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HUBEI UNIVERSITY OF AUTOMOTIVE TECHNOLOGY

电气工程系 实验指导书

赵文兵 高志敏 编 刘美怡 审

电气与信息工程学院
7月
电工电子学实验课要求
实验课是高等教育的一个重要教学环节, 是理论联系实际的重要手段。经过教学实验验证和巩固所学的理论知识, 训练实验技能, 培养学生的实际工作能力。
对于电工电子学实验课, 应经过实验到达到以下目的:
1.培养学生实事求是, 一丝不苟, 严肃认真的科学态度, 养成良好的实验习惯和作风。
2.训练学生基本的实验技能, 如正确使用常见的电工仪器、 仪表, 掌握一些基本的电工、 电子测试技术、 试验方法及数据分析处理。
一．实验课前的准备工作
学生在每次实验课前, 必须认真预习。具体要求是:
( 1) 阅读实验指导书, 明确实验的目的与要求, 并结合实验原理复习有关理论; 了解完成实验的方法和步骤; 设计好实验数据的记录表格。
( 2) 理解并记住指导书中提出的注意事项。对实验中所用仪器设备的作用及使用方法要有初步了解。
在上述基础上完成实验讲义中的预习思考题部分, 实验前由教师检查经过后方可进入实验室。
二．实验过程中的工作
( 1) 接线前, 首先了解各种仪器设备及元器件的额定值、 使用方法和电源设备的情况。
( 2) 实验中要用的仪器、 仪表、 实验板以及各种开关等, 应根据连线清晰、 调节顺手和读数观察方便的原则合理布局。
( 3) 接线可按先串联后并联的原则先接无源部分, 再接电源部分。接线时应将所有电源开关断开, 并将可调设备的旋钮、 手柄置于最安全位置。接好线后, 经仔细检查无误, 教师复查后才能接通电源。合电源时, 要注意各仪表的偏转是否正常。
( 4) 实验进行中要胆大心细, 一丝不苟认真观察现象, 仔细读取数据,随时分析研究实验结果的合理性。如发现有异常现象, 应及时查找原因。
( 5) 实验完毕, 先切断电源, 再根据实验要求核对实验数据, 然后请教师审核( 签字) , 经过以后再拆线, 并将仪器设备摆放整齐。
( 6) 注意仪器设备及人身安全。
( 7) 实验结束后, 按要求作好清洁卫生工作。
特别需要指出地是: 学生在实验过程中, 应保持肃静, 讲文明、 有秩序; 同时要爱护公物, 严格遵受仪器设备的安全操作规程及实验室的一切规章制度; 对违犯实验室管理, 擅自动用与本实验无关的仪器设备或私自拆卸元器件的行为要追究责任, 对因违反操作规程及安全技术要求而造成仪器设备及物质器材损坏、 丢失者, 要依据有关规定予以赔偿。
三．实验课后的整理工作
整理工作主要是编写实验讲义中的实验总结部分。这是实验的总结, 应认真完成。

课程名称
电工电子学
实验时间
年 月 日
班级

姓名

学号

实验一　直流电路实验
一、 实验目的
　　1. 熟悉实验台上各类直流电源及仪表的布局和使用方法。
2. 测定实际电源的伏安特性。
3. 验证基尔霍夫定律。
二、 原理说明
1．实际电压源的伏安特性( 外特性)
q
Rs
Us
I
V
＋
－
a
b
q =tg-1Rs
I
V
0
Us
(图1--1)
直流理想电压源的输出电压是个常数, 与流过电源的电流大小没有关系, 其伏安特性曲线如图1--1中曲线a所示。可是理想电压源实际上是不存在的, 实际中的电压源总是具有一定的内阻, 它能够一个理想电压源Us和电阻Rs串联的电路模型来表示, 其伏安特性曲线如图1--1中曲线b所示。

2．基尔霍夫定律
基尔霍夫电流定律(KCL): 电路中, 任意时刻流进和流出节点的电流之代数和等于零。
基尔霍夫电压定律(KVL): 电路中, 任意时刻沿闭合回路的电压降之代数和等于零。
3．电位与电压
在一个确定的闭合电路中, 各点电位的高低视所选的电位参考点的不同而变, 但任意两点间的电位差( 即电压) 则是绝正确, 它不因参考点电位的变动而改变。
三、 实验设备
序号
名 称
型号与规格
数量
备注
1
可调直流稳压电源
0--30V
1

