电工实验指导(实验一实验四)

1、电子电工学实验指导(适用专业 化学工程与工艺) 目 录实验一 电路基本定律及定理的验证2实验二 常用电子仪器使用与测量5实验三 单管放大电路10实验四 模拟信号运算电路12实验一 电路基本定律及定理的验证1. 实验目的学习实验室规章制度和基本的安全用电常识，熟悉实验电源、实验设备情况。通过对电路基本定律(基尔霍夫、叠加定理、戴维南定理)的验证，加深对定律的理解和灵活应用；学会电路中电压、电流的测量方法。明确实际测量中存在的误差，学会分析误差。2. 实验设备和器材直流可调稳压电源。直流电压、电流表。电阻元件、可调电阻。3. 实验原理与说明(1)基尔霍夫定律(KCL、KVL)基尔霍夫定律是电路的基本定律，适用于集总参数电路。KCL：任一时刻，任一节点，所有流出该节点的电流代数和恒为零，即i0。KVL：任一时刻，任一回路，沿某绕行方向所有元件电压的代数和恒为零，即u0。(2)叠加定理在线性电路中，任一支路的电流或电压都是电路中各个独立电源分别单独作用于电路时，在该支路中所产生的电流或电压的代数和。电源单独作用是指：除该电源外，其他独立源取零，即电压源用短路线代替，电流源用开路代替。(3)戴维

2、南定理任一线性含源二端网络，对外电路而言，均可用一个电压源和一个电阻串联的组合来等效-戴维南等效电路。电压源的电压为含源二端网络的开路电压UOC；等效电阻为对应无源二端网络的等效电阻R0。(4)误差分析测量值与真实值间的差异称为误差。误差有两类：绝对误差=|测量值-真实值|，相对误差=(绝对误差/真实值)100%。实际测量中，应利用合理测试手段使误差最小。4. 实验内容及步骤(1)基尔霍夫定律(KCL、KVL)的验证实验电路如图1-1，图中I1、I2、I3的方向为假设的参考方向，为防止电流表内阻影响测量精度，在实测I1I3时电流表应分别接入。 图1-1将两路直流稳压电源（令U112V，U26V）分别接入电路。用直流电流表测量各电流值；用直流电压表分别测量各电压值，将测量结果记录于表1-1中。表1-1被测量I1(mA)I2(mA)I3(mA)U1(V)U2(V)UFA(V)U3(V)UED(V)UAB(V)UCD(V)计算值测量值相对误差(2)叠加定理的验证实验电路如图1-1。双路稳压源的输出分别调节为12V和6V接至图1-1中U1和U2处。U1电源单独作用时：电路中接入U1电源；断开U

3、2电源，用导线连接U2断开处；用直流电流表测量各支路电流，用直流电压表测量UAD，数据记入表1-2。表 1-2测量内容I1(mA)I2(mA)I3(mA)U3(V)U1单独作用时U2单独作用时U1、U2共同作用时U2电源单独作用时：电路中接入U2电源；断开U1电源，用导线连接U1断开处；将数据记入表1-2。U1和U2共同作用时：将U1、U2电源均接入电路，将数据记入表1-2。(3)戴维南定理验证实验电路如图1-2(a)。接入稳压电源U1=12V和U2=6V，用电压表测量AD端的开路电压UAD，即戴维南等效电路的电源电压UOC，数据记入表1-3。(a)实验电路 (b)等效电路图1-2 有源二端网络图1-3测R0电路测戴维南等效电阻R0将有源二端网络中的电压源U1(12V) 和U2(6V)断开，用导线连接U1、U2断开处，不接R3，在AD间外加电压U=6V（由稳压电源供电），串入电流表测量I1、I2，计算电流I，如图1-3所示；则等效电阻R0=U/I，将数据记入表1-3。表1-3被测量UOC(V)I1I2IR0计算值测量值用戴维南定理测量测量电路如图1-4，图中电压源Us调到上述所测得的开

4、路电压Uoc之值，电阻Rs取上述所测得的R0值(电阻箱上获取)，接入直流电流表和电压表测量电阻R3(510W)上电流I3及电压U3，数据记录表1-4中。表1-4被测量戴维南等效电路测量U3（V）I3（mA） 图1-45. 实验注意事项稳压电源的两输出线间不得相碰，以免造成短路事故。用电流表测量支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的、号后，记入数据表格。测量时应注意仪表量程的更换。当实验仪表超量限应及时更换至高位档。所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。 US也需测量，不应取电源本身的显示值。线路改接时，要关闭电源。6. 预习思考题根据图1-1及图1-2(a)中的电路参数，计算出各待测值，分别记入表1-1及表1-3中；以便实验测量时，可正确地选定电流表和电压表的量程，有助于对操作失误作出及时的判断。用直流电流表测量电流时，若参考方向与实际方向不符会有何显示？如何正确判断所测得的电流方向？令U1、U2分别单独作用应如何操作？可否将不作用的电源（U1或U2）短接置零？ 7. 实验报告根据实验数据，选定节点A及实验电路中的任一个闭合回路，验证KCL、

