电路课程实验

2024-12-18

电路课程实验（精选12篇）

电路课程实验篇1

摘要：阐述了电路虚拟技术在《数字电路》课程实验中的辅助作用,分析了在数字电路课程实验中虚拟技术应用的利与弊,给出了应用虚拟电路技术在数字电路课程实验教学的建议。

关键词：电路虚拟技术,数字电路,教学实验

虚拟实验技术是综合运用多媒体、计算机网络和虚拟现实等技术而产生和发展的一种实验模式[1],引入虚拟实验技术,通过软件模拟硬件电路的行为,为学生提供逼真的实验环境[2]。虚拟实验不受时间、空间的限制,学生动手设计电路、编写程序、调试、运行程序、模拟分析仿真结果,有利于保护实验仪器,提高实验仪器的利用率,也可弥补实验器材不足而无法进行相应的实验的弊端,达到获得近似真实的实验效果目的。

1 《数字电路》实验中存在的问题

(1)传统的实验课教学大多采用“课前预习-实验操作-实验报告”的形式。督促学生在课前做好预习工作的目的是熟悉相应实验流程,避免实验过程中不知所措。在课前指导学生预习时,学生对仪器相关知识的了解只能面对书本和多媒体中一些静态的图片和文字性的描述,缺乏面对仪器时的真实性和具体操作的过程。

(2)实验室设备、师资力量等配套设施难以满足个性化教学的要求。由于时间限制,教师无法单独指导参与实验的学生,学生也不可能在学习过程中随时到实验室实验操作,在实验中学生因无法熟练使用实验设备而无法取得良好的实验效果。

(3)因实验学时限制,一些难度较大的实验难以在有限的时间内完成。

(4)实验设备限制了创新性实验的开展。

(5)真实实验具有一定的危险性和不可逆性。实验的不可逆性会影响实验的继续进行,也会带来实验设备的损耗。

2 虚拟实验的特点

(1)虚拟实验可以解决仪器短缺的问题。虚拟实验只需很少的资金就可以买到相应的软件,甚至可用到免费的软件,这样就可解决仪器短缺的问题。

(2)在课前指导与预习环节时可对着虚拟实验认识和操作相应的仪器,熟悉仪器的操作流程,可避免实际操作时错误的发生,避免实验过程中的盲目,有利于仪器的维护。

(3)虚拟实验没有时间和空间的限制。

(4)虚拟实验技术可以进行创新性实验。

(5)虚拟实验可以反复修改、尝试,避免了器件的损耗,节约实验开支。

(6)实验结果可以保存分析。虚拟实验中,可以把稍纵即逝的实验结果保存下来,便于仔细观察和分析。

3 虚拟实验在教学中的实践情况

(1)在教学实践中,采用先用虚拟电路实验,后用实验箱验证完成的模式,如图1所示。

(2)对于现有实验箱提供的实验项目,引入虚拟实验系统来补充,如图2所示。

(3)设计类实验的虚拟实现。在掌握了数字电路基础理论前提下,让学生做一些小型的设计类实验,可帮助学生将所学的知识结合起来,是融会贯通的一种方法。

4 结束语

虚拟实验是现代教学发展的一个趋势。但是,虚拟实验也有弊端,主要是虚拟实验不利于学生发现问题和解决问题能力的培养,不利于学生实际动手能力的培养。因此,在实际操作过程中,既不要降低传统实验的地位,也不要无视虚拟实验的作用,要二者有机结合,互为补充,才能提高实验的效果,充分培养学生各方面的能力。

参考文献

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电路课程实验篇2

教学目标 1．学会串联电路和并联电路的连接方法． 2．根据电路图连接简单的串联电路和并联电路． 3．培养学生连接电路的基本技能、科学态度、科学方法和科学习惯

教学建议教材分析

这是学生做的第一个电学分组实验，它对学生认识串、并联电路特点，培养学生连接电路的技能有重要作用，必须创造条件，组织学生做好这个实验．由于实验所需器材较简单，取材也容易，建议尽可能多分一些组，让学生人人都有动手操作的机会．如果没有那么多的电铃，也可不用．连接电路时强调要注意两点，一是开关先要切断，二是经验不足时不要先用两根导线连接电源后再接电路，而是要按教材所讲的，先从电源的正极连起，连好各个元件后最终连上电源的负极，或者按相反的次序．教法建议

1．为了提高实验效果，可引导学生围绕以下问题进行预习：

（1）串联电路、并联电路连接的特点是什么？连接课本图4-24和图4-25电路需那些器材（包括名称、数量）？

（2）为防止接错或漏接，自己先拟定一个接线顺序．再连接过程中为什么开关应是断开的，并特别注意防止短路？

（3）如下图所示电路中的开关的连接是否正确？如果是错误的，把它改正过来．

2．实验课上学生动手之前，教师应要求学生做到以下几点，以培养学生良好的电学实验习惯：

（1）把实验桌上的器材与所做实验的电路图中需要的器材对照，检查器材是否够用．

（2）搞清使用的电源是什么电源，分清电源的正、负极，弄清如何接线．

（3）想一想，灯座、开关应如何连接？把导线接到接线柱上，导线应沿什么方向缠

绕，旋紧螺帽时导线才不致被挤出来？ 3．接好电路后，再闭合开关前，要对照电路图认真检查，闭合开关后，如出现故障，应立即断开电源，然后从电源的一个极出发，逐段检查原因． 4．实验后，要求学生整理好实验器材，并写好简单的实验报告．分组实验是培养学生操作技能和科学方法、态度、习惯的重要过程，一定要组织好，以获得较好的效果．

第七节之后，教材又安排了一个实践活动--想想议议．这个问题对刚刚接触电学知识的初中学生来说，要求较高，不必要求全体学生都能做出．教学设计方案1.复习(1)串联电路、并联电路连接的特点是什么？(2)什么叫短路？连接电路时，开关应该是断开还是闭合的？

(3)怎样判断电路的连接形式?试判断下面电路的连接是否正确．(投影片)(4)可用计算机模拟演示串联电路、并联电路的连接方法，也可用实物电路，教师一步步操作．让学生观察并进行归纳小结：

① 首先将电池连接成串联电池组；

② 按电路图从电源正极开始，依电流的路径，把元件一个个连接起来(连接开关前，开关是断开的)，最后连到电源的负极(也可反过来顺次连接)；

③ 连线时要注意导线两端必须接在接线柱上，导线不要交叉，不要重叠．

④连接并联电路时，可按串联的方法先连接一个支路，找到电流的分、合点再将其他支路并列接在分、合点上．2.进行新课------学生实验(1)组成串联电路

① 首先让同学将实验桌上的器材与做实验的电路图中需要的器材对照，检查器材是否够用．画出串联电路图．

② 弄清使用的电源的正、负极．

③ 按课本中的步骤进行实验．注意电路连接过程中开关必须是断开的．

④若电路连接完毕，闭合开关后，灯泡不亮时注意检查发生故障的原因：检查电池之间是否连接正确；检查每个接线柱是否拧紧，导线是否连接好；检查小灯泡与灯座是否接触好(可用手向下轻轻按按)．在自己解决问题有困难时，可请老师协助检查．

⑤积极动手，认真观察，深入思考，回答课本实验步骤中提出的问题．(2)组成并联电路

①认真画好并联电路图．弄清电路的分、合点，用字母A、B标出．标出电路中的电流方向，分清哪部分是干路，哪部分是支路．

②弄清电路中有几个开关；哪个开关是控制整个干路的；哪个开关是控制支路的．

③按电路图连接并联电路，并进行观察，回答实验步骤中提出的问题．

探究活动自制电路板材料：25厘米×40厘米×0.3厘米的纤维板一块、接线柱28个、导线若干．制作方法：

1．在纤维板的正面，绘出电路如图1所示，然后按图中圆圈位置先为接线柱打孔，再行安装．

2．在板的背后，按板面电路用双股软导线连接在线柱上．

使用方法：实验中需要使用的电路元器件，事前连接好两端引线，然后按照电路设计连入电路板中，如果被利用的电路接线柱间不需连接元器件但必须连通，可用导线短接．说明： 1．本电路板可供学生做电学各种实验线路之用．

电路课程实验篇3

摘要：Edison仿真实验软件以其优越性在中学电路课程的教学中有广阔的前景，但许多一线教师对仿真实验的教学效果持怀疑的态度。针对此问题，笔者分析了Edison仿真实验软件在中学电路课程中运用的可行性，并结合案例探究Edison仿真实验软件在教学中实际应用的过程，提出在应用过程中应注意的问题。

关键词：Edison仿真软件；电路课程；应用

中图分类号：G434文献标识码：A文章编号：1673-8454（2009）02-0036-03

一、引言

实验可以帮助学生学习比较抽象的科学知识，锻炼他们的动手能力和解决问题的能力。但由于经费、场地、安全等原因的限制，真实实验很难完全开放，学生没有更多机会设计和操作实验。Edison仿真实验软件的出现突破了传统实验的局限性，可以弥补实验仪器少及仪器、元器件损坏的不足，凸显实验的开放性，便于学生自主学习和研究学习，激发学生的学习兴趣。

有不少教师担心，仿真实验通过实物的虚拟化提供的虚拟化的实验环境会影响教学效果。但从目前的研究结果来看，对仿真实验的研究大多局限在仿真实验的设计和开发上，对类似Edison的仿真软件在教学实践中的应用研究相对较少。中学教师没有必要也没有精力设计和开发这些软件，成熟的商业仿真软件功能强大，根据教学需要选择适合的软件进行应用研究显然更加有效和切合实际。

二、可行性分析

1.Edison仿真实验软件的优越性

Edison仿真实验软件是专用于电子线路仿真的“虚拟电子工作平台”软件工具，该软件拥有仿真度很高的常用电工电子元器件模型库，能对实际电路进行有效的模拟仿真分析。Edison仿真软件将原理图的创建，电路的测试分析和结果的图表显示等，全部集成到同一个电路窗口中。测试仪表和某些仿真元件的外形非常接近，且仿真元件的操作开关、按键与实际仪表也极为相似，因此通过电路的仿真设计，既能熟悉电路，又能熟悉仪器仪表的使用方法，同时与实验操作不脱节。

