电路与及模拟电子技术实践实验指导书.pdf

电路与及模拟电子技术实践实验指导书目 录前言.3实验一 电路元件伏安特性的测试.6实验二 基尔霍夫定律.1 1实 验 三 叠 加 定 理.1 3实 验 四 戴 维 南 定 理.1 6实验五 运算放大器和受控源.2 1实验六 典型电信号的观察与测量.3 0实验七 R C 一阶电路的响应测试.3 4实验八 正弦稳态交流电路相量的研究.3 9实验九 B J T 单管共射电压放大电路.44实验十 0 T L 功率放大电路.5 2实验十一差分式放大电路.5 7实验十二 负反馈放大电路.6 3实验 十 三 集成运放基本应用之一一模拟运算电路.6 8实验十四 集成运放基本应用之二一电压比较电路.7 4实验十五集成运放基本应用之三一波形发生电路.7 9附录一 S S-7 80 2 型示波器使用介绍.85附 录 二 C S-4 1 3 5 型示波器使用说明.1 0 4附录三 晶体管特性图示仪简介.1 1 1附录四 用万用电表检测常用电子元器件.1 1 8附录五 电阻器标称值及精度色环标志法.1 2 3附录六 放大器干扰和噪声的抑制及自激振荡的消除.1 2 5-X X.1刖百 电路与电子学实验是配合 电路与电子学理论课的教学而开设的，其目的是：1、验证、加深理解和巩固所学的电路理论知识；2、熟悉电路中常用元件、器件的各种性能；3、学习各种常用电表、仪器、设备的使用方法，熟练掌握和正确使用常用电子仪器；4、熟悉电子电路的测量技术和调试方法；5、学会处理实验数据，分析实验结果，编写实验报告；6、培养严谨和实事求是的科学作风和团结协作的团队精神。实验项目包括电路基础和模拟电子技术两部分的内容，分别在电路基础实验室和电子技术实验室进行。电路基础实验所用的大部分元、器件已经固定在实验装置上，实验时只需作正确的连线就可组成实验电路，模拟电子技术实验则除了正确连线组成电路之外，还要考虑元件的合理布局等，才能构成良好的实验电路。在电路基础实验中，一些常用的仪器设备，如直流稳压电源、交、直流电压表及电流表、函数信号发生器等己经固定安装在实验装置上，示波器则是另外独立放在实验台上，这些常用电子仪器的使用贯穿于各个实验内容中，实验前必须仔细阅读附录中有关仪器设备的使用说明。在电路基础实验中要求同学们认真掌握常用电子仪器的使用方法和各种测量技术，因为接下来的模拟电子技术的实验，也基本上使用相同的仪器以及测量技术，尽管这些仪器的型号规格可能会有所不同，但是其工作原理和使用方法基本上是相同的，例如只要掌握了 SS-7802型示波器的使用方法，也就会使用CS-4135型示波器了。本实验课要求学生对每个实验电路实验前要预先做理论分析和计算，在实验中要亲自动手安装、调整和测试电路，边做实验边思考，运用所学理论知识对实验数据进行分析，解释实验中出现的各种现象和解决实验中出现的各种问题，从而达到巩固和加深理解所学理论知识、培养基本实验技能和动手能力、提高分析问题和解决实际问题能力的目的。因为实验技术必须有理论基础的支持，鉴于实验课与理论课并进的情况，为了有效地进行实验，达到实验的目的，要求同学们对理论知识的掌握一定要与理论教学进度保持同步。为了能在规定时间内顺利完成实验任务，达到实验目的，每次实验前必须做好充分准备。要仔细阅读有关本次实验的内容，明确本次实验的目的和要求，理解实验步骤和需要测试、记录的数据的意义，做好预习要求中提出的各事项，复习与实验内容有关的理论知识和仪器设备的使用方法等，并做好预习笔记。另外还必须在实验前准备好所需的元件、器件、仪器设备和工具等。进实验室后，立即着手安装电路并展开调整测试工作，否则将不能高效地进行实验，甚至不能在规定的时间内完成实验任务。本实验课中全部实验都是实物实验，计算机电路仿真技术的应用根据教学情况自行练习，并尽量将理论学习、电路仿真、实物实验有机地结合起来。要提醒的是：真正的动手能力与实验技能必须通过实物实验才能获得，同学们务必高度重视实物实验。实验过程中应该注意如下事项：1、对220V以上的市电操作时要特别小心，防止发生触电事故，注意人身安全和仪器设备安全；2、检查所用的仪器设备是否完好，是否能满足本次实验要求；3、按实验要求安装电路，经反复检查无误后方可接通电源；4、操作仪器设备的开关旋钮时用力不要过猛，以防损坏；5、实验进行中如果发现异常气味或其他异常现象时，应立即切断电源并报告指导老师，待找出原因并排除故障后，方可继续进行实验；6、完成实验内容后，测得的原始数据等需经指导教师检查认可后才能拆卸实验电路。拆卸前必须先切断电源。最后将全部仪器设备和器材复归原位，清理好实验台面、摆放好凳子，经指导教师验收并签名后，方可离开实验室；7、要爱护仪器设备、元件、器材、工具以及实验室内的所有公共财物。