2
直流数字毫安表
0--500mA
1

3
直流数字电压表
0--300V
1

4
线性电阻器
200Ω
1
HE-19
5
可变电阻箱

1

6
基尔霍夫定律/叠加原理实验板

1
HE-12
四、 实验注意事项
实验中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。另外, 要注意直流稳压源不得短路, 以免损坏设备。
五、 预习思考题( 该部分必须在实验前完成)
1． 电流表应如何连接于电路中? 电压表应如何连接于电路中? ( 2分)

2． 实际电压源与理想电压源的外特性有何区别? ( 2分)

3．实验中, 若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流, 在什么情况下可能出现指针反偏, 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? ( 4分)

4．试析如图1—2所示的实验线路中200Ω电阻的作用。( 2分)
六、 实验内容
　　1．测定实际电压源的伏安特性
按图1--2接线, 虚线框内为一模拟的实际电压源。改变其端口处负载( 可变电阻箱) RL的阻值, 分别测取对应的电流、 电压值, 计入表1。
( 表1)
( 图1--2)
200W
RL
+
-
10V
U
I
+
-
mA
V
+
-

RL(W)
0(短路)
100
200
300
500
¥(开路)
I(mA)

U(V)

2．串联、 并联电路中电流及电压的测量
利用HE-12实验箱上的”基尔霍夫定律/叠加原理”线路, 按图1--3接线。该实验线路箱系多个实验通用, 本次实验中将开关K1投向U1侧、 开关K2投向U2侧、 开关K3投向330Ω侧, 三个故障按键均不得按下。将两路直流稳压电源分别调准输出电压值U1＝6V、 U2＝12V后再接入电路。
( 图1—3)

( 1) 利用直流数字电压表分别测取表2所要求的电压值, 计入表2。
( 2) 将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中, 测取表2所要求的电压值, 计入表2。
( 表2)
被测量
U1(V)
U2(V)
UFA(V)
UAB(V)
UAD(V)
UCD(V)
UDE(V)

被测量
UFD(V)
UAC(V)
UEA(V)
UDB(V)
I1(mA)
I2(mA)
I3(mA)

实验完毕后应根据实验要求核对实验数据, 然后请教师审核( 签字) 。
教师签字:
七、 实验总结
1．根据实验数据, 在方格纸上绘制出实际电压源外特性曲线。( 4分)

2．根据实验数据, 选定节点A, 验证KCL的正确性。( 3分)

　　3．根据实验数据, 令A点作为参考电位点, 计算出其它各点的电位值。( 3分)

课程名称
电工电子学
实验时间
年 月 日
班级

姓名

学号

实验二　叠加定理 戴维南定理
一、 实验目的
　　1. 经过实验验证叠加定理、 戴维南定理。
2. 加深对参考方向以及戴维南等效的理解。
二、 原理说明
1．叠加定理 在线性电路中, 任一支路的电流或电压都是电路中每一个独立源单独作用时在该支路所产生的电流或电压的代数和。
2．戴维南定理 任何一个线性有源二端网络, 对其外电路来说, 能够用一条有源支路来代替, 该有源支路中电压源的电压等于有源二端网络的开路电压, 其内阻等于该有源二端网络变为无源( 即电压源短路、 电流源开路) 二端网络后端口的等效电阻(也等于该有源二端网络端口的开路电压与短路电流的比值)。
三、 实验设备
序号
名 称
型号与规格
数量
备注
1
可调直流稳压电源
0--30V
1

