川大电工电子综合实践报告

四川大学网络教育学院电工电子综合实践校外学习中心：贵阳学院学生姓名：吴卫专业：电气工程及其自动化层次：专升本年级：2012年春学号：DH1121Y1002实验时间：2014年1月10实验题目1、L、C元件上电流电压的相位关系。2、电路功率因素的提高。3、虚拟一阶RC电路。4、用数字电桥测交流参数。5、差动放大电路。6、负反馈电路。7、算术运算电路。8、整流、滤波和稳压电路。9、编码器和译码器。10、数据选择器。11、触发器。12、计数器。实验目的1、在正弦电压激励下研究L、C元件上电流，电压的大小和它们的相位关系，以及输入信号的频率对它们的影响，学习示波器、函数发生器以及数字相位仪的使用。2、明确交流电路中电流、电压和功率之间的关系，了解提高感性交流电路功率因数的方法及电路现象，学习功率表的使用方式，了解日光灯工作原理及线路连接。3、在ElectronicsworkbenchMultisim电子电路仿真软件中，对一阶电路输入方波信号，用示波器测量其输入，输出之间的波形，以验证RC电路的充放电原理，并熟悉示波器的使用。4、用TH2080型LCR数字交流电桥测量RLC的各种参数，了解电阻、电容、电感的特性。5、加深对差动放大电路工作原理的理解，学习差动放大电路静态工作点的测量方法。解差动放大电路零漂产生的原因及抑制零漂的方法。学习差动放大电路差模、共模放大倍数和共模抑制比的测量方法。6、加深对负反馈放大电路放大特性的理解。学习负反馈放大电路静态工作点的测试及调整方法。研究电压串联负反馈电路、电流负反馈偏置电路、电压负反馈偏置电路的反馈作用的实现过程，学习判断反馈电路的组态。观察输出电压波形，测定电路的电压放大倍数。7、了解集成运放开环放大倍数vA和最大输出电压maxov的测试方法，掌握比例运算、加法运算、减法运算、积分运算电路的调整，微分运算电路的连接与测试。了解集成运算放大器非线性应用的特点。8、了解桥式整流电路的原理，以及输入、输出电压间的数量关系。认识滤波器的作用，理解变压器参数的选择方法。了解串联稳压电路和并联稳压电路的工作原理。了解保护电路的限流保护作用和工作原理。了解集成稳压块的性能及其测试方法。9、掌握二进制编码器的逻辑功能及编码方法。掌握译码器的逻辑功能，了解常用集成译码器件的使用方法。掌握译码器、编码器的工作原理和特点。熟悉常用译码器、编码器的逻辑功能及典型应用。10、掌握数据选择器基本电路的构成及电路原理。学习并掌握数据选择器逻辑功能及其测试方法。掌握应用数据选择器组成其它逻辑电路的方法。11、掌握触发器逻辑功能和测试方法。测试与非门构成的RS触发器的逻辑功能。测试JK触发器的逻辑功能。测试D触发器的逻辑功能。12、了解中规模集成计数器74LS90，74LS161的功能，学习其使用方法。掌握将十进制计数器变换成N进制计数器的方法。了解同步，异步计数器的分频功能，学会调整同步，异步计数器的分频数。仪器仪表目录1、交流电流表、交流电压表、数字相位计。2、单相调压器、交流电压表、电流表、单、三相功率表、十进电容器及荧光灯元件。3、脉冲信号发生器、虚拟示波器、动态电路实验板。4、FB2020型电桥综合实验平台、待测元件盒、交流检流计。5、交流毫伏表、示波器（自备）、数字直流电压表、晶体三极管。6、模拟实验箱，函数信号发生器，双踪示波器，交流伏安表，数字万用表。7、示波器、数字万用表。8、MaxplusII,FPGA实验箱。9、数字逻辑电路实验箱、数字逻辑电路实验箱扩展板、数字万用表、芯片。10、计算机、ElectronicsWorkbenchMultisim2001电子线路仿真软件。11、四2输入正与非门74LS00、双D触发器74LS74。12、适配器、2JK触发器、LED显示器、四位计数器。实验报告一L、C元件上电流电压的相位关系一、实验线路、实验原理和操作步骤操作步骤：1、调节ZH-12实验台上的交流电源，使其输出交流电源电压值为220V。2、按电路图接线，先自行检查接线是否正确，并经教师检查无误后通电3、用示波器观察电感两端电压uL和电阻两端uR的波形,由于电阻上电压与电流同相位，因此从观察相位的角度出发，电阻上电压的波形与电流的波形是相同的，而在数值上要除以“R”。仔细调节示波器，观察屏幕上显示的波形，并将结果记录操作步骤：1、调节ZH-12实验台上的交流电源，使其输出交流电源电压值为24V。2、按图电路图接线，先自行检查接线是否正确，并经教师检查无误后通电。3、用示波器的观察电容两端电压uC和电阻两端电压uR的波形，（原理同上）。仔细调节示波器，观察屏幕上显示的波形二、实验结果：1、在电感电路中，电感元件电流强度跟电压成正比，即I∝U.用1/（XL）作为比例恒量，写成等式，就得到I=U/（XL）这就是纯电感电路中欧姆定律的表达式。电压超前电路90°。分析：当交流电通过线圈时，在线圈中产生感应电动势。根据电磁感应定律，感应电动势为dieLdt（负号说明自感电动势的实际方向总是阻碍电流的变化）。当电感两端有自感电动势，则在电感两端必有电压，且电压u与自感电动势e相平衡。在电动势、电压、电流三者参考方向一致的情况下，则diueLdt设图所示的电感中，有正弦电流Imsinit通过，则电感两端电压为：(Imsin)sin(90)odidtuLLUmtdtdt波形与相量图如下：2、在交流电容电路中对电容器来说，其两端极板上电荷随时间的变化率，就是流过连接于电容导线中的电流，而极板上储存的电荷由公式q=Cu决定，于是就有：dqduiCdtdt也可写成：1uidtC设：电容器两端电压sinuUmt(sin)cosImsin(90)odudUmtiCCCUmttdtdt由上式可知：ImCUm，即1ImUmUIC实验和理论均可证明，电容器的电容C越大，交流电频率越高，则1C越小，也就是对电流的阻碍作用越小，电容对电流的“阻力”称做容抗，用Xc代表。112XcCfC波形与相量图如下：结论：电压与电流的关系为：实验报告二电路功率因素的提高一、实验原理:供电系统由电源通过输电线路向负载供电。