電工電子實(shí)驗(yàn)教材

1、一、基本電工儀表的使用與測(cè)量誤差計(jì)算一、基本電工儀表的使用與測(cè)量誤差計(jì)算一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)直流穩(wěn)壓電源的使用方法。2、掌握電壓表、電流表內(nèi)電阻的測(cè)量方法。3、熟悉電工儀表測(cè)量誤差的計(jì)算方法。二、原理說(shuō)明二、原理說(shuō)明1、為了準(zhǔn)確地測(cè)量電路中實(shí)際的電壓和電流，必須保證儀表接入電路后不會(huì)改變被測(cè)電路的工作狀態(tài)，這就要求電壓表的內(nèi)阻為無(wú)窮大；電流表的內(nèi)阻為零。而實(shí)際使用的電工儀表都不能滿足上述要求。 因此， 當(dāng)測(cè)量?jī)x表一旦接入電路， 就會(huì)改變電路原有的工作狀態(tài)，這就導(dǎo)致儀表的讀數(shù)值與電路原有的實(shí)際值之間出現(xiàn)誤差， 這種測(cè)量誤差值的大小與儀表本身內(nèi)阻值的大小密切相關(guān)。圖圖 3-1-12、本

2、實(shí)驗(yàn)測(cè)量電流表的內(nèi)阻采用“分流法” ，如圖 3-1-1 所示。A 為被測(cè)內(nèi)阻（AR）的直流電流表，測(cè)量時(shí)先不接SI支路，調(diào)節(jié)電流源的輸出電流 I，使 A 表指針滿偏轉(zhuǎn)，然后接上SI支路，并保持 I 值不變，調(diào)節(jié)電阻箱BR的阻值，使電流表的指針指在12 滿偏轉(zhuǎn)位置，此時(shí)有：21SAIIBARR1RR1為固定電阻器之值，BR由電阻箱的刻度盤(pán)上讀得。3、測(cè)量電壓表的內(nèi)阻采用分壓法，如圖 3-1-2 所示。V 為被測(cè)內(nèi)阻(VR)的電壓表，測(cè)量時(shí)先不接1R及BR，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓源的輸出電壓使電壓表 V 的指針滿偏。然后接入1R及BR，調(diào)節(jié)BR使電壓表 V 的指示值減半。此時(shí)有：BVRRR1電阻箱刻度盤(pán)讀出

3、值BR加上固定電阻1R即為被測(cè)電壓表的內(nèi)阻值。電壓表的靈敏度為：URSV/（V）圖圖 3-1-2圖圖 3-1-34、儀表內(nèi)阻引入的測(cè)量誤差（通常稱之為方法誤差，而儀表本身構(gòu)造上引起的誤差稱為儀表基本誤差）的計(jì)算。以圖 2-1-3 所示電路為例，2R上的電壓為：URRRUR2111，若21RR ，則UUR212現(xiàn)用一內(nèi)阻為VR的電壓表來(lái)測(cè)量1RU值，當(dāng)VR與1R并聯(lián)后，11RRRRRVVAB，以此來(lái)替代上式中的1R則得：URRRRRRRRRUVVVVR21111/1絕對(duì)誤差： U)(212211111/1RRRRRRRRRRRRUUUUVVVVRR化簡(jiǎn)后得)()2(2121222121221RR

4、RRRRRRRURRUV若VRRR21，則得：6UU相對(duì)誤差：U11/1RRRUUUUU10026UU100=33.3三、儀器設(shè)備三、儀器設(shè)備可調(diào)直流穩(wěn)壓源一臺(tái)可調(diào)恒流源一臺(tái)萬(wàn)用表一塊四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、根據(jù)“分流法”原理測(cè)定 FM-30 型萬(wàn)用表直流毫安 5mA 和 50mA 檔量限的內(nèi)阻，線路如圖 3-1-1 所示。數(shù)據(jù)記入表 3-1-1。表表 3-1-1被測(cè)電流表量限1RBR計(jì)算內(nèi)阻AR5A50A2、根據(jù)“分壓法”原理按圖 3-1-2 接線，測(cè)定萬(wàn)用表直流電壓 1V 和 5V 檔量限的內(nèi)阻。數(shù)據(jù)記入表 3-1-2。表表 3-1-2被測(cè)電壓表量限1RBR計(jì)算內(nèi)阻VRS1V5V3、用

5、萬(wàn)用表直流電壓 5V 檔量程測(cè)量圖 3-1-3 電路中 R1上的電壓/1RU之值，并計(jì)算測(cè)量的絕對(duì)誤差與相對(duì)誤差。數(shù)據(jù)記入表 3-1-3。表表 3-1-3U1R2R計(jì)算1RU測(cè)量/1RU絕對(duì)誤差相對(duì)誤差10V10K20K五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng)穩(wěn)壓源的輸出不允許短路，恒流源的輸出不允許開(kāi)路。六、思考題六、思考題1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1 和 2，若已求出 5mA 檔和 1V 檔的內(nèi)阻，可否直接計(jì)算得出 50mA檔和 5V 檔的內(nèi)阻？2、用量程為 10A 的電流表測(cè)實(shí)際值為 8A 的電流時(shí)，實(shí)際讀數(shù)為 8.1A，求測(cè)量的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。（a）（b）圖圖 3-1-43、如圖 3-1-4（a） 、 （

6、b）為伏安法測(cè)量電阻的兩種電路，被測(cè)電阻的實(shí)際值為XR，電壓表的內(nèi)阻為VR，電流表的內(nèi)阻為AR，求兩種電路測(cè)電阻XR的相對(duì)誤差。七、七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、列表記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并計(jì)算各被測(cè)儀表的內(nèi)阻值。2、計(jì)算實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 3 的絕對(duì)誤差與相對(duì)誤差。3、對(duì)思考題的計(jì)算。4、其他（包括實(shí)驗(yàn)的心得、體會(huì)及意見(jiàn)等） 。二、元件伏安特性的測(cè)試二、元件伏安特性的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)會(huì)識(shí)別常用電路元件的方法2、掌握線性電阻、非線性電阻元件伏安特性的逐點(diǎn)測(cè)試法3、學(xué)習(xí)直流電工儀表和設(shè)備的使用方法。二、原理說(shuō)明二、原理說(shuō)明任何個(gè)二端元件的特性可用該元件上的端電壓U與通過(guò)該元件的電流I之間的函數(shù)關(guān)系)(

7、UfI 來(lái)表示，即用IU平面上的條曲線來(lái)表征，這條曲線稱為該元件的伏安特性曲線。1、線性電阻器的伏安特性曲線是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，如圖 3-2-1 中 a 所示，該直線的斜率等于該電阻器的電阻值。2、一般的白熾燈在工作時(shí)燈絲處于高溫狀態(tài)，其燈絲電阻隨著溫度的升高而增大，通過(guò)白熾燈的電流越大，其溫度越高，阻值也越大，般燈泡的“冷電阻”與“熱電阻”的阻值可相差幾倍至十幾倍，所以它的伏安特性如圖 3-2-1 中 b 曲線所示。圖圖 3-2-13-2-13、一般的半導(dǎo)體二極管是一個(gè)非線性電阻元件，其特性如圖3-2-1中c曲線。正向壓降很小（般的鍺管約為0.2-0.3V，硅管約為0.5-0.7V），

8、正向電流隨正向壓降的升高而急驟上升， 而反向電壓從零一直增加到十多至幾十伏時(shí)， 其反向電流增加很小， 粗略地可視為零?？梢?jiàn)，二極管具有單向?qū)щ娦?，但反向電壓加得過(guò)高，超過(guò)管子的極限值，則會(huì)導(dǎo)致管子擊穿損壞。4、穩(wěn)壓二撮管是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，其正向特性與普通二極管類似，徂其反向特性較特別，如圖3-2-1中d曲線。在反向電壓開(kāi)始增加時(shí)，其反向電流幾乎為零，但當(dāng)電壓增加到某一數(shù)值時(shí)(稱為管子的穩(wěn)壓值， 有各種不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管)電流將突然增加， 以后它的端電壓將維持恒定，不再隨外加的反向電壓升高而增大。三、儀器設(shè)備三、儀器設(shè)備可調(diào)直流穩(wěn)壓源一臺(tái)直流數(shù)字毫安表一塊直流數(shù)字電壓表一塊二極管2CP1

