实验目
1学示波器测量正弦信号相位差
2学示波器测量电压电流磁链电荷等电路基变量
3掌握元件特性示波测量法加深元件特性理解
二实验务
1 直接测量法李萨图形法测量移相器相移实验原理图图
56示
2 图53接线测量列电阻元件电流电压波形相应伏安特性曲线(电源频率100Hz~1000Hz):
(1)线性电阻元件(阻值选)
(2)定非线性电阻元件(测量电压范围指导教师定)电路图57
3图54接线测量电容元件库伏特性曲线
4测量线性电感线圈韦安特性曲线电路图55
5测量非线性电感线圈韦安特性曲线电源通电源变压器供电路图58示
图 57 图 58
里电源变压器副边没保护接示波器公点选图示接点减少误差
三思考题
1元件特性曲线示波器荧光屏形成试线性电阻例加说明
答:利示波器XY方式时锯齿波信号切断X轴输入电阻电流信号放加水偏转板Y轴输入电阻两端电压信号放加垂直偏转板荧屏呈现uxuY合成图形电流电压伏安特性曲线
3 什示波器测量电路中电流加取样电阻r说明r阻值求?
答:示波器识电流信号识电压信号电流信号转化电压信号电阻电流电压信号相相差r倍r阻值减少电路影响般取19Ω
四实验结果
1.电阻元件输入输出波形伏安特性
2.二极元件输入输出波形伏安特性
实验二 基尔霍夫定律叠加定理验证
线性源端口网络等效参数测定
实验目
1加深基尔霍夫定律叠加定理戴维南定理容范围理解
2学线性源端口网络等效电路参数测量方法
3学拟实验方案合理设计电路正确选元件设备提高分析问题解决问题力
二实验原理
1基尔霍夫定律:
基尔霍夫定律电路普遍适基定律线性电路非线性电路非时变电路时变电路时刻流进流出节点电流代数零闭合回路电压降代数零
2叠加定理
线性电路中元件电位电压成独立源单独作电路时该元件产生电流电压代数叠加定理适线性电路中电压电流功率叠加
3戴维南定理
戴维南定理指线性源端口网络总电压源电阻串联源支路代电压等该网络开路电压Uoc电阻等该网络独立源零时端口等效电阻Req
4测量线性源端口网络等效参数方法介绍
(1)线性源端口开路电压短路电流测量
电压表电流表直接测出开路电压短路电流电压表电流表阻会影响测量结果减少测量误差选高阻电压表低阻电流表仪表阻已知测量结果中引入相应校正值免仪表阻存引起方法误差
(2)线性源端口网络等效电阻测量方法
1)线性源端口网络开路短路电流等效电阻 种方法较简便允许外部电路直接短路开路网络(例短路电流损坏部器件)采法
2)测网络结构已知先线性源端口网络中独立电源置零然采测量直流电阻方法测量
(3)组合测量法求
测量线路图11示测网络端口接变电阻测两端电压U1 电流I1改变电阻值测相应U2I2列出方程组
解:
图 11
根测量时电压表电流表接法知电压表阻解没影响解中包含电流表阻实际等效电阻值解中减
知法起方法消电压表阻影响容易电流表阻影响进行修正特点时适允许网络端口直接短路开路网络
(4) 参考方
应网络定理分析电路进行实验测量先假定电压
电流参考方样确定电压电流正值负值
图12测量该支路电压U?首先假定电压降方设U
压降方AB电压U参考方电压表正极负极 图 1—2
分A端B端相联电压表指针正偏读数取正说明参考方
真实方致反电压表读数负说明参考方真实方相反
三实验务
()基尔霍夫定律叠加定理验证
1根图13实验原理电路图接线标出支路电流参考方电阻压降正负号理计算值填入表11中
图1—3叠加定理实验原理电路图
表11
Us1 单 独
作
Us2 单 独
作
叠 加
电 流 电 压
Us1Us2
作
单位
(mA)
+
+
+
理
计 算
373
160
213
240
360
120
133
20
333
133
200
330
测 量
结 果
370
158
210
238
360
119
132
202
329
130
200
330
单 位(V)
+
+
+
理
计 算
280
320
320
180
720
180
100
400
500
100
400
500
测 量
结 果
270
313
313
175
710
175
095
397
488
096
398
493
*灯泡测 量
结 果
575
120
370
040
+945
+160
820
230
四思考题
1 果标出支路电流电压参考方理计算实验测量否出正确结?什?
答:出正确结进行理计算第步确定条支路参考方进行理计算基础确定参考方理计算法进行实验测量中果标出支路参考方确定测出数正负法判支路电流电压实际方出正确数
2 图13电路图电阻R3改接二极2CZ82F实验结果二极支路电流电压降符合叠加定理支路电流电压均符合叠加定理?
