和U2两个输出电压，图9-2所示为RC桥式分相电路原理的一种，它可将输入电压路US分裂成U1和U2两个输出电压，且使U1和U2相位差成90°。 (2)将单相电源分裂成三相 同样，将单相电源US分裂成三相UOA、UOB、UOC互成120°的对称电压，其原理如图9-3所示。,21972e,(1)将单相电源分裂成两相,图9-2 RC桥式分相电路原理,21972e,(2)将单相电源分裂成三相,图9-3 将单相电源分裂成三相原理,21972e,课题2 运算放大器(多端元件)的应用设计,专题1 运算放大器基本电路 专题2 运算放大器电路应用(一)负阻抗变换器和回转器的设计 专题3 运算放大器电路应用(二)旋转器设计,21972e,专题1 运算放大器基本电路,1.设计要求 2.设计参数,21972e,1.设计要求,1)设计运算放大器常用基本电路(比例器、积分器、微分器、I/U转换器、加法器等)中的4种，用“节点法”分析其输出/输入的关系。 2)用实验求证上述关系式。 3)设计4种基本受控源电路中的两种，测量并作它们各自空载特性和负载特性曲线。,21972e,2.设计参数,运算放大器电源在±15V时，为保证运算放大器工作在线性区，凡是电流源，输出电流为1020mA；凡是电压源，输出电压为1012V为好。,21972e,专题2 运算放大器电路应用,1.设计要求 2.设计参考,21972e,1.设计要求,(1)用运算放大器设计一个负阻抗变换器(NIC)电路 (2)用运算放大器设计一个回转器电路,21972e,(1)用运算放大器设计一个负阻抗变换器(NIC)电路,1)用T参数研究其端口关系，求取端口阻抗的关系式；推导并讨论电流反相型负阻抗变换器(INIC)和电压反相型负阻抗变换器(VNIC)的不同矩阵关系式。 2)用实验实现上述的设计，并研究INIC和VNIC接法的开路稳定(OCS)及短路稳定(SCS)性，用测量数据说明。,21972e,(2)用运算放大器设计一个回转器电路,1)推导其基本方程。 2)测量其回转参数g，验证其满足基本方程。 3)将负载电容“回转”成一个电感量为0.11H的模拟纯电感，用实验的方法验证该模拟量的电感特性及电感量准确性，并与理论值进行比较。,21972e,2.设计参考,(1)负阻抗模型 负阻抗按二端口网络输入电压、电流与输出电压和电流的关系，可分为电流反相型(INIC)和电压反相型(VNIC)负阻抗变换器两种，如图9-4a、b所示。 (2)关于负阻抗变换器的开路稳定(OCS)和短路稳(SCS)性 用运算放大器设计的负阻抗变换器，为了稳定工作，必须保证负反馈强于正反馈。,21972e,(1)负阻抗模型,图9-4 电流反相型和电压反相型负阻抗变换器 a)电流反相型负阻抗变换器 b)电压反相型负阻抗变换器,21972e,(2)关于负阻抗变换器的开路稳定和短路稳性,用运算放大器设计的负阻抗变换器，为了稳定工作，必须保证负反馈强于正反馈。,21972e,专题3 运算放大器电路应用(二)旋转器设计,1.设计要求 2.设计参考,21972e,1.设计要求,1)设计一个旋转角=-15°-85°(顺时针)，定标系数R=1k的旋转器电路。 2)用实验实现上述的设计。,21972e,2.设计参考,图9-5 旋转器符号,21972e,2.设计参考,图9-6 旋转器“旋转”前后,21972e,2.设计参考,图9- 形电阻 网络的旋转器,21972e,课题3 非线性电阻电路及应用的研究,专题1 非线性电阻电路 专题2 非线性电阻电路的应用混沌电路,21972e,专题1 非线性电阻电路,1.设计要求 2.设计参考,21972e,1.设计要求,1)用二极管、稳压管、稳流管等元器件设计如图9-8、图9-9所示伏安特性的非线性电阻电路。 2)测量所设计电路的伏安特性并作曲线，与图9-8、图9-9比对。,21972e,图9-8 伏安特性(一),21972e,图9-9 伏安特性(二),21972e,2.设计参考,(1)非线性电阻电路的伏安特性 (2)非线性元件电路的综合 各种单调分段线性的非线性元件电路的伏安特性可以用凹电阻和凸电阻作基本积木块，综合出各种所需的新元件。,21972e,(1)非线性电阻电路的伏安特性,1)常用元件。 2)凹电阻。 3)凸电阻。,21972e,1)常用元件。,图9-10 常见的二端电阻元件及伏安特性 a)电压源U= b)电流源i= c)稳压管 d)恒流管 e)理想二极管 f)线性电阻i=Gu,21972e,2)凹电阻。,图9-11 凹电阻,21972e,3)凸电阻。,图9-12 凸电阻,21972e,(2)非线性元件电路的综合,1)串联分解法。 2)并联分解法。,21972e,1)串联分解法。,图9-13 串联分解法之一,21972e,2)并联分解法。,图9-14 串联分解法之二,21972e,2)并联分解法。,图9-15 并联分解法,21972e,专题2 非线性电阻电路的应用混沌电路,1.