电路与电子学实验 1
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电路与电子学实验 共17学时5次课
一、实验课上课要求: 1、检查报告 2、讲课主要内容 ① 实验要求 ② 预习 ③ 实验目的 ④ 实验原理 ⑤ 实验总要求 ⑥ 实验操作 第一次讲课一个小时左右,以后的讲课时间大约十分钟即可。 3、收实验报告,要求学生预习下一次实验 4、书中*部分都不做,为选学内容 5、平时成绩占100%
二、具体实验课时安排: 1、实验一与实验七一起4个学时,按情况分配学时。 2、实验二3个学时 3、实验五3个学时 4、实验八3个学时 5、实验十一和实验十二4个学时,每个实验各两个学时 6、其他实验都不做,作为选学内容 实验一 常用电子仪器的使用 3学时
一、实验目的 1.了解常用电子仪器的主要技术指标、性能、仪器型号、面板上各旋钮和开关功能作用。 2.初步掌握常用电子仪器的使用方法和一般的测量技术。 3.学会正确使用与本实验有关的仪器。
二、实验仪器 实验仪器的型号、主要功能以及主要特点如表1.1。 表1.1验仪器
序号 仪器名称 型号 主要功能 主要特点 1 模拟电路实验箱 SBL型 提供电源、元器件、组装电路及实验平台 功能强、操作方便
2 数字万用表 CDM-8045A型 测量交直流电压、电流和电阻 功能强、读数直观 3 指针式万用表 500HA型 测量交直流电压、电流和电阻 携带方便
4 功率函数信号发生器 SP1631A型 信号源、频率计 性能可靠、频率宽
5 双踪示波器 CS-4125A型 观察信号波形、测量电压大小、周期等参数 功能强、测量精度高
6 交流毫伏表 WY2174A型 测量交流电压有效值 宽测量范围、宽频率
三、实验预习 1.熟读附录A(P142)中有关电工电子实验台、模拟电路电路实验箱、数字万用表、功率函数信号发生器、双踪示波器等仪器仪表使用方面的内容。了解表1.1关电子仪器的主要技术指标和工作原理,理解其面板上各开关、旋钮的作用和使用方法等。 2.根据被测量的内容和要求(如交、直流电压和电流,测量精度高低、测量条件,交流信号的波形及频率高低等),正确选用测量仪器。 3.使用示波器时,若要达到如下要求应调节哪些旋钮和开关? (1)波形清晰,亮度适中。 (2)波形稳定。 (3)移动波形的位置。 (4)改变波形显示的周期个数。 (5)改变波形的峰-峰高度。 (6)同时观察两路波形。 四、实验原理及说明 功率函数发生器输出的正弦波、三角波、锯齿波为连续变化的模拟电信号,其输出的脉冲信号为快速变化的数字信号,其中正弦波和脉冲信号是最常用的电信号。正弦波的主要参数如图1.1(a)所示:其中V表示电压有效值,pV表示电压峰值,ppV表示电压峰峰值;T表
示周期,f表示频率。脉冲信号的主要参数如图1.1(b)所示:其中MV表示电压幅值;T表示周期,f表示频率;pT表示脉宽,D表示占空比。方波是脉冲信号中的特例,其占空比为
1:2。
ppV pV t T V
V
0 2/T t
T
V0 pT MV
a) 正弦波 b) 脉冲波 图1.1 正弦波和脉冲波的波形及主要参数 各种电参数之间的关系为: VVVppp222,VVp2 fT/1,TTDp/ 电参数测试线路连接示意图如图1.2所示。 五、实验内容及步骤 1.直流电压的选择、调节与测量 根据模拟电路实验箱的直流稳压电源的电压值,分别选用CDM-8045A型数字万用表、500HA型指针式万用表或其他型号的相应仪器的合适量程测量出各组电压值,记录数据如下:
表1.2 直流电压的选择、调节于测量结果记录表
序号 模拟电路实验箱输出的电压值(V) CDM-8045A 500HA
量程(V) 测量值(V) 量程(V) 测量值(V) 1 +15 2 +12 3 +5 4 -15 5 -12 6 (1.3~18)→6.000
2.示波器自身校准信号的观察与测画
模拟电路实验箱或功率函数信号发生器示波器
交直流电压表
图1.2 电参数测试线路连接示意图 根据附录一中示波器的使用说明,调节和选择所用示波器的相关旋钮和开关,使其处于合适的位置,即各通道开关都置于CH1或CH2,“T/DIV”置于0.2ms档,“V/DIV”置于0.5V档,各灵敏度微调旋钮都应置于校准位置,接入自身的校准信号,调节Y轴、X轴的位移旋钮和亮度旋钮等,即可在示波器显示屏上显示出相应的方波,测画出其波形,并标注幅值MV
和周期T。
