《电路分析基础》实验教程

《电路基础》实验教程 肇庆学院光机电一体化综合性实验教学示范中心实验教材之三 实 验 教 程 肇庆学院电子信息与机电工程学院 编 二00八年九月 内容简介 本《教程》是根据《电路》课程的基本要求而编写的实验教材，一共有十个实验，包括基尔霍夫定律、叠加定理和代文宁定理等，基本涵盖了电类专业的电路基础实验的主要内容。同时写入了实验数据处理和实验报告撰写等内容，并在附录中列出了相关的参考资料，为学生在具体实验和撰写实验报告时提供方便。本教程以验证性实验为主，适当地增加了综合性实验和设计性实验内容。 前言 前言 为了适应教学需要，培养满足社会需求的有用人才，提高学生的素质和创新能力，我们在《电路》课程长期的理论教学和实验教学的基础上，编写了《电路分析实验教程》。 本的最大特点是在验证性实验的基础上，增加了综合性和设计性实验。验证性实验主要是为了适应和配合理论教学而制定的实验，主要是让学生加深对基本理论和基本概念的理解和运用，使学生熟悉常用仪器、仪的正确使用，掌握正确的实验方法，充分理解电路的基本理论，如基尔霍夫定律、叠加原理、戴维南定理等。综合性实验则是着重培养学生的创新能力，开拓学生的视野。 为了帮助学生巩固和加深对所学知识的理解，培养学生的实验能力、理论联系实际的分析问题和解决问题的能力以及综合应用能力，树立从工程实际出发的严谨的工作作风，在《教程》中特别地加入了实验须知，实验数据处理和实验报告的撰写等内容，目的是要求学生在实验过程中和撰写实验报告中都要做到实事求是、科学化、化，杜绝随意改动实验数据的不严肃作风和抄袭现象。 鉴于虚拟实验技术的发展，《教程》适当地编入了虚拟实验内容，使学生了解仿真实验的基本概况。但编者认为，对于工科学生来说，掌握实际的测试和测量手段和实际的动手能力更为重要。因此，在设计和综合性实验中加进了动手制作和调试内容，只要学生制作的硬件能达到设计要求，其综合能力特别是实操能力便跨进了一大步。 在编写《教程》过程中，始终得到了电子信息与机电工程学院院长刘超英的大力支持和帮助，其中多处是刘院长亲自编写的。电子信息与机电工程学院的元泽怀老师也给予了积极的协助，编者在此表示诚挚的感谢(www.zlzxsj.com)。 由于编者的水平有限，会存在不足之处，敬请读者批评指正。 俞亚堃 2008年10月15 I 电路分析基础实验教程 目 录 一 电路实验须知 .............................................................................................................. 1 1.实验室规则与要求 .................................................................................................. 1 2.电路实验课程的基本要求 ....................................................................................... 1 3.电路测量基本知识 ................................................................................................. 2 二 实验报告的撰写 .......................................................................................................... 7 1.实验报告格式 ......................................................................................................... 7 2.撰写实验报告的要求 ............................................................................................... 8 三 实验指导书 .................................................................................................................. 9 实验一 元件伏安特性的测定 ..................................................................................... 9 实验二 虚拟实验 ..................................................................................................... 14 实验三 基尔霍夫定律实验 ...................................................................................... 20 实验四 代文宁定理实验 .......................................................................................... 23 实验五 叠加定理实验 .............................................................................................. 28 实验六 三相交流电路实验 ...................................................................................... 30 实验七 日光灯电路改善功率因数实验..................................................................... 34 实验八 谐振电路 ..................................................................................................... 37 实验九 RC一阶电路 ............................................................................................... 41 实验十 电路基础课程设计――万用表的组装和调试 ............................................... 47 附录 ................................................................................................................................ 55 附录1 虚拟实验简介............................................................................................... 56 附录2 电阻器的基本知识 ....................................................................................... 58 附录3 电容的基本知识 ........................................................................................... 63 附录4 万用表使用常识 ........................................................................................... 66 附录5 双路可调直流稳压电源的使用 ..................................................................... 71 附录6 利用示波器测量信号的幅度和周期 .............................................................. 73 II 电路实验须知 一 电路实验须知 1.实验室规则与要求 (1)实验前应认真预习，按要求写好预习报告。 (2)提前到达实验室，不得迟到。 (3)严格遵守实验操作规程，出现问题立即报告，不得自行处理。 (4)实验中应集中思想，接线完毕后须经指导教师检查允许后才能通电进行实验。 (5)以科学的态度对待实验数据的真实性。要认真实事求是地记录实验数据，不得马虎，不得涂改和抄袭实验数据。一旦发现涂改和抄袭实验数据，作零分处理。 (6)实验中不得用手触摸裸露带电导体，每一次改、拆接线路都必须在断电下进行，避免出现不必要的故障。 (7)发现异常现象，如:仪表指针猛打，有烧焦臭味、冒烟、电弧及有人触电等，应立即切断电源，报告指导教师，查找原因，排除故障。 (8)实验完毕应将仪器设备恢复原状，归放整齐。 (9)实验结束后，实验数据须提交指导教师审阅，同时填写实验室仪器使用手册，方能离开实验室。 2.电路实验课程的基本要求 (1) 能够正确熟练地使用稳压电源、信号发生器、万用电表、毫伏表、示波器等常用电子仪器。 1 电路分析基础实验教程 (2)熟悉实验中常用元器件的性能和使用方法。 (3)能根据实验需要，正确选择元器件，正确连接实验电路，注意观察实验现象，正确记录实验数据，调试实验线路，能排除简单的电路故障。 (4)了解误差理论，学会正确处理实验数据，绘制实验曲线和图表，分析实验结果，给出正确的结论。努力培养自己理论联系实际的分析问题和解决问题的能力。 (5)认真研究实验现象，积极思考和讨论实验中出现的问题，培养创新能力。 (6)学会撰写实验报告 3.