安徽工业大学《计算机电路基础》《计算机电路基础》报告（实验指导书）-2011.11（新）1

计算机电路基础

实验报告

指导老师_____刘凤声____

班级 __________________

学号__________________

姓名__________________

安徽工业大学 计算机学院

20 年 月

安徽工业大学 计算机学院 实验指导书

目 录

1- 2.1节点电压法电路计算及分析 2 2-2.2 含有受控源电路的设计与分析 3 3-2.3 戴维南定理和诺顿定理的应用 5 【选做 实验 】2.4 应用叠加定理分析电路 4-3.1 一阶动态电路分析 85-4.1 串联交流电路的阻抗及波形（角度） 12 6-7.1 三极管放大电路静态、动态分析实验 14【选做 实验】7.2 射极跟随器 167-8.1 集成运算放大积分电路 【选做 实验】9.1 RLC串联电路的谐振频率响应 8-10.1 整流滤波电路

计算机电路基础

（实验指导书）

参考教材：《电路与电子技术基础》，刘凤声，2010.8

1. 实验 2.1 节点电压法电路计算及分析 一、实验目的

1．掌握Multisim常用仪器的使用方法。

2．会用Multisim用节点电压法分析和计算电路。

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二、实验原理与实验步骤

电路原理图如实验 图2-1。

实验 图2-1 节点电压法电路图

节点电压法电路的计算式：

表2-1 实验2.1 物理量和实验结果记录表

U1 节点电压法电路 物理量数据 实验值 计算值 U2 实验值 计算值 R1 5ohm R2 4ohm R3 12ohm I s1 0.5A U s2 7.5 Us5 R4 6ohm R6 2ohm

10 2ohm 6 .218 1.641 10 Us3 7.5 .441 2.206 R5 4ohm 57.5 12 5 4ohm 7 .402 3.176 2ohm 7 .744 1.728 1A 10 节点电压法的实验步骤与分析：

1、按实验 图2-1 连接图形并测试。

2、将物理量和实验结果记录填写到表2-1中。

3、也可进行网络实验，打开网址：jszx-web/jddyf.html（见如下图）。

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三、实验要求

1、 改变实验电路中元件的参数，并进行测试，写出测量结果 2、实验结果数据与计算数据比较。

2. 实验 2.2 含有受控源电路的设计与分析

一、实验目的

1．掌握Multisim常用仪器的使用方法。

2．会用Multisim分析含有受控源的电阻电路。 二、实验原理与实验步骤

在电路分析课程中，对于含有受控源电路的分析一直是困扰学生的一个问题，对于受控源的受控量与控制量之间的关系总是在实际解题时产生混淆，实验中我们着重通过感性认识来了解受控源的特性。实验电路如图2-2和图2-3所示，可以看到V1=V2。

实验 图2.-2 VCVS电路

1. 受电压控制的电压源(VCVS)电路分析

(1) 改变可调电阻RL的数值，观察受控源被控制支路的电压变化。 (2) 改变电压源方向和数值，观察受控源被控制支路的电压变化。

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(3) 改变受控源电压比，观察受控源被控制支路的电压变化。 (4) 将实验结果记录在表2-2中。

表2-2 实验2.2结果记录表(一)

电 路 参 测 数 量 值 电阻值/kΩ 电压源数值 受控源电压比 V1读数/V V3读数/V

2．受电流控制电压源(CCVS)电路分析 实验电路如图2-3所示。

实验 图2-3 CCVS电路

(1) 改变可调电阻及的数值，观察受控源被控制支路的电压变化。 (2) 改变电源方向，观察受控源被控制支路的电压变化。 (3) 改变受控源电压比，观察受控源被控制支路的电压变化。 (4) 将实验结果记录在表2-3中。

表2-3 实验2.2结果记录表(二)

