《電工電子學(xué)》實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、電工電子學(xué)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書 信息學(xué)院實(shí)驗(yàn)中心 2012 年 2 月 目錄 實(shí)驗(yàn)一 電路基本定律 . 錯(cuò). 誤! 未定義書簽 實(shí)驗(yàn)二 RC 一階電路響應(yīng)測試 . 錯(cuò). 誤! 未定義書簽 實(shí)驗(yàn)三 三相交流電路 . 錯(cuò). 誤! 未定義書簽 實(shí)驗(yàn)四 三相異步電動(dòng)機(jī)的控制 . 錯(cuò). 誤! 未定義書簽 實(shí)驗(yàn)五 共射極單管放大電路 . 錯(cuò). 誤! 未定義書簽 實(shí)驗(yàn)六 集成運(yùn)算放大器 . 錯(cuò). 誤! 未定義書簽 實(shí)驗(yàn)七 門電路與觸發(fā)器 . 錯(cuò). 誤! 未定義書簽 實(shí)驗(yàn)八 集成計(jì)數(shù)器與寄存器的應(yīng)用 . 錯(cuò). 誤! 未定義書簽 實(shí)驗(yàn)九 555 定時(shí)器及其應(yīng)用 . 錯(cuò). 誤!未定義書簽 實(shí)驗(yàn)十 直流穩(wěn)壓電源綜合實(shí)驗(yàn) .

2、錯(cuò). 誤! 未定義書簽實(shí)驗(yàn)一電路基本定律 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 .驗(yàn)證基氏定律（KCL、KVL ） 2 .驗(yàn)證迭加定理 3驗(yàn)證戴維南定理 4 .加深對電流、電壓參考方向的理解 5正確使用直流穩(wěn)壓電源和萬用電表 、儀器設(shè)備 1 . TPE DG2 電路分析實(shí)驗(yàn)箱 2 . MF 10 型萬用表及數(shù)字萬用表 、預(yù)習(xí)內(nèi)容 1. 認(rèn)真閱讀 TPE DG2 電路分析實(shí)驗(yàn)箱使用說明（見附錄） 2 .預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容步驟；寫預(yù)習(xí)報(bào)告，設(shè)計(jì)測量表格并計(jì)算理論值 3 .根據(jù) TPE DG2 電路分析實(shí)驗(yàn)箱設(shè)計(jì)好連接線路 四、實(shí)驗(yàn)原理 1. 基爾霍夫電流、電壓定律及疊加定理 （1）基爾霍夫電流定律（KCL ） 在集總電路中，

3、任一瞬時(shí)，流向某一結(jié)點(diǎn)的電流之和等于由該結(jié)點(diǎn)流出的電流之和。 圖 1-1驗(yàn)證基爾霍夫電流、電壓定律電路原理圖 電路原理圖及電流的參考方向如圖 1-1 所示。根據(jù) KCL,當(dāng) E1、E2共同作用時(shí)，流入和流出結(jié) 點(diǎn) A 的電流應(yīng)有：I 1+I 2-I 3=0 成立。 （2）基爾霍夫電壓定律（KVL ） 在集總電路中，任一瞬時(shí)，沿任一回路所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零。 其電路原理圖及電流的參考方向如圖 1-1 所示。根據(jù) KVL 應(yīng)有：EI-URI-UR3=0 ；或 El-U R1 + U R2-E 2=0 ；或 E2-U R1-U R2=0 成立。 （3）疊加定理 在線性電路中，任一支路中的電流

4、（或電壓）等于電路中各個(gè)獨(dú)立源分別單獨(dú)作用時(shí)在該支路 產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和。所謂一個(gè)電源單獨(dú)作用是指除了該電源外其他所有電源的作用都 去掉，即理想電壓源所在處用短路代替，理想電流源所在處用開路代替，但保留它們的內(nèi)阻，且電 路結(jié)構(gòu)不作改變。由于功率是電壓或電流的二次函數(shù)，因此疊加定理不能用來直接計(jì)算功率。 電路原理圖及電流的參考方向如圖 1-1 所示。分別測量 E1、E2共同作用下的電流 11、12、13； E1單獨(dú)作用下的電流 I 1、I2、I 3和 E2單獨(dú)作用下的電流 I 1、I 2、I 3。根據(jù)疊加原理應(yīng)有：I 1 = 1 1 + I 1 ； I 2= I 2 + I 2 ；丨3

5、=13 + I 3 成立。 2 戴維南定理 任何一個(gè)線性有源二端口網(wǎng)絡(luò)，對于外電路而言，總可以用一個(gè)理想電壓源和電阻的串聯(lián)形式 來代替。理想電壓源的電壓等于原二端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓 UOC，其電阻（又稱等效電阻）等于網(wǎng)絡(luò) 中所有電壓源短路、電流源開路時(shí)的入端等效電阻 Req,見圖 1-2。 線 性 有 源 二 端 網(wǎng)絡(luò) 圖 1-2 戴維南定理示意圖 （1）開路電壓的測量方法 a .直接測量法： 當(dāng)有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻 Req與電壓表的內(nèi)阻相比可以忽略不計(jì)時(shí)，可以直接用電壓表測 量開路電壓。 b .零示法： 在測量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時(shí)， 用電壓表直接 測量會(huì)造成較大誤差。為了消除電

6、壓表內(nèi)阻的影響，采用零示法。 即用一個(gè)低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，當(dāng)穩(wěn)壓 電源的輸出電壓與二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓相等時(shí)，電壓表的讀數(shù)將為穩(wěn)壓電源 0。然后將電路斷開，測量此 Ubc 時(shí)穩(wěn)壓電源的輸出電壓，即為二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓 UOC。 （2）等效電阻的測量方法 a .短路電流法： 用電壓表測得開路電壓 UOC后，將開路端短路，測其短路電流 ISC,則等效電阻 Req=U0C/|SC。 此方法測量簡便，但可能因短路電流過大會(huì)損壞電路內(nèi)部的元件， 對于等效電阻較小的二端網(wǎng)絡(luò)， 般不宜米用。 b .兩次電壓測量法： 先測開路電壓 UOC，再在開路端接一個(gè)已知負(fù)載電阻 RL,測 RL兩端

