电路分析基础实验-实验指导书2015

电路分析基础实验

指导书

刘海刚

电子电工实验中心

2014.6

目 录

第1章 概论

1.1 基础实验要求及实验方法指导..................................................................... 2 1.2 常用元器件简介及识别方法……………………………………………..... 4 1.3 常用仪器设备的使用说明…………………………………………..……... 9 1.3.1 MS8050数字多用表……………………………………………………… 9 1.3.2 直流稳压电源……………………………………………………………. 12 1.3.3 SP1643B 数字函数发生器……………………………………………... 13 1.3.4 双踪示波器……………………………………………………………... 14

第2章 实验内容

2.1 实验二 基尔霍夫定律…………………………………………………… 24 2.2 实验三 电源的等效变换………………………………………………… 27 2.3 实验四 戴维南定理和叠加定理………………………………………… 31 2.4 实验五 RC一阶电路的零输入响应和零状态响应……………………. 36 2.5 实验七 RLC串联谐振电路………………………...…………………… 40 2.6 实验考试………………………………….………………………………... 46

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第一章 概论

1.1 基础实验要求及实验方法指导

1.1.1 实验课的作用和目的

实验课是高等教育的一个重要教学环节，是理论联系实际的重要手段。对基础实验来说，主要是通过学生自己的实践，验证和巩固所学的理论知识，训练和掌握基本实验技能，培养学生分析问题和解决问题的实际工作能力。因此，要求通过实验课的学习，达到以下的目的：

1、训练学生的基本实验技能。学习基本的电量和非电量的测试技术，学习各种电子仪器、电工仪表等的使用方法。

2、巩固加深并扩大所学的理论知识，培养运用基本理论分析、解决实际问题的能力。 3、培养学生严肃认真、实事求是、细致踏实的科学作风和良好的实验习惯。 1.1.2 实验课的要求 1、实验课的准备工作

为了使基础实验能顺利进行和达到预期的效果，课前务必作好充分的预习工作，预习要求是：

A、认真阅读实验指导书，明确实验目的与要求，并结合实验原理复习有关理论。了解完成实验的方法和步骤，按要求设计好实验线路和实验数据记录表格，认真解答实验指导书中提出的思考题。

B、理解并记住实验指导书中提出的注意事项，初步了解实验中所用仪器设备的作用和使用方法。

学生在进行实验项目时应把数据测量结果填写在数据记录表中并交给有关老师签字并妥善保管好作为实验报告的凭据，没有数据表记录的实验报告视作无效。

学生必须在完成实验项目后按该实验课的有关要求编写实验报告，实验报告采用电子电工实验中心规定的实验报告纸。 ◆实验报告内容有如下几项：

? 实验课标题

一、实验目的和要求。 二、实验仪器设备。 三、实验内容： ⒈实验步骤； ⒉实验电路； ⒊测量数据表格； ⒋特性图形绘制等； 5.误差分析与结论。

四、实验中遇到的问题及解决方法。 五、回答思考题。

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1.1.3 实验过程中的工作

(1)凡约定老师授课时间的班级，学生应按规定时间准时进入实验室，上课期间要认真听取老师的讲解,并做好笔记。

(2)进入实验室首先要在签到处签到，然后按签到台号进入座位后，仔细检查电源和仪器设备是否与实验指导书的要求相符并完好无损，方便操作，便于观察和读数，保证安全的原则。

(3)接线时，在断开电源开关的情况下，一般按先串联后并联的原则，先接好无源部分，再接有源部分，接好线应反复检查，确认无误后接通电源。

(4)实验操作过程中，要胆大心细，用理论指导实验，独立操作。测试数据应在电路正常工作后进行，应特别注意仪表量程的选择，遇有疑难或设备故障时，应请教老师，要注意培养自己独立分析问题和解决问题的能力。

(5)实验过程中要注意观察现象，仔细读取数据，随时分析结果的合理性。如

发现异常现象或故障，应立即切断电源，查找原因。对违反操作规程而损坏仪器设备的，按学校有关规定处理。

(6)学生应携带尺子、计算器、铅珠笔、数据记录表、实验报告纸参加该次实

验。每一个实验项目完成后，应切断电源，分析实验数据是否合理，发现数据异常应重新测量。全部实验项目完成后，关好电源，整理数据，拆除线路，把仪器设备、凳子等摆放整齐，并做好桌面和环境卫生工作，方可离开实验室。 1.1.4 几个问题的说明 一、安全操作

注意用电安全，严格遵守实验的各项操作规程，以确保实验过程中人身和设备的安全。 1、接线、改线和拆线均应在断开电源状态下进行。

2、发现异常情况（如响声、过热、焦臭等）时，应立即切断电源，不可 惊慌失措，防止事故扩大。

3、注意仪器设备的规格、量程和使用方法，不了解仪器设备的性能和使 用方法不得随意使用该设备，不要随意摆弄与本次实验无关的设备。 二、线路的联接

1、了解所使用仪表类型、量程，注意到测量仪表对测量电路工作状态的影响。 2、合理布置仪器设备及实验装置，应遵循的原则是：利于走线，方便操作和测试，防止相互影响。

3、正确接线

①、根据电路的结构特点，选择合理的接线步骤。一般是“先串后并”， “先分后合”和“先主后辅”。接线时应先接负载线，后接电源线，拆线时应先拆电源线，后拆负载线。

②、养成良好的接线习惯，走线合理，防止连接线短路，接线不宜过于集中在一点，接线应松紧适度。

4、仔细检查电路，参数应调到实验所需值，仪表指零要调好。 三、操作，观察，读数和记录

操作前要心中有数，目的明确。操作时应做到：手合电源，眼观全局，先看现象，待电

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路正常工作后，再测量数据。测取数据时，应选准仪表档位、量程及刻度尺，读数时姿势要正确，做到“眼、针、影”成一线。要合理取舍有效数字（最后一位为估计数字），数据记录表格化，实验后不能随意涂改。 四、误差处理

在电路测量实验中怎样测出误差的大小？

1、实验前要教学理论值的计算，然后将理论值与测量值进行比较。 2、看误差位是在个位还是在十分位、百分位，然后确定误差大小。 3、分析误差来源，确定解决方案。 五、图表、特性的绘制

实验报告的特性图均应按适当的比例画在坐标面上，坐标轴应注明物理量的符号和单位，标明比例尺和波形、曲线的名称。 六、故障现象的检查及排除

实验中常会遇到因断线、接错线等原因造成的故障，致使电路不能正常工作，严重时还会损坏设备，甚至危及人身安全。为避免接错线造成事故，线路接好后一定要反复检查，确认无误后方可通电进行实验。

1.2 常用元器件简介及识别方法

1.2.1 电阻器

电阻元件（resistor）是从实际电阻器抽象出来的模型。在中学物理中，我们已学过

,

由欧姆定律（Ohms law）来定义的电阻元件。

U(t)=Ri(t)

式中U为电阻元件两端的电压，单位为伏（V）；i为流过电阻元件的电流，单位为安（A）； R为电阻，单位为欧（Ω）。R为常数，故U与i成正比。所以，由欧姆定律定义的电阻元 件，称为线性（linear）电阻元件。U 、i可以是时间t的函数，也可以是常量（直流）。

电阻器是电子线路中用得最多的基本元件，主要用于控制和调节电路中的电流和电压， 有时也可作为耗能负载使用，用符号R表示，单位是欧姆。

表1 电阻器的阻值及标称符号 电阻值 0.1Ω 0.33Ω 1Ω 3.3Ω 100Ω 330Ω 1KΩ 标称符号 电阻值 100KΩ 330KΩ 1MΩ 3.3MΩ 100MΩ 330MΩ 1000MΩ 标称符号 100K 330K 1M 3M3 100M 330M 1000M 电阻值 10000MΩ 33000MΩ 1?10MΩ 5标称符号 10G 33G 100G 330G 1T 3.3T 10T Ω Ω33 1Ω 3Ω3 100Ω 330Ω 1K 3.3?10MΩ 51?10MΩ 63.3?10MΩ 610?10MΩ 6

1、 电阻器的识别：

（1）直标法：直标法是用阿拉伯字符号在电阻表面上直接标出电阻值、工作电压、误差

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等。其误差用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级表示。

（2）色环表示法：在电阻的表面上用不同颜色的色环来表示电阻器的标称阻值和误差，如图1（a）所示的是一个四环电阻、图1(b)所示的是一个五环电阻。

色环电阻的读法：首先应找出误差环靠自己的右边，然后从左向右读，如果是四环电 误差环倍数环 误差环第三有效环 倍数环 第二有效环第二有效环 第一有效环第一有效环(a) 四环电阻 (b) 五环电阻

图1 色环电阻

阻，即第一环和第二环为有效环、第三环为倍数环(10的n次方)、第四环为误差环，读出阻值的单位为?。如果是一个五环电阻，即第一、二、三环为有效环、第四环为倍数环、第五环为误差环。