电路测量基本知识 3.1测量误差 3.1.1电路测量方法 测量误差:电路测量获得的数据因测量仪器、测量方法、人为因素等的影响使测量结果偏离其真实值，即产生测量误差。 电路测量的方法有三种: (1)直接测量:在测量过程中能从仪器、仪表上直接读出被测物理量的大小。 (2)间接测量:首先测出与被测物理量有关的关系量，再通过被测物理量与关系量的数关系式求出被测量。 (3)组合测量:将直接测量值或间接测量值与被测量值之间按已知关系组成一组方程(函数关系)，通过解方程组得到被测值的方法。组合测量实质是间接测量的推广，其目的就是在不提高测量仪器的准确度的情况下，提高被测量值的准确度(网购手机)。 3.1.2误差的分类 根据测量误差的性质、特点及产生原因，误差可分为系统误差、随机误差和疏失误差。 (1)系统误差:指在相同条件下重复测量同一物理量时，其误差大小和符号保持不变，或按照一定规律出现。这种误差主要是由测量设备、环境条件和人的 2 电路实验须知 因素等造成。如仪表刻度的偏差，使用时零点不准，温度、湿度或电源电压等变化造成的误差。这类误差可以通过分析后将误差减少或消除。 (2)随机误差:指在相同的条件下，多次测量同一量值时，绝对值和符号以不可预定的方式变化的误差。一般是不确定的、随机的，具有偶然性，这种误差不能用实验方法消除。 (3)疏失误差:是一种人为的误差。主要由于测量者的测量方法错误，粗心等因素造成，这种误差可以避免或消除。 3.1.3误差的表示 测量误差一般可用绝对误差、相对误差和引用误差来表示。 绝对误差指测量结果与被测量的真值之差，即 ,xx0 ,,x,x (1) 0 相对误差是绝对误差与被测量的真值的比值，即 ,x,0 , ,,，100% (2) x0 在实际测量中，如果绝对误差较小，则常用仪表的测量值代替真值进行估x算，即 , ,,，100% (3) x ,引用误差是绝对误差,与仪表的测量量限的比值，即 xnm , ,,，100%n (4) xm 由于仪表不同刻度点的绝对误差略有不同，一般取可能出现的最大绝对误差 与仪表的测量量限的比值为仪表的最大引用误差，即 ,xmaxm 3 电路分析基础实验教程 ,max,,，100%nmax (5) xm 3.2测量结果的处理 测量结果通常用数字或曲线表示。测量结果的数字处理是有效数字问题。测量结果的曲线处理是曲线的修正问题。前者涉及测量值的读取、表示和数据运算，后者则是把各种随机因素引起的曲线波动修平，使其成为一条光滑的曲线。 3.2.1测量数据的处理 组成数据的每个必要数字称为有效数字。有效数字的位数不仅表示了被测物理量的大小，而且还表示了测量精度。在测量中，常常需要从仪表的指针估计出最后一位数字，所以测量的数据总是近似值，它通常由准确数字和估计数字两部分组成。例如，由电压表测得电压为23.8V，这是个近似数，23是准确数字，尾数8是估计数字。即23.8为3位有效数字。 有效数字的表示，应注意以下几点: (1)有效数字是从左边的第一个非零的数字开始，直到右边的最后一个数字为止的所有数字。如530V和0.530kV都是3位有效数字。 (2)有效数字的位数与小数点无关。3.40A和3.4A有效数字的位数是不相同的。前者是三位有效数字，后者是两位有效数字。 3,1(3)遇到大数字或小数字时，有效数字的记法如和分别表示8.20，108.2，103位有效数字和两位有效数字。 例如，测得的频率为0.0146MHz，它是由1、4、6三个有效数字组成的频率 ,2值，而左边的两个零不是有效数字，它可以写成MHz，也可以写成1.46，10 14.6kHz，而不能写成146000Hz。测得电流为0.035A，应写成35mA，而不要写 ,2成A等。 3.5，10 有效数字的运算，为保证运算结果的准确度，采用下列规则: (1)运算结果出现多余的有效数字时，按如下舍入原则处理:当多余的有效数不等于5时，按四舍五入处理;当多余的有效数等于5时，要看该数的前一位数是奇数还是偶数，奇数则入，偶数则舍。 例如，把下列箭头左边的数各删掉一位有效数字，按上述原则得右边的结果。 4 电路实验须知 4.186?4.19 62.734?62.73 0.825?0.82 0.815?0.82 (2)当几个数相加或相减时，其得数在小数点以后的位数，应取与所有运算数中，小数点以后位数最少的那一个数的位数相同。 例如: 10.8725+6.13+21.432,38.4345 应取 38.43 (3)当几个数相乘或相除时，其得数在小数点以后的位数，应取与所有运算数中，小数点以后位数最少的那一个数的位数相同。 3.98，4.125例如: 应取6.6 ,6.5672.5 3.2.2 曲线的处理 在分析多个物理量之间的关系时，用曲线表示比用数字、公式表示显得更形象和直观。因此，测量结果经常用曲线来表示。曲线的绘制是将测量的离散数据绘制成连续光滑的曲线，并使其误差最小。其方法如下 (1)平滑法修正曲线 如图a 图1 直接连接测量点时曲线的波动情况 (2) 分组平均法修正曲线 5 电路分析基础实验教程 即将各数据点分成若干组，每组含2,4个数据点;然后分别取各组的几何重心，再将这些几何重心连接起来，构成曲线，如图b 图2 分组平均修正的曲线 由于进行了数据平均，在一定程度上减小了偶然性误差，使曲线较为符合实际情况。 6 电路分析基础实验教程 二 实验报告的撰写 1.实验报告格式 1.实验题目 该部分除题目外，必须有实验日期、班级、姓名、学号、组别、同组人姓名和指导教师姓名。 2.实验目的 实验目的是实验的宗旨，只有明确实验目的，才能做好实验。必须明确简明地写明本次实验通过何种方法训练那些技能，达到怎样的要求和技术指标等。 3.实验仪器 必须写明实验所使用仪器和元件的名称、型号和规格。 4.实验原理 电路实验应有原理电路图，并加以简要的文字说明。尽量使用图表、公式来表达理论计算和数据。 5.实验内容 第一实验内容 (1)标题 (2)实验电路图及实验条件 画出实验电路图与测试电路图，标明元、器件和信号的参数，仪器仪表设备的名称等。 (3)实验数据表及数据处理结果 (4)实验曲线图和波形图 (5)实验分析与结论 对实验测试结果进行分析，并与理论计算结果进行对比，给出正确结论。如 7 电路分析基础实验教程 实验验证了哪些理论问题，或学到何种测量方法和实验技巧等。 第二实验内容 (1)标题 (2)实验电路图及实验条件 (3)实验数据表及数据处理结果 (4)实验曲线图和波形图 (5)实验分析与结论 第三实验内容 „ „. 6.回答问题 回答指导书提出的问题或教师指定的问题。 2.撰写实验报告的要求 (1)坚持实事求是的科学态度。实验数据是实验分析研究的重要依据。因此，实验中取得的资料，如数据、图形等应真实地反映到实验报告中去，不允许随意更改、抄袭和主观臆断。如果因操作错误使数据违背规律，应当重做实验，重新取得数据。 (2)要有符合要求的内容。实验报告应以实验目的和实验要求为中心内容。 (3)要有不断积累，深入探索创新的精神。实验过程是培养实验技能、提高动手能力、增加实践经验的过程。学生应善于总结实验中的经验，整理记录在实验报告中。 (4)实验报告形式应规范。要求文字流畅，语言准确、书写整齐规范，数据完整，图形和表格规范，分析合理，结论有根据。绘制曲线必须使用坐标纸，绘制电路要用专用的电子CAD软件(如Protel DXP)，绘制表格要用电脑或专用绘图工具。不允许在实验报告中出现草图。 8 实验一 元件伏安特性的测定 三 实验指导书 实验一 元件伏安特性的测定 一、实验目的 1、学会用万用表进行电阻、电流、电压的测量; 2、学习和验证电阻的串并联电路; 3、了解非线性元件的伏安特性; 4、初步学习含有非线性元件的电流、电压的计算。 二、实验仪器 万用表(2只)、直流稳压电源(2台)、电阻若干，二极管1N4007一只。 三、实验原理 电压、电流是反映电路工作状态的两个最基本的参数。一个元件上的电压U和通过它的电流I之间的关系曲线(一般I作横轴，U作纵轴)称为这个元件的伏安特性曲线。 U对于线性电阻元件R，因为它符合欧姆定律，即(或)，我们知R,U,RII ,U道它是一条通过原点，斜率为tg,的直线。如图1-1。 ,,I 9 电路分析基础实验教程 图1-1 线性电阻伏安特性曲线 因此把电阻电路称为线性电路。对于由多个电阻组成的电路，它们可简单划 RR12分为并联电路、串联电路和混联电路，其总电阻的计算公式分别为和R,并R，R12 。 R,R，R串12 如果一个电子元件的电压和电流之间的关系不是一条直线，那么这个元件就是非线性元件。如图1-2。 图1-2 非线性元件伏安特性曲线 非线性元件不能简单地用欧姆定律来全程描述它的电流、电压关系。但可以用图解法来求解电路的电压电流值。 四、实验内容 1、电阻的测量 分别用万用表电阻档测量图1-3中的电阻。将数据记录到表1-1。 10 实验一 元件伏安特性的测定 图1-3 电阻测量电路 2、线性电阻元件的伏安特性测试 测试电路如图1-4所示， (1)串联电阻电路伏安特性测试 将图1-3(b) 接到图1-4的待测电路部分，逐渐升高稳压电源电压，读取电 流表、伏特表的读数记录到表1-2中，注意测点与测点间应等间隔测试。 表1-1 电阻测量数据 电阻类别 单个电阻 串联电阻 并联电阻 混联电阻 项目 电阻计算值 (按标称值计算) 电阻测量值 相对误差 图1-4 电阻元件伏安特性测试电路 (2)并联电阻电路伏安特性测试 将图1-3(c) 接到图1-4的待测电路部分，逐渐升高稳压电源电压，读取电流表、伏特表的读数记录到表1-2中，注意测点与测点间应等间隔测试。并记录到 11 电路分析基础实验教程 表1-2中。 表1-, 电阻元件伏安特性测试数据 ,/V 电阻 串联 ，0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 电路 /mA ,/V 电阻 并联 ，0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 电路 /mA 3、非线性元件的伏安特性测试 正向特性测试: 测试电路如图1-5所示,逐渐升高稳压电源电压，读取电压表的读数记录到表 1-3中。根据二极管元件的非线性特点，注意在测量电压V2在0,0.5V之间取 两个测量点，在0.5,0.75V之间多取几个测量点。 