7、的電壓 UL，則等效電阻 c.半電壓測量法： 調(diào)電位器 RL大小，當(dāng)其兩端的電壓等于二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓的一半 時(shí)，RL的阻值即為等效電阻 Req的值。 d .直接測量法： 當(dāng)二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻與萬用表內(nèi)阻相比可忽略不計(jì)時(shí), 絡(luò)的等效電阻 Req。 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 1、驗(yàn)證基爾霍夫電流（ KCL ）、電壓（KVL ）定律 實(shí)驗(yàn)線路中取的 Ei = 3V、E2=6V, Ri=R2=R3=1kQ，連接電路，測量各支路電流及各元件兩端的 電壓值，驗(yàn)證結(jié)果，自擬表格。 2、驗(yàn)證疊加定理 測量 Ei、E2單獨(dú)作用和共同作用時(shí)，各支路的電流值。數(shù)據(jù)填入表 1-1。 表 1-1驗(yàn)證疊加定理 I1 (mA)

8、I2 (mA) I3 (mA) 計(jì)算 測量 誤差 計(jì)算 測量 誤差 計(jì)算 測量 誤差 E1作用 Req (U OC (_U? 1)RL。 可用萬E2作用 E1、 E2作用 3、驗(yàn)證戴維南定理 用戴維南定理測量 R3支路的電流 13。按實(shí)驗(yàn)原理，選擇合適的測量方法測量開路電壓 UOC和等 效電阻 Req的值。然后用直流電壓源和可變電位器分別調(diào)出 UOC和 Req的值，再串上 R3支路，測量 R3支路的電流|3。 |亠注意： 1 .一定要接好線后再開電源，切勿帶電接線。 2 選定參考方向后，按參考方向插入指針式萬用表表筆。 測量電壓或電流時(shí)， 如果指針 正偏，測量值為正，電壓或電流的實(shí)際方向與參考

9、方向一致；如指針反偏，則必須調(diào)換萬用表表筆 極性重新測量，此時(shí)，測量值為負(fù)正，說明電壓或電流的實(shí)際方向與參考方向相反。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1.數(shù)據(jù)分析：用你所測得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如何驗(yàn)證定律及定理的？ 2 .與計(jì)算值比較，分析誤差原因。 3 請回答問題： 1） 你是如何通過電流表的串入，測試并理解參考方向這一概念的？ 2） 在驗(yàn)證戴維南定理的實(shí)驗(yàn)中， 如果線性二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻和你所用的萬用電表內(nèi)阻接近時(shí)， 應(yīng)選用實(shí)驗(yàn)原理中講述的哪種方法測量 Req值？ 實(shí)驗(yàn)二 RC 一階電路響應(yīng)測試 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 掌握 RC 一階動(dòng)態(tài)電路零狀態(tài)響應(yīng)和零輸入響應(yīng)的概念。 2. 學(xué)習(xí)電路時(shí)間常數(shù)的測量方法。 3. 掌

10、握有關(guān)微分電路和積分電路的概念。 4. 進(jìn)一步學(xué)會(huì)用示波器觀測波形。 二、 儀器設(shè)備 1. TPEA3 模擬電路實(shí)驗(yàn)箱 1 臺 2 . YB1602P 系列功率函數(shù)信號發(fā)生器 或 EM1652 系列數(shù)字信號源 1 臺 3. KENWOOD CS-4125A 20MHz 2 通道示波器 1 臺 三、 實(shí)驗(yàn)原理 1 . RC 電路的方波響應(yīng) 圖 2-1 (a)所示為 RC 串聯(lián)電路。為了用示波器觀察電路的暫態(tài)過程，用方波來代替輸入階躍 信號。在 Ui端加方波信號時(shí)，電容兩端的響應(yīng)波形如圖 2-1 (c)所示。 圖 2-1方波激勵(lì)下電容的響應(yīng)波形 圖(c)中，ab 段曲線是電容器的充電過程，即零狀態(tài)

11、響應(yīng)過程。此過程維持時(shí)間的長短與時(shí) 間常數(shù)T有關(guān)，TRC。當(dāng) t= T時(shí)，電容電壓 uc ( T =0.632Um ( Um為方波信號的峰值)；當(dāng) t=5 T時(shí), 電容電壓 uc (5T =0.993Um。通常認(rèn)為 t=5 T時(shí)，電路暫態(tài)過程結(jié)束，進(jìn)入新的穩(wěn)定狀態(tài)。 bc 段是電 容器的放電過程，即零輸入響應(yīng)過程。當(dāng) t= T時(shí)，電容電壓 uc ( T =0.368 Um；當(dāng) t=5 T時(shí)，電容電壓 UC ( 5 T =0.007Um,此時(shí)電路已接近穩(wěn)定狀態(tài)。 圖 2-2輸入正負(fù)對稱方波時(shí)電容端的全響應(yīng)波形 (b)輸入階躍信號 (c)電容響應(yīng)波形 由于函數(shù)信號發(fā)生器輸出的是正負(fù)對稱的方波，因此

12、，當(dāng)此信號作為 電路是一個(gè)輸入階躍和電容初始值均不為零的全響應(yīng)過程，如圖 2-2。 2用示波器測量時(shí)間常數(shù)RC 電路的階躍信號時(shí), (a)微分電路 (b)積分電路 圖 2-3 微分電路與積分電路 當(dāng)輸入電壓ui的波形為正負(fù)對稱的方波時(shí)，微、積分電路輸入、輸出電壓波形如圖 2-4 所示。 如改變時(shí)間常數(shù) 占方波脈沖寬度 tp的比值，電容器充放電的快慢就不同，因此輸出電壓的波形就 不同。 圖 2-4微分、積分電路輸出波形 在微分電路中，當(dāng) Ttp時(shí)，電容器充電很慢，輸出電壓 UR與輸入電壓 Ui的波形很相近。隨著 T 和 tP比值的減小，電阻兩端電壓 UR的波形逐漸變成正負(fù)尖脈沖，如圖 2-4 (