例如：有一个四环电阻器，读出它的色环为红、棕、黄、金，则这个电阻的阻值为：4

21?10=210000?=210K?，其误差为?5% 。应该表示为：210K?5%。

表2 色环电阻值表示法

颜色 黑 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 金 银 无色 有效值环 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -- -- -- 10倍乗数环 1 10101010101010101010101 误差范围环?% -- 工作电压环（V） 4 6.3 10 16 25 35 40 50 63 -- -- -- -- 2 ?1 ?2 -- -- -- -- -- -- -- 3 4 5 6 7 8 9 -1 -2 -- ?5 ?10 ?20

（3）数字表示法：随着电路元件的集成度越来越高，许多电路板上使用贴片电阻，这种电阻两端没有引脚线，是经过贴片机将贴片电阻粘贴在线路板上，并经红外线炉加热焊在电路板上。由于电阻体积微小，用色环很难区别，所以采用数字符号的方式来分别表示如表3所示：

数字电阻的读法是：从左向右读，第一、第二位为有效值、第三位为倍数值；若有效值后面加上“R”、 “R”表示小数点；若数字后面还有字母、即这字母表示电阻的误差、各种字母表示的误差值不同。

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表3 数字表示与直接表示对照表

数字表示电阻值 10 0 10 1 20 3 30 4 47 5 R5 10R5D 10的n次方 10×100 10×10Ω 10×10Ω 30×10Ω 4531实际电阻值 10Ω 100Ω 20000Ω＝20K 300000Ω=300K 4700000Ω=4700K 0.5Ω 10.5Ω±5% 47×10Ω 例如：有一标称为102的电阻，这个电阻的阻值应为10?102=1000Ω；又如：有一标称为10R5D的电阻，这个电阻的阻值应为10.5Ω误差为±5%、即10.5Ω?5%。 2、 电阻器的种类：

电阻器有两大类。一类是固定电阻器如图3a所示：固定电阻器的阻值是固定不变的；另一种是可变电阻器如图3b所示：可变电阻器是在一个固定电阻器上加一个滑动臂而构成，当移动滑动臂时，可在电阻器某一端与滑动臂之间得到不同的阻值。

因电阻器制造的材料不同，其名称也不同。如：炭膜电阻器、金属膜电阻器、线绕电阻器、陶瓷电阻器等，电阻器符号如图3所示。

a 固定电阻 b 可变电阻

图3

3、 电阻器的功率计算：

在电路中通过电流时，电阻器会阻碍电流的通过。在电阻两端产生相应的压降，电阻器的阻值、压降和流经的电流有如下关系：R=U/I或U=IR，其功率为：P=IU=I2R。由此可见电阻器的功率是由电压的高低和流过电流大小决定的。一般电阻器的功率分别有1/8、1/4、1/2、1、2、5、10W等规格。

4、 电阻器阻值的计算如图4所示：

R1R2

R1R2

串联 R=R1+R2 并联 1/R=1/R1+1/R2

图4

1.2.2 电容器：

电路理论中的电容元件（capacitor）是（实际）电容器的理想化模型。 把两块金属极板用介质隔开就可构成一个简单的电容器。由于理想介质是不导电的，在外电源作用下，两块极板上能分别存贮等量的异性电荷。外电源撒走后，这些电荷依靠电场力的作用，互相吸引，而又为介质所绝缘不能中和，因而极板上的电荷能长久地存贮下去。

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因此，电容器是一种能存贮电荷的器件。在国际单位制中，C的单位为法拉（中文代号为法，国际代号为F）。

一个电容器，除了标明它的电容量外，还需标明它的额定工作电压。一般电容器被击穿后，它的介质就从原来不导电变成导电，丧失了电容器的作用。因此，使用电容器时不应超过它的额定工作电压。

1、 电容器是电路中的基本元件，主要用于交流耦合、滤波、隔直、交流旁路和电容潜 张等。单位用：

法拉（F）、毫法（mF）、微法（μF）、纳法（nF）、皮法（pF）来表示。

即：1F=103mF =106uF =109nF =1012pF

表4 电容器标称及符号

电 容 量 0.1pF 0.33pF 1pF 3.3pF 100pF 330pF

2、 电容器基本分为三类： （1）电解电容器：

这种电容器具有正负极性之分、如图6(a)所示、两个电极之间用电解质分离。电解电容器一般容量比较大，使用电解电容器时一定要注意电容量、耐压值和正负极性。一旦接反，电容器将爆裂，在电路中一般将电解电容器的正极接在高电位，负极接在低电位，其正负极性一般用颜色或正负号表示。 （2）固定通用电容器：

这种电容器没有正负极性之分、如图6(b)所示。所用介质不同，如纸介质、涤纶介质、陶瓷介质、钽介质等。 （3）可变电容器：

两极片分成动片和定片、中间用薄膜片或用空气做为隔离介质如图6(c)所示，移动动片就可以改变电容量。

3、 电容器的类型及符号如图6所示：

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可变电容固定电容 电解电容

（a）电解电容 (b) 固定通用电容 （c）电容符号

图6 电容器的类型及符号

100uf 25V标记符号 p1 p33 1p 3p3 100p 330p 电 容 量 100000pF 33000pF 1μf 3μ3 100μF 330μF 标记符号 100n 330n 1μ 3μ3 100μ 330μ 电 容 量 1000μF 3300μf 标记符号 1m 3m3 100?103μF 100m 330?103μF 330m 1F 3.3F 1F 3F3 7

电容容量表示方法：

1、直标法：直标法是用阿拉伯数字和单位直接在电容器表面标出电容器的容量、电压等参数，容量单位有μF、mF、nF、pF。

2、色标法：色标法是用不同颜色的色点或色环来表示电容器的标称容量。色点表示时应从缺口处顺时针方向读起；色环表示应从引脚方向读起，各种颜色所代表的意义与色环电阻相同，读出的单位为pF，。

3、数字表示法：用三个阿拉伯数字加上相应的字母标出电容器的标称容量，单位为 pf， 读法如电阻器数字表示法相同如表5所示。

表5 数字表示与直接表示对照表

数字表示电容量 10的n次方 实际电容量 10 2 0.001μf 10×102pf 10 3 0.01μf 10×103pf 10 4 J 100 JE 10×104pf 0.1μf∕100V 10 5 1μf 10×105pf 1H 204 K 20×104pf 0.2μf∕K级 2A 563 J 56×103pf 0.056μf∕2A（安）∕J级

4、电容量的计算如图7所示：

C1C2C3 C1C2C3

并联 C=C1+C2 +C3 串联 1/C=1/C1+1/C2+1/C3

图7

1.2.3 电感元件：

(一)电路理论中的电感元件（inductor）是（实验）电感的理想化模型。

导线中有电流时，其周围即建立磁场。通常我们把导线绕成线圈如图8所示，以增强

I

图8

线圈内部的磁场，称为电感器或电感线圈。磁场也能存贮能量，因此电感线圈是一种能够 存贮磁场能量的器件。 (t)i(t)

+u(t)-

图9

ψ8

一个实际的电感线圈，除了标明它的电感量外，还应标明它的额定工作电流。电流过大，会使线圈过热或使线圈受到过大电磁力的作用而发生机械形变，甚至烧坏线圈。 (二)电感量的表示方法：

A、直标法：直标法是用阿拉伯数字和单位符号直接在电感器表面标出电感器的电感量、电压等参数，电感量的单位有H、mH、μH。

B、色标法：色标法是用不同颜色的色点或色环来表示电感器的感量，色点表示应从缺口处顺时针方向读起；色环表示应从引脚方向读起，各种颜色所代表的意义与色环电阻相同，读出电感量的单位为μH。

C、数字符号表示法：用三个阿拉伯数字加上相应的字母标出电感器的标称感量和允许的误差，单位为 μH。读法如电阻器数字表示法相同。前两位是数值，第三位是倍乘数，如100是10μH 220是22μH，同理。小于10μH用NRN 表示，如2R2就是2.2μH

1.3 常用仪器设备的使用说明

1.3.1 MS8050数字多用表

一、前面板说明

1、VΩHz端——除电流测量外，所有其它测量功能的输入端，使用红色表等连接。 2、COM端——所有测量负输入端，使用黑表笔连接。 3、μA/mA—— 测量电流μA、mA时的正输入端，使用红表笔连接。 4、A端—— 测量0.5A-10A电流时的正输入端，使用红表笔连接。

5、档位切换按钮组—— 用于选择测量功能，例如选择电压、电流、电阻、电容等。 6、存储操作按钮组—— 用于数据存储、回放、删除等功能。 7、POWER开关—— 用于打开或关闭仪表工作电源。