图1-5 非线性元件伏安特性测试电路 表1-3 非线性元件伏安特性测试数据 正V2/V 0.1 0.3 0.5 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 向V1/V 特，/mA 性 表1-4 非线性元件伏安特性测试数据 V2/V 反 0 -5 -10 -15 -20 -25 -30 -35 -40 向 V1/V 特 ，/mA 性 12 实验一 元件伏安特性的测定 *4、设计性实验内容 反向特性测试: 把非线性电阻反向连接，重新测试。此时V2每隔5V测量一个点，逐渐升高稳压电源电压，将测量结果记录到表1-4中。 五、实验报告要求 1、用实验报告专用纸并按照实验报告格式撰写实验报告。 2、进行实验数据处理，尽量以表格形式整理数据。 3、 在同一坐标上把实验内容2的测试结果绘制成两条曲线(，作横轴，,作纵轴，用坐标纸绘制)。 4、 把实验内容3的测试结果绘制成曲线(U作横轴，I作纵轴，用坐标纸绘制)。(这条曲线是否为直线,为什么,) 5、根据设计性实验的要求，自己选定一些测点，将测试结果记录到表1-4中，然后根据数据画出曲线。 6、根据实验结果，结合理论计算进行分析、比较和总结各元件的伏安特性，给出结论。 六、思考题 1、图1-3(d)电路中，1MΩ电阻是否影响测量值,为什么, 2、设计性实验中，你是如何选择电流测点的,为什么这样选择, 13 电路分析基础实验教程 实验二 虚拟实验 一、实验目的 1、初步了解虚拟实验软件Pspice，并学会Pspice的简单使用。 2、通过虚拟实验来验证KVL与KCL。 二、实验仪器与应用软件 PC机一台(Windows操作系统)，Pspice电路仿真软件。 三、实验仪器 1、在D盘上建立自己的文件夹。并以班级+姓名+学号命名。 2、按以下顺序打开Pspice软件，使你的计算机出现如图2-1所示的原理图编辑器界面。开始/程序/DesignLab Eval.8/Schematic。 注:有的计算机中，DesignLab Eval.8可能放置在其它位置，你可以通过‘查寻’或别的方法找出图2-1所示的对话界面。 获取新元 件命令 原理图编 辑器界面 图2-1 从元件库中调出元件示意图 3(在主菜单命令Draw的下拉菜单中点击get new parts(见图2-1), 这时出现图2-2所示的元件浏览器对话界面，从浏览器元件库中取出R，VDC，IDC，GND-EARTH等元件。 14 实验二 虚拟实验 4.在原理图编辑器中绘制图2-3所示电路原理图。 注意:首先将元件调出,然后将各元件放在原理图相应的位置上,即先进行 元件的布局。元件布局后才进行元件之间的连接。应在图中加上接地端:GND。 画电路图时可以使用“画笔”进行元件与元件之间的连接，使用Ctel+R使元件 旋转，你还可以使用Pspice的其他编辑功能。 调出元件 元件库元件库 浏览 内元件 名称 图2-2 元件浏览器界面 图2-3 实验电路图 5、把你的电路图存到D盘你自己建立的文件夹中。 6、点击Pspice的Analysis下拉菜单中的simulate命令(见图2-4)，对电路进行仿真。 15 电路分析基础实验教程 或点击此 执行仿真 点击此 执行仿真 图2-4 仿真示意图 7.利用V-I功能，显示出各支路的电流和各节点的电压(见图2-5)。 电压仿真 电流仿真 图2-5 电压仿真和电流仿真 8.将仿真数据填入表2-1。 表2-1 不同电源电压下的仿真数据 电源电压 验证KCL 验证KVL 回路1 回路2 UIU VVIIUUU,I CB3CDABBDAD1212 ,U,U12 12 9 12 10 6 注:电压单位:V;电流单位:mA 16 实验二 虚拟实验 四、设计性实验 1(按图2-6所示电路原理图，用Pspice重新画出。[开关使用器件库中的元件SW-tclose] 图2-6 设计性实验 2(利用Pspice的transient功能(见图2-7)，观察电容器两端的波形 (图2-8)。(注意:应在Analysis中重新设置setup, 选择transit功能，电路的时间常数τ和仿真的时间长度，以及其它相关内容应设置合理) 3(分析电路和仿真出的波形 图2-7 选择功能 图2-8 仿真波形 17 电路分析基础实验教程 五、实验报告要求 1、用实验报告专用纸和实验报告格式撰写实验报告。 2、进行实验数据处理，尽量以表格形式整理数据。 3、根据实验结果，结合理论计算进行比较、分析，给出结论。 4、进行必要的误差分析。 18 电路分析基础实验教程 实验三 基尔霍夫定律实验 一、实验目的 1、学会判断电位高低、电压及电流的实际方向; 2、加深对基尔霍夫定律地理解 3、熟练正确地测量电路的参量 4、进一步掌握直流稳压电源、直流仪表和万用电表的是使用方法。 二、实验仪器与设备 1、双路直流稳压电源1台;2.万用电表1支;3、电阻箱(或固定电阻)3只;直流电压表1只;直流电流表1只。 三、实验原理 1、在电路中任意选定一个参考点，令参考点的电位为零，电路中某一点的电位，就是这一点与参考电位点之间的电压。参考点选定后，各点的电位具有唯一的确定值，这样就能比较电路中各点电位的高低。参考点不同，各点电位也就不同。 2、基尔霍夫电流定律:在集总电路中的任一时刻，流入某节点的所有电流的代数和恒等于零。即 ,I,0 (3-1) 3、基尔霍夫电压定律:在集总电路中的任一时刻，沿电路中任一闭合回路的所有电压的代数和为零。 ,U,0 (3-2) 四、实验内容 1、测量电压。按图3-1接线，用万用表按表3-1的要求测量各电压。如测量,则红表笔接A端，黑表笔接B端，其余类推。测量中如遇到表针反偏，UAB 则调换表笔，并在测量值前加负号。将测量数据记录于表3-1中。 2、测量电位。按表3.2的要求测量各点电位。将黑表笔固定在参考点位置， 20 实验三 基尔霍夫定律实验 红表笔分别在A、B、C、D等点测量。将测量数据记录于表3-2中。 图 3-1 电压和电位的测量 表3-1 电压的测量数据 R=1kΩ，R=5.1kΩ，R=3kΩ，R=2kΩ，R=10kΩ，R=15kΩ 123456 UUUUUUU UU CABCDCCODOFOBOABFB计算值 测量值 表3-2电位的测量数据 R=1kΩ，R=5.1kΩ，R=3kΩ，R=2kΩ，R=10kΩ，R=15kΩ 123456 UU UUUU参考点 COABDFO点 F点 3、验证基尔霍夫定律。按图3-2连接线路，按表3-3的要求将各参数的测量结果填入表3-3。 21 电路分析基础实验教程 图 3-2 验证基尔霍夫定律 表3-3 验证基尔霍夫定律数据 R=510Ω，R=300Ω，R=100Ω，R=200Ω 1234 电源电压 验证KCL 验证KVL UUUUU回路回路 IIIUCBCDUABBDADS2123S1 mAmAmA V? ? V,I ,U,U 12 12 9 12 10 6 五、实验报告要求 1、用实验报告专用纸和实验报告格式撰写实验报告。 2、进行实验数据处理，尽量以表格形式整理数据。 3、根据实验内容2绘出外特性曲线。 4、根据实验结果，结合理论进行比较、分析，给出结论。 5、进行必要的误差分析。 六、思考题 1、 电位与电压有何不同,选择不同参考点对电压和电位有何影响, 2、 能否根据测定的电位和电压值，判断电路开路或短路的故障, 22 实验四 代文宁定理 实验四 代文宁定理实验 一、实验目的 1、加深对代文宁定理的理解，会测量代文宁等效电路的参数。 2、掌握负载获得最大功率的条件。 3、掌握测量等效二端网络参数的方法。 二、实验设备 1、可调直流稳压电源1台(0,30V); 2、可调直流恒流源(0,500mA); 3、万用表2只; 4、可调电阻箱1只(0,99999.9Ω); 5、电位器1只(1kΩ/5W); 6、510Ω电阻2只，330Ω电阻1只，10Ω电阻2只。 三、实验原理 1、代文宁定理指出:任何一个有源线性二端网络，对外电路来说，均可等效为一个理想电压源和一个等效电阻串联的形式。其中理想电压源的电压为二端网络的开路电压，等效电阻为二端网络内所有独立电源为零时的等效电阻。 2、一个有源线性二端网络的负载与该网络的代文宁等效电路中的等效电阻相等时，负载可获得最大功率。 3、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R 0 有源二端网络输出端开路时，用内阻较大的万用电表直接测量二端网络的输出端开路电压U;将二端网络的输出端短路，用电流表测量短路电流I，OCSC则等效电阻为 UOC (4-1) R,0ISC (2)伏安法测量R 0 测试如图4-1所示，用电压表、电流表测量有源二端网络的外特性，绘出 23 电路分析基础实验教程 外特性曲线，则 U,UOC (4-2) R,tg,,,0,IISC 图4,1 外特性测试电路 (3)半电压法测量R 0 如图4-1，调节R，当负载电压为被测网络开路电压的一半时， L 图4-2 半电压法测量R电路 0 有 (4-3) R,R0L (4)直接测量法测R 0 将被测网络内的所有独立电源置零(电压源用短路线代替，电流源则将其断开)，用万用表电阻档直接测量R0 (5)补偿法测量R 0 如图4-2，逐渐调节稳压电源的输出电压，使微安表的指针逐渐回到零位，这时直流稳压电源的输出电压即为待测有源网络的开路电压。 图4-3 补偿法测量R电路 0 24 实验四 代文宁定理 注意:此法测试时应先将稳压电源的输出电压调至接近U，R调至最大，OCP然后按照图4-3进行测量，以避免电流过大而烧毁电流表。 四、实验内容 1、用开路电压、短路电流法测量U、I和计算ROCSC0 测试电路如图4,4所示 (1) 测试开路电压U OC 不接负载R和毫安表，用万用表直接测量开路电压U。注意电压源置零LOC时不允许将稳压电源直接短路，避免烧坏稳压电源。应取消稳压电源，然后再用短路导线对被测电路进行短接。 数据记录于表4,1中。 (2) 测试短路电流I SC 不接负载R，将A、B短路，接入电流表测量短路电流I，数据记录于表 LSC4,1中。 2、验证代文宁定理 按图4,4连接测试电路，改变负载电阻R的值，测输入电压U和电流I，L 测试数据记录于表4,2中。 