13、a)所示。T越小，尖脈 沖越陡。因此，構(gòu)成微分電路的條件是： (1) TtP 時(shí)，電容器充電緩慢，后又經(jīng)電阻緩慢放電，電容兩端電壓 UC的波形逐漸變成三角波， T越大，充 在電容讀出該點(diǎn)到充電波形起始端3.微分電路和積分電路 微分電路和積分電路是電容器充放電現(xiàn)象的一種應(yīng)用，電路如圖 2-3 所示。微分電路中，當(dāng)時(shí) 間常數(shù)很小時(shí)，輸出電壓 UR正比于輸入電壓 Ui的微分，即UR dui RC -；積分電路中，當(dāng)時(shí)間常數(shù) dt 很大時(shí)，輸出電壓 UC正比于輸入電壓 Ui的積分，即UR ui dt RC i R C丄 uc (a)微分電路UR波形 放電越緩慢，輸出三角波的線性度越好， 如圖 2-4(

14、b)所示。因此，構(gòu)成積分電路的條件是：(1) TtP (通常T5 tP), (2)從電容兩端輸出。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1根據(jù) RC 電路的全響應(yīng)波形，觀察零狀態(tài)和零輸入響應(yīng)過程，并通過波形測量時(shí)間常數(shù) 由函數(shù)信號發(fā)生器輸出 Upp= 3V、f = 1kHz (tP=T/2=0.5ms)的方波作為階躍信號。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)電 路，在元件參數(shù)滿足要求時(shí)，通過示波器測量時(shí)間常數(shù) T并與計(jì)算值比較誤差。 2觀察 RC 電路的微分響應(yīng) 按實(shí)驗(yàn)原理選擇電阻、電容參數(shù)及方波信號的頻率，觀察 Ttp時(shí) Ui和 UC的波形，并測量 UR峰 峰值。改變電阻或電容的參數(shù)，使 T 值減小時(shí)，觀察 UC波形的變化。 五、 實(shí)驗(yàn)注意

15、事項(xiàng) 1 實(shí)驗(yàn)前， 掌握示波器各旋鈕的功能。 觀察雙蹤時(shí)， 要特別注意相應(yīng)開關(guān)、 旋鈕的操作與調(diào)節(jié)。 2信號源的接地端與示波器的接地端要連在一起 “共地”， 以防外界干擾而影響測量的準(zhǔn)確性。 3示波器的輝度不應(yīng)過亮，尤其是光點(diǎn)長期停留在熒光屏上不動(dòng)時(shí)，應(yīng)將輝度調(diào)暗，以延長示 波管的使用壽命。 六、 思考題 1 什么樣的電信號可作為 RC 一階電路零輸入響應(yīng)、 零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的激勵(lì)源？ 2當(dāng)輸入方波信號頻率升高或降低時(shí)， 如保持 R、 C 值不變， 其響應(yīng)是否改變？通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 3何謂積分電路和微分電路，它們必須具備什么條件？ 它們在方波序列脈沖的激勵(lì)下，其輸 出信號波形的變化規(guī)律如何？

16、這兩種電路有何功用？ 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1 根 據(jù) 實(shí) 驗(yàn) 觀 測 結(jié) 果 ， 在 方 格 紙 上 繪 出 RC 一 階 電 路 充 放 電 時(shí) UC 的 變 化曲線，由曲線測得 T直，并與參數(shù)值的計(jì)算結(jié)果作比較，分析誤差原因。 2根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果，歸納、總結(jié)積分電路和微分電路的形成條件，闡明波形變換的特征。 實(shí)驗(yàn)三 三相交流電路 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 驗(yàn)證三相電路中線量與相量的關(guān)系； 2 學(xué)習(xí)三相負(fù)載的星形和三角形聯(lián)接方法，觀察中線的作用； 3學(xué)習(xí)用二瓦表測量有功功率。 、實(shí)驗(yàn)儀器 電機(jī)與電力控制實(shí)驗(yàn)裝置 一臺 數(shù)字萬用表 一塊 A3380 系列鉗型表 一臺 、預(yù)習(xí)要求 1） 復(fù)習(xí)三相交流電路的內(nèi)容，

17、熟悉實(shí)驗(yàn)步驟，寫預(yù)習(xí)報(bào)告。 2） 預(yù)習(xí) A3380 系列鉗型表的使用（見附錄H）。 3） 根據(jù)負(fù)載（燈泡 25w , 230V）的參數(shù)估算電路中負(fù)載電流的大小。 4） 復(fù)習(xí)三功率表的使用。 圖 3-1 負(fù)載作 Y 形聯(lián)接 （1）每相開 3 盞燈構(gòu)成對稱負(fù)載，當(dāng)電源電壓為線電壓 380V 時(shí)，分別在有中線和無中線兩種 情況下測量各負(fù)載上的相電壓、相電流及中線電流 Io、填入下表。 （2）每相分別開 1、2、3 盞燈構(gòu)成不對稱負(fù)載，分別在下面兩種情況下測量各負(fù)載上的相電 壓、相電流及中線電流 Io，填入下表，比較兩種情況下，每相之間燈的亮度有無變化。 量名 相電壓 中 線 各相電流及燈亮度 VA

