新版六系电路实验.docx
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新版六系电路实验
目录
前言…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..2
实验一直流电路的构建和测量……………………………………………………………………………………………………………………………….4
实验二单相正弦电路……………….…………………………………………………………………………………………………………………………….11
实验三三相电路……………………………………………………………………………………………………………………………………..……………….17
实验四示波器的使用………….……………………………………………………………………………………………………………………………………24
实验五二端口电路及其参数测量……………………………………………………………………………………………………………………………34
实验六电路的频率特性的测试…………………………………………………………………………………………………………………………………39
实验七电路的传输特性测试………………………………………………………………………………………………………………………………………41
实验八负阻转换电路与RLC电路的方波响应………………………………………………………………………………………………………43
前言
本实验讲义是为我校独立设课的计算机类本科专业的“电路基础实验”课编写的。
电路基础实验课是电路课程教学环节的重要一环。
通过实验操作训练，学习和提高实验技能,培养独立分析问题、解决问题的能力；通过实验磨练，培养严肃、严格、严密的科学态度和工作作风；通过实验设计、验证和研究探讨，巩固学过的理论知识，加深对知识应用的理解，并从中获得新的知识和实践经验。
实验课的基本要求
一、实验课的安排
本实验课的大致程序是这样安排的：
1．根据每次实验要求和给出的参考原理电路，运用学过的理论知识，对具体的电路细节进行分析或进行部分电路的设计,形成可实际操作的实验电路图。
2．接线或安装组成实验电路。
3．检验及调试电路，使之正常工作。
4．测定电路中信号的大小或波形，观察实验现象。
5．对实验结果进行分析、总结。
以上步骤是进行实验的一般过程，其中第1和第5两步安排在课外完成，课前做充分的预习，课后进行细致的总结。
每次实验过程中，需要使用多种测量仪表、仪器（如万用表、示波器、信号发生器等），采用恰当的测量方法对电路进行测量。
如测量电压、电流的大小，观测信号的波形，测量电路的特性等。
然后还要对实验数据、现象进行分析，对实验结果做出结论，编写实验报告。
二、实验课的基本要求
依据教学大纲，本课的基本要求是：
1．熟悉数字万用表、功率表、电流表、交流毫伏表等常用仪表的性能及使用。
2．熟悉直流稳压电源、函数信号发生器、电子示波器等常用电子设备的性能及使用。
3．掌握测量电压、电流、功率等电路参数，以及信号的波形、频率、相位差，电路的输入电阻、输出电阻、频率特性、传输特性的方法。
4．能独立对简单实验进行设计和调试。
5．能把较复杂的电路按功能分解为若干个相对简单的电路进行调试和综合。
6．能对实验数据进行有效的分析和处理。
7.能编写出简洁明了的实验报告。
上述的各项要求贯穿于各次实验之中，希望实验者在每次实验中按照基本要求进行准备和操作，课后及时进行总结，以期取得更大的收获。
怎样上好实验课
实验课的大部分内容是在老师指导下学生自己独立动手操作，自己分析、研究。
就是说，要想做好本课程的教学，需要学生尽量发挥潜在的学习主动性，如果学生在课堂上不注意调动自己的主动性，而是被动应付，那就可能一无所获，甚至发生设备和人身事故。
为了在实验课上收获更大，希望同学们要做好以下三个方面：
即课前做好预习；实验过程中做好安排、认真观测和思考；课后做好总结积累。
