电工与电子学实验指导书本改.docx
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电工与电子学实验指导书本改
电工与电子技术基础
实验指导书
非电类（本科）用
工电教研室张冬日李延霞编
2005年9月
实验一、直流电路的测量
一、实验目的和要求
1、掌握直流电流表、直流电压表、万用表、直流稳压电源的使用方法。
2、验证基尔霍夫定律。
3、加深对参考方向的理解，加深对电位、电压及其关系的理解。
4、了解实验室规章制度。
二、
实验内容
1、实验电路如图所示
2、熟悉直流稳压电源的使用。
调节双路直流稳压电源，使其一路输出为10V、
另一路输出为18V（注意：
用所选的直流电压表测量）。
3、验证KVL。
按右图接好线路，将X1、X2，X3、X4，X5、X6端分别用导线短接，取ABEFA和BCDEB两个回路验证KVL是否成立。
将测量结果填入下表（测量时注意“＋、—”）。
UAB
UBE
UEF
UFA
回路∑U
UBC
UCD
UDE
UEB
回路∑U
计算值
测量值
误差
4、验证KCL。
电路图中X1、X2，X3、X4，X5、X6为节点B的三条支路电流测量接口，分别测量各支路的电流并将结果填入下表（测量时注意“＋、—”）。
计算值
测量值
误差
I1（mA）
I2（mA）
I3（mA）
∑I
5、分别以E、F点作为参考点，测量其他各点的电位，计算各部分电压，说明电位、电压之间的关系。
6、熟悉万用表的使用。
用万用表测量电路中各电阻将测量结果与标称值比较（注意：
用万用表测量电阻时，一定要在断电的情况下）。
三、预习要求
1、根据电路参数计算各电流、电压及电位以备与测量结果对比。
2、设计出测量方案。
四、仪器、设备和材料
双路直流稳压电源1台，万用表1只，直流毫安表（TS-B-02）一只
直流电压表（TS-B-28）一只
五、实验报告要求
1、实验目的要求
2、实验内容、操作步骤及所得结果
3、对实验结果的分析及回答思考题
六、思考题
1、已知某支路电流约3mA左右，你认为用电流表5mA量程测量准确还是用10mA的量程测量准确？
2、改变电流或电压的参考方向，对验证基尔霍夫定律有影响吗？
实验二交流电路参数的测定及提高电路功率因数实验
一、实验目的和要求：
1、学习使用交流电流表、交流电压表和单相功率表测定交流电路参数的方法；
2、加深对相量图的理解；
3、学习提高功率因数的方法及功率因数表的使用，理解提高功率因数的实际意义。
二、实验内容：
1、功率因数的提高
（1）在实验台中选择镇流器与开关、启辉器与熔断器、电流测量插口、并联电容组等元件板及实验台顶部的日光灯管组成日光灯电路如图2－1所示。
图2－1
日光灯电路中，灯管与一个带有铁心的电感线圈串联，由于电感量较大，整个电路的功率因数是比较低的，为了提高功率因数，我们可以在灯管与镇流器串联后的电路两端并联适当的电容器。
（2）闭合开关QS，此时日光灯应亮，分别测量电容并联前后电路的总电流I、灯管电流I1、电容器支路电流Ic及电路的功率因数cosφ。
测量数据填入表2－1，比较测量结果，得出结论。
电容
测量项目
0
1μF
2μF
4μF
6μF
U（v）
I（mA）
ID（mA）
IC（mA）
COSφ
计算P
（3）测量并联电容前灯管两端电压UD，镇流器两端电压UL，总电压U，计算日光灯管所消耗的功率PD。
2*、交流电路中未知阻抗元件参数的测量（未知阻抗为镇流器）
A、交流电流表，交流电压表和功率表法，测未知阻抗Z=R+jXL
测量电路图如2-2所示。
交流电压为调压器输出的电压，从零开始调节调压器的输出电压，监视电流表的示数，使电流I为镇流器在日光灯电路中的额定电流（1中所测结果），然后测量U、I、P的值，根据各个电表的读数计算R、L的值。
