电工与电子技术实验.doc

《电工与电子技术实验.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电工与电子技术实验.doc（36页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、优质文本实验一、叠加原理和戴维南定理实验预习：一、实验目的1、 牢固掌握叠加原理的根本概念，进一步验证叠加原理的正确性。2、 验证戴维南定理。3、 掌握测量等效电动势与等效内阻的方法。二、实验原理叠加原理：在线性电路中，有多个电源同时作用时，在电路的任何局部所产生的电流或电压，等于这些电源分别单独作用时在该局部产生的电流或电压的代数和。为了验证叠加原理，可就图1-2-1的线路来研究。当E1和E2同时作用时，在某一支路中所产生的电流I，应为E1单独作用在该支路中所产生的电流I和E2单独作用在该支路中所产生的电流I之和，即I= I+ I。实验中可将电流表串接到所研究的支路中分别测得在E1和E2单独

2、作用时，及它们共同作用时的电流和电压加以验证。图1-2-1 叠加原理图 (a) (b)图1-2-2 戴维南定理图戴维南定理：一个有源的二端网络就其外部性能来说，可以用一个等效电压源来代替，该电压源的电动势E等于网络的开路电压UOC；该电压源的内阻等于网络的入端电阻内电阻Ri 。图1-2-2的实验电路，现研究其中的一条支路如RL支路。那么可以把这条支路以外的虚线局部看作是一个有源二端网络，再把这个有源网络变换成等效电动势和内阻Ri串联的等效电路。三、预习要求与计算仿真1、本次实验涉及到以下仪器：直流稳压电源、直流电压表、直流毫安表，电流插头、插座。关于这些设备的使用说明，详见附录，在正式实验前应

3、予以预习。2、根据图1-2-3、1-2-4中的电路参数，计算出待测量的电流、电压值，记入表中，以便与实验测量的数据比拟，并帮助正确选定测量仪表的量程。3、利用PSPICE仿真软件，根据图1-2-3、1-2-4设计仿真电路，并试运行。PSPICE仿真软件的使用方法详见附录四、考前须知1、测量各支路的电流、电压时，应注意仪表的极性以及数据表格中“+、-号的记录。2、电源不作用时，不可将稳压源直接短接。3、用万用表直接测内阻时，网络内的独立电源必须先置零，以免损坏万用表，其次，欧姆表必须经调零后再进行测量。4、改接线路时，要关掉电源。五、思考题1. 叠加原理中E1、E2分别单独作用，在实验中应如何操

4、作？2. 各电阻所消耗的功率能否用叠加原理计算得出？为什么？试用具体数据分析说明。3. 在求戴维南等效电路时，作短路实验，测ISC的条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？实验内容：一、实验线路实验线路如图1-2-3、1-2-4所示。 图1-2-3叠加原理实验电路 图 1-2-4戴维南定理实验电路二、实验设备序号名称规格型号数量1直流稳压电源WYK303B3双路12电流表直流0-1A13万用表VC9801A14直流电路实验板1三、实验步骤1、 叠加原理实验实验前，先将两路直流稳压电源接入电路，令E1=12V，E2=6V。按图1-2-3接线，并将开关S1、S2投向短路一侧。开关S1和S2分

5、别控制E1、E2两电源的工作状况，当开关投向短侧时说明该电源不作用于电路。1） 接通E1=12V电源，S2投短路侧E1单独作用，测量此时各支路电流，测量结果填入表1-2-1中。2） 接通E2=6V电源，S1投短路侧E2单独作用，测量此时各支路电流，测量结果填入表1-2-1中。3） 接通E1=12V电源，E2=6V电源E1和E2共同作用，测量此时各支路电流，测量结果填入表1-2-1中。2、 戴维南定理实验按图1-2-4接线，将一路直流稳压电源接入电路，令U保持12V。1） 测网络的开路电压UOC 。将RL断开，用电压表测有源二端网络开路电压UOC ，A、B两点间电压，即得等效电压源的等效电动势E