5、KVL的正确性。分析误差原因。根据实验数据经分析、归纳、总结，验证线性电路叠加性。电阻器的功率消耗能否用叠加定理计算得出？试用上述实验数据计算并作结论。根据表1-1、表1-2及表1-4，对比支路电流I3、U3计算结果，并分析产生误差的原因。根据实验数据，画出戴维南等效电路。归纳测有源二端网络开路电压、等效内阻的方法。写出实验的心得体会及其它。实验二 常用电子仪器使用与测量1.实验目的(1)学习电子电路实验中常用的电子仪器示波器、函数信号发生器等的主要性能、各旋钮开关的作用及正确使用方法。(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。2.实验设备与器材双踪示波器 一台函数信号发生器 一台3.实验原理与说明在模拟电子电路实验中，测试和定量分析电路的静态和动态的工作状况时，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、交流毫伏表、指针式（数字式）万用表等。它们之间的连接如图2-1所示。接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。示波器、函数信号发生器和交流毫伏表的接线通常使用专用电缆线。 示波器：用来观察电路中各点的波形，监视电路是否正常工作；同时还

6、用于测量信号波形的周期、幅度、相位差及观察电路的特性曲线等。 函数信号发生器：提供频率和电压都可调节的信号。直流稳压电源：为电路提供所需的直流稳压电源。 毫伏表：用于测量信号的有效值。万用表：用于测量电路的静态工作点和直流电压值。图2-1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图(1)示波器示波器是电子行业广泛应用的重要测量仪器之一，主要用以观测各种周期性或非周期性变化的电信号之波形、电压幅度、周期时间（T）、不同波形的相位关系等要素。本实验主要采用DF4321型双踪示波器，下面介绍其一般使用方法及操作要点，也可供其它型号的示波器作为一般用法的“操作指南”。其原理和详尽的使用资料请参阅有关产品说明书。1）开机前预置将触发方式选择（MODE）开关置于AUTO（即自动）键。调整亮度控制（INTENSITV）旋钮于旋转全行程的中间位置。置扫描速率（TIME/DIV）开关于0.1mS位置。置CH1（或CH2）的输入耦合方式选择开关置于GND位置。调整垂直（）和水平（）移位（POSITION）旋钮均于1/2全行程的位置。将 内触发选择（INTTRIG）开关置于CH1 （或CH2）。将Y轴垂直工作方式选择

7、（MODE）开关置于 CH1 （或CH2）2）测量状态的预置当上述步骤完成后，可开启电源待机预热，若半分钟后屏幕仍无任何显示时，a.可顺时针试调节亮度控制旋钮，直至出现一条水平状扫描线（光栅）为止；b.试调节垂直（）和水平（）移位旋钮，令光栅移位至屏幕的正中央为止，若仍无任何光栅显示的迹象时，可能预示着机内扫描电路有故障，须关机送修；如光栅已出现时，应根据该扫描线的显示状态，反复并交替调节亮度控制旋钮及聚焦控制（FOCUS）旋钮，使光栅既清晰可辨，又不感到刺眼为止。3）测量精度的校准及一般使用方法示波器属精密测量仪器，它的精度可以利用每台示波器自我设置的、具有固定频率（f=1KHZ）、固定电压输出幅度的“机内标准信号源”进行校准（又称为“自校信号源”）；因型号不同，“自校信号源”的电压输出幅度可能有所不同，应根据信号输出端的标识加以确认；“自校信号源”所产生的波形为标准方波，在检测时若被测量数据（包括Vp与T）与标称数据相吻合，说明该台示波器的准确度合格，否则为不合格。a）精度校准将输入耦合方式选择开关置AC状态；按照频率f=1KHZ计算出周期时间T（T与f互为倒数，故此T=1/f=1

8、/1000HZ=1/1000S=1mS）。由CH1或CH2输入端口处接入专用探头线，垂直工作方式开关(MODE)置于对应端口；将探头线的热端（用于传输信号的非接地端，通常配以红色标识；否则为冷端，配以黑色标识，意为接地）鳄鱼夹夹在自校信号源的电压输出端口处（此时为本机内 共地，故黑夹可悬空）；顺时针调节扫描微调控制（CAL）旋钮到底（处于校准位）；扫描扩展控制键（PULL10）须揿入；调整通道选择开关（VOLTS/DIV）所处位置，顺时针调节Y轴 微调控制CAL钮到底，使之处于校准位，令方波波形幅度占据屏幕垂直方向的80%左右；调节“扫描速率选择开关”（TIME/DIV），令指针指在0.1mS位置，此时方波波形每周期应占屏幕水平方向的十格（即0.1mS10格=1mS，此时显示为一个周期时间）；若“扫描速率”开关指针指在0.2mS位置时，方波波形每周期应占屏幕水平方向的五格，全屏显示为两个周期时间（每周期时间各占五格，即0.2mS5格=1mS）。b）测量时应注意的要点当“扫描速率”（TIME/DIV开关所指示数值）为被测周期时间的整数倍率时，波形在屏幕上能够较稳定地显示，否则（例如出现波形向左、右移动，多个叠加或闪烁等不稳定现象时）应调节触发电平控制LEVEL旋钮，可使波形的显示状态稳定。重要提示：但凡需要读取周期时间或电压幅值之前，必须先将X或Y轴的微调控制CAL钮顺时针旋到底（即处于校准位），否则测量无意义。波形每周期占水平方向的格数及幅度占垂直方向的格数愈多，测量愈精确。c）数据的读取方法调节垂直（）或水平（）移位（POSITION）旋钮，将波形的起始点（线）移位并恰好相交（或重叠）于屏幕左方标尺上的垂直与水平轴线的交叉点（线）处；以标尺的此点（或线）作为波形测量时的基点（线），由基点（

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