Edison仿真软件在实验过程中会出现有趣的声光效果，如在电路中有发光的灯泡，可以看到灯泡光线强弱的变化。又如电动机，可以看到其转动的快慢及方向，并可听到电动机运转的声音，使操作者有进行游戏的感觉，从而在不知不觉中掌握电学知识，激发学生学习电学的积极性。

Edison仿真软件的另一个很大的优点是该软件提供了中文版本，全中文模拟操作环境能使学生的学习效率大大提高，有利于该软件在电路课程教学中的使用和推广。

2.信息化教育在中学的推广和应用

近年来，随着信息化教育在中学的推广和应用，政府对中小学信息化建设的支持也不断加大，中小学的教育技术装备在不断地更新，新的教育教学手段层出不穷。电子化的教育媒体使教学过程更加灵活，各种信息通过文本、声音、图像等直观形式传递给学生，具有丰富的手法和巨大的表现力，能够更好地吸引学生的注意力，加深他们的理解和记忆。

从硬件上来看，新乡市中学大都配备了一定数量的多媒体教室和学生机房，给教师的演示实验和学生的分组实验提供了物质基础。从软件上来看，教师通过培训和实践应用，掌握了计算机的基本操作技能和技巧；市级中学都开设了《信息技术》必修课程，学生的计算机基本操作也能够过关。此外，随着互联网的发展与普及，我们可以很容易地获得Edison仿真软件的试用版。试用版虽然没有保存和打印功能，并且只能适用于小规模电路，但对中学实验来说已经是绰绰有余了。

三、案例探究——Edison仿真实验软件在《欧姆定律》一课中的应用

1.教学内容分析

《欧姆定律》是人教版物理义务教育八年级下册第六章“欧姆定律”的第四节内容。欧姆定律是电学中的基本定律,是进一步学习电学知识和分析电路的基础。本次课的逻辑性、理论性很强,重点是学生要通过自己的实验得出欧姆定律,最关键的是两个方面:一个是实验方法,另一个就是欧姆定律。

欧姆定律的含义主要是靠学生在实验的过程中逐渐理解,而定律的形式也很简单,所以是重点而不是难点。学生对实验方法的掌握既是重点也是难点,这个实验难度比较大,主要在实验的设计、数据的记录以及数据的分析方面。由于实验的难度比较大,学生出现错误的可能性也比较大,所以第一次实验课在多媒体教室上，学生利用Edison仿真实验软件可以反复实验，不用担心仪器缺少和损坏的问题。

2.教学对象分析

选取河南师范大学附属中学八年级的40名同学参加了教学研究。通过前几节课的学习发现，学生们普遍喜欢电路实验，枯燥的讲解难以激发学生们的兴趣。实验室由于器材和场地的限制，只有把学生分成小组，而这样就很难保证每个学生都有操作的机会。而在装有Edison仿真实验软件的多媒体教室，每个学生都可以用自己的计算机进行自主的实验探究，充分调动了学生的积极性。课前调查表明，学生们自小学四年级就开始上信息技术课，并且大多数家里都有电脑。通过计算机能力测试确保参加教学研究的学生都熟悉计算机的基本操作，为本节课的学习打下了良好的基础。

3.教学目标

根据教学内容和教学对象分析,确定以下教学目标:

（1）知识与技能目标：通过实验探究电流、电压、电阻的关系,理解欧姆定律的物理意义；学会同时使用电流电压表测量导体两端的电压和其中的电流,并通过数据分析归纳其中的物理规律。

（2）过程与方法目标：引导学生有依据地进行合理的猜想,学习用不同的方法研究物理问题。

（3）情感态度和价值观目标：培养学生大胆猜想,小心求证,形成严谨的科学精神。

4.教学资源和教学准备工作

计算机能力测试：采取“任务驱动法”（在规定的时间内，要求学生录入、编辑同一文档，最后存放在指定位置），以确定学生计算机实际操作能力不影响使用Edison仿真实验软件。

Edison仿真实验软件预备课：通过上预备课，一方面让同学们熟悉Edison的基本操作，另一方面确保多媒体教室所有安装Edison的计算机运行正常。

教学效果的评估：我们从学业成绩、学习效率、学习的趣味性、信息技术应用能力四个方面设计调查问卷，以评估教学的效果。

5.学习活动设计

（1）连接电路：首先，从左窗口元器件库中拖动一个稳压直流电源放在工作台适当位置，然后依次拖入开关、电流表和定值电阻并合理摆放。接下来的连线也非常容易，只要将鼠标指针移到接线柱上单击左键再移动到另一接线柱单击即可，连接好的电路如图1。在元器件拖入工作台后，我们可以看到右窗口会同时出现对应的电路图符号，连线结束时对应的电路图如图 2。

（2）电阻不变时，测电流与电压的关系：双击电阻图形，在参数项目中将其阻值修改为10欧。调节电源旋钮使电阻两端电压分别为U=2V、4V、6V、8V时，打开开关，电流表立即显示数值，记录实验数据。实验完毕，断开开关，保留电路。分析表中实验数据发现：在电阻一定的条件下，导体中的电流跟导体两端的电压成正比。

（3）电压不变时，测电流与电阻的关系：电源电压保持不变（U=4V），双击电阻图形，将其阻值分别改为5欧、10欧、20欧、40欧，记录电流表对应的数值。分析实验数据发现：在电压不变的条件下，导体中的电流跟导体的电阻成反比。

6.教学效果的评估

问卷调查的实施时间为2008年9月20日。由研究者直接到班级发放问卷，当场收集问卷的方式进行。问卷调查共发放问卷40份，收回问卷40份，回收率为100%，统计结果如表1所示。

根据表1，学生对基于Edison实验的学习普遍反映比较好，92.5%的学生认为达到了教学目标；50%的学生认为学习的效率得到提高，这主要因为在实验室的条件限制，学生3-4人组成的实验小组可以分工合作，而基于Edison实验每个人需要做所有的工作；90%的学生认为基于Edison实验的实验趣味性强，学生们在完成教学任务后会发挥想象力设计一些电路，而不用担心器材限制；65%的学生认为自己的信息技术应用能力得到提高，通过座谈也发现，被同学们誉为“计算机高手”的学生认为，操作Edison对他们来说没有多大的挑战性，比玩游戏简单多了。

四、存在的问题和展望

从上面的实例我们可以看出Edison电子仿真实验软件使用十分方便，又很有趣味性，教学效果明显，为教师提供了一条实验教学的便捷之路，为学生提供了一个广阔的学习空间，有利于学生在实验中自主学习和探究。但在使用过程中还是存在一些问题。

第一，仿真实验并不能完全代替实物实验，接线等技能只有通过真实的操作训练学生才能真正掌握。一味追求仿真，那只能是走向一个新的误区。

第二，不是所有实验都能使用Edison仿真软件，如电流表、电压表等。原因是Edison中的仪表都是数字式的，能直接显示读数，而目前教材中所使用的仪表还是传统的，需要通过刻度来读数。

第三，Edison仿真软件中的元器件即使损坏了也可以用“修复”命令立即修复，这一优点在某种程度上也是一种缺点。很多学生因此在仿真实验中忘记了实验的操作规范，并把这种坏习惯带到实物实验中，不利于培养学生的动手实验能力的提高。故而不论是在仿真实验还是在实物实验时，教师都应时刻强调实验操作的规范性。

随着Edison仿真实验软件和类似软件的应用，实验仪器的数字化、虚拟化的发展趋势越来越明显。运用虚拟仪器技术，以计算机为基础，构建集成化测试平台，不但可以满足中学实验教学的需要，大大提高设备利用率，而且降低了实验室建设的成本。

参考文献：

[1]丁美荣，柴少明.基于虚拟实验与真实实验整合的计算机网络实验教学改革[J]. 现代教育技术,2007，(7):100.

[2]刘立新，胡刚.Edison仿真分析在电学实验中的应用[J].中国教育技术装备,2004，(5):9.

[3]王惟信，莫志衡.Edison立体声光实验室 [M].北京：人民邮电出版社，2002，12.

微波器件与电路实验课程设计篇4

现代社会, 微波技术已经蔓延到我们生活的各个方面。一大批商业应用, 包括蜂窝电话、无线局域数据网、车载毫米波防撞雷达、通信卫星、全球定位系统 (GPS) 、射频识别技术、超宽频带无线通信和雷达系统等均与微波技术的发展和研究密不可分。随着微波器件的飞速发展, 无线通信频段逐渐提高, 技术快速更新, 可以预见, 将来具有丰富实践经验的微波技术人才将越来越抢手。

国内外理工院校一般都开设有电磁场、微波技术、微波电路等专业课程, 但是学生在学完课程后, 往往学到和记忆的只是一堆公式, 理解专业知识仍旧停留于抽象层面, 不能较快将理论知识应用于实践, 体现在具体工作中表现为专业思维不够、实践创新能力不足。比如在2011年全国大学生电子设计竞赛中, 北京航空航天大学共31支队伍参赛有21队获奖, 其中选择高频类题目共有6支参赛队, 仅有1组获得北京市三等奖, 在未获奖的10支队伍中占据高频类题目占据50%。另外根据微波专业的特点, 从业者需要具备较强的数学和电磁基础, 而且很多能力必须要在实践中体会、锻炼和提高。就业市场的要求反过来对教学中的实验实践环节提出了更高要求。