6、S。记入表1-2-2中。2） 测网络的短路电流ISC 。将RL断开，并将A、B两点间用一根短路导线相连，用电流表测有源二端网络短路电流ISC，A-mA-B支路的电流，即得等效电流源的等效电流IS 。记入表1-2-2中。3） 测有源二端网络入端电阻Ri 。三种方法测量，结果记入表1-2-2中。a) 先将电压源及负载RL从电路中断开，并将原电压端所接的两点用一根短路导线相连。用万用表测出A、B两点间的电阻RABRAB=Ri。b) 测有源二端网络开路电压UOC和有源二端网络短路电流ISC ，算出入端电阻Ri 。Ri= UOC / ISCc) 先断开RL ，测网络的开路电压UOC 。再将RL接上，用电

7、压表测负载RL的两端电压UAB ，调节RL，使UAB =1/2 UOC ，那么此时Ri = RL。为什么？4A、B间接RL任意值，测RL两端电压和流过RL上的电流，记入表1-2-3中。四、表格与数据表1-2-1I1mAI2mAI3mA测量计算误差测量计算误差测量计算误差U1=12V U2=6VU1=12V U2=6V表1-2-2开路电压UOCV短路电流ISCmA等效内阻Ria)b)c)测量值计算值表1-2-3URLVIRLmA计算值测量值计算值测量值RL =RL =五、实验报告1、完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。2、根据实验数据验证线性电路的叠加性与齐次性，验证戴维南定理的正确性。3

8、、说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法， 并比拟其优缺点，考虑是否有其它测量方法。4、心得体会及其它。注：1、如以下图所示，实验时可能会出现的类似电路。图1-2-5 叠加原理实验电路图1-2-6 戴维南定理实验电路实验二、单相交流电路实验预习：一、实验目的1、通过对R-L串联电路及其与C并联的单相交流电路的实际测定，查找出它们的电压、电流及功率之间的关系。2、学习电路元件参数的测量方法间接法测定R、r、L、C等。3、掌握感性负载并联电容提高功率因数的方法，并进一步理解其实质。4、学习并掌握功率表的使用。二、实验原理1、R-L串联电路图1-8-1 R-L串联电路图1-8-1表示了一个R

9、-L串联电路，其电感为空心线性电感。由于空心线性电感的内阻不可忽略，这里用内阻r与理想电感XL串联来代替空心电感，设其总阻抗为ZS。根据，列出 R电感线圈上的正弦电压US将超前电流I一个j1角度，相量图如图1-8-2所示。由相量图上的电压三角形，根据余弦定理，得：US2 = UR2 +U2 -2 U UR Cosj1图1-8-2 R-L串联电路中电压、电流相量图从而求出j1，而UR + r=U Cosj1 式中UR + r=UR + U r又因为UL =U Sinj1 ，这样可求得：R =UR / I1 ； r = U r / I1；X L=UL /L ；L =X L / =X L / 2f2

10、、研究感性负载电路提高功率因数的方法。 图1-8-3 感性负载并联电容后的电流相量图感性负载电路的功率因数一般比拟低，为了提高电路的功率因数，常在感性负载电路的两端并联电容器，以提高电路的功率因数。并入电容后的电压、电流相量图如图1-8-3所示。电容支路的电流IC在相位上超前电源电压90以U为参考。 并联电容后线路的总电流 由图1-8-3的相量图，根据余弦定理得：I12 = IC2 +I2 -2 I IC COS90 + j：式中 COS90 + j= -Sin j 。这样，只要测量出I、I1、IC，即可根据上式求得j角及 COS j1 ，因为角j COS j1，功率因数得以提高。由此可以充分

11、说明感性负载电路并联电容后，能够提高电路的功率因数，并入的电容容量由下式决定：C=tg j1 - tg jP/U2 ；式中j1 ，j为并联电容补偿前和补偿后的功率因数角。3、功率表的结构、接线与使用。功率表又称瓦特表是一种动圈式仪表，其电流线圈与负载串联两个电流线圈可串联或并联，因而可得两个电流量限，其电压线圈与负载并联，电压线圈可以与电源并联使用，也可与负载并联使用，此即为并联电压线圈的前接法与后接法之分，后接法测量会使读数产生较大的误差，因并联电压线圈所消耗的功率也计入了功率表的读数之中。图1-8-4是功率表电压线圈前接法的外部连接线路。图1-8-4 功率表外部连接电路三、预习要求与计算仿