9、5一只穩(wěn)壓管2CW51一只白熾燈12V一只電阻器200、1K各一四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1 1、測(cè)定線性電阻器的伏安特性測(cè)定線性電阻器的伏安特性按圖3-2-2接線，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，從0伏開(kāi)始緩慢增加，一直到12V，記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)。圖圖3-2-23-2-2圖圖3-2-33-2-32 2、測(cè)定非線性白熾燈泡的伏安特性、測(cè)定非線性白熾燈泡的伏安特性將圖3-2-2中的LR換成一只12V的白熾燈泡， 重復(fù)1的步驟， 調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，從0伏開(kāi)始緩慢增加，一直到12V，記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)。3 3、測(cè)定半導(dǎo)體二撮管的伏安特性、測(cè)定半導(dǎo)體二撮管的伏安特性按圖 3-

10、2-3 接線，R 為限流電阻器(200)，測(cè)二極管的正向特性時(shí)，其正向電流不得超過(guò) 25mA,二極管的正向壓降可在 00.75V 之間取值。 主要在 0.50.75V 之間選取測(cè)量點(diǎn)。作反向特性實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將圖 3-2-3 中的二極管 D 反接，且其反向電壓可加到 25V。自擬表格記錄數(shù)據(jù)。4 4、測(cè)定穩(wěn)壓二撮管的伏安特性、測(cè)定穩(wěn)壓二撮管的伏安特性將圖 3-2-3 中的二極管換成穩(wěn)穩(wěn)壓二極管,正向測(cè)試同二極管正向測(cè)試方法。反向測(cè)試主要在 3.5V4.5V 之間測(cè)量，測(cè)取 7 組數(shù)據(jù)。五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng)1、實(shí)驗(yàn)開(kāi)始前,應(yīng)將穩(wěn)壓電源的輸出調(diào)至零,然后再接實(shí)驗(yàn)電路。2、調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出時(shí)，應(yīng)

11、緩慢進(jìn)行，注意電壓表及電流表的讀數(shù)。不能超過(guò)其使用要求。3、實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，如需改接電路或出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)先斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，切勿帶電操作。六、思考題六、思考題1、線性電阻阻值大小和伏安特性曲線的斜率大小之間有何關(guān)系？2、線性電阻與非線性電阻的概念是什么?電阻器與二極管的伏安特性有何區(qū)別?3、設(shè)某器件伏安特性曲線的函數(shù)式為)(UfI ，試問(wèn)在逐點(diǎn)繪制曲線時(shí)，其坐標(biāo)變量應(yīng)如何放置?4、穩(wěn)壓二極管與普通二極管有何區(qū)別，其用途如何?七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、自擬表格記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。2、根據(jù)各實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，分別在方格紙上繪制出光滑的伏安特性曲線。其中二極管和穩(wěn)壓管的正、反向特性均要求畫(huà)在同一張圖中，正、反向電壓

12、可取為不同的比例尺。3、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)、歸納被測(cè)各元件的特性。4、心得體會(huì)及其他。三、線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定三、線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?、驗(yàn)證戴維南理和諾頓定理的正確性，加深對(duì)該定理的理解。2、掌握測(cè)量線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法。二、原理說(shuō)明二、原理說(shuō)明1、任何個(gè)線性含源網(wǎng)絡(luò)，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作是一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)（或稱為含源一端口網(wǎng)絡(luò)） 。戴維南定理指出：任何一個(gè)線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用個(gè)等效電壓源來(lái)代替，此電壓源的電動(dòng)勢(shì)SE等于這個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓OCU、其等效內(nèi)阻OR等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源均置

13、零（理想電壓源視為短接，理想電流源視為開(kāi)路）時(shí)的等效電阻。R、SE和OR稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。諾頓定理指出： 任何一個(gè)線性有源網(wǎng)絡(luò)， 總可以用一個(gè)電流源與一個(gè)電阻的并聯(lián)組合來(lái)等效代替，此電流源的電流SI等于這個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流SCI，其等效內(nèi)阻OR定義同戴維南定理。2、有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)量方法（1）開(kāi)路電壓、短路電流法在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開(kāi)路時(shí)，用電壓表直接測(cè)其輸出端的開(kāi)路電壓OCU，然后再將其輸出端短路，用電流表測(cè)其短路電流SCI，則內(nèi)阻為：SCOCOIUR（2）伏安法用電壓表、電流表測(cè)出有源二端絡(luò)的外特性如圖 3-3-1 所示。根據(jù)外特性曲線求出斜率tg，則內(nèi)阻：SCOC

14、OIUIUtgR用伏安法，主要是測(cè)量開(kāi)路電壓及電流為額定值NI時(shí)的輸出端電壓值NU，則內(nèi)阻為：NNOCOIUUR圖圖 3-3-1圖圖 3-3-2（3）半壓法若二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻很低時(shí)，則不宜測(cè)其短路電流。測(cè)試方式如圖 3-3-2 所示，當(dāng)負(fù)載電壓為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路電壓一半時(shí)，負(fù)載電阻（由電阻箱的讀數(shù)確定)即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻值。（4）零示法在測(cè)量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓時(shí)， 用電壓表進(jìn)行直接測(cè)量會(huì)造成較大的誤差，為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零示測(cè)量法，如圖 3-3-3 所示。圖圖 3-3-3零示法測(cè)量原理是用一低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較， 當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與

15、有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓相等時(shí)，電壓表的讀數(shù)將為“0” ，然后將電路斷開(kāi)，測(cè)量此時(shí)穩(wěn)壓電源的輸出電壓，即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓。三、儀器設(shè)備三、儀器設(shè)備可調(diào)直流穩(wěn)壓源一臺(tái)可調(diào)直流恒流源一臺(tái)直流電壓表一塊直流毫安表一塊電路實(shí)驗(yàn)板一塊可調(diào)電阻箱一只四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖 3-3-4（a）所示。(a)(b)(c)圖圖 3-3-41、按圖 3-3-4（a）線路接入電源VUS12和電流源mAIS10，負(fù)載LR不接。用電壓表測(cè)量含源一端口網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓OCU（V） ，從而得到OCSUU 為等效電壓源的等效電動(dòng)勢(shì)。2、將 A、B 間短接，用電流表測(cè) A、B 支路電流SCI（mA）

16、，從而得到SCSII 為等效電流源的等效電流。3、測(cè)量含源一端口網(wǎng)絡(luò)的入端電阻OR的 3 種方法：（1）OCU21方法。先將LR斷開(kāi)，測(cè)量含源一端口網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓OCU。 再 將 電 阻LR接 上 ， 用 電 壓 表 測(cè) 量LR兩 端 的 電 壓ABU， 調(diào) 節(jié)LR， 使OCABUU21，此時(shí)LORR1。LR可由電阻箱讀出。（2）萬(wàn)用表直接測(cè)量法。將所有電源拆去，原電壓源處短接，直接測(cè)量 A、B 間的電阻2OR。（3）由第 1 步和第 2 步測(cè)量的SCI與OCU進(jìn)行計(jì)算，得SCOCOIUR3。最后，對(duì) 3 種方法得到的電阻求平均值，有)(31321OOOORRRR4、測(cè)量含源一端口網(wǎng)絡(luò)的入端電