电 路 参 测 数 量 值 电阻值/kΩ 电压源数值 受控源电压比

A读数/A V3读数/V

三、实验要求

(1) 改变实验电路中元件的参数，并进行测试，写出测量结果。

(2) 设计一个含有受电压控制电流源的电阻电路，用电压表、电流表进行测量，写出 测量结果，并与理论计算结果进行比较。

(3) 设计一个含有受电流控制电流源的电阻电路，用电压表、电流表进行测量，写出测量结果，并与理论计算结果进行比较。

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3. 实验2.3 戴维南定理和诺顿定理的应用

一、实验目的

(1) 掌握戴维南定理和诺顿定理。

(2) 会用戴维南定理和诺顿定理分析含有受控源的电路。 (3) 理解电路分解和等效的概念。 二、 实验原理与实验步骤 1. 关于电路的分解及等效

对于实际网络的分析，一个重要的分析手段就是网络的分解，对于分解之后的网络 的研究就需要对等效的概念有一个充分的理解和认识。对于两个单口网络，如果它们端口的电压电流关系完全相同，则两个网络就是等效的。那么等效的对象到底是什么呢? 通过实验，我们可以对它有一个比较清晰的认识。

实验电路如图2-4所示。

（1）图2-4中(a)、(b)两个电路从ab端口向左看两个单口网络N和N1是等效的，在两个电路中分别接上一个1kΩ的负载电阻。

(2) 改变电阻阻值，观察两个电路的电压变化，将结果记录在表2-4中。

表2-4 实验2.3结果记录表(一)

2*2/(2+2)=1 KΩ , Req=1*1/(1+1)=0.5 KΩ

实验 图2-4 单口网络等效

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2．戴维南等效电路及诺顿等效电路

戴维南和诺顿等效电路是含源单口网络的两种最简单的单口网络等效模型，在电路分析的很多应用中都要用到它们的概念。下面我们通过实验的方法来找到网络的这两种等效模型。

实验电路如图2-5所示。

(1) 分别按图2-5所示完成电路连接。

(2)测量单口网络的开路电压、短路电流以及等效电阻，设计表格记录测量数据o

3. 含受控源电路的等效分析【选做】 实验电路如图2-6所示。

(a)测开口电压，（b）测短路电流，（c）测内阻R0

实验 图2-5 实验电路图

实验 图2-6含受控源电路等效分析

三、实验要求

（1）改变实验电路中元件的参数，并进行测试，写出测量结果。

（2）设计一个电路，应用戴维南定理和诺顿定理进行分析，先进行理论计算，再用Multisim软件进行测试，写出测试结果。

(3) 总结应用戴维南定理和诺顿定理分析电路的步骤。

【选做 实验 】2.4 应用叠加定理分析电路 一、实验目的

(1) 熟练掌握Multisim常用仪表的使用。

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(2) 掌握叠加定理。

(3) 会用叠加定理分析含有受控源的电路。 二、实验原理与实验步骤 1. 简单线性电路分析

当线性电路中有多个独立源共同作用时所产生的电路输出等于每一个独立源单独作用于电路所产生的输出之和。这是对线性电路叠加定理的描述，但在使用叠加定理时往往有学生学生产生这样或那样的疑惑，通过实验我们来加深对线性电路特性及叠加定理的认识。 (1) 按图2-7连好电路。

（b）电流源作用时，（c）电压源作用时

图2-7 叠加定理实验电路

(2) 按表2-5改变电路参数，测量电路输出并记录实验结果。

表2-5 实验2.4 结果记录表(一)

2. 含受控源电路分析【选做】 实验电路如图2-8所示。

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实验 图2.-8 含受控源电路

三、实验要求

(1) 改变实验电路中元件的参数，并进行测试，写出测量结果。

(2) 设计一个含有受控源的电路，应用叠加定理进行分析，写出测量结果，并与理论 计算进行比较。

(3) 总结应用叠加定理分析电路的步骤。

4. 实验3.1 一阶动态电路分析

一、 实验目的

1、熟悉电子工作平台（Multisim）软件的使用。 2、掌握一阶动态电路的分析、计算和测量； 3、了解动态元件的充放电过程，观察输出波形。 4、熟悉Multisim中示波器的调整及测量方法。 二、 预习要求

