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69计算机专业实验指导书

电路与模拟电子实验

东华大学电工电子中心

2010.4

一、序言……………………………………………………………………………………3

二、实验注意事项………………………………………………………………………4

三、九孔板的应用………………………………………………………………………5

四、电路与模拟电子实验内容………………………………………………………7

实验一叠加原理……………………………………………………………………………7

实验二等效电源定理……………………………………………………………………10

实验三单相半波整流电路…………………………………………………………………13

实验四单管交流放大电路…………………………………………………………………16

实验五集成运算放大器的基本运算电路…………………………………………………19

一、序言

实验是研究自然科学的一种重要方法，而电工学又是一门实践性很强的学科，因此，电工电子技术实验在电工学教学环节中更显得重要。

电工电子技术实验除了进一步巩固理论知识之外，还应培养学生掌握科学实验技能，为将来从事科技工作打好必要的基础。

通过电工电子技术实验，要求学生达到以下要求：

1.能正确使用常用的电工仪表、电子仪器和电器等设备。

2.能单独安排并进行简单的实验。

3.能准确读取实验数据，绘制工整的实验曲线，分析实验结果和编写整洁合格的实验报告。

4.具有一般的安全用电常识和操作技能。

这本实验教材是结合我校几年来的教学实践和设备情况编写的。

在经过一段时间使用之后，又作了修改，充实了一些内容，并把常用电工仪表和电子仪器等设备较有系统地编入在内，以便学生预习时参考，且有利于单独设课。

由于我们对电工学的教学大纲还研究得不够，水平也有限，又受到教学设备的限制，因此，对实验内容的安排、选择和深度还不够完善，希望使用本实验教材的广大师生批评指正。

东华大学

电工电子中心

二、实验注意事项

1．实验按不同班级专业的情况，分双人组，分组决定后，中途不锝任意改变桌号。

2．学生在每次实验前应认真预习，编写预习报告，了解实验内容、仪器性能、使用方法以及注意事项等，同时画好必要的记录表格，以备实验时作原始记录。

教师要检查学生的预习情况，未经预习者不得进行实验。

3．学生上实验者不得迟到，对迟到者，教师可酌情停止其实验。

4．非本次实验用的仪器设备，未经老师许可不得任意动用。

5．实验时应听从教师指导。

实验线路应简洁合理，导线的粗、细、长、短要选择得恰当，线路接好后应反复检查，确认无误时才接通电源。

每当合闸通电时，应提醒同学注意，防止触电。

6．实验必须严格按实验步骤进行，如实地记录实验情况和数据，积极思考，并随时注意读取数据是否合理。

如发现错误，应加以纠正。

7．实验时必须保持仪器设备在正常情况下运行。

如发现故障或损坏，应立即切断电源，向教师报告。

8．在直接使用380/220V市电作为实验电源时，应特别注意人生安全。

操作时，人应该站在橡皮地毯上：

换接线路时，必须切断电源。

不要用手触及任何带电部分。

对电子仪器，如发现机壳有麻电现象时，应及时报告指导教师。

9．实验结束时，不要立即拆线，应先对实验记录进行仔细查阅，看看有无遗漏和错误，再提请指导教师查阅同意，然后才能拆线。

拆线时要注意先切断电源。

10．实验结束后，须将导线、仪器设备等整理好，恢复原位，并将原始数据填入正式表格中，经指导教师检查后，才能离开实验室。

三、九孔板的应用

九孔板主要用于电路及模拟电路的实验，使用的是专用的器件与模块，优点是接触可靠。

面板结构如下图：

板的上面有两排用黑线连接的孔，表示这些孔是连在一起的，主要用于引接电源，其中间往下有许多用黑线连接的9孔、6孔，这些孔相当于一个节点，节点互相之间没有关系，孔用于连接导线和器件，使用专用的器件和专用的导线，便可以连接我们所需要的实验电路，器件的摆放如下图：

四、电路与模拟电子实验内容

实验一叠加原理

一、实验目的

1、验证叠加原理。

2、利用叠加原理实验结果验证基尔霍夫定理。

二、实验内容说明

叠加原理是线性电路重要性质之一。

叠加原理指出在有几个独立电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电压，可以看成是由每一个独立电源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。