表4,1 开路电压、短路电流法测量R数据 0 U/VI/mAR/,OCSC0 图4,4 验证代文宁定理测试电路 25 电路分析基础实验教程 表4,2 验证代文宁定理及等效电路的外特性测量数据 R, Ω V, V eqOC R(Ω) 40 60 80 100 120 140 160 180 200 L U(理论) I(理论) U(实测) I(实测) 3、用半电压法和补偿法测量有源二端网络的等效内阻R及开路电压U 0OC 实验电路如图4,2和图4,3所示。 (1) 用直接测量法先测得开路电压，然后用半电压法按实验电路如 UOC 图4,2测量R，将测量的数据记录于表4,3中。 0 (2)按实验电路如图4,3接线，用补偿法测量开路电压。将测量的数UOC据记录于表4,3中。 表4,3 半电压法和补偿法测量数据 等效电阻 开路电压U/VR/, OC0 半电压法 补偿法 26 实验四 代文宁定理 五、注意事项 1、测量电流时，注意电流表的量程是否选择合适。 2、改变电路时，必须先关闭电源。 六、实验报告要求 1、用实验报告专用纸和实验报告格式撰写实验报告。 2、进行实验数据处理，尽量以表格形式整理数据。 3、根据实验内容2绘出外特性曲线。 4、根据实验结果，结合理论进行分析，给出结论。 5、进行必要的误差分析。 27 电路分析基础实验教程 实验五 叠加定理实验 一、实验目的 1、加深对叠加定理内容及适用范围的理解 2、提高测量多支路电压、电流的能力 3、提高分析和研究实验现象的能力。 二、实验仪器与设备 1、双路直流稳压电源1台;2.万用电表1支;3、电阻箱(或固定电阻)3 只;直流电压表1只;直流电流表1只。 三、实验原理 叠加定理表明:在一个线性有源网络中，某支路的电压(或电流)，等于各支路的电压(或电流)单独作用时，在该支路产生的电压(或电流)的代数和。 四、实验内容和步骤 1、按图4-1接线，其中R=510Ω，R=300Ω，R=200Ω 123 (a) 图 4-1 叠加定理实验电路 28 实验五 叠加定理实验 2、当单独作用时，按图4-1(b)接线，测量数据记录在表4-1中A栏。 US1 3、当单独作用时，按图4-1(c)接线，测量数据记录在表4-1中B栏。 US2 4、当、共同作用时，按图4-1(a)接线，测量数据记录在表4-1中CUUS1S2 栏。 表4-1 叠加定理实验测量数据 =300Ω，R=200Ω。电压单位:V;电流单位:mA R=510Ω，R123 UU UUUUUI UII S1S2AOBOCOACCB3AB12 A 18 0 B 0 12 C 18 12 五、注意事项 1、测量电压和电位时，要注意电压表的极性，并根据电压的参考极性与测定的实际电压极性是否一致来确定电压和电位的正负。 2、测量电流时，要注意按设定的电流方向接入电流表，由指针正、反偏的情况确定电流的正负。 3、在实验过程中要保持和的电压不变。 UUS2S1 4、某电源单独作用时，不要将其它电源短接，避免损坏实验电源。 六、实验报告要求 1、用实验报告专用纸和实验报告格式撰写实验报告。 2、进行实验数据处理，尽量以表格形式整理数据。 3、根据实验结果，结合理论进行分析，给出结论。 4、进行必要的误差分析。 七、思考题 1、如何理解电压源为零,实验中怎样将电压源置零, 2、计算某支路电压源单独作用时的功率和所有电源共同作用时的功率，验证功率是否符合叠加定理。 29 电路分析基础实验教程 实验六 三相交流电路实验 一、实验目的 1、学会负载的星形和三角形连接法。 2、验证对称负载作星形和三角形连接时，相电压和线电压及相电流和线电流的关系。 3、了解非对称负载作星形连接时，中线的作用。 二、实验设备 灯泡、万用表、开关、成套设备。 三、实验原理 1、三相负载的星形连接 对有中线的星形连接，不论负载是否对称，其线电压与相电压有U=U。若3LP没有中线，在对称负载的情况下，上面关系式不变;若负载不对称，则上式不成立，此时三个电压将是不等的。 表6-1 星形连接各电压、电流关系 负载性质 中 线 情 况 电压、电流之间的关系 对称 有中线，不论中线有无阻抗 U,UI,I U,0 I,0 3 LP LP 00 无中线 U,UI,I U,0 3LP LP 0 有中线，中线无阻抗 U,UI,I U,0 I?0 3LP LP 00 非对称 有中线，中线有阻抗 U?UI,I U?0 I?0 3LP LP 00 无中线 U?UI,I U?0 3LP LP 0 2、三相负载的三角形接法 三相负载的三角形接法的特点为:在对称负载的情况下有U,U，I, I;3LP LP 在不对称负载的情况下电压关系式仍然成立，电流关系式则不成立。 30 实验六 三相交流电路实验 表6-1 三角形连接各电压、电流关系 负载性质电压、电流之间的关系 对 称 U,UI,I 3LP LP 非对称 U,UI?I 3LP LP 四、实验内容 1、负载星形连接的测量 按图6-1连接电路，分别测量对称负载和非对称负载的相电压、线电压、 相电流、线电流、中线电流(有中线时)、负载中性点电压(无中线时)之值，记录于表6-2中 图6-1 三相交流负载电路的星形连接 2、负载三角形连接的测量 按图6-2连接电路，分别测试线电压、相电压、线电流和相电流，将测量数据记录于表6-3中。 五、实验报告要求 1、用实验报告专用纸和实验报告格式撰写实验报告。 2、进行实验数据处理，尽量以表格形式整理数据。 3、根据实验结果，结合理论进行分析，给出结论。 4、分析实验数据，验证I=I和U=U各在什么条件下成立; 33LPLP 六、思考题 在三相四线制供电系统中，中线有何作用,为什么中线上不能接保险丝和开关,结合实验数据说明之。 31 电路分析基础实验教程 表6-2 三相负载星形连接的测量数据 测量项目 电 流 线 电 压 相 电 压 中线电压 电 压 (A) (V) (V) (V) 关 系 IIIIUUU UUUUU/UU V WU V W O LP 负载情况 U VWOVWU 对有中线 称 无中线 非有中线 对无中线 称 图6-2 三相交流负载电路的三角形连接 32 实验六 三相交流电路实验 表6-3 三相负载的三角形连接的测量数据 测量项目 线 电 压 线 电 流 相 电 流 电 流 关 系 (V) (,,) (,,) 负载情况 () IIUUUIIIIIIUV UW UW U V W UV VW UW LP 对 称 非 对 称 33 电路分析基础实验教程 实验七 日光灯电路改善功率因数实验 一、实验目的 1、了解日光灯电路的工作原理及提高功率因数的方法; 2、通过测量日光灯电路所消耗的功率，学会使用瓦特表; 3、学会日光灯的接线方法。 二、实验原理 用P、S、I、V分别表示电路的有功功率、视在功率、总电流和电源电压。 PP,,按定义电路的功率因数。由此可见，在电源电压且电路的有功功率cos,SIU 一定时，电路的功率因数越高，它占用电源(或供电设备)的容量S就越少。 日光灯电路中，镇流器是一个感性元件(相当于电感与电阻的串联)，因此它是一个感性电路，且功率因数很低，约0.5—0.6。 提高日光灯电路(其它感性电路也是一样)功率因数的方法是在电路的输入端并联一定容量的电容器。如图7-1所示: 图7-1 并联电容提高功率因数电路 图7-2 并联电容后的相量图 图7-1中L为镇流器的电感，R为日光灯和镇流器的等效电阻，C为并联的 ，，，I电容器，设并联电容后电路总电流，电容支路电流，灯管支路电流(等IICRL于未并电容前电路中的总电流)，则三者关系可用相量图如图7-2所示。由图7-2 ，，，知，并联电容C前总电流为，与总电压的相位差为，功率因数为;II,cos,ULLRLRL ，，，II并联电容C后的总电流为，与总电压的相位差为，功率因数为;显,cos,U 34 实验七 日光灯电路改善功率因数实验 然,，功率被提高了。并联电容C前后的有功功率cos,cos,L ，，即有功功率不变。并联电容C后的总电流减小，视在IP,IUcos,,IUcos,RLL 功率则减小了，从而减轻了电源的负担，提高了电源的利用率。 S,IU 三、实验设备 8W日光灯装置(灯管、镇流器、启辉器)1套;功率表1只;万用表1只; 可调电容箱1只;开关、导线若干 四、实验内容 1、功率因数测试 实验电路如图7-3所示，将三表测得的数据记录于表7-1中。 图7-3 日光灯实验电路 W为功率表,C用可调电容箱。 五、实验报告要求 1、用实验报告专用纸和实验报告格式撰写实验报告。 2、进行实验数据处理，尽量以表格形式整理数据。 3、按实验记录数据计算功率因数的值; cos, 4、在坐标纸上以电容C为横坐标、为纵坐标作—C曲线。 cos,cos, 5、根据实验结果，结合理论进行分析，给出结论。 六、思考题 1、日光灯电路中并联电容C之后，总电流减少了，镇流器所需的无功功率是否也减少了,试解释之。 2、不论日光灯电路的两端并联多大容量电容器都可以提高电路的功率因数吗,为什么, 35 电路分析基础实验教程 表7-1 感性电路并联电容后的测试数据 C(μF) P(瓦) V(伏) I(安) Cosф 0 220 0.47 220 1 220 2.2 220 2.67 220 3.2 220 4.7 220 5.7 220 6.9 220 7.9 220 10 220 36 实验八 谐振电路 实验八 谐振电路 一、实验目的 1、加深对电路频率特性的理解 2、学会分析谐振电路的特点和阻抗的测量 3、熟练掌握低频信号发生器、毫伏表的使用，掌握电路测量的技能 4、学会测定谐振电路的频率，绘制电流谐振曲线。 二、实验设备 低频信号发生器1台;毫伏表1台;空心电感线圈(3000匝、0.52H、67Ω、0.5A和500匝、0.026H、14Ω、0.5A)各1只;电容器(0.047μF、400V)1只;电阻箱2只。 三、实验原理 1、由线性电感、电容和电阻组成的串联电路如图8-1所示 图8-1 RLC串联谐振实验电路 1,L当电路中时，电路发生串联谐振，此时。要使电路发生串联,,,,0,C 谐振，可改变L、C的值或值(,,2,f )来实现。本实验是通过改变电源频, 率f使电路达到谐振，此时电路中电流最大，因此实验中测定频率时，可寻找电流最大时的电源频率，即为谐振频率f，电流为谐振电流I 。 00 2、电路中的电流测量需用毫伏表测量电路中电阻R上的电压求得。在L、C不变的条件下，改变R值可得到不同品质因数的谐振曲线。为便于比较不同Q 37 电路分析基础实验教程 I值的电流谐振曲线，本实验测试的电流谐振曲线可以用为纵坐标，f为横坐标I0绘制。该曲线又称为通用谐振曲线。 