1、熟悉电子工作平台（Multisim）软件的使用。 2、一阶动态电路的分析、计算和测量。

参照试验指导书中内容，熟悉一阶动态电路的分析、计算和测量。 三、 电路和内容

一阶动态电路如图3-1所示，用示波器观察其零输入响应和零状态响应的曲线，并测出时间常数τ。

图3-1

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四、 电路基本原理

在电路图3-1中（元件物理量见图3-1），当开关置于下边触点（接地）一段时间，电路已经处于稳态，此时的电容上端的电压Uc=0V 。此时将开关由下边拨到上边触点（接10V直流电源），电容两端电压不会发生跃变，电容从电压为0V开始进行充电过程。电路经过一段瞬态过程后，电路又处于稳定状态，此时电容上端的电压Uc=10V 。再次将开关由上边拨到下边触点，电容两端电压不会发生跃变，电容从电压为10V开始进行放电过程。电路经过一段瞬态过程后，电路又处于稳定状态，此时电容上端的电压Uc=0V。电容充放电过程既对应于电路的零状态响应和零输入响应，如图3-2 a,b所示。

图3-2

电路时间常数的计算如下：

由图3-2 a，根据一阶微分方程的求解得知：

?tRC?t?Uc=E(1-e)=E(1-e)

当t=τ= R×C时，Uc= E(1-e)≈0.632 E=6.32V 由图3-2 b，根据一阶微分方程的求解得知：

?1

?t??tRCUc=Ee=Ee

当t=τ= R×C时，Uc= Ee≈0.368 E=3.68V

五、 操作

1. 按实验内容连接好测试电路如图3-1所示。开关K的操作相当于键盘中的空格键(也可以设置为其它的键值)，当按下空格键键时，即可拨动开关。

激活电路（打开启动按钮），操作开关K，可通过示波器观察到电路的过渡过程（电压波形）如图3-3和3-4所示(示波器刻度参数见图3-3、3-4)。将游标1置于充电（或放电）的起点，游标2置于电压（图中的y2）为6.32V（对于充电过程）和3.68V（对于放电过程），则游标1和2之间的时间间隔即为时间常数τ（在图3-3、3-4中为T2-T1）。

?1

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图3-3

图3-4

2. 数据及分析

记录一阶动态电路的零状态响应和零输入响应的波形，并测量出时间常数τ将理论计算与实验结果对比，进行分析。 元件参数 Uc波形 τ（μs） 测量 计算 零 状 态 R=100K （充C=0.033μ 电） 响 应 10

安徽工业大学 计算机学院 实验指导书 零 输 入 （放电） 响 应 六、 思考题：

三要素法分析电路网络实验图如下（jszx-web/sysfx .html），试比较计算数据和实验数据。

七、实验报告要求

完成实验步骤五中所有数据的记录和计算工作。

5. 实验4.1串联交流电路的阻抗及波形

一、实验目的

1. 测量RLC串联电路的阻抗,并比较测量值与计算值。

2. 测量RLC串联电路的阻抗角（选）,并比较测量值与计算值。 3. 熟悉Multisim中信号发生器及示波器的调整及测量方法。 二、实验器材（如图）

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1. 信号发生器

2. 示波器 3. 电流表

4. 电压表 5. 1mH电感 6. 0.1mF电容 7. 1?、100?电阻 三、实验原理及实验电路 如图4-1所示的电路。

由电路理论可知，RLC串联电路的阻抗为：

Z?R?j(?L?故：

1)?Z?? ， ω=2πf ?C12)?C1 (?L?)?C??ArctgRZ?R2?(?L?该阻抗角即为电路中电压与电流的相位差。当电路元件的参数不变时，阻抗的模和阻抗角均为频率的函数。（如6KHz时稳定时的值 0.020mV，0.186μA。Z=U/I=107.5Ω。计算时为Z=100+37.41j=107∠89.4°）

aR????L1mH0.1mFC

b图4-1 RLC串联电路

示波器的 波形比较法 测两个同频率正弦信号的 位相差φ，如图4-2所示。

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图 4-2 波形比较法测量相位差

四、实验步骤

图4-3 RLC串联阻抗实验电路

1. 建立图4-3所示的RLC串联实验电路。

2. 因为1?电阻上的电压与回路电流相等，所以示波器上用波形比较法可以测得1?电阻上电流与电压的相位差。由电压表和电流表测出的数值可以求出阻抗的模。根据表4-1中的频率，分别改变信号源的频率并激活电路，将测到的电压和电流的相位差，以及电压表和电流表的结果填入表4-1中，并将所计算的电路阻抗的模填入表4-1中。6000Hz时的示波器刻度参数如图4-3

