电路与电子技术实验.docx
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电路与电子技术实验
实验要求
1、实验前必须充分预习，完成指定的预习任务。
预习要求如下：
1）认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的估算。
2）完成各实验“预习要求”中指定的内容。
3）熟悉实验任务。
4）复习实验中所用各仪器的使用方法及注意事项。
2、使用仪器和实验箱前必须了解其性能、操作方法及注意事项，在使用时应严格遵守。
3、实验时接线要认真，相互仔细检查，确定无误才能接通电源，初学或没有把握应经指导教师审查同意后再接通电源。
4、模拟电路实验注意：
l）在进行小信号放大实验时，由于所用信号发生器及连接电缆的缘故,往往在进入放大器前就出现噪声或不稳定，有些信号源调不到毫伏以下，实验时可采用在放大器输入端加衰减的方法。
一般可用实验箱中电阻组成衰减器，这样连接电缆上信号电平较高，不易受干扰。
2）做放大器实验时如出现波形削顶失真甚至变成方波，应检查工作点设置是否正确,或输入信号是否过大，由于实验箱所用三极管hfe较大,特别是两级放大电路容易饱和失真。
5、实验时应注意观察，若发现有破坏性异常现象（例如有元件冒烟、发烫或有异味）应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。
找出原因、排除故障，经指导教师同意再继续实验。
6、实验过程中需要改接线时，应关断电源后才能拆、接线．
7、实验过程中应仔细观察实验现象，认真记录实验结果（数据、波形、现象）。
所记录的实验结果经指导教师审阅签字后再拆除实验线路。
8、实验结束后，必须关断电源、拔出电源插头，并将仪器、设备、工具、导线等按规定整理。
9、实验后每个同学必须按要求独立完成实验报告。
实验一常用电工仪表的使用与测量误差的计算
一、实验目的
1、熟悉各类测量仪表、各类电源的布局及使用方法
2、掌握电压表、电流表内电阻的测量方法
3、熟悉电工仪表测量误差的计算方法
二、实验说明
1、为了准确地测量电路中实际的电压和电流，必须保证仪表接入电路不会改变被测电路的工作状态，这就要求电压表的内阻为无穷大；电流表的内阻为零。
而实际使用的电工仪表都不能满足上述要求。
因此，当测量仪表一旦接入电路，就会改变电路原有的工作状态，这就导致仪表的读数值与电路原有的实际值之间出现误差，这种测量误差值的大小与仪表本身内阻值的大小密切相关。
2、本实验测量电流表的内阻采用“分流法”，如图1-1所示。
图1-1可调电流源
A为被测电阻（RA）的直流电流表，测量时先断开开关S，调节电流源的输出电流I使A表指针满偏转，然后合上开关S，并保持I值不变，调节电阻箱RB的阻值，使电流表的指针指在1/2满偏转位置，此时有IA=IS=1/2，RA=RB//R1，R1为固定电阻器之值，RB由电阻箱的刻度盘上读得。
3、测量电压表的内阻采用分压法，如图1-2所示。
图1-2可调稳压源图1-3
V为被测内阻（RV）的电压表，测量时先将开关S闭合，调节直流稳压源的输出电压，使电压表V的指针为满偏转。
然后断开开关S，调节RB使电压表V的指示值减半。
此时有
RV=RB+R1
电阻箱刻度盘读出值RB加上固定电阻R1，即为被测电压表的内阻值。
电压表灵敏度为
S=RV/U（Ω/V）
4、仪表内阻引入的测量误差（通常称之为方法误差，而仪表本身构造上引起的误差称这仪表基本误差）的计算。
以图1-3所示电路为例，R1上的电压为
，若
，则
现有一内阻为RV的电压表来测量
值，当RV与R1并联后，
以此来替代上式中的R1，则得
为
化简后得
若R1=R2=RV，则得
相对误差
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
可调直流稳压源
1
1
可调恒流源
1
3
万用表
MF500B或其它
1
4
电位器
10KΩ
1
5
电阻器
8.2KΩ，10KΩ
四、实验内容
1、根据“分压法”原理按图1-2接线，测定万用表直流电压10V和50V档量限的内阻。
被测电压表量限
S闭合时的读数（V）
S断开时表读数（V）
RB
（KΩ）
R1
（KΩ）
计算内阻
RV（KΩ）
S
（Ω/V）
10V
50V
五、实验注意事项：
1、实验台上提供所有实验的电源，直流稳压电源和恒流源均可调节其输出量，并由数字电压表和数字毫安表显示其输出量的大小，启动电源之前，应使其输出旋钮置于零位，实验时再缓缓地增、减输出。
2、稳压源的输出不允许短路，恒流源的输出不允许开路。
3、电压表应与电路并联使用，电流表与电路串联使用，并且都要注意极性与量程的合理选择。
六、思考题
1、根据实验内容1和2，若已求出1mA档和10V档的内阻，可否直接计算得出10mA档和50V档的内阻？