3.信号波形的选择与观察 根据SP1631A或SP1641D型的功率函数发生器,输出频率为1kHz左右,峰峰值为0.5~1V左右,波形分别为正弦波、方波、三角波以及脉冲波,测出四种波形如表1.3所示:
表1.3 信号发生器输出的波形图 SP1631A或SP1641D输出波形 CS-4125A或CA9020所观察显示的波形示意图 正弦波
三角波 方波 4.波形幅度的调节与测量 调节SP1631A或SP1641D型的功率函数发生器的相关旋钮,使其输出频率为1kHz的正弦波,然后按表1.4的要求,使其电压输出端输出相应的电压,并用CS-4125A或CA9020示波器、WY2174A型交流毫伏表以及CDM8045A或CDM8045型数字万用表,分别测量其电压值,记录如下:
表1.4 正弦波电压调节与测量记录表 SP1631A或SP1641D输出的正弦波电压 kHzf1 CS-4125A或CA9020示波器 WY2174A毫伏表 CDM8045A万用表 V/DIV应选档位 波形所占Y轴格数 输入信号倍率 pV测量值 应选量程 所测电压有效值 应选量程 所测电压有效值
0dB VVpp8 -20dB VVpp8.0 -40dB mVVpp80
5.波形频率的调节和测量 将功率函数发生器输出的正弦波电压峰峰值跳到2V,然后按表1.5中的要求调到所需的频率,再分别选择合适的T/DIV位置,测量出相应的频率,记录如下: 表1.5 正弦波频率调节与测量记录表 SP1631A或SP1641D输出 的正弦波VVpp2 CS-4125A或CA9020示波器
T/DIV位置 周期所占格数 所测周期 所测频率 1MHz 50kHz 1 kHz 20Hz
六、仪器说明 1.模拟电路实验箱
2.数字万用表 元器件区 直流电源 芯片插槽及两针插孔 电位器
电流、电压、电阻插孔 功能按键,可选择测量
电压、电阻、电流 量程选择,比如,如果选择了功
能键DCV,那么现在它的量程为200V
显示面板 电源开关 3.信号发生器 4.双踪示波器 5.真空毫伏表 6.指针式万用表
七、实验注意事项 1.测量电压时,必须先清楚是交流电压还是直流电压,然后学则相对应的电压测量档位。 2.切忌使用万用表的电阻挡或交流当去测量交、直流电压,否则易烧坏万用表。 3.应正确合理的选择电压表的量程,以提高测量精度。在不知电压值大小时,应先用大量程测试,然后再往下调,直到量程合适为止。 4.用示波器测量电压幅度和波形的周期时,X轴和Y轴的灵敏度微调旋钮必须置于校准位置才能使读数正确。
八、报告要求 1.明确实验目的。 2.列表指明所用仪器的名称、型号和功能等。 3.列表整理各项实验内容,并计算出相应的测量结果(必须注意正负号和单位)。 4.解答思考题。 5.写出实验心得体会及其他。 实验二 晶体管主要参数及特性曲线的测试 1学时
一、实验目的 1.学习用图示仪测量半导体二极管和三极管特性曲线和主要参数的方法。 2.学会用指针式万用表简易判别晶体管的电极和性能优劣的方法。 3.理解所测的相关曲线的物理意义。
二、实验仪器 实验仪器的型号、主要功能以及主要特点如表2.1所示。 表2.1 实验仪器 序号 仪器名称 型号 主要功能 主要特点 1 晶体管特征图示仪 QT2 测量晶体管的静态参数及特性曲线 测量项目多、功能强
2 模拟电路实验箱 SBL型 提供电源、元器件、组装电路及实验平台 功能强、操作方便 3 指针式万用表 500HA型 测量交直流电压、电流和电阻 携带方便
4 数字万用表 CDM-8045A型 测量交直流电压、电流和电阻 功能强、读数直观
三、实验原理 1.二极管的特性曲线 晶体二极管是具有单向导电性的半导体两极器件。它由一个PN结加上相应的引线和管壳组成,用符号“”表示,本符号中左边为正极,接P型半导体,右边为负极,接N型半导体。根据二极管制造时所用的材料不同可分为硅管和锗管两种:硅管的正向压降一般为0.6 ~ 0.8V,锗管的正向压降则一般为0.2 ~ 0.3V。
图2.1 二极管的伏安特性曲线 加在二极管两端的电压V与通过该二极管的电流I之间的关系称二极管的伏安特性。典型的二极管伏安特性曲线如图2.1所示。其中电压轴正方向的曲线也称作二极管的输入特性曲线,电压轴负方向的曲线称作二极管的反向击穿特性曲线。因为稳压管是采用特殊工艺制造的一种二极管,反向击穿后可以恢复,所以实验中用测量稳压管的反向击穿特性曲线来实现。二极管的伏安特性曲线可以通过QT2型晶体管特性图示仪的测试直观得到。