答:支路电流电压均符合叠加定理
3 C31V直流电压表MF18万表电压档测开路电压值更接理值什?
答:MF18测量更接理值MF18阻C31V阻MF18测量电压外电路影响C31V
实验三 交流参数测定功率数提高
实验目
1加深理解正弦交流电路中电压电流相量概念
2学单相交流电路电流电压功率测量方法
3学交流电流表交流电压表功率表单相调压器测量元件交流等效参数
4解联电容提高感性负载功率数原理方法
二实验务
1分测量电阻R电感元件 L电容C交流参数接线图333
图 33
2分测量RLC电容电感串联联时等效阻抗实验方法判阻抗性质
3现电流表电压表滑线变阻器调压器实验方法测试某电感线圈等效参数设计出实验方案电路图
4实验方法求
图33接线检查误通电先接通SW4调电压慢慢升电源表读数05A注意读电流时电压表功率表开关断开(三表读数时分读)接通电压表读出电压值记时电压值值基准变保持变调节电阻值 调电容值接通功率表分读出三元件功率值保持电压变测出3联电路电压电流值功率值
三实验数
测元件
测 值
计 算 值
U(V)
I(A)
P(W)
|Z|(Ω)
R(Ω)
X(Ω)
L(H)
C(F)
电 容
97
05
0240
0005
194
096
19399
1642µF
电 感
97
05
1234
0254
194
4936
187615
0597
R
97
05
4994
103
194
194
0
R||L
(R串L)
97
0790
620
0809
12278
9934
72156
023
R||C
(R串C)
97
071
5067
0735
13662
10052
9252
344µF
R||L||C
97
064
6165
0993
15156
150.5
1789
2电路功率数提高研究
(1)设计电路图接线数表拟测出C0时ULURIPLPR总功率计算负载端
(2)次增加电容C值电路负载端功率数逐步提高直电路呈容性止测出C值时UIP计算
(3)测出 1时电容值
记录表格 功率表 Um300V Im05A CW02(w格) r736Ω
基电路测量值 U218(V) U镇198(V) U灯61(V) 结:
C(μF)
I(A)
IL(A)
IC(A)
U(V)
P(W)
P表损(W)
P实际(W)
0
0340
0340
0000
218
258
085
250
034
2
0230
0340
0135
218
260
039
256
051
447(谐振)
0155
0340
0330
218
260
018
258
076
6
0195
0340
0430
218
263
028
260
061
8
0325
0340
0580
218
272
078
264
037
四思考题
1 实验时单相调压器原边副边接反会发生什情况什?
答:原边副边接反会调压器烧毁
2 三表法测参数什测元件两端接试验电容判断元件性质相量图说明
答:接电容总电流会发生变化果电流变说明感性电流变说明容性
3 测元件Z消耗功功率试判图中功率表指针正偏反偏接法正确?
(a) (b) (c) (d)
图 35
答:(a)图反偏(b)图正偏(c)图正偏(d)图正偏(a) (b)图正确(c) (d)图正确
4 感性负载功率数联电容办法串联办法?
答:电路联电容总支路电流减减视功率影响感性负载正常工作感性负载消耗功功率变果采串联电容两端电压变情况 感性负载两端电压会发生变化回路中电流着电容增增容抗感抗相抵消时回路中电流样视功率增负载消耗功功率增串联电容效提高功率数
答:电容实现功率数提高利交流电路中电容两端电流相位超前电压900特性感性电路中串联电容电流受电感影响超前电压900
实验四 阶电路响应
实验目
1学示波器观察分析动态电路渡程
2学示波器测量阶电路时间常数
3研究阶电路阶跃响应方波响应基规律特点
4研究RC微分电路积分电路
二实验务
1研究RC电路零输入响应零状态响应全响应
实验电路图68示直流电压源r初始值充电电阻开关首先置位置2电容器电压零开关位置2转位置1示波器观察零状态响应波形电路达稳态记录电路达稳态时间开关位置1转位置2观察零输入响应波形RC两端分观察零输入响应零状态响应时波形分改变RC数值观察零输入响应零状态响应时波形变化情况观测全响应时取Us1分2V10V12V接线时注意电源极性Us分等Us1三种情况观察uc(t)波形注意时KK1投电源
图68观察RC电路响应实验电路
2求设计微积分分器电路
(电容值选间)
三实验数
1.电容器充放电实验数记录
时间(秒)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
100
200