现分述要求如下。
一、预习
实验课前认真预习讲义及复习好有关理论知识，认真做好如下工作。
1．明确实验目的和任务。
2．搞清原理。
3．按预习要求认真准备实验内容。
4．了解所用仪器设备的使用说明及有关原理。
5．拟订实验步骤，预估计实验结果。
7．整理出实验预习报告。
二、实验前的准备
进行实验之前应该做好以下几方面的工作。
1．检查所用仪器设备是否齐全完好，记下它们的规格型号，熟悉它们的使用方法和主要性能（特别是额定值），选好仪表量程，看明白仪表刻度盘每格代表多少量值等等。
要把有疑问的地方弄清楚。
2．布局和接线
①设备布局
实验前必须首先摆置好仪器和设备，使它们之间连线短，调节顺手，读数和观察方便，还应考虑减少它们之间的相互影响。
②接线
接线的方法，通常采用“回路接线法”，即对照电路图从电源开始按顺序一个回路一个回路地接线，直至完成整个电路。
较复杂的电路应按照功能划分为若干个独立子电路，分步完成。
接线时一定要仔细认真，否则不仅不能顺利的完成实验，还可能损坏仪器设备，严重时还可能出人身事故。
因此接好线路是做电路实验的基本功。
线路接好后，还要自己进行仔细的检查，如有必要可请老师复查，以免应接线错误而造成事故。
如果实验中需要改换线路或拆线，首先要切断电源。
不要带电拆线或换线。
三、实验操作
实验时必须严肃、认真、有条不紊。
实验中应注意以下几点：
1．测量点的数目和间隔要选得合适。
例如,如果要测的是一条曲线,那么曲线较弯曲的地方要多测几个点,平滑处可少测几个点。
2．用仪表读取数据时,要注意有效数字、读得准确。
一般指针式仪表（0.5级的表）可读三位有效数字,末位数是从指针在度盘上的位置估计的。
数字表也要根据表的精度取舍所显示的数位。
3．实验数据要记在表格中,不要涂改,重新测量的数据可写在原数据之旁,以便分析比较。
表格要事先列好,并写明实验条件。
4．随身携带计算工具和坐标纸,最好能在课堂上计算和画曲线,以便发现可疑的数据,重新进行测量。
5．实验过程中,除做好读取数据、观看现象外,对实验中出现的异常现象,如发热、发光、声音、气味等也要特别注意,如有异常,应立即断电检查原因，以防事故扩大。
6．测完数据后要认真检查所得结果有无误差和遗漏,然后向老师汇报,等老师签字后才拆线。
7．最后,将仪器设备放回原处,导线整理成束,清理实验桌面，搞好实验室卫生。
四、实验课后
实验课后要及时认真总结,把实验课上的收获加以巩固和提高，即使是实验失败了，也要认真总结，分析失败的原因，吸取教训。
为此,要求每一位同学独立写出有条理、整洁的实验报告。
实验报告的内容包括:
实验的名称、目的、原理和方法、设备、线路、步骤、数据整理、总结和问题讨论等。
数据整理时应根据实验的原始记录整理成数据表格、曲线、波形和计算的数据等。
曲线波形要画在坐标纸上,比例尺要适当；坐标轴上要注明物理量的单位和分度,曲线要写明曲线的名称；用‘’或‘’等符号在图中标出实验数据对应的点,曲线要光滑均匀,不必强求通过所有的测定点。
计算时要注意有效数字。
如果说做的计算有重复性,只举一个计算示例即可。
总结和问题讨论应根据实验结果,得出明确的结论；对一些问题可进行分析，如分析误差的原因,或解释一些现象,提出进一步改进的意见等等。
实验室规则
为了创造良好的学习条件,保证人身和设备安全,特制定本规则,望实验者遵照执行。
1．实验前要充分做好预习准备,未预习者或预习不足者,停止实验。
2．实验时要严肃认真。
保持安静、不准喧哗。
3．注意安全,发生事故立即断电,保持现场,报告老师。
损坏设备要酌情赔偿。
4．实验完毕，要把全部实验设备、元器件整理好,严禁私自带出实验室。
5．保持室内卫生,实验完毕,进行清扫实验室。
实验一直流电路的构建和测量
1.1实验目的
1.学习和掌握常用的直流稳压电源、数字万用表的使用。
2.学习电路构成的基本方法，学会连接实验电路。
3.熟悉和掌握有源电路的输出特性（伏安特性）测试，体会戴维宁定理，会分析计算电源内阻值。