17、導(dǎo)OG的 3 種方法：（1）SCI21方法：先將電阻LR短接，測(cè)量含源一端口網(wǎng)絡(luò)的短路電流SCI。將電阻LR接上，用電流表測(cè)量LR的電流dI，調(diào)節(jié)LR，使SCdII21時(shí)，此時(shí)LORR1，LR可由電阻箱直接讀出。（2）同第 3 步中的（2） 。（3）同第 3 步中的（3） 。5、把圖 3-3-4 所示的 3 個(gè)電路的外特性測(cè)量數(shù)據(jù)填入表 3-3-1 中。表表 3-3-1LR（K）0246810含源網(wǎng)絡(luò)（圖 3-3-4（a） ）U（V）I（mA）等效電壓源（圖 3-3-4（b） ）U（V）I（mA）等效電流源（圖 3-3-4（c） ）U（V）I（mA）五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng)1、注意測(cè)量時(shí)，電流

18、表量程的更換。2、步驟“3”中，電源置零時(shí)不可將穩(wěn)壓源短接。3、用萬(wàn)表直接測(cè)OR時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨(dú)立源必須先置零，以免損壞萬(wàn)用表。4、改接線路時(shí)，要關(guān)掉電源。六、思考題六、思考題1、在求戴維南等效電路時(shí)，作短路試驗(yàn)。測(cè)SCI的條件是什么?在本實(shí)驗(yàn)中可否直接作負(fù)載短路實(shí)驗(yàn)?請(qǐng)實(shí)驗(yàn)前對(duì)線路 3-3-4 預(yù)先作好計(jì)算，以便調(diào)整實(shí)驗(yàn)線路及測(cè)量時(shí)可準(zhǔn)確地選取儀表的量程。2、說(shuō)明測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路電壓及等效內(nèi)阻的幾種方法，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)步驟 5 分別繪出曲線，驗(yàn)證戴維南定理及諾頓定理的正確性，并分析產(chǎn)生誤差的原因。2、根據(jù)步驟 1、3 測(cè)得的OCU與OR與預(yù)習(xí)時(shí)電路計(jì)算的結(jié)果

19、作比較，你能得出什么結(jié)論。3、歸納、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。4、心得體會(huì)及其他。四、三表法及四、三表法及三相交流電路參數(shù)測(cè)定三相交流電路參數(shù)測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)會(huì)用交流電壓表、 交流電流表和功率表測(cè)量元件的交流等效參數(shù)的方法。2、學(xué)會(huì)功率表的接法和使用。3、加深對(duì)三相電路中線電壓與相電壓、線電流與相電流關(guān)系的理解。4、了解星形負(fù)載情況下中點(diǎn)的位移及中線所起的作用。了解三相供電方式中三線制和四線制的特點(diǎn)。5、進(jìn)一步提高實(shí)際操作的能力。二、原理說(shuō)明原理說(shuō)明1、正弦交流信號(hào)激勵(lì)下的元件值或阻抗值，可以用交流電壓表、 交流電流表及功率表分別測(cè)量出元件兩端的電壓 U、流過(guò)該元件的電流 I 和它所消耗的功

20、率 P，然后通過(guò)計(jì)算得到所求的各值，這種方法稱為三表法， 是用以測(cè)量 50Hz 交流電路參數(shù)的基本方法。計(jì)算的基本公式為：阻抗的模IUZ ，電路的功率因數(shù)UIPcos等效電阻cos2ZIPR，等效電抗sinZX 或fLXXL2，fCXXC212、阻抗性質(zhì)的判別方法：可用在被測(cè)元件兩端并聯(lián)電容或?qū)⒈粶y(cè)元件與電容串聯(lián)的方法來(lái)判別。其原理如下：圖圖 4-1-1并聯(lián)電容測(cè)量法并聯(lián)電容測(cè)量法（1）在被測(cè)元件兩端并聯(lián)一只適當(dāng)容量的試驗(yàn)電容,若串接在電路中電流表的讀數(shù)增大，則被測(cè)阻抗為容性，電流減小則為感性。圖 4-1-1 中，Z 為待測(cè)定的元件，C為試驗(yàn)電容器。(b)圖是(a)的等效電路，圖中 G、B 為

21、待測(cè)阻抗 Z 的電導(dǎo)和電納，/B為并聯(lián)電容/C的電納。在端電壓有效值不變的條件下，按下面兩種情況進(jìn)行分析：圖圖 4-1-21設(shè)/BBB，若/B增大，/B也增大，則電路中電流 I 將單調(diào)地上升，故可判斷 B 為容性元件。 設(shè)/BBB，若/B增大，而/B先減小而后再增大，電流 I 也是先減小后上升，如圖 4-1-2 所示，則可判斷 B 為感性元件。由以上分析可見(jiàn)，當(dāng) B 為容性元件時(shí)，對(duì)并聯(lián)電容/C值無(wú)特殊要求；而當(dāng) B 為感性元件時(shí)，/B2B時(shí)，電流單調(diào)上升，與 B 為容性時(shí)相同，并不能說(shuō)明電路是感性的。因此/B2B是判斷電路性質(zhì)的可靠條件，由此得判定條件為/CB2。（2）與被測(cè)元件串聯(lián)一個(gè)適當(dāng)

22、容量的試驗(yàn)電容，若被測(cè)阻抗的端電壓下降，則判為容性，端壓上升則為感性，判定條件為/1C2X式中 X 為被測(cè)阻抗的電抗值，/C為串聯(lián)試驗(yàn)電容值， 此關(guān)系式可自行證明。判斷待測(cè)元件的性質(zhì)，除上述借助于試驗(yàn)電容/C測(cè)定法外，還可以利用該元件的電流i與電壓u之間的相位關(guān)系來(lái)判斷。若i超前于u，為容性；i滯后于u，則為感性。3、本實(shí)驗(yàn)所用的功率表為智能交流功率表，其電壓接線端應(yīng)與負(fù)載并聯(lián)，電流接線端應(yīng)與負(fù)載串聯(lián)。4、在三相電路中當(dāng)負(fù)載作星形連接時(shí)(見(jiàn)圖 4-4-1)，不論三線制或四線制，相電流恒等于線電流，在四線制情況下，中線電流等于三個(gè)線電流的相量和，即CBAOIIII線電壓與相電壓之間有下列關(guān)：BO

23、AOABUUUCOBOBCUUUAOCOCAUUU當(dāng)電源和負(fù)載都對(duì)稱時(shí)，線電壓和相電壓在數(shù)值上的關(guān)系為：圖圖 4-4-14-4-1U線=U3相在四線制情況下，由于電源與負(fù)載的對(duì)稱，中線電流等于零；當(dāng)負(fù)載為不對(duì)稱時(shí)，中線電流不等于零。5、在三線制星形連接中，若負(fù)載不對(duì)稱，將出現(xiàn)中點(diǎn)位移現(xiàn)象。中點(diǎn)位移后，各相負(fù)載電壓將不對(duì)稱。當(dāng)有中線(三相四線制)時(shí)，若中線的阻抗足夠小，則各相負(fù)載電壓仍將對(duì)稱，從而可看出中線的作用，但這時(shí)的中線電流將不為零。6、三相電源的相序可根據(jù)中點(diǎn)位移的原理用實(shí)驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定。實(shí)驗(yàn)所用的無(wú)中線星形不對(duì)稱負(fù)載(相序器)如圖 4-4-2 所示。 負(fù)載的一相是電容器， 另外兩相是兩個(gè)

24、同樣的白熾燈。適當(dāng)選擇電容器C的值，可使兩個(gè)燈泡的亮度有明顯的差別。根據(jù)理論分析可知，燈泡較亮的一相位超前于燈泡較暗的一相，而滯后于接電容的一相。圖圖 4-4-24-4-2圖圖 4-4-34-4-37、在負(fù)載三角形連接中，如圖 4-4-3，相電壓等于線電壓，線電流于相電流之間有下列關(guān)系：BCABAIIIABBCBIIIBCCACIII當(dāng)電源和負(fù)載都對(duì)稱時(shí)，在數(shù)值上I線=I3相三、儀器設(shè)備三、儀器設(shè)備交流數(shù)字電壓表一臺(tái)交流數(shù)字電流表一臺(tái)單相功率表一只電感線圈一只電容器1F、4.7F各一白熾燈一只三相燈組負(fù)載一塊四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、按圖 4-1-3 接線，并經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可接通市電電