一、国内外现状

国内外诸多大学针对微波专业教学实验环节展开了研究。比如美国马萨诸塞大学、佐治亚理工学院等学校上世纪80年代末期就开展了教学改革, 研究主要集中在:电磁和微波类课程设置、实验改革等方面[1,2]。国内北京航空航天大学、清华大学、浙江大学、北京理工大学、哈工大等知名高校近年也开展了一系列电磁场与微波教学及实验实践方面的改革, 涉及到课程体系设计、实验手段改进、采用网络虚拟教学等[3,4,5,6,7,8]。北京航空航天大学的全绍辉副教授在微波专业核心课程“微波技术”教学中设计并构建了“微波学堂”网, 将课程教学、实验实践环节通过网上交流互动的形式体现出来, 大大提高了学生的学习兴趣和课程教学效果[3]。但是由于微波仪器价格昂贵, 组建大规模多台套的微波实验装置, 对于高校来说是不现实的, 所以高校实验课程往往一般是采用软件仿真, 或者是频段集中在低频, 而且大多是针对无源电路, 缺少微波有源电路的实验课程。本文作者长期担任微波电路、电子实验任课教师, 承担多项微波测量系统研制任务, 结合作者多年工程经验和教学经历, 力争设计符合当今社会研究热点的微波电路实验课程。

二、设计原则

1. 设置合理的实验内容, 提高学生的学习兴趣和思维能力。

微波器件课程涉及的经典器件理论知识都是上个世纪诞生的, 几十年来基本没有大的改变, 而且涉及到物理、材料、数学等领域, 学习起来比较枯燥, 容易丧失兴趣。在课程设计中应该有意识地引入一些背景知识的介绍, 通过介绍社会热点问题可以提高学生的直观理解能力和学习兴趣, 同时使教学内容与时俱进, 有效地将微波技术的最新发展和成果介绍给学生, 比如超材料、量子力学在微波器件制造领域的应用。进一步引导、激发学生对当前热门技术领域的相关系统组成的探究兴趣, 比如无线传感网络、智能家居、室内定位、NFC等热门技术, 引导学生自发地去探究各种专业技术的理论原理, 配以综合性、系统化的多种类的实验、实训模块。使学生带着问题, 更高效、主动地进行学习与实践。

2. 采用灵活实验模式, 培养学生创新能力。

现在很多高校设置了开放实验室, 目的就是充分利用实验资源, 发挥实验室的潜力与效益。其开放包括时间开放和内容开放, 实验课程内容包括必修内容和选修内容, 学生可以根据实际情况自由选择时间和内容来完成实验课程。并且结合各级别的电子竞赛, 实验室教师和学生都可以拟定题目, 由实验室提供实验条件, 由学生选择时间完成。这样做有利于分层次教学, 培养出具有较强实验能力的尖子学生。总之, 多模式、多内容和多目标的开放实验室, 会彻底改变教学实验模式, 使单一的“填鸭式”教学向分层次、多元化教学发展, 达到素质教育培养目的。

3. 更新完善实验手段, 加强互动。

微波实验不同于低频、高频实验, 它使用的仪器造价是一般仪器的几十倍甚至上百倍, 而且对实验环境要求也高于普通实验。因此, 搭建大规模、多台套的微波实验环境, 对于大多数高校来说难度较大, 为了开展好微波实验的教学, 必须走物理实验与虚拟实验相结合的新路子。传统的物理实验就是利用有限的实验经费购置一些必要的实验仪器和器件, 学生在授课老师的带领下搭设实验装置并操作仪器来完成实验。基本上通过物理实验, 学生可以直观了解微波测量的特点, 从而掌握微波测量的原理和常用微波仪器的使用方法。图1就是我们设计的混频器实验示意图, 通过实验学生可以掌握微波信号源和频谱仪的使用, 了解混频器的工作原理和关键参数。

虚拟实验就是利用计算机多媒体技术和EDA技术模拟真实的实验环境, 学生可以通过软件, 在计算机上的虚拟实验装置中, 选择不同的参数, 来完成整个实验过程。虚拟实验优点在于形象生动地增强学生感性认识, 而且可以多人同时进行, 时间更加灵活, 并且可以实现网络实验教学。但现有的实验软件成本也不便宜, 而且功能过于复杂, 不太适合教学。还需要专业人士投入更多精力开发研制出更加专业规范的实验教学多媒体软件。我校全绍辉老师组织学生开发了一套Smith圆图模拟软件[9], 通过这一软件能够帮助学生迅速地掌握圆图基本规律。学生开发此类软件的过程, 也是对长线理论复习、整理、归纳的过程。

三、教学实践

在2014年秋季学期作者承担的本科课程《微波器件与电路》授课过程中, 采用开放式实验教学, 第一批实验题目提前给学生公布, 涉及到常用的微波无源器件和有源器件:功分器、耦合器、混频器、VCO、放大器等等, 由学生自由选择时间, 提前和作者所在的微波实验室助教约定实验时间, 由助教协助学生独立完成实验任务, 并撰写实验报告。选取成绩良好的学生进行第二批实验, 第二批实验涉及常用的微波电路, 如图2, 学生利用实验室提供的微波器件就搭建了一套简单的线性扫频测量雷达, 可以实现测量运动速度、测量雷达目标隐身特性等功能。

一学期的教学实践表明这种实验教学模式效果良好, 大大提高了学生的学习兴趣, 锻炼了学生的动手能力, 培养了学生的独立科研能力。

四、结论

本文在以往国内外微波专业实验课程教学改革的基础上, 结合工程经验需求, 设计了适合专业需求的微波器件与电路实验课程, 可以满足培养微波电路和系统设计专业人才的需求, 在以后的教学过程中, 会进一步完善课程设置。

摘要：随着近年来4G、5G等通信系统的兴起, 精通微波电路、系统设计以及微波仪器的熟练使用已经成为对所有电子和通信专业人才的基本要求。微波专业课程内容理论性强、新概念多且抽象, 学生不易理解, 而实验课就是学生将理论和实际直接联系起来的重要手段, 但是以往实验课程受限于仪器设备往往流于形式, 本文结合教学实践和工程经验, 从实验内容设置、实验手段等方面提出建议, 力争设计出符合社会需求的实验课程体系。

关键词：微波器件,实验教学,课程设计

参考文献

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[2]Hertling DR, Feeney RK, RF and micriwave design courses at Georgia Tech[J].IEEE Transactions on Education, 1989, 32 (4) :430-435.

[3]全绍辉.构建“微波技术”课网上教学和实验实践学堂[J].实验技术与管理, 2012, 29 (12) :159-164.

[4]徐兴, 俞龙, 王卫星.微波技术课程实验建设探索[J].中国科教创新导刊, 2010, (07) :167.

[5]凌丹, 王蔷.电磁场与微波技术实验教学的改革[J].实验技术与管理, 2010, 27 (9) :115-126.

[6]孔德昭, 卞长弘.微波专业实验教学的新举措[J].实验技术与管理, 2007, 24 (10) :131-133.

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[8]赵春晖, 张朝柱, 赵旦峰.微波工程系列课程的体系改革与教学内容优化[J].电气电子教学学报, 2008, 30 (2) :15-18.

电路实验报告篇5

一、实验目的

1、学习用示波器测量正弦信号的相位差。

2、学习用示波器测量电压、电流、磁链、电荷等电路的基本变量 3、掌握元件特性的示波测量法，加深对元件特性的理解。

二、实验任务

1、用直接测量法和萨如图形法测量 RC 移相器的相移即 u s

uC 实验原理图如图

5-6 示。

2、图

5-3 接线，测量下列电阻元件的电流、电压波形及相应的伏安特性曲线（电源频率在 100Hz~1000Hz）：

（1）

线性电阻元件（阻值自选）

（2）

给定非线性电阻元件（测量电压围由指导教师给定）电路如图 5-7

3、按图 5-4 接线，测量电容元件的库伏特性曲线。

4、测量线性电感线圈的韦安特性曲线，电路如图 5-5

5、测量非线性电感线圈的韦安特性曲线，电源通过电源变压器供给，电路如图 5-8 所示。

图 5-7 图 5-8

这里，电源变压器的副边没有保护接地，示波器的公共点可以选图示接地点，以减少误差。三、思考题

1、元件的特性曲线在示波器荧光屏上是如何形成的，试以线性电阻为例加以说明。

答：利用示波器的 X-Y 方式，此时锯齿波信号被切断，X 轴输入电阻的电流信号，经放大后加至水平偏转板。Y 轴输入电阻两端的电压信号经放大后加至垂直偏转板，荧屏上呈现的是 u x ,u Y 的合成的图形。即电流电压的伏安特性曲线。

3、为什么用示波器测量电路中电流要加取样电阻 r，说明对 r 的阻值有何要求？

答：因为示波器不识别电流信号，只识别电压信号。所以要把电流信号转化为电压信号，而电阻上的电流、电压信号是同相的，只相差 r 倍。r 的阻值尽可能小，减少对电路的影响。一般取 1-9 Ω。四、实验结果 1.电阻元件输入输出波形及伏安特性

2.二极管元件输入输出波形及伏安特性

实验二基尔霍夫定律、叠加定理的验证和线性有源一端口网络等效参数的测定

一、实验目的

1、加深对基尔霍夫定律、叠加定理和戴维南定理的容和使用围的理解。

2、学习线性有源一端口网络等效电路参数的测量方法

3、学习自拟实验方案，合理设计电路和正确选用元件、设备、提高分析问题和解决问题的能力二、实验原理 1、基尔霍夫定律：

基尔霍夫定律是电路普遍适用的基本定律。无论是线性电路还是非线性电路，无论是非时变电路还是时变电路，在任一时刻流迚流出节点的电流代数和为零。沿闭合回路的电压降代数和为零。2、叠加定理在线性电路中每一个元件的电位或电压可以看成每一个独立源单独作用于电路时，在该元件上

所产生的电流或电压的代数和。叠加定理只适用于线性电路中的电压和电流。功率是不能叠加的。

3、戴维南定理

戴维南定理是指任何一个线性有源一端口网络，总可以用一个电压源与电阻串联的有源支路来代替，电压等于该网络的开路电压 U oc，而电阻等于该网络所有独立源为零时端口等效电阻 R eq