2、用量程为10A的电流表测实际值为8A的电流时，实际读数为8.1A，求测量的绝对误差和相对误差。
3、如图1-4（a）、（b）为伏安法测量电阻的两种电路，被测电阻的实际值为RX，电压表的内阻为RV，电流表的内阻为RA，求两种电路测电阻RX的相对误差。
（a）图1-4（b）
七、实验报告
1、列表记录实验数据，并计算各被测仪表的内阻值。
2、对思考题的计算。
实验二基尔霍夫定律
一、实验目的
1、加深对基尔霍夫定律的理解,用实验数据验证基尔霍夫定律。
2、学会用电流表测量各支路电流。
二、实验原理
1、基尔霍夫电流定律（KCL）：
基尔霍夫电流定律是电流的基本定律。
即对电路中的任一个节点而言，流入到电路的任一节点的电流总和等于从该节点流出的电流总和，即应有∑I=0。
2、基尔霍夫电压定律（KVL）：
对任何一个闭合回路而言，沿闭合回路电压降的代数总和等于零，即应有∑U=0。
这一定律实质上是电压与路径无关性质的反映。
基尔霍夫定律的形式对各种不同的元件所组成的电路都适用，对线性和非线性都适用。
运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向，此方向可预先任意设定。
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
可调直流稳压电源
0～30V或0～12V
1
2
直流稳压电源
6V、12V
3
万用表
MF500B或其他
1
4
直流数字毫安表
1
5
直流数字电压表
1
四、实验内容
实验线路如图4-1。
把开关K1接通U1，K2接通U2，K3接通R4。
就可以连接出基尔霍夫定律的验证单元电路，如图4-2。
图4-1
图4-2
1、实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。
图4-2中的I1、I2、I3的方向已设定。
三个闭合回路的电流正方向可设为ADEFA、BADCB、FBCEF。
2、分别将两路直流稳压源接入电路，令U1=8V，U2=12V。
3、用电流表分别测量三条支路的电流，并记录电流值。
4、用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录之。
被测值
I1
mA
I2
mA
I3
mA
U1
（V）
U2
（V）
计算值
测量值
相对误差
五、实验注意事项
1、所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。
U1、U2也需测量，不应取电源本身的显示值。
2、防止稳压电源两个输出端碰线短路。
3、所读得的电压或电流值的正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。
4、测量时，应先估算电流、电压的大小，以选择合适的量程，以免损坏电表。
5、若用指针式电流表进行测量时，若指针反偏（电流为负值时），此时必须调换电流表极性，重新测量，此时指针正偏，但读得的电流值必须冠以负号。
六、预习思考题
1、根据图4-2的电路测量参数，计算出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。
2、实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理？
在记录数据时应注意什么？
若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示呢？
七、实验报告
1、根据实验数据，选定节点A，验证KCL的正确性。
2、根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。
3、将支路和闭合回路的电流方向重新设定，重复1、2两项验证。
4、误差原因分析。
实验三叠加定理的验证
一、实验目的
1、验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。
2、学习复杂电路的连接方法
二、实验原理
如果把独立电源称为激励，由它引起的支路电压、电流称为响应，则叠加原理可以简述为：
在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。
在含有受控源的线性电路中，叠加定理也是适用的。
但叠加定理不适用于功率计算，因为在线性网络中，功率是电压或者电流的二次函数。
线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减少K倍时，电路的响应（即在电路其他各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
可调直流稳压电源
0～30V或0～12V
1
2
直流稳压电源
6V、12V切换
3
万用表
MF500B或其他
1
4
