《[工学]《电工电子学》实验指导书2012版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《[工学]《电工电子学》实验指导书2012版（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电工电子学实验指导书 信息学院实验中心 2012年2月目 录实验一 电路基本定律- 2 -实验二 RC一阶电路响应测试- 6 -实验三 三相交流电路- 9 -实验四 三相异步电动机的控制- 12 -实验五 共射极单管放大电路- 15 -实验六 集成运算放大器- 19 -实验七 门电路与触发器- 22 -实验八 集成计数器与寄存器的应用- 25 -实验九 555定时器及其应用- 29 -实验十 直流稳压电源综合实验- 31 -实验一 电路基本定律一、实验目的1验证基氏定律（KCL、KVL）2验证迭加定理3验证戴维南定理4加深对电流、电压参考方向的理解5正确使用直流稳压电源和万用电表二、仪器设备1
2、TPEDG2电路分析实验箱 1台2MF10 型万用表及数字万用表 各1台三、预习内容1认真阅读TPEDG2电路分析实验箱使用说明（见附录）2预习实验内容步骤；写预习报告，设计测量表格并计算理论值3根据TPEDG2电路分析实验箱设计好连接线路四、实验原理1基尔霍夫电流、电压定律及叠加定理（1）基尔霍夫电流定律（KCL）R1R2R3E1E2ABI1I2I3 在集总电路中，任一瞬时，流向某一结点的电流之和等于由该结点流出的电流之和。图1-1 验证基尔霍夫电流、电压定律电路原理图电路原理图及电流的参考方向如图1-1所示。根据KCL，当E1、E2共同作用时，流入和流出结点A的电流应有：I1+I2-I3=
3、0成立。（2）基尔霍夫电压定律（KVL）在集总电路中，任一瞬时，沿任一回路所有支路电压的代数和恒等于零。其电路原理图及电流的参考方向如图1-1所示。根据KVL应有：E1-UR1-UR3=0；或E1-UR1+UR2-E2=0；或E2-UR1-UR2=0成立。（3）叠加定理在线性电路中，任一支路中的电流（或电压）等于电路中各个独立源分别单独作用时在该支路产生的电流（或电压）的代数和。所谓一个电源单独作用是指除了该电源外其他所有电源的作用都去掉，即理想电压源所在处用短路代替，理想电流源所在处用开路代替，但保留它们的内阻，且电路结构不作改变。由于功率是电压或电流的二次函数，因此叠加定理不能用来直接计算
4、功率。 电路原理图及电流的参考方向如图1-1所示。分别测量E1、E2共同作用下的电流I1、I2、I3；E1单独作用下的电流I1、I2、I3和E2单独作用下的电流I1、I2、I3。根据叠加原理应有：I1=I1+ I1； I2= I2+ I2； I3=I3+ I3成立。2戴维南定理线性有源二端网络ab等效成+-abUOCReq任何一个线性有源二端口网络，对于外电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻的串联形式来代替。理想电压源的电压等于原二端口网络的开路电压UOC ，其电阻（又称等效电阻）等于网络中所有电压源短路、电流源开路时的入端等效电阻Req，见图1-2。图1-2 戴维南定理示意图（1）开路电压
5、的测量方法a直接测量法：当有源二端网络的等效电阻Req与电压表的内阻相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量开路电压。b零示法：在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大误差。为了消除电压表内阻的影响，采用零示法。即用一个低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为0。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为二端网络的开路电压UOC。（2）等效电阻的测量方法a短路电流法：用电压表测得开路电压UOC后，将开路端短路，测其短路电流ISC，则等效电阻Req=UOC/ISC。此方法测量简便，但可能因短路电
6、流过大会损坏电路内部的元件，对于等效电阻较小的二端网络，一般不宜采用。b两次电压测量法：先测开路电压UOC，再在开路端接一个已知负载电阻RL，测RL两端的电压UL，则等效电阻。c半电压测量法：调电位器RL大小，当其两端的电压等于二端网络开路电压的一半时，RL的阻值即为等效电阻Req的值。d直接测量法：当二端网络的等效电阻与万用表内阻相比可忽略不计时，可用万用表欧姆档直接测量二端网络的等效电阻Req。五、实验内容与步骤1、验证基尔霍夫电流（KCL）、电压（KVL）定律 实验线路中取的E1=3V、E2=6V，R1=R2=R3=1k，连接电路，测量各支路电流及各元件两端的电压值，验证结果，自拟表格。
