《电工电子学》实验指导书(卓越班13年版).doc

《电工电子学》实验指导书 （适用于卓越班或创新班） 信息学院实验中心 2013年3月 目 录 基本训练性实验 - 2 - 实验一 验证直流电路基本定律 - 2 - 实验二 三相交流电与异步电动机控制 - 6 - 实验三 基本仪器设备及元器件的认知 - 11 - 附 件 基本电量的测量方法 - 16 - 实验四 单管放大电路 - 24 - 实验五 集成运算放大器组成的基本运算电路 - 28 - 实验六 集成运算放大器的非线性应用 - 30 - 实验七 组合逻辑电路设计 - 33 - 实验八 计数器与寄存器的应用 - 35 - 实验九 直流稳压电源（综合实验） - 38 - 实验十 555定时器及其应用（综合实验） - 45 - 综合设计性实验 - 47 - 实验一 晶体管放大电路的设计 - 47 - 实验二 两级交流放大电路的设计 - 48 - 实验三 用集成运算放大器设计万用电表 - 49 - 实验四 集成运放基本运算电路的设计 - 50 - 实验五 波形产生电路的设计 - 51 - 实验六 RC正弦波振荡器的设计 - 52 - 实验七 集成直流稳压电源的设计 - 53 - 实验八 用555定时器设计救护车警铃电路 - 54 - 实验九 八通道数据轮询采集电路 - 55 - 实验十 水开报警电路的设计 - 56 - 实验十一 优先判决电路的设计 - 57 - 实验十二 四路彩灯控制电路的设计 - 58 - 基本训练性实验 实验一 验证直流电路基本定律 一、实验目的 1．验证基氏定律（KCL、KVL） 2．验证迭加定理和戴维南定理 3．加深对电流、电压参考方向的理解 二、仪器设备 1．TPE—DG2电 2．台式万用表 1台 三、预习内容 1．认真阅读TPE—DG2电路分析实验箱使用说明（见PPT） 2．预习实验内容步骤；写预习报告，设计测量表格并计算理论值 3．根据TPE—DG2电路分析实验箱设计好连接线路 四、实验原理 1．基尔霍夫电流、电压定律及叠加定理 （1）基尔霍夫电流定律（KCL） 在集总电路中，任一瞬时，流向某一结点的电流之和等于由该结点流出的电流之和。 图2-1 验证基尔霍夫电流、电压定律电路原理图 电路原理图及电流的参考方向如图2-1所示。根据KCL，当E1、E2共同作用时，流入和流出结点A的电流应有：I1+I2-I3=0成立。 （2）基尔霍夫电压定律（KVL） 在集总电路中，任一瞬时，沿任一回路所有支路电压的代数和恒等于零。 其电路原理图及电流的参考方向如图2-1所示。根据KVL应有：E1-UR1-UR3=0；或E1-UR1+UR2-E2=0；或E2-UR1-UR2=0成立。 （3）叠加定理 在线性电路中，任一支路中的电流（或电压）等于电路中各个独立源分别单独作用时在该支路产生的电流（或电压）的代数和。所谓一个电源单独作用是指除了该电源外其他所有电源的作用都去掉，即理想电压源所在处用短路代替，理想电流源所在处用开路代替，但保留它们的内阻，且电路结构不作改变。由于功率是电压或电流的二次函数，因此叠加定理不能用来直接计算功率。 电路原理图及电流的参考方向如图2-1所示。分别测量E1、E2共同作用下的电流I1、I2、I3；E1单独作用下的电流I1(、I2(、I3′和E2单独作用下的电流I1((、I2((、I3((。根据叠加原理应有：I1=I1(+ I1((； I2= I2(+ I2((； I3=I3′+ I3((成立。 2．戴维南定理 任何一个线性有源二端口网络，对于外电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻的串联形式来代替。理想电压源的电压等于原二端口网络的开路电压UOC ，其电阻（又称等效电阻）等于网络中所有电压源短路、电流源开路时的入端等效电阻Req，见图2-2。 图2-2 戴维南定理示意图 （1）开路电压的测量方法 a．直接测量法： 当有源二端网络的等效电阻Req与电压表的内阻相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量开路电压。 b．零示法： 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误差。为了消除电压表内阻的影响，采用零示法。即用一个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，即为二端网络的开路电压UOC。 （2）等效电阻的测量方法 a．短路电流法： 用电压表测得开路电压UOC后，将开路端短路，测其短路电流ISC，则等效电阻Req=UOC/