电路与电子技术实验指导书

1电路与电子技术实验指导书主编：郭艳清中原工学院电子信息学院电工电子教研室二零零九年九月2前言为适应当前教学改革的需要，根据非电专业电子技术课程的教学基本要求，考虑所选设备的特点，我们重新组织编写了《电路与电子技术实验指导书》。本书是电路与电子技术课程的配套实验指导书。主要内容包括:共九个实验，其中综合性实验一个。本书是在原电工电子教研室编写的电工技术实验指导书和电子技术实验指导书的基础上整合修改而成，并参考部分重点大学的实验指导。其内容的选择主要考虑本院学生的实际，既实现对学生基本技能的训练，又体现创新能力的培养，还符合教学的先进性、实用性。本书力求做到内容丰富、取材得当，先进实用。使用本书在满足教学基本要求的基础上，必将有利于提高非电专业学生综合应用电子技术的能力。参编本书实验内容的教师有：郭艳清、李伟峰、马艳霞、李晓荃、王凤歌、王永林、王燕、王瑷珲和武超等，郭艳清和申旭老师对全书进行了审定，实验室的薛立、韩建勋和方向前老师对实验参数的确定等提出了许多改进意见。由于编写时间仓促，疏漏与不妥之处在所难免，敬请读者批评指正。编者二零零九年九月3目录前言........................................................2目录........................................................3第一章概述..................................................4第二章实验要求及注意事项........................................5电工电子实验须知................................................5基本实验技能和要求..............................................6第三章实验项目..................................................8实验一直流网络定理.............................................8实验二日光灯交流电路的研究....................................13实验三低频电压放大器..........................................15实验四集成与非门与组合逻辑电路................................19实验五触发器、计数器及其应用.................................23第四章参考文献................................................294第一章概述电工学课程是工科院校本科非电专业学生的一门技术基础课。电工学实验是电工学课程重要的实践性教学环节。电工学实验教学不仅能帮助学生巩固和加深理解所学的知识，更重要的是要训练学生的实验技能，提高学生分析问题、解决问题的能力，为学生进一步学习专业知识，拓宽专业领域，运用新的技术打下良好基础。本实验指导书是我院电路与电子技术课程的配套教学用书。实验项目主要包含九个常规实验和一个综合设计性实验。常规性实验的选取的主要依据是教学大纲。通过一些基础性的验证性的实验，使学生巩固所学基本知识，掌握基本仪器的使用，培养学生的搭接电路、调试电路、分析故障的基本能力。综合设计性实验根据非电学生的实际，增加一些较深、较宽的学习内容，使学生了解和掌握课堂上没有讲解的知识，侧重培养学生对基础知识的综合应用能力和对实验的综合分析能力。5第二章实验要求及注意事项电工电子实验须知一、实验的目的和要求实验是电工电子课程重要的实践性教学环节，实验的目的不仅要巩固和加深理所学的知识，更重要的是要训练实验技能，学会独立进行实验，树立工程实际观点和严谨的科学作风。对学生实验技能训练的具体要求是：1．能正确使用常用的电工仪表、电工设备及常用的电子仪器。2．能按电路图正确接线和查线。3．学习查阅手册，对常用的电子元器件具有使用的基本知识。4．能准确读取实验数据，观察实验现象，测绘波形曲线。5．能整理分析实验数据，独立写出内容完整的、条理清楚的、整洁的实验报告。二、实验课前学生应作的准备工作1．认真阅读实验指导书，明确实验目的，理解有关原理，熟悉实验电路、内容步骤及实验中的注意事项。2．完成实验指导书中有关预习要求的内容。3．做好数据记录表格等准备工作。三、实验总结报告的要求一律用学校规定的实验报告纸认真书写实验报告。实验报告的具体内容为：1．实验目的2．实验原理电路图及主要仪器设备的型号规格。3．课前完成的预习内容：包括指导书所要求的理论计算、回答问题、设计记录表格等。4．实验数据及处理：根据实验原始记录，整理实验数据，并按指导书要求加以必要处理。5．实验总结：完成指导书要求的总结、问题讨论及心得体会，如有曲线应用坐标纸作出。四、实验规则1．严禁带电接线、拆线或改接线路。2．接线完毕后，要认真复查，确信无误后，经教师同意，方可接通电源进行实验。3．实验过程中如果发生事故，应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。4．实验完毕后，先由本人检查实验数据是否符合要求，然后再请教师检查，经教师认可后才可拆线，并将实验器材整理好。65．室内仪器设备不准任意调换，非本次实验所用的仪器设备，未经教师允许不得动用。没有弄懂仪表、仪器及设备的使用方法前，不得贸然使用。若损坏仪器设备，必须立即报告教师，作书面检查，责任事故要酌情赔偿。6．实验要严肃认真，保持安静、整洁的学习环境。基本实验技能和要求我们要求通过本课程的实验，培养同学掌握实验的基本技能，希望同学在实验中注意培养和训练。一、安全操作训练和科学作风：1．接线：最后接电源部分（拆线时应先拆电源部分），接完线后仔细复查。严禁带电拆、接线。