图2-2
B、用伏安法测定未知阻抗Z=R+jXL
（1）阻抗两端加直流电压U=5V，测量其电压及电流；
（2）阻抗两端加交流电压U，测量其电压及电流，方法同A（可以直接用A中所测得的结果）。
根据直流电流，电压值和交流电流、电压值，求R、L的值。
C、测量交流电路中元件的参数在仅有电压表的情况下，也可以用称为三电压表法的方法测出。
其原理是将待测元件与一个已知电阻串联，如图2-3所示，若待测元件是一个电感线圈，当通过一个已知频率的正弦交流电流时，用电压表分别测出已知电阻上的电压U1，待测元件上的电压U2及总电压U，然后将此三个电压用作图法组成一个闭合三角形，如图2-4所示。
把待测元件上的电压分解成和U1平行的分量Ur，与U1垂直的电压分量Ux。
根据三角形运算关系，或比例作图的办法，可求得r和X得值，再由X=ωL，求出L.。
图2-3图2-4
若待测元件为一个电容元件，由于电容介质损耗的等值电阻很小，故U1、U2、U组成的三角形，几乎为一直角三角形，用同样的方法可以求出电容C的大小。
（注：
用以上方法测量交流电路的参数，均可能造成较大的测量误差，要准确的测量交流电路的参数，应用专门测量仪器------交流电桥。
）
三、预习要求
1、交流电路各支路电流的相量和关系，电流与电压之间的关系。
2、提高功率因数的方法。
3、设计出测量方案。
四、仪器、设备和材料
日光灯管、座一套（40W），镇流器、开关单元板（TS-B-19）一块，
熔断器、启辉器单元板（TS-B-20）一块，电容器组单元板（TS-B-21）一块，
交流电压表（TS-B-08）一只，交流电流表（TS-B-31）一只，
功率因数表一块，
（直流电流表（TS-B-24）一只，直流电压表（TS-B-6）一只，直流稳压电源1台）（做完实验内容1后再拿）
五、实验报告要求
1、实验目的要求
2、实验内容、操作步骤及所得结果
3、对实验结果的分析及回答思考题
六、思考题
1、UL和UD的代数和为什么大于U？
2、为什么并联电容后总电流会减小？
绘相量图说明。
实验三、三相电路及功率的测量
一、实验目的和要求
1、学习三相电路中负载的星形和三角形联接方法。
2、通过实验验证对负载做星形和三角形联接时，负载的线电压和相电压、负载的线电流和相电流间的关系。
3、了解不对称负载做星形联接是中线的作用。
4、学习三相功率的测量。
二、说明
三相有功功率的测量方法有三瓦特计法和二瓦特计法等，三瓦特计法，通常用于三相四线制，该方法是用三个瓦特计分别测量出各相消耗的有功功率，其接线如图3-1所示。
三个瓦特计所测得的功率数的总和，就是三相负载消耗的总功率。
二瓦特计法通常测量三相三线制负载功率。
不论负载对称与否，三相总功率为两个瓦特计读数的代数和，当φ<60°时，两个表读数均为正值，总功率为两表读数之和；当φ>60°时，其中一个表的读数为负值，总功率为两表读数之差。
本实验负载为白炽灯，接近纯电阻性负载，φ=0°故三相总功率为两个瓦特计读数的和。
为充分利用仪表，保证仪表的安全使用和更方便地进行测量，本实验中我们将电流表、电压表和功率表接成图3所示电路。
这样用一个瓦特计、一个电流表和一个电压表同时测量各线（相）的电流、电压和功率。
三、实验内容及步骤
星形连接负载
（1）把电流表、电压表接成图3-2所示的仪表电路。
（2）选取灯泡负载单元板，电流测量插口单元板及三相负荷开关单元板，按图3-3将灯泡负载接成星形接法的实验电路。
图3-3
（3）每相接相同瓦数的灯泡（对称负载）
（4）测量各线电压、线电流、相电压中线电流及用三瓦特计法测量三相电功率，并将测得的数据填入表3-1中。