应用叠加原理时应注意：

1、计算和分析各电源分别作用时，除单独作用的电源外，应将其它电源去掉，但应保留其内阻，因此对恒压源应短路，对恒流源应开路。

2、电路中任一支路中的电流或其两端电压等于分别作用时的代数和（相加时应注意各电流、电压的方向）。

三、实验步骤：

1、按图2-1接线，E1=12（V）,E2=9（V）。

图2—1实验线路电路图

2、令E1单独作用时，E2短路，测量各支路电流和电压，并记录在表格2-1中。

（注意电流表的极性，如果发现电流表的指针反偏，则把电流表的+、—端对换，数据前加—号。

）

3、令E2单独作用时，E1短路，测量各支路电流和电压，并记录在表格2-1中。

4、令E1、E2同时作用，测量各支路电流和电压，并记录在表格2-1中。

表2-1

测量项目

（V）

（mA）

UAB

（V）

UCD

（V）

UAD

（V）

UDE

（V）

UAF

（V）

E1单独作用

E2单独作用

E1、E2同时作用

5、叠加原理验证

E1、E2同时作用：

表2-2中的“实验叠加结果”是指表2-1中E1、E2单独作用之和，“理论计算值”是按图2-1各参数理论计算的结果。

表2-2

计算项目

（mA）

UAB

（V）

UCD

（V）

UAD

（V）

UDE

（V）

UAF

（V）

实验叠加结果

理论计算值

（1）验证基尔霍夫定律

（a）I1=I2+I3

（b）UAB+UBC+UCD+UDA=0

注意：

E不作用是指去除E，将电路接E的两端用导线短路。

四、实验设备

可调直流稳压电源数字万用表电工电路基本模块系统

五、预习要求

1、了解操作步骤。

2、预习时计算好被测电压、电流的数值，以便实验时正确选择仪表的量程及极性。

六、实验报告要求

1、根据实验数据，进行分析、比较、归纳，总结实验结论，验证线性电路的叠加性与基尔霍夫定律。

2、电路中的支路电流、电压可以叠加，功率能否叠加？

3、心得体会及其它。

实验二等效电源定理

一、实验目的

1、用实验方法来验证等效电源定理（戴维宁定理）。

2、用实验方法来确定等效电源定理中的等效电阻R0和等效电动势E0。

3、学习直流稳压电源和数字式直流电压表的使用。

二、实验内容说明

1、戴维宁定理

任何一个有源二端网络都可用一个恒定的电动势E0和一个阻值为R0的电阻相串联的等效电路来代替。

该恒定电动势E0等于有源二端网络的开路电压，其等效内阻R0等于该有源二端网络所对应的无源二端网络的等效电阻。

2、有源二端网络的等效参数E0和R0的测量方法

（1）开路电压、短路电流法

在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测出其输出端的开路电压UOC,E0=UOC；

将有源二端网络输出端短路，用电流表测其短路电流ISC，则等效内阻R0=UOC/ISC。

（2）伏安法

用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性。

根据外特性曲线求出斜率tgФ,则等效内阻R0=tgФ=ΔU/ΔI=UOC/ISC。

三、实验步骤

（a）（b）

图1—1等效电源定理实验电路图

1、电流源按图1-2连接，接上工作电源+15V，输出端接电流表，单独调节电流调节旋钮，使电流达到设定值，去除电流表，将输出C、D按极性准确接入电路，电流源工作电源+15V不能去掉并且不能与电路中的任何节点相连。