12、真1、本次实验涉及到以下仪器：功率表、交流电压表、交流电流表、自耦调压器。关于这些设备的使用说明，详见附录，在正式实验前应予以预习。2、根据图1-8-5中的电路参数，估算出待测量的电流、电压值，记入表中，以便与实验测量的数据比拟，并帮助正确选定测量仪表的量程。3、利用PSPICE仿真软件，根据图1-8-5，选择适宜参数，设计仿真电路，并试运行。PSPICE仿真软件的使用方法详见附录四、考前须知1、本实验用交流市电100V，务必注意用电和人身平安。2、在接通电源前，应先将自耦调压器手柄置在零位上。调节时，使其输出电压从零开始逐渐升高，每次改接实验线路或实验完毕，都必须先将其旋柄慢慢调回零位，再断

13、电源。必须严格遵守平安操作规程。3、功率表要正确接入电路，使用时注意实验电流、电压不超过功率表电压和电流的量限，读数时应注意量程和标度尺的折算关系。五、思考题1、 为什么电感性负载在并联电容器后可以提高功率因数？是否并联电容越大，功率因数越高？ 2、 RL串联电路在并联电容后，电路的总功率P及RL支路中的电流怎样变化？ 3、 电感性负载串联电容后线路的功率因数是否发生变化？4、为什么不用串联电容的方法来提高线路的功率因数？实验内容：一、实验线路实验线路如图1-8-5所示。 为电流插座，用来串入电流表测量电流I，I1，IC图1-8-5 单相交流电路功率因数改善的实验电路二、实验设备序号名称规格

14、型号数量1功率表D34212交流电流表D35113交流电压表D36114自耦调压器5实验线路板6线性电感1500匝 3000匝17滑动变阻器3301三、实验步骤按图1-8-5线路接线，取R=330实验台上滑线变阻器取1/3处，电感3000匝。调整自耦调压器，使二次侧输出电压为100V。1、3000匝电感线圈负载实验1R-L串联电路实验闭合开关S，断开开关S1，即为R-L电路。用功率表、电压表、电流表量测并读取U，UR，US，I，I1，及P等数据，记入表1-8-1中。注意：此时，电容未并入电路，I = I12R-L串联电路并电容C实验闭合开关S，逐步选择并入的电容C的数值，并再次测量U，UR，U

15、S，I，I1，IC及P等数据，将不同的电容C值时对应的上述数据值记入表1-8-1中。2、1500匝电感线圈负载实验*将图1-8-5中电感改为线性电感1500匝，40mH，重复1实验步骤。四、表格与数据表1-8-1数据工程测量值计算值UURUSII1ICPRXLXCZSrcos jVAW未投CC=1FC=2.2FC=3.2FC=4.7FC=5.7FC=6.9FC=7.9F五、实验报告1、根据实验所得数据，计算出电路中各元件参数值，填入表中。2、根据实验时测量数据，以电压U为参考量、按比例绘出相量图。并分析在逐渐增加并联电容数值时，总电流I将如何变化？判断COSj的变化情况？3、作出电流随电容变化

16、的关系曲线I = fC注：1. 在某些实验台上，电容C无法像表1-8-1中那样取值，此时可取2、3、4、6、7、8F等。实验三、三相交流电路实验预习：一、实验目的4、 掌握三相负载星形、三角形联接的方法。5、 验证在这两种接法下，三相负载线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系。6、 充分理解三相四线制供电系统中，中线的作用。二、实验原理 图1-10-1 三相负载星形连接 图1-10-2 三相负载三角形连接1 如图1-10-1所示，负载作星Y形联接。端线上的电流线电流IL就是负载中的电流相电流IP 。即IL = IP 。1有中线时三相四线制，由于UNN=0 ，因此负载相电压UP就是电源相电压U

17、P 。 2无中线时三相三线制假设负载对称，那么UNN=0 ， UP = UP 假设负载不对称，那么UNN0 ，UP UP 故倘假设中线开断，会导致三相负载不对称，致使负载轻负载阻抗大的那一相的相电压过高，使负载遭受损坏；使负载重负载阻抗小的那一相的相电压过低，使负载不能正常工作，为保证负载正常工作，必须采取三相四线制供电。2 如图1-10-2所示，负载作三角形联接时：每相负载接于两根端线之间，故每相负载的相电压UP 就是电源的线电压UL 。 即= 。端线电流与负载相电流的一般关系为： 假设负载对称，那么线电流和相电流的关系为， 其中：线电流LABC ， 相电流PABBCCA 假设负载不对称，那