18、VB VC 1 0 燈 數(shù) IA 亮度 比較 燈 數(shù) 1 B 亮度 比較 燈 數(shù) 1 C 亮度 比較 對 稱 有中線 380V 無中線 380V 不 對 稱 有中線 380V 無中線 220V 2電燈負(fù)載作形聯(lián)接，如圖 3-2:（負(fù)載為 25w , 230V 燈泡） 電源電壓為線電壓 220V，負(fù)載作三角形聯(lián)接，分別在對稱負(fù)載（每相 3 盞燈）及不對稱負(fù)載 （1 2. 3 盞燈）兩種情況下，測量每相的線電流及相電流，并觀察兩種情況下，每相之間燈的亮 度變化。 1線 1相 IA IB IC IAB IBC ICA 對稱 不對稱 3.用二瓦表法測三相有功功率 三相三線制供電系統(tǒng)中，無論三相負(fù)載是否

19、對稱，也無論負(fù)載是 Y 接還是接，都可用二瓦表 法測量三相負(fù)載的總有功功率。 實(shí)驗(yàn)電路如圖 3-3 所示。分別測量 Y 接和接對稱負(fù)載時(shí)的功率，數(shù)據(jù)填入下表。連線時(shí)注意 功率表的電流線圈要串聯(lián)在電路中，電壓線圈要并聯(lián)在電路中。負(fù)載情況 測量數(shù)據(jù) Pi (W) P2 ( W) P 總（W） Y 接對稱負(fù)載 380V 接對稱負(fù)載 220V 測量時(shí)如功率表顯示負(fù)值，應(yīng)將功率表電流線圈兩個(gè)端子對調(diào)（不能調(diào)換電壓線圈端子） 讀數(shù)應(yīng)記為負(fù)值。 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1 用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明在什么情況下電壓、電流的線、相量間有 2 在什么情況下才能取消中線? 3 .如何用一瓦表測量負(fù)載對稱及不對稱時(shí)的三相有功功率。，

20、同時(shí) * 圖 3-3 實(shí)驗(yàn)四 三相異步電動(dòng)機(jī)的控制 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 看懂三相異步電動(dòng)機(jī)銘牌數(shù)據(jù)和定子三相繞組六根引出線在接線盒中的排列方式； 2 根據(jù)電動(dòng)機(jī)銘牌要求和電源電壓，能正確連接定子繞組 （Y 形或形）; 3 了解按鈕、交流接觸器和熱繼電器等幾種常用控制電器的結(jié)構(gòu)，并熟悉它們的接用方法； 4 通過實(shí)驗(yàn)操作加深對三相異步電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)和正反轉(zhuǎn)控制線路工作原理及各環(huán)節(jié)作用的理 解和掌握，明確自鎖和互鎖的的作用； 5學(xué)會(huì)檢查線路故障的方法，培養(yǎng)分析和排除故障的能力。 二、 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備 電動(dòng)機(jī)控制綜合實(shí)驗(yàn)臺 一臺 導(dǎo)線若干 萬用表一只 三、 預(yù)習(xí)要求 1. 復(fù)習(xí)三相異步電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)和

21、正反轉(zhuǎn)控制線路的工作原理， 并理解自鎖、互鎖及點(diǎn)動(dòng)的概 念，以及短路保護(hù)、過載保護(hù)和零壓保護(hù)的概念。 2 復(fù)習(xí)交流接觸器的工作原理。 四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟 認(rèn)識實(shí)驗(yàn)裝置上復(fù)式按鈕、交流接觸器和熱繼電器等電器的結(jié)構(gòu)、圖形符號、接線方法；認(rèn)真 查看異步電動(dòng)機(jī)銘牌上的數(shù)據(jù)，按銘牌要求將三相定子繞組接成接。三相調(diào)壓器輸出端 U、V、W 調(diào)為線電壓 220V。 1.點(diǎn)動(dòng)控制 開啟電源控制屏總開關(guān)，按啟動(dòng)按鈕，調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出線電壓 220V 后，按停止按鈕，斷開三相 電源。按圖 4-1 點(diǎn)動(dòng)控制線路接線，先接主電路，即從三相調(diào)壓輸出端 U、V、W 開始，經(jīng)接觸器 KM 的主觸點(diǎn)，熱繼電器 FR 的熱元件到

22、異步電機(jī) M 的三個(gè)定子繞組端，用導(dǎo)線按順序串聯(lián)起來。主電路 檢查無誤后，再連接控制回路，即從三相調(diào)壓輸出端的某相 （如 V）開始，經(jīng)過熱繼電器 FR 的常閉觸 點(diǎn)、接觸器 KM 的線圈、常開按鈕 SB 到三相調(diào)壓輸出的另一相 （如 W）。接好線路，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查 后，方可進(jìn)行通電操作。 （1） 按電源控制屏啟動(dòng)按鈕，接通 220V 三相交流電源。 （2） 按下按鈕 SBi,對異步電機(jī) M 進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)操作，比較按下 SBi與松開 SBi時(shí)，電機(jī)和接觸器的運(yùn) 行情況。 （3） 實(shí)驗(yàn)完畢，按電源控制屏停止按鈕，切斷電源。 2. 自鎖控制 圖 4-2 所示為自鎖控制線路， 它與圖 4-1 的不同點(diǎn)在于

23、控制電路中多串聯(lián)了一個(gè)常閉按鈕 SB2，同 時(shí)在 SBi上并聯(lián)一個(gè)接觸器 KM 的常開觸點(diǎn)，它起自鎖作用。 4-2 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的自鎖控制 按圖 4-2 接線，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可進(jìn)行通電操作。 （1） 按電源控制屏啟動(dòng)按鈕，接通 220V 三相交流電源。 （2） 按起動(dòng)按鈕 SBi,松手后觀察電機(jī) M 是否繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。 （3） 按停止按鈕 SB2,松手后觀察電機(jī) M 是否停止運(yùn)轉(zhuǎn)。 3正反轉(zhuǎn)控制 圖 4-3 為正反轉(zhuǎn)控制線路，按圖接線，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可通電進(jìn)行如下操作： （1） 按電源控制屏啟動(dòng)按鈕，接通 220V 三相交流電源。 （2） 按正向起動(dòng)按鈕 SBi，觀察并記錄電機(jī)

