实验一 电路元件伏安特性的测绘.doc

1、实验一 电路元件伏安特性的测绘一、实验目的1. 学会识别常用电路元件的方法。2. 掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的测绘。3. 掌握实验台上直流电工仪表和设备的使用方法。二、原理说明任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压 U 与通过该元件的电流 I 之间的函数关系 If(U)来表示，即用 I-U 平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。1. 线 性 电 阻 器 的 伏 安 特 性 曲 线 是 一 条通过坐标原点的直线，如图 1-1 中 a 所示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。2. 一般的白炽灯在工作时灯丝处于高温状态， 其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过白炽灯的

2、电流越大，其温度越 高 ， 阻 值 也 越 大 ， 一 般 灯 泡 的 “冷 电 阻 ” 与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍，所以它的伏安特性如图 1-1 中 b 曲线所示。3. 一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其伏安特性如图 1-1 中 c 所示。 图 1-1正向压降很小（一般的锗管约为 0.20.3V ，硅管约为 0.50.7V） ，正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。4. 稳压二极管是一种特殊的半导体二极管，其正向特

3、性与普通二极管类似，但其反向特性较特别，如图 1-1 中 d 所示。在反向电压开始增加时，其反向电流几乎为零，但当电压增加到某一数值时（称为管子的稳压值，有各种不同稳压值的稳压管）电流将突然增加，以后它的端电压将基本维持恒定，当外加的反向电压继续升高时其端电压仅有少量增加。注意：流过二极管或稳压二极管的电流不能超过管子的极限值，否则管子会被烧坏。三、实验设备序号 名 称 型号与规格 数量 备注1 可调直流稳压电源 030V 1 DG042 万 用 表 FM-47 或其他 1 自备3 直流数字毫安表 0200mA 1 D314 直流数字电压表 0200V 1 D310-10-20-30 0.51

4、I CDbddDbC U(V)( )25 二 极 管 IN4007 1 DG096 稳 压 管 2CW51 1 DG097 白 炽 灯 12V，0.1A 1 DG098 线性电阻器 200，510/8W 1 DG09四、实验内容1. 测定线性电阻器的伏安特性按图 1-2 接线，调节稳压电源的输出电压 U，从 0 伏开始缓慢地增加，一直到 10V，记下相应的电压表和电流表的读数 UR、I。图 1-2 图 1-3UR（ V） 0 2 4 6 8 10I（mA）2. 测定非线性白炽灯泡的伏安特性将图 1-2 中的 R 换成一只 12V，0.1A 的灯泡，重复步骤 1。U L 为灯泡的端电压。UL（

5、V） 0.1 0.5 1 2 3 4 5I（mA）3. 测定半导体二极管的伏安特性按图 1-3 接线，R 为限流电阻器。测二极管的正向特性时，其正向电流不得超过 35mA，二极管 D的正向施压 UD+可在 00.75V 之间取值。在 0.50.75V 之间应多取几个测量点。测反向特性时，只需将图 1-3 中的二极管 D 反接，且其反向施压 UD 可达 30V。正向特性实验数据U D+ (V) 0.10 0.30 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75I（mA）反向特性实验数据U D (V) 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30I（ mA）4. 测定稳压二极管的伏

6、安特性（1）正向特性实验：将图 1-3 中的二极管换成稳压二极管 2CW51，重复实验内容 3 中的正向测量。UZ+为 2CW51 的正向施压。U Z+ (V) 0.50 0.60 0.65 0. 68 0.70 0.75 0.80 0.85I（mA）UmA R200VDIN4007UmA R1K V3（2）反向特性实验：将图 1-3 中的 R 换成 510，2CW51 反接，测量 2CW51 的反向特 性 。 稳 压 电 源的 输 出 电 压 UO 从 0 20V， 测 量 2CW51 二 端 的 电 压 UZ 及 电 流 I， 由 UZ 可看出其稳压特性。UO(V)UZ （V）I（mA）五

7、、实验注意事项1. 测二极管正向特性时，稳压电源输出应由小至大逐渐增加， 应时刻注意电流表读数不得超过35mA。2. 进行不同实验时，应先估算电压和电流值，合理选择仪表的量程，勿使仪表超量程，仪表的极性亦不可接错。六、思考题1. 线性电阻与非线性电阻的概念是什么？ 电阻器与二极管的伏安特性有何区别？2. 设某器件伏安特性曲线的函数式为 If(U) ，试问在逐点绘制曲线时，其坐标变量应如何放置？3. 稳压二极管与普通二极管有何区别，其用途如何？4. 在图 1-3 中，设 U=2V，U D+=0.7V，则电流表读数为多少？七、实验报告1. 根据各实验数据， 分别在方格纸上绘制出光滑的伏安特性曲线。

