《计算机电路与电子技术基础》实验报告DOC.docx
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《计算机电路与电子技术基础》实验报告DOC
计算机电路基础
实验报告
指导老师_____刘凤声____
班级_____软件工程114__
学号___119074258________
姓名_______黄芳恺_______
安徽工业大学计算机学院
2012年11月
目录
1.节点电压法电路计算及分析
2.含有受控源电路的设计与分析
3.戴维南定理和诺顿定理的应用
4.一阶动态电路分析
5.串联交流电路的阻抗及波形
6.三极管放大电路静态、动态分析实验
7.集成运算放大积分电路
8.整流滤波电路
1.实验2.1节点电压法电路计算及分析
一、实验目的
1．掌握Multisim常用仪器的使用方法。
2．会用Multisim用节点电压法分析和计算电路。
二、实验原理与实验步骤
电路原理图如实验图2-1。
实验图2-1节点电压法电路图
节点电压法电路的计算式：
表2-1实验2.1物理量和实验结果记录表
节点电压法电路物理量数据
U1
U2
实验值
计算值
实验值
计算值
Is1
0.5
Us2
7.5
Us5
10
Us3
10
R5
2
6.218
6.218
1.641
1.642
R1
5
R2
4
14
3
6.292
6.293
2.839
2.840
R3
12
R4
6
2
15
20
10
2
12.948
12.947
3.024
3.024
R6
2
14
3
12.743
12.743
4.725
4.725
节点电压法的实验步骤与分析：
1、按实验图2-1连接图形并测试。
2、将物理量和实验结果记录填写到表2-1中。
3、也可进行网络实验，打开网址：
jszx-web/jddyf.html（见如下图）。
2.实验2.2含有受控源电路的设计与分析
一、实验目的
1．掌握Multisim常用仪器的使用方法。
2．会用Multisim分析含有受控源的电阻电路。
二、实验原理与实验步骤
在电路分析课程中，对于含有受控源电路的分析一直是困扰学生的一个问题，对于受控源的受控量与控制量之间的关系总是在实际解题时产生混淆，实验中我们着重通过感性认识来了解受控源的特性。
实验电路如图2-2和图2-3所示，可以看到V1=V2。
实验图2.-2VCVS电路
1.受电压控制的电压源（VCVS）电路分析
（1）改变可调电阻RL的数值，观察受控源被控制支路的电压变化。
（2）改变电压源方向和数值，观察受控源被控制支路的电压变化。
（3）改变受控源电压比，观察受控源被控制支路的电压变化。
（4）将实验结果记录在表2-2中。
表2-2实验2.2结果记录表
（一）
电阻值/kΩ
电压源数值
受控源电压比
4
6
12
20
8
10
V1读数/V
4.601
5.862
4.601
5.862
4.601
5.862
V3读数/V
36.810
58.617
36.810
58.617
36.810
58.617
2．受电流控制电压源（CCVS）电路分析
实验电路如图2-3所示。
实验图2-3CCVS电路
（1）改变可调电阻及的数值，观察受控源被控制支路的电压变化。
（2）改变电源方向，观察受控源被控制支路的电压变化。
（3）改变受控源电压比，观察受控源被控制支路的电压变化。
（4）将实验结果记录在表2-3中。
表2-3实验2.2结果记录表
（二）
电阻值/kΩ
电压源数值
受控源电压比
3
8
16
15
6
8
A读数/A
-2.000
-1.154
-2.000
-1.154
-2.000
-1.154
V3读数/V
-0.012
-9.231
-0.012
-9.231
-0.012
-9.231
3.实验2.3戴维南定理和诺顿定理的应用
一、实验目的
（1）掌握戴维南定理和诺顿定理。
（2）会用戴维南定理和诺顿定理分析含有受控源的电路。
（3）理解电路分解和等效的概念。
二、实验原理与实验步骤
1.关于电路的分解及等效
对于实际网络的分析，一个重要的分析手段就是网络的分解，对于分解之后的网络的研究就需要对等效的概念有一个充分的理解和认识。
对于两个单口网络，如果它们端口的电压电流关系完全相同，则两个网络就是等效的。
那么等效的对象到底是什么呢?
