模拟电路实验指导书

第二部分 控制理论

实验一 典型环节的电路模拟与软件仿真

一、实验目的

1．熟悉并掌握THBCC-1型 信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台的结构组成及上位机软件的使用方法。

2．通过实验进一步了解熟悉各典型环节的模拟电路及其特性，并掌握典型环节的软件仿真研究。

3．测量各典型环节的阶跃响应曲线，了解相关参数的变化对其动态特性的影响。

二、实验设备

1．THBCC-1型 信号与系统·控制理论及计算机控制技术实验平台

2．PC机1台(含上位机软件) 37针通信线1根

3．双踪慢扫描示波器1台(可选)

三、实验内容

1．设计并构建各典型环节的模拟电路；

2．测量各典型环节的阶跃响应，并研究参数的变化对其输出响应的影响；

3．在上位机界面上，填入各典型环节数学模型的实际参数，据此完成它们对阶跃响应的软件仿真，并与模拟电路测试的结果相比较。

四、实验原理

自控系统是由比例、积分、惯性环节等按一定的关系连接而成。熟悉这些惯性环节对阶跃输入的响应，对分析线性系统将是十分有益的。

在附录中介绍了典型环节的传递函数、理论上的阶跃响应曲线和环节的模拟电路图，以供参考。

五、实验步骤

1.熟悉实验台，利用实验台上的模拟电路单元，构建所设计 (可参考本实验附录)并各典型环节（包括比例、积分、比例积分、比例微分、比例积分微分以及惯性环节）的模拟电路。待检查电路接线无误后,接通实验台的电源总开关，并开启±5V，±15V直流稳压电源。

2.对相关的实验单元的运放进行调零（令运放各输入端接地，调节调零电位器，使其输出端为0V）

注意：积分、比例积分、比例积分微分实验中所用到的积分环节单元不需要锁零（令积分电容放电）时,需将锁零按钮弹开；使用锁零按扭时需要共地，只需要把信号发生器的地和电源地用导线相连。

3．测试各典型环节的阶跃响应，并研究参数的变化对输出响应的影响

1) 不用上位机时，将实验平台上 “阶跃信号发生器”单元的输出端与相关电路的输入端相连，选择“正输出”然后按下按钮，产生一个阶跃信号(用万用表测试其输出电压,并调节电位器,使其输出电压为“1”V)，用示波器x-t显示模式观测该电路的输入与输出曲线。如果效果不好，需要重新做，则只要按一下锁零开关，待电容放电后，实验就可重新开始。

模电实验指导书

模电实验指导书

⽬录

实验⼀常⽤电⼦仪器的使⽤ (2)

实验⼆晶体管共射极单管放⼤器 (7)

实验三负反馈放⼤器 (15)

实验四直流稳压电源 (19)

实验⼀常⽤电⼦仪器的使⽤

⼀、实验⽬的1、学习电⼦电路实验中常⽤的电⼦仪器——⽰波器、函数信号发⽣器、直流稳压电源、交流毫伏表、频率计等的主要技术指标、性能及正确使⽤⽅法。2、初步掌握⽤双踪⽰波器观察正弦信号波形和读取波形参数的⽅法。

⼆、实验原理

在模拟电⼦电路实验中，经常使⽤的电⼦仪器有⽰波器、函数信号发⽣器、直流稳压电源、交流毫伏表及频率计等。它们和万⽤电表⼀起，可以完成对模拟电⼦电路的静态和动态⼯作情况的测试。

实验中要对各种电⼦仪器进⾏综合使⽤，可按照信号流向，以连线简捷，调节顺⼿，观察与读数⽅便等原则进⾏合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图1－1所⽰。接线时应注意，为防⽌外界⼲扰，各仪器的共公接地端应连接在⼀起，称共地。信号源和交流毫伏表的引线通常⽤屏蔽线或专⽤电缆线，⽰波器接线使⽤专⽤电缆线，直流电源的接线⽤普通导线。

图1－1 模拟电⼦电路中常⽤电⼦仪器布局图1、⽰波器

⽰波器是⼀种⽤途很⼴的电⼦测量仪器，它既能直接显⽰电信号的波形，⼜能对电信号进⾏各种参数的测量。使⽤说明见附录1.