2
可调直流恒流源
0--500mA
1

3
直流数字电压表
0--300V
1

4
直流数字毫安表
0--500mA
1

5
可调电阻箱
0--99999.9Ω
1
HE-19
6
电位器
1K/2W
1
HE-11
7
叠加原理实验电路板

1
HE-12
8
戴维南定理实验电路板

1
HE-12
四、 实验注意事项
1. 用电流插头测量各支路电流时, 或者用电压表测量电压降时, 必须严格按设定的电流方向连接仪表的正、 负极性。当使用指针式仪表测量时, 若指针反偏, 则必须调换仪表极性, 重新测量方能获得读数, 但切记其前要加”-”号; 使用数字( 数显) 式仪表测量时, 随时都可直接读出数值, 包括”+”、 ”-”号。
2. 注意仪表量程的及时更换。
3. 实验中改接线路时, 要关掉电源。电压源置零时不可将稳压源短接。
五、 预习思考题( 该部分必须在实验前完成)
1．叠加定理的使用条件是什么? 实验电路中, 若有一个电阻器改为二极管, 试问叠加原理的迭加性还成立吗? 为什么? ( 3分)

2. 在叠加定理实验( 实验线路见图2--1) 中, 要令U1、 U2分别单独作用, 应如何操作? 可否直接将不作用的电源( U1或U2) 短接置零? ( 3分)

3．戴维南定理的使用条件是什么? 预习实验内容中的”戴维南定理验证”部分, 简述其证明戴维南定理正确性所采用的方法。( 4分)

六、 实验内容
1．叠加定理验证
实验线路如图2--1所示, 用HE-12挂箱的”基尔夫定律/叠加原理”线路。
1
2
F
( 图2--1)

F

( 1) 将两路稳压源的输出分别调节为12V和6V, 接入U1和U2处。DC支路接入电阻R5( 开关K3投向330Ω侧) 。
( 2) 令U1电源单独作用( 将开关K1投向U1侧, 开关K2投向短路侧) 。用毫安表( 接电流插头) 测量各支路电流, 数据记入表1。
　　( 3) 令U2电源单独作用( 将开关K1投向短路侧, 开关K2投向U2侧) , 重复上述的测量和记录, 数据记入表1。
( 4) 令U1和U2共同作用( 开关K1和K2分别投向U1和U2侧) , 重复上述的测量和记录, 数据记入表1。
( 表1)
测量项目
I1(mA)
I2(mA)
I3(mA)
U1单独作用

U2单独作用

U1、 U2共同作用

2．戴维南定理验证
实验线路如图2--2所示, 用HE-12挂箱中”戴维宁定理/诺顿定理”线路。其中负载RL为可变电阻箱, AB以左为被测有源二端网络。

(a)
(b)
( 图2--2)

( 1) 用开路电压、 短路电流法测定戴维宁等效电路的Uoc和Ro。
在图2-2(a)中, 接入稳压电源Us=12V和恒流源Is=10mA, 不接入RL。开关K处于打开状态时, 测定UOc; 开关K处于短路状态时, 测定Isc, 数据记入下表并计算出Ro。

Uoc(V)
Isc(mA)
计算 Ro=Uoc/Isc(Ω)

( 2) 负载实验
按图2--2(a)接入负载RL。按表2所列各值改变RL阻值, 测量不同端电压下的电流值, 记入表2( 第一行) 。
( 3) 验证戴维宁定理
利用上述所得的Uoc和Ro组成有源二端网络的戴维南等效电路, 并再次与负载RL相接, 如图2--2(a)所示。按表2所列各值改变RL阻值, 测量不同端电压下的电流值, 记入表2( 第二行) 。

( 表2)
RL(Ω)
100
150
200
250
300
350
I( mA)

I( mA)

实验完毕后应根据实验要求核对实验数据, 然后请教师审核( 签字) 。
教师签字:

七、 实验总结
1． 根据实验数据验证叠加定理。( 3分)

2．根据实验数据, 经过在坐标纸上分别描绘出相关曲线, 验证戴维南定理的正确性。( 3分)

2．请计算出图2--2( a) 中AB以左之有源二端网络的戴维南等效电路的参数Uoc、 Isc及Ro, 并与实验所得之数据相比较, 试分析误差原因。( 3分)

3. 心得体会及其它。( 1分)