25、源。2、分別測(cè)量 25W 白熾燈、40W 日光燈鎮(zhèn)流器 和 4.7F 電容器的等效參數(shù)。要求 R 和 C 兩端所加電壓為 220V，L 中流過(guò)的電流小于 0.4A。3、測(cè)量 L、C 串聯(lián)與并聯(lián)后的等效參數(shù)。表表 4-1-1被測(cè)阻抗測(cè)量值計(jì)算值電路等效參數(shù)UIPcosZcosRLC25W 白熾燈 R圖 16-3圖圖 4-1-3電感線圈 L電容器 CL 與 C 串聯(lián)L 與 C 并聯(lián)4、驗(yàn)證用串、并試驗(yàn)電容法判別負(fù)載性質(zhì)的正確性。、驗(yàn)證用串、并試驗(yàn)電容法判別負(fù)載性質(zhì)的正確性。實(shí)驗(yàn)線路同圖 4-1-3，但不必接功率表，按下表內(nèi)容進(jìn)行測(cè)量和記錄。表表 4-1-2被測(cè)元件串 1F 電容并 1F 電容串前端

26、電壓串后端電壓并前電流并后電流R(25W 白熾燈)C(4.7F)L(1H)5 5、測(cè)定相序、測(cè)定相序首先調(diào)節(jié)調(diào)壓器的輸出，使輸出的三相電壓為 220V，以下所有實(shí)驗(yàn)均使用此電壓，然后關(guān)斷電源開(kāi)關(guān)，按圖 4-4-2 接線，使其中一相為電容（4.7f），另兩相為燈泡（25W220V），組成相序器電路，測(cè)定相序。圖圖 4-4-44-4-4負(fù)載星形三相四線制電路負(fù)載星形三相四線制電路三相負(fù)載作星形連接（有中線）三相負(fù)載作星形連接（有中線）燈盞數(shù)A 相B 相C 相UAUBUCIAIBICIO負(fù)載對(duì)稱333負(fù)載不對(duì)稱123A 相負(fù)載斷開(kāi)0236 6、三相負(fù)載作星形聯(lián)接、三相負(fù)載作星形聯(lián)接（三相四線制供電）

27、按圖 4-4-4 接線，三相負(fù)載作星形聯(lián)接，有中線（三相四線制供電） 。分別按三相負(fù)載對(duì)稱、不對(duì)稱及相開(kāi)路等情況，測(cè)量線電壓、相電壓，線電流及中線電流。自擬表格記錄數(shù)據(jù)。7 7、三相負(fù)載作星形聯(lián)接、三相負(fù)載作星形聯(lián)接（三相三線制供電）按圖 4-4-5 接線，三相負(fù)載作星形聯(lián)接，無(wú)中線（三相三線制供電） 。分別按三相負(fù)載對(duì)稱、不對(duì)稱、相開(kāi)路和相短路等情況，測(cè)量線電壓、相電壓，線電流及中點(diǎn)電壓。自擬表格記錄數(shù)據(jù)。圖圖 4-4-54-4-5負(fù)載星形三相制電路負(fù)載星形三相制電路三相負(fù)載作星形連接（無(wú)中線）三相負(fù)載作星形連接（無(wú)中線）燈盞數(shù)A 相B 相C 相UAUBUCIAIBICUNO負(fù)載不對(duì)稱123

28、A 相負(fù)載斷開(kāi)023A 相負(fù)載短路短路238、負(fù)載三角形連接負(fù)載三角形連接（三相三線制供電）按圖 4-4-6 接線，作負(fù)載三角形連接（三相三線制供電） 。分別按三相負(fù)載對(duì)稱、不對(duì)稱及相開(kāi)路等情況，測(cè)量三相負(fù)載的線電壓，線電流、相電流。自擬表格記錄數(shù)據(jù)。圖圖 4-4-64-4-6負(fù)載三角形連接電路負(fù)載三角形連接電路負(fù)載三角形連接負(fù)載三角形連接燈盞數(shù)A 相B 相C 相IAIBICIABIBCICA負(fù)載對(duì)稱333負(fù)載不對(duì)稱123A 相負(fù)載斷開(kāi)023五、注意事項(xiàng)五、注意事項(xiàng)1、本實(shí)驗(yàn)直接用市電 220V 交流電源供電， 實(shí)驗(yàn)中要特別注意人身安全，不可用手直接觸摸通電線路的裸露部分，以免觸電，進(jìn)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)

29、穿絕緣鞋。2、自耦調(diào)壓器在接通電源前，應(yīng)將其手柄置在零位上，調(diào)節(jié)時(shí)， 使其輸出電壓從零開(kāi)始逐漸升高。 每次改接實(shí)驗(yàn)線路、 及實(shí)驗(yàn)完畢， 都必須先將其旋柄慢慢調(diào)回零位， 再斷電源。必須嚴(yán)格遵守這一安全操作規(guī)程。3、實(shí)驗(yàn)前應(yīng)詳細(xì)閱讀智能交流功率表的使用說(shuō)明書(shū)，熟悉其使用方法。六、思考題六、思考題1、在 50Hz 的交流電路中，測(cè)得一只鐵心線圈的 P、I 和 U，如何算得它的阻值及電感量？2、如何用串聯(lián)電容的方法來(lái)判別阻抗的性質(zhì)？試用 I 隨/CX（串聯(lián)容抗）的變化關(guān)系作定性分析，證明串聯(lián)試驗(yàn)時(shí)，/C滿足1C2X。3、分析相序器能測(cè)定相序的原理。4、三相四線制的中線上可以安裝保險(xiǎn)絲嗎?為什么?5、三

30、相負(fù)載根據(jù)什么條件作星形或三角形連接?6、本次實(shí)驗(yàn)中為什么要通過(guò)三相調(diào)壓器將 380V 的電壓降為 220V 的電壓使用?七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，完成各項(xiàng)計(jì)算。2、完成預(yù)習(xí)思考題 1、2 的任務(wù)。3、用實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)驗(yàn)證對(duì)稱三相電路中的3關(guān)系。4、用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和觀察到的現(xiàn)象，總結(jié)三相四線供電系統(tǒng)中中線的作。5、不對(duì)稱三角形聯(lián)接的負(fù)載，能否正常工作？實(shí)驗(yàn)是否能證明這一點(diǎn)？6、根據(jù)不對(duì)稱負(fù)載三角形聯(lián)接時(shí)的相電流值作相量圖，并求出線電流值，然后與實(shí)驗(yàn)測(cè)得的線電流作比較，分析之。7、心得體會(huì)及其他。五、常用電子儀器的使用五、常用電子儀器的使用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)習(xí)電子電路實(shí)驗(yàn)

31、中常用的電子儀器示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表、頻率計(jì)等的主要技術(shù)指標(biāo)、性能及正確使用方法。2、初步掌握用雙蹤示波器觀察正弦信號(hào)波形和讀取波形參數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理在模擬電子電路實(shí)驗(yàn)中，經(jīng)常使用的電子儀器有示波器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、交流毫伏表及頻率計(jì)等。它們和萬(wàn)用電表一起，可以完成對(duì)模擬電子電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)工作情況的測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中要對(duì)各種電子儀器進(jìn)行綜合使用，可按照信號(hào)流向，以連線簡(jiǎn)捷，調(diào)節(jié)順手，觀察與讀數(shù)方便等原則進(jìn)行合理布局，各儀器與被測(cè)實(shí)驗(yàn)裝置之間的布局與連接如圖11所示。接線時(shí)應(yīng)注意，為防止外界干擾，各儀器的共公接地端應(yīng)連接在一起， 稱共地。