直流数字毫安表
1
5
直流数字电压表
1
四、实验内容
实验线路如图5-1所示。
图5-1叠加原理验证单元
1、将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接到U1和U2处。
2、令U1电源单独作用（将开关K1投向U1,开关K2投向短路侧）。
用直流数字电压表和毫安表分别测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表5-1。
表5-1
测量项目
实验内容
U1
（V）
U2
（V）
I1
（mA）
I2
（mA）
I3
（mA）
UAB
（V）
UCD
（V）
UAD
（V）
UDE
（V）
UEA
（V）
U1单独作用
U2单独作用
U1、U2共同作用
3、令U2电源单独作用（将开关K1投向短路侧，开关K2投向U2侧），重复实验步骤2的测量并记录，数据记入表5-1。
4、令U1和U2共同作用（开关K1和开关K2分别投向U1和U2侧），重复上述测量，重复实验步骤2的测量并记录，数据记入表5-1。
5、将U2的数值调至+12V，重复上述第3项的测量并记录，数据记入表5-1。
6、将R4换成二极管IN4004，把开关K3打向二极管IN4004侧，重复步骤1～5。
数据记入表5-2。
表5-2
测量项目实验内容
U1
（V）
U2
（V）
I1
（mA）
I2
（mA）
I3
（mA）
UAB
（V）
UCD
（V）
UAD
（V）
UDE
（V）
UEA
（V）
U1单独
作用
U2单独
作用
U1、U2
共同作用
五、实验注意事项
1、用电流表测量各支路电流时，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。
2、注意仪表量程的及时更换。
六、预习思考题
1、可否直接将不作用的电源（U1或U2）短接置零？
2、实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的叠加性与齐次性还成立吗？
为什么？
七、实验报告
1、根据实验数据表格，进行分析、比较、归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠加性与齐次性。
2、各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？
试用上述实验数据，进行计算并作结论。
3、通过实验步骤6及分析表格5-2的数据，你能得出什么样的结论？
实验四RC一阶电路的动态过程研究实验
一、实验目的
1、测定RC一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。
2、学习电路时间常数的测量方法。
3、掌握有关微分电路和积分电路的概念。
4、进一步学会用示波器观测波形。
二、实验原理
1、动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。
对时间常数τ较大的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。
而要用普通的示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这次单次变化的过程重复出现。
为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。
只要选择方波的重复周期大于电路的时间常数τ，那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，其响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。
2、图9-1所示的RC一阶电路的零输入响应与零状态响应分别按指数规律衰减与增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。
图9-1
3、时间常数τ的测定方法：
用示波器测量零输入响应的波形如图9-1（a）所示。
根据一阶微分方程的求解得知
。
当t=τ时，UC（τ）=0.368Um。
此时所对应的时间就等于τ。
亦可用零状态响应波形增加到0.632Um所对应的时间测得，如图9-1（c）所示。
4、微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。
一个简单的RC串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当满足τ=RC<因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。
如图9-2（a）。
利用微分电路可以将方波转变成冲激脉冲。
图9-2
