电工电子学（二）实验

实验一 直流电路

一、实验目的

1．验证叠加原理和戴维南定理的内容,加深理解其内涵。 2．学习使用稳压电源。

3．掌握用数字万用表测量直流电量的方法。

二、相关知识

叠加原理是线性电路中的普遍性原理,它是指当有几个电源同时作用于线性电路时,电路中所产生的电压和电流等于这些电源分别单独作用时在该处所产生的电压和电流的代数和。在分析一个复杂的线性网络时,可以利用叠加原理分别考虑各个电源的影响,从而使问题简化,本实验通过测量各电源的作用来验证该原理。

戴维南定理是指在线性电路中,任何一个有源二端网络总可以看做一个等效电源,等效电源的电动势就等于该网络的开路电压UO，等效电源的内阻RO等于该网络中所有电源置零(电压源短路,电流源开路)后所得无源网络的等效电阻。如图1—1所示有源二端网络图（a）可以由图（b）等效代替。利用戴维南定理可以把复杂电路化简为简单电路,从而使计算简化。

（a） （b） 图1—1 有源二端网络及其等效电路

有源二端网络等效内阻RO的三种测量方法：

1．开路短路法。若图（a）的AB端允许短路，可以测量其短路电流IS，再测AB端的开路电压UO，则等效电阻RO=UO／IS。

2．外特性法。在AB之间接一负载电阻RL如图（a）所示，测绘有源二端网

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络的外特性曲线U= f（I），该曲线与坐标轴的交点为UO和IS，则RO=UO／IS。

3．直接测量法。使有源二端网络中的电源置零（电压源短路，电流源开路），用万用表电阻挡直接测量AB端的阻值RO。

三、预习要求

1．复习教材中有关叠加定理和戴维南定理的内容,掌握其基本要点,注意其使用条件。

2．阅读实验指导中有关仪器的使用方法： 3．预习本次实验内容，作好准备工作。 （1）熟悉实验线路和实验步骤。 （2）对数据表格进行简单的计算。 （3）确定仪表量程。

四、实验线路原理图

图1—2 叠加定理实验线路图

图1—3 戴维南定理实验原理图 图1—4 戴维南等效电路

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五、实验设备

1．THHE—1型高性能电工电子技术实验台（双路稳压电源、数字电压表、数字电流表）。

2．直流电路实验箱。 3．电阻箱。

六、实验内容及步骤

（一）叠加定理实验：

1．熟悉实验台，用数字万用表测量R1、R2、RL的电阻值，把结果填入表1—1中。

2．利用电阻的实测值分别计算E1、E2单独作用及共同作用时各电阻上的电压值，填入表1—1中。

3．调节双路稳压电源，使一路输出电压为E1= 4V，另一路输出电压为E2= 6V（用数字万用表测量），关闭稳压电源待用。

4按图1—2接好电路，检查无误后在下面三种情况下分别测量各电阻上的电压UR1、UR2、、UR3，填入表1—1，注意各电压的参考方向要始终保持一致。

（1）把S1、S2合向1，测量E1、E2共同作用时各电压值。 （2）把S1合向1，S2合向2，测量E1单独作用时各电压值。 （3）把S1合向2，S2合向1，测量E2单独作用时各电压值。 表1—1 R1=1kΩ R2=2kΩ RL=5kΩ