I1 , ,8-1, I,,02201，Q(,),,0 四、实验内容 1、寻找谐振频率f 。按图8-1接线，R的阻值使用电阻箱取500Ω，保持0 信号发生器输出电压为5V，调节其频率，使毫伏表所示U达到最大(即达到串R联谐振状态)。测量电路的电压，并读取此时谐振频率f ，记入表8-1中。 0 2、保持电压及电路各参数不变，调节电源频率。从300,4000Hz之间，分 别测试各频率点的U值，记入表8-2中(在实验内容1的谐振点附近多测几点，R 便于绘制谐振曲线)。 3、改变电路中电阻R为2KΩ，重复实验内容2的测试，记入表8-2中。 表8-1 RLC串联谐振电路测试(1) U,5V,R,500,,L,0.52H(r,67,),C,0.047,FS 测 量 值 计 算 值 U/VU/VU/Vf/HzQR0C0L00UR0 I,/mA0R 五、实验报告要求 1、用实验报告专用纸和实验报告格式撰写实验报告。 2、进行实验数据处理，尽量以表格形式整理数据。 3、根据实验内容2、实验内容3绘出特性曲线。 4、通过实验内容2的测试，说明串联谐振的基本特点。 5、计算表8-2中各品质因数，并用坐标纸绘制出各品质因数的电流通用谐振曲线于同一坐标系中。 6、比较三种不同Z值的谐振曲线，说明电路参数对谐振曲线的影响。 7、根据实验结果，结合理论进行分析，给出结论。 38 实验八 谐振电路 8、进行必要的误差分析。 表8-2 RLC串联谐振电路测试(2) U,5V,R,500,和R,2k,,L,0.52H(r,67,),C,0.047,FS f/Hz f300 4k Q 0 项目 U R mV R= I mA500 I I0 U R mV R= I mA2k I I0 六、注意事项 1、测量U时低频信号发生器接地端与毫伏表接地端应接在一起。 R 2、电路中各电压均采用毫伏表测量，谐振时电感及电容上的电压较大可超过5V，应注意及时改变量程。每次改变量程均要进行调零。 3、实验过程中，随着电源频率的改变，电源输出电压也会改变，所以每次改变频率后均应调整输出电压，使其保持5V。 fL2,004、空心电感线圈含内阻r=67Ω,计算Q, R，r 5、为了使谐振曲线的顶点绘制准确，可以在谐振频率附近多选几组测量数据。 39 电路分析基础实验教程 七、思考题 测定并联谐振电路的谐振曲线，外加电源为电流源，也可用高内阻的交流电压源代替。实验参考电路如图8-2所示，试测试该并联电路谐振频率，并绘制电 U压谐振曲线(为纵坐标，f为横坐标)。 U0 图8-2 RLC并联谐振实验电路 40 实验九 RC一阶电路 实验九 RC一阶电路 一、实验目的 1、由浅入深地了解RC串联网络的特点; 2、验证RC电路的微分功能和积分功能; 3、学会利用RC电路构成隔直流电路并会大致估算参数值。 二、实验仪器 信号源(含方波发生器和正弦波发生器、频率可调双踪示波器) 三、实验原理 RC一阶电路是最简单的交流动态电路，不再可以直接应用欧姆定律对其进 V行分析。我们知道电阻R的电流、电压关系符合欧姆定律，即R,，而电容CI dvc的电流、电压关系是: iC 。 当RC串联使用时，反映它们电流、电压,Cdt 关系的是一阶微分方程，而称其为一阶电路。 1、RC微分电路(如图9-1所示) 图9-1 RC微分电路 由于R和C是串联在一起的，所以流过它们的电流i相同，这样可列出 输入、输出电压的方程: t1,， (9-1) Riv,v，vidtiCRCc,,,C (9-2) v,iR0C t1当RC较小时 v, dt (9-3) vi0,,,RC 41 电路分析基础实验教程 dvi或 (9-4) v,RC0dt 从(4)式可以明确的看出来，输出电压是输入电压的微分再乘以RC倍。当 V是一个方波时，V就是一个系列正负相间的小的窄脉冲。当V是一个正弦波时，i0i dsin0V就是一个余弦波〔因为〕，而从波形上看，V是一个超前V90的,,cos,t001dt 波形。波形见图9-2: 图9-2 微分电路波形图 2、积分电路 顾名思义，积分电路就是输出电压是输入电压的积分，其电路如图9-3所示。 图9-3 积分电路 1它的电压方程式是: (9-5) v, idt0,C 1，, (当第2项远小于第1项时) (9-6) v,iRiRidti,C vi从(2)可得 i (9-7) ,R 42 实验九 RC一阶电路 1把(3)代入(1)得 (9-8) vdtv,i0,RC 3、RC隔直流电路 有许多场合，我们只希望高频成分能通过一个网络而不让直流成分和低频成分通过。图9-4是一个最简单的RC隔直流电路。 图9-4 RC隔直流电路 1 当RC乘积的倒数远比V的频率高时，V就不能通过该电路;当iIRC 1RC乘积的倒数远比V的频率低时，V就可以完全通过该电路。 iiRC 四、实验内容 1、 RC微分电路测试 (1) 观察波形。按图9-1连接电路，在电路的输入端加入一个幅值为10V，频率为1KHz的方波，利用示波器的A通道监测V，利用示波器的B通道监测V，i0画出V、V的时序波形。 i、0 注意:a.信号发生器、被测电路和示波器必须“共地”连接。 b.同时观察输入、输出波形时，CH1和CH2衰减开关V/div档级要调 节成一致。 c.测量时间常数τ时，扫描速率微调旋钮要事先校准。 43 电路分析基础实验教程 图9-5 RC微分电路波形 (2) 测试时间常数。R和C的参数见表9-1。对于充电曲线，电压幅 值由零上升到终值的63.2,所需的时间为充电时间常数τ;对于放电曲线， 电压幅值下降到初值的36.8,所需的时间为放电时间常数τ; 将测试结果填入表9-1 表9-1 一阶RC微分电路暂态响应的研究 电 路 参 数 时 间 常 数 τ R C 理 论 值 测 试 值 200pF 100pf 0.01μF 100kΩ 0.047μF 0.1μF 2、RC积分电路测试 (1)观察波形。按图3连接电路，在电路的输入端加入一个幅值为10V，频率为1KHz的方波，利用示波器的A通道监测V，利用示波器的B通道监测V，i0画出V、V的时序波形。 i、0 44 实验九 RC一阶电路 图9-6 RC积分电路波形 (2) 测试时间常数。R和C的参数见表9-2。对于充电曲线，电压幅值由零上升到终值的63.2,所需的时间为充电时间常数τ;对于放电曲线，电压幅值下降到初值的36.8,所需的时间为放电时间常数τ; 将测试结果填入表9-2 表9-2 一阶RC积分电路暂态响应的研究 电 路 参 数 时 间 常 数 τ R C 理 论 值 测 试 值 200pF 100pf 100kΩ 0.01μF 0.047μF 0.1μF 3、隔直流电路 按图9-,电路组成一个隔直流电路(也可称其为高通电路，即高频成分可以通过的意思)由于频率 的高低是相对的，我们选,,10KΩ，C,0.1μF，则 13-6=33RC,10×10×0.1×10=10(秒)而f,,10(Hz)。 0RC 3第1步，在输入端接一个峰-峰值为6V的正弦波，频率为f/100,10(Hz)，0测出输入端V的峰-峰值，并记录下来。 0 45 电路分析基础实验教程 第2步，在输入端接一个峰-峰值为6V的正弦波，频率为100 f,100(KHz)，0再测出输入端V的峰-峰值，并记录下来。 0 4、设计性实验 13在上述第三项中，我们已经知道对于一个f,,10(Hz)的高通电路，0RC 当输入是一个频率低于f的信号则该信号不能通过网络;当输入是一个频率高于0 f的信号则该信号可以通过网络。现在的问题是在f附近是什么特性呢, 00 v0请你设计实验，粗略描绘出与输入信号频率的关系，曲线画入下图: vi 图9-7 高通滤波器波形 五、实验报告要求 1、做好数据处理，把实验内容的1、2、3、4的结果整理好，以图表形式表示。 2、将表9-1的理论值和测试值进行比较，分析其差异，给出结论。 3、分析R、C的参数与时间常数τ的关系。 六、思考题 v01.试利用数学分析的方法写出实验内容4部分的关系表达式，并按该表达vi v0式画出关于f的曲线。该曲线是否与实验曲线相吻合。 vi 2.将方波信号变换为尖脉冲信号，可通过何种电路来实现,对电路参数有何要求, 3.将方波信号变换为三角波信号，可通过何种电路来实现,对电路参数有何要求 46 实验十 万用表的组装和调试 实验十 电路基础课程设计――万用表的组装和调试 一、实验目的 1、 了解万用电表的工作原理，学会制作简单万用表 2、 学会万用表的校准、调试方法 二、实验设备 1、 标准电流表一只;2、标准电压表一只;3、可变电阻器一只;4、标准电阻箱一只;5、自耦调压器一台;6、直流稳压电源一台。 三、实验原理 万用表是一种用于测量交流电流、交流电压、直流电流、直流电压和电阻等电量的便携式测试仪表。分为指针式和数字式两大类。它使用方便，用途极为广泛，是电工和电子工程技术人员必备的工具。本实验制作和调试指针式万用表。 万用表电路图图10,1所示 .. Rg157μA1kΩVD1VD2 RP1R1R2R3RP2 R7R8R9 R4R5R6 500500.51050501025025010001000×1k×100×10 DC mAAC VDC VΩ R10 1.5V黑,红，.. 图10-1 万用表电路图 47 电路分析基础实验教程 1、 直流电流测量原理 测量电路如图10,2所示。 电流测量是将电流表串接在电路中的，由于表头的量限很小，要测量大于表头量限的电流，就必须并联电阻，分流超过表头量限的电流，从而达到测量大电流的目的。一般地，分流电阻越小，分流电流就越大，电流表量程也就越大。图10-2利用转换开关来改变分流电阻，从而实现量程500mA，50mA，0.5mA的转 换。 2、直流电压的测量原理 测量电路如图10,3所示。 .. Rg157μA 1kΩ RP1R1R2R3RP2 1.2Ω12Ω1.3kΩ1kΩ1kΩ 500500.5 DC mA 黑,红，.. 图10-2 直流电流测量电路 .. Rg157μA 1kΩ RP1R1R2R3RP2 1.2Ω12Ω1.3kΩ1kΩ1kΩ DC V 25010001050 R4R5R6 82kΩ390kΩ1.5MΩR1020kΩ 黑,红，. 图10-3 直流电压测量电路 48 实验十 万用表的组装和调试 电压测量是将电压表并联接在被测电路中的。为了不影响被测电路和提高测量的准确度，电表内需串联较大电阻，一方面限制电压表对被测电路的分流作用，另一方面使表头所承受的分压不超过其量限。