六个电工电子实验新.docx
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六个电工电子实验新
电工电子实验指导书
电工电子实验中心
实验室地址：
一号实验楼四楼1421电工仪表室（由南头楼梯上）
目录
实验1 叠加原理实验2
实验2 基尔霍夫定律实验3
实验3 三相交流电路电压、电流的测量5
实验4 常用电子仪器的使用7
实验5 射极跟随器10
实验6组合逻辑电路的设计与测试14
实验1 叠加原理实验
一、实验目的
验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。
二、原理说明
叠加原理指出：
在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。
线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小K倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
直流稳压电源
0~30V可调
二路
2
直流数字电压表
0~300V
1
3
直流数字毫安表
0~500mV
1
4
迭加原理实验电路板
1
DGJ-03
四、实验内容
实验线路如图1-1所示，用DGJ-03挂箱的“基尔夫定律/叠加原理”线路。
图1-1
1.将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V，接入U1和U2处。
2.令U1电源单独作用（将开关K1投向U1侧，开关K2投向短路侧）。
用直流数字电压表和毫安表（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表1-1。
3.令U2电源单独作用（将开关K1投向短路侧，开关K2投向U2侧），重复实验步骤2的测量和记录，数据记入表1-1。
4.令U1和U2共同作用（开关K1和K2分别投向U1和U2侧），重复上述的测量和记录，数据记入表1-1。
表1-1
测量项目
实验内容
U1
（V）
U2
（V）
I1
（mA）
I2
（mA）
I3
（mA）
UAB
（V）
UCD
（V）
UAD
（V）
UDE
（V）
UFA
（V）
U1单独作用
U2单独作用
U1、U2共同作用
五、实验注意事项
1.用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的＋、－号后，记入数据表格。
2.注意仪表量程的及时更换。
六、预习思考题
1.在叠加原理实验中，要令U1、U2分别单独作用，应如何操作？
可否直接将不作用的电源（U1或U2）短接置零？
2.实验电路中，若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗？
为什么？
七、实验报告
1.根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠加性与齐次性。
2.各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？
试用上述实验数据，进行计算并作结论。
3.心得体会及其他。
实验2 基尔霍夫定律实验
一、实验目的
1.验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。
2.学会用电流插头、插座测量各支路电流。
二、原理说明
基尔霍夫定律是电路的基本定律。
测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL）。
即对电路中的任一个节点而言，应有ΣI＝0；对任何一个闭合回路而言，应有ΣU＝0。
运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向，此方向可预先任意设定。
三、实验设备
同实验一。
四、实验内容
实验线路与实验一图1-1相同，用DGJ-03挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路。
1.实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。
图1-1中的I1、I2、I3的方向已设定。
三个闭合回路的电流正方向可设为ADEFA、BADCB和FBCEF。
2.分别将两路直流稳压源接入电路，令U1＝12V，U2＝6V。
3.熟悉电流插头的结构，将电流插头的两端接至数字毫安表的“＋、－”两端。
4.将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。
5.用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录之。
被测量
I1（mA）
I2（mA）
I3（mA）
U1（V）
U2（V）
UFA（V）
UAB（V）
UAD（V）
UCD（V）
UDE（V）
测量值
∑I1I2I3=
∑UADEFA=
∑UBADCB=
五、实验注意事项