8、SELECT键—— 刚进入某一测量功能时，仪表进入它的第一次测量模式，按SELECT键可以选择第二或第三测量模式。

9、RANGE键—— 用于各种测量时，手动选择量程。在自动量程状态(显示AUTO)下，按RANGE一次，则进入手动量程状态(显示MANUAL)，此后，按RANGE键则改变量程，VFD显示屏左上角的小数字指示现在的量程。当按RANGE键2秒才放开，则仪表返回自动量程状态。

10、RELΔ键——按动RELΔ进入相对测量状态。

11、HOLD键——用于保持测量数据不变，再按一次恢复测量。

12、MAX/MIN键—— 按动MAX/MIN键进入最大值、最小值记录状态，同时显示最大值。再按此键测可显示最小值、最大值-最小值、平均值。当按下此键2秒后才放开，则退出最大值、最小值记录状态。频率、二极管和电容测量时按此键无效。

13、∽Hz键—— 在测量电压或者电流时，按∽Hz键，仪表将进入线性频率测量状态。 14、主显示区—— 用于第一功能测量结果显示。 15、量程显示器—— 手动量程时用于指示量程。 16、第二显示区—— 用于第二功能测量结果显示。 二、使用时的注意事项

1、使用仪表前应仔细阅读本手册的操作方法和安全提示，若未按说明书指定的方式使用，可能对仪表造成损坏。

2、请勿使用失常仪表。

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三、操作方法

(一)、电阻/通断测试

SELECTOHMFREQdBmΩHOLRS23D2MAX/MIN5100VOLTAMP▲RANGEΩ MKHz?m△AUTOMEMMAMUHOLDACD+Cwait~HzRELunFMAXMINMKΩHzRRESL232CAVGmVmuA5M00AmAmAXFUSEDACVmVHzDCV10A1F0UAS MEDAXOFFON▲MEM△AmAuAΩVΩHz▲◎◎◎◎▲31COM3、不要企图测量超过1000Vac和1000Vdc的电压，超过电压测量的极限可能损坏仪 表和操作者的安全。

76524 电阻测量范围0.01Ω-50MΩ，测量方法如下： 1、打开电源开关，按下Ω按钮。

2、将红黑色测试线分别插入VΩHz输入端和COM输入端。

3、按SELECT键选择电阻(Ω)或通断测量模式。 4、对于电阻测量，将红、黑色探头接到电阻两端。从显示屏上读取电阻值。若显示OL，说明电阻大于50MΩ。

5、在电阻测量模式时，按RANGE键可以选择量程。

注：在电路板上测量电阻和通断时，应先关闭电路板的电源后再测。由于可能存在其它电路的并联，测试显示的电阻值不一定是电阻器的真正值。 (二)、交流伏特/dBm测量

测量电压范围AC-1000V(不要试图测量超过1000V的电压)。测量方法如下： 1、打开电源开关，按下ACV按钮。

2、将红色、黑色测试线分别插入VΩHz和COM输入端。

3、用红色和黑色的探头将仪表并接到被测电压的两端。

4、从显示屏上读出仪表的数据。若仪表显示LO，表示被测电压超过仪表的量程，应立即将红探头和黑探头从被测电路上取开。

注：探头悬空时，测试线感应电压可能使显示屏有不稳定读数，但不影响测量时精度。 (三)、直流伏特/直流伏特+交流伏特测量

测量电压范围AC或DC0.5V-1000V(不要试图测量超过1000V的电压)。测量方法如下：

1、打开电源开关，按下DCV按钮。

2、将红色、黑色测试线分别插入VΩHz和COM输入端。

3、用SELECT键选择DCV或DCV+ACV测量模式。

4、测量DCV时，将红色深头接在被测电压的正极、黑色探头接在被测电压的负极。 5、从显示屏上读取测量值。若仪表显示LO，表示被测电压超过仪表的量程，应立即将红探头和黑探头从被测电路上取开。

6、测量DCV时，按RANGE键可以手动选择量程，量程指示器显示量程值。

注：探头悬空时，测试线感应的电压可径使显示屏有不稳定的读数，但不影响测量时的精度。

(四)、直流安培/交流安培/直流安培+交流安培测量

测量电压范围DC0.1mA-10A，AC0.5A-10A(要事先值计被测电流，不要测量超 过11A的保险丝电流值)。测量方法如下：

1、打开电源开关，按下A按钮。

2、将红色测试线插入A输入端、黑色测试线分别插入COM输入端。 3、按SELECT键选择直流A，交流A，直流A+交流A测量模式。

4、关闭被测电路的电源，以串联方式将红色探头和黑色探头接到被测电路中，再打开被测电路电源。

5、由显示屏上读取测量值。测量直流时，若仪表显示为正，表示电流由红测试线流入仪表。若仪表显示为负，表示电流由黑测试线流入仪表。若显示OL，说明电流超过仪表的量程。

6、测量直流A或交流A时，按RANGE键可以手动选择量程，直流mA+交流mA测量模式下保持自动量程，按RANGE键无效。

注：直流A+交流A测量模式下，由于要进行两种测量的切换以及均方根计算、所以测量数据刷新较慢。

(五)、二极管测量

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二极管正向压降测量范围0-2.5V，操作方法如下：

1、 打开电源开关，按下

按钮。

2、将红色测试线插入VΩHz端、黑色测试线插入COM端。

3、将红色探头接二极管正极、黑色探头接二极管负极，显示屏将显示二极管的正向 电压降。

4、 将黑色探头接二极管正极、红色探头接二极管负极，若显示屏显示OL，表示二极 管反向电阻正常，若不显示OL，表示二极管反向漏电。

注：若在电路板上测试二极管，应先关闭电路板的电源后再测。由于可能存在其它电路的并联，测试显示值不一定是3、4所列的结果。

1.3.2 直流稳压电源

WYK系列数字显示直流稳压电源面板图

稳流稳压独立并联串联稳流稳压-+-+WYK系列稳压电源为数字显示直流稳压电源。

一、WYK直流稳压电源线路形式为线性串联调整式，具有稳定性高，纹波电压低的优点。 1、 采用基准电压悬浮迭加式技术，输出电压可以从零伏起调到额定值，输出电流可以从 零安培预置到额定值。

2、 采用继电器组改变整流桥两端的交流电压，减小调整管的管压降，提高整机率。继电 器组的工作壮态是随输出电压变化而改变整流桥电压，所有的继电器释放时桥两端的交流电压最低,输出电压最高；所有的继电器吸合时桥两端交流电压最高，输出电压最低。

3、 WYK-30系列（输出电压0-30V）采用三只继电器组成八种工作壮态，桥交流两端的 交流即有八种不同的电压。

4、 该直流稳压电源具有主从跟踪串联、并联功能。串联使用时，输出电压为两路电压之 和，提高负载电压能力；并联使用时输出电流为两路输出电流之和，提高负载带载能力。 二、使用说明：

1、开启电源开关。指示灯亮--表示电源接通，预热10分钟，再正常使用。

2、电源分别有两路电压输出，每路输出各用一块数显电压表和一块数显电流表。 三、鉴别电路工作在稳压状态或稳流状态的简单方法： 当电路工作在稳压状态时，一般将“稳流调节”旋钮置于最右端，电压、电流指示值不变。

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在额定负载范围内，变化负载时，电流改变，电压不变。

当电路工作在稳流状态时，微微调节“电压调节” 旋钮，电压、电流指示值不变。在额 定负载范围内，变化负载时，电压改变，电流不变。 四、使用注意事项：

1、具有主、从跟踪电源：

(1) 主、从串联跟踪时，如有功率输出则应用功率相对应的导线将主路的负端与从路的正端可靠短接。从路调流电位器顺时针调到最大。

(2) 主、从并联跟踪时，如果有功率输出则应用与输出功率相符的导线分别将主、从电源的正端和正端、负端和负端相短接，如果仅接在一路电源的输出端子上，将可能造成两路输出电流不平衡，同时也有可能造成串并联的损坏。

2、两台电源或无跟踪双路电源串联或并联使用，两台电源的调压电位器及调流电位器都是各自独立工作。串联使用时，输出电流最大值为其中一路的较小电流值，并联使用时两路输出电压应相等。

3、请勿长期处于短路壮态。

4、电压输出由“+”、“-”两接线柱供给，地接线柱为保护接地端应与机壳相连。

5、供电电源应有接地线。本仪器内外保护接地线应连接良好，严禁断开接地保护线。 6、更换保险丝时，应按仪器的铭牌标志要求进行。

7、开盖对仪器进行调整、维修前，应先断开仪器的电源输入线。

1.3.3 SP1643B 数字函数发生器

一、概述

SP1643B型数字函数发生器是多用途的数字函数发生器/数字频率计数器，作数字函数发生器使用时可产生正弦波、方波和三角波三种不同的波形。

SP1643B型函数发生∕计数器 频率显示 电压显示 扫描/计数 扫描宽度 扫描速率 单脉冲 ON ATT 函数信号输出(0.2HZ20MHZ) 脉冲输出 电源 频率范围 正弦波 三角波 波形对称 直流偏移 关 关 方 波 上 下 20d40dB 幅度输出 B 功率输出 50Ω 扫描/计数 波形选择 输出衰减 SP1643B型函数发生∕计数器面板图