8、 （其中二极管和稳压管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）2. 根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性。3. 必要的误差分析。4. 心得体会及其他。4实验二 基尔霍夫定律的验证一、实验目的1. 验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。2. 学会用电流插头、插座测量各支路电流。二、原理说明基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律（KVL） 。即对电路中的任一个节点而言，应有 I 0；对任何一个闭合回路而言，应有 U 0。运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方

9、向，此方向可预先任意设定。三、实验设备序号 名称 型号与规格 数量 备注1 直流可调稳压电源 030V 二路 DG042 万 用 表 1 自备3 直流数字电压表 0200V 1 D314 基尔霍夫定律实验电路板 1 DG05四、实验内容利用实验挂箱上的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路，按图 2-1 接线。图 2-11. 实验前先任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。图 2-1 中的 I1、I 2、I 3 的方向已设定。三个闭合回路的电压正方向可设为 FADEF、ABCDA 和 FBCEF。2. 分别将两路直流稳压源接入电路，令 U16V ，U 212V。3. 熟悉电流插头的结构，将电流插头

10、的两端接至数字毫安表的“、”两端。4. 将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值到表 1 中。5. 用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录到表 2 中。表 1 KCL被 测 量 I1(mA) I2(mA) I3(mA) I6VU1R RRR R1 234 55105105103301KA BCDEF12VU2I1 I2I3 mA 5计 算 值 测 量 值相 对 误 差表 2 KVLUFA (v) UAD (v) UDE (v) UEF (v) U回 路 （ FADEF）UAB (v) UBC (v) UCD (v) UDA (v) U回 路 (ABCDA

11、)UFB (v) UBC (v) UCE (v) UEF (v) U回 路 （ FBCEF）五、实验注意事项1. 本实验线路板系多个实验通用，需用到电流插座。(三个故障按键不得按下。)2. 所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。 U1、U 2 也需测量，不应取电源本身的显示值。3. 防止稳压电源两个输出端碰线短路。4. 用指针式电压表或电流表测量电压或电流时， 如果仪表指针反偏，则必须调换仪表极性，重新测量。此时指针正偏，可读得电压或电流值。若用数显电压表或电流表测量，则可直接读出电压或电流值。但应注意：所读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的电流参考方向来判断。六、预习思考题

12、1. 根据图 2-1 的电路参数，计算出待测的电流 I1、 I2、I 3 和各电阻上的电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。2. 实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能出现指针反偏，应如何处理？在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示呢？七、实验报告1. 根据实验数据，选定节点 A，验证 KCL 的正确性。2. 根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证 KVL 的正确性。3. 将支路和闭合回路的电流方向重新设定，重复 1、2 两项验证。4. 误差原因分析。5. 心得体会及其他。6实验三 叠加原理的验证

13、一、实验目的验证线性电路叠加原理的正确性，加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识和理解。二、原理说明叠加原理指出：在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数和。线性电路的齐次性是指当激励信号（某独立源的值）增加或减小 K 倍时，电路的响应（即在电路中各电阻元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小 K 倍。三、实验设备序号 名 称 型号与规格 数量 备 注1 直流稳压电源 030V 可调 二路 DG042 万用表 1 自备3 直流数字电压表 0200V 1 D314 直流数字毫安表 0200mV

14、1 D315 叠加原理实验电路板 1 DG05四、实验内容实验线路如图 3-1 所示，用 DG05 挂箱的“基尔夫定律/叠加原理 ”线路。图 7-11. 将两路稳压源的输出分别调节为 12V 和 6V，接入 U1 和 U2 处。2. 令 U1 电源单独作用（将开关 K1 投向 U1 侧，开关 K2 投向短路侧） 。用直流数字电压表和毫安表F 1 27（接电流插头）测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记入表 3-1。表 3-1测 量 项 目实 验 内 容U1(V)U2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE(V)UFA(V)U1 单 独 作 用U