若将图9-2（a）中的R与C位置调换一下，如图9-2（b）所示，由C两端的电压作为响应输出，且当电路的参数满足τ=RC>>T/2，则该RC电路称为积分电路。
因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。
利用积分电路可以将方波转变成三角波。
从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程中仔细观察和记录。
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
脉冲信号发生器
1
2
双踪示波器
1
四、实验内容
实验线路板的结构如图9-3所示。
图9-3动态电路、选频电路实验电路
1、在一阶电路单元上选择R、C元件，令R1=10KΩ，C=3300PF，
组成如图9-1（b）所示的RC充放电电路。
US为脉冲信号发生器输出的Um=3V，f=1KHz的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源US和响应UC的信号分别连至示波器的两个输入口YA和YB，这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，测算出时间常数τ，并用方格纸按1:
1的比例描绘波形。
少量改变电容值或电阻值，定性观察对响应的影响，记录观察到的现象。
2、令R=10KΩ，C=0.1µF，组成如图9-2（a）所示的微分电路。
在同样的方波激励信号（Um=3V，f=1KHz）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。
增减R之值，定性地观察对响应的影响，并作记录。
当R增至1MΩ时，输入输出波形有何本质上的区别？
五、实验注意事项
1、调节电子仪器各旋钮时，动作不要过快、过猛。
实验前，需熟读双踪示波器的使用说明书。
特别是观察双踪时，要特别注意相应开关、旋钮的操作与调节。
2、信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地），以防外界干扰而影响测量的准确性。
3、示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。
六、预习思考题
1、什么样的电信号可作为RC一阶电路零输入响应、零状态响应和全响应的激励源？
2、已知RC一阶电路R=10KΩ，C=0.1µF，试计算时间常数τ，并根据τ值的物理意义，拟定测量τ的方案。
七、实验报告
1、根据实验观测结果，在方格纸上绘出RC一阶电路充放电时UC的变化曲线，由曲线测得τ值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。
2、根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件，阐明波形变换的特征。
实验五常用电子仪器使用练习、用万用表
测试二极管、三极管
模拟电子技术基础实验常用的电子仪器有：
1、通用示波器20MHZ
2、低频信号发生器HG1021型
3、晶体管毫伏表：
DA-16
4、万用表（500型）或数字万用表
5、直流稳压电源+12V、500mA
为了在实验中能准确地测量数据，观察实验现象，必须学会正确地使用这些仪器的方法，这是一项重要的实验技能，因此以后每次实验都要反复进行这方面的练习。
一、实验目的
（一）、学习或复习示波器、低频信号发生器、晶体管毫伏表及直流稳压电源的使用方法。
（二）学习用万用表辨别二极管、三极管管脚的方法及判断它们的好坏。
（三）学习识别各种类型的元件。
二、实验原理
示波器是一种用途很广的电子测量仪器。
利用它可以测出电信号的一系列参数，如信号电压（或电流）的幅度、周期（或频率）、相位等。
通用示波器的结构包括示波管、垂直放大、水平放大、触发、扫描及电源等六个主要部分，各部分作用见附录。
YX4320型波器。
三、预习要求
实验前必须预习实验时使用的示波器、低频信号发生器，万用表的使用说明及注意事项等有关资料。
四、实验内容及步骤
（一）电子仪器使用练习
1、将示波器电源接通1至2分钟，调节有关旋钮，使荧光屏上出现扫描线，熟悉“辉度”、“聚焦”、“X轴位移”、“Y轴位移”等到旋钮的作用。
2、启动低频信号发生器，调节其输出电压（有效值）为1～5V，频率为1KHZ，用示波器观察信号电压波形，熟悉“Y轴衰减”和“Y轴增幅”旋钮的作用。
3、调节有关旋钮，使荧光屏上显示出的波形增加或减少（例如在荧光屏上得到一个、三个或六个完整的正弦波），熟悉“扫描范围”及“扫描微调”旋钮的作用。
4、用晶体管毫伏表测量信号发生器的输出电压。
将信号发生器的“输出衰减”开关置0db、20db、40db、60db位置，测量其对应的输出电压。
测量时晶体管毫伏表的量程要选择适当，以使读数准确。
注意不要过量程。