图1—2电流源调节示意图

2、电路在9孔板上的排列如图１—3所示，接入ES=12（V）,IS=5（mA）,图中RL为负载电阻。

图1—3等效电源定理实验排列接线图

3、开路电压、短路电流法

将负载RL开路,用直流电压表测量A、B两点间的电压UAB，（即为开路电压UAB=UOC）；然后在输出端负载短路的状态下，测量短路电流ISC并将数据填入表1-1。

表1-1

UOC（V）

ISC（mA）

R0=UOC/ISC（Ω）

*Ro的测量，采用半功率法，将可变电阻器中点与一端接入负载回路，取代RL，调节电阻器使负载电压两端VRL=VOC/2，此时电阻器的值=Ro。

4、伏安法

改变负载电阻RL的阻值，测量有源二端网络的外特性，并将数据填入表1-2。

表1-2

RL（KΩ）

∞

5.1

0.2

UAB（V）

I（mA）

5、验证戴维宁定理

按图1—1（b）接线，图中UOC的值由稳压电源提供，R0由电位器调节确定，改变负载电阻RL的阻值，测量UAB和I，并将数据填入表1-3。

表1-3

RL（KΩ）

∞

5.1

0.2

UAB（V）

I（mA）

四、实验设备

可调直流稳压电源可调电阻箱（可变电阻器）电工电路基本模块系统

五、预习要求

对实验电路预先计算出E0和R0以便调整实验线路及测量时可准确选取电表的量程。

E0=R0=

六、实验报告要求

1、根据步骤4绘出曲线UAB-I，验证戴维宁定理。

2、根据步骤3方法测得的UOC和R0与预习时电路计算的结果比较，你能得出什么结论。

3、归纳、总结实验结果。

4、心得体会及其它。

实验三单相半波整流电路

一、实验目的

了解并熟悉整流的概念以及仪器的使用。

二、实验电路图

图11-1单相半波整流电路

三、实验步骤

1．按图11-1连接电路，Vi输入7V/1KHZ（有效值）正弦交流信号。

2．输出端接3k负载电阻，测量输出端的直流平均电压，并在图11-2画出输入、输出波形，标出坐标数值，并标明Vi、Vo。

Vo（直流平均电压）=（）。

3．输出端接C=10μf、R=3K,测量输出端的直流平均电压，并在图11-3画出输出波形，标出坐标数值。

Vo（直流平均电压）=（）。

4．输出端接C=10μf、R=300Ω,测量输出端的直流平均电压，并在图11-4画出输出波形，标出坐标数值。

Vo（直流平均电压）=（）。

图11-2

图11-3

图11-4

四、实验设备

示波器函数发生器交流毫伏表数字多用表及基本元器件

电工电路基本模块系统

五、预习内容

1、复习单相半波（全波）整流滤波电路原理。

2、复习示波器、函数发生器及交流毫伏表、数字多用表的使用方法。

六、实验思考题

1.如果二极管短路，输出电压Vo（直流平均电压）=?

2.如果输出端仅接电容C，Vo（直流平均电压）=?

3.测量输出端的波形，示波器的输入耦合方式应置于什么位置（AC/DC）？

4.测量输入电压和输出电压各用什么表？

七、实验报告要求

1、整理整流滤波电路的测试数据，与理论值比较，分析误差原因。

2、分析R变化对输出波形的影响？

3、记录并说明实验中所用仪器及功能。

4、回答思考题。

实验四单管交流放大电路

一、实验目的

1、观察电路参数变化对放大电路静态工作点（Q）、电压放大倍数（Av）和输出波形的影响。

2、学习交流放大电路静态参数和动态指标的测试方法。

二、实验原理及电路图

上图为固定偏置的单管交流放大电路，调节Rw可改变T1的基极静态电流，以设置静态工作点。

T1的集电极电阻Rc影响T1的静态集电极电压Uce和交流放大倍数。

当静态工作点不合适时，将引起交流输出信号失真。

本实验通过观察Rw、Rc变化对放大器性能的影响，了解交流放大电路的工作特点。

三、实验步骤

1、按原理图连接电路（Ui、RL不接入），Rc接3KΩ。

2、调整静态工作点，调节Rw使URC=3V。

3、ui输入有效值为10mV，频率为1KHz的正弦交流信号，用示波器观察输出信号是否失真。

如果失真，略调RW消除失真。

4、观察电路参数变化对交流放大电路的影响：

按表1所列各种条件改变参数，用示波器观察放大电路的输出电压uo波形和幅值，用数字万用表直流档测量静态参数URB1、URB2、UCE、URC，用交流毫伏表测量输出电压有效值Uo。