15、2 单 独 作 用U1、 U2共 同 作用2U2单 独 作 用3. 令 U2 电源单独作用（将开关 K1 投向短路侧，开关 K2 投向 U2 侧） ，重复实验步骤 2 的测量和记录，数据记入表 3-1。4. 令 U1 和 U2 共同作用（开关 K1 和 K2 分别投向 U1 和 U2 侧） ， 重复上述的测量和记录，数据记入表 3-1。5. 将 U2 的数值调至12V，重复上述第 3 项的测量并记录，数据记入表 3-1。6. 将 R5（330）换成二极管 1N4007（即将开关 K3 投向二极管 IN4007 侧） ，重复 15 的测量过程，数据记入表 3-2。7. 任意按下某个故障设置按键，

16、重复实验内容 4 的测量和记录，再根据测量结果判断出故障的性质。表 3-2五、实验注意事项1. 用电流插头测量各支路电流时，或者用电压表测量电压降时，应注意仪表的极性，正确判断测得值的、号后，记入数据表格。2. 注意仪表量程的及时更换。六、预习思考题1. 在叠加原理实验中，要令 U1、U 2 分别单独作用，应如何操作？可否直接将不作用的电源（U 1 或U2）短接置零？2. 实验电路中，若有一个电阻器改为二极管， 试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗？为什么？七、实验报告测 量 项 目实 验 内 容U1(V)U2(V)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(V)UCD(V)UAD(V)UDE

17、(V)UFA(V)U1 单 独 作 用U2 单 独 作 用U1、 U2共 同 作用2U2单 独 作 用81. 根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论，即验证线性电路的叠加性与齐次性。2. 各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？ 试用上述实验数据，进行计算并作结论。3. 通过实验步骤 6 及分析表格 3-2 的数据，你能得出什么样的结论？4. 心得体会及其他。实验四 电压源与电流源的等效变换一、实验目的1. 掌握电源外特性的测试方法。2. 验证电压源与电流源等效变换的条件。二、原理说明1. 一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。故在实用中，常将它视为一个理想的电

18、压源，即其输出电压不随负载电流而变。其外特性曲线，即其伏安特性曲线 Uf(I)是一条平行于 I 轴的直线。一个实用中的恒流源在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。2. 一个实际的电压源（或电流源） ，其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变，因它具有一定的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来摸拟一个实际的电压源（或电流源） 。3. 一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源 Us 与一个电阻 Ro 相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源 Is 与

19、一电导 go 相并联的组合来表示。如果这两种电源能向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。一个电压源与一个电流源等效变换的条件为：IsU sR o，g o1/R o 或 UsI sRo，R o 1/ go 。 如图 4-1 所示。 UsR0U RLIs=US/ R0 g0=1/ R0g0=1/R0IsUS R0.= g0IRLU I IS9图 4-1三、实验设备序号 名 称 型号与规格 数量 备 注1 可调直流稳压电源 030V 1 DG042 可调直流恒流源 0500mA 1 DG043 直流数字电压表 0200V 1 D314 直流数字毫安表

20、 0200mA 1 D315 万用表 1 自备6 电阻器 120，200510，1K DG097 可调电阻箱 099999.9 1 DG098 实验线路 DG05四、实验内容1. 测定直流稳压电源与实际电压源的外特性(1)按图 4-2 接线。 Us 为6V 直流稳压电源。调节 R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数，填入表 1 中。图 4-2 图 4-3表 1R2 () 470 400 300 200 100U（v）I（mA）(2) 按图 4-3 接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节 R2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数，填入表 2 中。表 2R2 () 470 400 300

21、 200 100U（V）I（mA） 6VUsmA VR1R2200470 6VUsmA VR1R220047051R0102. 测定电流源的外特性按图 4-4 接线，Is 为直流恒流源，调节其输出为 10mA，令 Ro 分别为 1K 和（即接入和断开） ，调节电位器 RL（从 0 至 1K） ，测出这两种情况下的电压表和电流表的读数，分别填入表 3 和表 4 中。 表 3RL() 100 200 300 400 470I (mA）U（v）表 4RL() 100 200 300 400 470I (mA）U（v）图 4-43. 测定电源等效变换的条件 先按图 4-5（a）线路接线，记录线路中两表

