电路实验指导书.docx

1、电路实验指导书实验项目一 常用元器件的识别培训培训目的： 1、让学生学会识别和检测各种常用电子元器件，为后续电子设计打基础。 2、让学生学会使用万用表识别元器件。一、电阻电阻在电路中用“R”加数字表示，如：R1表示编号为1的电阻。电阻在电路中的主要作用为分流、限流、分压、偏置等。1、参数识别：电阻的单位为欧姆（），倍率单位有：千欧（K），兆欧（M）等。换算方法是：1兆欧=1000千欧=1000000欧电阻的参数标注方法有3种，即直标法、色标法和数标法。a、数标法主要用于贴片等小体积的电路，如：472 表示 47100（即4.7K）； 104则表示100Kb、色环标注法使用最多，现举例如下：四色

2、环电阻 五色环电阻（精密电阻）2、电阻的色标位置和倍率关系如下表所示：颜色有效数字倍率允许偏差（%）银色/0.0110金色/0. 15黑色0/棕色1101红色21002橙色31000/黄色410000/绿色51000000.5蓝色610000000.2紫色7100000000.1灰色8100000000/白色91000000000/二、电容1、电容在电路中一般用“C”加数字表示（如C13表示编号为13的电容）。电容是由两片金属膜紧靠，中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小，电容对交流信号的阻碍作用称为容抗，它与交流信号的频率和电容量

3、有关。容抗XC=1/2f c (f表示交流信号的频率，C表示电容容量)电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。2、识别方法：电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同，分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉（F）表示，其它单位还有：毫法（mF）、微法（uF）、纳法（nF）、皮法（pF）。其中：1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法容量大的电容其容量值在电容上直接标明，如10 uF/16V容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示字母表示法：1m=1000 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF数字表示法：一般用三

4、位数字表示容量大小，前两位表示有效数字，第三位数字是倍率。如：102表示10102PF=1000PF 224表示22104PF=0.22 uF3、电容容量误差表符 号 F G J K L M允许误差 1% 2% 5% 10% 15% 20%如：一瓷片电容为104J表示容量为0. 1 uF、误差为5%。三、电感电感在电路中常用“L”加数字表示，如：L6表示编号为6的电感。电感线圈是将绝缘的导线在绝缘的骨架上绕一定的圈数制成。直流可通过线圈，直流电阻就是导线本身的电阻，压降很小；当交流信号通过线圈时，线圈两端将会产生自感电动势，自感电动势的方向与外加电压的方向相反，阻碍交流的通过，所以电感的特性是

5、通直流阻交流，频率越高，线圈阻抗越大。电感在电路中可与电容组成振荡电路。电感一般有直标法和色标法，色标法与电阻类似。如：棕、黑、金、金表示1uH（误差5%）的电感。电感的基本单位为：亨（H） 换算单位有：1H=103mH=106uH。四、晶体二极管晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示，如： D5表示编号为5的二极管。1、作用：二极管的主要特性是单向导电性，也就是在正向电压的作用下，导通电阻很小；而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大。正因为二极管具有上述特性，无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中。电话机里使用的晶体二极管按作用可分为：整流二极管（

6、如1N4004）、隔离二极管（如1N4148）、肖特基二极管（如BAT85）、发光二极管、稳压二极管等。2、识别方法：二极管的识别很简单，小功率二极管的N极（负极），在二极管外表大多采用一种色圈标出来，有些二极管也用二极管专用符号来表示P极（正极）或N极（负极），也有采用符号标志为“P”、“N”来确定二极管极性的。发光二极管的正负极可从引脚长短来识别，长脚为正，短脚为负。3、测试注意事项：用数字式万用表去测二极管时，红表笔接二极管的正极，黑表笔接二极管的负极，此时测得的阻值才是二极管的正向导通阻值，这与指针式万用表的表笔接法刚好相反。4、常用的1N4000系列二极管耐压比较如下：型号 1N40