课程名称
电工电子学
实验时间
年 月 日
班级

姓名

学号

实验三　交流电路参数的测定
一、 实验目的
　　1. 学习使用三表法( 交流电流表、 交流电压表、 瓦特表) 测量交流电路元件等值参数的方法。
2. 掌握单相自耦调压器及瓦特表的使用方法。
二、 原理说明
1．在正弦交流信号激励下, 电路元件的等效参数R、 L、 C能够用交流电桥直接测得, 亦能够用交流电压表、 交流电流表及功率表分别测得元件( 或网络) 两端的电压U、 流过的电流I以及它所消耗的有功功率的值来进行计算获得, 这种方法称为三表法, 是用于测量50Hz交流电路参数的基本方法。
计算的基本公式为:
阻抗的模 |Z| =V/I 功率因数 COSq=P/UI 等值电阻 R=P/I2 = |Z|COSq
等值电抗 X==|Z|Sinq 电感线圈的等值电感 L=XL/ω
电容器的等值电容 C=1/ωXC (ω为角频率, ω=2πf)
～
o
～
220V
o
0--250V
( 图3--1)
2．单相自耦调压器的原边和付边都在一个线圈上实现, 其工艺制造比较方便, 但安全性较差。自耦变压器的输入端有两个接线端子, 左为输入端, 接入
市电, 右为输出端, 经过调节能够得到0--250V之间
的任一电压, 如图3--1所示。
单相调压器在连接使用时须注意:
(1)输入与输出端需辨清, 不允许接反。
(2)要注意公共端接电源的零线, 即电源中线应连
接在调压器输入与输出端的公共端钮上(”o”端)。
(3)在电路通电前, 调压器输出端应该调到电压为
零的位置。
(4)调节时, 使其输出电压从零开始逐渐升高。每
次改接实验线路及实验完毕, 都必须先将其旋柄慢慢调回零位, 再断电源。这一安全操作规程必须严格遵守。
3. 本实验所用的功率表为智能交流功率表, 其电压接线端应与负载并联, 电流接线端应与负载串联。
三、 实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
交流电压表
0～450V
1

2
交流电流表
０～5A
1

3
功率表

1

4
自耦调压器

1

5
电感线圈
40W日光灯配用
1
HE-16
7
电容器
4.7μF/500V
2
HE-20
四、 实验注意事项
1．本实验直接用市电220V交流电源供电, 实验中要特别注意人身安全, 不可用手直接触摸通电线路的裸露部分, 以免触电。
2．实验线路接线完成后要首先经指导教师检查方可接通市电电源。
五．预习思考题( 该部分必须在实验前完成)
1. 在工频50Hz的交流电路中, 测得一只铁心线圈的P、 I和U值, 如何算得它的阻值及电感量? ( 3分)

2．对于纯电阻、 电容和电感元件, 如何简化测量公式? ( 2分)

3．若用功率因数表替代三表法中使用的功率表, 是否也能测出元件的等效阻抗? 为什么? ( 3分)

4．简述单相调压器的使用注意事项。( 2分)

六、 实验内容
1．元件R、 L、 C的测量
实验线路如图3--2所示, 被测元件经过黑匣子上的开关分别切换为电阻、 电感及电容。经过调节单相自耦调压器使电压表的读数为100V时, 记录相应的功率P、 电流I以及功率因数的值, 填入表1。

单相调压器
被测元件(”激励”插孔)
( 图3--2)

W
*
*
A
V
～
220V
UR测量点
UL测量点
Uc测量点

( 表1)

被测阻抗
测量值
U( V)
I( A)
P( W)
电阻
( 开关K1合, 其余断开)
100

电感
( 开关K2、 K4合, 其余断开)
100

电容
( 开关K3、 K5合, 其余断开)
100

2．RL串联、 RC串联电路的测量
实验线路仍如图3--2所示, 被测元件分别为电容和电阻串联、 电感和电阻串联。经过调节单相自耦调压器使电压表的读数为100V时, 记录相应的功率P、 电流I的值, 填入表2。
( 表2)

被测阻抗
测量值
U( V)
( V)
Uc( V)
UL( V)
I( A)
P( W)
R与C串联
( 开关K3、 K6合, 其余断开)
100

R与C并联
( 开关K2合, 其余断开)
100

UR—被测电阻两端电压 Uc—被测电容两端电压 UL—被测电感两端电压
实验完毕后应根据实验要求核对实验数据, 然后请教师审核( 签字) 。
教师签字:

七、 实验总结
1．根据表1和表2的实验数据, 计算各等值参数。( 5分)

2．按比例绘制RC串联电路及RL串联电路的电流与电压的相量图。( 5分)
[提示]电感由线圈组成, 有内阻存在, 画相量图时不能按理想元件处理。

课程名称
电工电子学
实验时间
年 月 日
班级

姓名

学号

实验四　日光灯电路实验
一、 实验目的
　　1. 了解日光灯电路, 掌握改进功率因数的方法。
2. 进一步掌握瓦特表的使用方法。
二、 原理说明
1．日光灯的工作原理
一个简单的日光灯电路由灯管、 启辉器和镇流器等组成, 如图4--1所示。日光灯管的内壁涂有一层荧光物质, 管两端装有灯丝电极, 灯丝上涂有受热后易发射电子的氧化物, 管内充有稀薄的惰性气体和水银蒸气。镇流器是一个带有铁心的电感线圈。启辉器由一个辉光管(管内由固定触头和倒U形双金属片构成)和一个小容量的电容组成, 装在一个圆柱形的外壳内。
～
日光灯管
启辉器 S

220V

镇流器

(图4--1)

当接通电源时, 由于灯管没有点燃, 启辉器的辉光管上( 管内的固定触头与倒U形双金属片之间) 因承受了220V的电源电压而辉光放电, 使倒U形双金属片受热弯曲而与固定触头接触, 电流经过镇流器及灯管两端的灯丝及启辉器构成回路。灯丝因有电流(启动电流)流过被加热而发射电子。同时, 启辉器中的倒U形双金属片由于辉光放电结束而冷却, 与固定触头分离, 使电路突然断开。在此瞬间, 镇流器产生的较高感应电压与电源电压一齐( 约400--600V )加在灯管的两端, 迫使管内发生弧光放电而发光。灯管点燃后, 由于镇流器的限流作用, 使得灯管两端的电压较低(20W灯管约60V左右), 而启辉器与灯管并联, 较低的电压不能使启辉器再次动作。
在日常生活中, 当日光灯上缺少了启辉器时, 人们常见一根导线将启辉器的两端短接一下, 然后迅速断开, 使日光灯点亮; 或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯, 这是为什么? ( HE-16实验箱上有短接按钮, 可用它代替启辉器做一下试验。)
2．功率因数的提高
日常生活中, 感性负载很多, 如变压器、 电动机等, 其功率因数都较低。当负载端电压一定时, 功率因数越低, 输电线中的电流就越大, 电能在输电线上的损耗增大, 传输效率降低, 发电设备的容量得不到充分的利用。从经济效益来说, 这无疑也是一个损失, 应该设法提高负载端的功率因数。实际常采用的方法是在负载端并联电容器, 这样以经过电容器中的容性电流补偿原负载中的感性电流, 虽然此时负载消耗的有功功率不变, 可是随着负载端功率因数的提高, 输电线路中的总电流减小, 线路损耗降低, 因此提高了电源设备的利用率和传输效率。日光灯电路中, 灯管在工作时能够认为是一个电阻负载, 镇流器是一个电感较大的感性负载, 整个日光灯电路是一个RL串联的电路, 其功率因数一般在0.5左右。
三、 实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
交流电压表
0--450V
1

2
交流电流表
０--5A
1

3
功率表

1

4
自耦调压器

1

5
镇流器、 启辉器
与30W灯管配用
各1
HE-16
6
日光灯灯管
30W
1
屏内
7
电容器
1μF/2.2μF/4.7μF 500V
各1
HE-16

四、 实验注意事项
　　1. 本实验使用交流市电220V, 务必注意用电和人身安全。
2. 功率表要正确接入电路, 读数时要注意量程和实际读数的换算关系。
3. 线路接线正确, 日光灯不能启辉时, 应检查启辉器及其灯管接触是否良好。
五、 预习思考题( 该部分必须在实验前完成)
1．为了提高电路的功率因数, 常在感性负载上并联合适的电容器, 此时增加了一条电流支路, 试问电路的总电流是增大还是减小, 此时感性负载上的电流和功率是否改变? 为什么? ( 5分)

