機電學院實驗中心
2023年9月
目錄實驗一電路基本定律 - 2 -
實驗二 rc一階電路響應測試 - 6 -
實驗三三相交流電路 - 9 -
實驗四三相非同步電動機的控制 - 12 -
實驗五共射極單管放大電路 - 15 -
實驗六整合運算放大器 - 19 -
實驗七閘電路與觸發器 - 22 -
實驗八整合計數器與暫存器的應用 - 25 -
實驗九 555定時器及其應用 - 29 -
實驗十直流穩壓電源綜合實驗 - 31 -
一、實驗目的
1．驗證基氏定律（kcl、kvl）
2．驗證迭加定理
3．驗證戴維南定理
4．加深對電流、電壓參考方向的理解
5．正確使用直流穩壓電源和萬用電表
二、儀器裝置
1．tpe—dg2電路分析實驗箱1臺
2．mf－10 型萬用表及數字萬用表各1臺
三、預習內容
1．認真閱讀tpe—dg2電路分析實驗箱使用說明（見附錄）
2．預習實驗內容步驟；寫預習報告，設計測量**並計算理論值
3．根據tpe—dg2電路分析實驗箱設計好連線線路
四、實驗原理
1．基爾霍夫電流、電壓定律及疊加定理
（1）基爾霍夫電流定律（kcl）
在集總電路中，任一瞬時，流向某一結點的電流之和等於由該結點流出的電流之和。
圖1-1 驗證基爾霍夫電流、電壓定律電路原理圖
電路原理圖及電流的參考方向如圖1-1所示。根據kcl，當e1、e2共同作用時，流入和流出結點a的電流應有：i1+i2-i3=0成立。
（2）基爾霍夫電壓定律（kvl）
在集總電路中，任一瞬時，沿任一回路所有支路電壓的代數和恆等於零。
其電路原理圖及電流的參考方向如圖1-1所示。根據kvl應有：e1-ur1-ur3=0；或e1-ur1+ur2-e2=0；或e2-ur1-ur2=0成立。
（3）疊加定理
**性電路中，任一支路中的電流（或電壓）等於電路中各個獨立源分別單獨作用時在該支路產生的電流（或電壓）的代數和。所謂乙個電源單獨作用是指除了該電源外其他所有電源的作用都去掉，即理想電壓源所在處用短路代替，理想電流源所在處用開路代替，但保留它們的內阻，且電路結構不作改變。由於功率是電壓或電流的二次函式，因此疊加定理不能用來直接計算功率
電路原理圖及電流的參考方向如圖1-1所示。分別測量e1、e2共同作用下的電流i1、i2、i3；e1單獨作用下的電流i1、i2、i3′和e2單獨作用下的電流i1、i2、i3。根據疊加原理應有：
i1=i1+ i1； i2= i2+ i2； i3=i3′+ i3成立。
2．戴維南定理
任何乙個線性有源二埠網路，對於外電路而言，總可以用乙個理想電壓源和電阻的串聯形式來代替。理想電壓源的電壓等於原二埠網路的開路電壓uoc ，其電阻（又稱等效電阻）等於網路中所有電壓源短路、電流源開路時的入端等效電阻req，見圖1-2。
圖1-2 戴維南定理示意圖
（1）開路電壓的測量方法
a．直接測量法：
當有源二端網路的等效電阻req與電壓表的內阻相比可以忽略不計時，可以直接用電壓表測量開路電壓。
b．零示法：
在測量具有高內阻有源二端網路的開路電壓時，用電壓表直接測量會造成較大誤差。為了消除電壓表內阻的影響，採用零示法。即用乙個低內阻的穩壓電源與被測有源二端網路進行比較，當穩壓電源的輸出電壓與二端網路的開路電壓相等時，電壓表的讀數將為0。
然後將電路斷開，測量此時穩壓電源的輸出電壓，即為二端網路的開路電壓uoc。
（2）等效電阻的測量方法
a．短路電流法：
用電壓表測得開路電壓uoc後，將開路端短路，測其短路電流isc，則等效電阻req=uoc/isc。此方法測量簡便，但可能因短路電流過大會損壞電路內部的元件，對於等效電阻較小的二端網路，一般不宜採用。
b．兩次電壓測量法：
先測開路電壓uoc，再在開路端接乙個已知負載電阻rl，測rl兩端的電壓ul，則等效電阻。
c．半電壓測量法：
調電位器rl大小，當其兩端的電壓等於二端網路開路電壓的一半時，rl的阻值即為等效電阻req的值。
五、實驗內容與步驟
1、驗證基爾霍夫電流（kcl）、電壓（kvl）定律
實驗線路中取的e1=3v、e2=6v，r1=r2=r3=1kω，連線電路，測量各支路電流及各元件兩端的電壓值，驗證結果，自擬**。
2、驗證疊加定理
測量e1、e2單獨作用和共同作用時，各支路的電流值。資料填入表1-1。
表1-1 驗證疊加定理
3、驗證戴維南定理