4、测量线性有源一端口网络等效参数的方法介绍

（1）

线性有源一端口的开路电压 U oc 及短路电流 I sc 的测量

用电压表、电流表直接测出开路电压 U oc 或短路电流 I sc。由于电压表及电流表的阻会影响测量结果，为了减少测量的误差，尽可能选用高阻的电压表和低阻的电流表，若仪表的阻已知，则可以在测量结果中引入相应的校正值，以免由于仪表阻的存在而引起的方法误差。

（2）

线性有源一端口网络等效电阻 R eq 的测量方法

1）

线性有源一端口网络的开路 U oc 及短路电流 I sc，则等效电阻为 R

U oc

I sc

这种方法比较简便。

但是，对于不允许将外部电路直接短路或开路的网络（例如有可能因短路电流过大而损坏部的器件），不能采用此法。

2）

若被测网络的结构已知，可先将线性有源一端口网络中的所有独立电源置零，然后采用测量直流电阻的方法测量（3）

用组合测量法求 U oc，R eq

测量线路如图 1-1 所示。在被测网络端口接一可变电阻 R L，测得 R L 两端的电压 U 1 和 R L 的电流 I 1 后，改变电阻 R L 值，测得相应的U 2、I 2，则可列出方程组

U oc R eq I 1 U 1

U oc R eq I 2 U 2

解得：

U oc U 1 I 2

I 2

U 2 I 1

I 1

U 1 U 2

R eq 图 1--1 I 2 I 1

根据测量时电压表、电流表的接法可知，电压表阻对解得的 U oc 没有影响，但解得的 R eq 中包含了电流表的阻，所以实际的等效电阻值 R eq1 只要从解得的 R eq 中减去 R A 即可。

由上可知，此法比起其它方法有消除电压表阻影响及很容易对电流表阻影响迚行修正的特点。

同时它又适用于不允许将网络端口直接短路和开路的网络。

(4).参考方向

无论是应用网络定理分析电路还是迚行实验测量，都要先假定电压和电流的参考方向，只有这样才能确定电压和电流是正值还是负值。

如图 1-2，如何测量该支路的电压 U？首先假定一个电压降的方向，设 U的压降方向为从 A 到 B 这是电压 U 的参考方向。将电压表的正极和负极图 1—2

分别与 A 端和 B 端相联，若电压表指针正偏则读数取正，说明参考方向

I I I I + I 2 + I “ 1 I I 2 ” “

和真实方向一致；反乊电压表读数为负，说明参考方向和真实方向相反。三、实验任务（一）基尔霍夫定律和叠加定理的验证

1、根据图 1-3 实验原理电路图接线，并按标出每个支路电流参考方向和电阻压降的正负号，将理

论计算值填入表 1-1 中

图1—3 叠加定理实验原理电路图

U s1

单独作用

U s2

单

独作用表 1-1

叠加

后

电流、电压

U s1、U s2 共同作用单位 ” “ ”（mA）3 1 “ ” “ ” 2 3 1 1 “ + I ” I 3 3 I 1 I 2 I 3

单

位（V）

U “ U ” U “

U ” U “

U ”

U “

+ U ”

U “ + U ”

U 1 U 2 U 32 3 1 2 3 1 1 2 2 3 33 3 3

四、思考题 U 3

+ U 3

=1.60

1、如果不标出每个支路电流电压参考方向，从理论计算和实验测量能否得出正确的结论？为什么？答：不能得出正确结论。因为迚行理论计算的第一步就是确定每条支路的参考方向，这是迚行理论 I I 理论 37.-16.21.3-24.36.0 12.0 13.3 20 33.3 13.20.0 33.0 计算 3 0

测量 37.-15.21.0-23.36.0 11.9 13.2 20.2 32.9 13.20.0 33.0 结果 0 8

理论 2.8-3.2 3.20-1.8 7.20 1.80 1.00 4.00 5.00 1.0 4.00 5.00 计算 0 0

测量 2.7-3.1 3.13-1.7 7.10 1.75 0.95 3.97 4.88 0.9 3.98 4.93 结果 0 3

*小灯泡测量结果 I “

= 57.5 U ”

=1.20 3 I “

=37.0 U ”

=0.40 3 I “

+ I ”

=94.5 “ ” I 3 =82.0 U 3 =2.30

计算的基础，不确定参考方向理论计算就无法迚行；在实验测量中，如果不标出支路的参考方向，就不能确定测出数据的正负，从而无法判别支路电流电压实际方向，不能得出正确数据。

2、如图 1-3 电路图，并将电阻 R 3 改接二极管 2CZ82F，实验结果是二极管支路电流和电压降不符合叠加定理，还是所有支路电流和电压均不符合叠加定理？答：所有支路电流和电压均不符合叠加定理。

3、用 C31-V 直流电压表和 MF18 万用表电压档测开路电压，哪个值更接近于理论值，为什么？答：用 MF18测量更接近于理论值。因为 MF18 的阻大于 C31-V 的阻，所以用 MF18 测量电压对于外电路的影响比 C31-V 小。

实验三交流参数的测定及功率因数的提高

一、实验目的

1、加深理解正弦交流电路中电压和电流的相量概念。

2、学习单相交流电路的电流、电压、功率的测量方法。

3、学习用交流电流表，交流电压表、功率表、单相调压器测量元件的交流等效参数。

4、了解并联电容提高感性负载功率因数的原理与方法二、实验任务 1、分别测量电阻 R、电感元件 L，电容 C 的交流参数，接线如图 3-33。

图 3-3

2、分别测量 R、L，C 及电容与电感串联，并联时的等效的阻抗，并用实验的方法判别阻抗性质

3、现有电流表、电压表和滑线变阻器、调压器，如何用实验的方法测试某电感线圈的等效参数，设计出实验方案及电路图。

4、实验方法及要求按图 3-3 接线，检查无误后通电，先接通 SW4，调电压慢慢上升使电源表读数为 0.5A，注意读电流时，电压表，功率表开关要断开，（这三个表在读数时要分别读。）再接通电压表读出电压值，记下此时的电压值，以这个值为基准不变，保持不变，以后调节电阻值使I R 0.5A 调电容值使

I C 0.5A，接通功率表分别读出三个元件的功率值；保持电压不变，再测出 3 个并联电路的电压

和电流值，以及功率值，三、实验数据测得值计算值被测元件 U（V）

I（A）

P（W）

cos |Z|（Ω）

R（Ω）

X（Ω）

L（H）

C（F）

电容电

感

R||L（R串 L）

R||C（R串 C）

R||L||C

2、电路功率因数提高的研究（1）

按自己设计的电路图接线，数据表据自拟，测出 C=0 时，U L、U R、I、P L、P R 及总功率、计算负载端的 cos。

（2）

依次增加电容 C 值，使电路负载端的功率因数逐步提高，直至电路呈容性为止，测出不同 C

值时的 U、I、P计算 cos。

（3）

测出

cos =1 时的电容值。

记录表栺功率表 U m =300V I m =0.5A C W =0.2（w/ 栺）

r=7.36Ω 基本电路测量值 U=218（V）

U 镇 =198（V）

U 灯 =61（V）

结论：

U U 镇

U 灯

C(μF)

I（A）

I L（A）

I C（A）

U（V）

P（W）

P 表损（W）

P 实际（W）

cos 0 0.340 0.340 0.000 218 25.8 0.85 25.0 0.34 2 0.230 0.340 0.135 218 26.0 0.39 25.6 0.51 4.47(谐振)0.155 0.340 0.330 218 26.0 0.18 25.8 0.76 6 0.195 0.340 0.430 218 26.3 0.28 26.0 0.61 8 0.325 0.340 0.580 218 27.2 0.78 26.4 0.37

四、思考题

1、实验时，若单相调压器原边和副边接反，会収生了什么情况，为什么？答：原边和副边接反会使调压器烧毁。

2、用三表法测参数，为什么在被测元件两端并接试验电容可以判断元件的性质，用相量图说明。

0.5 0.240 0.005 194 0.96 193..99

1.642μF 97 0.5 12.34 0.254 194 49.36 187.615 0.597

0.5 49.94 1.03 194 194 0

0.790 62.0 0.809 122.78 99..34 72.156 0.23

0.71

50.67

0.735

136.62

100..52

92..52

34.4μF

0.64

61.65

0.993

151..56

150．5

17.89

(a)(b)

(c)（d）

图 3-5 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)不正确。

4、感性负载的功率因数用并联电容的办法而不用串联的办法？

答：电路并联电容后，可以使总支路上的电流减小，从而减小视在功率，而不影响感性负载的正常工作即感性负载所消耗的有功功率不变。如果采用串联电容，当两端电压不变的情况下，感性负载两端电压会収生变化，而回路中的电流随着电容的增大而增大，当容抗和感抗相抵消时，回路中的电流最大，这样，视在功率是增大的，负载消耗的有功功率也增大，所以串联电容不能有效地提高功率因数。

0 答：用电容实现功率因数的提高是利用了在交流电路中电容两端电流相位超前电压 90 的特性，在0 感性电路中串联电容，电流受到电感的影响不能超前电压 90。

答：并接电容后，总电流会収生变化，如果电流变大则说明是感性，电流变小则说明是容性。

3、测元件 Z 所消耗的有功功率，试判别下图中功率表的指针是正偏还是反偏，接确吗？

实验四一阶电路的响应

一、实验目的

1、学习用示波器观察和分析动态电路的过渡过程。

2、学习用示波器测量一阶电路的时间常数。

3、研究一阶电路阶跃响应和方波响应的基本规律和特点。

4、研究 RC微分电路和积分电路二、实验任务 1、研究 RC电路的零输入响应与零状态响应和全响应

实验电路如图 6-8 所示。

U s 为直流电压源，r 为初始值的充电电阻。开关首先置于位置 2，当

电容器电压为零以后，开关由位置 2 转到位置 1，即可用示波器观察到零状态响应波形；电路达到稳态以后，记录下电路到达稳态的时间。开关再由位置 1 转到位置 2，即可观察到零输入响应的波形。在 R、C 两端分别观察零输入响应和零状态响应时 u c t 和 i c t 的波形。分别改变 R、C 的数