每次实验后按照老师要求编写实验报告，实验报告要用正规的实验报告纸编写，耍求书写工整、条理清晰、说理清楚、用词准确、文句通顺。实验报告应包括如下内容：I、实验名称、日期、班级、学号、实验人姓名、同组人姓名；2、实验目的、实验原理、实验电路图、所用仪器的型号（或规格）等；3、原始实验数据，根据原始实验数据整理成的表格或绘制出的曲线、波形图等。曲线、波形图要画在坐标纸上，比例尺要适当，坐标轴上要注明物理量的单位和分度，耍标明实验数据所对应的点，曲线要光滑均匀；4、对实验结果进行的分析、讨论。编 者实验一电路元件伏安特性的测试一、实验目的1.学会识别常用电路元件的方法2.掌握线性电阻、非线性电阻元件伏安特性的逐点测试法二、原理说明任何一个二端元件的特性可用该元件上的端电压U与通过该元件的电流I之间的函数关 系I=f(U)来表示，即 用I-U平面上的一条曲线来表征，这条曲线称为该元件的伏安特性曲线。1.线性电阻器的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，如 图 1中a曲线所示，该直线的斜率等于该电阻器的电阻值。2.一般的臼炽灯在工作时灯丝处于高温状态，其灯丝电阻随着温度的升高而增大，通过白炽灯的电流越大，其温度越高，阻值也越大，一般灯泡的“冷电阻”与“热电阻”的阻值可相差几倍至十几倍.3.一般的半导体二极管是一个非线性电阻元件，其特性如图1 T中b曲线。正向压降很小(一般的楮管约为0.2 0.3 V,硅管约为0.5 0.7 V),正向电流随正向压降的升高而急骤上升，而反向电压从零一直增加到十多至几十伏时，其反向电流增加很小，粗略地可视为零。可见，二极管具有单向导电性，但反向电压加得过高，超过管子的极限值，则会导致管子击穿损坏。4.电压源理想电压源和实际电压源的符号和伏安特性如图l-2 a,和图l-2 b 所示。三、实验仪器1、电 路 实 验 箱 一 台2、直流毫安表 一只3、数字万用表 一只四、实验内容L 测定线性电阻器的伏安特性按 图 b3接线，检查无误后，接入直流稳压电源，调节直流稳压电源的输出电压U,从 0伏开始缓慢地增加，直到1 0 V,记下相应的电压表和电流表的读数。2.测定半导体二极管的伏安特性按 图 b4接线，测量2 C K 半导体二极管D的 V-A 特性，R为 2 0 0。的限流电阻，测量其正向特性时，其正向电流不得超过1 0 0 m A,正向压降可在0 0.7 5 V 之间取值。特别是在0.5 0.7 5 之间更应多取几个测量点。作反向特性实验时，只需将图中的二极管D反接，且其反向电压最大可加到2 0 V 左右。1）正向特性严格按照正向特性接线，经检查无误后，开启直流稳压电压源，调节输出电压,使电流表读数为表l-3 a 中的数值，在曲线弯曲部位可适当多取儿点。表l-3a正向特性实验数据I(m A)01 n A1 0 u A1 0 0 U A1 m A31 02 03 04 09 01 5 0U(v)2）反向特性严格按照反向特性接线，经检查无误后，开启直流稳压电压源，调节输出电压，按表l-3 b中的电压数值测量电流表读数。表l-3 b反向特性实验数据I (m A)05101 52 0253 0U(v)3.测定电压源的伏安特性1）实际电压源V-A特性测量首先，选取一个5 1 Q的电阻作为稳压电源的内阻与稳压电源串联组成一个实际电压源模型，如图15所示，其负载电阻分别取6 2 0 Q、5 1 0。、3 9 0、3 0 0 Q、2 0 0。、1 0 0 Q,按表测量数据。R(Q)开路6 2 05 1 03 9 03 0 02 0 01 0 0U(V)1 0I(m A)02）理想电压源V-A 特性测量关掉电源，将 图 1-5 中实际电压源中的5 1 Q电阻去掉构成近似理想电压源，按下表测量理想电压源V-A 特性数据。R (Q )6 2 05 1 03 9 03 0 02 0 01 0 0U(V)I (m A)五、实验注意事项1 .测二极管正向特性时，稳压电源输出应由小至大逐渐增加，应时刻注意电流表读数不得超过1 5 0 m A,稳压电源源输出端切勿碰线短路。2 .进行不同实验时，应先估算电压和电流值，合理选择仪表的量程，勿使仪表超量程，仪表的极性亦不可接错。六、思考题1 .线性电阻与非线性电阻的概念是什么？电阻器与二极管的伏安特性有何区别？2 .设某器件伏安特性曲线的函数式为I =f（U）,试问在逐点绘制曲线时，其坐标变量应如何放置？七、实验总结1 .根据各实验结果数据，分别绘制出各元件的伏安特性曲线。