通过实验，我们可以对它有一个比较清晰的认识。
实验电路如图2-4所示。
（1）图2-4中（a）、（b）两个电路从ab端口向左看两个单口网络N和N1是等效的，在两个电路中分别接上一个1kΩ的负载电阻。
（2）改变电阻阻值，观察两个电路的电压变化，将结果记录在表2-4中。
表2-4实验2.3结果记录表
（一）
RL/k
1
1
2
3
v
12
10
14
10
万用表读数v
3.999
3.332
5.598
4.284
实验图2-4单口网络等效
2．戴维南等效电路及诺顿等效电路
戴维南和诺顿等效电路是含源单口网络的两种最简单的单口网络等效模型，在电路
分析的很多应用中都要用到它们的概念。
下面我们通过实验的方法来找到网络的这两种等效模型。
实验电路如图2-5所示。
（1）分别按图2-5所示完成电路连接。
（2）测量单口网络的开路电压、短路电流以及等效电阻，设计表格记录测量数据o
开路电压U（V）
短路电流I（A）
等效电阻R（KΩ）
24.195
0.011
2.098
（a）测开口电压，（b）测短路电流，（c）测内阻R0
实验图2-5实验电路图
4.实验3.1一阶动态电路分析
一、实验目的
1、熟悉电子工作平台（Multisim）软件的使用。
2、掌握一阶动态电路的分析、计算和测量；
3、了解动态元件的充放电过程，观察输出波形。
4、熟悉Multisim中示波器的调整及测量方法。
二、预习要求
1、熟悉电子工作平台（Multisim）软件的使用。
2、一阶动态电路的分析、计算和测量。
参照试验指导书中内容，熟悉一阶动态电路的分析、计算和测量。
三、电路和内容
一阶动态电路如图3-1所示，用示波器观察其零输入响应和零状态响应的曲线，并测出时间常数τ。
图3-1
四、电路基本原理
在电路图3-1中（元件物理量见图3-1），当开关置于下边触点（接地）一段时间，电路已经处于稳态，此时的电容上端的电压Uc=0V。
此时将开关由下边拨到上边触点（接10V直流电源），电容两端电压不会发生跃变，电容从电压为0V开始进行充电过程。
电路经过一段瞬态过程后，电路又处于稳定状态，此时电容上端的电压Uc=10V。
再次将开关由上边拨到下边触点，电容两端电压不会发生跃变，电容从电压为10V开始进行放电过程。
电路经过一段瞬态过程后，电路又处于稳定状态，此时电容上端的电压Uc=0V。
电容充放电过程既对应于电路的零状态响应和零输入响应，如图3-2a,b所示。
图3-2
电路时间常数的计算如下：
由图3-2a，根据一阶微分方程的求解得知：
U
=E（1-
）=E（1-
）
当t=τ=R×C时，U
=E（1-
）≈0.632E=6.32V
由图3-2b，根据一阶微分方程的求解得知：
U
=E
=E
当t=τ=R×C时，U
=E
≈0.368E=3.68V
五、操作
1.按实验内容连接好测试电路如图3-1所示。
开关K的操作相当于键盘中的空格键（也可以设置为其它的键值），当按下空格键键时，即可拨动开关。
激活电路（打开启动按钮），操作开关K，可通过示波器观察到电路的过渡过程（电压波形）如图3-3和3-4所示（示波器刻度参数见图3-3、3-4）。
将游标1置于充电（或放电）的起点，游标2置于电压（图中的y2）为6.32V（对于充电过程）和3.68V（对于放电过程），则游标1和2之间的时间间隔即为时间常数τ（在图3-3、3-4中为T2-T1）。
图3-3
图3-4
2.数据及分析
记录一阶动态电路的零状态响应和零输入响应的波形，并测量出时间常数τ将理论计算与实验结果对比，进行分析。
元件参数
Uc波形
τ（μs）
测量
计算
R=100K
C=0.033μ
零
状
态
（充电）
响
应
3354
3300
零
输
入
（放电）
响
应
3345
3300
六、思考题：
三要素法分析电路网络实验图如下（jszx-web/sysfx.html），试比较计算数据和实验数据。
5.实验4.1串联交流电路的阻抗及波形
一、实验目的
1.测量
串联电路的阻抗,并比较测量值与计算值。
2.测量
串联电路的阻抗角（选）,并比较测量值与计算值。
3.熟悉Multisim中信号发生器及示波器的调整及测量方法。
二、实验器材（如图）
1.信号发生器
2.示波器
3.电流表
4.电压表
5.1mH电感
6.0.1mF电容
7.
电阻
三、实验原理及实验电路
如图4-1所示的电路。
由电路理论可知，
串联电路的阻抗为：
，ω=2πf
故：
该阻抗角即为电路中电压与电流的相位差。
当电路元件的参数不变时，阻抗的模和阻抗角均为频率的函数。
（如6KHz时稳定时的值0.020mV，0.186μA。
Z=U/I=107.5Ω。
计算时为Z=100+37.41j=107∠89.4°）
图4-1
串联电路
四、实验步骤
图4-2
串联阻抗实验电路
1.建立图4-2所示的
串联实验电路。
2.因为
电阻上的电压与回路电流相等，所以由示波器可以测得电压与电流的相位差。
由电压表和电流表测出的数值可以求出阻抗的模。
根据表4-1中的频率，分别改变信号源的频率并激活电路，将测到的电压和电流的相位差，以及电压表和电流表的结果填入表4-1中，并将所计算的电路阻抗的模填入表4-1中。
6000Hz时的示波器刻度参数如图4-3
表4-1阻抗测试实验数据
信号源
︱Z︱（Ω）
offset
振幅（V）
占空比
频率（Hz）
0
10
50
1
-10.000
0.281
-35.587
0
10
50
10
-9.992
-0.010
999.2
0
10
50
100
-99.937
-0.103
970.262
0
10
50
500
-499.670
0.479
-1043.152
0
10
50
1000
-999.292
0.984
-1015.541
0
10
50
2000
-1998
2.107
-948.268
0
10
50
4000
-3998
4.766
-838.859
0
10
50
6000
-5997
7.149
-838.859
图4-36000Hz时的示波器参考刻度参数
五、思考题
1.理论计算所得的阻抗大小与用电压和电流测量值算出的阻抗大小比较,情况如何?
