电子电路实验.docx
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电子电路实验
实验一元件特性的伏安测量法
【实验目的】
学习用电压表、电流表测定独立电源和电阻元件的伏安特性。
【实验器材】
直流稳压电源一台，直流电压表一只（万用表代），直流毫安表一只（万用表代），电阻（51Ω）一个，滑线变阻器1K一个。
【实验原理】
1、在电路中，电路元件的特性一般用该元件上电压U和通过元件的电流I之间的函数关系U（I）来表示，这种函数关系称为该元件的伏安特性。
独立电源和电阻元件的伏安特性可以用电压表、电流表测定，称为伏安测量法，伏安法原理简单，测量方便，由于仪表内阻会影响测量的结果，因此必须注意仪表的合理接法。
2、理想电压源的端电压Us（t）与它向负载提供的电流大小无关，如果Us（t）不随时间变化，则该电压源称为直流理想电源Us，其伏安特性曲线如图1—1中曲线a所示。
实际电压源的特性曲线如图1—1中曲线b所示，它可以用一个理想电压源Us和电阻Rs相串联的电路模型来表示。
显然，Rs越大，图1—1中的θ角也越大，其正切的绝对值代表实际电压源的内阻值Rs。
图1—1
图1—2
3、本实验中所用电阻元件均为线性电阻。
线性电阻R的伏安特性是一条经过原点的直线（图1—3），
O
【实验内容】
1、测定线性电阻R的伏安特性曲线。
按图1—4接好线路。
调节稳压电源的输出电压，使其在0~5V范围内变化，并读记相应的电流表和电压表数据，记入表1-1内。
2、测定实际电源的伏安特性。
在稳压电源的输出端钮上串接一电阻Rs=51Ω，则稳压电源与Rs构成一电压源，按图1—5接好线路，固定稳压电源输出电压US=5伏，调节负载电阻r（从开路逐渐减小），测出每一电流下电压的数值，即为此实际电压源的伏安特性，记入表1-1内。
RS
图1－4
【记录】
表1-1
测量次数
实验内容
测量数据
1
2
3
4
5
6
7
线性电阻
VCR
U（V）
I（mA）
实际电压源
VCR
U（V）
I（mA）
根据表1-1的测量数据在坐标纸上按比例绘出各伏安特性曲线，由特性曲线求出各种情况下实际电源的内阻值，并与实验给定的内阻值相比较，分析引起误差的主要原因。
实验二基尔霍夫定律的验证
【实验目的】
验证基尔霍夫电流定律和电压定律。
【实验器材】
可调稳压电源、万用表、直流毫安表、电路实验板。
【实验电路】
符号
表示实验板上的接线柱，“mA”为直流毫安表，R1和R5为可调电位，U1和U2为可调稳压电源。
【实验步骤】
1.弄清实验板上电路结构及元器件的作用。
2.按照图接好线路，使U1=4V，U2=6V，调节R1和R5为不同的组数值，读出每一组数值所对应各电流表读数I1、I2和I3之值，并填入表2-1内。
与此同时用万用表测出在每一组数值时，Ⅰ闭合回路UR1、UR3、UR4和Ⅱ闭合回路UR2、UR3、UR5的电压值，并填入表2-2内。
如果电表指针反走要对调接法。
注意，可规定流入节点C的电流（即毫安表的负端连接在C节点时）为正；反之为负。
电压降（即测电压的万用表红色正表笔到黑色负表笔的方向）与回路绕行方向一致取正；否则取负。
【记录】
U1=V，U2=V
表2-1基尔霍夫电流定律
R1（KΩ）
R5（KΩ）
I1（mA）
I2（mA）
I3（mA）
ΣI=I1+I2+I3
表2-2基尔霍夫电压定律
R1
（KΩ）
R5
（KΩ）
UR1
（V）
UR3
（V）
UR4
（V）
ΣU´=U1+
UR1+UR3+
UR4（V）
UR2
（V）
UR3
（V）
UR5
（V）
ΣU"=U2+
UR2+UR3+
UR5（V）
由表2-1和表2-2可得出什么结论？
实验三叠加定理和戴维宁定理
【实验目的】
验证叠加定理和戴维宁定理。
【实验器材】
可调稳压电源、万用表、直流毫安表、电路实验板。
【实验电路】
符号
表示实验板上的接线柱，“mA”为直流毫安表，R1和R5为可调电位，U1和U2为可调稳压电源。
一、验证叠加定理
【实验步骤】
1.U1单独作用：
拆去U2，将EF用短路线连接。
以I´3表示U1单独作用时R3支路的电流，接通电源使U1=4V。
调节R1和R5为不同组数值，并读出每组数值的I´3之值，记入表3-1内。
2.U2单独作用：
