电工电子技术实验课件(张)

电工电子技术实验电子电工实验室张佳注意事项：1、实验课纪律：2、实验准备要求：3、实验仪器设备要求：4、实验课运行方式：5、实验成绩的评定：6、实验报告的书写：7、关于人身和设备安全。实验一直流网络定理一、实验目的1．学习叠加原理的验证方法；2．学习直流电压表，直流电流表，直流稳压电源的使用方法；3．学习直流电量的测量方法。二、实验原理要点叠加定理：在任何由独立电源、线性受控源及线性元件组成的电路中，每一支路的响应（电压或电流）都可以等效成是每一个独立源单独作用时在该支路产生的响应的叠加。注：①在叠加的各分电路中，不作用的电压源置零，在电压源处用短路代替；不作用的电流源置零，在电流源处用开路代替。电路中所有电阻都不予更动，受控源则保留在各分电路中②仅适用于线性电路③电压、电流的“+”、“—”号④功率不能叠加叠加定理验证1、实验电路图三、实验任务注：A1、A2、A3为3个电流插孔。本次实验使用DGJ-03挂箱的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路1）将两路稳压电源的输出分别调节为12V和6V，断电后，接入E1和E2处。2）令E1和E2共同作用，此时开关S1、S2分别打向E1和E2处，S3打向330Ω侧。开启稳压电源，用直流电流表表（接电流插头）和电压表测量电流I1、I2、I3和电压Uac的值，将结果记录在表格中。3）令E1单独作用，即开关S1打向E1，S2打向短路侧，重复测量上述四个值，分别记录为和。4）令E2单独作用，即开关S2打向E2，S1打向短路侧，重复测量上述四个值，分别记录为和。5）计算，看它们与、是否相等或基本相等。321III、、acU321III、、acU、、、332211IIIIIIacacUU321III、、acU实验表格如下：实验二单相交流电路一、实验目的二、实验原理要点1、正弦稳态交流电路中电压、电流相量间的关系：满足相量形式的基尔霍夫定律2、日光灯电路①组成：整流器、灯管、启辉器②启辉过程：电源（220V）接通→氖气电离放电产生热→两电极通→灯丝热发射电子→辉光管极间电压为0，断开→镇流器产生感应电动势（220V）→水银蒸汽游离放电→荧光灯发光③基本日光灯电路为感性负载3、日光灯电路功率因素的提高1）为什么要提高功率因素？①P=SN*cosφ②I=P/U*cosφ2）方法：并联电容3）补偿的三种情况：负补偿：cosφ↗0阻抗仍为感性全补偿cosφ=1阻抗为电阻性过补偿cosφ↘0阻抗为容性三、实验任务1、日光灯电路1）按图连接线路，检查无误后，先使C=0，启动电源调压器，使U由0V逐渐升高使日光灯管启辉，记录启辉电压U=？2）在步骤1）的基础上，调节调压器，使U升至220V（额定电压下正常工作），接入不同的C，测量U、P、cosφ、I、（IL、Ic不测）。（数据表格见P13，表3-3.）V220IUVW**SKLICI2C1C3C~日光灯管R启辉器VVURULU(A)aV(B)W(C)图9-2日光灯及提高功率因数实验电路NUCC=0L(RL)NINNIN实验三三相交流电路一、实验目的（略）二、实验原理要点1、负载星形连接有中线（三相四线制）电压、电流测量1）实验电路2）数据表格（P22，表4-1）3）原理要点，，●当负载对称时，线电压（相电压）有中线时，线（相）电流对称，，无中线时，线（相）电流对称，，●当负载不对称有中线时，（）当负载不对称无中线时，，N与N’不重合，发生中性点N’位移。●（三相功率测量）有中线即三相四线制用三瓦计法。无中线即三相三线制用二瓦计法。