（5）将三相负载分别改接成60瓦、50瓦（两个25瓦并联）、50瓦或25瓦、25瓦、30瓦（两个15瓦并联）或30瓦、30瓦、25瓦接上中线，观察各灯泡的亮度，重复步骤（4）的测量内容。
然后拆除中线（断开串接在中线上的开关S）再观察各灯泡的亮度与前者比较。
并测量无中线时电源中性点N与负载中性点N’之间的电位差UNN’，将测量数据填入表3-2中。
在断开中线时观察亮度及测量数据动作要迅速。
不平衡负载无中线时，有的相电压太高，容易烧毁灯泡。
三角形连接负载（不通电实验）
（表3-1）
线电压（V）
相电压（V）
中线电流（A）
线电流（A）
三瓦计法（W）
每相灯泡总瓦数（W）
UUV
UVW
UWU
UUN
UVN
UWN
IU
IV
IW
WU
WV
WW
P
U
V
W
（表3-2）
接法
线电压（V）
相电压（V）
中线电流（A）
中线点间电位差UUN’（V）
线电流（A）
三瓦计法（W）
每相灯泡总瓦数（W）
UUV
UVW
UWU
UUN
UVN
UWN
IU
IV
IW
WU
WV
WW
P
U
V
W
有中线
无中线
四、实验仪器、设备和材料
三相白炽灯负载单元板（TS-B-23）一块；
电流插口单元板（TS-B-22）一块；
三相负荷开关单元板（TS-B-18）一块；
交流电流表（500mA）一只；交流电压表450V一只；单相瓦特表一只；万用表1只。
五、实验报告要求
1、写出实验目的要求；
2、写出实验内容、操作步骤及所得结果或观察到的现象
3、对实验结果的分析及回答思考题
六、思考题
1、说明在什么情况下具有IL=√3IP，UL=√3UP的关系？
2、中线的作用是什么？
什么情况下可以省略？
什么情况不可少？
3、能否用二瓦特计法测量三相四线制不对称负载的功率？
实验四、常用电子仪器的使用
一、实验目的和要求
1、学会正确使用音频信号源和电子电压表。
2、学会示波器的调整方法，初步掌握用示波器观察和测量正弦波信号。
3、学会用万用表简单判别二极管和三极管。
二、实验内容及步骤
1、测试音频信号源在不同“输出衰减”档时的输出电压
将音频信号源的频率调整到1KHz保持不变，将“输出衰减”调节到“0dB”，再调节“输出细调”，使输出电压达到最大值，并保持不变。
然后逐档改变输出衰减档级，测音频信号源的输出电压，记于表4-1
表4-1
“输出衰减”dB值
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
电子电压表测试值（V）
2、用示波器测试音频信号源输出电压波形
将音频信号源的频率调整到1KHz，输出电压调到40mV，用示波器来测试其幅值和频率。
3、用万用表简单判别二极管和三极管
（1）用万用表的电阻档鉴别二极管的极性和判别其质量的好坏。
（2）用万用表鉴别三极管的类型和管脚
三、实验仪器、设备和材料
双踪示波器1台；信号（函数）发生器1台；交流毫伏表1台；万用表1只；二极管、三极管若干。
四、实验注意事项
1、预习示波器、信号源的使用说明
2、预习PN结外加正、反向电压时的工作原理和三极管电流放大原理。
实验五、单级电压放大电路
一、实验目的和要求
1、掌握调试、测量单级放大电路静态工作点的方法。
2、定性了解静态工作点对放大器输出波形的影响。
3、学习测量放大器工作点Q及Au的方法，进而了解共射电路的特点。
二、实验原理与参考电路
静态工作点测试原理图，如图所示。
为了获得最大不失真信号，必须合理设置静态工作点。
工作点设置过低，信号的负半周进入截至区，使iB等于零iC,因而引起截至失真。
如果工作点设置过高，信号的正半周进入饱和区，使iB增大时iC不再增大，因而引起饱和失真。