2．提高线路功率因数为何只采用并联电容器法, 而不用串联法? 所并的电容器是否越大越好? ( 5分)

六、 实验内容
利用HE-16实验箱中”30W日光灯实验器件”、 主屏上与30W日光灯管连通的插孔及相关器件, 按下图所示接线。接通实验台电源, 改变电容值, 分别记录相应的功率表读数、 电压表读数、 电流表读数。
启辉器
灯管
镇流器
W
*
*
～
220V
I
日光灯电路
A
C
U1
N1
U

电容值
(µF)
测量数值
计算值
P(W)
I(A)
U(V)
UR(V)
UL(V)
Cosφ
0

220

1

220

2.2

220

4.7

220

注意: 0µF指该支路开路, 切勿短接! ! ! UR—日光灯灯管两端的电压 UL—镇流器两端的电压
实验完毕后应根据实验要求核对实验数据, 然后请教师审核( 签字) 。
教师签字:
七、 实验总结
1．完成数据表格中的相关计算。( 3分)

2．经过实验数据分析并联电容后功率因数cosΦ的变化情况, 可得出什么结论。( 2分)

3．根据实验数据, 在同一坐标图上分别绘出并接不同电容时的电压、 电流相量图。( 5分)

课程名称
电工电子学
实验时间
年 月 日
班级

姓名

学号

实验五　常见电子仪器的使用
一、 实验目的
1．学习示波器、 函数发生器、 交流电压表、 数字万用表和模拟电路实验箱等常见仪器的使用方法。
2．初步了解用示波器观察正弦信号波形和读取波形参数的方法。
二、 原理说明
实验系统或
实验电路
示波器
函数发生器
直流稳压源
万用表
( 图5--1 电子电路测试系统)
　电子电路实验中, 需要用基本电子仪器测试电子电路的静态或动态工作情况, 经过测量的数据, 判断电子电路的工作状态。因此, 正确使用电子仪器是工程技术人员必须掌握的基本操作技能之一。基本电子仪器是: 示波器、 函数发生器、 交流电压表、 数字万用表等。它们和实验系统或实验电路组成的电子电路测试系统。如图5-1所示。

1. 电子仪器简介
( 1) 实验系统或实验电路
THM-5型模拟电路实验箱是当前生产的新一代实验系统装置, 它包含电子技术的基本教学实验内容及课程设计的内容。实验装置是由一整块单面敷铜印刷线路板构成, 正面印有清晰的图形线条、 字符。板上设有可靠的各集成块插座、 镀银长紫铜针管插座及高可靠、 高性能的自锁紧插件; 板上为实验提供直流稳压电源、 低压交流电源以及相关的电子、 电器元器件等。使用者根据实验要求搭制电路, 完成实验测试工作。
( 2) 示波器
TDS1000数字存储示波器是小型、 轻便式双通道台式仪器, 主要用来观察与测量电路中各种波形。观察电路能否正常工作, 测量波形的有效值、 平均值、 峰—峰值、 上升时间、 下降时间、 频率、 周期宽等电量。因此, 在生产、 实验和科研工作中, 有着广泛的使用。
( 3) 函数发生器
函数发生器用来提供方波、 三角波、 正弦波、 斜波、 脉冲波, 频率范围在0.2HZ~2MHZ之间。最大输出电压为20VP-P, 经过输出衰减开关和输出幅度调节旋钮, 使输出电压在伏级和毫伏级范围内连续调节。信号的频率经过频率选择开关分档, 经过频率微调旋钮能够连续调节。
函数发生器提供实验电路的输入信号, 它的输出端不能短路。
( 4) 万用表
万用表是一种多种测量功能的仪表, 主要用来测量电路的直流电压、 工频电电压、 直流电流、 电阻等值。
2．电子仪器使用注意事项
在电子电路中进行测量, 必须选择合适的测量仪器, 进行正确的测量, 才能得到反映被测电路的真实数据。不然, 就会得出错误的结论, 还有可能造成仪器的损坏。
( 1) 了解仪器的主要技术指标
电子仪器要在技术指标范围内工作, 经过阅读手册或仪器的技术资料了解仪器的主要技术指标。了解仪器的技术指标后, 才能正确地、 安全地使用仪器, 而且使测量结果正确有效。
( 2) 电子仪器按技术规定使用
仪器使用时必须严格按技术手册规定的方法、 顺序进行规范化操作。否则, 得不到正确的测试结果, 还可能造成仪器或被测元件损坏。
( 3) 正确选择仪器的功能和量程
为了保证仪器正常工作和测试结果准确, 必须将仪器面板上各种控制旋钮选择在合适的功能和量程上, 注意旋钮的旋转方向和极限位置, 切忌用力过度造成损坏。使用结束时, 要注意复位, 为下次测试作好准备。当未知测量值时, 选择量程高的挡位, 然后根据数字逐步将档位调至合适位置。
3．电子电路测试系统”共地”
在电子电路中, 应特别注意各仪器和实验电路的”共地”。即各仪器及被测电路的地端必须按信号的输入、 输出顺序可靠地连在一起, 如图1-2所示。在电工测量中, 测量交流电压时, 电压的两个接线端是”对称”的, 能够互换而不会影响读数。可是, 电子电路测量中, 由于工作频率较高, 阻抗较大且信号较弱, 容易受外界干扰, 从而使测量误差增大, 稳定性降低。为避免干扰, 多数电子仪器的两个测量端是不对称的, 其中一端为接地端, 与仪器外壳相连, 并与连接测量对象的电缆引线的外层屏蔽线( 金属丝编织成的) 连接在一起。在测量过程中, 往往同时使用多台设备, 设备的接地端和被测量电路的接地端连在一起, 即为”共地”。这样组成了测试系统的屏蔽网络, 避免杂乱电磁的干扰, 提高测量稳定性, 减少测量误差。因此, 在测量时, 决不能够将接地端与非接地端随意调换。
三、 实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
数字存储示波器
TDS1002
1