18、么 ，但只要电源的线电压对称，加在三相负载上的电压仍是对称的，对各相负载的工作没有影响。3. 图1-10-3给出了三相交流实验所用的电源和负载。本实验电源采用三相交流市电，线电压为380V。首先通过三相自耦变压器调压，然后再经过过流保护装置，最后从U、V、W、N端接入实验电路。每相负载由三盏220V/25W灯泡并联组成。开关K用于控制三相负载的对称情况。K闭合时，对应灯泡导通，断开时，对应灯泡关闭。 图1-10-3 三相交流实验面板图三、预习要求与计算仿真1、本次实验涉及到以下仪器：交流电压表、交流电流表。关于这些设备的使用说明，详见附录，在正式实验前应予以预习。2、根据图1-10-4、1-1

19、0-5，计算出待测量的电流、电压值，记入表中，以便与实验测量的数据比拟，并帮助正确选定测量仪表的量程。3、利用PSPICE仿真软件，根据图1-10-4、1-10-5，选择适宜参数，设计仿真电路，并试运行。PSPICE仿真软件的使用方法详见附录四、考前须知1、本实验采用三相交流市电，线电压达380，实验时要注意人身平安，不可触及导电部件，防止意外事故发生。2、每次接线完毕，必须经指导教师检查后，方可接通电源，必须严格遵守“先接线、后通电；先断电、后拆线的实验操作原那么。3、负载从星形转为三角形时，必须记得断开中线，以免发生短路事故。4、UNN是指电源中心点N至负载中心点N之间的电压差，测量时请注

20、意。五、思考题1、画出负载作星形和三角形联接时的实验线路图。2、三相负载如何作星形或三角形联接？3、复习三相交流电路的有关内容。试分析三相星形联接对称、不对称时，在无中线情况下，当某相负载开路或短路时会出现什么情况？如果接上中线，情况又如何？4、本次实验中，灯箱负载中灯泡220V , 25W可承受220V电压，为何要将电源的相电压调至100V？5、图1-10-3中的三相可调电源，其U、V、W三相上都加装了过流保护FU，为何中线N上却没有加装？实验内容：一、实验线路实验线路如图1-10-4、1-10-5所示。 图1-10-4 三相负载星形连接电路 图1-10-5 三相负载三角形连接电路二、实验设

21、备序号名 称型号与规格数量备注1交流电压表0500V1D332交流电流表05A1D323万用表1自备4三相自耦调压器1DG015三相灯组负载220V，15W白炽灯9DG086电流插座3DG09三、实验步骤将三相调压器的旋柄置于输出为0V的位置即逆时针旋到底。经指导教师检查合格后，方可开启实验台电源，然后调节调压器的输出，使输出相电压为100V，并按下述内容完成各项实验。1、 负载星形联接按图1-10- 4所示，连接实验电路，经教师检查合格前方可接通电源。（） 有中线令三相负载对称，即闭合所有控灯开关K，使A、B、C三相灯数为3:3:3。测量负载相电压、相电流，线电压、线电流，中线电流及电源与负

22、载间的中点电压，记入表1-10-1中。令三相负载不对称，即C相去掉两只灯，使A、B、C三相灯数为3:3:1。重复上述步骤。（） 无中线断电，撤除中线NN，此时为无中线的三相电路。重复步骤（） 不对称负载的特例相开路，使三相灯数为：，分别在有中线、无中线的情况下，重复上述步骤。观察各相灯泡明暗情况，了解不对称负载联接时，假设中线断开将对负载工作电压的严重影响。2、负载作三角形联接：按图1-10- 5所示，连接实验电路，经教师检查合格前方可通电实验。在负载对称时，即A、B、C三相灯数为3:3:3，测量线电压、线电流、相电流。负载不对称时，即A、B、C三相灯数为3:3:1，重复上述步骤。将数据记入表