表4-1 阻抗测试实验数据

信 号 源 offset 振幅占空比 频率（V） （Hz） 0 10 50 1 0 10 50 10 0 10 50 100 0 10 50 500 0 10 50 1000 0 10 50 2000 0 10 50 4000 0 10 50 6000 V(V) A(mA) ︱Z︱(Ω) ?Z(度） 13

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图4-3 6000Hz时的示波器参考刻度参数 五、思考题

1. 理论计算所得的阻抗大小与用电压和电流测量值算出的阻抗大小比较,情况如何? 2. 理论计算出的相位差与通过示波器测得的相位差比较情况如何? 3. 当频率为多大时,电路阻抗最小? 六、实验报告要求

1. 完成实验步骤四中所有数据的记录和计算工作。 2. 回答思考题五中所有的问题。

6. 实验7.1 三极管放大电路静态、动态分析实验

一、 实验目的

1．学习晶体管放大电路静态工作点的测试方法，进一步理解电路元件参数对静态工作点的影响，以及调整静态工作点的方法。

2．学习放大电路性能指标：电压增益Au、输入电阻Ri、输出电阻RO的测量方法。 3．进一步熟悉Multisim软件的使用方法。 二、虚拟实验仪器及器材

双踪示波器 信号发生器 交流毫伏表 数字万用表 三、预习要求

1．熟悉单管放大电路，掌握不失真放大的条件。

四、实验内容及步骤 1.画出电路如图所示

双击Rw设置增量（减量用Shift+A）为0.5%。

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2. 测量并计算静态工作点

调节电位器Rw，使IC=2 mA ，用万用表测静态工作点UC、UE、UB 的数值，并计算Uce(V)、UbeV)、β，并记入表中。

调整 Rw 并 测 量 计 算 Uc(V) UE(V)

3. 电压放大倍数

UB(V) IC(mA) IB(μA) Uce(V) UbeV) β 调整函数发生器f=1KHz的正弦信号, 幅度14.2mV，以保证输出波形不失真为准。双击示波器，

观察输入、输出波形。

测量（交流有效值）Ui 和U0计算电压放大倍数：Au=Uo/Ui，把数据填入下表中。

Ui(mV)

4. 观察静态工作点对输出波形失真的影响

UO(V) Au 调Rw，减小至15%左右时，波形（即Q点过高，饱和失真）如图1；增大至90%以上时，同时增大输入信号至Ui=20mV，波形出现顶部失真（即Q点过低，截止失真）如图2。

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图1 底部失真 图2 顶部失真 五、思考题

1．负载变化对放大倍数有何影响。

六、实验报告要求

1. 整理实验数据，填入表中，并按要求进行计算。

2. 总结电路参数变化对静态工作点和电压放大倍数的影响。

【选做 实验】7.2 射极跟随器

一、实验目的

1、熟悉Multisim软件的使用方法。

2、掌握放大器静态工作点的仿真方法及其对放大器性能的影响。

3、学习放大器静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的仿真方法，了解共射极电路特性。 4、学习Multisim参数扫描方法 5、学会开关元件的使用 二、虚拟实验仪器及器材

双踪示波器 信号发生器 交流毫伏表 数字万用表 三、实验步骤

1.画出电路如图所示

2.直流工作点的调整

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如上图所示，V1频率1kHz，Vi=3V，R1=82KΩ,R2=1.8 KΩ。通过扫描电阻R1的阻值，在输入端输入稳定的正弦波信号，通过观察输出5端的波形，使其为最大不失真波形，此时，便可以确定Q1的静态工作点。具体步骤如下：