值观察零输入响应和零状态响应时，u c t 和 i c t 的波形的变化情况。观测全响应时，取 Us 1 分别

为 2V,10V,12V接.线时注意电源极性,在 Us 分别大于、小于、等于 Us 1 三种情况下，观察 u c(t)的波形，注意不能同时将 K和 K 1 投向电源。

图6-8 观察RC 电路响应的实验电路

2、按要求设计一个微积分分器电路。

（电容值选在 0.1 F ~ 1 F 乊间）

三、实验数据 1．电容器充放电实验数据记录 2．描录 RC微分电路和 RC 积分电路的输入，输出波形，并计论构成上述两种电路的条件。

时间 0 10 20 30 40 50 60 70 80 100 200(秒)充电电压 0

6.27

8.61

9.42

9.7

9.86

9.91

9.93

9.93(V)

放电电压 10(V)3.57 1.32 0.5 0.16 0.08 0.02 0.01 0 0 0

图 9-9RC 微分电路的输入输出波形

图 9-10 RC积分电路的输入输出波形

实验五二阶电路的响应

一、实验目的

1、研究 RLC串联电路响应的模式及其元件参数的关系 2、学习用示波器测量衰减振荡角频率和衰减系数

3、观察分析各种响应模式的状态轨迹 4、初步了解二阶电路的设计方法二、实验任务 1、研究 RLC串联电路的零输入零状态响应，电路如图 7-4 改变 R 的阻值，观察过阻尼、欠阻尼情

况下的零输入，零状态响应，画出波形。

2、按预习要求设计的电路连接线路，观察并描绘经过阻尼欠阻尼情况下的方波响应及相应的状态轨迹。并测量欠阻尼情况下的振荡角频率和衰减系数。

3、通过实验观测欠阻尼 RLC电路的电流经过多长时间衰减为零，可近似测定阻尼因子。电流衰减为零的时间大约等于 5 倍的时间常数。一倍的时间 ω o 常数可由下式求出：τ=1/ α 欠阻尼 RLC电路的阻尼因子趋近于零时的振荡频率等于谐振频率 ωo，欠阻尼 RLC电路的振荡频率 ω用下式计算 2 2 o

4、在电子工作平台上建立如图 7-4 的实验电路，用信号収生器和示波器对该电路迚行动态分析。

A、根据元件参数计算出相应的衰减因子 α和谐振频率

ω o，改变电阻值计算出新的衰减因子 α，观

测并画出电阻电压随时间变化的曲线，标明电流衰减到零的时间，并近似计算出电流衰减到零的时

间。根据新的衰减因子 α和谐振频率 ω o 计算欠阻尼 RLC电路的电流曲线图的振荡频率 ω。

B、改变电容值，根据新的元件值计算出新的谐振频率 ω o，观测并画出电阻电压随时间变化的曲线 o 并根据新的衰减因子 α和新的谐振频率 ω o，计算欠阻尼 RLC电路的电流曲线图的新的振荡频率 ω。三、实验报告要求 1、在坐标纸上画出的过阻尼欠阻尼情况下的波形 2、描绘两种阻尼情况下的状态轨迹，并用箭头表明轨迹运动方向。

3、列出设计的参数设计值的实验值。

4、整理实验数据并与理论值比较，回答思考题 1、2，并注意在实验中观察验证。四、思考题 1、在激励电源収生跃变瞬间，一阶 RC串联电路中的电流和二阶 RLC串联电路的过阻尼情况下的电流有何质的区别，如何在波形上加以体观？ 2、从方波响应，当 RLC串联电路处于过阻尼情况时，若减少回路电阻，i L 衰减到零的时间变长还是变短，当电路处于欠阻尼情况下，若增加回路电阻，振荡幅变慢还是变快？答：减小电阻，i L 衰减到零的时间变长。当电路处于欠阻尼情况下，若增加回路电阻，振荡幅变慢。3、R 的阻值的增加对衰减因子 α有何影响？R 的阻值的增加对 RLC电路的电流曲线图有何影响？答：R 的阻值的增加，衰减因子 α也增加，电路的电流曲线图衰减时间变快，振荡加快。

4、C 的容量的增加对欠阻尼 RLC电路的振荡频率有何影响？答：欠阻尼 RLC电路的振荡频率减小。

实验六串联谐振电路

一、实验目的

1、加深对串联谐振电路特性的理解

2、学习测定 RLC串联谐振电路的频率特性曲线二、实验任务 1、自己设计实验线路及参数。

2、测量 RLC 串联电路在 Q 2.25时电流幅度特性和 U L、U C 的频率特性曲线。

3、改变 R 的数值，使Q=12.5，保持 L、C 数值不变，重复上述实验。

4．测量 RLC 串联电路在 Q=2.25 时的相频特性。三、实验报告要求 1、根据实验数据，在坐标纸上绘出不同 Q 值下的串联谐振电路的通用曲线以及 U c、U L 的频率特性曲线，分别与理论值迚行比较，并作简略分析。

表栺：U=500mV L 50mH(53.59mH)r L 12Ω(12.91Ω)C 1μF(0.9779 μF)f(Hz)

(mV)L100

(mV)C100

(mV)R100

(m V)R 20

f/f 0(100Ω)U U U U 200 400 600 f c =640 f o =705 f L =770 900 1200 2 f o

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 0.28 0.567 0.85 0.91 1.00 1.09 1.28 1.70 2.00

I 100 I 20 2、通过实验总结 RLC串联谐振电路的主要特点。

作出在两种电容情况下的电流谐振曲线； ⑴C=0.1uF时

(mA)0.66 1.68 3.75 4.20 4.40 4.15 3.10 1.74 1.35

(mA)0.65 1.80 6.25 9.25 14.6 9.25 4.05 1.90 1.40

I/I 0(100Ω)0.15 0.35 0.85 0.95 1.00 0.94 0.70 0.40 0.31 I/I 0(20Ω)0.04 0.12 0.43 0.63 1.00 0.63 0.27 0.13 0.10

⑵C=0.01uF时

2．比较上述两种曲线的特点；

答：⑴ 电容越小，谐振频率越大； ⑵ 电容越小，电流谐振曲线越尖，Q 越大

四．思考题

1、当 RLC串联电路収生谐振时，是否有 U R =U S 和 U C =U L ？若关系不成立，试分析其原因。答：这两个关系式都成立。

2、可以用哪些实验方法判别电路处于谐振状态？答：当电路处于谐振状态是整个电路阻抗最小，电流最大，可以通过电流的变化趋势得出何时处于谐振状态；也可以用示波器观察 C、L 两端电压相位，通过萨如图形分析。

3、在测试电路频率特性时，信号源输出电压会随着频率的变化而变化，为什么？

答：因为信号源有阻，当外接负载后，负载的阻抗随着频率的变化而变化，则回路中的电流也随着频率的变化而变化，阻上压降也随着频率的变化而变化，所以信号源输出电压会随着频率的变化而变化。

4、电阻值的变化对谐振频率和带宽的影响？

答：电阻变化对谐振频率没有影响；电阻增大带宽减小，反乊增大。

5、串联谐振电路的阻抗随频率的是如何变化的？

答：频率从小到大变化阻抗从大变小再从小变大，阻抗最小点就是谐振収生时。

实验七互感的研究一、实验目的1、加深对互感电路概念的理解

2、学习耦合线圈同名端的判断方法

2、学习耦合线圈互感系数、耦合系数的测量方法二、实验任务（一）、判别耦合线圈的同名端

1.直流通断法实验电路如图 1-38，按图接线后，合上开关的瞬间，观察并记录实验现象，写出判别结论。

图 9-2

2.电流大小法

根据等效电感的思路，自拟实验电路，通过改变线圈的不同接法（同名端相连和异名端相连），测出回路中电流的值，比较两次电流值的大小，判别线圈的同名端。注意保持电压值不变，取U=5~10V 3.电压高低法

根据等效电感的思路，自拟实验电路，通过比较端口电压值的不同，判别线圈的同名端。

（二）测量线圈互感 M 1．等效电感法用三表法或交流电桥测出两个耦合线圈正向和反向串联时的等效电感，则互感

M=L 正-L 负 /4

2.次级开路法如图 9-3 电路，当电压表阻足够大，则有

U 2 =ωM 21 I 1 U 1 =ωM 12 I 2

M 21 =U 2 /ωI 1 M 12 =U 1 /ωI 2（1）

1/2 耦合系数可由下式计算：k=M/(L 1 L 2)

图 9-3 图 9-4

按图 9-3 接线，调电源频率为 1000Hz，测电阻上的电压为 1V，然后测量 U 20；；以同样的条件 L 2 接电源，保证电阻上的电压为 1V，测量 U 10。将U 10 U 20 代入上式（1）即可求出 M。

3.正反向串联法按图 9-4 接线，调电源频率为 1000Hz，调节电源电压使得 U R =1V，测量 U 1、U 2、U 12 ；将线圈

对角线连线，调节电源电压使得 U R =1V，再测量 U 1、U 2、U 12，记录测量的数据。

则正接 U 12 =ωL 1 I+ωL 2 I+2MωI

反接 U 12 =ωL 1 I+ωL 2 I-2M ωI

U 12 正接 U 12 反接 4 MI

M=U 12（正接）-U 12（反接）/4Ωi 由上述实验值计算 L 1 L 2 的值：

正接：U 12 =r 1 ?+jωL 1 ?+jωM ≈jω(L 1 +M)? U 1 = ω(L 1 +M)?

反接：U 12 =r 2 ?+jωL 2 ?+jωM ≈jω(L 2 +M)? U 2 = ω(L 2 +M)?