（代数和）pLUU3''BNANABUUU''CNBNBCUUU''ANCNCAUUUcBAIII0NIcBAIII0'NNU.CBAIII0NICBANIIII'''CNBNANUUUcBAPPPP21PPP4)测试要求（1）条件：线电压为220V，用Uab=220V作测试条件（2）步骤：以有中线为例Uab由0~220V→测Ubc、Uca→测Uan’、Ubn’、Ucn’，Ia、Ib、Ic、（先测对称，再测不对称）→调压器回零，电流表接至NN’间，再使Uab=220V，测IN。5）无中线测试要求（1）条件：Uab=220V（2）步骤自拟：（去除掉中线NN’）3、负载三角形连接（三相三线制）电压、电流测量2）表格3）原理要点线电压=相电压，，●当负载对称时，对称（），对称（）且●当负载不对称时，、不对称，。LUpU'CAABAIIIABBCBIIIBCCAcIIILIcBAIIIpICABCABIIIpLII3LIpIpLII34）测试要求（1）条件：线相电压为130V，以Uab=130V为测试条件（2）步骤提示Uab=130（测Ubc、Uca）——→测Iab、Ibc、Ica——→Uab=0后，X→b，Y→c，Z→a，再使Uab=130V，测Ubc、Uca、Ia、Ib、Ic。（先对称后不对称）数据表格见指导书P23表4-2实验四一阶电路的响应一、实验目的（略）二、实验原理要点及实验任务1、方波激励下的零状态和零输入相应零输入响应表达式零状态响应：电路应满足的条件：RC＜＜T/2实验条件：Us=3V，fs=1KHZ，R=10K，C=6800pF测试要求：①用示波器双踪观察并描绘1~2个周期Uc、Us的波形②用观察到的Uc波形测量时间常数ζ充=ζ放=（ζ=时间/格*格数=）UsUc0.732Ut0.368T])0()0([)(sccRCtscUUUeUtU]0)0()0()[1()(ccRCtscUUeUtU2、方波激励下的全响应1）电路应满足的条件：RC≥T/22）全响应表达式全响应两个初态值表达式上升沿到来时，设t=0,响应为：（1）当时，（2）下降沿到来时，设t=0,响应为：（3）当时，（4）将（3），（4）式联立可得，3)测试条件：Us=3V，fs=1KHZ，R=10K，c=0.1μF4)测试要求：①用双踪观察并描绘Us、Uc波形②用观察到的Uc波形，测U1、U2的直流电平值（耦合方式→DC，确定0V线位置）U1（U2）=格数*电压/格=0tTU2U1UsUc)1(]))(0([)(1RCtsRCtRCtsscsceUeUeUUUUtU2Tt)1()2(2212TsTceUeUUTURCtRCtcceUeUUtU22]0))(0([0)(2Tt221)2(TceUUTU221TseUU2211TTseeUU3、积分电路1）表达式2）电路应满足的条件：RCT/2，URUc3）实验条件：R=10KC=0.1UF（R1/WC）fs=10KHZUs=10V4)测试要求：用双踪观察并描绘Us、Uc波形，测量Uc幅值UsUcUc幅值tURCdttURCdttictUsRtcc1)(1)(1)(04、微分电路1）表达式：2）电路应满足的条件：RCT/2，UcUR(1/WCR）3）实验条件：R=1K，C=0.01F，fs=1KHZ，Us=10V4）测试要求：①观察并描绘Us、UR波形②测量UR的底部宽度t，Um的变化，当R=1M时，此电路是否还是微分电路。③使R分别为100、10K、1M时，观察并记录UR波形的t、Um的变化。当R=1M时，此电路是否还是微分电路。URUs?tdtdURCdtdURCRiUscR实验五单管共射极放大器研究一、实验目的1、学习示波器的基本工作原理和使用方法。2、学习放大器静态工作点设置与调整方法。3、熟悉信号发生器、直流稳压电源、毫伏表的使用方法。三极管简介三极管是一种半导体电子器件，具有三个电极，能起放大、振荡或开关等作用。实物图二、实验原理要点1、单级放大电路基本放大电路简单（图1-1）、元件少，输入电阻较高，对信号源的影响较小，具有较高的放大能力，但在温度变化时工作点不够稳定，适用于对稳定性要求不高的场合。