24、的轉(zhuǎn)向和接觸器的運(yùn)行情況。 （3） 按停止按鈕 SB3,電機(jī)停止運(yùn)行后，按反向起動(dòng)按鈕 SB2,觀察并記錄電機(jī)和接觸器的運(yùn) 行情況。 （4） 實(shí)驗(yàn)完畢，按電源控制屏停止按鈕，切斷三相交流電源，拆除導(dǎo)線。 圖 4-3 三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告： 回答以下思考題： 1 以星形連接的負(fù)載為例，主回路中如果只串聯(lián)兩個(gè)發(fā)熱元件時(shí)，是否也能起到保護(hù)? 2 熱繼電器是否也能起到短路保護(hù)？ 實(shí)驗(yàn)五共射極單管放大電路 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1 學(xué)習(xí)測量和調(diào)整放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)； 2 .學(xué)會(huì)電壓放大倍數(shù)及其它動(dòng)態(tài)參數(shù)的測量方法。 3學(xué)習(xí)用示波器觀察輸入信號、輸出信號波形，了解靜態(tài)工作點(diǎn)對非線性失真

25、及電壓放大倍數(shù) 的影響。 二、 儀器設(shè)備 1 . MF 10 型萬用表或數(shù)字萬用表 1 臺 2 . TPEA3 模擬電路實(shí)驗(yàn)箱 1 臺 3. YB1602P 系列功率函數(shù)信號發(fā)生器 或 EM1652 系列數(shù)字信號源 1 臺 4. KENWOOD CS-4125A 20MHz 2 通道示波器 1 臺 5. NY4520 型雙通道交流毫伏表 1 臺 三、 實(shí)驗(yàn)原理簡述 1. 靜態(tài)工作點(diǎn)的選取與調(diào)整 圖 5-1 所示，為具有自動(dòng)穩(wěn)定工作點(diǎn)的分壓式偏置共發(fā)射極單管電壓放大電路。 圖 5-1 共發(fā)射極單管放大電路 放大器的靜態(tài)工作點(diǎn)是指當(dāng)放大器輸入信號 Ui=0 時(shí)，在直流電源的作用下，晶體管基極和 集

26、電極回路的直流電壓及電流值 UBE、UCE、IB、IC。 為了保證在放大器的輸出端得到最大的不失真輸出電壓， 必須給放大器選擇合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。 Rb R) 亍 33K 680K - UCC US o 5.1K 51 10uF RC 5.1K 10uF Rb II 24K Re T100 - + Ce FL U 5.1K RP 2 靜態(tài)工作點(diǎn)選擇不當(dāng)，或輸入信號幅值太大都會(huì)使放大器輸出電壓波形產(chǎn)生失真。工作點(diǎn)偏高，晶 體管工作在飽和區(qū)，輸出會(huì)產(chǎn)生飽和失真；工作點(diǎn)偏低，晶體管工作在截止區(qū)，輸出會(huì)產(chǎn)生截止失真；而當(dāng)輸入信號幅值過大時(shí)，則會(huì)產(chǎn)生雙向失真。 在電路結(jié)構(gòu)及 Ucc和RC都確定的情況下，靜

27、態(tài)工作點(diǎn)主要取決于 通過調(diào)整偏置電路中 Rb的阻值，便可改變靜態(tài)工作點(diǎn)的位置。 2 放大器動(dòng)態(tài)參數(shù)的測量 1）電壓放大倍數(shù) AUO、AUL 2）輸入電阻 R i的測量 輸入電阻 R i是放大器輸入端看進(jìn)去的等效電阻。 其值反映了放大器從信號源或前一級電路獲取 電流的大小。電路如圖 5-2 所示，其測量方法是：在放大器輸出波形不失真的情況下，用示波器測 圖 5-2 輸入電阻和輸出電阻測量電路 3）輸出電阻 R o的測量 輸出電阻 R o是放大器從輸出端看進(jìn)去的等效電 帶負(fù)載的能力。根據(jù)等效電路，用示波器測出 Uo與 Ro （b 1） RL U L 電阻 四、預(yù)習(xí)要求 1 復(fù)習(xí)三極管及單管放大電路

28、工作原理。掌握靜態(tài)工作點(diǎn)對非線性失真的影響。弄清放大器 產(chǎn)生截止失真和飽和失真時(shí)的輸出電壓波形。 2 認(rèn)真閱讀 TPEA3 模擬電路實(shí)驗(yàn)箱使用說明書。 IB （或 UCE）的數(shù)值。因此, 電壓放大倍數(shù) AUO是指放大器負(fù)載電阻 RL= 且放大器輸出信號無明顯失真時(shí)，輸出電壓 Uo 與輸入電壓 Ui的峰峰值或有效值之比 AUO Uo U AUL是指放大器帶負(fù)載時(shí)，輸出電壓 UL與輸入電 壓 Ui的峰峰值或有效值之比 AUL UL o Ui 出 US與 Ui的峰峰值，則輸入電阻 Ri 5 US Ui R -1 I 5k1 * US Ui Uo UL 卜 T RL 阻。其值反映了放大器 UOL的峰峰

29、值，則輸出 3 熟悉示波器、低頻信號發(fā)生器的用法。 4實(shí)驗(yàn)所用的分立電路模塊的面板如圖 5-3 所示。對照實(shí)驗(yàn)電路圖，設(shè)計(jì)好連接線路。 5.寫預(yù)習(xí)報(bào)告，擬出詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟及記錄表格。 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟 1 調(diào)整和測量靜態(tài)工作點(diǎn) (1) 選擇實(shí)驗(yàn)箱上固定輸出的 +12V直流穩(wěn)壓電源作為放大器的電源 Ucc。然后關(guān)掉電源再連線! (2) 按圖 5-1 接好實(shí)驗(yàn)電路，仔細(xì)檢查，注意發(fā)射極的電路連線。 確定無誤后接通電源! Ucc (3) 調(diào)節(jié) RP，使放大器的集電極對地電位為 Uc CC 6V。測量并計(jì)算表中各值。 2 Uc UE U BE UCE IE 6V 2 測量電壓放大倍數(shù) (1)調(diào)節(jié)低頻