一般地，被测电压越大，流入电表的电流也越大。为防止流入电表的电流大于表头的量程，同时又能测量大电压，就必须串联更大的电阻来扩大量程。图10-3利用转换开关来改变串联分压电阻，从而实现量程1000V，250V, 50V, 10V的量程转换。 3、 交流电压的测量原理 测量电路如图10,4所示。 万用表表头是磁电系仪表，只能测量直流电量。图10-4由二极管VD1和VD2构成半波整流器。当电表测量交流电压时，交流电压经过整流器整流后变成脉动直流电压，因此表头测量到的是整流电压在一个周期内的平均值。交流电压量程的改变也是通过串联分压电阻的改变来实现的，其量程范围为10V，50V，250V，1000V共4档。 图10-4 交流电压测量电路 4、电阻的测量原理 测量电路如图10,5所示。 49 电路分析基础实验教程 .. Rg157μA 1kΩ RP2R71kΩ 4.3kΩ ×1kRP1R1R2R3 1.2Ω12Ω1.3kΩ1kΩR8×100ΩΩ560R9×10 51Ω Rx 黑,1.5V红，.. 图10-5 电阻测量电路 电阻的测量是依据欧姆定律进行的，被测电阻Rx置于红、黑表笔之间，流过表头的电流大小与Rx的大小有关。当Rx为0时，回路中的电流最大，表头指针偏转也最大。调节RP2可使指针满偏，指针指向0刻度。Rx增大时，回路电流减小，指针偏转角度变小，所指示的阻值增大。 测量电阻时，倍率档的改变是通过改变并联分流电阻R7、R8、R9实现的。对于同一被测电阻，倍率档越低分流电阻越小，分流越大，流过表头的电流就越小，表头偏转角度也就越小。 四、实验内容 1、本实验采用万能电路板组装万用表。元件清单如表10-1所示。 2、 绘制装配图 按电路图安排好元件位置，排列整齐，绘制元件连接图。 3、 测量表头的灵敏度Ig和内阻Rg，以及电阻元件的阻值，使其符合要求。 测量电路如图10-6 表头灵敏度Ig的测量:取Us,5V，R1为标准电阻箱，R为限流电阻，RP2置于中间位置。开关S2打向位置“1”，闭合S1并调节RP2的输出电压，使被测表头指针指向满偏电流，读取标准表的电流值，即为被测表头的灵敏度Ig。 表头内阻Rg的测量:开关S2打向位置“2”，调节R1使标准表头仍指在被测表头的灵敏度Ig处，读取R1的值即为被测表头的内阻Rg。 测量电阻元件阻值:用直流单臂电桥或数字万用表测量各电阻元件的阻值， 50 实验十 万用表的组装和调试 表10-1 元件清单 符 号 名 称 规 格 符 号 名 称 规 格 R1 金属膜电阻器 1.2Ω,0.25W R10 金属膜电阻器 20kΩ,0.25W R2 金属膜电阻器 12Ω,0.25W RP1 金属膜电阻器 1kΩ,1W R3 金属膜电阻器 1.3Ω,0.25W RP2 金属膜电阻器 1kΩ,1W R4 金属膜电阻器 82kΩ、0.25W VD1 金属膜电阻器 1N4007 R5 金属膜电阻器 390Ω,0.25W VD2 金属膜电阻器 1N4007 R6 金属膜电阻器 1.5Ω,0.25W R7 金属膜电阻器 4.3Ω,0.25W R8 金属膜电阻器 560Ω,0.25W R9 金属膜电阻器 51Ω,0.25W 图10-6 表头参数测量电路 使之符合表10-1的要求。 4、装配万用表。 5、万用表的调试 万用表的调试是使所制作的万用表的准确度等级达到设计要求。按照万用表调试规程规定，调试用标准表的准确度等级至少比被校表高2个准确度等级。仪表的准确度等级一般分为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5和4.0七种。通常0.1和0.2级仪表用作标准表，0.5级至1.5级仪表用于实验，1.5级至4.0级仪表用于工程。 ?校准调试方法 以校准和调试直流电压档为例。调试电路如图10-7 51 电路分析基础实验教程 图中为0.5级标准直流电压表，为被校准的万用表，为标准表测得的VVVx00被测电压值(看作实际值)，为被校表的读数。按10-7接线，调节稳压电源的Vx 输出电压,使被校表的指针依次指在标尺的整刻度值如图10-8所示的A、B、C、VS D、E的5个位置上，分别记下标准表和被校表的读数和，则在每个刻度上VVx0的绝对误差为，取绝对误差中的最大值，按下式计算被校表电,V,V,V,Vx0max压档的准确度等级(最大引用误差)。 Kv 图10-7 直流电压档调试电路 图10-8 校准标尺 V,max (10-1) K,%,，100%VVm 式中，为被校表的量限。若，则被校表电压档在此量程的准确VK,,5%mv 度等级为5.0级。若准确度已达到设计要求，则认为合格，若低于设计指标，必须重新调整和检查，直到符合要求为止。对于直流电流档、交流电压档、电阻档及其各量程的校验调试，均可按照以上方法进行。 ?直流电流档校准调试 调试电路如图10-9 52 实验十 万用表的组装和调试 .. 标准表S1Io S2 被测表RP2VsIx R ... 图10-9直流电流档校准调试电路 被校万用表直流档打在500mA档位上，标准表也相应打在500mA档位上，调节可变电阻RP2使标准表的电流读数为400mA，再读取被校表的读数，记录在表10-2上。由表中的最大引用误差确定准确度等级，若不符合要求，则分流电阻不合格。这是可调整图10-2的RP1，若仍达不到要求，再检查其它分流电阻阻值，直到符合技术指标为止。 表10-2 万用表校准调试记录 数据 校准点 标准表 被校表 绝对误差 引用误差 准确度 项目 读数 读数 等级 直流电流 (mA) 直流电压 (V) 交流电压 (V) 电 阻 (Ω) 53 电路分析基础实验教程 (3)直流电压档校准调试 调试电路如图10-7。如校准250V直流电压档，则将标准表和被校表的档位都打向250V直流电压档，调节稳压电源输出电压，使标准表的读数接近250V(如200V)，同时读取被校表的读数，记录测量数据于表10-2中。由表中的最大引用误差确定准确度等级，若不符合准确度要求，则检查和更换分压电阻。其它档位以此类推。 (4)交流电压档校准调试 调试电路如图10-10。 ... S1 标准表被测表 VsVoVx,, .. 图10-10 交流电压档校准调试电路 如校准50V交流电压档。则将标准表和被校表的档位都打向50V交流电压档，调节自耦调压器输出电压，使标准表的读数接近50V(如40V)，同时读取被校表的读数，记录测量数据于表10-2中。由表中的最大引用误差确定准确度等级，若不符合准确度要求，则检查和更换分压电阻。其它档位以此类推。 (5)电阻档校准调试 调试电路如图10-5。被校表装上电池，调节RP2进行欧姆调零，各电阻档均要调零。若调节RP2指针不能指向零欧姆位置上，可能电池电压不足，应予以更换。 取标准电阻箱的阻值1kΩ和10kΩ，将被校表置于×100档和×1k档，分别测量上述两个中心电阻值，读取数据记录于表10-2中。若准确度不符合要求，则可检查图10-5中的R7和R8两个电阻。 经过以上调试、检查和校准，若万用表的准确度均符合技术指标的要求，万用表合格。 54 附录1 虚拟实验简介 附录 55 电路分析基础实验教程 附录1:虚拟实验简介 随着二十一世纪的到来，计算机辅助教学已经成为教学内容、教学体系和教学方法改革的主要部分。电路方面的课程除讲授必要的基础知识、基本理论和进行基本技能训练外，还需要不断注入新理论、新技术、新方法以适应技术发展的需要，这是教学改革的要求、时代发展的必然。由于计算机辅助分析与设计(CAA和CAD)形象、直观，应用到教学的各个环节可以在很大程度上改变中国学生被动学习的习惯。因此，计算机辅助教学是教育技术发展的主流和方向，也是使学生尽早接触现代化工程技术和设计工具的窗口。当今集成电路技术，以EDA设计系统电路等是国际电子行业的大趋势，作为工程技术人员和未来的教师，很好的运用计算机辅助分析与设计软件，将对我们的工作和教学带来极大的方便。 虚拟实验就是利用计算机技术模仿真实实验的情况，而实际却是在计算机上完成的“实验”。正是由于这种实验是在计算机虚拟环境下进行的，所以称其为虚拟实验。有时把虚拟实验也称为仿真实验。虚拟实验的全部实验过程或部分实验过程是利用计算机来仿真进行的，这些仿真包括: 1(实验仪器是虚拟的。包括电压表、电流表、示波器、稳压电源、信号发生器、频率计等全部的原来属于实验室的实验仪器由计算机上的虚拟仪器取代。 2(实验对象是虚拟的。原来真实使用的电阻、电容、电感、各种集成电路、变压器等等元器件由计算机上的虚拟器件取代。 3(实验过程是虚拟的。原来实验中的测试电压、电流等数据的过程，记录信号波形的过程在计算机在虚拟环境下进行并完成。 虚拟实验和传统实验相比，有它自己的许多优势和特点。第一是经济，实验室可以省去大批的传统实验仪器和实验材料等易耗品。第二是实验过程变的相对简单，可以提高实验效率。第三是便于实验管理，虚拟实验决不会出现烧毁仪器或器件的情况。同学们还可以通过虚拟实验自己总结出许多来，这里不在赘述。 56 附录1 虚拟实验简介 虚拟实验也它的不足之处，比如不易仿真具有离散特点的过程，不易仿真电磁干扰等。 虚拟实验的软件随着学科的不同是不同的，机械专业有专门的机械专业仿真软件;磁学有专门的磁学仿真软件。适合于电路理论所使用的软件有Protel，Pspice等。我们在“电路分析基础”一课的实验中主要让学生熟悉Pspice。 57 电路分析基础实验教程 附录2 电阻器的基本知识 1、电阻器的分类 电阻按其材料构成，可分为炭质电阻、炭膜电阻、金属膜电阻、绕线电阻、敏感电阻几种。敏感电阻又可分为热敏、光敏、压敏等，是多作特殊用途的电阻。 按结构划分，电阻又可分为固定电阻、可变电阻(也称电位器)。最近几年还出现体积更小的片式电阻，最小尺寸仅为1mm×0.5mm。 2、电阻器的命名 根据国家标准GB2470-1981,电阻器的命名见附表2,1和附图2-1。 附表2,1 电阻器和电位器型号中的代号及意义 第一部分:主称 第二部分:材料 第三部分:分类 第四部分 符号 意义 符号 意义 符号 意义 数字序号 电阻器 电位器 电阻器 T 碳膜 1 普通 普通 R J 金属膜 2 普通 普通 Y 氧化膜 3 超高频 H 合成膜 4 高阻 S 有机实芯 5 高阻 电位器 N 无机实芯 6 RP I 玻璃釉膜 7 精密 精密 X 线绕 8 高压 特种函数 9 特殊 特殊 G 高功率 T 可调 W 微调 D 多圈 58 附录2 电阻器的基本知识 如RJ71 附图2,1 电阻器的命名 故RJ71型电阻器为精密金属膜电阻器。 