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SP1643B型的功能：可调频率从0.1Hz~20MHz。共分八档，每档均以频率微调电位器实行频率调节。输出幅度从1mVpp到20Vpp分四档连续可调。函数（方波）输出非对称性调节范围，对称占空比从20%~80%。连续或另外输出DC给-10V~ +10V之间全波形相加或相减输出。另外也可以作为50MHz频率范围的计数器，输出电压为150mV~2V(0.1Hz~1Hz), 30mV~2V(1Hz~50MHz)。

二、面板说明请参看示意图，面板控制开关连接如下： 1、电源开关按钮【开/关】：

它是220V主电源开关。此按键按下电源接通，释放电源关闭。 2、频率倍率选择按钮【↑】、【↓】：

每按一次【↑】或【↓】按钮可递增或递减输出频率的1个品段 3、频率调节旋钮

调节此旋钮可微调输出信号频率，调节基数范围为从＞0.1到＜3。 4、“扫描/计数”按钮

可选择多种扫描方式和外测频方式。所有方式均不选为波形输出方式。 5、信号波形选择键：

可选择正弦波、三角波、脉冲波（方波）输出。 6、扫描宽度调节旋钮：

调节此电位器可调节扫描输出的频率范围。 7、扫描速率调节范围：

调节此电位器可以改变内扫描的时间长短。 8、输出波形对称性调节旋钮：

调节此旋钮可改变输出信号的对称性。当电位器处在关位置时，则输出对称信号。 9、函数输出信号直流电平偏移调节旋钮： 调节范围：-5V~+5V（50Ω负载），-10V~+10V（1MΩ负载）。当电位器处在关位置时，则为0电平。

10、函数信号/功率信号输出幅度调节旋钮：

电压输出：调节范围20dB。功率输出：调节范围0~5W输出功率。 11、函数信号/功率信号输出幅度衰减开关【20dB】【40dB】：

【20dB】、【40dB】均不按下，输出信号不经衰减，直接输出。分别按下，则可选择20dB、40dB衰减。同时按下两键，为60dB衰减。输出信号衰减20分贝(即缩小20倍)。

1.3.4双踪示波器

7802型示波器的基本操作：符号的含义【】表示旋钮。〖〗表示按键。

〖电源开关〗 按下状态表示示波器电源已接通、放开状态表示示波器电源断开。

当AC电源与AC LINE INPUT连接时，电源仅供给示波器的微处理器。 当AC电源与AC LINE INPUT断开时，初始化信息通过内置电池备份。

屏幕显示的内容：

扫描速率触发源触发斜率触发偶合触发电平释抑时间功能模式

V或t的测量测频计测量的频率CH2INV行程扫描放大ΔCH1Δ14

行程偶合ADD设置

例如:

一 、轨迹的显示及屏幕的调整

操作方法和过程： ①、如下设置：

↓AB10us1usCH1CH2+DC-DC-1.00mV3.00mVHO: 100 ?:t=5.00us10mV+Δ1/t=200.0KHz2:200mVΔf=200.00KHzMAG屏幕 轨迹亮度【INTEN】： →中等程度

聚焦【FOCUS】： →中等程度 显示亮度【READOUT】： →中等程度 网格亮度【SCALE】： →中等程度

垂直轴 【CH1 POSTION】： →中间位置 水平轴 【POSTION】： →中间位置 触发部分 【TRIG LEVEL】： →中间位置

②、开启电源，将扫描模式置为AUTO，水平显示置为A

约30秒后。

← 约30秒后，有一轨迹显示于屏幕中间位置。 屏幕的调整：

③、通过【INTEN】旋钮来调整扫描线的亮度。 ④、旋转【INTEN（BEAM FIND）】位置。调节垂直和水平偏转使扫描线显示于屏幕上。

⑤、当有输入时再次调整【INTENSITY】和【FOCUS】。

☆当轨迹和屏幕亮度过亮时,轨迹将于聚焦之外,此时可通过调节【FUCOS】来进行调整。 ☆当轨迹和屏幕亮度过粗时，轨迹和屏幕均会处于聚焦之外,此时可通过调整【INTEN】和【READOUT】 将二者亮度调至同一水平。 二 、垂直和水平位移

该功能用于将波形调整至易于观察的位置，或当两个或多个波形重叠时将其分开以便于测量。操作方法和过程：

1、调节垂直位置：将【POSITION▼】向左、右旋转，波形下、上移动。 2、调节水平位置：将【POSITION◣】向左、右旋转，波形左、右移动。

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TRIG LEVEL8. 扫描模式部分9. 光标注释部分6. 触发部分7. 水平显示部分5. 水平调节部分16

NFINE水平微调触发电平TCK/C2M水平位移

三 、垂直偏转系统 ： 1、 偏转因数：

光标位移，释抑等1:10mV 2:10mVΔv.t选择OFFSOURCEΔΔ光标1.2COUPL耦合选择模式选择TVX-YX扫-Y描SLOPEMAG*10波形斜率扫描速度率VtHOLDOFF选择HOLDFFSGL/RST触发源选择时间/格单通道/多通道ALT CHOPPOSITIONAUTONORM自动低频、重复扫描单次扫描水平扫描POSIONAVOLTS/DIV通道CH11垂直位移垂直位移ADD相加DC/ACVOLTS/DIV通道CH22反相INV外触发信号源1M 25pF7802型示波器面板示意图

READOUTFOCUSSCALE1KHz 0.6V1M 25pF5VCALΩ4020mVV MAX1M 25pF5V交流/直流Ω±DC/AC2mV400V MAX交流/直流伏特/格±400V MAXPOWERINTEN伏特/格接GND地通道1信号输入±Ω校正输出接GND地通道2信号输入电源2. 辉度、聚焦等部分轨迹亮度显示亮度聚焦网络亮度3. 校正电压输出及接地部分4. 垂直调节部分将波形尺寸设置为易于观察的大小。

A . CH1和CH2。操作方法和过程: 设置TIME/DIV

←①、通过调节【VOLTS/DIV】选择偏转因数。

1. 电源部分偏转因数的选择范围为2m/div~5V/div。

偏转因数显示于屏幕的左下角。

设置VARIABLE

←②、按〖VOLTS/DIV〗偏转因数显示“>”符号。在

1>10mV 2:10mV该屏幕下，也可进行FINE调节。

③、旋转【VOLTS/DIV】；偏转因数连续变化。 当设置的参数值达到最大或最小值时将显示“CH1 VAR LIMIT”。通过再次按【VOLTS/DIV】

取消“>”符号, 取消设置模式。 2 、输入偶合

根据输入信号的类型选择适合于观察的偶合方式。

操作方法和过程：

选择GND

←①、按〖GND〗将GND置为ON GND的符号显示于GNDievei屏幕的左下角。 GNDmalk垂直放大的输入部分于GND连接时地电位轨迹将显示。 注意：当显示的地电位与实际的地电位不一致时,进行自

1:200mv动校正。

选择DC或AC

①、按〖DC/AC〗置OFF。

②、按〖DC/AC〗选择DC或AC。 ← DC

显示输入信号的直流“DC”和交流“AC”成分。

GNDievei显示基于GND电平的CAL波形。

DC 1:200mV

← AC 当把直流“DC”成分去掉后只显示输入波形的交流“AC”成分。

CAL波形基于平均电位显示。

“U”符号和“~”显示于屏幕底端。 ↑ GNDieveiAC 1:200mU

CH23 、显示通道

显示CH1和CH2的输入信号。 操作方法和过程：

①、通过按〖CH1〗或〖CH2〗选择ON（显示）或OFF

CH1（不显示）

← 加入置为ON通道INPUT端的信号显示 于屏幕上，1:200mU加入置为OFF通道的信号从屏幕上消失。

↑↑↑17

← 被显示通道的通道号，VOLTS/DIV和置为ON通道的输入偶合显示于屏幕的左下角。

1:10mU注意：当所有通道（CH1，CH2和ADD）都置为OFF 时，屏幕显示CH1。

四、扫描速率和幅度：

1、扫描速率：

选择A扫描或B扫描速率(TIME∕DIV) 。 操作方法及步骤：设置TIME∕DIV

①、旋转【TIME∕DIV】选择扫描速率。 ←扫描速率在屏幕左上角显示。

☆波形基于扫描的起始点进行放大或缩小。 设置VARIABLE

A 5mSA>5mSB 1mS← ②、按〖TIME∕DIV〗键,未较准的扫描速率符号”>”显示于屏幕的左上角。

③、旋转【TIME/DIV】扫描速率连续变化。

当选择的值达到最大或最小时,屏幕显示 VAR LIMT。再

次按【TIME∕DIV】旋钮去掉“>” 符号?可取消VARIABLE模式。 2、幅度

A 1mS相对于中心部分对波形信号进行10倍的放大。操作方法

及步骤:

①【TIME/DIV】设置扫描速率。

← ② 将要放大的波形置于屏幕的中心。 用粗线表示的部分被放大。

← ③按〖×10MAG〗键。

扫描速率堤高10倍,波形信号将基于位置部分被放大。

MAG显示于屏幕的右下角。

五、扫描模式：

选择扫描模式：AUTO、NORM或SINGLE。

六 、触发

1、触发源。操作方法及步骤：← 选择触发源（CH1、CH2、LINE、EXT、VERT） 1 msCH1CH1：用输入到CH1的信号做触发源。

CH2：用输入到CH2的信号做触发源。

LINE：用电源做触发源，用于观察电源的频率信号。

EXT：用外触发信号做触发源，外信号由EXTINPUT接入。 VERT：用小序号通道的信号做触发源。

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A 100uSMAG2、触发偶合

选择触发偶合模式。操作方法及步骤：

1 msCH1+AC← ①按〖COUPL〗选择触发偶合（AC，DC，

HF REJ，LF REJ）

AC：阻去触发信号中的DC成分，下限频率为100Hz。 DC：信号所有成分都可通过。

HF REJ：衰减高频（10KHz以上）成分。该模式使用于当触发信号中含有高频燥音。 该噪音会使触发不稳定。

HF REJ:衰减信号中的低频（10KHz以下）成分。该模式使用于当触发信号中含有低频燥音。该噪音会使触发不稳定。 3、触发斜率

选择触发斜率。操作方法及步骤：

1 msCH1+AC← 按〖SLOPE〗键选择斜率（+ 或 -）。 ← “+”：扫描在波形的上升沿开始。 ← “-”：扫描在波形的下降沿开始。

4、触发电平

调节触发电平的幅值。操作方法及步骤：

← ① 旋转【TRIG LEVEL】调节触发电平。

1 ms CH1 A x x x当触发信号产生时，(TRIGD)指示灯亮。 有时在显示数值的右边显示“？”，表示若

(AC)偶合或(VARIABLE)被设置时将不能直接读取。

5、TV信号：选择相对于NTSC和PAL(SECAM)的TV信号出发系统。 七、水平显示:

选择水平显示。操作方法及步骤：

①??、 按下水平模式〖A〗或〖X-Y〗键选择A或X-Y。 ← “A” 选择A扫描。

1:100mVf=10.8150KHzA 2us CH1 + DC201mV HO:0 %A 2us CH1 + DC201mV HO:0 %1:100mVf=10.8230KHz 19

← “X-Y”

☆〖X-Y〗模式是指CH1作为X轴而（CH1，CH2，ADD）中的一个作为Y轴显示。

☆该模式适用于观察磁滞曲线，李沙育Lissajous图形等。

示波器测量方法指南

一、探头相位调整：

图1 探头的相位和显示波形

在测量前必须对探头相位进行适当的调整，因为在选用×10位置时不正确的相位将导致测量误差。

1、置控制器如下位置：

伏特∕格 5mv

时间/格 0.5msEC

水平位置 屏幕中间位置

2、将探头开关置×1或×10并将探头连接于“信号输入插座”。

3、用附带的调整螺丝刀调节探头的微调电容器，使波形顶部成图1所示的正确相位。 二、定量测量：

将“伏特∕格”〖VOLTS/DIV〗旋钮旋置适当的量程，并置于CAL位置（即屏幕左下角通道与量程间没出现“＞”符号）就能进行电压的定量测量。测量值可由公式（1）或公式（2）计算出。

A、用探头×1位置测量：

电压（V）=“伏特∕格”设定值דY”轴上读取的格数-----公式(1) B、用探头×10位置测量：

电压（V）=[“伏特/格”设定值דY”轴上读取的格数]÷10---公式(2)

1、直流电压测量：

在测量直流电压时本仪器具有高输入阻抗，高灵敏度，快速响应直流电压表的功能，测量规程如下：

（1）按下“扫描方式”中的【AUTO】按键(灯亮)，选择扫描速度以使扫描不发生闪烁

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的现象。

（2）按下“地”【GND】按键，此时的扫描位置即作为如图2所示的“0V”基准线。调节〖垂直位移〗旋钮，使该扫描线准确落在某水平刻度线上，以便于读取信号电压。 （3）将被测电压接至信号输入端，放开“地”【GND】按键，这时扫描线在“Y”轴上的垂直位移即为信号电压的幅度，如果扫描线上移，则被测电压相对于“地”电位为正，如果扫描线下移，则该电压为负，电压值可用公式（1）或（2）求出。

V

基准线 0V

图2 直流电压测量

2、交流电压测量： 调节“伏特∕格”〖VOLTS/DIV〗旋钮以获得一个易于读取的信号幅度如图3所示，读出该幅度的格数并用公式（1）或（2）计算。

当测量叠加在直流电压上的交流波形时，将“交流/直流” 【AC/DC】按键置于DC时就可测出包括直流分量的值，如果仅仅测量交流分量，将【AC/DC】按键置于AC。 按这种规律测得的值称为交流电压峰-峰值（UP-P），如果用电压峰-峰值（UP-P）÷2的值则称为电压最大值（Um），即有公式（3）： UP-P=2Um

除用示波器测量交流电压外，也会经常使用交流毫伏表、万用表或其他电压仪表测量交流电压，用仪表测量的电压称为电压有效值，用“U”来表示。因此电压峰-峰值“UP-P”、电压最大值“Um”、电压有效值“U”有如下关系：

UP-P=2Um=22U

或有： U=Um∕2=UP-P∕22

图3 交流电压测量

VP-P 21

3、时间的测量：

将“时间∕格”〖TIME/DIV〗旋钮旋置适当的量程，并置于CAL位置（即屏幕左上角时间量程间没出现“＞”符号）就能进行时间的测量。读取“时间∕格”量程以及“抗展” 【MAG×10】按键的设定值，用公式（4）计算。

T=A×B×1/N 公式（4）

T：表示信号一周期所用的时间

A：表示时间量程

B：表示信号周期在X轴上读取的格数 N：表示抗展设定值、1∕N指的是N的倒数

4、频率的测量：

对于频率的测量规程，有下列几种方法。

第一种方法：图4频率测量(a) 所示，用公式（4）求出输入信号一个周期的时间，然后用公式（5）求出频率“F”。

F=1∕T …公式（5）

第二种方法：图4频率测量(b)所示，数出有效区域10格内的重复周期数“N”,然后用公式（6）计算频率。 F=N∕时间设定值 …公式（6）

A 500uSA 500uS

(a) （b）

图4 频率测量

当N很大时（30到50），第二种方法比第一种方法的精确度更高。这一精确度大约与扫描速度的设计精度相等，但N很小时，由于小数点以下难以数清，会导致显著的误差。对于频率较低且又具有简单图形的信号，诸如正弦波、方波、三角波和锯齿波，用李沙育图形的方法可实现高精度的测量：将示波器进行X-Y显示，借助一个频率已知的信号形成李沙育图形，然后读出所需的值。

5、相位的测量：

对于两个信号的相位差的测量有以下两种方法。

第一种方法是将示波器进行X-Y显示的李沙育图形法，信号的相位差可由式（7）用图5所示图形的幅度A与B计算出：

相位差ΔФ（度）=(A/B) ×360O …公式（7）

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AB图5 李沙育图测量相位差

第二种方法是利用双踪显示功能。图6给出了一个具有同频率的导前和滞后正弦波 显示的例子，在此情况上，“触发源”开关必须置于连接导前信号的通道，同时调节“时 间∕格”【TIME∕DIV】旋钮使所显示的正弦波一个周期的长度为10格。此时，1格刻度

O0

代表波形相位36（1周期=2?=360），两个信号之间的相位差可由公式（8）计算出来。

O

相位差ΔФ（度）=N（格）?36 …公式（8）

若不符合上述条件时可由公式(9) 计算出来。

O

相位差ΔФ（度）=N/M（格）?360 …公式(9)

N：是导前和滞后信号两点间距离 M：表示一周期所占的格数

M N

图6 双踪显示测量相位差

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第2章 实验内容 2.1 实验二 基尔霍夫定律

一、实验目的

1、验证基尔霍夫定律。

2、学会测定电路的开路电压与短路电流；加深对参考方向的理解。 二、实验设备及用具

直流稳压电源 一台 万用表 一只 示波器 一只 自制电路实验板 一块 三、实验的基本原理

在分析与计算线性电路中的电流、电压除可用欧姆定律外，基尔霍夫定律是电路理论中最基本也是最重要的定律之一，它概括了集总电路中电流和电压分别应遵循的基本规律。 四、实验内容及要求