7、01 1N4002 1N4003 1N4004 1N4005 1N4006 1N4007耐压（V） 50 100 200 400 600 800 1000电流（A） 均为1五、稳压二极管稳压二极管在电路中常用“ZD”加数字表示，如：ZD5表示编号为5的稳压管。1、稳压二极管的稳压原理：稳压二极管的特点就是击穿后，其两端的电压基本保持不变。这样，当把稳压管接入电路以后，若由于电源电压发生波动，或其它原因造成电路中各点电压变动时，负载两端的电压将基本保持不变。2、故障特点：稳压二极管的故障主要表现在开路、短路和稳压值不稳定。在这3种故障中，前一种故障表现出电源电压升高；后2种故障表现为电源电压变低

8、到零伏或输出不稳定。常用稳压二极管的型号及稳压值如下表：型 号 1N4728 1N4729 1N4730 1N4732 1N4733 1N4734 1N4735 1N4744 1N4750 1N47511N4761稳压值 3.3V 3.6V 3.9V 4.7V 5.1V 5.6V 6.2V 15V 27V 30V 75V六、变容二极管变容二极管是根据普通二极管内部 “PN结” 的结电容能随外加反向电压的变化而变化这一原理专门设计出来的一种特殊二极管。变容二极管在无绳电话机中主要用在手机或座机的高频调制电路上，实现低频信号调制到高频信号上，并发射出去。在工作状态，变容二极管调制电压一般加到负极上

9、，使变容二极管的内部结电容容量随调制电压的变化而变化。变容二极管发生故障，主要表现为漏电或性能变差：（1）发生漏电现象时，高频调制电路将不工作或调制性能变差。（2）变容性能变差时，高频调制电路的工作不稳定，使调制后的高频信号发送到对方被对方接收后产生失真。出现上述情况之一时，就应该更换同型号的变容二极管。七、晶体三极管晶体三极管在电路中常用“Q”加数字表示，如：Q17表示编号为17的三极管。1、特点：晶体三极管（简称三极管）是内部含有2个PN结，并且具有放大能力的特殊器件。它分NPN型和PNP型两种类型，这两种类型的三极管从工作特性上可互相弥补，所谓OTL电路中的对管就是由PNP型和NPN型配

10、对使用。电话机中常用的PNP型三极管有：A92、9015等型号；NPN型三极管有：A42、9014、9018、9013、9012等型号。2、晶体三极管主要用于放大电路中起放大作用，在常见电路中有三种接法。为了便于比较，将晶体管三种接法电路所具有的特点列于下表，供大家参考。名称 共发射极电路 共集电极电路（射极输出器） 共基极电路输入阻抗 中（几百欧几千欧） 大（几十千欧以上） 小（几欧几十欧）输出阻抗 中（几千欧几十千欧） 小（几欧几十欧） 大（几十千欧几百千欧）电压放大倍数 大 小（小于1并接近于1） 大电流放大倍数 大（几十） 大（几十） 小（小于1并接近于1）功率放大倍数 大（约3040

11、分贝） 小（约10分贝） 中（约1520分贝）频率特性 高频差 好 好八、场效应晶体管放大器1、场效应晶体管具有较高输入阻抗和低噪声等优点，因而也被广泛应用于各种电子设备中。尤其用场效管做整个电子设备的输入级，可以获得一般晶体管很难达到的性能。2、场效应管分成结型和绝缘栅型两大类，其控制原理都是一样的。如图1-1-1是两种型号的表示符号：3、场效应管与晶体管的比较（1）场效应管是电压控制元件，而晶体管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用场效应管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用晶体管。（2）场效应管是利用多数载流子导电，所以称之为单极型器件，而晶

12、体管是即有多数载流子，也利用少数载流子导电。被称之为双极型器件。（3）有些场效应管的源极和漏极可以互换使用，栅压也可正可负，灵活性比晶体管好。 （4）场效应管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多场效应管集成在一块硅片上，因此场效应管在大规模集成电路中得到了广泛的应用实验项目二 居家电气设计与安装实训目的：1、 了解家用电工元器件2、 学习安装照明电路3、 完成居家电气设备的设计与安装1、家用电工元器件1）刀开关HK型开启式负荷开关俗称闸刀或胶壳刀开关。由于它结构简单、价格便宜，使用维修方便，顾得到广泛应用。主要用作电气照明电路与电热电路。主要用于电源开关和小容