1.同实验一的注意1，但需用到电流插座。
2．所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。
U1、U2也需测量，不应取电源本身的显示值。
3.防止稳压电源两个输出端碰线短路。
4.用指针式电压表或电流表测量电压或电流时，如果仪表指针反偏，则必须调换仪表极性，重新测量。
此时指针正偏，可读得电压或电流值。
若用数显电压表或电流表测量，则可直接读出电压或电流值。
但应注意：
所读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。
六、预习思考题
1.根据图1-1的电路参数，计算出待测的电流I1、I2、I3和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。
2.实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理？
在记录数据时应注意什么？
若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示呢？
七、实验报告
1.根据实验数据，选定节点A，验证KCL的正确性。
2.根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证KVL的正确性。
3.将支路和闭合回路的电流方向重新设定，重复1、2两项验证。
4.误差原因分析。
5.心得体会及其他。
实验3 三相交流电路电压、电流的测量
一、实验目的
1.掌握三相负载作星形联接、三角形联接的方法，验证这两种接法下线、相电压及线、相电流之间的关系。
2.充分理解三相四线供电系统中中线的作用。
二、原理说明
1.三相负载可接成星形（又称“Ｙ”接）或三角形（又称"△"接）。
当三相对称负载作Y形联接时，线电压UL是相电压Up的
倍。
线电流IL等于相电流Ip，即
UL＝
， IL＝Ip
在这种情况下，流过中线的电流I0＝0，所以可以省去中线。
当对称三相负载作△形联接时，有IL＝
Ip， UL＝Up。
2.不对称三相负载作Y联接时,必须采用三相四线制接法，即Yo接法。
而且中线必须牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变。
倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏；负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作。
尤其是对于三相照明负载，无条件地一律采用Y0接法。
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
交流电压表
0～500V
1
2
交流电流表
0～5A
1
3
三相灯组负载
220V，15W白炽灯
9
四、实验内容
1.三相负载星形联接（三相四线制供电）
按图3-1线路组接实验电路。
即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对称电源。
将三相调压器的旋柄置于输出为0V的位置（即逆时针旋到底）。
经指导教师检查合格后，方可开启实验台电源，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为110V，并按下述内容完成各项实验，分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源与负载中点间的电压。
将所测得的数据记入表3-1中，并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别要注意观察中线的作用。
图3-1
表3-1Y0表示接中线Y表示不接中线
测量数据
实验内容
（负载情况）
开灯盏数
线电流（A）
线电压（V）
相电压（V）
中线电流I0
（A）
中点电压UN0
（V）
A
相
B
相
C
相
IA
IB
IC
UAB
UBC
UCA
UA0
UB0
UC0
Y0接平衡负载
3
3
3
Y接平衡负载
3
3
3
Y0接不平衡负载
1
2
3
Y接不平衡负载
1
2
3
（选作）2.负载三角形联接（三相三线制供电）
按图3-2改接线路，经指导教师检查合格后接通三相电源，并调节调压器，使其输出线电压为110V，并按表3-2的内容进行测试。
图3-2
表3-2
测量数据
负载情况
开灯盏数
线电压=相电压（V）
线电流（A）
相电流（A）
A-B相
B-C相
C-A相
UAB
UBC
UCA
IA
IB
IC
IAB
IBC
ICA
三相平衡
3
3
3
三相不平衡
1
2
3
五、实验注意事项
1.本实验采用三相交流市电，线电压为380V，应穿绝缘鞋进实验室。
实验时要注意人身安全，不可触及导电部件，防止意外事故发生。
2.每次接线完毕，同组同学应自查一遍，然后由指导教师检查后，方可接通电源，必须严格遵守先断电、再接线、后通电；先断电、后拆线的实验操作原则。
3.星形负载作短路实验时，必须首先断开中线，以免发生短路事故。
4．为避免烧坏灯泡，DGJ-04实验挂箱内设有过压保护装置。