30、信號發(fā)生器，輸出頻率 f=1kHz、峰峰值為 1V 的正弦波信號 (2)將此信號接至放大器的輸入 US端，經(jīng)過 R1、R2衰減(100 倍)后，在 Ui端應(yīng)得到 Ui=10mV 的小信號。注意：信號發(fā)生器、放大器及示波器的地線應(yīng)皆連在一起。以減少干擾。 1) 用示波器觀察放大器空載( RL=S)時(shí)，Ui、U0的波形及相位，并測量 Ui、U0的峰峰值， 八 UQ 計(jì)算電壓放大倍數(shù) Au0 Q ,記錄在你所設(shè)計(jì)的表中。 Ui 1K12 酬分立電菩 ILR11 jOIK5 1 峠1 1C1 1011 1R14 圖 5-3 TPE-A3模擬電路實(shí)驗(yàn)箱分立電路模塊局部面板 填入你所設(shè)計(jì)的表中。 (3)

31、信號源輸出信號的頻率不變，逐漸增大輸出信號的峰峰值，觀察放大器帶負(fù)載時(shí)的最大不 失真輸出電壓值 U Lmax，并填入你所設(shè)計(jì)的表中。 3.觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對非線性失真的影響 在電源電壓 Ucc與輸入信號 Ui=10mV 不變的情況下，調(diào)整以下參數(shù)，觀察這些參數(shù)變化對放大 器工作點(diǎn)的影響，判斷有無失真并指出是什么失真（注意在你的實(shí)驗(yàn)報(bào)告中要注明是飽和還是截止 失真。截止失真在此實(shí)驗(yàn)中可能看不到縮頂?shù)默F(xiàn)象，但可以通過適當(dāng)增大輸入信號峰峰值，或通過 測量三極管的工作點(diǎn)來判斷）。 （1） Rb合適的情況下： 1） 取 Rc=5K1、RL=2K2 觀察輸出波形，說明有無失真？畫出輸出波形并測量峰峰值。 2

32、） 取 Rc=2K、 RL=2K2 觀察輸出波形，說明有無失真？畫出輸出波形并測量峰峰值。 （2） 取 Rc=5K1、RL =5K1 1） 調(diào)節(jié) RP,使 Rb的阻值逐漸增大，觀察輸出波形有無失真？什么失真？畫出輸出波形圖。 2） 調(diào)節(jié) RP,使 Rb的阻值逐漸減小，觀察輸出波形有無失真？什么失真？畫出輸出波形圖。 4測量放大器輸入、輸出電阻 調(diào)整 RP,將放大器的工作點(diǎn)調(diào)回原來位置。去掉 100 倍衰減電路中的電阻 R2,保留 R=5K1 的電 阻，按實(shí)驗(yàn)原理中的方法，測量 Us、Ui、Uo、UL的值，計(jì)算出 Ri和 RO的值。 測算輸入電阻（R=5K1） 測算輸出電阻（RL=5K1） 實(shí)測

33、 測算 估算 實(shí)測 測算 估算 Us (mV Ui (mV Ri Ri Uo (V) UL (V) Ro(K ) Ro (K ) 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1 .整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，填寫好實(shí)驗(yàn)所需的表格。 2 說明那些因素影響靜態(tài)工作點(diǎn) ？工作點(diǎn)偏高會(huì)出現(xiàn)什么失真？工作點(diǎn)偏低會(huì)出現(xiàn)什么失真? 2)測量放大器加上負(fù)載電阻 RL=5K1 時(shí)，AuL Ui， 實(shí)驗(yàn)六集成運(yùn)算放大器 、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 掌握集成運(yùn)算放大器在線性和非線性應(yīng)用中的特點(diǎn)及性能。 2. 學(xué)會(huì)線性電路和非線性電路的組成及參數(shù)測量方法。 、實(shí)驗(yàn)儀器 1. 數(shù)字萬用表 2. CS-4125 示波器 3. YB1620P 信號發(fā)生器 、預(yù)習(xí)要求 1. 熟

34、悉集成運(yùn)算放大器芯片 UA741 的管腳功能 2估算測量表格中的理論值 3. 復(fù)習(xí)示波器和信號發(fā)生器的使用 四、實(shí)驗(yàn)原理 集成運(yùn)算放大器是具有高增益、高輸入阻抗的直接耦合放大器。當(dāng)其外部引入深度負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò) 時(shí)，集成運(yùn)算放大器工作在線性區(qū)域，輸出電壓 Uo與輸入電壓 Ui的運(yùn)算關(guān)系僅取決于外接反饋網(wǎng) 絡(luò)與輸入的外接阻抗，而與運(yùn)算放大器本身無關(guān)，可以實(shí)現(xiàn)比例、加法、減法等各種運(yùn)算電路。當(dāng) 其外部為開環(huán)或引入正反饋網(wǎng)絡(luò)時(shí)， 集成運(yùn)算放大器工作在非線性區(qū)域，輸出電壓處于正飽和或負(fù) 飽和值，如比較器、信號產(chǎn)生電路等。 實(shí)驗(yàn)采用 UA741 芯片，右圖為芯片管 腳圖及符號，各管腳功能如下： 2-反相輸入端

35、 Ui- ； 3-同相輸入端 Ui+ ； 7-正電源端+UCC ； 4-負(fù)電源端-Ucc； 6-輸 出端 Uo； 1、5 外接調(diào)零電位器端；8空腳 A .基本內(nèi)容 1. 反相比例放大電路 實(shí)驗(yàn)電路如圖 6.1 所示。 1）按表 6.1 內(nèi)容測試，并記錄數(shù)據(jù)。 注意：當(dāng)輸入電壓過大，超出線性區(qū)域時(shí)，比較輸出電壓的實(shí)際值與理論估算值的差別。 表 6.1 直流輸入電壓 U i （ mV） 30 100 300 1000 3000 輸出電壓 理論估算（mV） 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 Uo Uo 實(shí)際值（mV） 誤差 2 ）反相輸入端加入頻率為 1kHz、峰峰值為 200mV 的正弦交流信號，用示波器觀察輸入、輸