对于小信号放大器，由于信号比较弱，工作点选取的自由度要大一些，一般工作点都选择交流负载线的中点附近。
标志工作点的两个重要参数ICQ和UCEQ可以用万用表测出
三、实验内容
1、连接电路
按所示电路连接好电路，仔细检查无误后接通电源，准备实验。
2、静态调整
调节基极电位器RP，使集电极电流ICQ=2mA。
用万用表测量UEQ、UBQ和UCQ。
计算出UCEQ和UBEQ。
将数据填入表中。
项目
次数
ICQ（mA）
UEQ（V）
UBQ（V）
UCQ（V）
UBEQ（V）
UCEQ（V）
1
2
3
3、工作点的影响
输入信号频率f=1000Hz，输入信号Ui=20mV。
调整基极电位器RP，观察工作点的变化对输出波形的影响。
测量有关数据填入下表中。
Q点的位置
ICQ（mA）
UBEQ（V）
UCEQ（V）
输出波形
过低
适中
过高
动态讨论
工作点调回到ICQ=2mA
（1）小信号观察。
由信号发生器产生一个f=1KHz，有效值Ui=10mV的正弦信号加在放大器输入端。
输入信号ui与输出信号uo由示波器和交流毫伏表进行监视，比较输入信号与输出信号的大小与相位，且将波形图对应地描绘下来。
注意周期与频率、有效值与峰-峰值的关系。
（2）大信号观察。
维持输入信号频率不变，逐渐增大输入信号的幅度。
由示波器和交流毫伏表进行监视，观察随着ui的幅度的增大，输出信号uo的变化，尤其是不失真时的情况，记下此时的输入信号和输出信号的有效值。
计算其电压放大倍数。
（3）RL对Au的影响。
维持输入信号的频率和幅值不变。
观察负载电阻对增益的影响，记下此时的输入信号和输出信号的有效值。
计算其电压放大倍数。
与
（2）进行比较。
四、预习要求
1、根据电路参数计算各电流、电压及电位以备与测量结果对比。
2、设计出测量方案。
五、实验仪器、设备和材料
双踪示波器1台；信号（函数）发生器1台；交流毫伏表1台；万用表1只，模拟电子技术实验箱一个。
六、实验报告要求
1、记录实验中所使用的仪器名称及型号。
思考为什么用这些仪器？
可否用其它仪器代替？
2、记录要求真实可靠，描绘波形要求认真。
3、回答以下问题：
（1）静态工作点过高或过低时，输出波形为什么会失真？
工作点过低时，是什么失真？
如何消除？
（2）集电极电阻和负载电阻对工作点电压放大倍数有何影响？
（3）根据实验结果说明设置静态工作点的重要性。
实验六、集成运算放大器的应用
一、实验目的和要求
（1）了解运算放大器在线性方面的应用；
（2）了解集成运算放大器F004的使用方法。
二、实验内容及步骤
实验参考电路如下图所示
1、运算放大器的正确使用方法
集成线性组件可与外电路元器件连接成各种性能的运算放大器，其元器件参数除了符合放大器电路和性能指标要求外，还应基本做到：
（1）两个正、反相输入端的外电路的直流等效电阻应相等，以保证组件输入级的两个差分管的基流平衡，减少由此引起的偏差电压。
如图6-2中的R2=R1∥Rf。
（2）输入端加两只反向相并联的二极管进行限幅保护，这样使输入信号电压限制在二极管的正向压降以内，以保护输入级的差分管BE结不被击穿。
同时还可以避免输入级因信号过大而出现“堵塞”现象。
对于输入信号幅值允许较大的组件，可改用两只反向串联的稳压管代之。
2、消振及调整零点
（1）检查消振
断开R12的接地端，将K1接地，K3接3端，K4接4端，K5接5端，线路接成了零输入的深度负反馈电路，接上电源EC和EE，用示波器观察输出端的自激震荡波形，再将R12接地，消除自激震荡。
否则调整C4或R12使之消振。
以后不必再调。
（2）调整零点