电压计算值（V） 电压测量值（V） UL UR1 UR2 UL UR1 E1、E2共同作用 E1单独作用 E2单独作用 UR2 3

注意：在做实验前，先要经过计算，把“电压计算值”填入表中。

（二）戴维南定理实验：

1．熟悉实验台，按图1—3连接电路并自查。 2．测量有源二端网络的外特性。

（1）调节RL使负载电阻为表1—2的数值，测量负载电压UL和电流IL，把结果填入表1—2中。

3．测量有源二断网络的戴维南等效电路。

（1）将负载断开，用数字电压表测量二端口网络的开路电压UO。UO= V（填入图1—4中）。

（2）关闭电源E1和E2，用导线短路E1、E2使其置零，用万用表电阻档测量AB间的等效电阻RO。RO= Ω。

4．测量戴维南等效电路的外特性。

（1）将稳压电源的输出电压调至UO处，使R1和R2并联作为RO，按图1—4连接电路。

（2）在RL为表1—2中不同数值时，测量负载电压UL和IL电流，填入表1—2中。 表1—2

RL阻值 UL（V） IL（mA） UL（V） IL（mA） 500Ω 1kΩ 2kΩ 5kΩ 10kΩ 有源二端 网络 戴维南 等效电路

七、实验报告要求

1．根据表1—1的实测数据验证叠加原理的正确性，把理论计算值与实际测量值进行比较，分析误差原因。

4

2．根据图1—3计算戴维南等效电路的UO、RO，并与实测值进行比较。

3．戴维南等效电路中的等效电阻有几种方法求得，试说明之。

4．按表1—2中的数据，分别做出有源二端网络和戴维南等效电路的外特性曲线U= f（I），并比较之。（画在同一坐标内，以便比较）

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实验二 单相交流电路及功率因数的提高

一、实验目的

1．通过RL串联电路的实验掌握单相交流电路的电压、电流、复阻抗之间的相量关系，有效值关系。

2．熟悉日光灯电路的组成，各元件的作用及日光灯的工作原理，学会日光灯电路的联接，了解线路故障的检查方法。

3．掌握交流电路的电压，电流和功率的测量方法。 4．练习并掌握感性负载提高功率因数的方法。

二、相关知识

镇流器是一个铁心线圈，其电感L比较大，而线圈本身具有电阻R1。日光灯在稳态工作时近似认为是一个阻性负载R2。镇流器和灯管串联后接在交流电路中如图2—1所示，可以把这个电路等效为RL串联电路如图2—2所示。

图2—1 日光灯电路 图2—2 日光灯等效电路

根据图2—2和图2—3相关计算如下： 镇流器的等效复阻抗：

ZRL?电感线圈的电阻：

URLIR1?ZRL?cos?L 图2—3 RL串联电路相量图

2电感线圈的感抗： X L 2 ? ZRL?R1 6

电感线圈的电感：

日光灯等效电阻：

电路消耗的有功功率： 或：

L?XL2?fURIR2?P?I2(R1?R2)P?UIcos?因镇流器本身的电感较大，故整个电路的功率因数较低，为了提高电路的功率因数，可以采用在日光灯两端并联电容的办法见图2—1。电路并联电容以后，由于电容的无功电流抵消了一部分日光灯电流中的感性无功分量，所以总电流将减小，电路的功率因数被提高。由于电源电压是固定的，并联电容器并不影响感性负载的工作，即日光灯支路的电流，功率和功率因数并不随并联电容的大小而改变，仅是电路的总电流及总功率因数发生变化。提高电路的功率因数能够减小供电线路的损耗及电压损失，提高电源设备的利用率而又不影响负载的工作。所以并联电容器提高电路的功率因数的方法被供电部门广泛采用。如果要将功率因数cosφ提高到cos

PUIPcos???UI?PC??(tg??tg??)2?Ucos??φ＇，所并联电容的大小计算如下：

φ——电路的功率因数角。 φ＇——提高后的功率因数角。

ω= 2πf ——电源的角频率。 图2—4 日光灯并联电容相量图

三、预习要求

1．复习RL串联电路及RLC混联电路的电压，电流之间的相量关系。 2．阅读附录了解日光灯电路各元件的作用及其工作原理。 3．熟悉日光灯电路的接线图。

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四、实验设备

1．THHE—1型高性能电工电子实验台（日光灯设备1套、功率表1只、交流电压表1只、交流电流表1只、电流表插口3个）。

2．交流电路实验箱1个。 3．元件箱1个。 4．电流表插头1个。

五、实验线路图

图2—5 日光灯实验电路图

六、实验内容及步骤

1．熟悉实验台上有关设备，按图2—5接好线路。注意电容器要同时接入电路中并断开电容开关待用，注意功率表的接线和读数方法。

2．经教师检查线路无误后接通电源。注意观察日光灯的起动情况。 3．测量日光灯电路的端电压U，灯管电压UR，镇流器电压URL，电路电流I及有功功率P，把测得的数据填入表2—1中。 表2—1 测 量 数 值 启辉值 P(W) cosφ 8