（1） 参数设置如下图所示

（2） 点击上图中按钮“更多>>”，出现如下图所示

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（3） 点击按钮“编辑分析”，如下图所示。

把其中的end time 设置为0.1秒，如果太大，那计算机计算时间将会变得很长 (4) 点击“应用”

(5) 点击“输出变量”页，设置输出如下图所示

※其中的$5就是输出电阻上的“5”编号

(6) 点击Simulate按钮 (7) 出现如下图形

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(8) 用鼠标左键单击图形，选出一个虚拟矩形框，如下所示

(9) 结果如下，图形被放大。其中有很多条用不同颜色表示仿真图形重叠在一起 (10) 单击工具栏

，便出现如下所示数据。

找max y 和min y所对应行的数据，他们数据差别最小的便是我们要的数据。找到它所对应的电阻

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阻值（例如为138kΩ），去更改R1的阻值。

(11) 更改电路图（R1）。

(12) 进行静态工作点仿真，选择菜单栏如图所示

（13 ）单击“仿真”，把所仿真数据填入下表

Vb 3. 测量电压放大倍数 Vc Ve Ie=Ve/Re

双击万用表，档位在交流，此时把数据填入下表。

Vi（单位） 4. 测量输入电阻，电路如下所示。 V0（单位） Av=V0/Vi 20

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双击万用表，档位在交流，填下表 [ Vi= VsRi / (Ri+Rs) ]。 Vs（图中1端电压） 测量输出电阻，电路如下所示。

Vi（图中6端电压） Ri=Vi*Rs/（Vs-Vi） 相当图

※S1是开关，是为了测试无穷和带负载是的电压，用空格键来控制其开与关。万用表要打在交流档。注意：信号源电压为2V，因为空载时电路会失真。[VL= V0 RL / (R0+ RL)]

填表 V0（就是开关打开时）

5. 思考与练习

分析射极跟随器的性能和特点。

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VL（就是开关闭合时） R0=（V0-VL）*RL/VL 安徽工业大学 计算机学院 实验指导书

7. 实验8.1 集成运算放大积分电路

一、实验目的

1 掌握集成放大器的实际应用。

2 掌握集成放大器的积分运算应用原理及计算。

3 熟悉Multisim中信号发生器及示波器的调整及测量方法。 二、实验器材（如图） 1. 信号发生器 2. 示波器 3. 电阻、电容

4. 集成放大器 741 三、实验原理及实验电路 电路如下图。

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原理：

R1CF为积分时间常数TM。

当ui为阶跃电压（如方波）时， 则

四、实验步骤及要求

1.画出电路如图所示。

2. 运行观察波形。停止运行，拖动示波器的左右滑块，记录测试值到如下表中。

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安徽工业大学 计算机学院 实验指导书 变化的RC T 3. 对此积分电路进行分析。

测 试 值 Ui Uo Uo 计 算 值

【选做 实验】9.1 RLC串联电路的谐振频率响应

进行网络实验（或自制实验），观察波形，绘制表格记录变化的数据。打开网址： jszx-web/rlcclxy .html（见如下图）。

8. 实验10.1 整流滤波电路

一、实验目的

1 掌握整流电路的实际应用。

2 掌握整流电路应用原理及使用方法。 3进一步熟悉Multisim的调整及测量方法。 二、实验器材（如图） 1. 变压器 2. 示波器 3. 电阻、电容

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4. 二极管

5. 信号发生器

三、实验原理及实验电路 电路如下图。

原理： RLC≥(3~5)T/2

四、实验步骤及要求 1.画出电路如图所示。 2. 运行观察波形。，记录测试值到如下表中。 3. 对此电路进行分析。 T RL C (μF)

T1=1/60 RL1= RL2= T2=1/50 RL1= RL2= 25

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4. 二极管

5. 信号发生器

三、实验原理及实验电路 电路如下图。

原理： RLC≥(3~5)T/2

四、实验步骤及要求 1.画出电路如图所示。 2. 运行观察波形。，记录测试值到如下表中。 3. 对此电路进行分析。 T RL C (μF)

T1=1/60 RL1= RL2= T2=1/50 RL1= RL2= 25

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/90ro.html