23、1-10-中。四、表格与数据表1-10- 测量数据负载情况线电流m线电压相电压IN (mA)UNN (V)IAIBICUABUBCUCAUANUBNUCN对 称不对称对 称不对称特例有中线无中线表1-10- 测量数据负载情况线电流m相电流m相电压线电压IAIBICABBCCAUABUBCUCA对 称不对称五、实验报告1、用实验测得的数据验证对称三相电路中的关系。2、用实验数据和观察到的现象，总结三相四线供电系统中中线的作用。3、不对称三角形联接的负载，能否正常工作？实验是否能证明这一点？4、根据不对称负载三角形联接时的相电流值作相量图，并求出线电流值，然后与实验测得的线电流作比拟，分析之。5、

24、心得体会及其他。注：1、如以下图所示，实验时可能会出现的类似电路。此时电源电压不可调，相电压为220V。实验四常用电子仪器的使用预习局部一、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。 图 2-1-1 模拟电子电路中常用电子仪器布局图实验中要对各种电子仪器进

25、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那么进行合理布局，各仪器与被测实验装置之间的布局与连接如图2-1-1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。 1. 示波器 这里对YB4324 型双踪示波器的使用作说明如下： 1) 寻找扫描光迹点 在开机半分钟后，如仍找不到光点，可调节垂直position和水平positiom 移位旋钮，将光点移至荧光屏的中心位置。 2) 为显示稳定的波形，需注意YB4324 示波器面板上的以下几个控制开

26、关或旋钮的位置。 a、“扫描速率(sec/div)开关它的位置应根据被观察信号的周期来确定。b、“触发源trigger source选择开关内、外CH1CH2：在双踪显示时，触发信号来自CH1CH2通道，在单踪显示时，触发信号来自被显示的通道；交替ALT：在双踪交替显示时，触发信号来自于两个Y通道，此方式用于同时观察两路不相关的信号；电源line：触发信号来自于市电；外接ext：用于外触发，外触发输入端口ext input。耦合方式coupling 用于外触发。c、“扫描方式sweep mode开关置于“自动(auto)位置观察频率高于50Hz的信号，当频率低于50Hz时选择“常态norm。

27、3示波器有五种显示方式 “CH1”、“CH2”、“ADD、“ALT与“CHOP。作双踪显示时，通常采用“ALT交替显示方式，仅当被观察信号频率很低时如几十赫芝以下，为在一次扫描过程中同时显示两个波形，才采用“CHOP断续显示方式。4在测量波形的幅值时，应注意Y 轴灵敏度(volts/div)上的“微调(variable)旋钮置于“校准(cal)位置顺时钟旋到底。在测量波形周期时，应将扫描速率sec/div上的“微调旋钮置于“校准位置顺时钟旋到底。 2. 函数信号发生器 函数信号发生器按需要可输出正弦波、方波、三角波等信号波形。输出信号电压幅度可由输出幅度调节旋钮进行连续调节。输出信号电压频率可

28、以通过频率分挡开关进行调节，并由频率计读取频率值。 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内，用来测量正弦交流电压的有效值。DF2173交流电压表适用于5Hz2MHz,30V300V 的交流信号的电压有效值测量。 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处，然后在测量中逐挡减小量程。接通电源后，将输入端短接，进行调零。然后断开短路线，即可进行测量。三、预习要求1. 阅读有关示波器局部内容。 2. C0.01f、R10K，计算图2-1-2 RC移相网络的阻抗角。实验局部一、实验设备与器件 序号名称型号与规格数量备注1函数

29、发生器DF164112示波器YB432413交流毫伏表14实验线路板1 二、实验内容 1. 测量示波器内的校准信号 用机内校准信号probe adjust方波 f 1KHz2，电压幅度 (0.5V2) 对示波器进行自检。 1) 调出“校准信号波形将示波器校准信号输出端通过专用电缆线与CH1或CH2输入插口接通，调节示波器各有关旋钮，将扫描方式开关置“自动位置，对校准信号的频率和幅值正确选择扫速开关(sec/div)及Y轴灵敏度开关(Volts/div)位置， 那么在荧光屏上可显示出一个或数个周期的方波。 2) 测量“校准信号幅度 将Y轴灵敏度volts/div微调旋钮(variable)置“校