负载通常有电阻负载，也有电感性负载。由于电感性负载有较大的感抗，因而功率较低。若电源向负载传送的功率cosPUI，当功率P和供电电压U一定时，功率因数cos越低，线路电流I就越大，从而增加了线路电压降和线路功率损耗，若线路总电阻为R，则线路电压降和线路功率损耗分别为PUIRR2和=I；负载电感进行能量交换，电源向负载提供有功功率的能力必然下降，从而降低了电源容量的利用率。因此，从提高供电系统的经济效益和供电质量，必须采取措施提高电感性负载额功率因数。通常提高电感性负载功率因数的方法是在负载两端并联适当数量的电容器，使负载的总无功功率LCQQQ减小，在传送的有功功率P不变时，使得功率因数提高，线路电流减小。当并联电容器LCQQ时，总无功功率为Q为0，此时功率因数cos=1，线路电流I最小。若继续并联电容器，将导致功率因数下降，线路电流增大，这种现象称为过补偿。负载功率因数可以用三表法测量电源电压U、负载电流I和功率P，用公式cosPUI计算。（a）(b)图2-12-1日光灯电路原理图二、实验内容1．按实验电路图2-12-2联接线路。2．将开关K1闭合，电容支路开关K2断开，通电并观察日光灯的起辉过程，待灯管点亮后，将开关K1断开，测出实验数据表中C=0时的各项测量数据，记入表2-12-1内。3．合上开关K2，改变电容C的数值，将测量的数据均记入表2-12-1内。（注：每次改变电容之前，应先将开关K1闭合，待改变电容之后，再将开关K1断开）图2-12-2日光灯电路实验电路图按照书上电路图组成实验电路，按下按钮开关，调节自耦变压器的输出电压为220V，记录功率表、功率因数表、电压表、电流表的读数，接入电容，从小到大增加电容容值，记录不同电容值时的功率表、功率因数表、电压表和电流表的读数，记入表中。三、实验数据及处理P(W)U(V)Uc(V)I(A)036.38220219.9168.8110.60.350L0.470.4736.54220219.2168.5111.50.321L0.51136.87220219.6168.4111.40.297L0.561.4736.99220219.4167.8112.30.273L0.652.237.27220218.6167.3112.00.231L0.742.6737.26220219.0167.3112.40.211L0.823.237.23220218.4167.8112.60.199L0.873.6737.74220219.2167.4112.30.187L0.944.337.74220218.4165.6113.50.182L0.964.7737.79220219.1167.5111.90.185L0.945.338.59220219.9170.2111.80.192L0.91结论在日光灯电路中，在一定范围内，电容值越大，视在功率越少，有电源电压且电路的有功功率一定时，随电路的功率因素提高，它占用电源的容量S就降低，负载电流明显降低。实验报告三虚拟一阶RC电路一、实验原理:1.动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ，那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。2.图3-1（b）所示的RC一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。3.时间常数τ的测定方法用示波器测量零输入响应的波形如图3-1(a)所示。根据一阶微分方程的求解得知uc＝Ume-t/RC＝Ume-t/τ。当t＝τ时，Uc(τ)＝0.368Um。此时所对应的时间就等于τ。亦可用零状态响应波形增加到0.632Um所对应的时间测得，如图3-1(c)所示。(a)零输入响应(b)RC一阶电路(c)零状态响应图3-14.微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的RC串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当满足τ＝RC2T时（T为方波脉冲的重复周期），且由R两端的电压作为响应输出，这就是一个微分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。如图3-2(a)所示。利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。(a)微分电路(b)积分电路图3-2若将图3-2(a)中的R与C位置调换一下，如图3-2(b)所示，由C两端的电压作为响应输出。当电路的参数满足τ＝RC2T条件时，即称为积分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可以将方波转变成三角波。从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程仔细观察与记录。实验线路板采用HE-14实验挂箱的“一阶、二阶动态电路”，如图3-3所示，请TRCRT/2RCRT/2icRccuuuiuT认清R、C元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等等。二、实验内容1.从电路板上选R＝10KΩ，C＝6800pF组成如图3-2(b)所示的RC充放电电路。ui为脉冲信号发生器输出的Um＝3V、f＝1KHz的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源ui和响应uc的信号分别连至虚拟示波器接口箱的两个输入口CH1和CH2。这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，请测算出时间常数τ，并用方格纸按1:1的比例描绘波形。少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象。2.令R＝10K