充电电压(V)
0
627
861
942
97
986
991
993
993
993
993
放电电压(V)
10
357
132
05
016
008
002
001
0
0
0
2.描录RC微分电路RC积分电路输入输出波形计构成述两种电路条件
图99RC微分电路输入输出波形
图910 RC积分电路输入输出波形
实验五 二阶电路响应
实验目
1研究RLC串联电路响应模式元件参数关系
2学示波器测量衰减振荡角频率衰减系数
3观察分析种响应模式状态轨迹
4初步解二阶电路设计方法
二实验务
1研究RLC串联电路零输入零状态响应电路图74改变R阻值观察阻尼欠阻尼情况零输入零状态响应画出波形
2预求设计电路连接线路观察描绘阻尼欠阻尼情况方波响应相应状态轨迹测量欠阻尼情况振荡角频率衰减系数
3通实验观测欠阻尼RLC电路电流长时间衰减零似测定阻尼子电流衰减零时间约等5倍时间常数倍时间ωo常数式求出:τ 1 α
欠阻尼RLC电路阻尼子趋零时振荡频率等谐振频率ωo欠阻尼RLC电路振荡频率ω式计算
4 电子工作台建立图74实验电路信号发生器示波器该电路进行动态分析
A根元件参数计算出相应衰减子α谐振频率ωo改变电阻值计算出新衰减子α观测画出电阻电压时间变化曲线标明电流衰减零时间似计算出电流衰减零时间根新衰减子α谐振频率ωo计算欠阻尼RLC电路电流曲线图振荡频率ω
B改变电容值根新元件值计算出新谐振频率ωo观测画出电阻电压时间变化曲线 o根新衰减子α新谐振频率ωo计算欠阻尼RLC电路电流曲线图新振荡频率ω
三实验报告求
1坐标纸画出阻尼欠阻尼情况波形
2描绘两种阻尼情况状态轨迹箭头表明轨迹运动方
3列出设计参数设计值实验值
4整理实验数理值较回答思考题12注意实验中观察验证
四思考题
1激励电源发生跃变瞬间阶RC串联电路中电流二阶RLC串联电路阻尼情况电流质区波形加体观?
2 方波响应RLC串联电路处阻尼情况时减少回路电阻iL衰减零时间变长变短电路处欠阻尼情况增加回路电阻振荡幅变慢变快?
答:减电阻iL衰减零时间变长电路处欠阻尼情况增加回路电阻振荡幅变慢
3 R阻值增加衰减子α影响?R阻值增加RLC电路电流曲线图影响?
答:R阻值增加衰减子α增加电路电流曲线图衰减时间变快振荡加快
4 C容量增加欠阻尼RLC电路振荡频率影响?
答:欠阻尼RLC电路振荡频率减
实验六 串联谐振电路
实验目
1加深串联谐振电路特性理解
2学测定RLC串联谐振电路频率特性曲线
二实验务
1设计实验线路参数
2测量串联电路25时电流幅度特性频率特性曲线
3改变数值Q125保持数值变重复述实验
4.测量串联电路Q225时相频特性
三实验报告求
1 根实验数坐标纸绘出Q值串联谐振电路通曲线UcUL频率特性曲线分理值进行较作简略分析
表格:U500mV L50mH(5359mH) rL12Ω(1291Ω) C1μF(09779μF)
f(Hz)
200
400
600
fc640
fo705
fL770
900
1200
2 fo
45
226
750
895
1040
1080
920
700
640
540
690
1040
1080
1030
885
560
240
160
66
168
375
420
440
415
310
174
135
13
36
125
185
292
185
81
38
28
ff0(100Ω)
028
0567
085
091
100
109
128
170
200
(mA)
066
168
375
420
440
415
310
174
135
(mA)
065
180
625
925
146
925
405
190
140
II0(100Ω)
015
035
085
095
100
094
070
040
031
II0(20Ω)
004
012
043
063
100
063
027
013
010
2通实验总结RLC串联谐振电路特点
作出两种电容情况电流谐振曲线
⑴C01uF时
⑵C001uF时
2.较述两种曲线特点
答:⑴ 电容越谐振频率越
⑵ 电容越电流谐振曲线越尖越
四.思考题
1 RLC串联电路发生谐振时否URUSUCUL?关系成立试分析原
答:两关系式成立
2 实验方法判电路处谐振状态?
答:电路处谐振状态整电路阻抗电流通电流变化趋势出时处谐振状态示波器观察CL两端电压相位通李萨图形分析
3 测试电路频率特性时信号源输出电压会着频率变化变化什?
答:信号源阻外接负载负载阻抗着频率变化变化回路中电流着频率变化变化阻压降着频率变化变化信号源输出电压会着频率变化变化
4电阻值变化谐振频率带宽影响?
答:电阻变化谐振频率没影响电阻增带宽减反增
5 串联谐振电路阻抗频率变化?