电流负反馈工作点稳定电路（图1-2），由于电流负反馈的作用使工作点较为稳定，故使用场合较为广泛。图1-1图1-22）静态工作点与非线性失真静态工作点选得过高或过低都会产生非线性失真。如点选得过高，像图1-3中的Q1，微弱的输入信号也会产生饱和失真，使输出的电压波形产生下削波。相反若Q点选区得太低，如图1-3中的Q2，将易产生截止失真，其输出电压产生上削波。为了得到最大不失真输出幅度，其静态工作点应设在交流负载线的中间位置；如图1-4中的那样。综上所述，静态工作点不仅影响放大器的增益，还影响着非线性失真，至于静态工作点选在电流较大区域好还是选在电流较小区域好，要看具体情况而定。2、静态工作点的选取1）静态工作点与增益beLiurRuuA'0其中与静态工作点无关，值在线性区变化很小'LR图1-3图1-43、放大器主要性能指标与测试方法VAmax0UiRoR晶体管放大器的主要性能指标有电压放大倍数，最大不失真输出电压、输入电阻、输出电阻、幅频响应和通频带BW等。对于图1-2所示的电路，各性能指标的计算式与测试方法如下：1）电压放大倍数beLiVrRUUA0LCLRRR//mAImVrEbe26)1(200，其中，VAiU0UmUmU0immiVUUUUA00测量电压放大倍数的方法为：在放大器输出波形不失真的情况下，用交流毫伏表分别测量输入和输出电压的有效值和或用示波器分别测量它们的峰值和则2）输入电阻iRbeBBbeirRRrR21////放大器的输入电阻反映了放大器消耗输入信号源功率的大小。当时，放大器(信号源内阻)时，放大器从信号源获取较大电压；当，则放大器从信号源获取最大功率。siRRsiRR从信号源吸取较大电流，若siRR(a)图1-6放大器输入电阻测量电路(b)测量放大器的输入电阻有两种方法，第一种方法的原理如图1-6(a)所示，则RUUURiSii第二方法的原理如图1-6(b)所示，。则RUUURi020102。3）输出电阻0RCCRRrR//00图1-7输出电阻测量电路输出电阻测量方法如图1-7所示，首先使放大器空载，在输出波形不失真的条件下，测量放大器的空载输出电压0U。然后接入负载LR，在保持输入电压不变的情况下，测量放大器的有载输出电压LU0，则LLRUUR)1(000。4）幅频响应和通频带BW图1-8放大器的幅频响应如果只需要测量放大器的通频带BW，可先测出放大器中频区的输出电压。然后升高频率，直到输出电压降到0.707为止（此过程必须保持输入信号幅值不变，且输出波形不失真），此时信号源的频率就是上限频率。再降低频率，用同样方法可测出下限频率，则放大器的通频带。0U0UHfLfLHffBW三、实验任务、步骤与方法1、连接电路本实验利用模拟电子电路实验箱的晶体管系列模块，它上面有若干分立元件，通过连线可组成所需的实验电路。这些元器件一部分是全独立的，即它们的两端(或三端)均不与其它元器件连接；另一部分是半独立的，它们一端与其它元器件连接，各元器件的存在状况在模块的电路板上都已标出，选择元器件连接电路必须注意这点。图1-10共射极单管放大路2、设置并测量静态工作点设置与测量静态工作点是在的条件下进行。在步骤1连线的基础上，将放大器的输入端短路，打开直流电源开关，用万用表测量三极管T的射极电压，调节RW使（即），然后测量0iUEU记入表1-1中。测量时须断开直流电源开关，并断开与外电路的连线。（测试静态工作点时，电路中RL不接）VUE4.2mARUIEEC2BUCU2BR、和值，2BR表1-1静态工作点实验数据)(VUB)(VUE)(VUC)(2kRB)(VUBE)(VUCE)(mAIC测量值计算值3、测量电压放大倍数KHz1fmVUi5iU0U0U0UiU0UkR