36、出 信號的波形及相位，并測量 Uo的峰峰值，記入表 6.2。 表 6.2 交流輸入電壓 Ui （ mV） 輸出電壓 Uo 輸入、輸出波形及相位 200mV 頻率 1kHz 2 同相比例放大電路 電路如圖6.2 所示 按表 6.3 內(nèi)容測量，并記錄。 3.反相求和放大電路 實(shí)驗(yàn)電路如圖 6.3 所示 按表 6.4 內(nèi)容進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試，并與預(yù)習(xí)計(jì)算比較。 4雙端輸入求和（減法）放大電路 直流輸入電壓 U i （ mV） 30 100 300 1000 3000 輸出電壓 Uo 理論估算（mV） 實(shí)際值（mV） 誤差 圖 6.2同相比例放大器 表 6.3 Ui1 (V) 0.3 -0.3 0.7 Ui

37、2 (V) 0.2 0.2 0.5 UO (V) 1 1 i1 Ui1 (V) 1 2 0.2 O II 10k o 表 6.4 表 6.5 i2 RF 100k Uo 實(shí)驗(yàn)電路如圖 6.4 所示。按表 6.5 要求測量，并記錄。 R2 10k 廣 R3L 圖 6.4雙端輸入求和電路10k 實(shí)驗(yàn)電路如圖 6.5 所示。電容兩端并聯(lián)電阻 RF,是用來補(bǔ)償 偏置電流所產(chǎn)生的失調(diào)，減小直流漂移，起穩(wěn)定直流工作點(diǎn)的作 用。 1）輸入 Ui加入頻率 1kHz、峰峰值 1V 的方波信號，用示波器觀察輸入輸出波形，并測量 Uo 的峰峰值。 2）除去電阻 RF,觀察輸出波形的變化。將方波信號的峰峰值增加到 2

38、V 時(shí)，再觀察輸出波形的 變化情況。 3）方波信號的峰峰值 1V 不變，改變 R、C 參數(shù)或改變方波信號頻率，使 RIC 77 U CC 3 1 0 導(dǎo)通 2, V 3U CC 1 , 3U CC 1 不變 不變 2 . 555 定時(shí)器的典型應(yīng)用 用 555 定時(shí)器外接電容、電阻元件時(shí)，實(shí)現(xiàn)單穩(wěn)、雙穩(wěn)、多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器等基本電 路。還可以接成各種應(yīng)用電路，如變音信號發(fā)生器、電子門鈴等。 四、預(yù)習(xí)要求 1復(fù)習(xí)有關(guān) 555 定時(shí)器的工作原理及其應(yīng)用。 2 .擬定實(shí)驗(yàn)中所需的數(shù)據(jù)、表格，準(zhǔn)備方格紙。 五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟 用 555 定時(shí)器設(shè)計(jì)一多諧振蕩器，要求輸出頻率為 1kHz，占空比為

39、50%畫出設(shè)計(jì)電路，計(jì)算 元件參數(shù)，記錄輸出波形。 (輸出信號的時(shí)間參數(shù)是： 充電時(shí)間：TWi=0.7(Ri+ R2) CI 放電時(shí)間：TW2=0.7R2 CI 1 i 44 振蕩周期：T = TWI +TW2=0.7(RI+ 2R2)Ci; 振蕩頻率：f= T (R + 2 民2 )C I wi Ri + R2 r 占空比 D=-=- -，當(dāng) R2 Ri時(shí)，占空比約為 50% 。 I 片 + 2 R? 振蕩周期、占空比僅與 Ri、R2和 Ci有關(guān)，不受電源電壓變化的影響。改變 Ri、R2,即可改變 占空比。改變 Ci時(shí)，只單獨(dú)改變周期，而不影響占空比。同時(shí)要求 Ri與 R2均應(yīng)大于或等于 i

40、kQ , 但 Ri+ R2應(yīng)小于或等于 3.3 MQ。) 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1. 繪出觀測到的波形。 2. 分析、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 3 .在多諧振蕩器電路中，是否能輸出鋸齒波電壓？應(yīng)怎樣連接？ 實(shí)驗(yàn)十 直流穩(wěn)壓電源綜合實(shí)驗(yàn) 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?i .熟悉單相半波整流、全波整流及橋式整流電路的特點(diǎn)和區(qū)別。 2 .觀察電容器的濾波作用。 3. 掌握分立元器件穩(wěn)壓電路與集成穩(wěn)壓電路的原理及測量方法。 、儀器設(shè)備 1 . TPEA3 模擬電路實(shí)驗(yàn)箱 2 . YB1602P 系列功率函數(shù)信號發(fā)生器 或 EM1652 系列數(shù)字信號源 1 臺 3. KENWOOD CS-4125A 20MHz 2 通道示波器 1

41、臺 4. NY4520 型雙通道交流毫伏表 三、實(shí)驗(yàn)原理及參考電路 直流穩(wěn)壓電源組成框圖如圖所示。 220V 交流電壓 U1經(jīng)過電源變壓器降壓后為交流電壓 U2,再經(jīng)過整流電路、濾波電路及穩(wěn)壓電 路，在輸出端得到需要的、穩(wěn)定的直流電壓。 1.整流電路 整流電流是利用二極管的單相導(dǎo)電性，將交流電壓變?yōu)閱蜗虻拿}動(dòng)的直流電壓。有以下三種： 1) 單相半波整流電路 電路如圖 10-1 (a)所示。 整流輸出電壓平均值 U0=0.45U2 通過負(fù)載的直流電流10 也0.45土 RL RL 二極管截止時(shí)所承受的最大反向電壓 U Dmax 、2U0 1.41U0 2) 單相全波整流電路 電路如圖 10-1