设计要求 2.设计参数,21972e,专题2 非线性电阻电路的应用混沌电路,图9-16 蔡氏电路,21972e,1.设计要求,1)用列表法测量并作出该伏安特性曲线。 2)试用使用示波器观察该伏安特性曲线。,21972e,2.设计参数,1)试用使用示波器观察该混沌电路的混沌现象(如图9-18所示，不惟一)。 2)改变混沌电路的敏感参数，观察记录混沌现象。 3)总结混沌电路的研究工作。,21972e,图9-17 非线性负电阻电路 的伏安特性曲线,21972e,图9-18 混沌现象,21972e,第10章 电工仪表测量实验任务书,21972e,第10章 电工仪表测量实验任务书,实验1 电工仪表测量方法的研究 实验2 电路元件参数测量 实验3 指针式仪表的校验 实验4 正弦及非正弦电路 实验5 三相交流电路功率测量 课程设计 指针式万用表电路设计和调试,21972e,实验1 电工仪表测量方法的研究,1.实验目的 2.实验任务 3.实验要求,21972e,1.实验目的,1)学习指针式电流表和电压表的内阻测量方法。 2)分析指针式表内阻对测量中参数的影响。 3)了解指针式万用表和数字式万用表测量交流电压的特点。,21972e,2.实验任务,1)用“替代法”测量指针式电压表DC.V 10V量程时的内阻。 2)用“替代法”测量指针式电压表DC.A 5mA量程时的内阻。 3)测量电压电路如图10-1所示，用指针式直流电压表10V量程(RV=10k，0.5级)，分别在用“补偿法”和不用“补偿法”的情况下测量电压，分析误差及原因。 4)对指针式万用表交流电压挡测量频率范围和波形界定。 5)对数字式万用表交流电压挡测量频率范围和波形界定。,21972e,图10-1 测量电压电路,21972e,3.实验要求,1)“替代法”和“补偿法”的测量方法和电路参见第3章3.3节。 2)对于图10-1所示电路，从理论和测量值两方面分析误差，得出正确结论。 3)自拟数据表格，测定指针式万用表交流电压挡测量频率及波形的有效范围。 4)自拟数据表格，测定数字式万用表交流电压挡测量频率及波形的有效范围。,21972e,实验2 电路元件参数测量,1.实验目的 2.实验任务 3.实验要求 4.注意事项,21972e,1.实验目的,1)学习非线性电阻的测量方法。 2)学习测量电感和电容的一般方法。 3)掌握用交流电桥测量电容量和电容的介质损耗、电感量及电感在给定频率下的Q值。,21972e,2.实验任务,1)以白炽灯为非线性电阻元件，测量其伏安特性。 2)以“伏安法”间接测量电容值。 3)使用“谐振法”测量电感值。 4)使用交流电桥测量上述的电容量和电容的介质损耗、电感量及电感在给定频率下的Q值。,21972e,3.实验要求,1)以白炽灯为非线性电阻元件，自拟线路和数据表格测量并绘出其伏安特性曲线。 2)用伏安法间接测量电容值。 3)使用谐振法测量电感值。 4)使用交流电桥测量上述的电容、电感值及介质损耗等参数。,21972e,4.注意事项,1)用伏安法间接测量的电容必须是无极性电容。 2)使用谐振法测量电感值时，需用频率可调的函数电源。,21972e,实验3 指针式仪表的校验,1.实验目的 2.实验任务 3.实验要求,21972e,1.实验目的,1)掌握指针式仪表修正曲线的测定方法。 2)学习指针式直流仪表的校验方法。,21972e,2.实验任务,1)作指针式直流电流表的修正曲线，重新确定其准确度等级。 2)作指针式直流电压表的修正曲线，重新确定其准确度等级。,21972e,3.实验要求,1)指针式万用表的直流电流挡校验：按图10-2所示万用表的直流电流挡的校验电路接线，设X为被校表读数(万用表的直流电流50mA挡，2.5级)， 2)指针式万用表的直流电压挡校验：参考上述方法，自拟校验指针式万用表直流电压挡(10V，2.5级)的电路和测量表格。,21972e,1)指针式万用表的直流电流挡校验,图10-2 万用表的直流 电流挡的校验电路,21972e,2)指针式万用表的直流电压挡校验,表10-1 万用表的直流电流挡测量数据表,21972e,实验4 正弦及非正弦电路,1.实验目的 2.实验任务 3.实验要求 4.实验原理 5.注意事项,21972e,1.实验目的,1)加深非正弦周期电路电压或电流有效值的理解。 2)观察非正弦周期电路中，电感和电容的波形，说明对波形的影响。,21972e,2.实验任务,1)利用变压器产生的3次谐波，如图10-3a所示，3次谐波的电路简图如图10-3b所示。 2)用示波器测量并换算各种波形的有效值、峰值、峰-峰值和平均值。 3)非正弦周期电路中，当在c、b分别接有RL或RC时，观察并记录相关波形。,21972e,3.实验要求,1)在非正弦周期电路分析中，测量电路中的电压并证明关系式U=。 2)用示波器观察上述波形，测量并换算各种波形