3、电阻的标称值 标称电阻值指标注于电阻体上的电阻值。 国家标准GB2470-1981中规定了电阻器的系列电阻值。见附表2,2。即电阻标称的标准化了的阻值，基本单位是欧姆(Ω)，另外还有kΩ(千欧)、,Ω(兆欧)等单位。 对于用户来说，希望电阻值越多越好，或者说想要多大的阻值就有多大的阻值，这样使用起来就会方便得多。而对电阻的生产生产者来说，则希望品种越少越好，这样就可以简化工艺、降低成本。为了解决生产者与使用者之间的这种矛盾，规定对于电阻阻值实行系列化管理，常用的系列是,～,～,～,2448612 6等等。,系列就是以,1.5为公比，首相为1，末相为小于10的数，形成106 一个,,,.,,,.,,？.？,,.,,,.,的基本数值系列。以这个基本数值再乘 n以,,就得本系列电阻的全部值。下表给出,、,、,的基本数值和允许62412 偏差。 4、允许偏差 常用电阻的标称值与实际值之间有一定的偏差，通常以允许偏差的百分数表示。偏差通常分为五个等级?20%、?10%、?5%、?1%、?0.5%。 允许偏差 R,Rm ,,，100%Rm 其中R为实际阻值，Rm为标称阻值。 59 电路分析基础实验教程 附表2,2 电阻器的标称阻值系列 系列 基 本 数 值 允许偏差 E1.0 1.5 2.2 6 20% 3.3 4.7 6.8 E1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7 12 10% 3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2 E1.0 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 2.7 3.0 24 5% 3.3 3.6 3.9 4.3 4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1 5、额定功率 在一般使用条件下，电阻器能连续负荷而不改变其性能的最大允许功耗称为 111额定功率。单位为瓦(W)。额定功率通常分为(W)、(W)、(W)、1(W)、 8422(W)等19个等级。一般说来额定功率越大，电阻的体积也越大。 附表2,3 电阻器的额定功率与几何尺寸关系 几何尺寸/mm 金属膜电阻 氧化膜电阻 碳膜电阻 沉积膜电阻 额定功率/W 长 直径 长 直径 长 直径 长 直径 0.625 8 2.5 0.125 7 2.2 7 2.2 12 2.5 8 2.6 0.25 8 2.6 8 2.6 15 4.5 10.8 4.2 0.5 10.8 4.2 10.8 4.2 25 4.5 1 13 6.6 13 6.6 28 6 2 18.5 8.6 18.5 8.6 46 8 除了上面几个主要参数，电阻还有温度系数、极限工作电阻等参数。 3、电阻器的色环表示法 电阻器标称值的标识方法有直标法、文字符号法、数码法和色环法4种。 色环法的主要优点就是在任何方向都可以准确读出阻值。能否识别色环电阻，是考核电子行业人员的基本项目之一。一般普通电阻用4个色环表示电阻器 60 附录2 电阻器的基本知识 的阻值，精密电阻器用5个色环表示电阻器的阻值， 附图2,2 电阻器的色环表示 附表2,4 色标符号意义 颜色 数字 倍乘数 允许误差 1 棕 1 ，10?1 2红 2 ?2 ，10 3橙 3 ，10 4黄 4 ，10 5绿 5 ?0.5 ，10 6蓝 6 ?0.25 ，10 7紫 7 ?0.1 ，10 8灰 8 ，10 9白 9 +50 -20 ，10 0黑 0 ，10 ,1金 ?5 ，10 ,2银 ?10 ，10 3无色 ?20 ，10 例如，四环电阻的表示(如附图2,2)，其色环顺序为红、紫、橙、金色， 3则电阻器阻值为，即27kΩ，误差为?5,。 27，10, 五环电阻的表示(如附图2,2)，其色环顺序为绿、橙、绿、红、棕色，则 2电阻器阻值为，即53.5kΩ，误差为?1,。 535，10, 61 电路分析基础实验教程 5、色环的记忆方法 按下列顺序反复背诵，不用多少时间便可记住，以后当你见到某色环时，对应的数字就会立刻从脑海里跳出来。 棕1、红2、橙3、黄4、绿5、蓝6、紫7、灰8、白9、黑洞(0) 近几年工业上还使用片式电阻，它的主要特点是体积小，最小为1mm×0.5mm，因而可大大减少电器的体积。电阻排是另一种将若干(比如8只)电阻集成为一体的电阻元件，通常它们一端为公共端。 62 附录3 电容的基本知识 附录3 电容的基本知识 1、电容器的作用 常用于调谐电路、耦合电路、隔直流电路、滤波和交流旁路等电路。 2、电容器的种类 以绝缘介质分，有空气介质电容器、纸介质电容器、云母电容器、瓷介质电容器、涤纶电容器、电解电容器等。 按结构分为固定电容器和可变电容器 3、电容器的命名 根据国家标准，电容器型号的命名由四部分内容组成。其中第三部分作为补充，说明电容器的某些特征。如无说明，则只需要三部分组成，即两个字母一个数字。大多数电容器的型号都由三部分内容组成，如附图3,1所示。 如CJX-250-0.33-?10%，表示金属化小型纸介电容，数字表示额定工作电压是250V，标称电容器容量为0.33μF，允许误差为?10%。 附图3,1国产电容器型号命名 4、主要性能参数 (1)电容器的标称容量和允许偏差 电容的常用单位有:法(F)、微法(μF)、纳法(nF)、皮法(pF) 36912 1F,10mF,10,F,10nF,10pF 电容量是表示电容器在一定工作电压条件下储存电能的本领。 63 电路分析基础实验教程 1)直标法 如 1000pF，4700 pF ,0.01μF，0.56μF，4.7μF，4.7pF。 习惯上标为1n,4n7,10n,560n,4μ7，4p7 附表3,1 国产电容器型号命名 第一部分 第二部分 第三部分 第四部 分 用字母表示主称 用字母表示材料 用数字和字母表示特征 符号 意义 符号 意义 符号 意义 瓷介 C T 铁电 玻璃釉 I W 微调 玻璃膜 O J 金属化 用数字 云母 Y X 小型 表示品 云母纸 V S 独石 种、尺寸 纸介 Z D 低压 代号、温 金属化纸 J M 密封 度特性、 聚苯乙烯 B Y 高压 直流工 聚四氟乙烯 F C 穿心式 作电压、C 电容器 涤纶(聚脂) L 标称值、 聚碳酸脂 S 允许误 涤膜 Q 差、标准 纸膜复合 H 代号 铝电解 D 钽电解 A 金属电源 G 铌电解 N 钛电解 T 压敏 M 其他电解 E 64 附录3 电容的基本知识 2)文字符号标法 34例:103表示电容的容量为10×10=10pF=0.01μF 2 332表示电容的容量为33×10pF=3300pF 3)允许误差 允许误差是实际电容量对于标称电容量的最大允许偏差范围。 C,CR ,,，100%CR 其中，δ为允许偏差，C为实际容量，C为标称容量。 R 附表3,2 电容器允许误差等级 级别 F(01) G(02) J(?) K(?) M(?) (?) Z S(?) R(?) 误差 ?1 ?2 ?5 ?10 ?20 -30,-20,-20,-10, +20 +80 +50 +100 (2)额定直流工作电压 指电容器在规定的工作温度范围内能够长期可靠地工作而不被击穿所能承受的最高直流电压。如在设计电源电路时，要考虑电源滤波电容的额定直流工作电压。 65 电路分析基础实验教程 附录4 万用表使用常识 一、机械式万用表使用常识 以MF500型万用表为例说明使用方法。 使用前，检查指针是否在刻度盘左端的机械零位上，若不是则应调整机械调零使指针指在零位。 1)直流电压的测量:步骤如下 (1)估计被测电压的大小。 (2)选择适当的直流电压档量程。根据估计的被测电压值，选择适当大于被测电压值的量程，最好使指针的偏转指示达到满量程的2/3左右，以提高测量的准确性。如果未知被测电压的大小，必须将直流电压档位拨至最大量程进行测量，此时如果指示值偏小，再适当调整量程。 (3)测量直流电压。将万用表并联接入测量点，黑表笔接入被测对象的“-”端，红表笔接入被测对象的“+”端，待电表指针稳定后读数。 2)交流电压测量:步骤如下 (1)估计被测电压的大小。 (2)选择适当的交流电压档量程。根据估计的被测电压值，选择适当大于被测电压值的量程，最好使指针的偏转指示达到满量程的2/3左右，以提高测量的准确性。如果未知被测电压的大小，必须将直流电压档位拨至最大量程进行测量，此时如果指示值偏小，再适当调整量程。 (3)测量交流电压。将万用表接入测量点，黑表笔和红表笔分别接入被测对象的两端，待电表指针稳定后读数。 3)直流电流测量:步骤如下 (1)估计被测电流的大小和方向。 (2)选择适当的直流电流档量程。根据估计的被测电流值，选择适当大于被测电压值的量程，最好使指针的偏转指示达到满量程的2/3左右，以提高测量的 66 附录4 万用表使用常识 准确性。如果未知被测电流的大小，必须将直流电压档位拨至最大量程进行测量，此时如果指示值偏小，再适当调整量程。 (3)测量直流电流。将万用表串联接入电路中，按电流流动方向将黑表笔接入被测对象的“-”端，红表笔接入被测对象的“+”端，待电表指针稳定后读数。 4)电阻测量:步骤如下 (1)估计被测电阻的大小。 (2)选择适当的电阻档量程。根据估计的被测电阻值，选择适当大于被测电阻值的量程，最好使指针的偏转指示达到满量程的2/3左右，以提高测量的准确性。 一般地，50Ω以下的电阻器，应使用R×1档;50Ω,1kΩ的电阻器，应使用R×10档和R×100档;1kΩ,200kΩ的电阻器，应使用R×1k档;大于200kΩ的电阻器，应使用R×10k档。 (3)调整欧姆零位。将红表笔和黑表笔短接，看指针是否偏转到欧姆零位，如果没有到达欧姆零位，调节欧姆零位旋钮使指针对准欧姆零位。 (4)测量电阻。将万用表红表笔和黑表笔跨接于电阻两端，待电表指针稳定后读数。测量电路中的电阻阻值时，要求被测电路不带电;测量时不要将人体电阻并联到被测电阻上;当欧姆调零时指针不能调到零位，表示万用表内电池电压不足，应更换电池。 警告:万用表使用后，应将两旋钮置于“.”位置上，以防以后操作失误损坏仪表。 