30、准(cal)位置，Y轴灵敏度开关置适当位置，读取校准信号幅度，记入表2-1-1。 表2-1-1幅 度频率上升沿时间下降沿时间标准值0.5V V(P-P)1KHz 2S2S实测值 3) 测量“校准信号频率 将扫速微调旋钮(sec/div)置“校准位置，扫速开关置适当位置，读取校准信号周期，记入表2-1-1。 4) 测量“校准信号的上升时间和下降时间 通过扫速开关逐级提高扫描速度，使波形在X 轴方向扩展必要时可以利用“扫速扩展(pull)开关将波形再扩展5倍。由于扫速太快，方波在X轴上伸展得很宽，荧光屏上只能显示方波的一个边沿。有两种方法可以使荧光屏上分别显示上升沿和下降沿：方法一，利用X轴触发极

31、性选择开关，假设X轴触发极性为“+，那么X轴从方波上升沿开始扫描，荧光屏显示方波下降沿；改变X轴触发极性为“，那么X轴从方波下降沿开始扫描，荧光屏显示方波上升沿。方法二，触发方式开关置于“常态，调节X轴触发电平旋钮，使荧光屏上波形移相。从荧光屏上读出上升时间和下降时间，记入表2-1-1。 2. 用示波器和交流毫伏表测量信号参数 令函数信号发生器输出频率分别为100HZ、1KHZ、10KHZ、100KHZ，有效值均为1V交流毫伏表测量值的正弦波信号。 改变示波器扫速开关及Y轴灵敏度开关位置， 测量信号源输出电压的频率及峰峰值VP-P，记入表2-1-2。 表2-1-2信号电压频 率示波器测量值信号

32、电压毫伏表读数(V) 示波器测量值周期(mS)频率(HZ)峰峰值(V)有效值(V)100HZ1KHZ10KHZ100KHZ 3. 测量两波形间相位关系。1)观察双踪显示波形“交替与“断续两种显示方式的特点CH1，CH2均不加输入信号，扫速开关置扫速较低挡位如0.5sdiv挡和扫速较高挡位如5sdiv挡， 把“显示方式开关分别置于“交替和“断续位置，观察两条扫描线的显示特点。2) 用双踪显示测量两波形间相位关系按图2-1-2连接实验电路， 将函数信号发生器的输出电压调至频率为1KHZ，幅值为2V的正弦波，经RC移相网络获得频率相同但相位不同的两路信号ui和uR，分别加到双踪示波器的CH1和CH2

33、输入端。图 2-1-2 两波形间相位差测量电路把显示方式开关置“交替挡位，将CH1和CH2输入耦合方式开关置“gnd位，调节CH1、CH2的移位旋钮，使两条扫描基线重合，再将CH1、CH2 输入耦合方式开关置“AC挡位，调节扫速开关及CH1、CH2灵敏度开关位置，此时在荧屏上将显示出ui和uR两个相位不同的正弦波形如图2-1-3所示，那么两波形相位差为图 2-1-3 双踪示波器显示两相位不同的正弦波 式中：XT 一周期所占刻度片格数X 两波形在x轴方向差距格数 记录两波形相位差于表2-1-3。 表2-1-3一周期格数两波形x轴差距格数相位差实测值计算值XTXQQ为数读和计算方便，可适当调节扫速

34、开关及微调旋钮，使波形一周期占整数格。三、实验报告 1整理实验数据，并进行分析。通过实验对YB4324示波器它们的操作特点及适用场合加以总结。实验五晶体管共射极单管放大器预习局部一、实验目的 学会放大器静态工作点的调试方法， 分析静态工作点对放大器性能的影响。 掌握放大器主要性能指标及其测试方法。 熟悉示波器、函数发生器、交流毫伏表、直流稳压电源及模拟实验箱的使用。二、实验原理1静态工作点对放大器性能的影响及调试1)静态工作点当放大电路未加输入信号ui = 0时，在直流电源作用下，晶体管基极和集电极回路的直流电流和电压用IBQ、UBEQ、ICQ、UCEQ表示，它们在晶体管输入和输出特性上各自对

35、应一个点，称为静态工作点。放大器静态工作点Q的位置对放大器的性能和输出波形有很大影响。以NPN型三极管为例，如工作点偏高如图2-2-1中的Q1点，放大器在参加交流信号以后易产生饱和失真，此时uo的负半周将被削底；如工作点偏低如图2-2-1中的Q2点那么易产生截止失真，即uo的正半周被缩顶一般截止失真不如饱和失真明显。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端参加一定的ui，检查输出电压uo的大小和波形是否满足要求。如不满足，那么应调节静态工作点的位置。图2-2-1 静态工作点不适宜产生波形失真最后还要说明的是:上面所说的工作点“偏高或“偏低不是

