《电工电子学》实验指导书(卓越班).doc

电工电子学实验指导书（适用于卓越班或创新班） 信息学院实验中心 2011年9月目 录基础验证性实验- 1 -实验一 常用仪器仪表的认知及直流电路- 1 -附 件 基本电量的测量方法- 7 -实验二RC一阶电路响应测试- 14 -实验三 三相交流电路- 17 -实验四 三相异步电动机的控制- 20 -实验五 单管放大电路- 24 -实验六 集成运算放大器- 28 -实验七 组合逻辑电路设计- 31 -实验八 计数器设计与中规模集成芯片的应用- 33 -实验九 555定时器及其应用- 37 -实验十 直流稳压电源- 39 -综合设计性实验- 46 -实验一 晶体管放大电路的设计- 46 -实验二 集成运放基本运算电路的设计- 47 -实验三 信号处理电路的设计- 48 -实验四 RC正弦波振荡器的设计- 49 -实验五 集成直流稳压电源的设计- 50 -实验六 用555定时器设计救护车警铃电路- 51 -实验七 八通道数据轮询采集电路- 52 -实验八 优先判决电路的设计- 53 -实验九 四路彩灯控制电路的设计- 54 -基础验证性实验实验一 常用仪器仪表的认知及直流电路一、实验目的1熟悉掌握常用电工电子仪器仪表的原理及使用2学习各基本电量的测量方法3掌握各实验箱的功能及使用方法4验证直流电路的基本定律5加深对电流、电压参考方向的理解二、仪器设备1YB1602P系列功率函数信号发生器或EM1652 系列数字信号源 1台2KENWOOD CS-4125A 20MHz 2通道示波器 1台3MF10 型万用表及数字万用表 1块4电路分析实验箱、模拟电路实验箱 、数字电路实验箱 1台三、预习内容1认真阅读示波器、信号发生器的使用说明TPEDG2电路分析实验箱使用说明（见附录）2预习实验内容；写预习报告，设计测量表格并计算理论值3熟悉电路分析实验箱的基本定律模块，根据实验电路设计连接线四、实验原理在电工电子实验中，经常使用的仪器设备有示波器、函数信号发生器、直流稳压电源及万用表等。利用这些仪器设备可以完成电子电路中各电量参数及波形的测试，如图1-1示。 图1.1注意：各仪器在进行综合使用时，为防止外界干扰，应将公共接地端连在一起，称为共地。且实验中不要反复开、关仪器电源，待实验结束经教师检查数据正确后，方可关闭电源。1函数信号发生器函数信号发生器可为被测实验电路提供多种波形电信号，其幅值、频率均可调。仪器前面板图如图1-2所示。 图1-2 函数信号发生器预习实验时，各按键功能及使用方法，请参考PPT课件。注意事项：不能将输出端短路（输出电缆线的两个夹子相连）。 2示波器 示波器是一种既可以用于观察各种电信号波形，也可定量测量电信号一些参数的测量仪器。实验室使用的是如图1-3所示的模拟示波器。模拟示波器主要由显示屏、垂直通道及水平通道三部分组成。图1-3 示波器显示屏：将电信号转换成光信号，用于显示波形及参数。垂直通道：待测信号输入和预处理通道。用来耦合、放大、衰减和切换被测信号。水平通道：用于产生代表时间轴的扫描时基信号，并提供同步触发信号，保证显示波形清晰、稳定。预习实验时，各部分功能及使用方法，请参考附件及PPT课件内容注意：（1）显示亮度不宜过亮，且不应长时间显示固定亮点。 （2）不要将磁性物体靠近示波器，否则会使扫描基线倾斜。3直流电路的基本定律（1）基尔霍夫电流、电压定律（KCL、KVL）R1R2R3E1E2ABI1I2I3在图1-4所示的电路中，按标出的电流参考方向，根据基尔霍夫电流定律，结点A有I1+I2-I3=0成立。根据基尔霍夫电压定律，应有：E1-UR1-UR3=0；或E1-UR1+UR2-E2=0；或E2-UR1-UR2=0成立。 