答:频率变化阻抗变变阻抗点谐振发生时
实验七 互感研究
实验目
1加深互感电路概念理解
2学耦合线圈名端判断方法
2学耦合线圈互感系数耦合系数测量方法
二实验务
()判耦合线圈名端
1.直流通断法实验电路图138图接线合开关瞬间观察记录实验现象写出判结
图 92
2.电流法
根等效电感思路拟实验电路通改变线圈接法(名端相连异名端相连)测出回路中电流值较两次电流值判线圈名端注意保持电压值变取U5~10V
3.电压高低法
根等效电感思路拟实验电路通较端口电压值判线圈名端
(二)测量线圈互感M
1.等效电感法
三表法交流电桥测出两耦合线圈正反串联时等效电感互感
ML正L负4
2.次级开路法
图93电路电压表阻足够
U2ωM21I1 U1ωM12I2
M21U2ωI1 M12U1ωI2 (1)
耦合系数式计算:kM(L1L2)12
图 93 图 94
图93接线调电源频率1000Hz测电阻电压1V然测量U20样条件L2接电源保证电阻电压1V测量U10 U10 U20代入式(1)求出M
3.正反串联法
图94接线调电源频率1000Hz调节电源电压UR1V测量U1U2U12线圈角线连线调节电源电压UR1V测量U1U2U12记录测量数
正接 U12ωL1I+ωL 2I+2MωI
反接 U12ωL1I+ωL 2I2MωI
MU12(正接) U12(反接)4Ωi
述实验值计算L1L2值:
正接:U12r1İ+jωL1İ+jωM≈jω(L1+M)İ U1ω(L1+M)İ
反接:U12r2İ+jωL2İ+jωM≈jω(L2+M)İ U2 ω(L2+M)İ
条件 f1000Hz I11000(A)时
L1≈U1正ωIM L2≈U2正ωIM
(三)耦合系数研究
图141实验电路接线测量记录两线圈行紧垂直紧时U20值计算M值分析K值观察行拉开垂直拉开意位置时U20值变化情况知M值K值变化情况
图 141
三数表格
电流法: (a)I123mA 接法:反接 (b)I40mA 接法:接
电压高低法
(a)U11V U219V U029V 接法:接
(b)U11V U2185V U008V 接法:接
次级开路法
UR(V)
f(Hz)
U20U10(V)
M(mH)
L1接电源
1V
1000
059
939
L2接电源
1V
1000
059
939
改变频率
1V
2000
122
970
正反串联法
测 量 值
计 算 值
UR(V)
U1(V)
U2(V)
U12(V)
M(mH)
K
接(a)
1
095
28
375
975
0713
反接(b)
1
0265
155
130
四思考题:
(1) 说出判名端方法原理
答:两线圈异名端相联称正相串联等效电感L正L1+L2+2M显然等效电抗X正>X反
利关系两线圈串联方式加相正弦电压根回路中电流值判断出名端样回路中流相电流通测量端口电压判断出名端
线圈1中磁通发生突变线圈2产生互感电动势电表指针会偏转根名端定义电压接正端电源接+端名端反偏异名端
(2) 正反串联法测互感时保证UR1V?
答:保证UR1V保证回路中电流定值
(3) 什方法测互感系数?
答:三表法交流电桥法测出两耦合线圈正串联反串联等效电感互感
(4) 什方法判名端?
答:交流电桥直接测量串联方式时两线圈等效电感判断名端
实验八 三相电路研究
实验目
1通实验研究掌握三相电路基特征相序判定方法
2学三相负载星形连接三角形接法两种接法线电压相电压线电流相电流测试方法
3研究三相负载作星形联接三角形联接时称负载称负载情况线电压相电压线电流相电流关系
4分析较称称负载星形联接时中线作
5观察解三相负载种联接方式出现断线断相时电压电流变化
6学会三瓦特表法二瓦特表法测量三相负载功功率
二实验务
1三相负载星形联接Y接法原拟实验电路图接线测量电流电压负载功率拟数表格数填入表中
观察实验现象负载称中线时相灯泡亮度否样中线时相灯泡亮度变化测量中相负载断开两相负载相电压相电流变化情况
2测量三相负载三角形联接电路电压电流负载功率填入表中表格拟(分称负载称负载两种情况)
3电源相序测定
实验电路参教材中电路画设A相电容C4
B相C相灯泡均220V60W接通电源中线情况观察两灯泡亮暗序容亮暗应ABC判电源相序
4三相电动机负载功耗测量
测量三相电动机星形接法三角形接法两种情况空载功耗拟实验电路测量步骤数表格
三实验数
1.星形接法电压电流测量值记录表格:
测
数
实验
容
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
(V)
(A)
(A)
(A)
(V)
(A)
称负载
中线
220
223
222
127
1295
1275
0355
0355
0357
006
中线
220
223
222
1225
1235
1245
0355
0354
0360
0
称负载
中线
220
223
222
1275
1295
1275
0140
0213
0357
0195
中线
219
224
222
163
152
750
0160
0230
0286
47
2.三角形接法电压电流测量值记录表格:
测数
实验容
(V)
(V)
(V)
(A)
(A)
(A)
(A)
(A)
(A)
三角形
接法
称负载
220
223
220
0805
0800
0810
0465
0465
0470
称负载
221
221
222
0580
0400
0655
0183
0278
0470
3.三相负载功功率测量记录表格:
测量值计算值
实验容
测 量 值
计 算 值
PA(W)
PB(W)
PC(W)
P1(W)
P2(W)
三相总功率ΣP(W)
Y0
负载称 瓦法
44
443132
负载称 三瓦法
18
26
44
18+16+4488
Y
负载称 二瓦法
44
664
68
443132
664+681344
负载称 二三瓦法
25
332
207
325
497
25+332+207789
325+497822
△
负载称 二瓦法
141
154
141+154295
负载称 二瓦法
115
80
115+80195
四思考题:
1 明负载说什中线允线接保险丝
答:明负载称负载中线电流电流变化电流变化保险丝烧断会发生称负载中线情况
2 试分析负载称星形连接中线相负载短路断路余两相负载影响
答:相负载短路断路余两相负载两端电压380V会烧坏余两相负载
3 二瓦法三瓦法测量三相四线制(称)负载功率核算三相总功率时两种方法功率值什种?