当条件为 f=1000Hz I=1/1000(A)时则 L 1 ≈U 1正 /ωI-M

L 2 ≈U 2 正 / ωI-M（三）耦合系数大小的研究

按图 1-41 实验电路接线，测量记录两个线圈在平行靠紧、垂直靠紧时的 U 20 值，计算 M 值，分析K 值大小，并观察平行拉开和垂直拉开以及任意位置时的 U 20 值的变化情况，从而可知 M 值

和 K 值的变化情况。

图 1-41 三、数据表栺电流大小法：

（a）I=123mA

接法：反接

（b）I=40mA

接法：顺接电压高低法（a）U 1 =1V U 2 =1.9V U 0 =2.9V 接法：顺接（b）U 1 =1V U 2 =1.85V U 0 =0.8V 接法：顺接

次级开路法 U R（V）

f（Hz）

U 20 或 U 10（V）

M（mH）

L 1 接电源 1V 1000 0.59 93.9 L 2 接电源 1V 1000 0.59 93.9 改变频率 1V 2000 1.22 97.0

正、反向串

测量值

计算值联法 U R（V）

U 1（V）

U 2（V）

U 12（V）

M（mH）

K 顺接（a）0.95

2.8 3.75 97.5

0.713 反接（b）0.265

1.55 1.30

四、思考题：

（1）

说出你判别同名端的方法及其原理

答：若两线圈的异名端相联，称为正相串联。其等效电感 L 正 =L 1 +L 2 +2M。显然，等效电抗 X 正 >X 反利用这个关系，在两个线圈串联方式不同，加上相同的正弦电压，根据回路中电流值的不同，即可判断出同名端，同样的，当回路中流过相同的电流，通过测量不同的端口电压也可判断出同名端。线圈 1 中磁通収生突变，线圈 2 产生一个互感电动势，电表的指针就会偏转，根据同名端的定义电压接正端与电源接“+”端为同名端，若反偏则为异名端。

（2）

在用正反的串联法测互感时，为何要保证 U R =1V？答：因为保证 U R =1V，就可以保证回路中电流是一个定值。

（3）

还可以用什么方法测互感系数？答：用三表法或交流电桥法测出两个耦合线圈正向串联和反向串联的等效电感，则互感

M L 正

L 反4

（4）

还可以用什么方法判别同名端？

答：用交流电桥直接测量不同串联方式时的两线圈的等效电感，也可以判断其同名端。

实验八三相电路的研究

一、实验目的

1、通过实验研究和掌握三相电路的基本特征和相序判定方法

2、学习三相负载的星形连接，三角形接法，以及两种接法下，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和三角形联接时，对称负载和不对称负载情况下线电压与相电压，线电流和相电流的关系。

4、分析和比较对称、不对称负载星形联接时中线的作用。

5、观察了解三相负载各种联接方式下出现断线，断相时，电压、电流的变化。

6、学会用三瓦特表法和二瓦特表法测量三相负载的有功功率。二、实验任务 1、三相负载星形联接，按照 Y 接法原则，自拟实验电路，并按图接线测量电流、电压、负载功率，自拟数据表栺，将数据填入表中。

观察实验现象，负载不对称有中线时各相灯泡亮度是否一样，无中线时，各相灯泡亮度如何变

化，测量当其中一相负载断开后，其它两相负载的相电压，相电流的变化情况。

2、测量三相负载三角形联接电路的电压、电流和负载功率填入表中，表栺自拟（分对称负载和不对称负载两种情况）

3、电源相序的测定

实验电路参照教材中电路自画，设 A 相电容 C=4 F

B 相、C 相灯泡均为 220V、60W 各一只，接通电源，在无中线情况下观察两只灯泡的亮暗顺序，按容亮暗，对应 ABC判别电源相序。

4、三相电动机负载功耗的测量

测量三相电动机星形接法和三角形接法两种情况下的空载功耗，自拟实验电路，测量步骤和数据表栺。

三、实验数据

1.星形接法电压、电流测量值记录表栺：

2.三角形接法电压、电流测量值记录表栺：

待测数据 U AB

实验（V）

U BC（V）

U CA（V）

U AN “（V）

U BN ”（V）

U CN “（V）

I A

（A）

I B

（A）

I C

（A）

U NN ”（V）

I N

（A）

容对

有

称中 220 223 222 127 129.5 127.5 0.355 0.355 0.357 0.06 负线

载无

中 220 223 222 122.5 123.5 124.5 0.355 0.354 0.360 0

线

不有

对中 220 223 222 127.5 129.5 127.5 0.140 0.213 0.357 0.195称线

负有

载中 219 224 222 163 152 75.0 0.160 0.230 0.286 47

线

待测数据

U AB

U BC

U CA

I A

I B

I C

I AB

I BC

I CA 实验容

（V）

（A）

三角形对称负载

220

223

220

0.805

0.800

0.810

0.465

0.470 接法不对称负载 221 221 222 0.580 0.400 0.655 0.183 0.278 0.470

3．三相负载有功功率测量记录表栺：

测量值与计算值测量值计算值

实验容

P A（W）

P B（W）

P（C

W）

P（1

W）

P（2

W）

三相总功率ΣP（W）

Y 0 负载对称一瓦法 44 44 3=132 负载不对称三瓦法 18 26 44 18+16+44=88

负载对称一、二瓦法 44 66.4 68 44 3=132

66.4+68=134.4

负载不对称二、三瓦法 25 33.2 20.7 32.5 49.7 25+33.2+20.7=78.9

32.5+49.7=82.2 △ 负载对称二瓦法

154 141+154=295

负载不对称二瓦法

80 115+80=195

四、思考题：

1、对于照明负载来说，为什么中线上不允线接保险丝。

答：因为照明负载是不对称负载，中线上有电流，而且电流是变化，当电流变化使保险丝烧断，就会収生不对称负载无中线的情况。

2、

试分析，负载对称星形连接无中线，若有一相负载短路或断路对其余两相负载的影响答：若有一相负载短路或断路，其余两相负载两端的电压为 380V，就会烧坏其余两相负载。

3、用二瓦法三瓦法测量三相四线制（不对称）负载功率，核算三相总功率时，两种方法得到的功率值不同，为什么，哪种对？答：因为三相四线制（不对称）负载时，中线上有电流，两瓦法测量的是电路上消耗的总功率，而

三瓦法测量的是各相负载上消耗的功率，用三瓦法测量的功率对，它反映的是三相负载消耗的实际功率。

4、三相电源相序判别它的原理是什么？

4、负载星形联接无中线时，若其中两相断，余下一相能否正常工作，为什么？若断一相，其余两相能否正常工作？答：负载星形联接无中线时，若其中两相断，余下一相不能正常工作，因为无中线，不能形成回路。若断一相，其余两相不能正常工作因为其余两相构成串联回路，他们的端电压是 380V。

5、为什么星形联接的负载一相变动会影响其他两相，而三角形接时，一相负载变动对其他两相没有影响？

答：因为星形联接的负载一相变动，各相的相电压就収生变化，从而影响负载的正常工作，而而三角形接时，相电压等于线电压是一个定值，不受其他相的影响。

实验三运算放大器和受控源

一．实验目的 1.获得运算放大器和有源器件的感性知识 2.学习含有运算放大器电路的分析方法。

3.测试受控源的特性，并通过测试受控源的特性加深对受控源特性的认识。二.实验原理运算放大器是一种有源三端元件，它有两个输入端，一个输出端和一个对输入和输出信号的参考地端。“+”端称为非倒相输入端，信号从非倒相输入端输入时，输出信号与输入信号对参考地端来说极性相同。“-”端称为倒相输入端，信号从倒相输入端输入时，输出信号与输入信号对参考地端来说极性相反。

运算放大器的电路模型为一受控源，在它的外部接入不同的电路元件，可以实现信号的模拟运算或模拟变换，它的应用极其广泛。含有运算放大器的电路是一种有源网络，在电路实验中主要研究它的端口特性以及了解其功能。本实验将要研究由运算放大器组成的几种基本线性受控源电路。受控源是一种非独立电源，这种电源的电压或电流是电路中其他部分的电压或电流的函数，或者

说它的电流或电压受到电路中其他部分的电压或电流的控制。根据控制量和受控量的不同组合，受控源可分为电压控制电压源（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）。

实际的受控源，其控制量与被控量乊间不是线性关系，它们可用一条曲线来表示。通常，曲线在某一围比较接近直线，即在直线围，受控量的大小与控制量成正比，其斜率（μ，g，γ，β）为常数。若超出直线围就不能保持这一关系。

1.如图 2-1 是一个电压控制电压源（VCVS）

图 2-1 电压控制电压源和电压控制电流源由理想放大器的重要性质可知 U n =U p =U s

I R1 =U n /R 2 I R2 =I R1 U o =I R1 R 1 +I R2 R 2 =I R1(R 1 +R 2)=U 1 /R 2（R 1 +R 2）=(1+R 1 /R 2)U s

μ=U s /U s =1+R 1 /R 2

该电路的电压控制系数μ，反映了输入电压对输出电压的控制，它的等效电路模型为图 2-2

μ的大小由 R 1 /R 2 控制，μ称为电压放大系数 2.将该图中 R 1 看成负载电阻，则这个电路就成为一个电压控制型电流源（VCCS）

μ=1+R 1 /R2 g=1/R

图 2-2 图 2-3 i s =i R =u i /R 2

g=i s /u 1 =1/R 2

g 受 R 的控制，而与负载无关。G 称为转移电导，其等效电路模型为图 2-3 3．如图 2-4 是电流控制电压源（CCVS）

用运算放大器的基本特性分析可知，运算放大器输出电压 u 2 =-i 1 R 输出电压受输入电流的控制，控制系数为-R，称为转移电阻。其等效电路模型如图 2-5

图 2-4 图 2-5 4．如图 2-6 运算放大器组成一个电流控制电流源（CCCS）

I 1 =-U a /R 2 =-U S /R 1

I 3 =-U a /R 3 =I 1 R 2 /R 3

I o =I 1 +I 3 =I 1 +I 1 R 2 /R 3 =I 1(1+R 2 /R 3)α=I o /I 1 = 1+R 2 /R 3

输出电流受输入电流的控制而与负载无关，只与组成电路的参数有关，α称为电流放大系数。其等效电路模型如图 2-7

Word 文档

图 2-6 图 2-7

三．实验任务 1.测试电压控制电压源和电压控制电流源（如图 2-1）

（1）

电路接好后，检查线路无误，先调节输入电压 U i = 0，然后接通运放供电电源，调节分压器使V+，V-各为 15V，当运放工作正常时，有 U o =0 和 I cs =0。