7、2、验证叠加定理测量E1、E2单独作用和共同作用时，各支路的电流值。数据填入表1-1。表1-1 验证叠加定理I1（mA）I2（mA）I3（mA）计算测量误差计算测量误差计算测量误差E1作用E2作用E1、 E2作用3、验证戴维南定理用戴维南定理测量R3支路的电流I3。按实验原理，选择合适的测量方法测量开路电压UOC和等效电阻Req的值。然后用直流电压源和可变电位器分别调出UOC和Req的值，再串上R3支路，测量R3支路的电流I3。注意：1一定要接好线后再开电源，切勿带电接线。 2选定参考方向后，按参考方向插入指针式万用表表笔。测量电压或电流时， 如果指针正偏，测量值为正，电压或电流的实际方向与参
8、考方向一致；如指针反偏，则必须调换万用表表笔极性，重新测量，此时，测量值为负正，说明电压或电流的实际方向与参考方向相反。六、实验报告要求1数据分析：用你所测得的实验数据如何验证定律及定理的？2与计算值比较，分析误差原因。3请回答问题： 1）你是如何通过电流表的串入，测试并理解参考方向这一概念的？ 2）在验证戴维南定理的实验中，如果线性二端网络的内阻和你所用的万用电表内阻接近时， 应选用实验原理中讲述的哪种方法测量Req值？ 实验二RC一阶电路响应测试一、实验目的 1. 掌握RC一阶动态电路零状态响应和零输入响应的概念。 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
9、。 4. 进一步学会用示波器观测波形。二、仪器设备1TPEA3模拟电路实验箱 1台2YB1602P 系列功率函数信号发生器 或EM1652 系列数字信号源 1台3KENWOOD CS-4125A 20MHz 2通道示波器 1台三、实验原理1 RC电路的方波响应图2-1（a）所示为RC串联电路。为了用示波器观察电路的暂态过程，用方波来代替输入阶跃信号。在ui端加方波信号时，电容两端的响应波形如图2-1（c）所示。图2-1 方波激励下电容的响应波形图（c）中，ab段曲线是电容器的充电过程，即零状态响应过程。此过程维持时间的长短与时间常数有关，=RC。当t=时，电容电压uC（）=0.632Um（Um
10、为方波信号的峰值）；当t=5时，电容电压uC（5）=0.993Um。通常认为t=5时，电路暂态过程结束，进入新的稳定状态。bc段是电容器的放电过程，即零输入响应过程。当t=时，电容电压uC（）=0.368Um；当t=5时，电容电压uC（5）=0.007Um，此时电路已接近稳定状态。图2-2 输入正负对称方波时电容端的全响应波形由于函数信号发生器输出的是正负对称的方波，因此，当此信号作为RC电路的阶跃信号时，电路是一个输入阶跃和电容初始值均不为零的全响应过程，如图2-2。2用示波器测量时间常数在电容充电响应波形上，沿波形在纵轴上找到0.632Um值的点，通过该点做垂线与横轴相交，读出该点到充电波
11、形起始端之间的格数a，则时间常数= a扫描时间s/div。 （注意扫描微调要放在CAL校准位置）。3微分电路和积分电路 微分电路和积分电路是电容器充放电现象的一种应用，电路如图2-3所示。微分电路中，当时间常数很小时，输出电压uR正比于输入电压ui的微分，即；积分电路中，当时间常数很大时，输出电压uC正比于输入电压ui的积分，即。 (a)微分电路 (b) 积分电路 图2-3 微分电路与积分电路当输入电压ui的波形为正负对称的方波时，微、积分电路输入、输出电压波形如图2-4所示。如改变时间常数与方波脉冲宽度tP的比值，电容器充放电的快慢就不同，因此输出电压的波形就不同。 (a) 微分电路uR波形
12、 (b) 积分电路uC波形图2-4 微分、积分电路输出波形在微分电路中，当tP时，电容器充电很慢，输出电压uR与输入电压ui的波形很相近。随着和tP比值的减小，电阻两端电压uR的波形逐渐变成正负尖脉冲，如图2-4（a）所示。越小，尖脉冲越陡。因此，构成微分电路的条件是：（1）tP（通常tP时，电容器充电缓慢，后又经电阻缓慢放电，电容两端电压uC的波形逐渐变成三角波，越大，充放电越缓慢，输出三角波的线性度越好，如图2-4（b）所示。因此，构成积分电路的条件是：（1）tP（通常5 tP），（2）从电容两端输出。四、实验内容1根据RC电路的全响应波形，观察零状态和零输入响应过程，并通过波形测量时间常
13、数由函数信号发生器输出Upp3V、f1kHz（tP=T/2=0.5ms）的方波作为阶跃信号。设计实验电路，在元件参数满足要求时，通过示波器测量时间常数，并与计算值比较误差。2观察RC电路的微分响应按实验原理选择电阻、电容参数及方波信号的频率，观察 tP（一般tP时ui和uC的波形，并测量uR峰峰值。改变电阻或电容的参数，使值减小时，观察uC波形的变化。五、实验注意事项1实验前，掌握示波器各旋钮的功能。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“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、思考题1什么样的电信号可作为RC一阶电路零输入响应、 零状态响应和完全响应的激励源？