2
数字万用表
DT310(B)
1
3 1/2位
3
函数发生器
DF1642
1

4
模拟电子实验箱
THM—5/THM—2
1

四、 实验注意事项
1. 实验中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。
2. 注意直流稳压源不得短路, 以免损坏设备。
3. 实验完毕后, 应及时关闭各电源开关, 清理实验台面, 整理好连接导线并放置在规定的位置。
五、 预习思考题( 该部分必须在实验前完成)
阅读常见的电子仪器说明, 了解常见电子仪器的使用方法及注意事项。

六、 实验内容
1．数字存储示波器的使用
( 1) 示波器初步认识
认识并记录校准信号的波形、 峰峰值、 周期、 频率、 平均值( 或有效值) 。
认识垂直菜单中设置探头衰减系数与探头开关的设置的含义。
①打开示波器电源, 等待显示屏显示经过开机测试后, 按下”默认设置”按钮。此时探头选项设置衰减系数为”10X”。
②将示波器P2200探头上的衰减开关设定到10X, 将探头端部和基准导线( 接地线) 连接到面板的”探头补偿”连接器上。基准导线连接到”探头补偿”连接器的地端”⊥”, 探头端部与”探头补偿”连接器的信号端相连。
③示波器探头检查向导
使用”探头检查向导”功能检查探头是否操作正常。
按下”PROBE CHECK”按钮, 如果探头连接正确、 补偿正确, 而且探头所接通道的”垂直”菜单中的”探头”设为与探头衰减系数相匹配, 示波器在显示屏的底部显示一条”在CH1上探头检查”合格”的信息。否则, 会显示一些探头检查指示, 指导纠正一些问题。
④按下”自动设置”按钮, 示波器根据测量的信号, 自动调整并将信号显示出来。数秒钟内, 能够看到频率为1KHz、 电压为5V峰峰值的方波。屏幕下方显示下列信息:
CH1
峰-峰值5.XX V 平均值XXX V
周期1. XX ms 频率1. XX KHz
⑤删除通道
按二次”CH1菜单”按钮能够删除通道1。再按一次”CH1菜单”按钮, 重新显示输入第一通道的信号。
⑥设置探头衰减
探头有不同的衰减系数,它影响信号的垂直刻度。”探头检查”功能验证探头选项是否与探头的衰减匹配。当它们匹配时, 示波器测量信号时, 显示的信息为实际值。
注:在测量小信号( mv级) 波形时, 必须将探头衰减系数调整到”1X”, 示波器”垂直”菜单的”探头”条目设置与探头相匹配。
( 2) 示波器垂直部分的基本操作
①垂直控制:可垂直定位波形。
②位置旋钮: 上下移动波形的位置。
③伏/格旋钮: 选择标定的刻度系数, 使波形完整地显示出来。选择标定的刻度系数显示在屏幕的左下方。例如: CH1 2.00V
④练习: 垂直控制的旋钮使用方法。
已知示波器的标准信号是频率为1KHZ电压为5V峰峰值的方波, 调节伏/格旋钮刻度系数, 将波形峰到峰占的格数记录在下表5-1中
表5-1 示波器垂直控制旋钮的练习
调节伏/格位置
CH1 5.00V
CH1 2.00V
CH1 1.00V
波形占的格数