I(A) U(V) URL(V) UR(V) 正常工作值

4．在日光灯电路中并联不同容量的电容如1μF，记录电源电压U，总电流I，日光灯支路电流IL，电容支路电流IC，有功功率P的值填入表2—2中，计算并入电容后的功率因数填入表该表中。

5．当日光灯点燃后，将启动器取掉，观察日光灯是否熄灭。

6．关断电源后重新合闸，观察日光灯是否起动。用一根绝缘导线两断短路启动器，观察日光灯状况，然后断开导线，观察日光灯是否点燃。

表2—2 电容值 (μF) 1 2.2 4.7 6.9

测 量 数 值 P(W) cosφ U(V) 总电流 负载电流 电容电流 I（A） IL(A) IC(A) 七、实验报告要求

1．计算图2—2中不同电容值时的功率因数，填入表2—2。

2．根据实测数据说明当并入的电容值逐渐增大时，日光灯支路电流，电容支路电流，总电流有无变化，如何变化。

3．并联电容可以提高电路的功率因数，是否并联的电容越大越好，试分析其原因。

4．并联电容后日光灯支路的功率因数是否提高，为什么？

5．实验中若出现故障，试分析其原因，若启动器损坏，如何点亮日光灯？

七、注意事项

1．注意电源电压要与日光灯额定电压相符，切勿接在380V电源上。 2．注意功率表的接线方法，分清电压线圈和电流线圈的端子，电压线圈要与被测电路并联，电流线圈要与被测电路串联，并且两个线圈的对应端子（同名端）应接在电源的同一点上。

3．电流表不接入电路，要接在电流表插头上，把电流插口按图2—5接入电路。实验时，根据需要把电流插头插入电流插口中，测量电流。

4．该实验用日光灯电路模拟RL串联电路，但实际日光灯端电压波形不为正弦

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波，所以用数字电压表测出的交流电压是近似值。

八、附录

1．日光灯电路元件及其作用

日光灯的电路由灯管，镇流器，启动器三个部分组成。

（1）灯管：日光灯的灯管是一个玻璃管，在管子的内壁均匀地涂有一层荧光粉，灯管两端各有一个阳极和灯丝，灯丝是用钨丝绕制而成的，它的作用是发射电子。在灯丝上焊有两根镍丝作为阳极，它和灯丝具有同样的电位，它的主要作用是当它的电位为正时吸收部份电子，以减少电子对灯丝的冲击。

灯管内充有惰性气体（如氩气，氪气）与水银蒸气。由于水银蒸气存在，当管内产生弧光放电时，会放射出紫外线，这紫外线照在荧光粉上就会发出荧光。日光灯管的结构如图2-6所示。

图2—6 日光灯管剖面图 图 2—7启动器

（2）镇流器：镇流器是与日光灯管相串联的一个元件。实际上是一个绕在硅钢片铁心上的电感线圈。镇流器的作用是，一方面限制日光灯管的电流，另一方面在日光灯起燃时由于线路中的电流突然变化而产生一个自感电动势（即高电压）加在灯管两端，使灯管产生弧光。镇流器必须按电源电压与日光灯的功率配用，不能互相混用。

（3）启动器；启动器的构造是封在玻璃泡（内充惰性气体）内的一个双金属片和一个静触片，外带一个小电容器，同装在一个铝壳里，如图2—7所示。双金属片由线膨胀系数不同的两种金属片制成。内层金属的线膨胀系数大，在双金属片和静触片之间加上电压后，管内气体游离产生辉光放电而发热。双金属片受热以后趋于伸直，使得它与静触片接触而闭合。这时双金属片与静触片之间的电压降为零，于是辉光放电停止，双金属片经冷却而恢复原来位置，两个触点又断开。为了避免启动器中的两个触点断开时产生火花，将触点烧毁，通常用一只小电容器与启动器并联。

2．日光灯的起燃过程：

刚接上电源时，灯管尚未放电，启动器两端是断开的，电路中没有电流。电源

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电压全部加在启动器上，使它产生辉光放电并发热。双金属片受热膨胀使之与静触片闭合，将电路接通。电流通过灯管两端的灯丝，灯丝受热后发射电子，这时启动器的辉光放电停止。双金属片冷却后与静触片断开，在触电断开的瞬间，镇流器产生了相当高的电动势（800V～1000V）。这个电动势与电源电压一起加在灯管两端，使灯管中的氩气电离放电，氩气放电后，灯管温度升高，水银蒸气气压升高，于是过度到水银蒸气电离放电，产生较大的电弧而导通。灯管中的弧光放电发出的大量紫外线，照射到管壁所涂的荧光粉上使它产生象日光一样的光线。