4.熟悉和分析研究一些典型电路。
1.2实验技能和设备使用
1.2.1基本技能
1.实验电路的连接
在电路原理图中标出设备、元器件、导线的连接关系，加上需要的测试用具，形成实验电路图。
根据实验电路图，安排、布置好设备、元器件，然后选用合适的导线来连接电路。
连接电路一般可以采用回路法，先从电源开始连成一个基本回路，然后依次逐个连接余下的回路，直至所有回路连接完成。
最后根据要求确认一下每个测试点，顺便检查电路的完整性。
2.电压测量
测量电压通常用电压表直接进行测量。
对电压表的基本要求是输入阻抗（内阻）足够高，把表加到电路上测量时不会影响被测电路的工作。
因此，在使用电压表测量电路中某两点间的电压时，必须知道所用的电压表的输入阻抗相对于被测电路的等效阻抗足够的大，否则会引起明显的测量误差。
3.电流测量
测量电流通常用电流表直接进行测量。
测量时，把电流表串接到被测支路中，要求电流表的内阻越小越好，以减小电流表对被测电路的影响。
在电子电路中，电流经常采用间接测量，即用电压表测已知电阻两端的电压，然后确定电流值。
1.2.2常用直流稳压电源的使用
目前，实验室中常用的直流稳压电源一般是具有稳压、稳流两种模式的线性直流稳压电源，输入单相工频电，输出直流电。
通常使用稳压模式，稳流模式则用作过流保护。
在输出电流小于稳流值时，电源稳压输出，电流大小取决于负载；而一旦输出电流达到稳流值后，电源脱离稳压模式，进入稳流模式，输出电压大小取决于负载。
输出电压与限流电流一般均在给定的范围内连续可调，稳压与稳流工作模式的转换由内部控制电路根据电源的输出电流自动进行。
输出的电压、电流值由表头显示（指示）。
以HG64303直流稳压电源为例，对主要的技术指标和基本使用方法作简单地介绍。
1.主要技术特性
输入电压：
220V±10%,50Hz~0Hz单相交流电压。
输出电压共4路
输出电压1：
两路直流0~30V连续可调，最大电流3A连续可调
输出电压2：
一路直流8~15V连续可调（调节旋钮在后面板），最大1A电流输出。
输出电压3：
一路直流2.8~5.2V连续可调（调节旋钮在后面板），最大1A电流输出。
电压调整率：
＜0.01%+3mV。
输出纹波电压：
＜2mV（峰-峰值）
2．面板简单说明
HG64303直流稳压电源面板见图1-1所示。
0~30V输出电压每路电源有两个调节旋钮，“CURRENT”电流调节旋钮，用于调整输出电流的限制值；“VOLTAGE”电压调节旋钮，用于调整输出电压值。
每路输出有相应的输出端子，两路可调输出的端子每路有二个端，即“-”和“+”，其中“-”和“+”两个端是该路电源的负极和正极。
面板的中间有两个按钮开关用于选择两路可调电源的工作方式：
两个按钮都置于弹出位置，两路电源独立工作（INDEP）；左边按钮按下，右边按钮置于弹出位置，两路电源工作于串联方式（SERIES）；两个按钮都置于按下位置，两路电源工作于并联方式（PARALLEL）。
串联方式便于构成双极性电源，并联方式可以把两路输出电流相加一起向负载供电，从而提高单路电流输出能力。
8~15V输出电压和2.8~5.2V输出电压最大电流输出均为1A，电压调节钮在机体的背面，每路输出端有“-”和“+”两个端子，其中“-”和“+”两个端是该路电源的负极和正极。
“GND”端和机壳相连，与电源电路绝缘，可通过导线连到大地上，构成屏蔽。
图1-1HG64303直流稳压电源面板
3．使用方法和注意事项
使用前先连接好输入工频电，先按下“电源”开关，再按下“复位/输出”开关，面板上的指示亮起，检查状态是否正常。
若正常就可以选择工作方式，调节“调节旋钮”至需要状态。
若不正常，譬如过流指示“C.C”亮起，检查是否“CURRET”旋钮设置值过小，若是可适当加大电流设置值，看状态是否回到正常。
若仍有问题，应及时关断电源，报告老师处理。
电源输出的连接使用“+”和“—”端，“GND”为外壳屏蔽连接端，实验室一般不需要连接。