（其中二极管的正、反向特性均要求画在同一张图中，正、反向电压可取为不同的比例尺）2 .根据实验结果，总结、归纳被测各元件的特性。3 .教师给出各小组成绩。实验二基尔霍夫定律一、实验目的1 .验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。2 .加深对电流、电压参考方向或极性的理解。二、原理说明基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及多个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律和电压定律。即对电路中的任一个节点而言，应有工1 =0；对任何一个闭合回路而言，应有 U=0。运用上述定律时必须注意电流的正方向，此方向可预先任意设定。三、实验仪器1、电 路 实 验 箱 一 台2、直流毫安表 两只3、数字万用表 一只四、实验内容实验线路如图2T所示。1 .实验前先任意设定三条支路的电流参考方向，可用如图中的L、A、所示。2 .分别将两路直流稳压电源（一路如E i 为+3 V 稳压电源，另一路，如 E?为 6 V 直流稳压源）接入电路。RI=R2=R3=1KQ 3 .将直流毫安表分别串联在三条支路中（注意支流毫安表的“+、一”极和电流参考方向）。4 .确认连线正确后，再通电，记录电流值。5 .用直流数字万用表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录之。被测量L C m A)L(m A)L,(m A)E i(v)E2(V)UA C(v)U.w(v)UA B(V)UCB(V)U(v)计算值测量值相对误差五、实验注意事项1 .所有需要测量的电压值，均以电压表测量读数为准，不以电源表盘指示值为准。2 .防止电源两端碰线短路。3 .若用指针式电流表进行测量时，要识别电流插头所接电流表的“+、一”极性。倘若不换接极性，则电表指针可能反偏（电流为负值时），此时必须调换电流表极性，重新测量，此时指针正偏，但读得的电流值必须冠以负号。六、预习思考题1 .根据图27的电路参数，计算出待测电流L、卜、h和各电阻上电压值，记入表中，以便实验测量时，可正确选定毫安表和电压表的量程。2 .实验中，若用万用电表直流毫安档测各支路电流，什么情况下可能出现毫安表指针反偏，应如何处理，在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示呢？七、实验总结1 .根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证K C L的正确性。2 .根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证K V L的正确性。3 .将理论计算结果与实验测量结果进行比较，分析误差原因。4.心得体会及其他。实验三叠加定理一 实验目的1.验证线性电路的叠加定理。2.正确使用稳压电源和万用电表。二、原理说明线性电路的齐次性和叠加性。如果把独立电源称为输入或激励，由它引起的支路电压、支路电流称为输出或响应，则:线性电路的齐次性（或称比例性）是指：电路的输出（响应）与输入（激励）成正比关系，即当激励信号（某独立源的值）增加或减小K倍时，电路的响应（即在电路其他各元件上所建立的电流和电压值）也将增加或减小K倍。线性电路的叠加定理（叠加性）可表述为：在任一线性网络中，多个激励同时作用时的总响应等于每个激励单独作用时引起的响应之和。所谓某一激励单独作用，就是除了该激励外，其余激励均为零值（即理想电压源短路，理想电流源开路），但零值激励电源的内阻或内电导必须保留在电路中。对含有受控电源的线性电路，叠加定理也是适用的。在线性网络中，功率是电压或电流的二次函数，叠加定理不适用于功率计算。三、实验仪器1、电路实验箱台2、直流毫安表两只3、数字万用表一只四、实验内容验证叠加定律的实验线路如图3-1所示。1.实验前，先取Ei=10V,Ez=6V（须用万用表重新测定），并任意设定三条支路的电流参考方向，如图中的L、h、13所示。断开电源待用，R3+R4调到1KQ。2.分别将两路直流稳压电源接入电路，令Ei=10V,E2=6 V,经教师检查后再通电源开关。测量两个电源同时作用和分别单独作用时的支路电流上，记入下列表格中。注意：一个电源单独作用时，另一个电源须从电路中取出，并将空出的两点用导线连起来，特别注意：千万不可将不作用的电源（&或E?）用短接置零！还要注意电流（或电压）的正负极性。（注意：用指针表时，凡表针反偏的表示该量的实际方向与参考方向相反，应将表针反过来测量，数值取负值！）