答:三相四线制(称)负载时中线电流两瓦法测量电路消耗总功率三瓦法测量相负载消耗功率三瓦法测量功率反映三相负载消耗实际功率
4三相电源相序判原理什?
4 负载星形联接中线时中两相断余相否正常工作什?断相余两相否正常工作?
答:负载星形联接中线时中两相断余相正常工作中线形成回路断相余两相正常工作余两相构成串联回路端电压380V
5 什星形联接负载相变动会影响两相三角形接时相负载变动两相没影响?
答:星形联接负载相变动相相电压发生变化影响负载正常工作三角形接时相电压等线电压定值受相影响
实验三 运算放器受控源
.实验目
1.获运算放器源器件感性知识
2.学含运算放器电路分析方法
3.测试受控源特性通测试受控源特性加深受控源特性认识
二 实验原理
运算放器种源三端元件两输入端输出端输入输出信号参考端+端称非倒相输入端信号非倒相输入端输入时输出信号输入信号参考端说极性相端称倒相输入端信号倒相输入端输入时输出信号输入信号参考端说极性相反
运算放器电路模型受控源外部接入电路元件实现信号模拟运算模拟变换应极广泛含运算放器电路种源网络电路实验中研究端口特性解功实验研究运算放器组成种基线性受控源电路
受控源种非独立电源种电源电压电流电路中部分电压电流函数者说电流电压受电路中部分电压电流控制根控制量受控量组合受控源分电压控制电压源(VCVS)电压控制电流源(VCCS)电流控制电压源(CCVS)电流控制电流源(CCCS)
实际受控源控制量控量间线性关系条曲线表示通常曲线某范围较接直线直线范围受控量控制量成正斜率(μgγβ)常数超出直线范围保持关系
1.图21电压控制电压源(VCVS)
图 21电压控制电压源电压控制电流源
理想放器重性质知 UnUpUs
IR1UnR2 IR2IR1
UoIR1R1+IR2R2IR1(R1+R2)U1R2(R1+R2)(1+R1R2)Us
μUsUs1+R1R2
该电路电压控制系数μ反映输入电压输出电压控制等效电路模型图22
μR1R2控制μ称电压放系数
2.该图中R1成负载电阻电路成电压控制型电流源(VCCS)
μ1+R1R2 g1R
图 22 图 23
isiRuiR2
gisu11R2
g受R控制负载关G称转移电导等效电路模型图23
3.图24电流控制电压源(CCVS)
运算放器基特性分析知运算放器输出电压u2i1R输出电压受输入电流控制控制系数R称转移电阻等效电路模型图25
图 24 图 25
4.图26运算放器组成电流控制电流源(CCCS)
I1 UaR2 USR1
I3UaR3I1R2R3
IoI1+I3I1+I1R2R3I1 (1+R2R3)
αIoI1 1+R2R3
输出电流受输入电流控制负载关组成电路参数关α称电流放系数
等效电路模型图27
图 26 图 27
三.实验务
1.测试电压控制电压源电压控制电流源(图21)
(1)电路接检查线路误先调节输入电压Ui0然接通运放供电电源调节分压器V+V15V运放工作正常时Uo0Ics0
(2) 接入激励电源U1取U1分005V1V15V2V 25V3VU1时测出U2Io值记录表21中
表21
定值
U1(V)
0.5
1.0
1.5
2.0
2.5
30
VCVS
测量值
U2(V)
099
20
297
40
497
60
计算值
μ
198
200
198
200
199
200
理值
μ
2
2
2
2
2
2
VCCS
测量值
Io(mA)
05
10
15
20
25
30
计算值
g(ms)
1
1
1
1
1
1
理值
g(ms)
1
1
1
1
1
1
(3)保持Us15V改变R1值分测量UoIo 记录表22
表22
U115V R21KΩ
定值
R1(KΩ)
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6 0
VCVS
测量值