并将观察波形及测试值记录在下表中。

表1

给定条件

测试数据

输出波形

计算数据

调节

（KΩ）

URB1

（V）

URB2

（V）

UCE

（V）

URC

（V）

（μA）

（mA）

URC=3V

开路

URC=3V

URC=5.1V

5.1K

开路

注：

（1）URB1为电阻RB1两端电压，URC为电阻Rc两端电压。

（2）Uo为交流输出电压有效值。

5、在Rc为3KΩ，RL开路的状态下，增加输入信号有效值至50mV，调节Rw增大、减小，记录失真波形，并分析是饱和失真还是截止失真。

Rw增大Rw减小

失真失真

四、实验设备

双踪示波器函数发生器交流毫伏表数字万用表

直流稳压电源电工电路基本模块系统

五、预习要求

1、复习示波器、信号发生器和交流毫伏表的使用方法。

2、复习固定偏置单管放大电路的工作原理，思考电路参数的改变对电路静态工作点、放大倍数各有什么影响？

如静态工作点不合适，对输出信号有何影响？

3、熟悉实验内容中的各项测试要求和方法。

六、实验思考题

1、电路中RB1的作用是什么？

能否省去？

2、RE2的值对交流放大倍数有无影响？

为什么？

3、测试静态参数和测试输出电压各用什么仪表？

为什么？

七、实验报告要求

1、整理测试数据和波形图，说明失真波形的失真原因（截止或饱和）。

2、总结Rw、Rc、RL变化对工作点、电压放大倍数和输出波形的影响。

3、根据电路静态参数估算电压放大倍数并与实测值比较。

4、记录实验中使用的仪器名称及型号。

5、回答思考题。

实验五集成运算放大器的基本运算电路

一、实验目的

1、掌握集成运算放大器的线性应用。

2、了解基本运算电路的特点和性能。

二、实验内容说明

集成运放是高增益的直流放大器。

若在它的输出端和输入端之间加上反馈网络，就可实现各种不同的运算功能。

1、反相比例运算放大器电路

图16-1为Vi1和Vi2直流信号的输出电路。

图16-2所示为反相比例运算放大器电路，在理想条件下，它的输出电压与输入电压间的关系：

Vo=－（RF/R1）*Vi

闭环放大倍数为：

AF=AV*F=Vo/Vi=－RF/R1

可见此时AF仅取决于电阻RF及R1的数值。

当RF=R1时，放大器仅起反相作用，故又称反相器。

运放正端所接电阻为平衡电阻。

加入平衡电阻的目的是为了保持反相比例运算放大器电路的结构对称，因此运放的两个输入电路的电阻必须相等。

2、反相加法运算放大器电路

图16-3为反相加法运算放大器电路。

它有几个输入端，能够对几个输入信号电压进行代数相加的运算。

在理想情况下，输出电压与输入电压间的关系为：

Vo=－（Vi1/R1+Vi2/R2）*RF

图16-1

图16-2反相比例运算电路图16-3反相加法器电路

3、同相比例运算放大器电路

图16-4同相比例运算电路图16-5差动运算电路

图16-4为同相比例运算放大器电路。

在理想条件下，它的输出电压与输入电压间的关系为：

Vo=（1+RF/R1）*Vi

4、差动运算放大器电路

图16-5为差动运算放大器电路。

它的输出电压与输入电压间的关系为：

Vo=RF/R1*（Vi2—Vi1）

三、实验内容及步骤

1、反相比例运算放大器电路

（1）电路调零

所有输入电阻接地（Vi=0）。

即按图16-2连接电路，Vi1接地。

调节调零电位器，使输出电压Vo为零（零点调好后不可随便变动调零电位器）。

（2）按图16-1、图16-2连接反相比例放大器电路，调节电位器RW1使反相输入端的输入信号电压Vi1如下表所示，测试并记录相应的输出电压Vo，计算反相放大倍数。

*（3）输入一个f=1KHz，有效值Ui=100mv的正弦交流信号，测量输出电压并用示波器观察波形。

Uo=，定量画出输出波形。

（看时间允许而定）

注：

正弦交流信号直接从输入电阻输入，注意切勿与直流信号短路。

Vi1（V）

+0.4

+0.2

+0.1

-0.1

-0.2

-0.4

Vo（V）

Av平均值

Av计算值

2、反相加法器

按图16-1、图16-3连接反相加法器电路，调节电位器RW1和RW2使反相加法器的输入信号电压Vi1、Vi2如下表所示，测试并记录相应的输出电压Vo，计算理论值。

注意：

在反相加法器电路中，Vi1、Vi2互相之间受影响，要反复测量Vi1、Vi2，反复调节电位器RW1和RW2。

次序

Vi1（V）

Vi2（V）

Vo（V）

Vo（V）（计算值）

+0.2

+0.3

+0.2

-0.1

-0.4

-0.1

3、同相比例放大器

按图16-1、图16-4连接同相比例放大器电路，调节电位器RW1使同相输入端的输入信号电压Vi1如下表所示，测试并记录相应的输出电压Vo，计算同相放大倍数。

Vi1（V）

+0.4

+0.2

+0.1

-0.1

-0.2

-0.4

Vo（V）

Av平均值

Av计算值

4、差动放大器

按图16-1、图16-5连接差动放大器电路，调节电位器RW1和RW2使差动放大器的输入信号电压Vi1、Vi2如下表所示，测试并记录相应的输出电压Vo，计算理论值。

注意：

在差动放大器电路中，Vi1、Vi2互相之间受影响，要反复测量Vi1、Vi2，反复调节电位器RW1和RW2。

次序

Vi1（V）

Vi2（V）

Vo（V）

Vo（V）（计算值）

+0.2

+0.3

+0.2

-0.1

-0.4

-0.1

四、实验设备

示波器函数发生器交流毫伏表数字万用表

直流稳压电源电工电路基本模块系统

五、预习要求

1、复习运算放大器特点及基本运算电路的工作原理。

2、掌握基本运算放大电路输入平衡电阻的计算方法。

3、掌握运算放大电路的四种基本输入方式（反相、加法、同相、差动）。

熟悉反相比例放大器、反相加法放大器、同相比例放大器、差动放大器的电路构成。

六、实验报告要求

整理各项测试的记录数据，并根据各运算电路的参数计算理论值与实验结果比较，分析误差原因。

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