32、信號(hào)源和交流毫伏表的引線通常用屏蔽線或?qū)Ｓ秒娎|線，示波器接線使用專用電纜線，直流電源的接線用普通導(dǎo)線。圖11模擬電子電路中常用電子儀器布局圖1、示波器示波器是一種用途很廣的電子測(cè)量?jī)x器，它既能直接顯示電信號(hào)的波形，又能對(duì)電信號(hào)進(jìn)行各種參數(shù)的測(cè)量?，F(xiàn)著重指出下列幾點(diǎn)：1） 、尋找掃描光跡將示波器 Y 軸顯示方式置“Y1”或“Y2” ，輸入耦合方式置“GND” ，開(kāi)機(jī)預(yù)熱后，若在顯示屏上不出現(xiàn)光點(diǎn)和掃描基線，可按下列操作去找到掃描線：適當(dāng)調(diào)節(jié)亮度旋鈕。 觸發(fā)方式開(kāi)關(guān)置 “自動(dòng)” 。 適當(dāng)調(diào)節(jié)垂直 （ ） 、 水平 （）“位移”旋鈕，使掃描光跡位于屏幕中央。 （若示波器設(shè)有“尋跡”按鍵，可按下“尋跡

33、”按鍵，判斷光跡偏移基線的方向。 ）2） 、雙蹤示波器一般有五種顯示方式，即“Y1” 、 “Y2” 、 “Y1Y2”三種單蹤顯示方式和“交替” “斷續(xù)”二種雙蹤顯示方式。 “交替”顯示一般適宜于輸入信號(hào)頻率較高時(shí)使用。 “斷續(xù)”顯示一般適宜于輸入信號(hào)頻率較底時(shí)使用。3） 、為了顯示穩(wěn)定的被測(cè)信號(hào)波形， “觸發(fā)源選擇”開(kāi)關(guān)一般選為“內(nèi)”觸發(fā)，使掃描觸發(fā)信號(hào)取自示波器內(nèi)部的 Y 通道。4） 、 觸發(fā)方式開(kāi)關(guān)通常先置于 “自動(dòng)” 調(diào)出波形后， 若被顯示的波形不穩(wěn)定，可置觸發(fā)方式開(kāi)關(guān)于“常態(tài)” ，通過(guò)調(diào)節(jié)“觸發(fā)電平”旋鈕找到合適的觸發(fā)電壓，使被測(cè)試的波形穩(wěn)定地顯示在示波器屏幕上。有時(shí)，由于選擇了較慢的

34、掃描速率，顯示屏上將會(huì)出現(xiàn)閃爍的光跡，但被測(cè)信號(hào)的波形不在 X 軸方向左右移動(dòng)，這樣的現(xiàn)象仍屬于穩(wěn)定顯示。5） 、適當(dāng)調(diào)節(jié)“掃描速率”開(kāi)關(guān)及“Y 軸靈敏度”開(kāi)關(guān)使屏幕上顯示一二個(gè)周期的被測(cè)信號(hào)波形。在測(cè)量幅值時(shí)，應(yīng)注意將“Y 軸靈敏度微調(diào)”旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，即順時(shí)針旋到底，且聽(tīng)到關(guān)的聲音。在測(cè)量周期時(shí)，應(yīng)注意將“X 軸掃速微調(diào)”旋鈕置于“校準(zhǔn)”位置，即順時(shí)針旋到底，且聽(tīng)到關(guān)的聲音。還要注意“擴(kuò)展”旋鈕的位置。根據(jù)被測(cè)波形在屏幕坐標(biāo)刻度上垂直方向所占的格數(shù)（div 或 cm）與“Y 軸靈敏度”開(kāi)關(guān)指示值（v/div）的乘積，即可算得信號(hào)幅值的實(shí)測(cè)值。根據(jù)被測(cè)信號(hào)波形一個(gè)周期在屏幕坐標(biāo)刻度水平

35、方向所占的格數(shù)（div 或cm）與“掃速”開(kāi)關(guān)指示值（t/div）的乘積，即可算得信號(hào)頻率的實(shí)測(cè)值。2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器函數(shù)信號(hào)發(fā)生器按需要輸出正弦波、方波、三角波三種信號(hào)波形。輸出電壓最大可達(dá)20VPP。通過(guò)輸出衰減開(kāi)關(guān)和輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕，可使輸出電壓在毫伏級(jí)到伏級(jí)范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出信號(hào)頻率可以通過(guò)頻率分檔開(kāi)關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器作為信號(hào)源，它的輸出端不允許短路。3、交流毫伏表交流毫伏表只能在其工作頻率范圍之內(nèi)，用來(lái)測(cè)量正弦交流電壓的有效值。為了防止過(guò)載而損壞，測(cè)量前一般先把量程開(kāi)關(guān)置于量程較大位置上，然后在測(cè)量中逐檔減小量程。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與器件1、

36、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器2、 雙蹤示波器3、 交流毫伏表四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、用機(jī)內(nèi)校正信號(hào)對(duì)示波器進(jìn)行自檢。1) 掃描基線調(diào)節(jié)將示波器的顯示方式開(kāi)關(guān)置于“單蹤”顯示（Y1或Y2），輸入耦合方式開(kāi)關(guān)置“GND”，觸發(fā)方式開(kāi)關(guān)置于“自動(dòng)”。開(kāi)啟電源開(kāi)關(guān)后，調(diào)節(jié)“輝度”、“聚焦”、“輔助聚焦”等旋鈕，使熒光屏上顯示一條細(xì)而且亮度適中的掃描基線。然后調(diào)節(jié)“X軸位移” （）和“Y軸位移”()旋鈕，使掃描線位于屏幕中央，并且能上下左右移動(dòng)自如。2）測(cè)試“校正信號(hào)”波形的幅度、頻率將示波器的“校正信號(hào)”通過(guò)專用電纜線引入選定的Y通道（Y1或Y2），將Y軸輸入耦合方式開(kāi)關(guān)置于“AC”或“DC”，觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)置

37、“內(nèi)”，內(nèi)觸發(fā)源選擇開(kāi)關(guān)置“Y1”或“Y2”。調(diào)節(jié)X軸“掃描速率”開(kāi)關(guān)（t/div）和Y軸“輸入靈敏度”開(kāi)關(guān)（V/div），使示波器顯示屏上顯示出一個(gè)或數(shù)個(gè)周期穩(wěn)定的方波波形。a. 校準(zhǔn)“校正信號(hào)”幅度將“y軸靈敏度微調(diào)”旋鈕置“校準(zhǔn)”位置， “y軸靈敏度”開(kāi)關(guān)置適當(dāng)位置，讀取校正信號(hào)幅度，記入表11。表11標(biāo)準(zhǔn)值實(shí)測(cè)值幅度Up-p(V)頻率f(KHz)上升沿時(shí)間S下降沿時(shí)間S注：不同型號(hào)示波器標(biāo)準(zhǔn)值有所不同，請(qǐng)按所使用示波器將標(biāo)準(zhǔn)值填入表格中。b. 校準(zhǔn)“校正信號(hào)”頻率將“掃速微調(diào)”旋鈕置“校準(zhǔn)”位置，“掃速”開(kāi)關(guān)置適當(dāng)位置，讀取校正信號(hào)周期，記入表11。c 測(cè)量“校正信號(hào)”的上升時(shí)間和下降

38、時(shí)間調(diào)節(jié)“y軸靈敏度”開(kāi)關(guān)及微調(diào)旋鈕，并移動(dòng)波形，使方波波形在垂直方向上正好占據(jù)中心軸上，且上、下對(duì)稱，便于閱讀。通過(guò)掃速開(kāi)關(guān)逐級(jí)提高掃描速度，使波形在X軸方向擴(kuò)展（必要時(shí)可以利用“掃速擴(kuò)展”開(kāi)關(guān)將波形再擴(kuò)展10倍），并同時(shí)調(diào)節(jié)觸發(fā)電平旋鈕，從顯示屏上清楚的讀出上升時(shí)間和下降時(shí)間，記入表11。2、用示波器和交流毫伏表測(cè)量信號(hào)參數(shù)調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器有關(guān)旋鈕，使輸出頻率分別為100Hz、1KHz、10KHz、100KHz，有效值均為1V（交流毫伏表測(cè)量值）的正弦波信號(hào)。改變示波器“掃速”開(kāi)關(guān)及“Y軸靈敏度”開(kāi)關(guān)等位置，測(cè)量信號(hào)源輸出電壓頻率及峰峰值，記入表12。表12信號(hào)電壓頻率示波器測(cè)量值信號(hào)電