Uo(V)
300
450
595
750
900
1045
计算值
μ
200
300
397
500
600
697
理值
μ
200
300
400
500
600
700
VCCS
测量值
Io(mA)
150
150
150
150
150
150
计算值
g(ms)
0001
0001
0001
0001
0001
0001
理值
g(ms)
0001
0001
0001
0001
0001
0001
(4)输入电压Ui3V继续增加7V左右测量记录Uo观测Uo变化规律运放线性工作范围说明原
*(5)试双踪示波器观测图24电路控制特性Uoƒ(Ui)测试方法测试表格拟
2.测试电流控制电压源特性图24
(1)定R21KΩUi15V改变R1阻值分测量IiUo值记录表格表格拟注意倒相输入时Uo实际方
CCVS Ui15V R21KΩ
定值
R1(KΩ)
05
1
2
3
4
5
测量值
I1(mA)
300
150
075
050
0375
030
U2(V)
300
150
075
050
038
030
计算值
rm(Ω)
1000
1000
1000
1000
1000
1000
(2)保持Ui15VR11KΩ改变R2阻值分测量IiUo值记录表格表格拟
CCVS Ui15V R11KΩ
定值
R2(KΩ)
1
2
3
4
5
测量值
I1(mA)
150
150
150
150
150
U2(V)
150
297
445
592
742
计算值
rm(Ω)
1000
1980
2967
3947
4947
3.测试电流控制电流源特性(图26)
(1)定Us15VR13KΩR2R31KΩ负载RL分0Ω500Ω2KΩ3KΩ测量记录IiIo值
CCCS Ui15V R13KΩ R2R31KΩ
定值
RL(KΩ)
05
1
2
3
4
测量值
I1(mA)
05
05
05
05
05
U2(V)
10
10
10
10
10
计算值
α
20
20
20
20
20
(2)保持US15VRL1KΩR2R31KΩR1分1KΩ15KΩ2KΩ25KΩ3KΩ测量记录IiIo值
CCCS Ui15V RL1KΩ R2R31KΩ
定值
R1(KΩ)
1
15
2
25
3
测量值
I1(mA)
050
060
075
100
150
U2(V)
100
120
150
200
300
计算值
α
20
20
20
20
20
(3)保持Ui15VRLR31KΩR13KΩ分取R21KΩ2KΩ3KΩ4KΩ5KΩ测量记录IiIo值
CCCS Ui15V R13KΩ RLR31KΩ
定值
R2(KΩ)
1
2
3
4
5
测量值
I1(mA)
050
050
050
050
050
U2(V)
100
152
203
255
305
计算值
α
200
304
406
510
610
(4)实验表格拟计算述三种情况β值
四.注意事项
1.运算放器必须外接组直流工作电源正常工作电源电压超规定值电源极性搞错免损坏运放运放工作电压|Ucc|〈18运放输出端直接接
2.实验中运放输出端端短接否会烧坏运放
3.实验电路应检查误方接通供电电源运放外部换接元件时先断开供电电源
4.做电流源实验时电流源负载开路
5.实验中数问题时应首先检查供电电源否工作正常万表检查运放否工作线性区
五.预求
1.复运算放器受控源关理知识
2.根实验电路参数计算出实验务12中控制系数理值
3.设计务23实验数表格
六实验报告求
1.整理组实验数表22中测量数变化规律作出解释
2.分析测量值误差原
七思考题
1 写出受控源独立源相点点
答:相点:输出电流电压进行电路计算时受控源成独立源
点:受控源输出量受控制量影响控制量改变改变
2 运放脚电源端子V+V什运放工作时必须接V+V电源?实验运放板接二二极起作?实验中电源接反会出现什情况?