3.用直流数字电压表分别测量两路直流电源及各电阻上的电压值。测量项目实验内容E i(v)E?(v)I s(m A)URI(v)(v)UR3(v)E i 单独作用员 单独作用Ei、员共同作用（验证叠加性）五、实验注意事项1 .防止电源两端碰线短路。2 .注意仪表量程的及时更换。3 .所有需要测量的电压值，均以电压表测量读数为准，不以电源表盘指示值为准。4 .用电流插头线测量各支路电流时,应注意仪表的极性，及数据表格中“十、一”号的记录。5 .用指针式电流表测量电流时，把电流表接入电路实际上就确定了被测电流的参考方向是由电流表的“十”端指向“一”端，若被测电流由“十”端流入，指针正向偏转，电流为正值：若被测电流由“一”端流入，指针反向偏转，电流为负值，这时必须调换电流表极性，重新测量，指针才会正向偏转，但读得的电流值必须冠以负号。六、预习思考题1 .实验中，若用指针式万用电表的直流毫安档测各支路电流，什么情况下可能出现毫安表指针反向偏转，应如何处理，在记录数据时应注意什么？若用直流数字毫安表进行测量时，则会有什么显示呢？2 .叠加定理中3、民分别单独作用，在实验中应如何操作？可否直接将不作用的电源化|或 2）短接置零？七、实验总结1 .根据实验数据，选定实验电路中的任一个节点，验证K C L 的正确性。2 .根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证K V L 的正确性。3 .根据实验数据验证线性电路的叠加性。4 .各电阻器所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？试用上述实验数据，进行计算并作结论。5 .通过实验步骤及分析表格中的数据，得出叠加性成立与否的结论。6 .用电路理论的叠加定理重新验证一次。6 .心得体会及其他。实验四戴维南定理一 实验目的1.验证戴维南定理。2.掌握测量线性有源一端口网络的外特性和戴维南等校电路的外特性。二、原理说明1.戴维南定理：含源线性单口网络，不论其结构如何复杂，就其端口来说，可以等效为一个电压源串联电阻支路，电压源的电压等于该网络的端口开路时的电压瓦，串联电阻R。等于该网络中所有独立源为零时，从端口看进去的等效电阻。Ik和 R。称为含源单口网络的等效参数。2.含源线性单口网络等效参数的测量方法1)开路电压的测量方法直接测量法：在含源单口网络的等效内阻Req与电压表的内阻Rv相比可以忽略不计时，可用电压表直接测其输出端开路时的开路电压Ik2)等效输入电阻Req的测量方法(1)方法一：将独立源去掉，在测试端口加一已知电压U,测量该端口的总电流，则等效电阻为：R卡;该法适用电压源内阻较小和电流源内阻较大的情况(因为实际电源有内阻，电源去掉同时，也将内阻去掉了)。(2)方法二：开路电压、短路电流法在含源单口网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压瓦，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc,则内阻为该法适用等效电阻较大，而短路电流不超过额定值的情况，否则要损坏电源。(3)方法三：两次电压测量法测量图如图4 7 所示，第一次测量ab端的开路电压U oc,第二次在ab端接一已知电阻 R.(负载电阻)，测量此时a、b 端的负载电压U,则 a、b 端的等效电阻Req为:该法克服了上两种方法的不足，在测量中常被采用。如果用戴维南等效电路(图4-2)代替原有源二端网络，则它的外特性U=f(I)应与有源二端网络的外特性完全相同。三、实验仪器1、电路实验箱一台2、直流毫安表一只3、数字万用表一台四、实验内容1.用戴维南定理求支路电流h被测含源单网络如图4-3虚线框内所示。1）按照图4-3 接线，经检查无误后，采用直接测量法测定有源二端网络的开路电压U o c o2）测定等效电阻上,（1）采用方法二测量。首先利用上面测得的开路电压I k,在毫安表的最大量限的条件下，可直接测量短路电流，并记录在表中。（2）采用方法三测量.接通负载电阻R i,调节电位器R”使 R i=l k Q,使毫安表短接，测量此时的负载端电压 U,并记入表中，计算等效电阻。取（1）和（2）两次的平均值作为R w。2 .测定有源二端网络的外特性。调节电位器R 4,即改变负载电阻R i 之值，在不同负载下，测量相应的负载端电压和流过负载的电流，共取五个点将数据记入自拟的表格中。测量时注意，为了避免电表内阻的影响，测量电压U时，应将接在A C 间的毫安表短路，测量电流I 时，将电流表从A,B 端拆除。