2、函数信号发⽣器

函数信号发⽣器按需要输出正弦波、⽅波、三⾓波三种信号波形。输出电压最⼤可达20V P－P。通过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮，可使输出电压在毫伏级到伏级范围内连续调节。函数信号发⽣器的输出信号频率可以通过频率分档开关进⾏调节。

注意：函数信号发⽣器作为信号源，它的输出端不允许短路。3、交流毫伏表

交流毫伏表只能在其⼯作频率范围之内，⽤来测量正弦交流电压的有效值。

为了防⽌过载⽽损坏，测量前⼀般先把量程开关置于量程较⼤位置上，然

后在测量中逐档减⼩量程。

三、实验设备与器件1、函数信号发⽣器

2、双踪⽰波器

3、交流毫伏表

四、实验内容1、⽤机内校正信号对⽰波器进⾏⾃检。

实 验 规 则

为顺利完成实验任务，确保人身、设备安全，培养严谨、踏实、实事求是的科学作风和爱护国家财产的优秀品质，特制定以下实验规则：

1. 实验前必须做好充分预习，完成任课教师指定的预习任务，预习要求如下：

(1) 认真阅读实验指导书，分析、掌握实验电路的工作原理，并进行必要的理论分析、计算和估算。

(2) 完成实验指导书“预习要求”中的指定内容。

(3) 熟悉实验内容。

(4) 复习实验中所用仪器、仪表的使用方法及使用注意事项。

注意：未完成预习任务者不能进入实验室作实验。

2. 使用仪器、仪表前，必须了解其性能、操作方法及使用注意事项，在使用时要严格遵守操作规程。

3. 实验时接线要认真，连接实验电路电路时关断电源，检查线路时要仔细，确信无误后才能接通电源。初学者或没有把握时应经指导教师检查后才能接通电源。

4. 实验时要注意观察，若发现有破坏性异常现象（例如：有元器件冒烟、发烫或者有异味等），应立即关断电源，保持现场，报告指导教师。找出原因，排除故障并经指导教师同意后继续实验。如果发生事故（例如元器件或设备损坏），要主动填写实验事故报告单，服从指导教师或实验室管理人员对事故的处理决定（包括经济赔偿），并自觉总结经验，吸取教训。

5. 实验过程中应认真记录实验结果（包括实验数据、波形及其它现象）。所记录的结果必须经指导教师检查后才能拆除线路。

6. 实验过程中要改接线路时，必须先关断电源后才能进行。

7. 实验结束后，必须关断电源，并将仪器、仪表、导线、工具等按要求整理好以后才能离开实验室。

8. 在实验室不得做与实验无关的事情。进行任课教师指定内容以外的实验，必须经指导教师同意。

9. 遵守纪律，不乱拿其他组的仪器、设备、导线、工具等。

10.保持室内安静、清洁，爱护一切公共财物，不允许在仪器、仪表以及实验桌、凳上乱划乱写。

11.实验后，每个同学必须按要求做出实验报告。

电路与模拟电子技术实验指导书

计算机通信工程系

2011年2月

目 录

第一章 电工测量基本知识 1

1.1 测量的概念和分类 1

1.2 数字式仪表 1

1.3 有效数字 2

1.4 测量结果的表示 2

1.5 实验设备的选择 3

第二章 电子技术实验的基本知识和技能 3

2.1 实验目的 3

2.2 实验设备 4

2.4 实验进行 4

2.5 实验总结与实验报告 6

2.6 实验数据处理 6

2.7 实验曲线绘制 7

2.8 实验安全 7

实验课题一 直流电路的电位测量和基尔霍夫电压定律验证 9

实验课题二 直流电路的电流测量和基尔霍夫电流定律验证 12

实验课题三 叠加定理的验证 14

实验课题四 电信号的观察与测量 16

实验课题五 RC一阶线性电路暂态过程的观测 19

实验课题六 RLC串联谐振电路 22

实验课题七 二极管、三极管的测量 24

实验课题八 单级交流放大电路 28

实验课题九 射极跟随电路 32

实验课题十 比例求和运算电路 35

实验课题十一 有源滤波电路 39

实验课题十二 整流滤波与并联稳压电路 42

第三章 电路实验中常用的仪器、设备、元器件 45

3.1 电流插座 45

3.2 MOS-620CH 双踪示波器 45

3.3 SP1641B 函数信号发生器 47 3.4 KHDL-1电路原理实验箱 49

3.5 THA-JDZ1交流电路综合实验箱 50

第一章 电工测量基本知识

1.1 测量的概念和分类

测量是以确定被测对象量值为目的的全部操作。

通常测量结果的量值由两部分组成：数值（大小及符号）和相应的单位名称。

测量可从不同的角度出发进行分类。

1.1.1 从获得测量结果的不同方式分类，可分为直接测量法、间接测量法和组合测量法。

1.1.1.1 直接测量法——从测量仪器上直接得到被测量量值的测量方法，直接测量的特点是简便。此时，测量目的与测量对象是一致。例如用电压表测量电压。