22、 的 读 数 。 然 后 利 用 图 4-5(a)中 右 侧 的 元 件 和 仪 表 ， 按 图4-5(b)接 线 。 调 节 恒 流 源 的 输 出 电 流 IS， 使 两 表 的 读 数 与 4- 5(a)时 的 数 值 相 等 ， 记 录 Is 之 值 ， 验 证 等 效 变换条 件 的 正 确性。（a） (b)图 4-5五、实验注意事项1. 在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值， 测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，注意恒流源负载电压不要超过 20 伏，负载不要开路。2. 换接线路时，必须关闭电源开关。3. 直流仪表的接入应注意极性与量程。六、预习思考题或 6VU Sm

23、A 200 VR S 51I SmA 200 VR S51 10mAI SmA R 0RL470V1K111. 通常直流稳压电源的输出端不允许短路，直流恒流源的输出端不允许开路，为什么？2. 电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势， 稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？七、实验报告1. 根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、归纳各类电源的特性。2. 从实验结果，验证电源等效变换的条件。3. 心得体会及其他。实验五 戴维南定理验证有源二端网络等效参数的测定一、实验目的1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。二

24、、原理说明1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络） 。戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势 Us 等于这个有源二端网络的开路电压 Uoc， 其等效内阻 R0 等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。Uoc（Us）和 R0 称为有源二端网络的等效参数。2. 有源二端网络等效参数的测量方法(1) 开路电压、短路电流法测 R0在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压 Uoc，然后再将其

25、输出端短路，用电流表测其短路电流 Isc，则等效内阻为 UocR0 Isc 如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。(2) 伏安法测 R0 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图 5-1 所示。 根据外特性曲线求出斜率 tg，则内阻UIABIUOUIscoc12U U ocR0tg 。I Isc也可以先测量开路电压 Uoc， 图 5-1再 测 量 电 流 为 额 定 值 IN 时 的 输 出Uoc UN 端 电 压 值 UN， 则内阻为 R0 。 IN (3) 半电压法测 R0 如图 5-2 所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻

26、（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。图 5-2(4) 零示法测 UOC 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图 5-3 所示.。图 5-3零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0” 。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压， 即为被测有源二端网络的开路电压。三、实验设备序号 名 称 型号与规格 数量 备注1 可调直流稳压电源 030V 1 DG042 可调直流恒流源 0500mA 1 DG

27、043 直流数字电压表 0200V 1 D314 直流数字毫安表 0200mA 1 D315 万用表 1 自备6 可调电阻箱 099999.9 1 DG097 电位器 1K/2W 1 DG098 戴维南定理实验电路板 1 DG05四、实验内容被测有源二端网络如图 5-4(a)VUUR0 RL oc/2SRVU0US13(a) 图 5-4 (b)1. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的 Uoc、R 0 和诺顿等效电路的 ISC、R 0。按图 5-4(a)接 入 稳 压 电 源 Us=12V 和恒流源 Is=10mA，不 接 入 RL。 测出 UOc 和 Isc,并计算出 R0。 （测 U

28、OC时，不接入 mA 表。 ）2. 负载实验按图 5-4(a)接入 RL。改变 RL 阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。U（v）I（mA）3. 验证戴维南定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻 R0 之值，然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压 Uoc 之值）相串联，如图 5-4(b)所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。 U（v）I（mA）4. 有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。将被测有源网络内的所有独立源置零（去掉电流源 IS 和电压源 US，并在原电压源所接的两点用一根短路导线相连） ，然后用伏安法或者直接用万用表的欧姆档去测定负

29、载 RL 开路时 A、B 两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻 R0，或称网络的入端电阻 Ri 。五、实验注意事项1. 测量时应注意电流表量程的更换。2. 步骤“4”中，电压源置零时不可将稳压源短接。3. 用万表直接测 R0 时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。其次，欧姆档必须经调零后再进行测量。 4. 用零示法测量 UOC 时，应先将稳压电源的输出调至接近于 UOC，再按图 5-3 测量。5. 改接线路时，要关掉电源。六、预习思考题1. 在求戴维南等效电路时，作短路试验，测 ISC 的条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？请实验前对线路 5-4(a)预先作好计算，以便调整

30、实验线路及测量时可准确地选取电表的量程。2. 说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法， 并比较其优缺点。七、实验报告1. 根据步骤 2、3，分别绘出曲线，验证戴维南定理定理的正确性， 并分析产生误差的原因。Uoc(v)Isc(mA)R0=Uoc/Isc()142 归纳、总结实验结果。3 心得体会及其他。实验六 典型电信号的观察与测量一、实验目的1. 熟悉低频信号发生器、脉冲信号发生器各旋钮、开关的作用及其使用方法。2. 初步掌握用示波器观察电信号波形，定量测出正弦信号和脉冲信号的波形参数。3. 初步掌握示波器、信号发生器的使用。二、实验说明1. 正弦交流信号和方波脉冲信号是常用的电激励