答:接二极起保护作防止正负输入端电压差太运放烧坏电源接反会运放烧坏
实验十 负阻抗变换器应
实验目
1获负阻变换器感性认识
2学解负阻抗变换器特性会运运算放器构成负阻抗变换器
3应戴维南定理测定含负电阻电压源伏安特性根测试求制定合理实验方案选合适仪器仪表正确测量负电阻阻值伏安特性曲线
4观测RLC串联电路方波响应状态轨迹 正确记录绘制响应波形状态轨迹
二实验务
1.测定负电阻伏安特性
实验线路图106示:
图 10-6
分测定620Ω1000Ω时等效负阻抗伏安特性实验记录表格拟
R1 R23KΩ Us15V
RL(Ω)
400
620
1000
U1(V)
15
15
15
I1(mA)
375
242
15
Z(Ω)
395
626
1000
0—3V范围取值测量相应值(测量图中注意正负号)计算负电阻数值 绘出负电阻特性曲线
U1 (V)
05(V)
1 (V)
15(V)
I1(mA)
0854
1586
2403
Z(Ω)
58548
630
62422
1K U1 (V)
620Ω
400Ω
I1(mA)
0
图 10-7
2.拟实验方案实验电路测定含负阻电压外特性曲线数表格拟
Rs300Ω Us15V
RL(Ω)
400
500
600
1000
U2 (V)
575
3756
2908
214
I2(mA)
1427
7512
4687
214
3.观测负阻抗变换器u—i特性曲线读取值
拟实验电路数表格观测记录取1000Ω500Ω时负阻抗变换器伏安特性斜率变化图107
4.观测负阻抗变换器ui相位关系
输入信号幅值1V正弦波R300ΩR1 R21KΩCH1a点CH2a’点示波器观测记录ui波形
5.观测RLC串联电路方波响应状态轨迹
R500Ω时
R5kΩ时
实验十三 万表设计组装校准
实验目
1 学会设计计算万表类测量电路
2 学万表电路组装调试校准方法
3 通实际组装万表解处理实际问题方法培养学生工程设计实践力
二设计务
根实验室提供表头参数求设计量程10mA50mA100mA 500mA直流电流表电路量程25V10V100V直流电压表量程25V50V100V交流电压表电路欧姆表电路
1)表头灵敏度1mA表头
2)表头阻r0(定实验室定)
3)中心电阻
4)U19V(层叠电池)U215V(节号干电池)
5)转换开关K(挡级单层三刀掷转换开关)
设计技术指标:
①直流电流测量电路量程05mA25mA25mA250mA四挡转换开关切换求准确度等级25级
② 直流电压测量电路量程25V5V25V250V500V五挡转换开关切换求准确度等级5级电压灵敏度m 2kΩV
③ 交流电压测量电路量程5V25V250V500V四挡转换开关切换准确度等级5级电压灵敏度n 2kΩV
④ 直流电阻测量电路中心电阻准确度25级分×lk×100×10×1四挡转换开关切换
三设计方案
1 采阻容器件设计万表量程
2 采运算放器扩展万表量程
() 方案设计程
万表磁电系微安表毫安表头配测量电路形成种途仪表电流表电压表欧姆表整流式交流电流表电压表等测量仪表利转换开关位置时表头接测量电路样种仪表统仪表中万表万表途量程仪表测量直流交流电流电压电阻测量电容电感晶体静态参数等电路分流分压欧姆测量整流等电路转换开关组成表头指示测量数值满度电流般微安数百微安满度电流愈表头灵敏度愈高测量电路目种测物理量转换适合表头工作直流电压电流转换开关实现测量电路选择量程切换
1.直流电流测量电路计算
表头允许通灵敏度(I0)电流否会烧毁表头扩测电流范围根测电流表头联合适分流电阻流表头电流测电流部分测电流愈分流电阻愈
万表直流电流挡量程转换开关位置改变量程通常采闭环抽头转换式分流电路图11-1示考虑测量电路表头表头支路中串联变电阻W1(300Ω)作校准时外串联电位器W2(850Ω)作欧姆挡调零时时表头支路电阻表头灵敏度然变
图11-1示分流电阻值计算:
设:
量程挡量程挡电流时分流关系
(131)
: (132)
图11-1 已知RgI1 I2 I3 I4先算出R1 R2 R3 R4求出分流电阻r1r2r3 r4完成直流电流测试电路参数计算
图13-1 量程电流表
种测量直流电流电路优点转换开关接触良时测电流会流表头表头说安全获广泛应缺点分流电阻值计算较繁琐
举例说明: 电流表量程I11mA I210mA I3100mA I4500mA
设微安表量程Ig150uA 阻Rg25KΩW1300ΩW2850Ω Rg’3 KΩUg’150*103*3045V
441Ω
R244Ω
R344Ω
R4044 R344Ω
3.直流电压测量电路计算
根欧姆定律UIR灵敏度I0阻r0表头身量限U0=Ioro电压表测量范围测量较高电压量程应采图11-2示串式分压电路常直流电压测量电路实际直流电流测量电路基础串联适电阻组成图中保留电流挡分流电阻R1提高电压表阻串联电阻根已知电压灵敏度m求出
图13-2 直流电压测量电路
(1)串联电阻计算
测量伏电压需阻值电压灵敏度式表示
(133)
式中mk电压灵敏度R0kk挡阻Ukk挡量程
Ul量程挡阻
中令
串联电阻 (134)