二、数字万用表使用常识 以VC890D数字万用表为例说明其使用方法。 1、 操作说明 ? 使用时首先请注意检查电池，开机时，如果电池不足，则显示屏左上角出 现“”符号，还要注意测试笔插口旁之符号～这是警告你要留意测试 电压或电流不要超过指示数字，此外使用前要先将量程放在你想测量的挡 位上。 ? 各种测量都有其专用输入插孔，请按功能面板上的标示操作。 ? (?)万用表使用后，应将两旋钮置于“.”位置上，以防操作失误损坏仪表。 67 电路分析基础实验教程 2、 使用方法 2-1电阻测量:步骤如下 ? 将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入V/Ω插孔; ? 估计被测电阻大小。 ? 选择量程。将量程开关旋至略大于被测电阻的量程上，所选量程应大于被 测电阻，否则不能显示被测值。 ? 测量电阻。将表笔跨接在被测电阻上，根据显示值读数; ?注意: 1.如果被测电阻值超过所选的量程值，则会显“1”，这时应将开关转高一档，当测量电阻值超过1MΩ以上时，读数需几秒时间才能稳定，这是测量高电阻时是正常的。 2.当输入端开路时，则显示过载情形; 3.测量在线电阻时，要确认被测电路所有电源已关断而所有电容都已完全放电时，才可进行; 4.(?)请勿用电阻档测量电压，这是绝对禁止的，虽然仪表在该挡位上有电压防护功能～ 2-2直流电压测量 ? 将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入V/Ω插孔; ? 估计被测直流电压的大小 ? 选择量程。将量程开关旋至大于估计电压值的直流电压DCV量程上。 ? 测量。将表笔跨接在被测电路的测试点上，读取显示数据。 ?注意: 1.如果事先不知道被测电压的大小，应将量程开关转到最高的挡位进行测量。如果显示值太小，再调整量程，将旋钮旋到略大于显示值的挡位上，以提高测量的准确性; 2.如在高位显“1”，表明被测直流电压值已超过量程范围，须将量程开关转到较高的挡位上; 3.(?)输入电压切勿超过1000V，如超过，则有损坏仪表电路的危险; 4.当测量电压电路时，人体千万注意避免触及高压电路。 68 附录4 万用表使用常识 2-3交流电压测量 ? 将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入V/Ω插孔; ? 估计被测交流电压的大小 ? 选择量程。将量程开关旋至大于估计电压值的交流电压ACV量程上。 ? 测量。将表笔跨接在被测电路的测试点上，读取显示数据。 ?注意: 1.如果事先不知道被测电压的大小，应将量程开关转到最高的挡位进行测量。如果显示值太小，再调整量程，将旋钮旋到略大于显示值的挡位上，以提高测量的准确性; 2.如在高位显“1”，表明被测交流电压值已超过量程范围，须将量程开关转到较高的挡位上; 3.(?)输入电压切勿超过700V，如超过，则有损坏仪表电路的危险; 4.当测量电压电路时，人体千万注意避免触及高压电路。 2-4直流电流测量 ? 估计被测直流电流的大小。 ? 将黑表笔插入“COM”插孔，如果被测直流电流小于200mA，则将红表笔插入“mA”插孔，否则红表笔插入“10A”插孔(最大为10A); ? 将量程开关转至大于被测直流电流估计值的DCA挡位上，然后将仪表串入被测电路中，被测电流值及电流极性将同时显示在液晶片上。 ?注意: 1.如果事先不知道被测电流的大小，应将量程开关转到直流电流最高的挡位进行测量。如果显示值太小，再调整量程，将旋钮旋到略大于显示值的挡位上，以提高测量的准确性; 2.如LCD显“1”，表明被测直流电流值已超过量程范围，须将量程开关调高一挡; 2,5交流电流测量 ? 估计被测交流电流的大小。 ? 将黑表笔插入“COM”插孔，如果被测交流电流小于200mA，则将红表笔插入“mA”插孔，否则红表笔插入“10A”插孔(最大为10A); ? 将量程开关转至大于估计被测交流电流值的ACA挡位上，然后将仪表串入 69 电路分析基础实验教程 被测电路中。 ?注意: 1.如果事先不知道被测电压的大小，应将量程开关转到交流电流最高的挡位进行测量。如果显示值太小，再调整量程，将旋钮旋到略大于显示值的挡位上，以提高测量的准确性; 2、如LCD显“1”，表明被测量已超过量程范围，须将量程开关调高一挡; 2,6电容测量 将被测电容插入电容插口，将量程开关打在相应的电容量程上。 ?注意: 1.如被测电容超过所选量程之最大值，显示器将只显示“1”，此时则应将开关转高一挡; 2.在将电容插入电容插口前，LCD显示值可能尚未回到零，残留读数会逐渐减少，但可以不予理会，它不会影响测量结果。 3.(?)请在测试电容容量之前，对电容应充分放电，以防止损坏仪表。 2-7 短路测量 将量程开关打在“档，并将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入V/Ω插孔，当被测两点之间电阻低于70Ω时，蜂鸣器会发声长响。利用这点可用来测试导线两端是否导通。 70 附录5 双路可调直流稳压电源的使用 附录5 双路可调直流稳压电源的使用 YB1731型双路可调直流稳压电源是具有稳压和恒流输出的双路直流电源。 附图5-1 YB1731型直流稳压电源 1、各路单独输出使用方法: 将“TRACKING”两开关分别置于弹起位置;两路电源可单独使用。 , 作稳压源使用 首先将稳流调节旋钮(CURRENT)顺时针调节到最大，然后打开电源开关，并调节电压旋钮(VOLTAGE)，主路和从路可分别输出直流电压，此时恒压状态指示灯发光。电压输出调节用于调节输出电压值。 71 电路分析基础实验教程 ? 若电源只带一路负载时，为延长机器的使用寿命减少功率管的发热量， 请使用主路电源(MASTER)输出。 2、双路串联使用方法: 将“TRACKING”开关(左)按下，开关(右)弹起，此时调节主路电源电压调节旋钮，从路的输出电压严格跟踪主路输出电压。使输出电压最高可达两路电压的额定电压值之和。 ?在两路电源串联之前应先检查主路和从路电源的负端是否有接片于接地端相连，如有则应将其断开，不然在两路电源串联时将造成从路电源的短路。 3、双路并联使用方法: 将“TRACKING”开关(左、右)都按下，此时两路电源并联，调节主路电压调节旋钮(VOLTAGE)，两路输出电压一样。 ? 在两路电源并联时，如有功率输出则应用导线分别将主、从电源的正端和正端、负端和负端可靠短接，以使负载可靠的接在两路输出的输出端子上。不然，将有可能造成串并联开关的损坏。 72 附录6 利用示波器测量信号的幅度和周期 附录6 利用示波器测量信号的幅度和周期 示波器是一种用于电子电路实验、设计、调试等科学研究工作的最基本的仪器之一。它能直观的把电路中的电压波形图显示出来。示波器的种类很多，普通示波器只能观察连续变化的周期性的信号。存储示波器可以观察单次出现的信号。给计算机配上专门的接口卡，可构成所谓的智能示波器。示波器还有单踪、多踪之分。无论什么类型的示波器，它显示的图形总是二维的，即图形可按X(垂直)方向和Y(水平)方向变化。大部分情况我们把X(垂直)方向规定为电压V，把Y(水平)方向规定为时间t。这样我们从示波器看到垂直方向的大小就是输入信号的电平幅度。输入信号的幅度越大，这个信号在垂直方向的变化量也越大，而水平方向代表时间变化的快慢。 1、普通示波器的刻度及利用示波器测量信号的幅度和周期: (1)在示波器的控制旋钮中，有一个是专门控制垂直方向大小的，标为 1v2v1mv2mv5mv、、„„、等，它们的意义是每一刻度所对DivDivDivDivDiv 应的电平值。有的示波器还有CAL(校准)开关。当使用示波器测量一个信号的幅度时，应调节X方向刻度旋钮使信号的一个完整周期图形出现在显示屏上并关掉CAL开关。波形垂直方向的高度乘以旋钮的对应值就是这个信号的幅度，例如: 0.5V则这个一个信号在显示屏垂直方向所占有4.5格，X方向刻度控制旋钮为Div信号的幅度是4.5×0.5,2.25V 5us1ms1us(2)另有一个旋钮是水平方向快慢的，标有、„„、DivDivDiv 10ms5ms、等。它们的意义是每一水平方向刻度所表示的时间。如果一个DivDiv 73 电路分析基础实验教程 1ms信号的一个周期占了三个格子而旋钮位于位置，说明这个信号的周期是Div3ms。 0.5ms5V H: V: DirDiv (答案:V,2.5×5,14V T,4.7×0.5,2.35ms) PP ?2、利用TDS1002数字存储示波器测量信号的幅度和周期 数字存储示波器可自动测量显示出来的信号。要测量信号的幅度和周期，可按如下步骤进行: (1) 按下测量(Measure)按钮,查看“测量菜单”; (2) 按下顶部的选项按钮;显示“测量1菜单”; (3) 按下类型选项按钮，选择峰-峰值; 读数将显示测量结果及新信息 (4) 按下返回选项按钮; (5) 按下类型选项按钮，选择周期; 读数将显示测量结果及新信息 (6) 按下返回选项按钮。 以上操作可显示信号的幅度和周期。 注:测量(MEASURE)可显示如下内容: 周期、频率、峰峰值、上升时间、下降时间、正脉宽、负脉宽、平均值等。 如想激活并显示连接到通道1和通道2的信号，可按如下步骤进行: (1) 如果未显示通道，可按下CH1菜单和CH2菜单按钮; (2) 按下测量按钮，查看“测量菜单”; (3) 按下顶部的选项按钮，显示“测量菜单1”; (4) 按下信源选项按钮，选择CH1; (5) 按下类型选项按钮，选择峰-峰值; (6) 按下返回选项按钮; (7) 按下顶部第二个选项按钮，显示“测量2菜单”; (8) 按下信源选项按钮，选择CH2; (9) 按下类型选项按钮，选择峰-峰值; 74 附录6 利用示波器测量信号的幅度和周期 (10) 按下返回选项按钮。 读取两个通道的峰峰幅值 75 电路分析基础实验教程 参考文献: [1] 张永瑞。《电路分析基础》实验与题解。 西安电子科技大学出版社，2002.1 [2] 潘礼庆。电路与电子技术实验教程。科学出版社，2006.1 [3] 邱关源。电路。高等教育出版社第四版，2005.5 [4] 王慧玲。电路实验与综合训练。电子工业出版社，2005.8 [5] 李瀚荪。电路分析基础。高等教育出版社，1998.7 [6] 卓郑安。电路与电子技术实验教程。上海科学技术出版社，2008.3 76