灯管放电后，大部分的电压降落在镇流器上。灯管两端的电压，也就是启动器两触点的电压较低，不足使启动器放电，因此它的触点不在闭合。

在灯管内两端电极交替起阳极作用，即A端电位为正时，B端发射电子而A端吸收电子。当B端电位为正时，A端发射电子而B端吸收电子。

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实验三 三相异步电动机及其继电接触控制

一、

1．明确电动机铭牌数据的意义，掌握定子绕组的正确联接。

2．了解交流接触器、热继电器、按钮等常用低压电器的结构、工作原理和使用方法。

3．学会直接起动继电接触控制的原理，线路的连接，明确自锁的作用。 4．加深理解正反转控制电路的原理，学习线路的接线，掌握联锁控制的必要性。 5．学会检查电动机控制线路，及故障排除方法。

实验目的

二、相关知识

电动机上的铭牌数据或产品说明书是安全使用电动机的重要保证。使用一台电动机之前，首先要通过铭牌了解它的技术参数，明确其物理意义。

铭牌上标出的电压值是指电动机在额定状态下运行时，其定子绕组上应接电源的线电压值。实验时，要根据标定电压联接电源。一般小型鼠笼式三相异步电动机的额定电压为380V/220V，其定子绕组有星形联接和三角形联接两种，当电源线电压（380V）是定子绕组额定电压的√3时，应星接，当电源线电压（220V）等于定子绕组额定电压时，应角接。电动机外壳上的接线盒有六个接线端，分别对应定子三相绕组的六个出线端。

星接时如图3—1（a）所示，角接时如图3—1（b）所示。

电源火线 电源火线 （a ）定子绕组星形联接 （b） 定子绕组三角形联接

图 3-1 电动机定子绕组接线图

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采用继电器、交流接触器等低压电器组成有触点的控制系统，称为继电接触控制，例如电动机的直接起动和制动，电动机的降压起动，电动机的正反转控制以及两台电动机的顺序控制等。由各种低压电器按照一定方式连接起来，为完成一定控制目的而形成的电路图，称为控制电路图。控制电路由图形符号和文字符号组成，要看懂它需要掌握以下几个要点：

1．一个系统的控制电路分为主电路和控制电路两部分，主电路由电动机、接触器、自动空气开关等组成，该部分电路的电流较大。控制电路一般由按钮、继电器等构成，控制电路能对电动机的运行情况进行控制。

2．在一张电路图中，同一电器的各个部件经常不画在一起，而是分别画在不同的地方，甚至不在一张图上。例如交流接触器的主触点画在主电路中，而它的吸引线圈和辅助触点画在控制电路中。同一电器的不同部件都用同一文字符号标明。

3．电路中所有电器的触点均为常态，即吸引线圈不带电，按钮没按下的情况等。 4．一般的控制电路，其各条支路的排列常依据生产工艺顺序的先后，由上而下排列。

控制电路同时具有三种保护作用。在主电路中接有三只熔断器FU，起短路保护作用。主电路中还串有热继电器FR的三个发热元件，起过载保护作用，一般热继电器的整定电流等于电动机的额定电流。在控制电路中，交流接触器KM的线圈具有失压或欠压保护作用。

自锁环节是实现电动机连续运转的基本条件，它由交流接触器的一个常开触点实现。互锁环节在电动机正反转控制电路中，是安全切换的基本保证，它能保证两个交流接触器不能同时通电，从而保证电源火线不短路。互锁常用接触器的两个常闭触点的交替使用来完成。

电动机的旋转方向是由三相电源的相序决定的。只要把接在电动机上的三根电源线中的任意两根对调，电动机即可反转。本实验由继电接触控制电路实现电动机的正反转控制。

单相运行是电动机常见故障之一，当三相电源断开一根火线时，电动机处于单相运行状态。电动机单相运行时，输出功率降低，在负载不变的情况下，电机中的电流增大，转速下降，声音发闷发沉。如果单相运行时间稍长，很容易烧毁电机。在本次实验中，要通过观察判断单相运行事故。电动机单相起动时，无起动力矩，不能正常起动，并发出嗡嗡声。