若采用万用表进行测量，要特别注意换挡。3 .测定戴维南等效电路的外特性。将另外一路稳压电源的输出电压调节到等于实测的开路电压U o c 值，以此作为理想电压源，调节电位器R 6,使 R 5+R 6=R e q,并保持不变，以此作为等效内阻，将两者串联起来组成戴维南等效电路。按图4-4 接线，经检查无误后，重复上述步骤测出负载电压和负载电流，并将数据记入自拟的表格中。对戴维南定理进行验证。五、实验注意事项1 .注意测量时，电流表量程的更换。2 .用万用电表直接测R 时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用电表，其次，欧姆档必须经调零后再进行测量。3 .注意：电源置零时不可将稳压源短接。4.改接线路时，要关掉电源。六、预习思考题1.求戴维南等效电路时，可直接短路测出Isc的条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？实验前对图4-3线路预先作好计算，以便调整实验线路及测量时可准确地选取电表的量程。2.说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点。七 实验报告1.应用戴维南定理，根据实验数据计算R3支路的电流，并与理论计算结果比较，并分析产生误差的原因。2.在同一坐标纸上作出两种情况下的外特性曲线，并作适当分析，判断戴维南定理的正确性。3.心得体会及其他。实验五运算放大器与受控源一、实验目的1 .了解用运算放大器组成四种类型受控源的电路原理。2 .掌握测试受控源转移特性及负载特性的方法。3 .加深对受控源的理解。二、原理说明1.运算放大器，筒称运放(0 P),是用集成电路技术制作的有源多端器件。它的三个主要端子是两个输入端和一个输出端。运放的电路符号及等效电路如图5 1 所示。图 5 1若信号从“+”端输入，则输出信号与输入信号相位相同，故 +”端称为同相输入端；若信号从“一”端输入，则输出信号与输入信号相位相反，故“一”端称为反相输入端。当同相输入端输入电压U.而反相输入端输入电压5时，运算放大器的输出电压为Uo=Ao(Up-Un)其中A。是运放的开环电压增益。满足下列条件的运放为理想运放：(1)开环增益A()=o o(2)输入电阻R)S o o(3)输出电阻Ro=0因此理想运放具有下列两个重要特征：(1)因 为 A o 无穷大，因此有Up=un(虚短)(2)因 为 R,无穷大，因此有i p=O in=o (虚断)以上重要特征是分析运算放大器电路的关键。另外要使运放正常工作，还须接有正、负直流工作电源(称双电源)，有的运放可用单电源工作。2、理想运放的电路模型是一个受控源-电压控制电压源(即VC VS),如图5 1 所示，在它的外部接入不同的电路元件，可构成四种基本受控源电路，以实现对输入信号的各种模拟运算或模拟变换。3、受控源是由电子器件抽象出来的一种模型，它并非严格意义上的电源。独立电源代表外界对电路施加的影响或约束，例如信号源。而受控源只是表明电路内部电子器件中所发生物理现象的一种模型，用于表明电子器件的电压、电流转移关系的一种方式。它含有两条支路，-条为控制支路，这条支路或为开路或为短路，另-条为受控支路，这条支路或用一个受控“电压源”表明该支路的电压受控制的性质，或用一个受控“电流源”表明该支路的电流受控制的性质。故受控源又称为非独立电源。当受控源的电压和电流(称为受控量)随控制支路的电压或电流(称为控制量)成正比例变化时，受控源是线性的。根据受控量与控制量的不同，受控源可分为四类：电压控制电压源(VC VS)、电压控制电流 源(VC C S)电流控制电压源(C C VS)、电流控制电流源(C C C S)o电路符号如图5 2所示。图 5-24、受控源的受控量与控制量之比称为转移函数。四种受控源的转移函数分别用口 人g-、rm和 a表示。它们的定义如下(1)压控电压源(VC VS)Ua =f (Ui)U=U2/UI称为转移电压比(或电压增益)。(2)压控电流源(VC C S)I z =f(Ul)g m I 2/U1 称为转移电导。(3)流控电压源(CCVS)U2=f(Ii)rm=U 2/I i称为转移电阻。(4)流控电流源(CCCS)L=f(I i)。=h/L称为转移电流比(或电流增益)。5、实验中采用的是由运算放大器组成的四种受控源，具体电路介绍如下：(1)压控电压源(VCVS)如图53所示由于运放的虚短特性，有un UU p=U n=Ul 12=R2 R2又因运放内阻为8 有i,=i2u.R.