选用串联工作方式时，两路可调电源的中间“+”端和“—”端内部自动连接在一起，可以任选一个端引出作为双极性电源的地。
使用过程中发现过流指示亮起，并且显示电流相对的大，应及时断开电源进行检查，以避免过流时间过长而损坏。
1.2.3常用数字万用表的使用
数字万用表（数字多用表）由于测量功能较全、读数方便等优点，深受使用者喜爱，近些年得到广泛地应用。
数字万用表的种类、形式较多，但使用方法大致相同。
以实验室中常用的UT2003型手持数字万用表为例作介绍。
UT2003型数字万用表是一种读数较精确、性能稳定、输入阻抗（内阻）高、功能齐全的手持式４位半数字多用表。
通过切换“功能选择开关”，可以用于测量交直流电压和电流、电阻、电容、频率、二级管正向压降、三极管hＦＥ参数及电路通断等。
1.基本技术性能指标
（1）显示位数：
５位数字，最高位只能显示“0”、“１”或不显示数字，算半位，所以称四位半表。
最大显示数为１９９９９或－１９９９９。
（2）调零和极性：
具有自动调零和显示正、负极性的功能。
（3）超量程显示：
超过量程在显示屏的左端显示“１”或“-１”。
（4）读数显示率：
每秒２～３次。
（5）电源：
９Ｖ叠层电池供电。
（6）主要技术参数列于表1-1中。
表1-1UT2003的主要技术参数
标记符号
测量范围
输入阻抗
精度
备注
DCV
直流电压
共五挡
200mV、2V、20V、200V、
10MΩ
±（0.05%读数+3个字）
1000V
±（0.1%读数+5个字）
ACV（正弦波有效值）
交流电压
共五档
200mV、2V、20V、200V、
≥2MΩ
±（0.8%读数+10个字）
200V以下量程频率响应为40—400Hz，750V为40—200Hz。
750V
±（1%读数+15个字）
DCA
直流电流
共五档
２mA、20mA、200mA、2A、
±（0.8%读数+10个字）
10A
±（2%读数+10个字）
ACA（正弦波有效值）
交流电流
共五档
2mA、20mA、200mA、
±（1%读数+10个字）
频率响应：
40-400HZ
2A、10A、
±（2%读数+10个字）
Ω
电阻共六档
200、2K、20K、200K、2M
±（0.2%读数+1个字）
20M、
±（0。
5%读数+5个字）
F
电容共４档
20nF、200nF、2μF、20μF、
±（2。
5%读数+10个字）
频率:
400H,电压:
40Mv
20KHZ
测频率
±（1。
5%读数+10个字）
HFE
NPN、PNP晶体管
基流10μA,Vce约3V
测量二极管的正向导通电压
·
检查线路通断
2.使用方法及注意事项
使用数字万用表测量时，先根据被测对象性质
选择测试功能和恰当的量程，选择相应的测试插座
（端口），然后进行测量。
下面简单介绍UT-2003型
数字万用表的使用要点和注意事项。
图1-2为UT-
2003型万用表的面板图。
⑴测试笔插座：
黑色测试笔插到“COM（地端）”
的插座里。
红色试笔有以下两种插法：
①在测电阻、电压和频率时，将红色测试笔插
在“ＶΩＦ”的插孔里。
②在测量小于200mA的电流时，将红色测试笔
插在“mＡ”插孔里。
当测量大于200mA电流时，
将红色测试笔插在“10Ａ”插孔里。
⑵根据被测量的性质和大小，将面板上的转换
开关旋到适当的档位。
⑶打开电源开关，即可用测试笔直接测量。
当
测量电阻、电压或电容时，如果被测量大于所选量
程，电子蜂鸣器会发出响声。
当测量200mＡ以内的
电流时，内装有Φ×20mm保险管，过量程会烧坏保
险丝。
如果保险熔断，应按原装规格更换后再继续
使用。
10Ａ输入插口内无保险管保护。
图1-2UT-2003实物面板图
⑷测量电容时，不用测试笔，直接插在面板上测量电容的插孔里。
+-
⑸用毕，应将电源开关关闭。
该表有自动关机功能，开机后约15分钟会自动切断电源。
⑹当显示器显示“”符号时，表示电池电压低于9伏，需更换电池后再使用。