1、基尔霍夫电流定律（KCL）：“在集总电路中，任何时刻，对任一节点，所有支路的电流代数和恒等于零。”即：?i?0。知识点：支路——组成电路的一个二端元件称为一条支路。节点——支路的连接点。代数和——意味着要选取支路上电流的参考方向。支路上的电流——从高电位流向低电位。

2、基尔霍夫电压定律（KVL）：“在集总电路中，任何时刻，沿任一回路，所有支路的电压代数和恒等于零。”即：?u?0。知识点：回路——由支路构成的闭合电路。代数和——意味着要选取回路上电压的参考方向。支路上的电压方向——从高电位指向低电位。

电路中各个支路的电流和支路的电压必然受到两类约束，一类是元件本身造成的约束， 另一类是元件相互联接关系造成的约束，基尔霍夫定律表述的是第二类约束。

参考方向：在电路理论中，参考方向是一个重要的概念，它有具体的意义。电路中，我们往往不知道某一个元件两端电压的真实极性或流过电流的真实流向，只有预先假定一个方向，这个方向就是参考方向。支路上的实际电流流向：与参考方向一致的电流取正，否则取负。支路上的实际电压方向：与回路电压参考方向一致的支路电压取正，否则取负。 五、实验步骤

1、基尔霍夫电流定律(KCL)的验证：

I1 A I 2 R3 F R1 B

a 2 b 2 510 200 a 1 b1a 3 I 3 + - US2 b3

10V 6V

US1 -

+ RW 1K

100 E

R2

D

R4

300

C

图1 测试电路图

根据图1，先设定支路的电流I1、I2、I3的参考方向。

图1中，a1b1 、a2b2、a3b3为电流表（用万用表代）的接口，用一只电流表分别测量 电流I1、I2、I3。测量电流时，应先把电流表置于大量程串入电路中。把计算与测量出的电

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六、注意事项：

1、预习教材中相关部分。阅读实验指导书，了解实验原理、内容与步骤。 2、注意实验电源的正负极性。

3、在换接电路时,应先断开关电源开关。 七、思考题：

1、理想电流源和理想电压源之间能否等效变换?为什么? 2、实际电流源和实际电压源之间等效变换条件是什么?

R1 100 RE 470 E B C IC 断开 IL 断开 R2 150 R4 10 断开 R3 150 断开 RL 1K

- 3V + - 15V U2

+

U1

要求：

实验三 电源的等效变换实验板电路

1、测出固定电阻的实际电阻值，电位器阻值按电路要求调节。 2、用万用表测好稳压电源电压，再接入电路中。 3、注意拨键开关的位置，开为断开位置。 4、不能用鳄鱼夹直接夹插座上，必须用导线接入。

5、本实验所用的三极管是9013-NPN低频功率放大管。 6、“图五(a) ”中的两个电流表是在电路电不同的位置测出的结果也不相同，证明电流“IC”是理想电流源，它不会随负载变化而变化，电流“IL”是实际电流源，它会随负载变化而变化，测量时可作一比较。

7、“图六”中电压等效电路中，表示在理想电压源串

ebcS9013 正 面bec接一只150Ω电阻就组成了实际电压源，Us是电压。“UC”是指串入包括电阻“RS”在内并是无负载时的外电路电压“US”，而“US”的电压可以通过UC=ICRS公式来计算出。

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2.3 实验四 戴维南定理与叠加定理

一、实验目的

1、通过实验加深了解戴维南定理与叠加定理。 2、学习测量线性有源二端网络等效电路参数的方法。 二、实验设备及用具

晶体管稳压电源 一台 万用表 一只

示波器 一台 自制电路实验板 一块 三、实验的基本原理 1、戴维南定理：

任何一个含独立电源、线性电阻和受控源的二端网络，对外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置换，该电压源的电压等于二端网络的开路电压，而电阻等于二端网络的全部独立电源置零后的输入电阻。 2、叠加定理：

在线性电阻电路中，任一支路电流（或支路电压）都是电路中各个独立电源单独作用时在该支路产生的电流（或电压）之叠加。 3、测量戴维南电路等效电阻

测量含源二端网络的开路电压UOC和短路电流ISC，则戴维南电路等效电阻为：Req=UOC∕ISC

将含源二端网络化为无源二端网络，在这无源二端网络的端口处加上电压Ui的电压源，测量端口电流Iin，则戴维南电路等效电阻为：Req=Ui∕Iin 四、实验内容、要求及步骤

该实验用不同测量方法验证戴维南定理、叠加定理。

1、叠加定理的验证: 实验电路如图1所示。图中需设定电流I1、I2、I3的参考方向。

R1

I1+US1-3VK1200mAamAR3

500I2K2+US26V-mA200R2

I3b 图1 叠加定理实验电路

图1中K1、K2是双刀双掷开关，用K1、K2可以分别控制电压源US1、US2在实验电路

中的接入，按照分别接入US1、US2以及一起接入US1、US2三种情况测量电流I1、I2 、I3 的

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值分别填入表1中。根据表1中的实验数据，验证叠加定理。

1）US1单独作用，US2短路，电流I1、I3为正，I2为负。 2）US2单独作用，US1短路，电流I2、I3为正，I1为负。 3）US1、US2共同作用，电流I1、I2、I3均为正。

表1 叠加定理数据记录表 用数字万用表 I1(mA) I2(mA) I3(mA) 基尔霍夫定律测量电流 ∑I US1单独作用 US2单独作用 US1、US2共同作用 US1与US2单独作用叠加值 误差(%)

注：误差（%）=（共同作用值--叠加值）/共同作用值

2、戴维南定理的等效验证

归纳、总结实验结果，并分析产生误差的原因。

1）测量戴维南电路（有源二端网络）中等效内阻（自制表格并计算內阻R0值） 根据不同的精度要求和测量条件，有源二端网络参数有不同的测量方法。 方法一（开路短路法）

在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测量其开路电压UOC，然后再用电流表测量其短路电流ISC，则可计算出有源二端网络等效内阻RO：

RO=UOC∕ISC

这种方法适用于网络等效内阻较大，而短路电流不超过额定值的情况。 方法二（两次电压测量法）

实验电路如图3所示, 先测量ab开路电压UOC , 然后在ab端接上一个电阻R ,再测量ab电压U1, 则ab端等效内阻RO为: RO = (UOC∕U1-1)R

等效内阻 R1 R3 a 200Ω 510Ω R+ 0 R2 U+ UOC 200Ω 6V OC ISC - - b 图3 有源二端网络测试电路

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S2

U

3、戴维南电路中功率的测定：有源二端网络的伏安特性（请按表格中的要求计算出P值功率变化）

图2 戴维南定理实验电路

该实验电路可由上一个实验如图1所示的电路去掉双刀双掷开关，用负载电阻RL置换US1改造而成，实验电路如图2所示。电路中的电源只有US2 单独作用，再由小到大依次调节可变电阻RL使其分别为表2中所示和最大功率输出的电阻值，记录电流（压）表中相对应的读数并填入表2中。

表2 RL(Ω) 测量值I l (mA) 测量值Uab (V) 计算值P (mw) 200 300 R0= 400 500 600 RLbILmAa200510R2 200+6VUS2-

根据表2中的试验数据，绘制功率传输曲线。证明负载上获得最大功率的条件。 六、思考题

1、应用测量有源二端网络等效内阻的方法一时，用电流表测量其短路电流ISC，这种方法适用于什么情况?

2、验证叠加定理时，如果实际电压源的内阻不能忽略，实验该如何进行? 七、注意事项

1、复习教材中的相关部分。阅读实验指导书，了解实验原理、内容与步骤。

2、直流稳压电源不可短接。改接线路时，要关掉电源。

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a + 断开 断开 断开 IL US1 3V 断开 R1 200 I1 I3 I2 R3 510 + 断开 - RL 1K b R2 200 R4 10 US2 6V 断开 -

实验四 戴维南定理与叠加定理实验板电路

要求：

1、测出固定电阻的实际电阻值，电位器阻值按电路要求调节。 2、用万用表测好稳压电源电压，再接入电路中。 3、注意拨键开关的位置，开为断开位置。 4、不能用鳄鱼夹直接夹插座上，必须用导线接入。

5、测量叠加定理，US1单独作用时，US2闭合短路并断开稳压电源；US2单独作用时，US1也一样。

6、注意实验电路的参考方向，与参考方向一致时为正、与参考方向相反时为负。

7、戴维南电路中功率的测定，US1断开并去掉稳压电源，接入负载RL 。ab两端电压就是负载电压Uab ，此时I1= IL ，断开I1开关测量的电流就是IL 。

8、开路短路法测量，需断开负载。

实验时应注意：

1、电源电压US1、US2分别单独作用时，测量各元件对应的电流之和应该等于电源电压US1、US2同时作用时的电流叠加值，为什么？

3、除书中介绍“R0”几种方法测量外，你还能用哪几种方法测量“R0”，试分析一下等效电阻“R0”测量方法在实际电路中的应用。

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2、也可以自己设计一个有源二端网络进行测量并画出实际的实验测试电路图。