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三、预习要求

1．了解三相异步电动机铭牌数据的意义。

2．复习定子绕组的两种接线方法，明确各在什么情况下使用。 3．复习常用低压电器的结构，工作原理和使用方法。 4．熟悉实验线路图，预习实验内容和步骤，了解注意事项。 5．思考如何把三种保护电器接入控制电路。 6．理解自锁和互锁的概念、作用及其实现的手段。

四、实验仪器

1．THHE—1型高性能电工电子实验台 2．鼠龙式三相异步电动机1台。 3．继电接触控制箱（一）。 4．继电接触控制箱（二）。 5．继电接触控制箱（三）。

五、实验线路图

（a） 起停控制电路 （b） 点动环节 图3-2 电动机直接起动控制线路

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图3-3 电动机正反转控制线路

六、实验内容和步骤

1．熟悉实验线路箱

（1）仔细查看线路箱上各元件的情况，分清交流接触器的线圈引线（接控制电路），分清主触点（接主电路）和辅助触点（接控制电路），常开和常闭触点。

（2）辨别热继电器的发热元件的引线（接主电路），常闭触点引线（接控制电路）。

（3）搞清按钮的正确使用方法。若使用按钮左端的引线，此时为常闭按钮，右端引线为常开按钮，左右两端同时使用时，为复合按钮。 2．电动机直接起动时的控制电路实验

（1）弄清图3-2线路中各符号与实际元件的对应关系，并连接线路。注意电源采用线电压为380V的三相交流电源，定子绕组星接。接线时一定要按顺序进行，即先主电路后控制电路，虚线部分暂不接入电路。

（2）经教师检查无误后，接通电源，按下起动按钮，观察各元件的动作情况，松开按钮后再观察有无变化。

（3）断开电源，在起动按钮SB两端并入交流接触器的一个常开触点KM-2。

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接通电源，按下起动按钮，观察个电器的起动情况，松开按钮，观察电动机的运行情况，并和步骤（2）进行比较，体会自锁的作用。

（4）断开电源，将线路换接成图3-2（b），经教师检查无误后，合上刀开关，按下起动按钮SB，使电动机直接起动运行，观察有无自锁。断开电源，待电机完全停下后，操作点动按钮，观察电动机的起动和运行情况。

3．电动机正反转控制线路实验 （1）实验线路原理图见图3-3。

（2）看懂图3-3所示制控制线路的工作原理，然后进行接线。经教师检查无误后，合上刀开关Q，按正转起动按钮SBF，观察各电器元件动作及电动机的转向；按停止按钮SB1，待电动机转速接近于零时，再按反转起动按钮SBR，同样观察上述情况。

（3）试验常闭触点互锁的作用，按正（或反）转按钮，使电动机正（或反）向起动。然后在按反（或正）转按钮，注意观察各电器元件将不动作。电动机沿原方向转

七、注意事项

1．连接线路时，各接线端一定要牢固，不能松动或虚接。

2．电动机在起动前要清除周围的障碍，连接导线要远离电机轴，防止转轴绞缠导线，发生事故。

3．接通电源后电机不转，必须立即切断电源，以防电机烧毁。待查出原因，排除故障后再接通电源，进行实验。

4．每次换接线路时，应先切断电源并注意定子绕组的接法和电源的大小，以免错用。

5．做电动机起停实验时，不能短时间内频繁操作，以免接触器触头烧熔。 6．电动机转速很高，勿触碰转轴部分，避免发生人身或设备事故。

八、实验报告要求

1．380V星形连接的三相异步电动机，电源电压为何值时才能接成三角形？

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380V三角形连接的电动机，电源电压为何值时才能接成星形？。

2．根据实验绘图说明电动机正反转控制电路的工作过程，说明连锁的作用，设计用其他方法实现自锁。

3．热继电器用于过载保护，它是否也能起短路保护的作用？为什么？。

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实验四 单管低频电压放大电路

一、实验目的

1. 学会判断晶体管的三种工作状态。

2. 掌握单管低频电压放大器静态工作点的调试方法。 3. 研究静态工作点的设置对放大器性能的影响。 4. 学习测量放大器的静态工作点和电压放大倍数Au。 5. 了解负载电阻RL对放大器性能的影响。