13、量电动机不频繁启动的操作开关。其外形与示意图如图2.1所示。 2）自动空气开关自动空气开关也称为低压断路器，可以用来接通和分断负载电路，也可以来控制不频繁起动的电动机。它的功能相当于闸刀开关、过电流继电器、失压继电器、热继电器以及漏电保护器等电器部分或全部的功能总和，是低压配电网中一种重要的保护电器。 由于低压断路器中的脱扣器是由电磁系统构成，图2.2中是电磁铁构造原理。 图2.2电磁铁构造原理 图2.3空气开关型号识别在空开中的脱扣动作的原理为电磁感应，其中热脱扣上的金属片是双层的，上下层金属的热膨胀率不同，下片大于上片，发热后，双金属片向上弯，将自由脱扣器向上顶起，达到断开主触点的目的。其

14、余的请自行分析。3）白炽灯白炽灯是由灯头、灯丝、玻璃壳组成图2.4白炽灯4）灯座 灯座是供普通照明用白炽灯和气体放电灯管与电源连接的一种电气装置。 按灯泡的连接方式分为螺旋式、卡口式，这是灯座的首要特征分类。 按安装方式则分为悬吊式、平装式、管接式三种。在接线时，顶芯必须接火线。零线接螺纹极。5）插头 插头是为用电器具引取电源的接插器件。插头的形式，国家标准规定为扁平插脚，为了保证用电安全，除了有绝缘外壳及低压电源（安全电压）的用电器具可以使用两线插头外，其他有金属外壳及可触碰的金属部件的电器都应用装有接地线的插头。 插座。插座分明式、暗式和移动式三种类型，是互配性要求较严而又形式多样的一大类

15、器件。插头和插座分为单相二级，单相三极及三相四级三种，工作电压分别为50v、250v和380v。6）插座单相三孔插座，保护接地在上孔，相线在右孔，零线在左孔；单相双孔水平排列时，相线在右孔，零线在左孔；单相双孔垂直排列时，相线孔在上方，零线孔在下方。2、实习原理1）白炽灯电路（1）单联开关线路 （2）双联开关线路2）日光灯工作电路日光灯灯管的内壁上涂有一层荧光粉，灯管两端各装有两根灯丝，管内在其真空的情况下充有少量的氩气和水银。当镇流电路在灯管两端产生约400v600V的高压时，灯丝发热使关内的水银汽化，使管内的气体产生电离，形成自由移动的电离子，这种电离子被荧光粉吸收后转换成另一种近似日光的

16、可见光。3）开关 照明开关有单联单控、单联双控、双联双控，单联单控为一个开关控制一盏灯，单联双控为两个开关都可以控制一盏灯，单联双控开关，有三个端子，一个为火线进线端，另外两个为火线的出线端。双联双控为两个开关分别控制两盏灯。 空气开关有单极、2极、3极、4极。单极控制火线，2极控制火线和零线，3极控制三相，4极控制三相加零线。 极：引进开关端口上的线数，即可以同时接通或断开的线数。 联：同一面板上有几个相同的开关就叫几联。 控:开关动作后，能接通（或断开）在不同位置的触点的数量。简明的叫法是几刀几切（也叫掷、控），如单刀双掷、双刀双掷等。万用表是多刀多掷。4）电度表的接线与配电线路电度表原理

17、：当电度表接入电路时，电流通入检测电压的并联线圈与检测电流的串联线圈时产生交变磁场。当交变磁场穿过铝质转盘时，铝盘上的感应出涡流，涡流在这两个通电线圈的磁场中，受到点磁力的作用，致使转盘受到一转动力矩的作用而转动，从而带动计数器转动得到消耗的电能数值。3、居家照明电气的设计与安装步骤： 设计安装步骤计算电气负荷 确定电器设备型号和规格 绘制照明系统图 绘制照明平面图 编写工程说明 列出主要材料明细表。如图所示，是某户一室一厅的住宅平面图，根据图中的家具、家电的位置，进行电气设计。绘制施工系统图：绘制房间照明平面配电安装图：绘制出配电安装图或安装接线图，它是电气安装施工的主要图纸，是根据电气设备