图1-4 实验电路（2）叠加定理在线性电路中，任一支路中的电流（或电压）等于电路中各个独立源分别单独作用时在该支路产生的电流（或电压）的代数和。所谓一个电源单独作用是指除了该电源外其他所有电源的作用都去掉，即理想电压源所在处用短路代替，理想电流源所在处用开路代替，但保留它们的内阻，且电路结构不作改变。由于功率是电压或电流的二次函数，因此叠加定理不能用来直接计算功率。 按图1-4中电流参考方向，E1、E2共同作用下的电流I1应等于E1单独作用下的电流I1¢ 与E2单独作用下的电流I1¢¢ 之和，即：I1=I1¢+ I1¢¢；同理 I2=I2¢+ I2¢¢；I3=I3¢+ I3¢¢。（3）戴维南定理线性有源二端网络ab等效成+-abUOCReq任何一个线性有源二端口网络，对于外电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻的串联形式来代替。理想电压源的电压等于原二端口网络的开路电压UOC ，其电阻（又称等效电阻）等于网络中所有电压源短路、电流源开路时的入端等效电阻Req，见图1-5。图1-5 戴维南定理示意图开路电压的测量方法：a直接测量法：当有源二端网络的等效电阻Req与电压表的内阻相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量开路电压。b零示法：在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大误差。为了消除电压表内阻的影响，采用零示法。即用一个低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为0。然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为二端网络的开路电压UOC。等效电阻的测量方法：a短路电流法：用电压表测得开路电压UOC后，将开路端短路，测其短路电流ISC，则等效电阻Req=UOC/ISC。此方法测量简便，但可能因短路电流过大会损坏电路内部的元件，对于等效电阻较小的二端网络，一般不宜采用。b两次电压测量法：先测开路电压UOC，再在开路端接一个已知负载电阻RL，测RL两端的电压UL，则等效电阻。c半电压测量法：调电位器RL大小，当其两端的电压等于二端网络开路电压的一半时，RL的阻值即为等效电阻Req的值。d直接测量法：当二端网络的等效电阻与万用表内阻相比可忽略不计时，可用万用表欧姆档直接测量二端网络的等效电阻Req。五、实验内容与步骤1用示波器和万用表测量直流电压按表1-1设置示波器各旋钮位置，调节CH1通道的垂直位移旋钮，确定测量直流电压的基准线；表1-1控制键名称作用位置控制键名称作用位置亮度、聚焦适中输入耦合方式GND水平、垂直位移适中扫描方式AUTO垂直工作方式CH1触发源选择CH1Y轴灵敏度（幅度衰减）适中幅度微调校准位置CAL频率微调校准位置CAL将CH1通道接直流电源，“输入耦合方式”由GND拨至DC端；在示波器显示屏上读出直流电压值；用万用表直流电压档测量该电压值，与示波器测量值比较误差。2用示波器测量正弦信号峰峰值将示波器“输入耦合方式”改为AC，其它旋钮的位置如表1-1。函数信号发生器调成1kHz正弦波信号，输出端与示波器CH1通道的探头连接。按照示波器测量幅值的方法测量正弦波信号的峰峰值。填入表1-2。 表1-2函数信号发生器输出信号幅度示波器Y轴灵敏度旋钮位置（V/div）正弦波波峰到波谷的高度（格）h电压峰峰值测量值VP-P= V/div·h3用示波器测量被测信号周期或频率利用示波器测量周期的方法，按下表测量函数信号发生器输出正弦波信号的周期T。在要求不高的情况下，可用f=1/T计算频率。