拆去U1，将AI用短路线连接。
恢复U2，并使U2=6V。
调节R1和R5与步骤1的各组数值相同，并且同时读出对应的R3支路电流I"3之值，记入表3-1内。
3.U1和U2共同作用：
使U1=4V，U2=6V。
调节R1和R5与步骤1的各组数值相同。
读出R3支路电流I3之值，记入表3-1内。
二、验证戴维宁定理
【实验步骤】
1.测R3支路电流的真实值：
在实验电路板上使U1=4V，U2=6V。
调节R1和R5为不同组数值，读出R3支路对应于每一组数值时的I3真实值，记入表3-2内。
2.测R3支路短路电流的ISC：
拆去R3，将HG用短路线连接。
恢复U2，并使U1=4V，U2=6V。
调节R1和R5与步骤1的各组数值相同时，从CH间的电流表读出R3支路的短路电流ISC，记入表3-2内。
3.测开路电压：
断开HG短路线，调节R1和R5与步骤1的各组数值相同时用万用表测出HG间的开路电压UOC之值，记入表3-2内。
【记录】
表3-1验证叠加定理
R1
（KΩ）
R5
（KΩ）
U1=4V,U2=0V
I´3（mA）
U1=0V,U2=6V
I"3（mA）
I´3+I"3（mA）
U1=4V,U2=6V
I3（mA）
表3-2验证戴维宁定理
R1
（KΩ）
R5
（KΩ）
ISC
（mA）
UOC
（V）
等效电阻（KΩ）
R0=UOC/ISC
计算值（mA）I3=UOC/ISC（R0+R3）
真实值
I3（mA）
实验四电容的充电和放电
【实验目的】
1.测量电容的充、放电的时间常数。
2.掌握3~5倍时间常数（3~5RC），充、放电过程已算完成。
【实验器材】
示波器、稳压电源、数字万用表、停表、实验板、电容器多种。
【实验电路】
【实验步骤】
1.对照实验板电路，弄清其原理和各元件的作用。
2.实验板上已安装有10K电阻和10V电源。
在MN两接线柱间先后接上不同电容量的电容。
K为单刀双掷开关，先将K拨向a,观察电容的充电过程；用数字万用表测电容两端电压，记录数字表上升到6.3V和9.5V的时间，并填入表4-1内，然后将K拨向 b观察放电过程；用数字万用表测放电到3.7V和0.5V的时间，并填入表4-1内。
3.将MN两端接至示波器DC输入端，观察不同电容量的充放电曲线，并绘出它们的波形图。
【记录】
R=10K，E=10V
表4-1电容的充电和放电
电容C（µF）
1000
470
220
100
47
时间常数RC（s）
充电到6.3V的时间（s）
充电到9.5V的时间（s）
放电到3.7V的时间（s）
放电到0.5V的时间（s）
本实验能得出哪些结论？
实验五研究交流电路中的RLC
【实验目的】
1.利用交流电路中的欧姆定律测电容量和电感量。
2.了解RLC在交流电路中的基本特性。
【实验器材】
正弦信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表（或数字万用表）、实验板。
【实验原理】
1．RLC串联电路
RLC串联电路如图5-1所示。
交流电路中的RLC串联电路，它们之间的电压、电流、阻抗之间的关系，不是一个代数和的关系，而是一个矢量和的关系，在此电路中，电容上的电压滞后电流900，若以电阻上的电压，电流为准，则有如图5-2的矢量关系。
2.串联谐振
在串联的RLC电路中，若将Ubd和Uab的电压作比较，则有电压三角形的关系，就是说（UL或UC）的电压可超前电阻上的电压900或滞后900，要视UL和UC的差值而定，也就是根据UL和UC大小而定。
当UL=UC时，则有UL-UC=0，两者大小相等，相位相反，完全抵消就成了一个纯电阻电路，称此现象叫做串联谐振状态。
串联谐振频率为：
【实验步骤】
1.验证交流电路串联定律
测图5-1RLC串联电路中的UR、UL、UC和端电压Uad，证明它们不是代数和，而是矢量和的关系。
2.测电容量
用导线将图5-1中的L两端短路连接，即RC串联。
接上信号发生器，频率拨至1KHz，输出电压为4V，用毫伏表测UR和UC之值。
因
，故
重复测量八次，并记入表5-1。
3.测电感量
3.1用万用表测量电感线圈L的直流电阻R´。
3.2用导线将电容C两端短路连接，即RL串联。
信号发生器的输出电压、频率和步骤2相同，然后用毫伏表测出UR和UL之值。