6. 进一步熟悉示波器，低频信号发生器和毫伏表的使用方法。

二、相关知识

IC

ic

ωt ωt

Q1 交流负载线 Q 直流负载线 Q2 UCE uCE 负载时信号动态范围 空载时信号动态范围

图4-1 放大器最佳静态工作点

放大器的基本任务是不失真地放大信号，实现输入变化量对输出变化量的控制作用。要使放大器正常工作，除有保证晶体管正常工作的偏置电压外，还须有合理的电路结构形式和配置恰当的元器件参数，使放大器工作在放大区，即设置合适的

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UC

uCE

动

静态工作点。静态工作点过高，会引起饱和失真，如图4-1中的Q1点；静态工作点过低，会造成截止失真，如图4－1中Q2点。对小信号单管放大器而言，由于输出交流信号幅度很小，非线性失真不是主要问题，可根据具体要求设置工作点。如希望放大区耗电小,噪声低，工作点Q可适当选低一些；若希望放大区增益高，工作点Q可选择高一些。如果输入信号幅度较大，则要保证输出波形基本不失真，此时工作点应选择在交流负载线的中点，以获得最大不失真输出电压幅度。

放大器输出端接有负载电阻RL时，因交流负载线比直流负载线要陡，放大器的动态范围将变小。当发射极接有电阻时，也会使信号动态范围变小。要得到最佳静态工作点，还要通过调试来确定，一般用调节偏置电阻Rb的方法来调整静态工作点。

衡量单管放大电路性能的主要指标是：

（1）电压放大倍数：电压放大倍数定义为输出电压的变化量与输入电压变化量幅值或有效值之比，表达式为：

Au?Uo Ui式中Uo、 Ui分别表示输入、输出正弦电压信号的有效值。

（2）输入电阻：输入电阻是从放大电路输入端看进去的交流等效电阻（或等效阻抗），它表明放大电路对信号源影响的程度。放大电路输入电阻越高，对信号源影响越小，输入信号就越接近于恒压输入，即Ui=US 。输入电阻的表达式为：

Ri?Ui

Ii（3）输出电阻：从放大器输出端看进去的交流等效电阻称为输出电阻，它表明放大电路带负载的能力。输出电阻越小，带负载的能力越强。其表达式为

Ro?UoIoUS?0,RL??

三、预习要求

1．复习教材中单管放大电路的有关内容。

2. 根据图中给出的电路参数（β=80），估算放大器的静态工作点（IB.,IC,UCE）和电压放大倍数Au。将计算结果填入表4-1中。

静态工作点的计算公式：

UB＝Rb1UCC?Rb2

?Rb2?RpUB?UBE ReIE?IC?IE IB?

IC UCE?UCC?IC?RC?Re? ?19

电压放大倍数的计算公式： 负载开路时: Au?负载为RL时: Au??.?RCrbe ?(RCRL)rbe

表4-1 估算静态工作点和电压放大倍数 静 态 工 作 点 IB(μA) IC(mA) UCE(V) 放 大 倍 数 Au(RL=0) Au(RL=5.1kΩ) 3. 思考题：

（1）若放大器的静态工作点接近截止区（或饱和区），应如何调节RP(增加或减小)；的大小？

（2）放大器的电压放大倍数与那些参数有关？

（3）测量放大器的静态工作点和输入输出电压各采用那种类型的仪表？

四、实验电路图

实验电路如图4-2所示。图中RP为一电位器，调节可变电阻RP可有效地调整静态工作点。

图4-2 单管放大电路

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五、实验设备

1． 模拟电路实验箱1台。 2． 低频信号发生器1台。 3． 双踪示波器1台。 4． 数字万用表1块。 5． 数字毫伏表1块。

六、实验内容及步骤

1．联接电路

（1）在模拟电路实验箱上按图4-2所示连接电路，将RP电阻调到最大值（逆时针转阻值增大）。

（2）接线后仔细检查，确认无误后可接通电源。 2．静态工作点的调整

RL开路，在放大电路的输入端加输入信号Ui=20mV f=50Hz。调整可变电阻

RP，用示波器观察输出波形使其最大且不失真。去掉输入信号Ui，用万用表直流电压档测量电压UBE、UCE、 URb2、URb1和URC， 将测量值和按测量值计算的IB、 IC结果填入表4-2中，并与预习结果相比较。