39、壓毫伏表讀數(shù)（V）示波器測(cè)量值周期 （ms） 頻率（Hz）峰峰值（V） 有效值（V）100Hz1KHz10KHz100KHz3、測(cè)量?jī)刹ㄐ伍g相位差1) 觀察雙蹤顯示波形“交替”與“斷續(xù)”兩種顯示方式的特點(diǎn)Y1、Y2均不加輸入信號(hào)，輸入耦合方式置“GND”，掃速開(kāi)關(guān)置掃速較低擋位（如0.5sdiv擋）和掃速較高擋位（如5Sdiv擋），把顯示方式開(kāi)關(guān)分別置“交替”和“斷續(xù)”位置，觀察兩條掃描基線的顯示特點(diǎn)，記錄之。2)用雙蹤顯示測(cè)量?jī)刹ㄐ伍g相位差按圖 12 連接實(shí)驗(yàn)電路， 將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓調(diào)至頻率為1KHz， 幅值為 2V 的正弦波，經(jīng) RC 移相網(wǎng)絡(luò)獲得頻率相同但相位不同的兩路信號(hào)ui

40、和 uR，分別加到雙蹤示波器的 Y1和 Y2輸入端。為便于穩(wěn)定波形，比較兩波形相位差，應(yīng)使內(nèi)觸發(fā)信號(hào)取自被設(shè)定作為測(cè)量基準(zhǔn)的一路信號(hào)。圖 12兩波形間相位差測(cè)量電路 把顯示方式開(kāi)關(guān)置“交替”擋位，將 Y1和 Y2輸入耦合方式開(kāi)關(guān)置“”擋位，調(diào)節(jié) Y1、Y2的（）移位旋鈕，使兩條掃描基線重合。將 Y1、 Y2輸入耦合方式開(kāi)關(guān)置 “AC” 擋位， 調(diào)節(jié)觸發(fā)電平、 掃速開(kāi)關(guān)及 Y1、Y2靈敏度開(kāi)關(guān)位置，使在熒屏上顯示出易于觀察的兩個(gè)相位不同的正弦波形 ui及 uR，如圖 13 所示。根據(jù)兩波形在水平方向差距 X，及信號(hào)周期 XT，則可求得兩波形相位差。圖 13雙蹤示波器顯示兩相位不同的正弦波0T36

41、0(div)XX(div)式中： XT 一周期所占格數(shù)X 兩波形在 X 軸方向差距格數(shù)記錄兩波形相位差于表 13。表 13一周期格數(shù)兩波形X 軸差距格數(shù)相位差實(shí)測(cè)值計(jì)算值XTX為數(shù)讀和計(jì)算方便，可適當(dāng)調(diào)節(jié)掃速開(kāi)關(guān)及微調(diào)旋鈕，使波形一周期占整數(shù)格。五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、 整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析。2、 問(wèn)題討論1）如何操縱示波器有關(guān)旋鈕，以便從示波器顯示屏上觀察到穩(wěn)定、清晰的波形？2)用雙蹤顯示波形，并要求比較相位時(shí)，為在顯示屏上得到穩(wěn)定波形，應(yīng)怎樣選擇下列開(kāi)關(guān)的位置？a)顯示方式選擇（Y1；Y2；Y1Y2；交替；斷續(xù)）b)觸發(fā)方式（常態(tài)；自動(dòng)）c)觸發(fā)源選擇（內(nèi)；外）d)內(nèi)觸發(fā)源選擇（Y

42、1、Y2、交替）3、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器有哪幾種輸出波形？它的輸出端能否短接，如用屏蔽線作為輸出引線，則屏蔽層一端應(yīng)該接在哪個(gè)接線柱上?4、交流毫伏表是用來(lái)測(cè)量正弦波電壓還是非正弦波電壓？它的表頭指示值是被測(cè)信號(hào)的什么數(shù)值？它是否可以用來(lái)測(cè)量直流電壓的大?。苛?、預(yù)習(xí)要求六、預(yù)習(xí)要求1、 閱讀實(shí)驗(yàn)附錄中有關(guān)示波器部分內(nèi)容。2、 已知 C0.01f、R10K，計(jì)算圖 12 RC 移相網(wǎng)絡(luò)的阻抗角。六、晶體管單級(jí)放大電路的測(cè)試六、晶體管單級(jí)放大電路的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊弧?shí)驗(yàn)?zāi)康?、 學(xué)會(huì)放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試方法，分析靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器性能的影響。2、 掌握放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻及最大不失

43、真輸出電壓的測(cè)試方法。3、 熟悉常用電子儀器及模擬電路實(shí)驗(yàn)設(shè)備的使用。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理圖 21 為電阻分壓式工作點(diǎn)穩(wěn)定單管放大器實(shí)驗(yàn)電路圖。它的偏置電路采用 RB1和 RB2組成的分壓電路，并在發(fā)射極中接有電阻 RE，以穩(wěn)定放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)。當(dāng)在放大器的輸入端加入輸入信號(hào) ui后，在放大器的輸出端便可得到一個(gè)與 ui相位相反，幅值被放大了的輸出信號(hào) u0，從而實(shí)現(xiàn)了電壓放大。圖 21共射極單管放大器實(shí)驗(yàn)電路在圖 21 電路中，當(dāng)流過(guò)偏置電阻 RB1和 RB2的電流遠(yuǎn)大于晶體管 T 的基極電流 IB時(shí)（一般 510 倍） ，則它的靜態(tài)工作點(diǎn)可用下式估算CCB2B1B1BURRRUUCE

44、UCCIC（RCRE）CEBEBEIRUUI電壓放大倍數(shù)beLCVrRRA / 輸入電阻RiRB1/RB2/ /rbe輸出電阻RORC由于電子器件性能的分散性比較大，因此在設(shè)計(jì)和制作晶體管放大電路時(shí)，離不開(kāi)測(cè)量和調(diào)試技術(shù)。在設(shè)計(jì)前應(yīng)測(cè)量所用元器件的參數(shù)，為電路設(shè)計(jì)提供必要的依據(jù)，在完成設(shè)計(jì)和裝配以后，還必須測(cè)量和調(diào)試放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)和各項(xiàng)性能指標(biāo)。 一個(gè)優(yōu)質(zhì)放大器， 必定是理論設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)調(diào)整相結(jié)合的產(chǎn)物。 因此，除了學(xué)習(xí)放大器的理論知識(shí)和設(shè)計(jì)方法外，還必須掌握必要的測(cè)量和調(diào)試技術(shù)。放大器的測(cè)量和調(diào)試一般包括：放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量與調(diào)試，消除干擾與自激振蕩及放大器各項(xiàng)動(dòng)態(tài)參數(shù)的測(cè)量與調(diào)試等。

45、1、 放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量與調(diào)試1)靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)量測(cè)量放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，應(yīng)在輸入信號(hào) ui0 的情況下進(jìn)行， 即將放大器輸入端與地端短接，然后選用量程合適的直流毫安表和直流電壓表，分別測(cè)量晶體管的集電極電流 IC以及各電極對(duì)地的電位 UB、UC和 UE。一般實(shí)驗(yàn)中，為了避免斷開(kāi)集電極，所以采用測(cè)量電壓 UE或 UC，然后算出 IC的方法，例如，只要測(cè)出 UE，即可用EEECRUII算出 IC（也可根據(jù)CCCCCRUUI，由 UC確定 IC） ，同時(shí)也能算出 UBEUBUE，UCEUCUE。為了減小誤差，提高測(cè)量精度，應(yīng)選用內(nèi)阻較高的直流電壓表。2)靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試放大器靜態(tài)工作點(diǎn)的調(diào)試是