18、或元件的实际结构和安装要求绘制的图纸。在绘制时，只考虑元件的安装配线而不必考虑该元件的动作原理。图形符号的含义：安装接线图的读识：最简单的照明控制线路是在房间内采用一只开关控制一盏灯，若采用管配线暗敷设，敷设时管道直线铺设，管道内不允许有接头。从图中可以看出安装图与透视实际接线图是有区别的。透视图中相线（L）接开关，开关到灯座之间的线（G）称为控制线，灯座的另一端接中性线（N）。多只开关控制多盏灯：多只开关控制多盏灯：多只开关控制多盏灯：照明平面图：编写施工说明说明照明配电箱的规格型号、安装位置、安装高度。灯具、开关、插座的规格型号、安装位置。所需电线的规格、数量。实验项目三 仿真设计1、用网

19、孔法和节点法求解电路。如图所示电路：（a） 用网孔电流法计算电压u的理论值。（b） 利用multisim进行电路仿真，用虚拟仪表验证计算结果。（c） 用节点电位法计算电流i的理论值。（d） 用虚拟仪表验证计算结果。2、设计风扇无损调速器。条件：风扇转速与风扇电机的端电压成正比；风扇电机的电感线圈的内阻为200欧姆，线圈的电感系数为500mH。风扇工作电源为市电，即有效值220V，频率50Hz的交流电。要求：无损调速器，将风扇转速由最高至停止分为4档，即0，1，2，3档，其中0档停止，3档最高。3、降低电力传输损耗电路的设计条件：一感性的电力传输线路（包含电路损耗），负载为感性阻抗，传输电压可变

20、。电路等效结构如图所示：要求：设计设计两种降低传输损耗的方法。不得改变整个电路的阻抗性质。分别画出电路，给出详细的分析。 实验项目四 铂电阻测温电路的制作实训 (一) 实训原理 本实训为一个铂电阻测温电路。它以铂电阻传感器作为测温元件，加上测量电桥、恒流源电路以及差动运算放大器等电路， 将温度信号转换为电压信号输出，并推动显示仪表显示温度数值。 实训电路如图所示。 铂电阻测温电路图 1. 铂电阻传感器及测量电桥 图中，Pt100是一个铂电阻传感器，它实质上是一个铂热电阻， 其电阻值在一定温度范围内随温度作线性变化。比如， Pt100在0时电阻值为100 ，-50时为80.31，+50 时为11

21、9.40，100时为138.50，150时为157.31 。因此， 将铂电阻作为一臂接入电桥电路中，就可将温度的变化经铂电阻转换为电桥的不平衡电压。温度变化越大，铂电阻值变动也越大，因而电桥输出的不平衡电压就越大。测量电桥的不平衡电压就可定量地测出温度(变化)值。 2. 恒流源电路 图中，V1、V2、 稳压管VDZ、R3（1.2 k）、R P2(470)、 R-4(910)组成恒流源，作为桥臂之一，向铂电阻Rt提供恒定的电流IC。 这样，当铂电阻阻值随温度作线性变化时，由于其通过的电流恒定，电压便随温度作线性变化，从而使电桥输出的不平衡电压（A、B两点之间电压）亦随温度作线性变化，保证了测量的

22、线性度与准确性。 在恒流源电路中，三极管V2接成二极管使用，具有温度补偿作用，可以提高V1基极电位的温度稳定性。 3. 零点调节与满刻度校准 调节电位器RP1（2k）可以改变A点的电位，起到调节零点的作用。比如，0时，调节RP1使UA=UB，这样，整机输出UO=0 V，从而将数显表指示的0点选在了0的温度上。 调节电位器RP2（470）可以改变恒流源的电流IC。比如， 减小RP2，则IC增大。这样，对应同样的温度变化量（即对应同样的铂电阻值变化量），B点电位（即铂电阻Rt上的电压降变化量就大，输出不平衡电压值就大。因此，电位器RP2的作用是调节温度转换倍率，调节RP2可以对数显表满度进行校准。

23、 4. 运放的作用 图中的运算放大器是一个减法运算电路， 其输出电压为两个输入端的电位之差（即电桥输出的不平衡电压）。在数显表与测温电桥之间插入这一减法电路的目的是, 利用运算放大器输入电阻高的特性来减少对测温电桥的影响。此外，运算放大器又具有一定的带负载能力， 因而可以推动显示仪表正常工作。 (二) 实训内容 (1) 按照图在多功能实验板上焊好电路（在运放的位置先焊插座，测试时再插运放片子）。 (2) 将运放调零（参看第4章实训中有关内容）。 (3) 将铂电阻传感器置于冰水混合物中，使其温度为0（用标准温度计检测温度）。调节电位器RP1，使运放的输出电压UO为0mV。（此步为对测温电路调零。