在上述消振基础上，连线不变，先将示波器Y端输入接地，衰减放在灵敏度最高的一档，对好光迹的坐标零线，再将Y轴转到直流耦合输入，观察光迹零线有否上下偏移，并调节电位器RW3，观察能否变动光迹位置和调节RW3使光迹达到上述坐标零线位置。
若调不到零位，可在RW3与9号或10号引脚之间串接500欧或1000欧电阻调节或更换线性组件。
应注意在改接运算电路之后均需重新将输入端对地短接，进行调零。
3、测定反向比例运算关系
在上述消振调零的基础上，将K1接1端。
接通电源后，调节RW1使Ui1为表1所列值，分别测试在各点的Ui2的输出电压U0值，测试后计算UO/Ui1，并记于表1内。
表1反向比例运算测试
测试数据
Ui1（V）
0
0.1
0.3
0.5
0.7
0.9
1.1
-0.1
-0.3
-0.5
-0.7
-0.9
-1.1
U0（V）
计算
UO/Ui1
4、测定反向比例加法运算关系
将K1接1端，K2接2端，K3接3端，K4接4端，K5接5端。
接通电源后，仍应重新调零，在Ui1=0，Ui2=0的情况下，调RW3使U0=0，然后分别调RW1、RW2，分别使Ui1和Ui2为表2所列数值，测出对应的输出值U0，并计算理论值U0’记于表2中.
表2反向比例加法运算测试
测试数据
Ui1（V）
0.1
0.2
-0.3
-0.3
-0.2
0.4
Ui2（V）
0.1
0.3
0.3
0.4
-0.2
-0.2
U0（V）
理论计算
U0（V）
5、实验注意事项
（1）在改接线路之前，必须切除电源和信号源，否则会使线性组件损坏，待线路改接后再合上电源。
（2）线路改接后，应重新调零。
（3）切忌将运算放大器输出端对地短路。
四、预习要求
1、熟悉运算放大器的基本工作原理和基本运算关系的推算方法。
2、根据实验要求预先考虑测试步骤和方法。
五、实验仪器
双路直流稳压电源一台；示波器一台；万用表一只；脉冲信号发生器一台。
六、实验报告要求
1、记录实验中所使用的仪器名称及型号，认真记录测试的结果。
2、思考题：
（1）在比例加法运算中，其输出电压U0为什么与理论计算值有一定误差，原因是什么？
如何减小这些误差？
（2）在比例运算放大器中，当Ui达到一定数值后，U0不再按线路增大，这是何种原因造成的？
与元件的哪项技术指标参数有关?
实验七、门电路及组合逻辑电路的功能测试
一、实验目的和要求
1、熟悉门电路特性并用实验的方法确定具体电路的真值表。
2、掌握简单组合逻辑电路的设计及功能的测试。
二、实验原理与参考电路
在数字电路中，根据逻辑功能特点的不同，数字电路可分为组合逻辑电路和时序逻辑电路两大类。
描写组合逻辑电路功能的方法主要有逻辑表达式、真值表、卡诺图和逻辑图等。
组合逻辑电路的功能测试主要是根据给定的逻辑图，测试输出信号与输入信号并找出它们之间的关系，从而确定它的逻辑功能
三、实验内容
1、分别测试74LS00、74LS04两集成电路中与非门、非门的逻辑功能。
2、用与非门分别组成两输入或门F=A+B、与门F=AB、或非门F=
和2-2输入与或非门F=
，并分别测试其逻辑功能。
将测试结果填入表中。
表7-1：
与门
A
B
F
0
0
0
1
1
0
1
1
按上表格式分别做出其它门电路的表格并将测试结果填入其中。
3、按图示电路接线，并测试其逻辑功能。
四、预习要求
1、弄清所需测试的各种门电路的逻辑功能。
2、设计出测量方案。
五、实验仪器
数字电子技术实验箱一个、74LS00、74LS04芯片各一片。
六、实验报告要求
1、记录实验中所使用的仪器名称及型号，认真记录测试的结果。
2、分析测试结果，得出逻辑关系。
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