46、指對(duì)管子集電極電流 IC（或 UCE） 的調(diào)整與測(cè)試。靜態(tài)工作點(diǎn)是否合適，對(duì)放大器的性能和輸出波形都有很大影響。如工作點(diǎn)偏高，放大器在加入交流信號(hào)以后易產(chǎn)生飽和失真，此時(shí) uO的負(fù)半周將被削底，如圖 22(a)所示；如工作點(diǎn)偏低則易產(chǎn)生截止失真，即 uO的正半周被縮頂（一般截止失真不如飽和失真明顯） ，如圖 22(b)所示。這些情況都不符合不失真放大的要求。所以在選定工作點(diǎn)以后還必須進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試，即在放大器的輸入端加入一定的輸入電壓 ui，檢查輸出電壓 uO的大小和波形是否滿足要求。如不滿足，則應(yīng)調(diào)節(jié)靜態(tài)工作點(diǎn)的位置。(a)(b)圖 22靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì) uO波形失真的影響改變電路參數(shù) UCC、R

47、C、RB（RB1、RB2）都會(huì)引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變化，如圖 23所示。但通常多采用調(diào)節(jié)偏置電阻 RB2的方法來(lái)改變靜態(tài)工作點(diǎn)，如減小 RB2，則可使靜態(tài)工作點(diǎn)提高等。圖 23電路參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響最后還要說(shuō)明的是，上面所說(shuō)的工作點(diǎn)“偏高”或“偏低”不是絕對(duì)的，應(yīng)該是相對(duì)信號(hào)的幅度而言，如輸入信號(hào)幅度很小，即使工作點(diǎn)較高或較低也不一定會(huì)出現(xiàn)失真。所以確切地說(shuō)，產(chǎn)生波形失真是信號(hào)幅度與靜態(tài)工作點(diǎn)設(shè)置配合不當(dāng)所致。如需滿足較大信號(hào)幅度的要求，靜態(tài)工作點(diǎn)最好盡量靠近交流負(fù)載線的中點(diǎn)。2、放大器動(dòng)態(tài)指標(biāo)測(cè)試放大器動(dòng)態(tài)指標(biāo)包括電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻、最大不失真輸出電壓（動(dòng)態(tài)范圍）和通頻帶等。1

48、)電壓放大倍數(shù) AV的測(cè)量調(diào)整放大器到合適的靜態(tài)工作點(diǎn)，然后加入輸入電壓 ui，在輸出電壓 uO不失真的情況下，用交流毫伏表測(cè)出 ui和 uo的有效值 Ui和 UO，則i0VUUA2)輸入電阻 Ri的測(cè)量為了測(cè)量放大器的輸入電阻，按圖 24 電路在被測(cè)放大器的輸入端與信號(hào)源之間串入一已知電阻 R，在放大器正常工作的情況下， 用交流毫伏表測(cè)出 US和 Ui，則根據(jù)輸入電阻的定義可得RUUURUUIURiSiRiiii圖 24輸入、輸出電阻測(cè)量電路測(cè)量時(shí)應(yīng)注意下列幾點(diǎn): 由于電阻 R 兩端沒(méi)有電路公共接地點(diǎn)， 所以測(cè)量 R 兩端電壓 UR時(shí)必須分別測(cè)出 US和 Ui，然后按 URUSUi求出 UR

49、值。 電阻 R 的值不宜取得過(guò)大或過(guò)小，以免產(chǎn)生較大的測(cè)量誤差，通常取 R與 Ri為同一數(shù)量級(jí)為好，本實(shí)驗(yàn)可取 R12K。3)輸出電阻 R0的測(cè)量按圖 2-4 電路，在放大器正常工作條件下，測(cè)出輸出端不接負(fù)載 RL的輸出電壓 UO和接入負(fù)載后的輸出電壓 UL，根據(jù)OLOLLURRRU即可求出LLOO1)RUU(R在測(cè)試中應(yīng)注意，必須保持 RL接入前后輸入信號(hào)的大小不變。4)最大不失真輸出電壓 UOPP的測(cè)量（最大動(dòng)態(tài)范圍）如上所述， 為了得到最大動(dòng)態(tài)范圍， 應(yīng)將靜態(tài)工作點(diǎn)調(diào)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。為此在放大器正常工作情況下，逐步增大輸入信號(hào)的幅度，并同時(shí)調(diào)節(jié) RW（改變靜態(tài)工作點(diǎn)） ，用示波器觀察

50、 uO，當(dāng)輸出波形同時(shí)出現(xiàn)削底和縮頂現(xiàn)象（如圖 25）時(shí)，說(shuō)明靜態(tài)工作點(diǎn)已調(diào)在交流負(fù)載線的中點(diǎn)。然后反復(fù)調(diào)整輸入信號(hào)，使波形輸出幅度最大，且無(wú)明顯失真時(shí)，用交流毫伏表測(cè)出 UO（有效值） ，則動(dòng)態(tài)范圍等于0U22?；蛴檬静ㄆ髦苯幼x出 UOPP來(lái)。圖 25靜態(tài)工作點(diǎn)正常，輸入信號(hào)太大引起的失真5)放大器幅頻特性的測(cè)量放大器的幅頻特性是指放大器的電壓放大倍數(shù) AU與輸入信號(hào)頻率 f 之間的關(guān)系曲線。單管阻容耦合放大電路的幅頻特性曲線如圖 26 所示，Aum為中頻電壓放大倍數(shù)， 通常規(guī)定電壓放大倍數(shù)隨頻率變化下降到中頻放大倍數(shù)的2/1倍，即 0.707Aum所對(duì)應(yīng)的頻率分別稱為下限頻率 fL和上限頻

51、率 fH，則通頻帶fBWfHfL放大器的幅率特性就是測(cè)量不同頻率信號(hào)時(shí)的電壓放大倍數(shù) AU。為此，可采用前述測(cè) AU的方法，每改變一個(gè)信號(hào)頻率，測(cè)量其相應(yīng)的電壓放大倍數(shù)，測(cè)量時(shí)應(yīng)注意取點(diǎn)要恰當(dāng)，在低頻段與高頻段應(yīng)多測(cè)幾點(diǎn)，在中頻段可以少測(cè)幾點(diǎn)。此外，在改變頻率時(shí)，要保持輸入信號(hào)的幅度不變，且輸出波形不得失真。6)干擾和自激振蕩的消除參考實(shí)驗(yàn)附錄3DG9011(NPN)3CG9012(PNP)9013(NPN)圖 26幅頻特性曲線圖 27 晶體三極管管腳排列三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、12V 直流電源2、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器3、雙蹤示波器4、交流毫伏表5、直流電壓表6、直流毫安表7、頻率計(jì)8、萬(wàn)用電表

52、9、晶體三極管 3DG61(50100)或 90111 （管腳排列如圖 27 所示）電阻器、電容器若干四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)電路如圖 21 所示。各電子儀器可按實(shí)驗(yàn)一中圖 11 所示方式連接，為防止干擾，各儀器的公共端必須連在一起，同時(shí)信號(hào)源、交流毫伏表和示波器的引線應(yīng)采用專用電纜線或屏蔽線，如使用屏蔽線，則屏蔽線的外包金屬網(wǎng)應(yīng)接在公共接地端上。1、調(diào)試靜態(tài)工作點(diǎn)接通直流電源前，先將 RW調(diào)至最大， 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出旋鈕旋至零。接通12V 電源、調(diào)節(jié) RW，使 IC2.0mA（即 UE2.0V） ， 用直流電壓表測(cè)量 UB、UE、UC及用萬(wàn)用電表測(cè)量 RB2值。記入表 21。表 2-1

