电工电子实验复习

——电工电子实验一要掌握的基础知识和技能

1. 理解各种仪表(万用表、示波器等）的测量值。

如:幅值、峰峰值、有效值。

2. 掌握各种仪表的使用方法。

万用表操作

便携式万用表：

台式万用表：

常用电子仪器的使用-P41

掌握交流毫伏表、函数信号发生器、双踪示波器的使用方法。
理解电平的概念。
初步掌握使用示波器观测交流信号基本参数的方法。
了解使用万用表测量争先交流信号的适用范围。

考点：

示波器触发源的选择（观测单踪和双踪信号稳定显示波形的方法步骤)、
示波器的输入信号的耦合方式（DC耦合、AC耦合，两种耦合方式显示波形的区别);
函数发生器如何产生一定频率和幅值的正弦波、三角波、方波;
方波占空比的概念、调整函数发生器的占空比的方法;

电平的概念：

常用电子仪器的使用实验-P41：

P43-1、2、3、4

掌握自动测量方法，使用光标手动（追踪）测量信号参数的方法。

占空比：

周期信号其他参数：

DG1032信号发生器

DG1032函数/任意波形发生器是一款集函数发生器、任意波形发生器、噪声发生器、脉冲发生器、谐波发生器、模拟/数字调制器、频率计等功能于一身的多功能信号发生器。

使用例子：

数字存储示波器

输入信号的耦合方式

（DC耦合：直流耦合；AC耦合：交流耦合）

简而言之，就是滞留耦合的时候，波形图=直流信号+交流信号。

稳定波形调节步骤

刻度测量

光标测量

光标追踪测量

光标自动测量

自动测量

3. 二极管、稳压管伏安特性的测量

掌握发光二极管、稳压管伏安特性的测量方法
会画稳压管的伏安特性曲线并知道稳压管的稳压区域。

常见二极管

测稳压管的伏安特性

电流表正向外接，反向内接。

4. 戴维南等效电路

掌握戴维南等效参数（开路电压、等效电阻）的计算和测量方法。

开路电压的测量方法

直接测量法、零示法

等效电阻的测量

直接法、外加电压法、测开路电压 $U_{oc}$ 和短路电流 $I_{sc}$ 、半电压法

5. 一阶电路的跃迁响应

掌握直接法测量一阶RC时间常数的方法;
会计算时间常数的理论值;
会根据电路时间常数选择输入信号的频率;
会画电阻和电容两端的电压波形;
并能在波形图上标注时间常数的坐标。

通过$$τ=RC$$ 计算理论值

当方波的周期 $T≥10τ$ 时，电路对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相应。

直接法测量一阶RC时间常数

**实验原理：**为了能用示波器观察阶跃信号作用于一阶电路的过渡过程，就要求电路周期性的重复过渡过程。为此，采用给RC电路加周期方波信号激励的方法实现。当方波的周期 $T≥10τ$ 时，电路对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

在示波器显示的波形图上读出一阶RC电路满足T/2≥5τ的时间常数τ：

实验步骤：

实验电路图

画图要求：

电容是0.633处，电阻是0.367处

6. RLC串联谐振电路

掌握RLC串联谐振电路 $R,L,C, Q,f_o,BW$ 的相互关系;
掌握 $Q,f_o,BW,U_{R_0},U_{L_0},U_{C_0}$ 的理论值计算方法和测试方法;
会画电流谐振曲线;能根据 $Q,f_o,BW$ 等参数确定 $R,C,L$ 的值。

实验原理

RLC串联电路的阻抗是电源角频率Ω的函数：

$Z=R+j\left(\omega L-\frac{1}{\omega C}\right)=|Z|\angle\varphi$

当电路处于串联谐振状态时：

$\omega_0=\frac{1}{\sqrt{LC}}$

$f_0=\frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$

显然，谐振频率仅与元件 $L、C$ 的数值有关，与电阻 $R$ 无关。当 $\omega<\omega_0$ 。时，电路呈容性，阻抗角 $φ<0$ ;当 $\omega>\omega_0$ 。时，电路呈感性，阻抗角 $φ>0$ 。

电路处于谐振状态时的特性

(1) 谐振时，由于回路总电抗 $X_0=\omega_0L-\frac{1}{\omega_0C}=0$ ，因此，回路阻抗 $\left|Z_0\right|$ 为最小值，整个回路相当于一个纯电阻电路,激励电源的电压 $u_s$ 与回路的响应电流同相位。
(2) 在激励电压(有效值)不变的情况下，回路中的电流 $I=\frac{U_s}{R}$ 为最大值。
(3) 谐振时感抗(或容抗)与电阻R之比称为品质因数 $Q$ ，即：

品质因数 $Q$ 是一个只与电路参数 $R、L、C$ 有关的量
(4) 谐振时，由于感抗 $\omega_oL$ 与容抗 $\frac{1}{\omega_0C}$ 相等，所以电感上的电压与电容上的电压数值相等，且等于输入电压的 $Q$ 倍，它们的相位差为 $180°$ 。

理论值计算示例：

给定 $L=5.6mH, C=0.047uF, R_t=100Ω$ ，计算电路的谐振频率 $f_0$ 、品质因数 $Q$ 、通频带 $B$ 。

相关公式：

信号源输出电压会随着频率的变化而变化，为什么？

实验电路图

实验步骤

用台式万用表测量谐振频率

用台式万用表测量通频带

数据处理和谐振曲线

通过对RLC串联谐振电路的研究，加深对串联谐振电路特性的理解，掌握了各参数的测量方法。品质因数越高，电流谐振曲线越尖锐，电路的选择性越好。谐振时，电感电压与电容电压数值相等，且等于输入电压的Q倍。

7. 传输网络频率特性的研究

掌握低通，高通，带通，带阻四种电路的频率特性，会画幅频，相频特性曲线;
会计算低通，高通电路的截止频率的理论值;
了解这些电路的实际应用。

对于一个传输网络（带有电阻、电容、电感等元器件的复杂网络），向它输入一个信号，相应的它也会产生一个输出信号（响应）。我们要研究输入信号与输出信号之间的关系。

实验原理

8. 晶体二极管及其基本应用

会根据要求输出要求设计限幅电路的电源参数;
并会画出相应的输入输出波形。

模拟电路装配

二极管的伏安特性

晶体二极管限幅电路

限幅电路的电源参数

9. 晶体管单级电压放大电路

掌握单级放大器的静态工作点，放大倍数，输入电阻，输出电阻等交流指标的理论值方法和测试方法;
会根据要求设计计算放大器的电路参数（主要是电阻）了解各电路参数与静态工作点、交流指标之间的关系;
改变静态工作点会引起哪两种失真，调节哪些参数可以消除失真。会正确记录输入、输出波形以及失真波形。

放大电路基本思路

放大电路静态工作点

非线性失真的情况

放大器的基本任务是不失真地放大信号，因此静态工作点的稳定选取与其性能有直接关系。

静态工作点Q的选择应该尽量在输出特性曲线交流负载线的中间，也就是稳定放大区域的中间部分。

单级共射放大电路的设计

采用单级分压偏置的共射极放大电路设计：

分析电路技术指标，找出关键性指标或难点指标作为设计起点，设计相关元件参数
在关键或难点指标设计完成后，进行核算，若达到要求，继而为次要指标设计相关元件参数，因为模拟电路的同一个元件往往对多个电路技术指标有影响，当A指标满足要求后可能B指标变为不满足，所以，每设计一个指标都必须核算一次所有的电路参数，发现电路指标不合格必须重新设计元件参数，通过反复设计、反复核算、反复调整，最终使所有的电路技术指标达到设计要求。