当任一相电压＞245~250V时，即声光报警并跳闸。
因此，在做Y接不平衡负载或缺相实验时，所加线电压应以最高相电压＜240V为宜。
六、预习思考题
1.三相负载根据什么条件作星形或三角形连接？
2.复习三相交流电路有关内容，试分析三相星形联接不对称负载在无中线情况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？
如果接上中线，情况又如何？
3.本次实验中为什么要通过三相调压器将380V的市电线电压降为220V的线电压使用？
七、实验报告
1.用实验测得的数据验证对称三相电路中的
关系。
2.用实验数据和观察到的现象，总结三相四线供电系统中中线的作用。
3.不对称三角形联接的负载，能否正常工作？
实验是否能证明这一点？
4.根据不对称负载三角形联接时的相电流值作相量图，并求出线电流值，然后与实验测得的线电流作比较，分析之。
5.心得体会及其他。
实验4 常用电子仪器的使用
一、实验目的
1、学习电子电路实验中常用的电子仪器——示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表、频率计等的主要技术指标、性能及正确使用方法。
2、初步掌握用双踪示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。
二、实验原理
在模拟电子电路实验中，经常使用的电子仪器有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。
它们和万用电表一起，可以完成对模拟电子电路的静态和动态工作情况的测试。
1、示波器
示波器是一种用途很广的电子测量仪器，它既能直接显示电信号的波形，又能对电信号进行各种参数的测量。
现着重指出下列几点：
1）、寻找扫描光迹
将示波器Y轴显示方式置“Y1”或“Y2”，输入耦合方式置“GND”，开机预热后，若在显示屏上不出现光点和扫描基线，可按下列操作去找到扫描线：
①适当调节亮度旋钮。
②触发方式开关置“自动”。
③适当调节垂直
（
）、水平（
）“位移”旋钮，使扫描光迹位于屏幕中央。
（若示波器设有“寻迹”按键，可按下“寻迹”按键，判断光迹偏移基线的方向。
）
2）、双踪示波器一般有五种显示方式，即“Y1”、“Y2”、“Y1＋Y2”三种单
踪显示方式和“交替”“断续”二种双踪显示方式。
“交替”显示一般适宜于输入信号频率较高时使用。
“断续”显示一般适宜于输入信号频率较底时使用。
3）、为了显示稳定的被测信号波形，“触发源选择”开关一般选为“内”触发，使扫描触发信号取自示波器内部的Y通道。
4）、触发方式开关通常先置于“自动”调出波形后，若被显示的波形不稳定，可置触发方式开关于“常态”，通过调节“触发电平”旋钮找到合适的触发电压，使被测试的波形稳定地显示在示波器屏幕上。
有时，由于选择了较慢的扫描速率，显示屏上将会出现闪烁的光迹，但被
测信号的波形不在X轴方向左右移动，这样的现象仍属于稳定显示。
5）、适当调节“扫描速率”开关及“Y轴灵敏度”开关使屏幕上显示
一～二个周期的被测信号波形。
在测量幅值时，应注意将“Y轴灵敏度微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。
在测量周期时，应注意将“X轴扫速微调”旋钮置于“校准”位置，即顺时针旋到底，且听到关的声音。
还要注意“扩展”旋钮的位置。
根据被测波形在屏幕坐标刻度上垂直方向所占的格数（div或cm）与“Y轴灵敏度”开关指示值（v/div）的乘积，即可算得信号幅值的实测值。
根据被测信号波形一个周期在屏幕坐标刻度水平方向所占的格数（div或
cm）与“扫速”开关指示值（t/div）的乘积，即可算得信号频率的实测值。
2、函数信号发生器
函数信号发生器按需要输出正弦波、方波、三角波三种信号波形。
输出电压最大可达20VP－P。
通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。
函数信号发生器的输出信号频率可以通过频率分档开关进行调节。
函数信号发生器作为信号源，它的输出端不允许短路。
3、交流毫伏表
交流毫伏表只能在其工作频率范围之内，用来测量正弦交流电压的有效值。
为了防止过载而损坏，测量前一般先把量程开关置于量程较大位置上，然
后在测量中逐档减小量程。
三、实验设备与器件
1、函数信号发生器2、双踪示波器
3、交流毫伏表
四、实验内容
1、用示波器和交流毫伏表测量信号参数
调节函数信号发生器有关旋钮，使输出频率分别为500Hz、1KHz、10KHz、有效值均为1V（交流毫伏表测量值）的正弦波信号。
改变示波器“扫速”开关及“Y轴灵敏度”开关等位置，测量信号源输出电压频率及峰峰值，记入表4－1。
表4－1
信号电压频率
示波器测量值
真有效值交流毫伏表读数（V）
示波器测量值
周期（ms）
频率（Hz）
峰峰值（V）
有效值（V）
500Hz
1KHz
5KHz
五、实验总结
1、整理实验数据，并进行分析。
2、函数信号发生器有哪几种输出波形？
它的输出端能否短接，如用屏蔽
线作为输出引线，则屏蔽层一端应该接在哪个接线柱上?