⑺测三极管hFE 时，需注意三极管的类型（ＮＰＮ或ＰＮＰ）和表面插孔Ｅ、Ｂ、Ｃ（e、b、c）所对应的管脚，直接将管子插在对应的插孔里。
⑻检查二极管时，正常显示时是二极管的正向导通电压。
若显示的数为接近于零的相当小的数表示管子已损坏成短路，显示“１”表示极性接反或管子内部已开路（损坏成开路）。
⑼检查线路通断时，若电路通（电阻<30Ω）电子蜂鸣器发出响声。
⑽该表可以直接测量小于20KHz的频率，分辨率为１Hz。
适合于测量音频信号的频率。
2.台式数字万用表
台式数字万用表一般内部嵌有微处理器，功能相对要强大的多，测量精度一般比手持便携的数字表做得更高，但基本测量功能基本相同。
基本操作根据面板信息进行即可，特殊功能应用参照相应的说明书。
2.1、直流电压测量
1）将红表笔插入“V”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。
2）将功能量程开关置于
直流电压测量档，并将表笔并联到待测电源或负载上。
3）从显示器上直接读取被测电压值。
4）仪表的输入阻抗在
功能上约为10MΩ，这种负载在高阻抗的电路中会引起测量上的误差。
大部分情况下，如果电路阻抗在10kΩ以下，误差可以忽略（0.1%或更低）。
注意：
●不要输入高于1000V的电压。
测量更高的电压是有可能的，但又损坏仪表的危险。
●在测量高电压时，要特别注意避免触电。
●在完成所有的测量操作后，要断开表笔与被测电路的连接。
图3-UT804台式万用表
2.2、交流电压测量
1）将红表笔插入“V”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。
2）将功能量程开关置于
交流电压测量档，并将表笔并联到待测电源或负载上。
3）从显示器上直接读取被测电压值。
交流测量显示值为真有效值。
4）仪表的输入阻抗在
功能约为10MΩ，这种负载在高阻抗的电路中会引起测量上的误差。
大部分情况下，如果电路阻抗在10KΩ以下，误差可以忽略（0.1％或更低）。
注意：
●不要输入高于1000V的电压。
测量更高的电压是有可能的，但有损坏仪表的危险。
●在测量高电压时，要特别注意避免触电。
●在完成所有的测量操作后，要断开表笔与被测电路的连接。
2.3、直流mＶ电压测量
１）将红表笔插入“ｍＶ”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。
２）将功能量程开关置于“ｍＶ”交流电压测量档，并将表笔并联到待测电源或负载上。
３）从显示器上直接读取被测电压值。
４）仪表的输入阻抗在ｍＶ
功能约为２ＧΩ
注意：
●不要输高于200mV的电压。
测量更高的电压是有可能的，但有损坏仪表的危险。
●在测量高电压时，要特别注意避免触电。
●在完成所有的测量操作后，要断开表笔与被测电路的连接。
2.4、交直流电流测量
A、直流微安档测量
1）将红表笔插入“uAmA”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。
2）将功能量程开关置于uA电流测量档，并将仪表表笔串联到待测回路中。
3）从显示器上直接读取被测电流值。
B、交流微安档测量
1）将红表笔插入“uAmA”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。
2）将功能量程开关置于uA电流测量档，并将仪表表笔串联到待测回路中。
3）按蓝色“SELECT”按键切换到交流uA电流测量。
4）从显示器上直接读取被测电流值，测量显示值为真有效值。
C、直流毫安档测量
1）将红表笔插入“uAmA”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。
2）将功能量程开关置于mA电流测量档，并将仪表表笔串联到待测回路中。
3）从显示器上直接读取被测电流值。
D、交流毫安档测量