因此 u2=i iRi+i2R2=i2(R1+R2)=(R1+R2)=(1+)uiR2 R2即运放的输出电压U2只受输入电压UI的控制与负载RL大小无关，电路模型如图5 2(a)所示。转移电压比 口=u上9=1+R.,%R?u为无量纲，又称为电压放大系数。这里的输入、输出有公共接地点，这种联接方式称为共地联接。(2)压控电流源(VCCS)将图53的R看成一个负载电阻R i,如图54所示，即成为压控电流源VCCSo此时，运放的输出电流即运放的输出电流或只受输入电压山的控制，与负载R.大小无关。电路模型如图5 2(b)所示。i,1转移电导 gm=-(S)5 R这里的输入、输出无公共接地点，这种联接方式称为浮地联接。(3)流控电压源(C C VS)参考电路如图5 5 所示由于运放的“+”端接地，所以uP=0,“一”端电压u”也为零，此时运放的“一”端称为虚地点。显然，流过电阻R 的电流就等于网络的输入电流i s。此时，运放的输出电压u z=-i R=-i s R,即输出电压u z 只受输入电流i s 的控制，与负载 Ri 大小无关，电路模型如图5 2(c)所示。转移电阻 r=u9=R(Q)i s此电路为共地联接。注意：实际实验时如果没有可调电流源，则控制电流可用L 5 V 的电压源串联一可调电阻实现。(4)流控电流源(C C C S)参考电路如图5 6所示图 5-6ua=i2R2=-i i RiR,1 R1 Rji i.=i i+i 2=i i+3=(1 +)i i=(1+)i sK2R2R2即输出电流八只受输入电流i s的控制，与负载R大小无关。电路模型如图5 2(d)所示i./凡、转移电流比 a =(1+)i s R2a为无量纲，又称为电流放大系数。此电路为浮地联接。注意：实际实验时如果没有可调电流源，则可调的控制电流可用L 5 V 的电压源串联一可调电阻实现。三、实验设备1、电路实验箱 一台2、直流毫安表 二只3、数字万用表 一台四 实验内容本次实物实验中受控源全部采用直流电源激励，对于交流电源或其它电源激励，实验结果是一样的。1.测量受控源V C V S 的转移特性U2=f (U,)及负载特性u2=f (11)实验线路如图57。5为可调直流稳压电源，R.为可调电阻箱。图 5-7(1)固定R=2 K Q,调节直流稳压电源输出电压口，使其在0 3V范围内取值，测量口及相应的&值，绘制U2=f(Ul)曲线，并由其线性部分求出转移电压比N。(2)保持U i=1.5V,令 盘阻值从1KQ增至5K Q,测 量 保 及 绘 制 保=f(h)曲测量值u1(V)0 0.5 1 1.5 2 2.5U2(V)计算值u线。RL(KQ)1 2 3 4 5 6U2(V)Il(m A)注意：电流的测量可用毫安表串入所测电流支路中使用。2.测量受控源VCCS的转移特性h=f(5)及负载特性IL=f(U2)实验线路如图58(1)固定R i=2K Q,调节直流稳压电源输出电压U”使其在0 3V范围内取值。测量口及相应的L,绘制L=f(U)曲线，并由其线性部分求出转移电导即。(2)保持U i=2V,令Ri从。增至5 K Q,测量相应的L,及U z,绘制L=f(U j曲线。测量值lb(V)Ii.(mA)实验计算值g-(S)RL(K Q)IL(mA)U2(V)3、测量受控源CCVS的转移特性U?=f(Is)及负载特性Uz=f(L.)实验线路如图59。Is为可调直流恒流源，R为可调电阻箱。(1)固定R i=2K Q,调节直流恒流源输出电流I s,使其在0 0.8mA范围内取值，测 量h及相应的Uz值，绘 制U z=f(Is)曲线，并由其线性部分求出转移电阻rmo测量值Is(mA)U2(V)计算值r.(KQ)(2)保持Is=0.3m A,令R,从1KQ增至8,测量5及L,值，绘制负载特性曲线由=R i.(KO)U2(V)IL(mA)4.测量受控源CCCS的转移特性Ii=f(Is)及负载特性Ii=f(U2)实验线路如图510。(由CCVS与VCCS级联组成实验电路，见本实验注释)(1)固定R i=2 K Q,调节直流恒流源输出电流I s,使其在0 0.8mA范围内取值，测量Is及相应的h值，绘制I尸f(Is)曲线，并由其线性部分求出转移电流比a。测量值Is(mA)IL(mA)计算值a(2)保持I$=0.3m A,令R.从0增至4 K Q,测量L,及小值，绘制负载特性曲线Ii=f(Uz)曲线。R i(KO)IL(mA)U2(V)五、实验注意事项1.实验电路确认无误后，方可接通电源，每次运放外部换接电路元件时，必须先断开电源。2.实验中，注意运放的输出端不能与地短接，输入电压不得超过3V。3.在用恒流源供电的实验中，千万不要使恒流源负载开路。