表1-3函数信号发生器输出信号幅度示波器Y轴灵敏度旋钮位置（V/div）正弦波波峰到波谷的高度（格）h电压峰峰值测量值VP-P= V/div·h*4用电阻和电容元件，设计一移相电路，用示波器测量相位差值。5验证叠加定理 在电路分析实验箱上的“基本定律”模块连接实验线路。线路中取E1=3V、E2=6V，测量E1、E2两个电压源单独作用和共同作用时各支路电流，数据填入表1-4，验证结果。表1-4 验证叠加定理I1（mA）I2（mA）I3（mA）计算测量误差计算测量误差计算测量误差E1作用E2作用E1、 E2作用6验证戴维南定理用戴维南定理测量R3支路的电流I3。按实验原理，选择合适的测量方法测量开路电压UOC和等效电阻Req的值。然后用直流电压源和可变电位器分别调出UOC和Req的值，再串联上R3支路，测量R3支路的电流I3，自拟表格。*选做内容：叠加原理实验中，如果在电路的某一位置串联一个二极管元件，通过实验测量验证叠加原理是否还成立。自行设计电路。注意：1一定要接好线后再开电源，切勿带电接线。 2选定参考方向后，按参考方向插入指针式万用表表笔。测量电压或电流时， 如果指针正偏，测量值为正，电压或电流的实际方向与参考方向一致；如指针反偏，则必须调换万用表表笔极性，重新测量，此时，测量值为负正，说明电压或电流的实际方向与参考方向相反。六、思考题：1使用示波器时，调节哪些旋可以实现以下功能：波形稳定；移动波形位置；改变显示波形的个数；改变波形高度；测包含直流成分的信号电压瞬时值。2）在验证戴维南定理的实验中，如果线性二端网络的内阻和你所用的万用电表内阻接近时，应选用实验原理中讲述的哪种方法测量Req值？实验报告要求1分析处理实验数据，验证叠加定理和戴维南定理？2与计算值比较，分析误差原因。3回答思考题。 附 件 基本电量的测量方法在电路实验中，经常要测量各种电路参数。由于各参数的性质不同，所以，在选择测量仪器和测量方法时也有所不同。目前，实验室普遍使用的测量仪器有万用表、交流毫伏表、示波器和钳形电流表等。以下将针对这些常用仪器，介绍一些基本电量的测量方法。电压的测量一、 直流电压1 用万用表测量用指针式万用表（以MF10型为例）测量时，先检查表针是否指示零位，如偏离零位时，可用螺丝刀调节表头上的机械调零旋钮。将黑表笔插入或“”或“”插孔，红表笔插入“+”插孔，功能选择开关置直流电压挡V的合适量程，表笔并联接在被测元件两端或待测电源、负载上，便可由表头读出被测直流电压值的大小。用数字万用表（以UT54型为例）测量时，将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“ VHz”插孔，功能选择开关置直流电压量程挡“V ”的合适量程 ，便可在显示屏上显示出被测直流电压的大小。如被测值前有“”号，表示黑表笔测试端为高电位，红表笔测试端为低电位。反之，显示值前无“”号。注意：在无法预知被测电压大小时，为防止打坏表针，应选择最大量程挡，然后再调整到合适量程上测量。不可带电转换量程开关。 数字表测量时，如显示屏只显示“1”，则表示超量程，应增大量程范围。2用示波器测量（以KENWOOD CS-4125A双踪示波器为例）测量前，将示波器垂直工作方式置于交替（ALT），扫描方式置于自动（AUTO），使荧光屏上显示两条扫描基线，调节示波器Y轴灵敏度的微调旋钮，将其旋置校准状态，按以下步骤测量：1）将垂直输入耦合开关置于“丄”位置，然后根据被测电压极性，调节垂直位移旋钮，使扫描基线位于合适的位置，以此基线作为零电平基准线。2）将垂直输入耦合开关置于“DC”位置。3）将被测电压经探头接入示波器Y轴输入端，从荧光屏上读出此时扫描线偏离零电平基准线的垂直距离H（cm），如图2.1.1所示，以及示波器Y轴灵敏度挡位的指示值SY（V/cm）。