由
，可得
，重复测量八次，并记入表5-2。
4.用双踪示波器观察波形及相位（输出电压及频率同前）
4.1短路C，观察UR和UL上的波形及相位关系。
4.2短路L，观察UR和UC上的波形及相位关系。
4.3接上RLC串联电路，观察Ubd和Uab上的波形及相位关系。
4.4接上RLC串联电路，用毫伏表测UR上的电压，调节信号发生器的频率使UR为最大值，记下此信号发生器的实测频率与计算谐振频率值，并记入表5-3。
【实验记录】
表5-1测电容量
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
F（Hz）
UR（V）
UC（V）
表5-2测电感量
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
F（Hz）
UR（V）
UL（V）
表5-3谐振频率的记录
实测（Hz）
计算值（Hz）
f1
f2
【实验结论】
1.利用RC和RL电路求出未知的C和L的容量和它们各自的相对误差。
2.计算出谐振频率的相对误差。
实验六集成运算放大器的基本应用
【实验目的】
1.研究由集成运算放大器组成的比例、加法等基本运算电路的功能。
2.掌握运算放大器的实际应用知识。
【实验器材】
±12V直流电源，函数信号发生器，交流毫伏表，直流电压表，
集成运算放大器μA741，电阻若干。
【实验原理】
集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。
当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。
在线性应用方面，可组成比例、加法、减法等运算电路。
1．反相比例运算电路
电路如图6－1所示。
对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压之间的关系为
图6－1 反相比例运算电路 图6－2 反相加法运算电路
2．反相加法电路
电路如图6－2所示，输出电压与输入电压之间的关系为
3．同相比例运算电路
图6－3（a）是同相比例运算电路，它的输出电压与输入电压之间的关系为
当R1→∞时，UO＝Ui，即得到如图6－3（b）所示的电压跟随器。
图中R2＝RF，用以减小漂移和起保护作用。
一般RF取10KΩ，RF太小起不到保护作用，太大则影响跟随性。
（a）同相比例运算电路 （b）电压跟随器
图6-3 同相比例运算电路
4．差动放大电路（减法器）
对于图6-4所示的减法运算电路，当R1＝R2，R3＝RF时，有如下关系式
图6－4 减法运算电路图 图6－5 简易可调直流信号源
【实验步骤】
实验前要看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。
1.反相比例运算电路
1）按图6－1连接实验电路，接通±12V电源，输入端对地短路，进行调零和消振。
2）输入f＝100Hz，Ui＝0.5V的正弦交流信号，测量相应的UO，并用示波器观察uO和ui的相位关系，记入表6-1。
表6-1 Ui＝0.5V，f＝100Hz
Ui（V）
U0（V）
ui波形
uO波形
AV
实测值
计算值
2.同相比例运算电路
1）按图6－3（a）连接实验电路。
实验步骤同内容1，将结果记入表6－2。
2）将图6－3（a）中的R1断开，得图6－3（b）电路重复内容1）。
表6－2 Ui＝0.5V f＝100Hz
Ui（V）
UO（V）
ui波形
uO波形
AV
实测值
计算值
3.反相加法运算电路
1） 按图6－2连接实验电路。
2）输入信号采用直流信号，图6－5所示电路为简易直流信号源，由实验者自行完成。
实验时要注意选择合适的直流信号幅度以确保集成运放工作在线性区。
用直流电压表测量输入电压Ui1、Ui2及输出电压UO，记入表6－3。
表6-3
Ui1（V）
Ui2（V）
UO（V）
4、减法运算电路
1）按图6－4连接实验电路。
调零和消振。
2）采用直流输入信号，实验步骤同内容3，记入表6－4。
表6－4
Ui1（V）
Ui2（V）
UO（V）
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