选择电阻元件时两电阻串联固定值校准直流电压挡时
(2)挡阻值挡串联电阻值计算
设量程U1U2U3U4U5阻分R01R02R03R04R05式(113)分求出挡阻值直流电压测量电路中挡阻R0k挡串联电阻值Rj关系
(135)
式(113)式(115)结合图11-2计算出挡串联电阻值R5R6R7R8
4.交流电压测量电路计算
现万表表头全部磁电系磁电系表头直接测量交流电必须先交流电压整流电路变换成直流电压表头指针偏转根整流直流电压测正弦交流电压效值间关系确定测正弦交流电压效值种磁电系表头整流电路构成测量交流电压电表称整流系仪表
图133串式半波整流交流电压测量电路
中D1D2整流二极提高阻串联电阻R8直流电压挡分压电阻里直流挡
(1)串联电阻计算
图113中Ul量程挡阻
(136)
式中RD1二极正工作电阻(查手册值般半导体二极正电阻百欧左右)Rab考虑半波整流波形影响ab两端等效电阻
半波整流时波形数k
(137)
式中Ieff正弦电流效值Iav半波整流电流均值
(138)
式(113)U1量程挡阻
R01电压灵敏度n×量程Ul
(139)
电位器W1右边滑动触头校准时调节表头支路电流提高电压表准确度
(2)量程阻挡串联电阻值计算
Uk量程挡阻R0k:电压灵敏度n×量程Uk (1310)
根计算出量程阻值Rok计算挡串联电阻值R9R10R11
注意电路挡串联电阻值计算结果分直流电压挡串联电阻值相等两种测量电路电阻
5.电阻测量电路计算
万表测量电流电压时测电路身已电流电压必加电源测量电阻时测电阻没电流电压需加电源表头指针够着测电阻做程度偏转
电阻测量电路图864示图中U19V层叠电池U215V干电池
(1)中心电阻Rn
设欧姆表直流电源电压USab两端短路时调节RS表头指针达满偏欧姆定律图114(a)示电路中电流I
(1311)
式中R欧姆表阻测电阻Rx接 ab两端RxR时电路中电流I相应减少(12)I0
表头指针偏转表盘中心位置称时R值欧姆表中心电阻Rn般设计计算欧姆表电阻先求出量程挡时中心电阻值图114(b)中先计算出×lk挡挡中心电阻联电阻方法次降低10倍根已定×1挡中心电阻×10挡中心电阻10Rn1×100挡中心电阻100Rl×lk挡1 000Rn1计算串联电阻R13R17挡联电阻
中心电阻欧姆表十分重参数确定欧姆表标尺刻度确定欧姆表量程设计中心位置刻度准然分求出相测电阻Rx刻度值
述知挡中心电阻等该挡阻值转换开关置×lk挡位置时欧姆表阻Rlk
中
(1312)
时表头满偏转电流值(两表笔短路时)
(1313)
转换开关置×100挡位置满偏电流保持变
串联电阻 (1314)
(2)挡联电阻计算
转换开关置×100挡时
(1315)
该式求出联电阻:
理置×10挡时联电阻R15式求出
(1316)
置×1挡时联电阻R16式求出
(1317)
(3)零欧姆调节器W2计算
欧姆表层叠电池干电池长久阻增电压降通表头支路电流降低两表笔短路时指针指示零欧姆位置(达满偏电流值)电池电压降低定程度保持正常测量延长电池寿命表头支路串接电位器W2作零欧姆调节器新电池段时间旧电池保证两表笔短路时指针指示零欧姆位置原计算W2
设新换电池电压较高干电池16V层叠电池95V时欧姆表短路电流超表头满偏电流值较应调节电位器W2表头支路中电阻值样表头支路电流会超满偏电流值略(等)满偏电流值
×lk挡时应关系式()
(1318)
×100×10×1挡时应
(1319)
电池时间长久电压降两表笔短路时电流变指针偏转零欧姆位置时应电位器W2电阻值调表头支路中(等零)表头中电流略(等)灵敏度电流I0时干电池135V层叠电池85V计算表头支路电流应
关系:
×lk挡时
(1120)
×100×10×1挡时应
(1321)
满足式(8620)~式(8623)时说明干电池135~16V层叠电池85~95V范围变化通调节零欧姆调节器表笔短路时指针偏转零欧姆位置保证测量准确度
(二)方案二设计程
1.直流表头(满偏电流1mA)测量电压表头电阻150Ω图124示图接线测量示电路电压测试范围调节参数测量电流放范围行设计数表格
需直流电压量程扩100v 调整R1RP1电压测试范围(RP1=33 kΩ)
输入电压(V)
10
30
50
70
100
输出电压(V)
069
209
348
487
696
表头读数(满刻度10)
1
3
5
7
10
图134 直流表头测量电压
3 直流表头测量电流(级放)图115示调节参数测量电流放范围行设计数表格需直流电流程扩1A电路
电流测试范围( RP1=072 kΩ)
输入电流(A)
01
03
05
07
1
输出电压(V)
069
209
348
487
696
表头读数(满刻度10)
1
3
5
7
10
图135 直流表头测量电流
四 万表焊接组装
选元件阻值电桥进行测量二极极性万表欧姆×lk挡判
根装配图焊接元件弄清开关结构应位置求元件布放整齐焊点美观焊接牢固(虚焊)焊万表欧姆挡检查电路否连接误否存虚焊(假焊)焊电路板部件组装外壳中
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