六、预习思考题1.参阅有关运算放大器和受控源的基本理论。2.受控源与独立源相比有何异同点？3.试比较四种受控源的代号、电路模型，控制量与被控制量之间的关系。4.四种受控源中的u、gn、r”和 a 的意义是什么？如何测得？5.若令受控源的控制量极性反向，试问其输出量极性是否发生变化？6.受控源的输出特性是否适用于交流信号。七、实验报告1.对有关的预习思考题作必要的回答。2.根据实验数据，在方格纸上分别绘出四种受控源的转移特性和负载特性曲线，并求出相应的转移参量。3.对实验的结果作出合理地分析和结论，总结对四类受控源的认识和理解。4.心得体会及其它。实验六典型电信号的观察与测量一 实验目的1.熟悉实验装置上函数信号发生器的布局，各旋纽、开关的作用及其使用方法。2.初步掌握用示波器观察电信号波形，定量测出正弦信号和脉冲信号的波形参数。二、实验说明1.正弦交流信号和方波脉冲信号是常用的电激励信号，由函数信号发生器提供。正弦信号的波形参数是幅值4、周期T（或频率f）和初相；方波脉冲信号的波形参数是幅值U,“、脉冲重复周期T 及脉宽tk。方波脉冲信号可由函数发生器给出。2.电子示波器是一种信号波形观察和测量仪器，可定量测出电信号的波形参数，从荧光屏的丫轴刻度尺并结合其量程分档选择开关（Y轴输入电压灵敏度V/cm分档选择开关）读得电信号的幅值；从荧光屏的X 轴刻度尺并结合其量程分档选择开关（时间扫描速度 s/cm分档选择开关），读得电信号的周期、脉宽、相位差等参数。为了完成对各种不同波形、要求不同的观察和测量，它还有一些其它的调节和控制旋钮。一台双踪示波器可以同时观察和测量两个信号波形。（说明：这里所说的关于示波器的使用并未针对某一型号的示波器，实验时要根据所使用的示波器来操作）三、实验设备序号名 称型号与规格数量备注1双踪示波器12函数信号发生器13交流毫伏表14频率计1四、实验内容1.双踪示波器的自检将示波器面板部分的“标准信号”插口，通过示波器专用同轴电缆线接至双踪示波器的丫轴输入插口 Y,、或 Y,端，然后开启示波器电源，指示灯亮，稍后，协调地调节示波器面板上的“辉度”、“聚焦”、“辅助聚焦”、“X 轴位移”、“Y 轴位移”等旋钮，使在荧光屏的中心部分显示出线条细而清晰、亮度适中的方波波形，通过选择幅度和扫描速度灵敏度，并将它们的微调旋钮旋至“校准”位置，从荧光屏上读出该“标准信号”的幅值与频率，并与标称值（I V,l K z 的方波信号）（S S-7 8 0 2 为 0.6 V,I K H z 方波）作比较，如相差较大，请指导教师给予校准。2.正弦波信号的观测（1）将示波器的幅度和扫描速度微调旋钮旋至“校准”位置。（2）将函数信号发生器的波形选择开关置“正弦”位置，通过电缆线将“信号输出”口与示波器的玄（YQ插座相连。（3）接通电源，调节信号源的频率旋钮，使输出频率分别为5 0 H z,1.5 K H z 和 2 0 K H z（由频率计读出），输出幅值分别为有效值0.I V,I V,3 V （由交流毫伏表读得），调节示波器丫轴和X 轴灵敏度至合适的位置，并将它们的微调旋钮旋至“校准”位置。从荧光屏上读得周期及幅值，记入表中。频率计读数项目测定正弦波信号频率的测定5 0 H z1 5 0 0 0 H z2 0 0 0 0 H z示波器 t/d i v”位置一个周期占有的格数信号周期（S）计算所得频率（Hz）交流毫伏表读数项目测定正弦波信号幅值的测定0.I VI V3V示波器 v/d i v”位置峰峰值波形格数峰 值计算所得有效值3.方波脉冲信号的测定(1)将函数信号发生器的波形选择开关置“方波”位置。(2)调节信号源的输出幅度为3.0 V(用示波器测定)，分别观测1 0 0 Hz,3K Hz 和30 K Hz 方波信号的波形参数。(3)使信号频率保持在3K Hz,调节幅度和脉宽旋钮，观测波形参数的变化。记录之。4.将方波信号和正弦信号同时分别加到示波器的丫.和丫“两个输入口，调节有关旋钮，观测两路信号的波形(定性地观察，具体内容自拟)。五、实验注意事项1 .示波器的辉度不要过亮。2 .调节仪器旋钮时，动作不要过猛。3.调节示波器时，要注意触发开关和电平调节旋钮的配合使用，以使显示的波形稳定。4.作定量测定时，t/d i v 和 v/d i v”的微调旋钮应旋至“校准”位置。5 .为防止外界干扰，函数信号发生器的接地端与示波器的接地端要连接在一起(称共 地)。六、预习思考题认真阅读示波器的使用说明1 .示波器面板上 t/d i v 和 v/d i v”的含义是什么？2 .观察本机“标准信号”时，要在荧光屏上得到两个周期的稳定波形，而幅度要求为五格，试问丫轴电压灵敏度应置于哪一档位置？