31、信号，可分别由低频信号发生器和脉冲信号发生器提供。正弦信号的波形参数是幅值 Um、周期 T（或频率 f）和初相；脉冲信号的波形参数是幅值 Um、周期 T 及脉宽 tk。本实验装置能提供频率范围为 20Hz50KHz 的正弦波及方波，并有 6 位 LED 数码管显示信号的频率。正弦波的幅度值在 05V 之间连续可调，方波的幅度为 13.8V 可调。2. 电子示波器是一种信号图形观测仪器， 可测出电信号的波形参数。从荧光屏的 Y 轴刻度尺并结合其量程分档选择开关（Y 轴输入电压灵敏度 V/div 分档选择开关）读得电信号的幅值；从荧光屏的 X 轴刻度尺并结合其量程分档（时间扫描速度 t /div

32、分档）选择开关，读得电信号的周期、脉宽、相位差等参数。为了完成对各种不同波形、不同要求的观察和测量，它还有一些其它的调节和控制旋钮，希望在实验中加以摸索和掌握。一台双踪示波器可以同时观察和测量两个信号的波形和参数。三、实验设备序号 名 称 型号与规格 数量 备注1 双踪示波器 12 低频、脉冲信号发生器 1 DG033 交流毫伏表 0500V 1 D83154 频率计 1 DG03四、实验内容1. 双踪示波器的自检将示波器面板部分的“标准信号”插口，通过示波器专用同轴电缆接至双踪示波器的 Y 轴输入插口YA 或 YB 端，然后开启示波器电源，指示灯亮。稍后，协调地调节示波器面板上的 “辉度”

33、、 “聚焦” 、“辅助聚焦” 、 “X 轴位移” 、 “Y 轴位移”等旋钮，使在荧光屏的中心部分显示出线条细而清晰、亮度适中的方波波形；通过选择幅度和扫描速度，并将它们的微调旋钮旋至“校准”位置，从荧光屏上读出该“标准信号”的幅值与频率，并与标称值（2V，1KHz）作比较。2. 正弦波信号的观测(1) 将示波器的幅度和扫描速度微调旋钮旋至“校准”位置。(2) 通过电缆线，将信号发生器的正弦波输出口与示波器的 YA 插座相连。(3) 接通信号发生器的电源，选择正弦波输出。通过相应调节，使输出频率分别为 50Hz，1.5KHz和 20KHz（由频率计读出） ；再使输出幅值分别为有效值 0.1V，1

34、V， 3V（由交流毫伏表读得） 。调节示波器 Y 轴和 X 轴的偏转灵敏度至合适的位置，从荧光屏上读得幅值及周期，记入表中。正弦波信号频率的测定频率计读数所测项目 50HZ 1500HZ 20000HZ示波器“t/div”旋钮位置一个周期占有的格数信号周期（s）计算所得频率（H Z）正弦波信号幅值的测定交流毫伏表读数所测项目 0.1V 1V 3V示波器“V/div”位置峰峰值波形格数峰峰值计算所得有效值3. 方波脉冲信号的观察和测定(1) 将电缆插头换接在脉冲信号的输出插口上，选择方波信号输出。(2) 调节方波的输出幅度为 3. 0VPP （用示波器测定） ，分别观测 100Hz，3KHz 和

35、 30KHz 方波信号的波形参数。(3) 使信号频率保持在 3KHz，选择不同的幅度及脉宽，观测波形参数的变化。五、实验注意事项1. 示波器的辉度不要过亮。162. 调节仪器旋钮时，动作不要过快、过猛。3. 调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮的配合使用，以使显示的波形稳定。4. 作定量测定时， “t/div” 和“V/div ” 的微调旋钮应旋置“标准”位置。5. 为防止外界干扰， 信号发生器的接地端与示波器的接地端要相连（称共地） 。六、预习思考题1. 示波器面板上“t/div” 和“V/div ”的含义是什么?2. 观察本机“标准信号”时， 要在荧光屏上得到两个周期的稳定波形， 而