用戴維南定理測量r3支路的電流i3。按實驗原理，選擇合適的測量方法測量開路電壓uoc和等效電阻req的值。然後用直流電壓源和可變電位器分別調出uoc和req的值，再串上r3支路，測量r3支路的電流i3。
注意：1．一定要接好線後再開電源，切勿帶電接線。
2．選定參考方向後，按參考方向插入指標式萬用表錶筆。測量電壓或電流時， 如果指標正偏，測量值為正，電壓或電流的實際方向與參考方向一致；如指標反偏，則必須調換萬用表錶筆極性，重新測量，此時，測量值為負正，說明電壓或電流的實際方向與參考方向相反。
六、實驗報告要求
1．資料分析：用你所測得的實驗資料如何驗證定律及定理的？
2．與計算值比較，分析誤差原因。
3．請回答問題：
1）你是如何通過電流錶的串入，測試並理解參考方向這一概念的？
2）在驗證戴維南定理的實驗中，如果線性二端網路的內阻和你所用的萬用電表內阻接近，
還能用實驗原理中講述的方法測量req嗎？又應該如何得到req的測量值？
一、實驗目的
1. 掌握rc一階動態電路零狀態響應和零輸入響應的概念。
2. 學習電路時間常數的測量方法。
3. 掌握有關微分電路和積分電路的概念。
4. 進一步學會用示波器觀測波形。
二、儀器裝置
1．tpe—a3模擬電路實驗箱 1臺
2．yb1602p 系列功率函式訊號發生器或em1652 系列數字訊號源 1臺
3．kenwood cs-4125a 20mhz 2通道示波器 1臺
三、實驗原理
1． rc電路的方波響應
圖2-1（a）所示為rc串聯電路。為了用示波器觀察電路的過渡過程，用方波來代替輸入階躍激勵訊號。當輸入為正負對稱的方波訊號時（如圖2-1（b）所示），電路是乙個輸入激勵和電容初始值均不為零的全響應過程。
圖2-1（c）所示為電容兩端的響應波形。
圖2-1 方波激勵下的響應波形
圖（c）中，0 ~時間段是電容器的充電過程， ~t時間段是電容器的放電過程。它們分別按指數規律增長和衰減，其變化的快慢決定於電路的時間常數τ（τ=rc）。當輸入方波的脈寬tp≥τ，即電容充電較快，能夠達到穩態值時，便可利用示波器測量時間常數τ。
用示波器測量時間常數τ的方法：
在電容充電響應波形上，讀出電容器從充電起始值到穩態值之間的值um，然後在縱軸上找到0.632×um值對應的點，通過該點做水平線與響應波形相交，再通過該點做垂線與橫軸交於a點，讀出電容起始值與a點之間的格數（即oa段的格數），則時間常數τ= oa段的格數×掃瞄時間s/div。 也可以通過放電響應波形，按圖示方法測量，即τ= bc段的格數×掃瞄時間s/div。
2．微分電路和積分電路
微分電路和積分電路是電容器充放電現象的一種應用，電路如圖2-2所示。微分電路中，當時間常數很小時，輸出電壓ur正比於輸入電壓ui的微分，即；積分電路中，當時間常數很大時，輸出電壓uc正比於輸入電壓ui的積分，即。
(a)微分電路b) 積分電路
圖2-2 微分電路與積分電路
當輸入電壓ui的波形為正負對稱的方波時，微、積分電路輸入、輸出電壓波形如圖2-3所示。如改變時間常數τ與方波脈衝寬度tp的比值，電容器充放電的快慢就不同，因此輸出電壓的波形就不同。
(a) 微分電路ur波形b) 積分電路uc波形
圖2-3 微分、積分電路輸出波形
在微分電路中，當τ>>tp時，電容器充電很慢，輸出電壓ur與輸入電壓ui的波形很相近。隨著τ和tp比值的減小，電阻兩端電壓ur的波形逐漸變成正負尖脈衝，如圖2-3（a）所示。τ越小，尖脈衝越陡。
因此，構成微分電路的條件是：（1）τ<在積分電路中，當τ≤tp時，電容器充放電較快，電容兩端的波形如圖2-1（c）所示。當τ>>tp時，電容器充電緩慢，後又經電阻緩慢放電，電容兩端電壓uc的波形逐漸變成三角波，τ越大，充放電越緩慢，輸出三角波的線性度越好，如圖2-3（b）所示。
因此，構成積分電路的條件是：（1）τ>>tp（通常τ>5 tp），（2）從電容阻兩端輸出。
四、實驗內容
調節訊號發生器，輸出upp＝3v、f＝1khz（tp=t/2=0.5ms）的方波電壓作為階躍激勵訊號。
1．按圖2-2（a）連線電路，將方波訊號加在ui端， 改變電阻或電容的引數，分別觀察τ<< tp、τ =tp和τ>>tp時ui和ur的波形。要求：自選元件引數，並測出ur波形的峰峰值。
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