1）将红表笔插入“uAmA”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。
2）将功能量程开关置于mA电流测量档，并将仪表表笔串联到待测回路中。
3）按蓝色“SELECT”按键切换到交流mA电流测量。
4）从显示器上直接读取被测电流值，测量显示值为真有效值。
E、直流安培档测量
1）将红表笔插入“10A”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。
2）将功能量程开关置于A电流测量档，并将仪表表笔串联到待测回路中。
3）从显示器上直接读取被测电流值。
F、交流安培档测量
1）将红表笔插入“10A”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。
2）将功能量程开关置于A电流测量档，并将仪表表笔串联到待测回路中。
3）按蓝色“SELECT”按键切换到交流电流测量。
4）从显示器上直接读取被测电流值，测量显示值为真有效值。
注意：
●在仪表串联到待测回路之前，应先将回路中的电源关闭。
●测量时应使用正确的输入端口和功能档位，如不能估计电流的大小，应从大电流量程开始测量。
●《5A允许连续测量；》5A~10A连续测量时间，为了安全使用，每次测量时间应《10秒，间隔时间应大于15分钟。
●当表笔插在电流输入端口上时，切勿把表笔测试针并联到任何电路上，会烧断仪表内部保险丝和损坏仪表。
在完成所有的测量操作后，应先关断电源再断开表笔与被测电路的连接。
对大电流的测量更为重要。
2.5、电阻测量
1）将红表笔插入“Ω”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。
2）将功能开关置于“Ω。
。
”测量档，按蓝色键选择电阻测量Ω，并将表笔串联到被测电阻两端上。
3）从显示器上直接读取被测电流值。
注意：
●如果被测电阻开路或阻值超过仪表最大量程时，显示器将显示“OL“.
●当测量在线电阻时，在测量前必须先将被测电路内所有电源关段，并将所有电容器放尽残余电荷。
才能保证测量正确。
●在低阻测量时，表笔会带来约0.1Ω~0.2Ω电阻的测量误差。
为获得精确读数可以利用相对测量功能，首先短路输入表笔再按REL键，待仪表自动减去表笔短路显示后在进行低阻测量。
●测量1MΩ以上的电阻时，可能需要几秒后读数才会稳定。
这对于高阻的测量属于正常。
为了获得稳定读数可用测试短线进行测量。
●不要输入高于直流60V或交流30V以上的电压，避免伤害人身安全。
●在完成所有的测量操作后，要断开表笔与被测电路的连接。
●测量非固定电阻时，请按下RANGE键开机，使用仪表的模拟电阻信号测量模式，此测量模式下仪表最后一位数字不显示，测量精度不变。
2.6、电路通断测量
1）将红表笔插入“
”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。
2）将功能开关置于“
”测量档，按兰色键选择电路通断测量，并将表笔并联到被测电路负载的两端。
如果被测两端之间电阻约
50
，蜂鸣器声响。
3）从显示器上直接读取被测电路负载的电阻值。
单位为：
。
注意：
●当检查在线电路通断时，在测量前必须先将被测电路内所有电源关断，并将所有电容器放尽残余电荷。
●电路通断测量，开路电压约为-1.2V，量程为400
测量档。
●不要输入高于直流60V或交流30V以上的电压，避免伤害人生安全。
●在完成所有的测量操作后，要断开表笔与被测电路的连接。
2.7、二极管测量
1）将红表笔插入“
”插孔，黑表笔插入“COM”插孔。
红表笔极性为“+”，黑表笔极性为“-”。
2）将功能开关置于“
”测量档，按兰色键选择二极管测量，红表笔接到被测二极管的正极，黑表笔接到二极管的负极。
3）从显示器上直接读取被测二极管的近似正向PN结结电压。
对
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