36、幅度要求为五格， 试问 Y 轴电压灵敏度应置于哪一档位置？ “t/div”又应置于哪一档位置？七、实验报告1. 整理实验中显示的各种波形，绘制有代表性的波形。2. 总结实验中所用仪器的使用方法及观测电信号的方法。4. 心得体会及其它。 实验七 RC 一阶电路的响应测试一、实验目的1. 测定 RC 一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。2. 学习电路时间常数的测量方法。3. 进一步学会用示波器观测波形。二、原理说明1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。要用普通示波器观察过渡过程和测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励

37、信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；利用方波的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 ，那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的响应就和直流电接通与断开的过渡过程是基本相同的。2.图 7-1（b）所示的 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 。3. 时间常数 的测定方法:用示波器测量零输入响应的波形如图 7-1 (a)所示。根据一阶微分方程的求解得知 ucU me-t/RCU me-t/ 。当 t 时，Uc()0.368U m。此时所对应的时间就等于 。亦可用零状

38、态响应波形增加到 0.632Um 所对应的时间测得，如图 7-1(c)所示。0.368 ttRCtt0.6320000+ cuuUm cucuuuUmUmUm17a) 零输入响应 (b) RC 一阶电路 (c) 零状态响应图 7-14. 微分电路和积分电路是 RC 一阶电路中较典型的电路， 它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC 串联电路， 在方波序列脉冲的重复激励下， 当满足 RC ，则该 RC 电路称为积分电路。因为此时电路的输出信号电压与输入信号电2T压的积分成正比。利用积分电路可以将方波转变成三角波。从输入输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实

39、验过程仔细观察与记录。三、实验设备序号 名 称 型号与规格 数量 备注1 函数信号发生器 1 DG032 双踪示波器 1 自备3 动态电路实验板 1 DG07四、实验内容实验线路板的器件组件，如图 7-3 所示，请认清 R、C 元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等。1. 从电路板上选 R10K，C 6800pF 组成如图 7-1(b)所示的 RC 充放电电路。u i 为脉冲信号发生器输出的 Um3V、f1KHz 的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源 ui 和响应 uC 的信号分别连至示波器的两个输入口 YA 和 YB。这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，请 TRCR

40、 T/2i c R c cuu uiu18测算出时间常数 ，并用方格纸按 1:1 的比例描绘波形。少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象。2. 令 R10K ，C0.1F，观察并描绘响应的波形，继续增大 C 之值，定性地观察对响应的影响。3. 令 C0.01F，R100，组成如图 7-2(a)所示的微分电路。在同样的方波激励信号（Um3V，f1KHz ）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。增减 R 之值，定性地观察对响应的影响，并作记录。当 R 增至 1M 时，输入输出波形有何本质上的区别？图 7-2 动态电路、选频电路实验板五、实验注意事项1. 调节电子仪器各旋钮

41、时，动作不要过快、过猛。实验前，需熟读双踪示波器的使用说明书。观察双踪时，要特别注意相应开关、旋钮的操作与调节。2. 信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地） ， 以防外界干扰而影响测量的准确性。3. 示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。六、预习思考题1. 什么样的电信号可作为 RC 一阶电路零输入响应、 零状态响应和完全响应的激励源？2. 已知 RC 一阶电路 R10K，C0.1F，试计算时间常数 ，并根据 值的物理意义，拟定测量 的方案。3. 预习要求：熟读仪器使用说明，回答上述问题，准备方格纸。七、实验报告1. 根据实

42、验观测结果，在方格纸上绘出 RC 一阶电路充放电时 uC 的变 化曲线，由曲线测得 值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。2. 根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件，阐明波形变换的特征。3. 心得体会及其他。0.01u1000p 30K 10K100 1K 10K 1M1000p 6800p 0.01u 0.1u 10K10mH 4.7mH 0.1u19实验八 R、L、C 元件阻抗特性的测定一、实验目的1. 验证电阻、感抗、容抗与频率的关系，测定 Rf、X Lf 及 Xc f 特性曲线。2. 加深理解 R、L、C 元件端电压与电流间的相位关系。二、原理说明1. 在正