“t/d i v”又应置于哪一档位置？3.应用双踪示波器观察到如图6 T (a)所示的两个波形，丫轴的“v/d i v”的指示为0.5 V,“t/d i v”指示为2 0 U S,试问这两个波形信号的波形参数为多少？七、实验报告1 .整理实验中显示的各种波形，绘制有代表性的波形。2 .总结实验中所用仪器的使用方法及观测电信号的方法。3.如用示波器观察正弦信号，荧光屏上出现图6 1(b)所示情况时，试说明测试系统中哪些旋钮的位置不对？应如何调节？(a)(b)图6-1实 验 七 RC一阶电路的响应测试一 实验目的1 .测 定 R C 一阶电路的零输入响应，零状态响应及完全响应。2 .学习电路时间常数的测定方法。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测绘图形。二、原理说明1 .电路中某时刻的电感电流和电容电压称为该时刻的电路状态(s t a t e )。t=0 时电感的初始电流(0)和电容的初始电压U c(O)称为电路的初始状态(in it ia l s t a t e)。在没有外加激励时，仅由t =0 零时刻的非零初始状态引起的响应称为零输入响应(z e r o in pu t r e s po n s e)，它取决于初始状态和电路特性(通过时间常数T =R C来体现)，这种响应是随时间按指数规律衰减的。在零初始状态时，仅由在t。时刻施加于电路的激励引起的响应称为零状态响应(z e r os t a t e r e s po n s e),它取决于外加激励和电路特性，这种响应是从零开始随时间按指数规律增长的。线性动态电路的完全响应(c o m pl e t e r e s po n s e)为零输入响应与零状态响应之和。含有耗能元件的线性动态电路的完全响应也可以为暂态响应(t r e n s ie n t r e s po n s e)与稳态响应(s t e a d y-s t a t e r e s po n s e)之和，实践中认为暂态响应在t =5t 时消失，电路进入稳态，在暂态还存在的这段时间就称为“过渡过程”2.动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，对时间常数T较大的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。然而能用一般的双踪示波器观察过渡过程和测量有关的参数，必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；方波下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号，只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数T,电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响和直流电源接通与断开的过渡过程是基本相同的。3,时间常数T 的测定方法图 7-1 (a)所示电路用示波器测得零输入响应的波形如图7-1 (b)所示。根据一阶微分方程的求解得知U c=E e-7R C=E e-7,当 t=T 时,UC(T)=O.368 E此时所对应的时间就等于T亦可用零状态响应波形增长到0.632E 所对应的时间测得，如图7-1 (c)所示二(b)零输入响应(0(a)R C 一阶电路(c)零状态响应图 7 T4.微分电路和积分电路是R C一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的R C串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当满 足 T=R C t.时(t,为脉冲信号的持续期)，且由R 端作为响应输出，如图7-2(a)所示，这就构成微分电路。由u 0=U R=R-i c=R c 5 y,Ui=uc+uo 在脉冲上跳的时d t亥 I ,因电容电压不能突变，.l U o M%，随后C被充电，R C tw,充电很快,可认为u c=u,则有u0=RC =R C 也，因为电路的输出信号电压与输入信号电压的微分 d t d t成正比，所以称为微分电路。它与R C 耦合电路的区别就在于前者的时间常数T(=R C)很小。(a)微分电路(b)积分电路图 7-2若将图7-2(a)中的R与 C 位置调换，由 C端作为响应输出，电路参数的选择满足丁=R C t,条件，如图 7-