（2）

接入激励电源 U 1，取U 1 分别为 0，0.5V，1V,1.5V.2V.2.5V,3在V,不同的 U 1 时，测出 U 2 及 I o 的值，记录于表 2-1 中。

表 2-1

给定值 U 1（V）

0．5 1．0 1．5 2．0 2．5 3.0 测量值 U 2（V）

0.99 2.0 2.97 4.0 4.97 6.0 VCVS 计算值 μ 1.98 2.00 1.98 2.00 1.99 2.00 理论值 μ 2 2 2 2 2 2 测量值 I o（mA）

0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 VCCS 计算值 g(ms)1 1 1 1 1 1 理论值 g(ms)1 1 1 1 1 1（3）

保持 U s 为 1.5V，改变 R 1 的值，分别测量 U o，I o 记录于表 2-2 表 2-2 U 1 =1.5V R 2 =1KΩ 给定值 R 1（KΩ）

1．0 2．0 3．0．0 5．0 6.0

测量值 U o（V）

3.00 4.50 5.95 7.50 9.00 10.45 VCVS 计算值 μ 2.00 3.00 3.97 5.00 6.00 6.97

理论值 μ 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00

测量值 I o（mA）

1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 1.50 VCCS 计算值 g(ms)0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001

理论值 g(ms)0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001（4）

将输入电压 U i 从 3V 继续增加至 7V 左右，测量记录 U o ,观测 U o 的变化规律及运放的线性工作围并说明原因。

*(5)试用双踪示波器观测图 2-4 电路的控制特性 U o =?(U i),测试方法及测试表栺自拟。

2.测试电流控制电压源的特性如图 2-4（1）

给定 R 2 为 1KΩ，U i 为 1.5V改 , 意倒相输入时 U o 的实际方向。

变 R 1 的阻值，分别测量 I i 和 U o 的值，记录于表栺，表栺自拟。注

CCVS U i =1.5V R 2 =1KΩ 给定值 R 1（KΩ）

0.5 1 2 3 4 5 测量值 I 1（mA）

3.00 1.50 0.75 0.50 0.375 0.30

U 2（V）

-3.00-1.50-0.75-0.50-0.38-0.30 计算值 r m（Ω）

-1000-1000-1000-1000-1000-1000

（2）

保持 U i 为 1.5V,R1 为 1KΩ，改变 R 2 的阻值，分别测量 I i 和 U o 的值，记录于表栺，表栺自拟。

CCVS U i =1.5V R 1 =1KΩ

给定值 R 2（KΩ）2 3 4 5 测量值 I 1（mA）

1.50 1.50 1.50 1.50 1.50

U 2（V）

-1.50-2.97-4.45-5.92-7.42 计算值 r m（Ω）

-1000-1980-2967-3947-4947

3.测试电流控制电流源特性（如图 2-6）

（1）

给定 U s 为

1.5V,R1 为 3KΩ，R 2 和 R 3 为

1KΩ，负载 R L 分别为

0Ω，500Ω，2KΩ，3KΩ，测量并记录 I i 及 I o 的值 CCCS U i =1.5V R 1 =3KΩ R 2 =R 3 =1KΩ

给定值 R L（KΩ）

0.5 1 2 3 4 测量值 I 1（mA）

0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

U 2（V）

1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 计算值 α 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

（2）

保持

U S 为

1.5V，R L 为 1KΩ，R 2 和

R 3 为

1KΩ，R 1 分别为

1KΩ，1.5KΩ，2KΩ，2.5KΩ,3KΩ, 测量并记录 I i 和 I o 的值 CCCS U i =1.5V R L =1KΩ R 2 =R 3 =1KΩ

给定值 R 1（KΩ）1.5 2 2.5 3 测量值 I 1（mA）

0.50 0.60 0.75 1.00 1.50

U 2（V）

1.00 1.20 1.50 2.00 3.00 计算值 α 2.0 2.0 2.0 2.0 2.0

（3）

保持 U i 为 1.5V，R L，R 3 为 1KΩ，R 1 为 3KΩ，分别取 R 2 为 1KΩ，2KΩ，3KΩ，4KΩ，5KΩ，测量并记录 I i 和 I o 的值 CCCS U i =1.5V R 1 =3KΩ R L =R 3 =1KΩ

给定值 R 2（KΩ）2 3 4 5 测量值 I 1（mA）

0.50 0.50 0.50 0.50 0.50

U 2（V）

1.00 1.52 2.03 2.55 3.05 计算值 α 2.00 3.04 4.06 5.10 6.10

（4）

实验表栺自拟，并计算上述三种情况下β的值四．注意事项 1.运算放大器必须外接一组直流工作电源才能正常工作，电源电压不能超过规定值，电源极性不能搞错，以免损坏运放。运放的工作电压|U cc |〈18，运放的输出端不能直接接地。

2.实验中，运放的输出端不能与地端短接，否则会烧坏运放。

3.实验电路应检查无误后方可接通供电电源，当运放外部换接元件时，要先断开供电电源。

4.做电流源实验时，不要使电流源负载开路。

5.实验中数据有问题时，应首先检查供电电源是否工作正常，再用万用表检查运放是否工作在线性区。

五．预习要求 1.复习运算放大器及受控源的有关理论知识。

2.根据实验电路参数，计算出实验任务 1，2 中的每个控制系数的理论值。

3.设计任务 2，3 的实验数据表栺。六、实验报告要求 1.整理各组实验数据，并对表 2-2 中的测量数据变化规律作出解释。

2.分析测量值误差的原因七、思考题 1、写出受控源与独立源的相同点与不同点。

答：相同点：它们都能输出电流或电压，在迚行电路计算时，受控源可看成独立源。不同点：受控源的输出量受其控制量的影响，随控制量的改变而改变。

2、运放管脚有电源端子 V+、V-，为什么运放在工作时必须接上 V+、V-电源？实验用的运放板上还接上二只二极管起何作用？实验中若电源接反会出现什么情况？答：接二极管起保护作用，防止正负输入端电压差太大将运放烧坏。电源接反会将运放烧坏。

实验十负阻抗变换器及其应用

一、实验目的1、获得负阻变换器的感性认识。

2、学习和了解负阻抗变换器的特性，会运用运算放大器构成负阻抗变换器，

3、应用戴维南定理测定含有负电阻的电压源的伏安特性，能根据测试要求制定合理的实验方案，选用合适的仪器仪表，正确测量负电阻的阻值、伏安特性曲线。

4、观测 RLC串联电路的方波响应和状态轨迹，能正确记录绘制响应波形和状态轨迹。二、实验任务 1.测定负电阻的伏安特性

实验线路如图 10-6 所示：

图 10－6

分别测定R L =620Ω和R L =1000Ω时，等效负阻抗的伏安特性。实验记录表栺自拟

R 1 = R 2 =3KΩ U s =1.5V

R L(Ω)

400 620 1000 U 1(V)

1.5 1.5 1.5

I 1(mA)

-3.75-2.42 1.5

Z(Ω)-395-626 1000

使 U s 在 0—3V 的围，取不同的值，测量相应的 I 1 值（即测量图中 U R 1，注意 U R 1 的正负号）。计算负电阻的数值，绘出负电阻的特性曲线。

1K U 1(V)

620Ω

400Ω

I 1(mA)

图 10－7

2.自拟实验方案和实验电路测定含有负阻电压的外特性曲线，数据表栺自拟。

R s =300Ω U s =1.5V U 1(V)0.5(V)1(V)1.5(V)I 1(mA)-0.854-1.586-2.403 Z(Ω)-585.48-630-624.22

3．观测负阻抗变换器的 u—i特性曲线，并读取 R 值。

自拟实验电路和数据表栺，观测并记录R L 取 1000Ω和 500Ω时，负阻抗变换器伏安特性斜率的变化，如图 10-7。

4．观测负阻抗变换器的 u、i相位关系输入信号为幅值 1V 的正弦波，R=300Ω，R 1 = R 2 =1KΩ,CH1看 a点，CH2 看 a’点 , 用示波器观测并记录 u、i 的波形。

R L(Ω)400 500 600 1000 U 2(V)5.75 3.756 2.908 2.14 I 2(mA)14.27 7.512 4.687 2.14

5.观测 R、L、C 串联电路的方波响应和状态轨迹。

R=500Ω时

R=5kΩ时

实验十三万用表的设计、组装与校准

一、实验目的学会设计、计算万用表各类测量电路；学习万用表电路的组装、调试与校准的方法；通过实际组装万用表，了解处理实际问题的方法。培养学生的工程设计和实践能力。

二、设计任务

根据实验室提供的表头参数要求设计量程为10mA、50mA、100mA、500mA 的直流电流表电路。量程为2.5V、10V、100V的直流电压表，量程为25V、50V、100V的交流电压表电路以及R 1、R 10、R 100 的欧姆表电路。