答：
当频率分别为1和10时，计算值不符，其他实验值与计算值较接近
2.理论计算出的相位差与通过示波器测得的相位差比较情况如何?
答：
实验值没有相位的正负，实验值与计算值数值较接近
3.当频率为多大时,电路阻抗最小?
答：
当频率为500HZ时阻抗最小
6.实验7.1三极管放大电路静态、动态分析实验
一、实验目的
1．学习晶体管放大电路静态工作点的测试方法，进一步理解电路元件参数对静态工作点的影响，以及调整静态工作点的方法。
2．学习放大电路性能指标：
电压增益Au、输入电阻Ri、输出电阻RO的测量方法。
3．进一步熟悉Multisim软件的使用方法。
二、虚拟实验仪器及器材
双踪示波器信号发生器交流毫伏表数字万用表
三、预习要求
1．熟悉单管放大电路，掌握不失真放大的条件。
四、实验内容及步骤
1.画出电路如图所示
双击Rw设置增量（减量用Shift+A）为0.5%。
2.测量并计算静态工作点
3.
调节电位器Rw，使IC=2mA，用万用表测静态工作点UC、UE、UB的数值，并计算Uce（V）、UbeV）、β，并记入表中。
调整Rw并
测量
计算
Uc（V）
UE（V）
UB（V）
IC（mA）
IB（μA）
Uce（V）
UbeV）
β
3.799
3.781
4.713
-3.417
0.223
0.018
0.932
15
3.电压放大倍数
调整函数发生器f=1KHz的正弦信号,幅度14.2mV，以保证输出波形不失真为准。
双击示波器，观察输入、输出波形。
测量（交流有效值）Ui和U0计算电压放大倍数：
Au=Uo/Ui，把数据填入下表中。
Ui（mV）
UO（V）
Au
10.04
1.44
143.43
4.观察静态工作点对输出波形失真的影响
调Rw，减小至15%左右时，波形（即Q点过高，饱和失真）如图1；增大至90%以上时，同时增大输入信号至Ui=20mV，波形出现顶部失真（即Q点过低，截止失真）如图2。
图1底部失真图2顶部失真
总结电路参数变化对静态工作点和电压放大倍数的影响：
静态工作点：
当Rw增大时，Ic与Ib会减小，Uc会减小，Ube会增大，Ub会增大，Uce会减小，β会保持不变；动态工作点：
当Rw增大时，Au会减小
7.实验8.1集成运算放大积分电路
一、实验目的
1掌握集成放大器的实际应用。
2掌握集成放大器的积分运算应用原理及计算。
3熟悉Multisim中信号发生器及示波器的调整及测量方法。
二、实验器材（如图）
1.信号发生器
2.示波器
3.电阻、电容
4.集成放大器741
三、实验原理及实验电路
电路如下图。
原理：
R1CF为积分时间常数TM。
当ui为阶跃电压（如方波）时，则
四、实验步骤及要求
1.画出电路如图所示。
2.
2.运行观察波形。
停止运行，拖动示波器的左右滑块，记录测试值到如下表中。
变化的RC
测试值
计算值
T
Ui
Uo
Uo
0.001
0.001
10
11.041
10
0.005
0.005
10
10.227
10
0.010
0.010
10
-10707
10
3.对此积分电路进行分析：
积分电路为输入方波输出锯齿波，计算结果与测试结果不符；
8.实验10.1整流滤波电路
一、实验目的
1掌握整流电路的实际应用。
2掌握整流电路应用原理及使用方法。
3进一步熟悉Multisim的调整及测量方法。
二、实验器材（如图）
1.变压器
2.示波器
3.电阻、电容
4.二极管
5.信号发生器
三、实验原理及实验电路
电路如下图。
原理：
RLC≥（3~5）T/2
四、实验步骤及要求
1.画出电路如图所示。
2.运行观察波形。
，记录测试值到如下表中。
3.对此电路进行分析。
T
T1=1/60
T2=1/50
RL
RL1=1KΩ
RL2=2KΩ
RL1=1KΩ
RL2=2KΩ
C（μF）
29.2
15.3
41.6
22.7
分析：
RLC<（3~5）T/2时，出现很多锯齿形，表示得到的并不是很稳定的直流；
RLC≥（3~5）T/2时，会得到较稳定的直流，表示得到的是较稳定的直流
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