3、交流毫伏表是用来测量正弦波电压还是非正弦波电压？
它的表头指示
值是被测信号的什么数值？
它是否可以用来测量直流电压的大小？
六、预习要求
1、阅读实验附录中有关示波器部分内容。
实验5 射极跟随器
一、实验目的
1、掌握射极跟随器的特性及测试方法
2、进一步学习放大器各项参数测试方法
二、实验原理
射极跟随器的原理图如图5－1所示。
它是一个电压串联负反馈放大电路，它具有输入电阻高，输出电阻低，电压放大倍数接近于1，输出电压能够在较大范围内跟随输入电压作线性变化以及输入、输出信号同相等特点。
图5－1射极跟随器
射极跟随器的输出取自发射极，故称其为射极输出器。
1、输入电阻Ri
图5－1电路
Ri＝rbe＋（1＋β）RE
如考虑偏置电阻RB和负载RL的影响，则
Ri＝RB∥[rbe＋（1＋β）（RE∥RL）]
由上式可知射极跟随器的输入电阻Ri比共射极单管放大器的输入电阻Ri＝RB∥rbe要高得多，但由于偏置电阻RB的分流作用，输入电阻难以进一步提高。
输入电阻的测试方法同单管放大器，实验线路如图5－2所示。
图5－2射极跟随器实验电路
即只要测得A、B两点的对地电位即可计算出Ri。
2、输出电阻RO
图5－1电路
如考虑信号源内阻RS，则
由上式可知射极跟随器的输出电阻R0比共射极单管放大器的输出电阻RO≈RC低得多。
三极管的β愈高，输出电阻愈小。
输出电阻RO的测试方法亦同单管放大器，即先测出空载输出电压UO，再测接入负载RL后的输出电压UL，根据
即可求出RO
3、电压放大倍数
图5－1电路
≤1
上式说明射极跟随器的电压放大倍数小于近于1，且为正值。
这是深度电压负反馈的结果。
但它的射极电流仍比基流大（1＋β）倍，所以它具有一定的电流和功率放大作用。
4、电压跟随范围
电压跟随范围是指射极跟随器输出电压uO跟随输入电压ui作线性变化的区域。
当ui超过一定范围时，uO便不能跟随ui作线性变化，即uO波形产生了失真。
为了使输出电压uO正、负半周对称，并充分利用电压跟随范围，静态工作点应选在交流负载线中点，测量时可直接用示波器读取uO的峰峰值，即电压跟随范围；或用交流毫伏表读取uO的有效值，则电压跟随范围
U0P－P＝2
UO
三、实验设备与器件
1、＋12V直流电源 2、函数信号发生器
3、双踪示波器 4、交流毫伏表
5、直流电压表
四、实验内容
按图5－2组接电路
1、静态工作点的调整
接通＋12V直流电源，调节RW使UB在5V左右，然后用直流电压表测量晶体管各电极对地电位，将测得数据记入表5－1。
表5－1
UE（V）
UB（V）
UC（V）
在下面整个测试过程中应保持RW值不变（即保持静工作点IE不变）。
2、测量电压放大倍数Av
在B点加f＝1KHz正弦信号Ui，调节输入信号幅度，用示波器观察输出波形uo，在输出最大不失真情况下，用交流毫伏表测Ui、uo值。
记入表5－2。
表5－2
Ui（V）
uo（V）
AV
3、测试跟随特性
接入负载RL＝1KΩ，在B点加入f＝1KHz正弦信号Ui，逐渐增大信号Ui幅度，用示波器监视输出波形直至输出波形达最大不失真，测量对应的UL值，记入表5－3。
表5－3
Ui（V）
UL（V）
五、实验报告
1、整理实验数据，并画出曲线UL＝f（Ui）及UL＝f（f）曲线。
2、分析射极跟随器的性能和特点。
实验6组合逻辑电路的设计与测试
一、实验目的
掌握组合逻辑电路的设计与测试方法
二、实验原理
1、使用中、小规模集成电路来设计组合电路是最常见的逻辑电路。
设计
组合电路的一般步骤如图6－1所示。
图6－1组合逻辑电路设计流程图
根据设计任务的要求建立输入、输出变量，并列出真值表。
然后用逻辑代数或卡诺图化简法求出简化的逻辑表达式。
并按实际选用逻辑门的类型修改逻辑表达式。
根据简化后的逻辑表达式，画出逻辑图，用标准器件构成逻辑电路。
最后，用实验来验证设计的正确性。
2、组合逻辑电路设计举例
用“与非”门设计一个表决电路。
当四个输入端中有三个或四个为“1”时，输出端才为“1”。
设计步骤：
根据题意列出真值表如表5－1所示，再填入卡诺图表6－2中。
表6－1
A
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1
1
1
1
1
1
1
B
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0
0
0
1
1
1
1
C
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0
1
1
D
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
Z
0
0
0
0
0
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
1
由卡诺图得出逻辑表达式，并演化成“与非”的形式
Z＝ABC＋BCD＋ACD＋ABD
＝
根据逻辑表达式画出用“与非门”构成的逻辑电路如图5－2所示。
图6－2表决电路逻辑图
按图6－2接线，输入端A、B、C、D接至逻辑开关输出插口，输出端Z接逻辑电平显示输入插口，按真值表（自拟）要求，逐次改变输入变量，测量相应的输出值，验证逻辑功能，与表6－1进行比较，验证所设计的逻辑电路是否符合要求。
三、实验设备与器件
1、＋5V直流电源2、逻辑电平开关
3、逻辑电平显示器4、CC4012×3（74LS20）
四、实验内容
1、设计用CC4012组成表决器电路。
要求按本文所述的设计步骤进行，测试电路逻辑功能符合设计要求为止。
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