则被测直流电压为： 被测直流电压（V）=H（cm）×SY（V/cm）如果探头衰减切换开关置于10的位置，则被测直流电压为：被测直流电压（V）=H（cm）×SY（V/cm）×10 图2.1.1 示波器测量直流电压二、 交流电压1 用万用表测量无论用指针式万用表或数字万用表测量时，其表笔接法均同上，将功能选择开关置交流电压挡“V”的合适量程，即可测出被测交流电压值。注意：万用表测交流电压时，被测电压的频率范围应在40Hz400Hz之间，高于此范围时，测量误差将很大，应改用交流毫伏表测量。另外，测得的电压值是被测交流电压的有效值。2 用示波器测量1）用示波器测量交流电压的峰峰值（Vpp）。其测量方法如下：将垂直输入耦合开关置于“AC”位置。调节示波器Y轴灵敏度的微调旋钮，将其旋置校准状态。将被测电压经探头接入示波器Y轴输入端，根据被测电压的幅度和频率，适当改变Y轴灵敏度和扫描时间的挡位。调“触发电平”旋钮，使波形稳定，如图2.1.2所示。读出荧光屏上被测波形峰峰值的坐标刻度A（cm）、Y轴灵敏度挡位的指示值SY（V/cm），则被测交流电压的峰峰值为：Vpp= A（cm）×SY（V/cm）；如果探头衰减切换开关置于10的位置，则被测交流电压的峰峰值为：Vpp =H（cm）×SY（V/cm）×10。如被测信号是正弦波，则根据有效值与峰峰值的关系，可计算出被测交流电压的有效值为： 有效值V= Vpp/2 图2.1.2 示波器测量交流流电压的峰峰值2）用示波器测量交流电压的瞬时值。如要测量的交流电压是含有直流分量的某点的电压瞬时值时，其测量方法如下：将垂直输入耦合开关置于“丄”位置，调整扫描基线，确定零电平基准线。将垂直输入耦合开关置于“DC”位置。其他步骤同上，读出荧光屏上被测点与零电平基准线间的坐标刻度B（cm）、Y轴灵敏度挡位的指示值SY（V/cm），如图2.1.3所示，则可算出R点的电压瞬时值为：nR= B（cm）×SY（V/cm） 图2.1.3 示波器测量交流流电压的瞬时值3 用交流毫伏表测量（NY4520 型双通道交流毫伏表为例）交流毫伏表测量的是正弦交流电压的有效值。其测量方法如下：1） 开机前，调节机械调零旋钮，使指针指示零位。2）按被测电压的大小选择合适的量程，使指针偏转至满刻度的2/3以上区域。如不能预知被测电压的小，应将量程调到最大挡，然后再逐渐减小。3）接入被测电压，根据量程的挡位按对应的刻度线读数。例如，选择3V量程，应在刻度盘上读满刻度为3的刻度，此时，如果指针指在2的位置，则被测交流电压的有效值即为2V。电流的测量一、直流电流实验中，通常用万用表来测量直流电流。用指针式万用表测量时，与测量直流电压的方法一样，先进行机械调零。然后将黑表笔插入“”插孔，红表笔插入“+”或“*”插孔，功能选择开关置直流电流挡的合适量程，表笔串联接入被测负载回路里，便可由表头读出被测直流电流值的大小。用数字万用表测量时，将黑表笔插入“COM”插孔，当测量最大值为200mA以下的电流时，红表笔插入“mA ”插孔；当测量最大值为20A的电流时，红表笔插入“A”插孔。功能选择开关置直流电流“A ”的合适量程挡，表笔串联接入被测负载回路里，电流值显示的同时，将显示红表笔极性。注意：参看直流电压测量“注意”。二、交流电流1用指针表或数字表测量时，其方法与测直流电流基本相同，只是将功能选择开关置交流电流挡“A”的合适量程。2用钳型电流表测量实验室使用的钳形表为A3380系列数字钳形多用表。可用于测量交直流电压、交流电流、电阻、通断、频率、温度、二极管等。一般常用其测量正在运行的电气线路的交流电流值。测量步骤如下：1）将功能开关置于交流电流量程“A”档位。2）按下板机张开钳口，卡入被测导体。注意：必须是一根单独的导体，如果卡入两根或两根以上的导体，测量将无效。