2.4 实验五 RC一阶电路的零输入响应和零状态响应

一、实验目的：该实验通过改变电路中RC的参数，观察：

1、RC电路过渡过程及时间常数的变化； 2、微分电路和应具备的条件 3、积分电路和应具备的条件 二、实验仪器设备

函数发生器 一台 双踪示波器 一台 电路实验板 一块 三、实验的基本原理

1、时间常数?的测定方法：

RC一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数?。 （1）、过渡(放电)过程：(模拟电路)

一阶网络在没有输入信号作用时，由电路中动态元件的初始贮能所产生的响应，就是零输入响应。对图1所示的一阶网络，设电容器上有初始电压Uco ，有UC?UC0e

?t?

t=0+-KUs+-UcUcoUcR0.368Uco て

图1 零输入的一阶电路 图2 一阶电路的响应曲线

其中?=RC, Uco=Us 当t??时， Uc(t)=0.368Uco，此时对应的时间就等于时间常数?。如图2所示。

（2）过渡(充电)过程： (模拟电路) 一阶网络中，动态元件的初始储能为零时，由施加于网络的输入信号产生的响应即为一阶网络的零状态响应。输入信号最简单的形式是恒定的成阶跃的电压或电流。我们亦可用零状态响应波形来测定时间常数?。电路和波形分别如图3、图4所示。

tKt=0+Us-R+Uc(t)-UcUco0.632Ucotて

图3 零状态的一阶电路 图4 一阶电路的响应曲线

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2 、过渡过程：

电路的过渡过程是十分短暂的变化过程，为了能用一般的双踪示波器观察过渡过程和测量有关的参数，必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用函数发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；方波下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号，只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数?。电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响和直流电路接通与断开的过渡过程是基本相同的。

3、微分电路和积分电路是RC一阶电路中典型的电路，要构成微分电路或积分电路，对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。 四、实验内容及要求

该实验通过改变电路中RC的参数，观察RC一阶电路过渡过程及时间常数?的变化；验证微分电路、积分电路应具备的条件。 五、实验步骤

实验线路图如图7所示。当输入的方波信号的半周期远大于电路的时间常数时，电路对信号上升沿的响应就是零状态响应，对下降沿的响应就是零输入响应。因而我们可以据此选择各个相应参数。 1、步骤一

选择动态电路板上的R、C元件，令R=10KΩ，C=3300pF，组成如图8所示的RC充 放电电路，输入为U=4V，F=1KHz的方波电压信号，将激励和响应作为示波器的输入，在示波器上观察变化曲线。根据实验数据，绘出一组RC一阶电路充放电时UC的变化曲线，由曲线求出相应的?值，电压幅值U，并计算出相应的?值，填入数据记录表。

U 输入信号 R

+Us-C

+-0 U T/2 输出信号 t 0 T/2 t

图7 RC充放电电路

2、步骤二

选择R、C的值组成如图5所示的微分电路，令R=100Ω，C=0.01μF，在同样的方波激励信号（U=4V，F=1KHz）作用下，在示波器上观察其响应曲线。逐步增大R之值，观察响应曲线变化情况。根据实验数据，绘出三组RC微分电路的变化曲线，由曲线求出三组相应的?值，电压幅值U，并计算出相应的?值，填入数据记录表。

微分电路必须满足的两个条件：一是RC<

在脉冲序列的激励下，当?=RC<>UR时，US≈Uc，由R端作为响应输

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出，则电阻上的电压为：

ducduSUR?Ri?RC?RC 输出电压是输入电压的微分，这就构成了一个微分电路。

dtdtU 输入信号 0.368 输出信号 て《T/2C0 +?

T/2 T t US-RUR

图5 RC微分电路

3、步骤三

选择R、C元件组成图6的积分电路，令R=10KΩ，C=0.47μF在示波器上观察变化曲线，继续增大C之值，观察曲线的变化。根据实验数据，绘出三组RC积分电路的变化曲线，由曲线求出三组相应的电压幅值U，并计算出?值，填入数据记录表（?值无法测量）。

积分电路必须满足的两个条件：一是RC>>T∕2，二是必须在电容“C”两端输出。

若由C端作为响应输出，且电路参数的选择满足RC>>T∕2时，就构成了积分电路，因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。

U +USて》T/2RC-UC0 1/2T T 相位差 t

数据记录表格

图6 RC积分电路

输 入 输 出 US (V) F R C U ??测 计 1 2 3 六、思考题

1、如果要使电路对输入的方波信号上升沿的响应可以近似为零状态响应，对下降沿响

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应可以近似为零输入响应，我们应当怎样选择方波信号的周期和电路相应参数？

2、RC一阶电路的时间常数?的物理意义是什么？如何通过实验测量时间常数?？ 七、注意事项

1、复习教材中的相关部分。

2、阅读实验指导书，了解实验原理、内容与步骤。

3、实验前，需熟悉示波器的使用，特别是观察双踪时，注意相应开关、旋钮的操作。 4、函数发生器与示波器要共地，以防止外界干扰。

+ US 10K 断开 + 0.01μf US 断开 + - 332 474 10μf 100μf - 充放电路、积分电路

100 1K 10K 100K -

微分电路

实验五 RC一阶电路的零输入响应和零状态响应电路板电路

要求：

1、选定输入方波信号幅值为4V，频率为1KHz左右，有的误差影响不大。 2、微分电路输出信号幅值为两个尖峰之间，幅值较大，超过输入信号幅值，R值越大超得越多。只能测电路放电时间常数。输入信号幅值相对是上下2V。

3、积分电路输出信号幅值同样为两个三角波峰之间，幅值较小，C值越大幅值越小，达几mV。由于没完成充放电过程，所以不能测时间常数。

4、因为函数发生器不是稳压电源，所以接入负载后再把电压校正，以满足电路的需要。 5、微分电路的输出信号是较大的，用示波器测时间常数て时可一个充放电尖峰来测，示波器也可用【MAG】键堤高扫描速率10倍，注意测出的时间要除以10。

U输入信号↓←输出信号0.368Ucoτ←Uco 0

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↓F←2.5 实验七 RLC串联谐振电路

一、实验目的

1、测定RLC串联电路中XL 、XC与X的频率特性，并作出RLC串联电路的通用谐振曲线。

2、掌握正弦信号发生器和晶体管交流毫伏表的使用方法。 二、实验设备及用具

万用表 1只 函数发生器 1台

示波器 1台 自制电路板 1块 三、实验的基本原理

1、 在电阻、电感与电容串联的非线性正弦交流电路中如图1所示，感抗、容抗、电抗

L R+

.CUs

-

图1 RLC串联谐振电路

都是电源频率?的函数，即

XL??L XC?11 X?XL?XC??L? ?C?C21??22阻抗为： Z?R?X =R2???L???C??1?L??C 阻抗角为： Φ=arctanX/R ?arctanRU阻抗和阻抗角也是电源角频率ω 的函数。电路的电流为：I=S?Z

US1??R2???L???C??2

可见，I也随电源角频率而变化。随着角频率的改变，当ωL-1∕ωC=0时，电路处于电压谐振，谐振角频率为ω0=1∕LC，或谐振频率为f0?12?LC 。

显然，谐振角频率或谐振频率取决于L、C值，而与R值和电源的角频率ω无关。谐

振时电路的电流达最大值：I0=US∕R

如果ω<ω0电路呈容性；如果ω>ω0 电路呈感性。 谐振电路中，电感电压和电容电压与角频率的关系为：

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UL?I?L?2?LUS1??R???L???C??2 UC?I1??CUS?CR2???L???1???C?2

UL???和UC(ω)曲线如图2所示。

谐振时由于ω0L=1∕ω0C，所示电感上的电压UL与电容的电压UC数值相等，相位差为180o。谐振时电感上的电压（或电容上的电压）与电源电压之比称为电路的品质因数Q，即 ： Q=UL∕US=UC∕US=1∕ω0CR=阻值有关。

L∕R，当电路的L和C值不变时，Q值与电路的电CUcULUcUL

0ω0ω图2 RLC 串联电路的Uc(ω) 及UL(ω) 曲线

2、RLC串联电路中，电流与角频率的关系称电流的幅频特性（其所绘曲线称串联谐振曲线），即 I????US1??R2???L???C??2 =

US???0?R1??2????????0?2

I

0Us为常数Q1Q2Q3ω图3 不同Q值时的电流幅频率性

显然，在L、C和US一定情况下，不同的R值将得到不同的Q值。不同Q值时的 幅频特性如图3所示。

为了研究和比较不同参数电路的谐振特性，实用中常采用通用幅频特性（又称通用 谐振曲线）研究电流比I∕I0与角频率比ω∕ω0之间的函数关系，即

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I?I01???0?1?Q2????????0?2?1?1??1?Q2????????2