42、(b)所示。 整流輸出電壓平均值 U0=0.9U2 通過負(fù)載的直流電流I0 屯 0.9匕 RL RL U1 220V 二極管截止時(shí)，每個(gè)二極管承受的最大反向電壓 UDmax 2 2U。2.82U 0 U0 D1 (3)單相橋式全波整流電路 電路如圖 10-1 (c)所示。 整流輸出電壓平均值 Uo=O.9U2 通過負(fù)載的直流電流I0 也 0.9 2 RL RL 二極管截止時(shí)，每個(gè)二極管承受的最大反向電壓 UDmax 、2U0 1.41U0 在單相橋式整流電路的變壓器中，只有交流電流流過；而在半波和全波整流電路中，均有直流 分量流過。因此，單相橋式整流電路的變壓器效率較高，總體性能優(yōu)于單相半波和

43、全波整流電路， 故廣泛應(yīng)用于直流電源中。 2. 濾波電路 經(jīng)過整流電路得到的輸出電壓，因?yàn)槊}動(dòng)較大，因此需要利用電感或電容等儲能元件，濾去輸 出電壓中的紋波。小功率穩(wěn)壓電源中常使用電容濾波電路，其電路如圖 10-2 所示。 在整流電路的內(nèi)阻不太大，時(shí)間常數(shù) T= RLC (35)T/2 時(shí)，電容濾波電路的負(fù)載平均電壓 1 1 2U U0=1.2U2,流經(jīng)二極管的平均電流 ID -IL 2，二極管承受的最大反向電壓 UDmax 2U0。 2 2RL 因此，電容濾波電路的優(yōu)點(diǎn)是：電路簡單，輸出電壓紋波較小，負(fù)載平均電壓較高；其缺點(diǎn)是：輸 出電壓受電網(wǎng)電壓和負(fù)載變化的影響較大，輸出不穩(wěn)定，因此，僅適

44、用于負(fù)載電壓較高，且負(fù)載變 動(dòng)不大的場合。 3 .穩(wěn)壓電路 1)穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 是利用穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓特性，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。電路如圖 10-3 所示。電阻 R 為限流RP 100 Q R 51 Q 電阻，起保護(hù)穩(wěn)壓管的作用。輸出電壓 Uo等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓 Uz。 穩(wěn)壓電路的工作原理：負(fù)載不變，當(dāng)電網(wǎng)電壓升高使電壓 U|增大時(shí)，輸出電壓 U0也隨之增大。 根據(jù)穩(wěn)壓管反相特性，IDZ的急劇增加，使得 IR增大，電阻 R 上的壓降增大，抵消了 UI的升高，從 而保證了輸出電壓 U0基本不變。電網(wǎng)電壓降低時(shí)，其變化與上述過程相反。同理，如果電網(wǎng)電壓不 變而負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，也將起到穩(wěn)定輸出電

45、壓的目的。 2) 分立元件串聯(lián)型穩(wěn)壓電路 分立元件構(gòu)成的串聯(lián)型穩(wěn)壓電路如圖 10-4 所示。它由基準(zhǔn)電壓源、比較放大電路、調(diào)整電路和 采樣電路四部分組成。 其工作原理是：當(dāng)電源或負(fù)載變動(dòng)而使 U0降低時(shí)，由于取樣電阻 R5的分壓作用使 VT3基極電壓 降低，則 VT3集電極電位升高，因 VT3集電極與 VT2基極相連，從而導(dǎo)致 VT1管壓降減小，使輸出電 壓有所回升，使 U0得到補(bǔ)償。反之 U0升高時(shí)，降 VT1管壓降增大，使 U0減小，從而保證輸出電壓 基本穩(wěn)定。 輸出電壓 U0 R4一RP一 (Uz UBE) R5 輸出電壓最大值 U 0 max J Rpmax 只53 U BE) R5

46、R4 R5 , 、 U0mix T(Uz UBE) 4 三端集成穩(wěn)壓器 i)三端固定輸出集成穩(wěn)壓器 三端固定輸出集成穩(wěn)壓器的輸出電壓是固定的，使用時(shí)不能調(diào)節(jié)電壓大小。其外形與管腳如圖 10-5 (a)所示。常用的有 W7800 和 W7900 系列。W7800 系列輸出正極性電壓，一般有 5、6、9、輸出電壓最小值 RL V O 2 2 2 2 MD2 HL 100 Q 圖 10-4 串聯(lián)穩(wěn)壓電路 + U 4 D $ 3 D 12、15、18、24V 共七個(gè)檔位，輸出電流最大可達(dá) 1.5A （加散熱片）。同類型的 78M 系列穩(wěn)壓器的 輸出電流為 0.5A，78L 系列為 0.1A。W7900

47、 系列輸出負(fù)極性電壓。圖 10-5（ b）所示為 78L05 集成 穩(wěn)壓器構(gòu)成的一般應(yīng)用電路，二極管起輸出短路保護(hù)作用。 三端固定輸出集成穩(wěn)壓器最大輸出電壓是 24V，為了得到可調(diào)的輸出電壓值， 可利用圖 10-5（ C） 所示電路。 2）三端可調(diào)輸出集成穩(wěn)壓器 三端可調(diào)集成穩(wěn)壓器的輸出電壓具有 1.2537V （或-1.25 - 37V）的連續(xù)可調(diào)范圍，并且穩(wěn)壓精 度高，輸出波紋小。常用的有 LM317 （正電壓輸出）和 LM337 （負(fù)電壓輸出）兩種型號。其外形管 腳圖及應(yīng)用電路如圖 10-6 所示。 輸出電壓：U0 1.25（1旦巴） R1 最大輸入電壓：UIN = 40V 輸出電壓范圍：U