3）为保证测量精度，被测导体应尽量位于钳口中心位置。4）读取液晶显示器上的被测电流值。如LCD 最高位显“1”，说明超量程，应调高档位。注意：交流电流测量的最大量程为600A，为避免损坏仪表，请不要进行超量程值的测量。如果无法预知被测电流的大小，应将功能选择开关置于“600 A”档，再逐步调低。3用示波器测量示波器不能直接测量电流，但可用间接测量的方法计算出电流值。测量方法如下：1）在被测电路中串联一个取样电阻r。2）当电流流过电阻r时，在其两端产生的电压和流过的电流的波形是相同的。3）在荧光屏上，按照用示波器测量电压峰峰值的方法，测出r上的电压峰峰值Urpp，再换算出有效值ur，便可计算出该电路的电流，即。时间的测量实验室通常采用示波器来测量被测信号的时间。一、 周期测量1测量前，先将示波器扫描速度微调置于校准位置。2接入被测信号，调节X轴扫描速度及Y轴灵敏度的挡位，使波形的高度和宽度合适。3适当调节X轴及Y轴的位移旋钮，以及触发电平旋钮，将波形稳定的显示在荧光屏中心位置。4读一个完整周期的水平距离D（cm），以及X轴扫描速度挡位的指示值（t/cm），如图2.3.1所示。则被测信号的周期为： T= D（cm）×扫描速度挡位的指示值（t/cm）如果示波器的扩展×10旋钮被拉出，则被测信号的周期为： T= D（cm）×扫描速度挡位的指示值（t/cm）÷10 图2.3.1 用示波器测量信号的周期二、频率测量对于周期性信号的频率测量，可以采用频率计和示波器进行测量。以下仅介绍示波器测量法。1用测周期法测量由于信号的频率为周期的倒数，因此，可用上述测周期的方法先测出信号周期，然后换算出频率。2用李沙育图形法测量1）将“XY”旋钮按下，使示波器处于“XY”工作方式。此时，CH1通道为Y轴输入端子，CH2通道为X轴输入端子。2）将被测信号fY接Y通道（CH1），已知的且频率可调的标准频率信号fX接X通道（CH2）。3）调节已知信号频率fX，使fYfX=12时，荧光屏上显示波形如图2.3.2所示。fY与fX之比不同，李沙育图形的形状也不同。4）在荧光屏上作两条相互垂直的直线X和Y，且分别与李沙育图形相切，则李沙育图形与直线X、Y的交点数目之比，即是两信号频率之比。即 ，fY=0.5fX其中：NX为水平线与李沙育图形的交点数，NX=2 NY为垂直线与李沙育图形的交点数，NY=4在对测量精度要求不高，且被测信号频率低于20kHz时，也可以使用数字式万用表来简单地测量信号频率。其测量方法是：将黑表笔插入“COM”插孔，红表笔插入“ VHz”插孔，功能选择开关置“kHz”的合适量程挡，表笔并联接到被测信号两端，即可显示出被测信号的频率值。 图2.3.2 李沙育图形测量频率三、 信号任意两点间的时间测量在进行电路暂态响应测试实验时，通常要测量电容充、放电的时间常数，其测量方法如下：1）按周期测量方法，调节示波器相关旋钮，将波形稳定的显示在荧光屏上，并将扫描速度微调置于校准位置。如图2.3.3所示。2）取充电过程测量值。3）首先在荧光屏上读出稳态值uC()的坐标刻度H（cm），算出0.632×H的值对应的坐标刻度L（cm） ，在纵轴上找到该值对应的点，通过该点做水平线与响应波形相交于A点，再通过A点做垂线和横轴相交，读出水平距离T（cm），以及X轴扫描速度挡位的指示值（t/cm），则时间常数为：= T（cm）×扫描速度挡位的指示值（t/cm） 图2.3.3 用示波器测量时间常数相位的测量测量相位，通常是指两个同频率的信号之间相位差的测量。以下介绍如何用示波器测量相位差。 方法一： 1将示波器的显示方式置“交替”档位。2为了获取频率相同但相位不同的两个被测信号Ui和UR，可采用图2.4.1所示的RC移相电路。将信号发生器的输出调至频率为1KHz、幅值为2V的正弦波，Ui和UR分别与示波器的CH1和CH2输入端相连。