53、IC2mA測(cè)量值計(jì)算值UB（V）UE（V）UC（V）RB2（K） UBE（V） UCE（V） IC（mA）2、測(cè)量電壓放大倍數(shù)在放大器輸入端加入頻率為 1KHz 的正弦信號(hào) uS，調(diào)節(jié)函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的輸出旋鈕使放大器輸入電壓 Ui10mV，同時(shí)用示波器觀察放大器輸出電壓 uO波形，在波形不失真的條件下用交流毫伏表測(cè)量下述三種情況下的 UO值，并用雙蹤示波器觀察 uO和 ui的相位關(guān)系，記入表 22。表 22Ic2.0mAUimVRC（K） RL(K)Uo(V)AV觀察記錄一組 uO和 u1波形2.41.22.42.43、觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)電壓放大倍數(shù)的影響置 RC2.4K，RL，Ui適量，調(diào)節(jié)

54、RW，用示波器監(jiān)視輸出電壓波形，在uO不失真的條件下，測(cè)量數(shù)組 IC和 UO值，記入表 23。表 23RC2.4KRLUimVIC(mA)2.0UO(V)AV測(cè)量 IC時(shí)，要先將信號(hào)源輸出旋鈕旋至零（即使 Ui0） 。4、觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形失真的影響置 RC2.4K，RL2.4K， ui0，調(diào)節(jié) RW使 IC2.0mA，測(cè)出 UCE值，再逐步加大輸入信號(hào)，使輸出電壓 u0足夠大但不失真。 然后保持輸入信號(hào)不變，分別增大和減小 RW，使波形出現(xiàn)失真，繪出 u0的波形，并測(cè)出失真情況下的 IC和 UCE值， 記入表 24 中。 每次測(cè) IC和 UCE值時(shí)都要將信號(hào)源的輸出旋鈕旋至零。表 24

55、RC2.4KRLUimVIC(mA)UCE(V)u0波形失真情況管子工作狀態(tài)2.05、測(cè)量最大不失真輸出電壓置 RC2.4K，RL2.4K，按照實(shí)驗(yàn)原理 2.4)中所述方法，同時(shí)調(diào)節(jié)輸入信號(hào)的幅度和電位器 RW，用示波器和交流毫伏表測(cè)量 UOPP及 UO值，記入表25。表 25RC2.4KRL2.4KIC(mA)Uim(mV)Uom(V)UOPP(V)*6、測(cè)量輸入電阻和輸出電阻置 RC2.4K，RL2.4K，IC2.0mA。輸入 f1KHz 的正弦信號(hào)，在輸出電壓 uo不失真的情況下，用交流毫伏表測(cè)出 US，Ui和 UL記入表 2-6。保持 US不變，斷開(kāi) RL，測(cè)量輸出電壓 Uo，記入表

56、2-6。表 2-6Ic2mARc2.4KRL2.4KUS(mv)Ui(mv)Ri（K）UL（V）UO（V）R0（K）測(cè)量值計(jì)算值測(cè)量值計(jì)算值*7、測(cè)量幅頻特性曲線取 IC2.0mA，RC2.4K，RL2.4K。 保持輸入信號(hào) ui的幅度不變，改變信號(hào)源頻率 f，逐點(diǎn)測(cè)出相應(yīng)的輸出電壓 UO，記入表 27。表 27UimVflfofnf（KHz）UO（V）AVUO/Ui為了信號(hào)源頻率 f 取值合適，可先粗測(cè)一下，找出中頻范圍， 然后再仔細(xì)讀數(shù)。說(shuō)明：本實(shí)驗(yàn)內(nèi)容較多，其中 6、7 可作為選作內(nèi)容。五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)五、實(shí)驗(yàn)總結(jié)1、 列表整理測(cè)量結(jié)果， 并把實(shí)測(cè)的靜態(tài)工作點(diǎn)、 電壓放大倍數(shù)、 輸入電阻、輸

57、出電阻之值與理論計(jì)算值比較（取一組數(shù)據(jù)進(jìn)行比較） ，分析產(chǎn)生誤差原因。2、總結(jié) RC，RL及靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器電壓放大倍數(shù)、輸入電阻、輸出電阻的影響。3、討論靜態(tài)工作點(diǎn)變化對(duì)放大器輸出波形的影響。4、分析討論在調(diào)試過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。六、預(yù)習(xí)要求六、預(yù)習(xí)要求1、閱讀教材中有關(guān)單管放大電路的內(nèi)容并估算實(shí)驗(yàn)電路的性能指標(biāo)。假設(shè)：3DG6 的100，RB120K，RB260K，RC2.4K，RL2.4K。估算放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)，電壓放大倍數(shù) AV，輸入電阻 Ri和輸出電阻 RO2、閱讀實(shí)驗(yàn)附錄中有關(guān)放大器干擾和自激振蕩消除內(nèi)容。3、 能否用直流電壓表直接測(cè)量晶體管的 UBE？ 為什么實(shí)驗(yàn)中要采用測(cè) U

58、B、UE，再間接算出 UBE的方法？4、怎樣測(cè)量 RB2阻值？5、當(dāng)調(diào)節(jié)偏置電阻 RB2，使放大器輸出波形出現(xiàn)飽和或截止失真時(shí)，晶體管的管壓降 UCE怎樣變化？6、改變靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)放大器的輸入電阻 Ri有否影響？改變外接電阻 RL對(duì)輸出電阻 RO有否影響？7、在測(cè)試 AV，Ri和 RO時(shí)怎樣選擇輸入信號(hào)的大小和頻率？為什么信號(hào)頻率一般選 1KHz，而不選 100KHz 或更高？8、測(cè)試中，如果將函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表、示波器中任一儀器的二個(gè)測(cè)試端子接線換位（即各儀器的接地端不再連在一起） ，將會(huì)出現(xiàn)什么問(wèn)題？注： 附圖 21 所示為共射極單管放大器與帶有負(fù)反饋的兩級(jí)放大器共用實(shí)驗(yàn)?zāi)K。如將

59、 K1、K2斷開(kāi)，則前級(jí)（）為典型電阻分壓式單管放大器；如將 K1、K2接通，則前級(jí)（）與后級(jí)（）接通，組成帶有電壓串聯(lián)負(fù)反饋兩級(jí)放大器。附圖 21七、集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用七、集成運(yùn)算放大器的基本應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?、研究由集成運(yùn)算放大器組成的比例、加法、減法和積分等基本運(yùn)算電路的功能。2、了解運(yùn)算放大器在實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)考慮的一些問(wèn)題。二、實(shí)驗(yàn)原理二、實(shí)驗(yàn)原理集成運(yùn)算放大器是一種具有高電壓放大倍數(shù)的直接耦合多級(jí)放大電路。 當(dāng)外部接入不同的線性或非線性元器件組成輸入和負(fù)反饋電路時(shí)， 可以靈活地實(shí)現(xiàn)各種特定的函數(shù)關(guān)系。在線性應(yīng)用方面，可組成比例、加法、減法、積分、微分、對(duì)數(shù)等模擬運(yùn)算電

60、路。理想運(yùn)算放大器特性在大多數(shù)情況下， 將運(yùn)放視為理想運(yùn)放， 就是將運(yùn)放的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)理想化，滿足下列條件的運(yùn)算放大器稱為理想運(yùn)放。開(kāi)環(huán)電壓增益Aud=輸入阻抗ri=輸出阻抗ro=0帶寬fBW=失調(diào)與漂移均為零等。理想運(yùn)放在線性應(yīng)用時(shí)的兩個(gè)重要特性：（1）輸出電壓 UO與輸入電壓之間滿足關(guān)系式UOAud（U+U）由于 Aud=，而 UO為有限值，因此，U+U0。即 U+U，稱為“虛短” 。（2）由于 ri=，故流進(jìn)運(yùn)放兩個(gè)輸入端的電流可視為零，即 IIB0，稱為“虛斷” 。這說(shuō)明運(yùn)放對(duì)其前級(jí)吸取電流極小。上述兩個(gè)特性是分析理想運(yùn)放應(yīng)用電路的基本原則，可簡(jiǎn)化運(yùn)放電路的計(jì)算?；具\(yùn)算電路1) 反相