表4-2 测量和计算静态工作点

实 测 UBE(V) UCE(V) URb2 (V) URb1(V) URC(V) 按 实 测 值 计 算 IB(μA) IC(mA) IB?3．动态研究

URp?Rb1Rp?Rb1?URb2Rb2I?CURCRC（1）空载(RL断开)：将信号发生器的输出信号调到频率f=1kHz,幅值为30mV,接到放大器输入端,用毫伏表测量输出信号Uo,并用示波器观察输入、输出电压Ui和Uo的波形，比较相位关系，计算电压放大倍数Au，将测量和计算结果填入表4-3中。按实测值计算电压放大倍数：

Au?

Uo Ui21

表4-3 空载测量电压放大倍数 RL=∞

实 测 Ui (mV) Uo (V) 按 实 测 值 计 算 输 入 波 形 Au 输 出 波 形 20 （2）带负载：保持输入信号Ui =30mV f=1kHz不变，放大器接入负载RL，在改变 RL数值(如表4－4所示)的情况下，用毫伏表测量输出电压Uo，并根据测量结果计算电压放大倍数Au,，与空载时的电压放大倍数相比较，将测量和计算结果填入表4-4中。

表4-4 不同负载时的电压及放大倍数

给 定 参 数 RL（kΩ） 5.1 3 实 测 Ui (mV) 20 20 Uo（V） 实 测 计 算 Au （3）失真研究：保持Ui =20mV不变，空载（不接负载）运行。调节可变电阻Rp分别为最大值和最小值，用示波器观察失真波形。去掉输入信号，用万用表直流档测量失真时的电压UBE和UCE,将测量值和失真波形填入表4-5中，运用所学的知识判断三极管的工作状态。

表4-5 失真状态分析

RP值 UBE（V） UCE（V） 输 出 波 形 工 作 状 态 最 大 最 小 七、实验报告要求

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1．将实测数据和计算结果填入表中，比较结果并分析误差原因。

2．分析RP的变化对静态工作点和输出波形的影响,总结如何调整RP使放大器工作在最佳状态。

3．集电极电阻RC和负载RL对放大电路放大倍数有何影响？ 4．用万用表判别晶体管三种工作状态的方法。

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实验五 集成运算放大器的基本应用

一、实验目的

1．加深理解集成运算放大器的性质和特点。

2．通过实验测试，验证由集成运放组成的比例、加法、减法和积分各基本运算电路输出电压和输入电压之间的函数关系，并掌握这些电路的基本功能和特点。

3．学习用集成运放组成比较器，掌握比较器的电路结构及特点。 4．了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。

二、实验内容说明

集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合多级放大电路。当外部

接入不同的线性或非线性元件组成输入和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性应用方面，可组成比例、加法、减法、积分等模拟运算电路。

1． 反向比例运算电路

电路如图5-1所示。对于理想运放，该电路的输出电压与输入电压间的关系为

Ruo??FuiR1

图5-1 反向比例运算电路 图5-2 同向比例运算电路

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为了减小输入级偏置电流引起的运算误差，在同相输入端应接入平衡电阻R2=R1//RF。

2． 同相比例运算电路

同相比例运算电路如图5-2所示，它的输出电压与输入电压之间的关系为

uo?(1?RF)ui R1 R2=R1//RF

当R1→∞时，Uo=Ui，可得到电压跟随器。并选R2=RF，用以减小漂移和起保护作用。

3． 反向加法电路

电路如图5-3所示，输出电压与输入电压之间的关系为

uo??(RFRui1?Fui2) R1R2R3=R1//R2//RF

4．减法运算电路

图5-4所示的减法运算电路，当R1=R2，R3=RF时，有关系如下

uo?RF(ui2?ui1)R1

图5-3 加法运算电路 图5-4 减法运算电路

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三、预习要求及思考题

1．复习教材中集成运放的基本知识，了解实验中各电路的工作原理。 2．预习实验教材，了解实验内容、步骤，熟悉接线图。

四、实验设备与器件

1.SXJ-3B型模拟电路学习机 2.函数发生器 3.双踪示波器 4.万用表

五、实验步骤

1.反向比例运算电路

1） 按图5-1连接实验电路，按表5-1中数据调节输入电压Uｉ，用万用表直流

电压档测输出电压UO，并将数据记入表5-1中。

表5-1

直流输入电压Uｉ（ｍＶ） 输出电压UO 理论估算值（ｍＶ） 实测值（ｍＶ） 误 差 30 100 300 1000 （注意：在做实验前，先要经过计算，把“理论估算值”填入表中）