43、弦交变信号作用下，R 、L、C 电路元件在电路中的抗流作用与信号的频率有关，它们的阻抗频率特性 Rf，X Lf，Xcf 曲线如图 8-1 所示。2. 元件阻抗频率特性的测量电路如图 8-2 所示。图 8-1 图 8-2图中的 r 是提供测量回路电流用的标准小电阻，由于 r 的阻值远小于被测元件的阻抗值，因此可以认为 AB 之间的电压就是被测元件 R、L 或 C 两端的电压，流过被测元件的电流则可由 r 两端的电压除以 r 所得。L CR30r uriRASBufiL iCi20若用双踪示波器同时观察 r 与被测元件两端的电压， 亦就展现出被测元件两端的电压和流过该元件电流的波形，从而可在荧光屏

44、上测出电压与电流的幅值及它们之间的相位差。3元件的阻抗角（即相位差 ）随输入信号的频率变化而改变，将各个不同频率下的相位差画在以频率 f 为横坐标、阻抗角 为纵座标的座标纸上，并用光滑的曲线连接这些点，即得到阻抗角的频率特性曲线。 用双踪示波器测量阻抗角的方法如图 8-3 所示。从荧光屏上数得一个周期占 n 格，相位差占 m 格，则实际的相位差 （阻抗角）为图 8-3三、实验设备序号 名 称 型号与规格 数量 备 注1 低频信号发生器 1 DG032 交流毫伏表 0600V 1 D833 双踪示波器 1 自备4 频率计 1 DG035 实验线路元件 R=1K ，C=1F L 约1H 1 DG0

45、96 电阻 30 1 DG09四、实验内容1. 测量 R、L、C 元件的阻抗频率特性通过电缆线将低频信号发生器输出的正弦信号接至如图 8-2 的电路，作为激励源 u，并用交流毫伏表测量，使激励电压的有效值为 U3V ，并保持不变。使信号源的输出频率从 200Hz 逐渐增至 5KHz（用频率计测量） ， 并使开关 S 分别接通 R、L、C 三个元件，用交流毫伏表测量 Ur，并计算各频率点时的 IR、I L 和 IC ( 即 Ur / r ) 以及 R=U/IR、X L=U/IU及 XC=U/IC 之值。注意：在接通 C 测试时，信号源的频率应控制在 2002500Hz 之间。2. 用双踪示波器观

46、察在不同频率下各元件阻抗角的变化情况，按图 8-3 记录 n 和 m，算出 。五、实验注意事项1. 交流毫伏表属于高阻抗电表,测量前必须先调零。2. 测 时，示波器的 “V/div”和“t/div” 的微调旋钮应旋置“校准”位置。六、预习思考题测量 R、L、C 各个元件的阻抗角时，为什么要与它们串联一个小电阻？可否用一个小电感或大电容代替？为什么？七、实验报告1. 根据实验数据，在方格纸上绘制 R、L、C 三个元件的阻抗频率特性曲线，从中可得出什么结论？ui占 m格 占 格nT tt212. 根据实验数据,在方格纸上绘制 R、L、C 三个元件的阻抗角频率特性曲线，并总结、归纳出结论。3. 心得

47、体会及其他。实验九 R、L、C 串联谐振电路的研究一、实验目的1. 学习用实验方法绘制 R、L、C 串联电路的幅频特性曲线。2. 加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数（电路 Q 值）的物理意义及其测定方法。二、原理说明1. 在图 9-1 所示的 R、L、C 串联电路中，当正弦交流信号源的频率 f 改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f 而变。 取电阻 R 上的电压 uo 作为响应，当输入电压 ui 的幅值维持不变时， 在不同频率的信号激励下，测出 UO 之值，然后以 f为横坐标，以 UO/Ui 为纵坐标（因 Ui 不变，故也可直接以 UO 为纵坐标） ，绘出光滑的

48、曲线，此即为幅频特性曲线，亦称谐振曲线，如图 9-2 所示。 Umax02Umax0U0f1Ff0Ff2图 9-222图 2. 在 ff 0 处，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点称为谐振频率。此时 XLXc，电路呈LC21纯阻性，电路阻抗的模为最小。在输入电压 Ui 为定值时，电路中的电流达到最大值，且与输入电压 ui同相位。从理论上讲，此时 UiU RU O，U LU cQU i，式中的 Q 称为电路的品质因数。3. 电路品质因数 Q 值的两种测量方法一是根据公式 Q 测定，U C 与 UL 分别为谐振时电容器 C 和电感线圈 L 上的电压；另一oL方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度ff 2f 1，再根据 Q 求出 Q 值。式中 f0 为谐振频率，12fOf2 和 f1 是失谐时， 亦即输出电压