为便于稳定波形，比较两波形相位差，应使内触发信号取自被设定作为测量基准的Ui信号。图2.4.1 两波形间相位差测量电路3调节CH1和CH2通道的Y轴灵敏度开关位置，在荧屏上显示出易于观察的两个相位不同的正弦波形Ui及UR，如图2.4.1所示。读出两波形在水平方向的差距X（cm），及基准信号Ui一个周期在水平方向的长度XT(cm)，即可计算出两波形的相位差为： =×360°方法二：利用李沙育图形法，也可以测量出两个频率相同而相位不同的正弦波相位差。1将“XY”旋钮按下，使示波器处于“XY”工作方式。此时，CH1通道为Y轴输入端子，CH2通道为X轴输入端子。2将方法一中的两个被测信号Ui和UR，分别加到示波器的Y轴和X轴输入端，此时，荧光屏上将显示出如图2.4.2所示的图形。图2.4.2 用李沙育图形法测相位差3根据+X轴（或+Y）上截距X1（或Y1）与幅值Xm（或Ym）之比，可计算出Y轴上所加信号与X轴上所加信号之间的相位差为 =注意：此方法只能测相位差的绝对值，至于超前与滞后的关系，应根据电路工作原理进行判断。功率的测量测量功率时，通常采用电动式功率表。在使用时，将表中的可动线圈作为电压线圈，与分压电阻串联后与负载并联；固定线圈作为电流线圈，与负载串联。具体测量方法如下： 1.接线时，必须保证电流线圈要与负载串联，电压线圈要与负载并联。2电压线圈与电流线圈的接线柱中各有一个“*”标记，称为极性端。接线时需将极性端连接在一起，并且一定要接在电源端，否则会产生测量误差。如图2.5.1所示。 图2.5.1 功率表接线图3测量中，若功率表指针反偏，可以将接在电压线圈或电流线圈的两根导线对调，再进行测量。4电流线圈的电流及电压线圈的电压都不能超过规定值。 实验二RC一阶电路响应测试一、实验目的 1. 掌握RC一阶动态电路零状态响应和零输入响应的概念。 2. 学习电路时间常数的测量方法。 3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。 4. 进一步学会用示波器观测波形。二、仪器设备1TPEA3模拟电路实验箱 1台2YB1602P 系列功率函数信号发生器 或EM1652 系列数字信号源 1台3KENWOOD CS-4125A 20MHz 2通道示波器 1台三、实验原理1 RC电路的方波响应图2-1（a）所示为RC串联电路。为了用示波器观察电路的暂态过程，用方波来代替输入阶跃信号。在ui端加方波信号时，电容两端的响应波形如图2-1（c）所示。图2-1 方波激励下电容的响应波形图（c）中，ab段曲线是电容器的充电过程，即零状态响应过程。此过程维持时间的长短与时间常数有关，=RC。当t=时，电容电压uC（）=0.632Um（Um为方波信号的峰值）；当t=5时，电容电压uC（5）=0.993Um。通常认为t=5时，电路暂态过程结束，进入新的稳定状态。bc段是电容器的放电过程，即零输入响应过程。当t=时，电容电压uC（）=0.368Um；当t=5时，电容电压uC（5）=0.007Um，此时电路已接近稳定状态。图2-2 输入正负对称方波时电容的响应波形由于函数信号发生器输出的是正负对称的方波，因此，当此信号作为RC电路的阶跃信号时，电路是一个输入阶跃和电容初始值均不为零的全响应过程，如图2-2。2用示波器测量时间常数在电容充电响应波形上，沿波形在纵轴上找到0.632Um值的点，通过该点做垂线与横轴相交，读出该点到充电波形起始端之间的格数a，则时间常数= a×扫描时间s/div。 （注意扫描微调要放在CAL校准位置）。3微分电路和积分电路 微分电路和积分电路是电容器充放电现象的一种应用，电路如图2-3所示。