注意:示波器实际使用时,为了能够观察到完整波形, 必须根据信号的大小调节”伏/格”旋钮的刻度系数。假如”伏/格”旋钮的刻度系数选择不合适时, 过大或过小地显示波形, 屏幕下方显示的某些信息会出现”? ”, 此时必须调整”伏/格”旋钮, 使之正常。
( 3) 示波器水平部分的基本操作
①位置旋钮:调节通道的水平位置。
②秒/格旋钮:选择标定水平的时间/格刻度系数。选择标定的刻度系数显示在屏幕的下方中间, 例如:M 500μS。
③练习: 水平控制的旋钮使用方法。
已知标准信号的频率为1KHz, 调节秒/格旋钮刻度系数, 将波形的一个周期占的格数记录在表5-2中
表5-2 示波器水平控制旋钮的练习
调节秒/格位置
1.00ms
500µS
250µS
100µS
波形占的格数

注意:为了能够在示波器的屏幕上观察到3-5个完整波形, 必须根据信号频率的大小调节”秒/格”旋钮的刻度系数。例如: 当信号的频率为1 KHz、 峰峰值为5伏时, ”伏/格”旋钮调节在CH1 1.00V、 ”秒/格”旋钮调节到50mS刻度系数时, 就无法观察到完整的波形, 且屏幕下方某些信息出现”? ”这时必须进行调整。
( 4) 示波器器菜单操作
TDS系列示波器经过菜单结构进行访问的用户界面, 按下相应的按钮, 示波器将在显示屏的右侧显示相应的菜单, 对应屏显菜单, 右侧有5个”未标记的选项按钮”。操作者能够根据该菜单显示内容进行选择, 然后按下对应的显”未标记的选项按钮”即可完成操作。例如: 若调整通道1( CH1) 的探头衰减系数, 可作下列操作。按下”CH1菜单”, 显示屏显示CH1菜单: 耦合、 带宽限制、 伏/格、 探头、 反相选项内容。按下对应”探头”选项的侧选”未标记的选项按钮”即可设定所需探头衰减系数。
( 5) 示波器测量练习
希望快速显示信号, 并测量其频率、 周期、 峰峰值等。使用”自动设置”。任意选择一个正弦信号(函数发生器提供),用示波器测量其峰峰值、 平均值、 周期、 频率参数。并将参数记录下来。
①按下CH1菜单按钮, 将探头选项衰减设置1X。
②将P2200探头上的开关设定为1X。
③将通道1的探头与被测信号连接。
④按下”自动设置”按钮。
示波器自动设置垂直、 水平和触发控制。并显示: 峰峰值、 平均值、 周期、 频率参数。如果要优化波形的显示, 可手动调整上述控制。
( 6) 自动测量
示波器可自动测量多数显示出来的信号, 测量信号的频率、 周期、 峰峰值、 上升时间以及正频宽等。任意选择一个方波信号( 函数发生器提供) ,用示波器测量其频率、 周期、 平均值、 峰峰值、 均方根值(有效值)、 最小值、 最大值、 上升时间、 下降时间、 正频宽等。将测量的参数记录记录下来。
①按下”测量”( MEASURE) 按钮, 查看”测量菜单”。
②按下顶部的选项按钮; 显示”测量1菜单”。
③选择”信源”按钮, 调到”CH1”。
④选择”