遇有事故应立即断开电源，并向教师报告情况，检查原因。勿乱拆线路。2．接完电路后，开始实验前应作好准备工作，例如：a．调压器或三端变阻器的可动端应放在无输出电压位置上或放在线路中电流为最小的位置上。b．电压表、电流表或其他测量仪器（如万用表，数字繁用表）的量程应放在经过估算的一档或放在最大量程档上。3．合电源闸前要得到教师和同组人的允许。每次开始操作前应与同组人打好招呼，互相密切配合，加负荷或变电路参数时应监视各仪表，若有异常现象，如冒烟、烤糊味，指针到极限位置，指针打弯等，应立即断电检查。4．注意各种仪表仪器的保护措施。如电流表的短路开关（防止电动机起动电流冲击）；有些仪器作保险丝作过载保护，不得随便更换；监视仪表过载指示灯，过载跳闸机构等等。5．预操作习惯（在实验前先操作和观察一下），其目的在于：a．看看电路运行及仪表指示是否正常。b．看看所测电量数据变化趋势，以便确定实验曲线取点。c．找出变化特殊点，作为取数据时的重点。d．熟悉操作步骤。二、实验技能训练：1．接线能力：a．合理安排仪表元件的位置，接线该长则长，该短则短，达到接线清楚，容易检查，操作方便的目的。b．接线要牢固可靠。c．先接电路的主回路，再接并联支路。有些电路（如电机控制），主回路电流大用粗导线，控制电流小用细导线。2．合理读取数据点：应通过预操作，掌握被测曲线趋势和找出特殊点；凡变化急剧的地方取点密，变化缓慢得取点疏。使取点尽量少而又能真实反映客观情况。73．正确，准确地读取电表指示a．合理选择量程，应力求使指针偏转大于2/3满量程时较为合适，同一量程中，指针偏转越大越准确。b．在电表量程与表面分度一致，可以直读。不一致时可读分度数，即记下指针指示的格数，再进行换算，并注意读出足够的有效数字，不要少读或多读。4．配合实验结果的有效数字，选择曲线坐标比例尺，避免夸大或淹没了实验结果的误差。三、使用设备的一般方法：1．了解设备的名称，用途，铭牌规格，额定值及面板旋钮情况。2．着重搞清楚设备使极限值。a．着重搞清楚设备：要注意其最大允许的输出值，如调压器、稳压电源有最大输出电流限制；电机有最大功率输出限制；信号有最大输出功率及最大信号电流限制。b．量测仪表仪器，要注意最大允许的输入量。如电流表、电压表和功率表要注意最大的电流值或电压值。万用表、数字万用表、数字频率计、示波器等的输入端都规定有最大允许的输入值，不得超过，否则损坏设备。多量程仪表（如万用表）要正确使用量程，千万不可用欧姆表测电压，或用电流档测电压。3．了解设备面板上各旋钮的作用。使用时应放在正确位置。禁止无意识乱拔动旋钮。4．正式使用设备时设法判断是否正常。有自校的可通过自校信号对设备进行检查。如示波器有自校正弦波或方波；频率计有自校标准频率。8第三章实验项目实验一直流网络定理一、实验目的1、加深对叠加原理的内容和适用范围的理解；2、用实验方法验证戴维宁定理的正确性；3、学习线性有源二端网络等效电路参数的测量方法。二、实验属性：验证性实验。三、实验仪器设备及器材电工实验装置：DG012T、DY031T、DG051T四、实验要求实验前些预习报告，凭预习报告参加实验。预习叠加原理和戴维宁定理。实验中听从安排，正确使用仪表，记录测量数据，实验后根据要求认真书写实验报告。五、实验原理1、叠加原理线性电路中，任一电压或电流都是电路中各个独立电源单独作用时，在该处产生的电压或电流的叠加。2、戴维宁定理一个含独立电源、线性电阻和受控源的二端网络，对外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合等效置换，如图1-1所示。此电压源的电压等于二端网络的开路电压Uoc，电阻等于二端网络的全部独立电源置零后的等效电阻R0。线性含源一端口网络任意负载+-UIab任意负载+-UIab+-UocRo图1-1对于已知的线性有源二端网络，其等效电阻R0可以从原网络计算得出，也可以通过实验手段测出。下面介绍几种测量方法。方法一：由戴维宁定理和诺顿定理可知：SCocoIUR因此，只要测出线性有源二端网络的开路电压Uoc和短路电流ISC，Ro就可得出，这种方法最简单。但是，对于不允许将外部电路直接短路的网络，不能采用此法。9方法二：测出线性有源二端网络的开路电压Uoc以后，在端口处接一负载电阻RL，然后在测出负载电阻的端电压URL，因为：LLoocRLRRRUU则等效电阻为：LRLocoRUUR)1(方法三：令线性有源二端网络中的所有独立电源置零，然后在断口处加一给定电压U，测得流入端电流I（如图1-2a所示），则：无源网络mA+_Uab无源网络ab+-U'VI'图1-2a图1-2b也可以在端口处接入电流源I‘，测得端口电压U‘（如图1-2b所示），则：''IURo+_US1=10VI1I3I2abcdK1K2US2=6V+_R1R2R3200300510图1-3六、实验步骤1、叠加原理实验电路如图1-3。（1）把K2掷向短路线一边，K1掷向电源一边，使US1单独作用，测量各电流、电压，并记录在表1-1中；（2）把K1掷向短路线一边，K2掷向电源一边，使US2单独作用，测量各电流、电压，并10记录在表1-1中；两电源共同作用时，测量各电流、电压，并记录在表1-1中。表1-1I1(mA)I2(mA)I3(mA)Uab(V)Ubc(V)Ubd(V)US1单独作用US2单独作用US1、US2共同作用验证叠加原理2、戴维宁定理（1）、线性有源二端网络的外部特性按图1-4接线，改变电阻RL值，测量对应的电流和电压值，数据填在表1-2内。根据测量结果，求出对应于戴维宁等效参数Uoc，ISC。200+_10V510300mAIV+_RLK线性含源一端口网络负载图1-4表1-2RL(Ω)0100200300500700800∞I(mA)U(V)（2）求等效电阻Ro利用原理及说明介绍的3种方法求R0，并将结果填入表1-3中，方法（1）、方法（2）数据在表1-2中取，方法（3）实验线路如图1-5所示。11200510300mAI+_10VabRo