微分电路中，当时间常数很小时，输出电压uR正比于输入电压ui的微分，即；积分电路中，当时间常数很大时，输出电压uC正比于输入电压ui的积分，即。 (a)微分电路 (b) 积分电路 图2-3 微分电路与积分电路当输入电压ui的波形为正负对称的方波时，微、积分电路输入、输出电压波形如图2-4所示。如改变时间常数与方波脉冲宽度tP的比值，电容器充放电的快慢就不同，因此输出电压的波形就不同。 (a) 微分电路uR波形 (b) 积分电路uC波形图2-4 微分、积分电路输出波形在微分电路中，当>>tP时，电容器充电很慢，输出电压uR与输入电压ui的波形很相近。随着和tP比值的减小，电阻两端电压uR的波形逐渐变成正负尖脉冲，如图2-4（a）所示。越小，尖脉冲越陡。因此，构成微分电路的条件是：（1）<<tP（通常<0.2 tP），（2）从电阻两端输出。在积分电路中，当tP时，电容器充放电较快，电容两端的波形如图2-1（c）所示。当>>tP时，电容器充电缓慢，后又经电阻缓慢放电，电容两端电压uC的波形逐渐变成三角波，越大，充放电越缓慢，输出三角波的线性度越好，如图2-4（b）所示。因此，构成积分电路的条件是：（1）>>tP（通常>5 tP），（2）从电容两端输出。四、实验内容1根据RC电路的全响应波形，观察零状态和零输入响应过程，并通过波形测量时间常数由函数信号发生器输出Upp3V、f1kHz（tP=T/2=0.5ms）的方波作为阶跃信号。设计实验电路，在元件参数满足要求时，通过示波器测量时间常数，并与计算值比较误差。2观察RC电路的微分响应按实验原理选择电阻、电容参数及方波信号的频率，观察<< tP（一般<0.2 tP）时ui和uR的波形，并测量uR峰峰值。改变电阻或电容的参数，使值增大时，观察uR波形的变化。3观察RC电路的积分响应按实验原理选择电阻、电容参数及方波信号的频率，观察>>tP时ui和uC的波形，并测量uR峰峰值。改变电阻或电容的参数，使值减小时，观察uC波形的变化。*选做内容：观察RLC二阶串联电路响应波形取电感L=10mH，电容C=0.01uF，电阻R接10k电位器，连接成串联电路。调节R，用示波器观察当, 和时的过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种阻尼波形。五、实验注意事项1实验前，掌握示波器各旋钮的功能。观察双踪时，要特别注意相应开关、旋钮的操作与调节。2信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起“共地”， 以防外界干扰而影响测量的准确性。3示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗，以延长示波管的使用寿命。六、思考题1什么样的电信号可作为RC一阶电路零输入响应、 零状态响应和完全响应的激励源？2当输入方波信号频率升高或降低时，如保持R、C值不变，其响应是否改变？通过实验验证。3何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件？ 它们在方波序列脉冲的激励下，其输出信号波形的变化规律如何？这两种电路有何功用？七、实验报告1根据实验观测结果，在方格纸上绘出RC一阶电路充放电时uC的变 化曲线，由曲线测得值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。2根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件，阐明波形变换的特征。实验三 三相交流电路一、实验目的1验证三相电路中线量与相量的关系；2学习三相负载的星形和三角形联接方法，观察中线的作用；3学习用二瓦表测量有功功率。