2.同相比例运算电路

1) 按图5-2连接实验电路。实验步骤同上，将结果记入表5-2中。 表5-2

直流输入电压Uｉ（ｍＶ） 输出电压UO 理论估算值（ｍＶ） 实测值（ｍＶ） 误 差 30 26

100 300 1000

（注意：在做实验前，先要经过计算，把“理论估算值”填入表中）

2) 将图5-2中R1断开，重复内容1），将结果记入表5-3中。 表5--3

直流输入电压Uｉ（ｍＶ） 输出电压UO 理论估算值（ｍＶ） 实测值（ｍＶ） 误 差 30 100 300 1000 （注意：在做实验前，先要经过计算，把“理论估算值”填入表中）

3.加法运算电路

1）按图5-3连接实验电路。

2）按表5-4中数据调节输入电压Ui1、Ui2，用万用表直流电压档测输出电压UO，并将数据记入表5-4中。 表5--4

Ui1(V) Ui2(V) 输出电压Uo 实测值（Ｖ） 理论估算值（Ｖ） 0.1 0.2 0.2 0.2 -0.1 0.2 -0.15 0.1 -0.2 -0.15 （注意：在做实验前，先要经过计算，把“理论估算值”填入表中）

4． 减法运算电路 1)按图5-4连接实验电路。

2) 按表5-5中数据调节输入电压Ui1、Ui2，用万用表直流电压档测输出电压UO，并将数据记入表5-5中。 表5-5

Ui1(V) Ui2(V) 输出电压 Uo 0.1 0.2 27 0.2 0.1 -0.15 0.2 0.2 -0.15 理论估算值（Ｖ） 实测值（Ｖ） （注意：在做实验前，先要经过计算，把“理论估算值”填入表中）

六、实验注意事项

1．实验前应看清运放组件各管脚的位置；切忌正、负电源极性接反和输出端短路，否则将会损坏集成块。

2．实验接线前必须先断开总电源与各分电源开关，严禁带电接线。

3．接线完毕，检查无误后再插入相应的集成电路芯片才可通电，也只有在断电后方可插拔集成芯片。严禁带电插拔集成芯片。

4．做比例运算电路实验时，输入信号幅度不能太大。

七、实验报告

1．整理实验数据。

2． 将实测数据和理论计算结果相比较，分析产生误差原因。

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实验六 组合逻辑电路的设计

一、实验目的

通过组合逻辑电路的设计，使学生掌握按要求设计一个组合逻辑电路的方法。

从中进一步掌握基本逻辑门的应用。培养设计能力，从而提高创新能力。

二、实验要求

根据逻辑要求设计出逻辑电路，并按要求用逻辑芯片芯片连接电路，实现逻辑要求。

三、实验预习要求

1．分析设计任务，制定设计方案。 2．画出设计电路图。 3．提出所需器材。 4．可选择的实验方案 （1）设计三人表决电路； （2）设计一个判一致电路； （3）设计一个半加器； （4）设计一个全加器； （5）设计一个检码电路； （6）设计一个成绩统计电路 （7）其他

四、实验设备

数字电路实验箱（+5V电源 各种逻辑芯片 点平开关 数码管 脉冲信号源等）

五、实验步骤

选择一种设计方案 → 逻辑电平设定 → 列逻辑状态表 → 写逻辑式 用逻辑代数（或卡诺图）化简或变换为与非表达式（或根据芯片资源化成其他逻辑表达式）→ 用相关芯片连接电路 → 调试 → 实现逻辑要求。

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六、实验报告要求

1． 自拟设计方案，完成实验的每一个步骤。 2．实验过程中如有遇到的问题，如何解决。 3．通过自己设计电路有何收获和体会。

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