36、绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。假设要获得最大的不失真输出电压，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点，如图2-2-2中的Q点。图2-2-2 具有最大动态范围的静态工作点图2-2-3 共射极单管放大器2) 静态工作点的调试和测量方法静态工作点由偏置电路设置。放大电路常用的偏置电路有固定和分压式偏置电路。固定偏置电路仅由一个基极电阻构成，要求电阻在兆欧数量级上，Q点易受晶体管参数变化和基极电阻值误差的影响。图2-2-3所示是分压式偏置的共射极放大电路。偏置电路由两个千欧数量

37、级的基极电阻RB1和RB2构成，并添加射极电阻，也称射极偏置。它具有自动调节静态工作点的能力，当环境温度变化或更换晶体管时Q点根本不变。改变电路参数UCC 、RC 、RBRB1 、RB2都会引起静态工作点的变化，但通常多采用调节上偏置电阻RB2的方法来改变静态工作点。例如在图2-2-3所示电路中减小RB2，那么可使静态工作点提高等。测量放大器的静态工作点，应在输入信号ui0的情况下进行。选用量程适宜的直流电压表，分别测量晶体管各电极对地的电位UB、UC和UE。静态工作点为：UBEQUBUE UCEQUCUEICQIEQUE / RE 。上述测量中IC采用了间接测量法，是测量中常用的方法。假设集

38、电极电路可以断开，也可串入电流表直接测量ICQ。IBQ为微安级，通常不测。2放大器主要动态指标测试放大器动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压动态范围等。1)电压放大倍数Av的测量调整放大器到适宜的静态工作点，然后参加输入电压ui，在输出电压uo不失真的情况下，用交流毫伏表测出ui和uo的有效值Ui和Uo，那么AvUo / Ui2)输入电阻Ri的测量为了测量放大器的输入电阻，按图2-2-3电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一电阻RS，在放大器正常工作的情况下， 用交流毫伏表测出Us和Ui，那么根据输入电阻的定义可得测量时应注意 由于电阻RS两端没有接地点，而交流

39、毫伏表通常是测量对地交流电压，所以测量RS两端电压 UR时必须分别测出Us和Ui，然后按URUsUi求出UR值。 电阻Rs的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取RS与Ri为同一数量级。图2-2-4 输入、输出电阻测量电路3)输出电阻Ro的测量按图2-2-4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载 RL的输出电压Uo和接入负载后的输出电压UL ，根据 , 即可求出RO。在测试中应注意，必须保持RL接入前后输入信号的大小不变。4)最大不失真输出电压Uop-p的测量最大动态范围根据图2-2-2，放大器的最大动态范围即最大不失真输出电压的峰-峰值Uop-p。为了测量最大动态范围

40、，应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器输出波形不失真的情况下，逐步增大输入信号的幅度，用示波器观察UO。当出现单向失真时那么调节RP改变静态工作点使失真消失；当输出波形同时出现削底和缩顶现象时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真，用交流毫伏表测出Uo有效值，那么Uop-p =。或用示波器直接读出输出电压的峰-峰值Uop-p。三、预习要求1复习分压式偏置的单管共射极放大器工作原理、静态工作点的估算和主要动态指标的计算。2复习示波器、函数发生器、直流稳压电源和交流毫伏表的使用。3使用Pspice仿真图2-2-3所示电路，晶体管型号为2N2222，RB120K，RB260K，Rc2.4K，RL2.4K。设置不同的值，改变环境温度，计算电路在各种情况下的静态工作点和电压放大倍数Au。四、思考题1能否用直流电压表直接测量晶体管的UBE 、UCE？ 说明你的理由。2当调节偏置电阻RB2，使放大器输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降UCE怎样变化？3改变静态工作点对放大器的输入电阻Ri有否影响？改变外接电阻RL对输出电阻Ro有否影响？*4结合实验电路的Pspice仿真结果说明图2-2-3所示放大电路在环境温度变化及更换不同值的晶体管时静态工作点和电压放大倍数Au是否变化，并分析原因。5测试中，如果将函数信号发生器、交