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电路与电子技术实验教程

《电路与电子技术实验教程》

前言

本教程旨在配合“电路分析”、“模拟电子技术”、“数字电子技术”等理论课程,通过一系列由浅入深、循序渐进的实验,帮助学生巩固和深化理论知识,培养动手实践能力、分析问题和解决问题的能力,教程强调理论与实践的结合,注重基本技能的训练和科学素养的养成,为后续专业课程的学习和未来的工程实践打下坚实的基础。

电路与电子技术实验教程-图1
(图片来源网络,侵删)

第一部分:实验基础知识与安全规范

第一章:实验须知与安全操作

  1. 实验目的与要求
    • 明确实验课的核心目标:验证理论、掌握技能、培养能力。
    • 对学生的基本要求:预习、操作、记录、报告。
  2. 实验室安全守则
    • 用电安全:强调“人断电,再操作”;了解触电急救方法。
    • 设备安全:正确使用电源、仪器仪表,避免短路、过载。
    • 元件安全:识别元件极性(二极管、电解电容、三极管等),防止因接反而烧毁。
    • 紧急情况处理:熟悉实验室的消防设施、急救箱和紧急切断电源的位置。
  3. 实验报告撰写规范
    • 实验目的:简明扼要。
    • 实验原理:用自己的话阐述核心理论,画出相关电路图。
    • 实验仪器与元器件:列出型号、规格。
    • 与步骤:清晰记录操作过程。
    • 实验数据与处理:原始数据记录、列表、计算、绘制特性曲线(必须规范)。
    • 实验结果分析与讨论:这是报告的灵魂,分析误差来源、理论值与实测值的比较、实验中遇到的问题及解决方法、心得体会。
    • 实验结论:对实验结果进行总结。
    • 思考题回答:完成课后思考题。

第二章:常用电子仪器仪表的使用

  1. 万用表
    • 指针式万用表:结构、读数方法、测量电阻、电压、电流的注意事项。
    • 数字式万用表:功能介绍、使用方法、测量二极管、三极管、电容。
  2. 直流稳压电源
    • 功能:提供稳定、可调的直流电压和电流。
    • 面板介绍:电压/电流调节旋钮、输出接线端、电压/电流显示。
    • 使用方法:设置电压、限流、正确连接(注意正负极)。
  3. 示波器
    • 基本原理:显示电压随时间变化的波形。
    • 面板功能介绍
      • 垂直系统:通道选择、伏/格、垂直位移。
      • 水平系统:秒/格、水平位移。
      • 触发系统:触发电平、触发源、触发方式(自动、常态)。
    • 基本操作:测量直流电压、交流电压幅值、频率、周期、相位差。
    • 使用技巧:探头衰减比设置(×1, ×10)、校准信号的使用。
  4. 信号发生器
    • 功能:产生各种标准波形(正弦波、方波、三角波等)。
    • 面板介绍:波形选择、频率调节、幅值调节、直流偏置。
    • 使用方法:设置所需信号的参数,通过输出端连接到电路。

第二部分:电路基础实验

第三章:直流电路实验

  1. 常用电子仪器使用练习
    • 目标:熟练掌握万用表、直流稳压电源、示波器的基本操作。
    • 内容:测量电阻、直流电压;使用示波器观察直流电平。
  2. 基尔霍夫定律与叠加定理的验证
    • 目标:验证KCL、KVL和叠加定理,理解线性电路的齐次性。
    • 内容:搭建线性直流电路,用万用表测量各支路电流和节点间电压,验证定律。
  3. 电压源与电流源的等效变换
    • 目标:理解实际电源的两种模型及其等效变换条件。
    • 内容:测量实际电压源的外特性,通过等效变换后,测量实际电流源的外特性,比较两者是否一致。
  4. 戴维南定理与诺顿定理
    • 目标:掌握有源二端网络等效电路的求解方法。
    • 内容:测量一个复杂有源二端网络的开路电压和短路电流,求出等效内阻;再搭建等效电路,验证其对负载的等效性。

第四章:交流电路实验

电路与电子技术实验教程-图2
(图片来源网络,侵删)
  1. 交流电路元件的伏安特性测量
    • 目标:掌握电阻、电感、电容在交流电路中伏安特性的测量方法。
    • 内容:使用万用表和示波器测量R、L、C元件的阻抗,理解感抗和容抗与频率的关系。
  2. RLC串联谐振电路
    • 目标:理解串联谐振的原理,观察谐振现象,测量谐振频率、品质因数Q。
    • 内容:搭建RLC串联电路,用信号发生器输入正弦信号,用示波器监测电阻两端电压,调节信号频率找到谐振点,绘制幅频特性曲线。
  3. 三相交流电路电压、电流的测量
    • 目标:掌握三相电路的星形和三角形连接方法,理解线电压与相电压、线电流与相电流的关系。
    • 内容:连接三相负载(星形/三角形),测量各线/相电压和电流,验证对称性。

第三部分:模拟电子技术实验

第五章:常用半导体器件特性测试

  1. 二极管与三极管的识别与测试
    • 目标:学会识别二极管、三极管的管脚,并用万用表判断其好坏和类型。
    • 内容:使用万用表二极管档测量二极管极性;使用万用表电阻档或hFE档判断三极管类型(NPN/PNP)和管脚(e, b, c)。
  2. 单管共射放大电路
    • 目标:掌握放大电路静态工作点的调试方法,测量放大电路的电压放大倍数、输入电阻和输出电阻。
    • 内容:搭建分压式偏置共射放大电路,调节静态工作点;用示波器观察输入、输出波形,测量并计算Av, Ri, Ro。
  3. 负反馈放大电路
    • 目标:理解负反馈对放大电路性能的影响(提高稳定性、改善非线性失真、改变输入/输出电阻等)。
    • 内容:在实验九的电路基础上引入电压串联负反馈,测量引入反馈前后的Av、Ri、Ro,并进行比较。

第六章:集成运算放大器应用

  1. 实验十一:集成运算放大器的基本运算电路
    • 反相比例放大器:测量闭环电压增益。
    • 同相比例放大器:测量闭环电压增益。
    • 加法器:验证输出电压与各输入电压的关系。
    • 减法器(差分放大器):实现减法运算。
    • 积分/微分电路:观察输入方波时的输出波形(三角波/尖脉冲)。
  2. 实验十二:RC正弦波振荡器
    • 目标:理解RC桥式振荡器(文氏桥振荡器)的起振条件和稳幅原理。
    • 内容:搭建RC桥式振荡电路,观察输出波形,测量振荡频率,并与理论值比较。
  3. 实验十三:波形发生与变换电路
    • 目标:学习使用集成运放构成方波、三角波发生器。
    • 内容:搭建由滞回比较器和积分器构成的方波-三角波发生器,测量输出波形的频率和幅值。

第四部分:数字电子技术实验

第七章:逻辑门电路与组合逻辑电路

  1. 实验十四:TTL门电路逻辑功能与参数测试
    • 目标:掌握TTL与非门、或非门等逻辑功能的测试方法,了解其电压传输特性。
    • 内容:使用数字实验箱和万用表,验证门电路的逻辑功能,测试其输出高/低电平、开门电平、关门电平等参数。
  2. 实验十五:组合逻辑电路设计与实现
    • 目标:掌握组合逻辑电路的设计方法(逻辑抽象、列真值表、化简、画逻辑图)。
    • 内容:设计一个
电路与电子技术实验教程-图3
(图片来源网络,侵删)
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