二、实验仪器电机与电力控制实验装置 一台数字万用表 一块A3380系列钳型表 一台三、预习要求 1）复习三相交流电路的内容，熟悉实验步骤，写预习报告。 2）预习A3380系列钳型表的使用（见附录）。3）根据负载（灯泡25w，230V）的参数估算电路中负载电流的大小。4）复习三功率表的使用。四、实验内容及步骤 1电灯负载作Y形联接，如图3-1：（负载为25w，230V灯泡）图3-1 负载作Y形联接（1）每相开3盏灯构成对称负载，当电源电压为线电压380V时，分别在有中线和无中线两种情况下测量各负载上的相电压、相电流及中线电流I0、填入下表。（2）每相分别开1、2、3盏灯构成不对称负载，分别在下面两种情况下测量各负载上的相电压、相电流及中线电流I0，填入下表，比较两种情况下，每相之间灯的亮度有无变化。 量 名相电压 中线各相电流及灯亮度灯数亮度比较灯数亮度比较灯数亮度比较对称有中线380V无中线380V不对称有中线380V无中线220V2电灯负载作形联接，如图3-2：（负载为25w，230V灯泡）电源电压为线电压220V，负载作三角形联接，分别在对称负载（每相3盏灯）及不对称负载（123盏灯）两种情况下，测量每相的线电流及相电流，并观察两种情况下，每相之间灯的亮度变化。 图3-2 负载作形联接线电流相电流IAIBICIABIBCICA对称不对称3用二瓦表法测三相有功功率三相三线制供电系统中，无论三相负载是否对称，也无论负载是Y接还是接，都可用二瓦表法测量三相负载的总有功功率。实验电路如图3-3所示。分别测量Y接和接对称负载时的功率，数据填入下表。连线时注意功率表的电流线圈要串联在电路中，电压线圈要并联在电路中。 图3-3负载情况测量数据P1（W）P2（W）P总（W）Y接对称负载380V接对称负载220V测量时如功率表显示负值，应将功率表电流线圈两个端子对调（不能调换电压线圈端子），同时读数应记为负值。五、实验报告要求1用实验数据说明在什么情况下电压、电流的线、相量间有关系？2在什么情况下才能取消中线？3如何用一瓦表测量负载对称及不对称时的三相有功功率。实验四 三相异步电动机的控制 一、实验目的1看懂三相异步电动机铭牌数据和定子三相绕组六根引出线在接线盒中的排列方式；2根据电动机铭牌要求和电源电压，能正确连接定子绕组(Y形或形)；3了解按钮、交流接触器和热继电器等几种常用控制电器的结构，并熟悉它们的接用方法；4通过实验操作加深对三相异步电动机直接起动和正反转控制线路工作原理及各环节作用的理解和掌握，明确自锁和互锁的的作用； 5学会检查线路故障的方法，培养分析和排除故障的能力。二、实验仪器与设备 电动机控制综合实验台 一台 导线若干 万用表一只三、预习要求1. 复习三相异步电动机直接启动和正反转控制线路的工作原理，并理解自锁、互锁及点动的概念，以及短路保护、过载保护和零压保护的概念。2复习交流接触器的工作原理。四、实验内容与步骤认识实验装置上复式按钮、交流接触器和热继电器等电器的结构、图形符号、接线方法；认真查看异步电动机铭牌上的数据，按铭牌要求将三相定子绕组接成接。三相调压器输出端U、V、W调为线电压220V。图4-1 三相鼠笼式异步电动机的点动控制1. 点动控制开启电源控制屏总开关，按启动按钮，调节调压器输出线电压220V后，按停止按钮，断开三相电源。按图4-1点动控制线路接线，先接主电路，即从三相调压输出端U、V、W开始，经接触器KM的主触点，热继电器FR的热元件到异步电机M的三个定子绕组端，用导线按顺序串联起来。主电路检查无误后，再连接控制回路，即从三相调压输出端的某相(如V)开始，经过热继电器FR的常闭触点、接触器KM的线圈、常开按钮SB1到三相调压输出的另一相(如W)。接好线路，经指导教师检查后，方可进行通电操作。（1）按电源控制屏启动按钮，接通220V三相交流电源。 （2）