（二）用万用表辨别二极管的极性、辨别二极管e、b、c各极、管子的类型（PNP或NPN）及其好坏。
1、利用万用表测试晶体二极管。
（1）鉴别正、负极性
万用表欧姆档的内部电路可以用图1-1（b）所示电路等效，由图可见，黑棒为正极性,红棒为负极性。
将万用表选在R×100档，两棒接到二极管两端如图1-1（a），若表针指在几KΩ以下的阻值，则接黑棒一端为二极管的正极，二极管正向导通；反之，如果表针指向很大（几百千欧）的阻值，则接红棒的那一端为正极。
（2）鉴别性能
将万用表的黑棒接二极管正极，红棒接二极管负极，测得二极管的正向电阻。
一般在几KΩ以下为好，要求正向电阻愈小愈好。
将红棒接二极管的正极，黑棒接二极管负极，可测量出反向电阻。
一般应大于200KΩ以上。
2、利用万用表测试小功率晶体三极管
晶体三极管的结构犹如“背靠背”的两个二极管，如图1-2所示。
测试时用R×100档。
（1）判断基极b和管子的类型
用万用表的红棒接晶体管的某一极，黑棒依次接其它两个极，若两次测得电阻都很小（在几KΩ以下），则红棒接的为PNP型管子的基极b；若量得电阻都很大（在几百KΩ以上），则红棒所接的是NPN型管子的基极b。
若两次量得的阻值为一大一小，应换一个极再试量。
（2）确定发射极e和集电极c
以PNP型管子为例，基极确定以后，用万用表两根棒分别接另两个未知电极，假设红棒所接电极为c，黑棒所接电极为e，用一个100KΩ的电阻一端接b，一端接红棒（相当于注入一个Ib），观察接上电阻时表针摆动的幅度大小。
再把两棒对调，重测一次。
根据晶体管放大原理可知，表针摆动大的一次，红棒所接的为管子的集电极c，另一个极为发射极e。
也可用手捏住基极b与红棒（不要使b极与棒相碰），以人体电阻代替100KΩ电阻，同样可以判别管子的电极。
如图1-3所示。
对于NPN型管，判断的方法相类似，读者可自行思考。
测试过程中，若发现晶体管任何两极之间的正、反电阻都很小（接近于零），或是都很大（表针不动），这表明管子已击穿或烧坏。
（三）选择一些不同类型的电阻、电位器、电容、电感、变压器等常用元件加以辩认。
五、报告要求
（一）说明使用示波器观察波形时，为了达到下列要求，应调节哪些旋钮？
1、波型清晰且亮度适中；
2、波型在荧光屏中央且大小适中；
3、波型完整；
4、波型稳定；
（二）说明用示波器观察正弦波电压时，若荧光屏上分别出现下列图形时，是哪些旋钮位置不对，应如何调节？
（三）总结用万用表测试二极管和三极管的方法。
实验六单级放大电路
一、实验目的
1、熟悉电子元器件和模拟电路实验箱。
2、掌握放大器静态工作点的调试方法及其对放大器性能的影响。
3、学习测量放大器Q点，AV，
，
的方法，了解共射极电路特性。
4、学习放大器的动态性能。
二、实验原理
图2－1为电阻分压式单管放大器实验电路图。
它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻RE，以稳定放大器的静态工作点。
当在放大器的输入端加入输入信号ui后，在放大器的输出端便可得到一个与ui相位相反，幅值被放大了的输出信号u0，从而实现了电压放大。
图2－1共射极单管放大器实验电路
在图2－1电路中，当流过偏置电阻RB1和RB2的电流远大于晶体管T的
基极电流IB时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算
电压放大倍数
输入电阻 Ri＝RB1//RB2//rbe
输出电阻RO≈RC
由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。
在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。
一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。
因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。
放大器的测量和调试一般包括：
放大器静态工作点的测量与调试，及放大器各项动态参数的测量与调试等。
1、放大器静态工作点的测量与调试
（1） 静态工作点的测量
测量放大器的静态工作点，应在输入信号ui＝0的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流IC以及各电极对地的电位UB、UC和UE。
一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压UE或UC，然后算出IC的方法，例如，只要测出UE，即可用
算出IC（也可根据
，由UC确定IC），
同时也能算出
，
。
为了减小误差，提高测量精
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