其中，I0为谐振时的电流值，η=ω∕ω0。

I/I0 1.0

0.8

0.6

0.4

0.2 0

Q=0.5Q=1Q=10η11η2ωη（ω∕ω 0 ）图4 通用谐振曲线

通过谐振曲线可通过实验方法获得。曲线如图4所示，实验线路如图5所示。晶体管毫伏表用来测量各元件上的电压，通过测得Rb上的电压，从而计算出电路中的电流I=URb∕Rb，再通过测量L、C上的电压UL和UC ，便能求得XC及XL值，它们分别为:

U?U?2XC?C，XL??L??Ra。 其中，Ra为电感线圈的内阻。

II??实验中应注意始终维持信号发生器的输出电压为恒定值，这样，当Rb上电压URb为

最大值时的频率即为电路的谐振频率。

从实验所得的通用谐振曲线，可以求出Q值，其方法是在通用谐振曲线的纵坐标I∕I0=1∕2=0.707处作一平行于?轴的直线，该直线交曲线于两点，它们的横坐标分别为η1及η2, 于是电路的品质因数Q可由下式求得：Q=1∕(η2-η1)

函ILR0 数 发UC 生Rb器

示波器或

交流毫伏表

图5 串联谐振实验电路

四、实验内容及要求

该实验通过RLC交流电路的感抗、容抗、电抗的测试证明都是电源频率?的函数；RLC 参数与品质因数Q值的关系；研究电流比I∕I0与角频率比ω∕ω0之间的函数关系。

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2五、实验步骤

1、按图5接线，在Rb为某一给定值的情况下，保持信号发生器的输出电压为定值，改变输出频率，改变函数发生器“N”个输出频率，测出相应URb 、 UL、UC的最大值。按所得数据计算I0、I、I∕I0、XC、XL及X值，作出相应的XC、XL、X、UL、UC幅频特性曲线及通用谐振曲线。

US= , Rb= ,C= , L= , RL= ωC ω0 ωL f(Hz) URb (v) UL (v) UC (v)

2、 改变电路中电阻 “Rb”值，测出“N”个不同输入频率时ùRb的值。（1）不同的Rb值，

作出通用谐振曲线。（2）谐振频率与理论计算值比较。（3）不同Rb值的通用谐振曲线求取Q值，并与理论计算值比较。 Rb US= , C= , L= , RL= ω0 f(Hz) URb (v) f(Hz) URb (v) f(Hz) URb (v) Q 3、改变电路中电容“C”值大小，测定电路的共振频率“ω0”或“f0” ，并与理论计算值比较。

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Q C US= , Rb= , L= , RL= ω0 BW f(Hz) URb (v) f(Hz) URb (v) 0.5 1 10 f(Hz) URb (v) 六、思考题

1、本实验中采用晶体管毫伏表来测量，比通用常用电流表、电压表来测量有些什么优点？

2、实验中为什么要强调必须保持信号发生器输出电压为恒定？ 3、实验中，当谐振时，UC=UL 吗？为什么？ 4、你能证明Q=1∕(η2-η1) 吗？

4.7mH + US 0.1μf 2.2mH 断开 断开 1μf 2.2μf 10μf + - 470 -

实验七 RLC串联谐振电路实验板电路

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实验时应注意：

1、该电路所用的电源为正弦交流信号，由函数发生器提供。

2、注意“图五”中函数发生器的输出电压应按电路的电流方向接入负载电路，不要反接。 3、观察信号时，示波器的探头正端接入被测元件的高电位，负端接入被测元件的低电位。 4、测量输出正弦信号(电压) 时，可使用示波器、也可使用指针万用表、数字万用表 测量，示波器测得的交流电压叫电压峰峰值VP＿P或电压最大值Vm、万用表测出的交流电压叫电压最大值V，它们之间的关系为：VP－P=2Vm=22V。

5、步骤二改变“N”个电阻值“R”，参照本文第“5”点的方法测出不同频率“ω” 时的“ǜRB”数据填在表格中。步骤三改变“N”个电容值“C”，参照本文第“5”点 的方法测出各自的共振频率填在表格中。

6、实验步骤三测定共振频率“F0”的方法为，先调节发生器频率旋钮从小到大地改变 频率，当在示波器观察到电阻的两端最大幅度时读取电容的电压“U R”时读取函数发生器显示的频率，这个频率称为共振频率“F0”， 在一个电路中共振频率“F0”只有一个。这时应把共振频率“F0”填写在自制表格的中间位置。然后在共振频率“F0”的左边递减和右边递增方法分别测出“N”个频率数据填在自制表格中，并绘制出特性图，下图为参考图。

7、如果把负电压接入电路，测量位置不变，测量数据会发生什么样的变化，为什么？ 8、实验时，对于不同的频率，应保持信号发生器的输出电压恒定不变。 9、串联电路中电感器的内阻应记下，准备计算时应用。

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UUR uC0f0T

2.6 实验考试--简易直流可调稳压电源的制作与调试

一、实验目的

1、学习小功率直流稳压电源的设计与调试方法 2、掌握小功率直流稳压电源有关参数的测试方法 二、实验设备及用具

万用表 1只 函数发生器 1台

示波器 1台 自制电路板 1块 三、实验元件：

编号 D1-D5 T1 C1 C2 C3 IC PR1 R1 R2 四、实验原理图

名称 二极管 电解电容 通用电容 电解电容 电位器 电阻 电阻 型号 1N4007 25V 470μf 0.1μf 16V 100μf 470Ω 470Ω 数量 5 1 1 1 1 1 1 1 1 2 3 LM317T 实物外型图 信号发生器 交流6V 三端稳压管 LM317T 150Ω、200Ω 1

300Hz ～ 函 数 发生 器

D51N4007+D31N4007D1D4+C1-D23Vin+Vout2IC--LM317ADJ1R2150KR2200正输出16V470uFC2104PR1470+16V100uF-图1 电路图

C3R1470-负输出

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函数发生器+u1-u1~ 整流电 路+u2-u2滤 波电 路+u3-u3稳 压电 路+U0-U0t1t2t3t0图2 电路组成及输出波形

五、实验原理

小功率直流可调稳压电源由电源变压器(用函数发生器代)、整流电路、滤波电路和稳压电路四个部分组成，如图2所示

六、电路工作过程

由函数发生器提供频率为300Hz，有效电压为6V的交流电压输入至四只二极管1N4007（也可用一只硅堆）组成的整流桥。

二极管在电路中的基本作用是只允许电流从它的正极流向它的负极（即按图1中箭头方向流动），而不允许电流从负极流向正极。我们知道，交流电的特点是电流方向和电压大小一直随时间的变化而变化，用通俗的话来说，它的正负电压是不固定的。从图1电路中可以看出，不管从函数发生器输出来的高电位或低电位，其电流都能而且只能由二极管D3、D4流入，由二极管D1或D2流出。这样，二极管整流输出的正极永远是D3和D4负极连接的那一端，二极管整流输出的负极永远是在D1和D2正极连接的那一端。这便是二极管整流的工作原理。

图1中二极管D5的作用是当有意外情况使LM317T的三脚比二脚电压低时防止从电容C3有电流倒流灌入三端稳压集成电路LM317T而受损坏。

二极管把交流电方向变化的问题解决了，但是输出电压大小还在变化，而电容器有可以存储电能的特性，正好可以用来解决这个问题，在电压较高时向电容器中充电，电压较低时便由电容器向电路供电，这个过程叫作滤波，原理图中的电容C1便是用来完成这个工作的。

经过电容C1滤波后的比较稳定的直流电送到三端稳压集成电路LM317T的Vin端（3

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脚），由Vin端给它提供工作电压以后便可以保持+Vout端（二脚）比其ADJ端（一脚）高出1.25V电压。因此，我们只需要用极小的电流来调整ADJ端的电压便可在+Vout端得到较大的电流输出，并且电压比ADJ端高出恒定的1.25V。还可以通过调整电位器PR1的抽头位置来改变输出电压，从而达到电压可调的目的。

图一中电容C2的作用是对三端稳压集成电路LM317T的一脚的电压再作进一歩滤波，以清除输出电压中的交流分辨率量从而提高输出直流电压的质量。

考试的有关亊项

考试时间：100-150分钟 考试内容：

1、电路板调整50分（含仪器操作方法正确与否，元器件的识别与安装）

2、数据测量50分 考试要求：

1、试卷使用实验报告纸，填写好姓名、班号、学号。 2、电路板元器件连接正确。不用导线连接测量、接错线，每出

错一个扣5分。损坏元器件、电路板的扣25分。 3、正确使用各种仪器。功能出错一个扣5分，使用示波器光标

测量的扣25分。

4、电路中的电压U1单号用？V，？Hz；双号用？V，？Hz。 5、不写实验报告、不能使用铅笔、数据不得塗改。 6、缴交试卷以班为单位按单、双号分开放置签到处。

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