聊城大学工程训练中心.docx

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1、电工电子课程实验指导书楚晓华编聊城大学汽车与交通工程学院2006年1月实验一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u=f（I）是一条平行于I轴的直线。一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源，即其输出电流不随负载两端的电压（亦即负载的电阻值）而变。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

2、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R。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与一电导g“相并联的给合来表示。如果有两个电源，他们能向同样大小的电阻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：电压源变换为电流源：1.=lR,g0=lR0电流源变换为电压源：Us=IsR11,R1=1/g

3、ll如图IT所示。图IT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030V12可调直流恒流源0500mA13直流数字电压表0300V14直流数字毫安表0500mA15万用表1自备6电阻器120,200300,1KHE-Il7可调电阻箱099999.91HE-Il四、9&验内容1.测定直流稳压电源（理想电压源）与实际电压源的外特性（1）利用HETl上的元件和屏上的电流插座，按图1-2接线。US为+12V直流稳压电源。调节,令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。U(V)I(mA)（2）按图1-3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。U(

4、V)I(mA)2.测定电流源的外特性按图1-4接线，IS为直流恒流源，调节其输出为IOnlA,令&分别为IKQ和8（即接入和断开），调节电位器R（从0至IKQ）,测出这两种情况下的电压表和电流表的读数。自拟数据表格，记录实验数据。3.测定电源等效变换的条件先按图1-5（八）线路接线，记录线路中两图1-4出电流Is,使两表的读数与一表的读数。然后利用图-5（八）中右侧的元件和仪表，按图1-5(b)接线。调节恒流源的输相等，记录IS之值，验证等效变换条件的正确性。（八）(b)图1-5五、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

5、恒流源负载电压不可超过20伏，负载更不可开路。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1 .直流稳压电源的输出端为什么不允许短路？直流恒流源的输出端为什么不允许开路？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。实验二功率因数及相序的测量一、实验目的1 .掌握三相交流电路相序的测量方法。2 .熟悉功率因数表的使用方法，了解负载性质对功率因数的影响。二、

6、原理说明图2T为相序指示器电路，用以测定三相电源的相序A、B、C（或U、V、W）o它是由一个电容器和两个电灯联接成的星形不对称三相负载电路。如果电容器所接的是A相，则灯光较亮的是B相，较暗的是C相。相序是相对的，任何一相均可作为A相。但A相确定后，B相和C相也就确定了。为了分析问题简单起见设Xc=Rb=Rc=R,/=UpZ0oUH+Up，冷+UR=+/则uNN=Jjj+jRRRUB=UB-UNN=up(-g-j与一Up(-G2+0.6)=Up(-0.3-jl.466)=1.49Z-101.6oUpUtc=Uc-Unn=Up(-j-)-Up(-O.2+jO.6)=Up(-0.3+j,266)=0

7、.4Z-138.4oUp由于ubuc,故B相灯光较亮。三、实验设备序号名称型号与规格数量备注1单相功率表(DGJ-07)2交流电压表0500V3交流电流表05A4白灯灯组负载15W/220V3DGJ-045电感线圈30W镇流器1DGJ-046电容器1F,4.7FDGJ-05四、实验内容1 .相序的测定(1)用220V、15W白炽灯和1F/500V电容器，按图2-2接线，经三相调压器接入线电压为220V的三相交流电源，观察两只灯泡的亮、暗，判断三相交流电源的相序。(2)将电源线任意调换两相后再接入电路，观察两灯的明亮状态，判断三相交流电源的相序。2 .电路功率(P)和功率因数(CoS6)的测定按

8、图2-2接线，按下表所述在A、B间接入不同器件，记录CoSe表及其它各表的读数，并分析负载性质。A、B间U(V)UR(V)U1.(V)Uc(V)I(V)P(w)Cos负载性质短接接入C接入1.接入1.和C说明：C为4.7uF500V,1.为30W日光灯镇流器。五、实验注意事项每次改接线路都必须先断开电源。六、预习思考题3 据电路理论，分析图2-1检测相序的原理。七、实验报告1 .简述实验线路的相序检测原理。2 .根据U、I、P三表测定的数据，计算出cos,并与CoS(I)表的读数比较，分析误差原因。3 .分析负载性质与COS(I)的关系。4 .心得体会及其他。实验三晶体管共射极单管放大器一、实

9、验目的1、学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。2、掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。3、熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。二、实验原理图31为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用班和Rb2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻Re,以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号U后，在放大器的输出端便可得到一个与U相位相反，幅值被放大了的输出信号U。，从而实现了电压放大。在图31电路中，当流过偏置电阻RHl和Rb2的电流远大于晶体管T的基极电流时（一般510倍），则它的静态工作点可用下式

10、估算UBRBlRBl+R1J2UCCUb-UbetIp-IrR1.UCE=UC氏IC(Rc+Rk)电压放大倍数Av=-el%输入电阻Ri=RBl/R52/i,e输出电阻2RC由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及

11、放大器各项动态参数的测量与调试等。1、放大器静态工作点的测量与调试1）静态工作点的测量测量放大器的静态工作点，应在输入信号Ui=O的情况下进行，即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流IC以及各电极对地的电位Ub、UC和Ue。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压UE或Uc,然后算出IC的方法，例如，只要测出Ue,即可用ICj=）算出Ic（也可根据IC=与，由UC确定Ic）,DDKEKC同时也能算出UBE=UB-Ue，UCE=UC-UEO为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。2）静态工作点的调试放大器静态工作点

12、的调试是指对管子集电极电流Ic（或UCE）的调整与测试。静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时U。的负半周将被削底，如图3-2（八）所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即U。的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图3-2（b）所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的输入电压i,检查输出电压u的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。图3-2静态工作点对UO波形失真的影响改变电路参数UQ艮、RB（RIn、R2）都会引起静

13、态工作点的变化，如图3-3所示。但通常多采用调节偏置电阻Rbz的方法来改变静态工作点，如减小Rb2,则可使静态工作点提高等。最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如输入信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。2、放大器动态指标测试放大器动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压（动态范围）和通频带等。1）电压放大倍数AY的测量调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压ui

14、,在输出电压Uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出1和u。的有效值也和U。，则AV=Ui2）输入电阻Ri的测量为了测量放大器的输入电阻，按图34电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R,在放大器正常工作的情况下，用交流毫伏表测出IJS和U,则根据输入电阻的定义可得测量时应注意下列几点：由于电阻R两端没有电路公共接地点，所以测量R两端电压UR时必须分别测出US和U”然后按UR=US-Ui求出UR值。电阻R的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取R与R为同一数量级为好，本实验可取R=12KQ03）输出电阻R。的测量按图3-4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载R1.的输出电压Uo和接入负载后的输出电压U.,根据U1.=R；RU即可求出1.R0=（殳一I）R1.在测试中应建意，必须保持R1.接入前后输入信号的大小不变。4）最大不失真输出电压UOPP的测量（最大动态范围）