24、） (4) 将铂电阻传感器置于100开水中（用标准温度计检测温度）。调节电位器RP2，使运放的输出电压UO为+100mV。 （此步为对测温电路满刻度校准。）(5) 反复进行(3)、(4)两步，直到传感器处于0时, UO=0 mV, 处于100时, UO=100 mV。这样，测温电路的零点调节与满刻度校准便进行完毕。这时，可以将毫伏表作为被测温度的显示仪表，且以输出电压的毫伏数作为被测的摄氏温度数。 (6) 写出实训报告，内容包括：画出实训电路图， 说明电路各部分的原理；回答下列问题，并写明分析计算的过程。 上述电路能否调节到20时对应输出电压UO=0 mV、 100时对应输出电压UO=100

25、mV？ 若要0对应UO=0 mV、50对应UO=100 mV，电路应如何改动？ 若要0对应UO=0 mV，150对应UO=100 mV，电路应如何改动？ 欲提高测量灵敏度， 可采取什么办法？ 附：【Multisim软件介绍】Multisim本是加拿大图像交互技术公司（InteractiveImageTechnoligics简称IIT公司)推出的以Windows为基础的仿真工具，被美国NI公司收购后，更名为NIMultisim，而V10.0是其（即NI，NationalInstruments）最新推出的Multisim最新版本。目前美国NI公司的EWB的包含有电路仿真设计的模块Multisim、

26、PCB设计软件Ultiboard、布线引擎Ultiroute及通信电路分析与设计模块Commsim4个部分，能完成从电路的仿真设计到电路版图生成的全过程。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim4个部分相互独立，可以分别使用。Multisim、Ultiboard、Ultiroute及Commsim4个部分有增强专业版（PowerProfessional）、专业版（Professional）、个人版（Personal）、教育版（Education）、学生版（Student）和演示版（Demo）等多个版本，各版本的功能和价格有着明显的差异。NIMultisim10用

27、软件的方法虚拟电子与电工元器件，虚拟电子与电工仪器和仪表，实现了“软件即元器件”、“软件即仪器”。NIMultisim10是一个原理电路设计、电路功能测试的虚拟仿真软件。NIMultisim10的元器件库提供数千种电路元器件供实验选用，同时也可以新建或扩充已有的元器件库，而且建库所需的元器件参数可以从生产厂商的产品使用手册中查到，因此也很方便的在工程设计中使用。NIMultisim10的虚拟测试仪器仪表种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源；而且还有一般实验室少有或没有的仪器，如波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪、频谱分析仪和网络分

28、析仪等。NIMultisim10具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法，以帮助设计人员分析电路的性能。NIMultisim10可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工学、模拟电路、数字电路、射频电路及微控制器和接口电路等。可以对被仿真的电路中的元器件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下的电路工作状况。在进行仿真的同时，软件还可以存储测试点的所有数据，列出被仿真电路的所有元器件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显

29、示波形和具体数据等。NIMultisim10有丰富的Help功能，其Help系统不仅包括软件本身的操作指南，更要的是包含有元器件的功能解说，Help中这种元器件功能解说有利于使用EWB进行CAI教学。另外，NIMultisim10还提供了与国内外流行的印刷电路板设计自动化软件Protel及电路仿真软件PSpice之间的文件接口，也能通过Windows的剪贴板把电路图送往文字处理系统中进行编辑排版。支持VHDL和VerilogHDL语言的电路仿真与设计。利用NIMultisim10可以实现计算机仿真设计与虚拟实验，与传统的电子电路设计与实验方法相比，具有如下特点：设计与实验可以同步进行，可以边设计边实验，修改调试方便；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以完成各种类型的电路设计与实验；可方便地对电路参数进行测试和分析；可直接打印输出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图；实验中不消耗实际的元器件，实验所需元器件的种类和数量不受限制，实验成本低，实验速度快，效率高；设计和实验成功的电路可以直接在产品中使用。NIMultisim10易学易用，便于电子信息、通信工程、自动化、电气控制类专业学生自学、便于开展综合性的设计和实验，有利于培养综合分析能力、开发和创新的能力。