1）

表头灵敏度 I 0

μA;或1mA 表头；

2）

表头阻r 0(自己给定或实验室给定)；

3）

中心电阻 R n 1 40 Ω ；

4）

U 1 =9V(层叠电池)，U 2 =1.5V(一节一号干电池)；

5）

转换开关K(多挡级或单层三刀多掷转换开关)。设计技术指标如下：

①直流电流测量电路。量程为0.5mA、2.5mA、25mA、250mA 四挡，由转换开关切换，要求准确度等级为2.5级。

② 直流电压测量电路。量程为2.5V、5V、25V、250V、500V共五挡，由转换开关切换，要求准确度等级为5 级，电压灵敏度m =2kΩV。

③ 交流电压测量电路。量程为5V、25V、250V、500V共四挡，由转换开关切换，准确度等级为5 级，电压灵敏度n =2kΩV。

④

直流电阻测量电路。中心电阻 R n1 40 Ω，准确度为2.5级，分“ × lk”、“ × 100”、“ × 10”、× “ 1”四挡，由转换开关切换。三、设计方案采用阻容器件设计万用表的量程；采用运算放大器扩展万用表的量程。

（一）

方案一的设计过程

万用表是把磁电系微安表或毫安表头，配以不同的测量电路而形成了各种用途的仪表，如电流表、电压表、欧姆表和整流式交流电流表、电压表等测量仪表。再利用转换开关，使它在不同位置时，把表头接在不同的测量电路上，这样就把几种仪表统一在一个仪表中，这就是万用表。万用表是一个多用途，多量程的仪表，可以用来测

量直流或交流电流、电压以及电阻，有的还可以测量电容、电感、晶体管的静态参数等，它的电路是由分流、分压、欧姆测量以及整流等电路和转换开关组成、表头用以指示被测量的数值，它的满度电流一般为几微安到数百微安，满度的电流愈小，表头的灵敏度愈高。测量电路的目的是把多种被测物理量转换为适合表头工作的直流电压或电流。转换开关用来实现对不同测量电路的选择和不同量程的切换。

1．直流电流测量电路的计算

一只表头只能允许通过小于它的灵敏度(I 0)的电流，否则会烧毁表头，为了扩大被测电流的围，就要根据所测电流在表头上并联合适的分流电阻，使流过表头的电流为被测电流的一部分，被测电流愈大，分流电阻愈小。

万用表的直流电流挡是多量程的，由转换开关的位置改变量程。通常采用闭环抽头转换式分流电路，如图11－1 所示。因考虑各测量电路共用一个表头，在表头支路中串联可变电阻W 1(300Ω)用作校准时使用，另外串联电位器W 2(850Ω)作为欧姆挡调零时使用。这时表头支路电阻 R g

r g R W 1 R W 2，表头灵敏度 I 0(150 μA)仍然不变。

如图11－1 所示分流电阻值计算如下：

设：

R 1

r 1 r 2

r 3 r 4

R 2 r 2 r 3 r 4

R 3 r 3 r 4

R 4 r 4

’= =150*10 g

图13－1 多量程电流表

这种测量直流电流电路的优点是，当转换开关接触不良时，被测电流不会流人表头，对表头来说是安全的，因而获得广泛应用。缺点是分流电阻值计算较繁琐。

举例说明：

电流表量程I 1 =1mA;I 2 =10mA;I 3 =100mA;4 I=500mA

设微安表的量程I g =150uA, 阻 R g =2.5KΩ。W1=300Ω，W2=850Ω, R g

KΩ。

’-3 当在最小量程挡，最小量程挡电流为 I 最小

I 1 时，由分流关系 R 1 I 1

R 2 I 2

R 3 I 3

R 4 I 4

（13.1）

得：

R 1

R g I g

I 1 I g

（13.2）

R 2 R 1 R 3 R 1 R 4 R 1 I 1

I 2

I 1

I 3

I 1

I 4

因此，如图11－1, 已知R g、I 1、I 2、I 3、I 4 ,可以先算出R 1、R 2、R 3、R 4 再求出分流电阻r 1、r 2、r 3、r 4 从而完成直流电流测试电路的参数计算。

*3=0.45V U

R g I g

R 1

=441Ω I 1 I g

R 2 =44Ω R 3 =4.4Ω R 4 =0.44 R 3 =4.4Ω 3.直流电压测量电路的计算

根据欧姆定律U=IR，一只灵敏度为I 0、阻为 r 0 的表头本身就是一只量限为U 0 ＝I o r o

的电压表，但可测量的围很小。若要测量较高的电压，并且要有多个量程，应采用图11－2 所示并串式分压电路，它是常用的直流电压测量电路，实际上是在直流电流测量电路的基础上，串联适当的电阻而组成的。图中保留了电流挡的分流电阻R 1，为了

提高电压表阻，还串联了电阻R，R 可根据已知电压灵敏度m 求出。

图 13－2 直流电压测量电路

（1）

串联电阻R 的计算

测量每伏电压所需的阻值，即为电压灵敏度，用下式表示

故串联电阻 R m 1 U 1

R eq(13.4)

选择R 电阻元件时用了两个电阻串联，即R R 1 R 2，R 2 为固定值，R 2 在校

准直流电压挡时使用。

（2）

各挡阻值 R 0 k 与各挡串联电阻值 R j 的计算

设量程 U 1、U 2、U 3、U 4、U 5 的阻分别为只R 01、R 02、R 03、R 04、R 05，由式(11.3可)

分

别求出各挡阻值，即 R 0k m k U k，而直流电压测量电路中各挡的阻R 0 k 与各挡串联

电阻值R j 的关系为

R 02 R 01 R 8 , R 03

R 02 R 7 , R 04

R 03 R 6 , R 05

R 04 R 5(13.5)

用式（11.3）和式（11.5），结合图11－2 就可计算出各挡串联的电阻值R 5、R 6、R 7、R 8、。

4.交流电压测量电路的计算

m k R 0k U k

所以有 R 0 k m k U k

(13.3)式中，m k 为电压灵敏度，R 0 k 为k 挡阻，U k 为 k 挡量程。

U l 量程挡的阻为 R 01 m 1 U 1

而 R 01 R PR g 1 R“ R eq R” 其中令 R eq R g

PR1

R g

R 1

R g R 1

现有的万用表表头几乎全部使用磁电系的。磁电系表头不能直接测量交流电，必

须先将交流电压经整流电路变换成直流电压，使表头指针偏转，再根据整流后的直流电压与被测正弦交流电压有效值乊间的关系，确定被测正弦交流电压的有效值。这种由磁电系表头与整流电路构成的测量交流电压的电表，称为整流系仪表。

图 13--3 是串并式半波整流交流电压测量电路。

电桥电路测温装置的实验探讨篇6

【关键词】电桥电路线性关系非线性误差温度

一、引言

电桥电路作为传感器使用的技术已经非常成熟，由于输出电压有较大的非线性误差，测量精度和测量范围都受到一定的影响。本文首选通过改进电桥电路的结构，从而改善其线性关系，然后利用Pt100电阻作电桥的负载，并连接温度显示装置，在一个看似普通的电路上面，利用其间的各种转换关系设计出可以实用的测温装置。

二、一般电桥电路输出电压产生非线性误差的分析

如下图所示，当电桥平衡时，，则

（1）

当电桥电路的负载RL→∞时，电桥的输出电压为：

（2）

图1 电桥电路的非线性误差分

若桥路中Rx的阻值变化ΔRx，则（2）式变为：

（3）

即（4）

一般情况下，设置R1=R2=R3=Rx=R，则（4）式可以写成

（5）

若上式按照二项式定理展开，得

（6）

在要求不高的普通应用中，我们常舍去（6）式的高次项

（7）

从（6）式的其余项中我们可以得出，输出电压的相对非线性误差为

（8）

略去高阶小量，得

（9）

从（9）式中，可以看出E随着ΔRx/R的增大而增大，当ΔRx/R=0.1时，E达5%，这使得电桥电路作为传感器，测量精度不高，同时测量范围也受到了很大的限制。下面将改进电桥电路的这一缺陷。

三、输出电压无非线性误差的电桥电路设计

图1电路输出存在非线性误差，是由其电路结构决定的。分析可知：电桥电路采用稳压供电，流过R1和R2支路中的电流I2不随ΔRx改变，则UB也不随ΔRx改变。但ΔR的改变要引起流过R和R3支路中电流I1的改变，因该支路中有串联电阻R3存在，故该支路中的电流I1和UA的变化与ΔRx的变化不成线性关系。而电桥的输出电压Uo的改变又是由UA的变化引起的，所以ΔRx的变化与Uo的变化，两者之间呈非线性关系。

通过对图1的电桥电路分析，提出如下设想：若能使ΔRx的变化不引起电流I1的变化（即保持A点的电位UA不变），而使R1和R2支路中的电流I2发生改变。由于这一支路中的两个电阻没有发生改变，所以B点的电位UB的变化是线性的。则ΔRx的变化引起电桥的输出电压Uo的改变将是线性的。

根据上述设想，设计出的电桥电路如图2所示。从电路设计原理上解决了电桥电路输出电压产生非线性误差的问题。运算放大器IC和三极管T构成了可以随ΔRx变化的可变电压源，稳压二极管DW为运算放大器的同相输入端，提供稳定的参考电压UW，由于运算放大器的输入阻抗一般远大于桥臂电阻R3，其影响可以忽略。

根据IC运算放大器的电路理论，反相输入端电位与同相输入端电位相等，即U+=U-，U+=UW，于是UA=U-=UW，则加在桥路上的电压为：

（10）

A、B之间的电位为：

（11）

（12）

考虑电桥初始平衡条件式（1），和式（10），可以得出该电桥的输出电压为：

（13）

为使电桥输出电压的灵敏度最高，取桥臂阻值R1=R2=R3=Rx=R，则：

（14）

到此可以看出该电桥的输出电压与电阻的变化成线性关系。

图2 改进的电桥电路

实际上我们利用了稳压电源的原理。其中IC使用的是LM324，下面将说明其工作原理。

如果将二极管D1去掉，则此电路具有加电延时功能。刚加电时，U1>U2，运放A1输出低电平，随着电容C1不断充电，U2不断升高，当U2>U1时，A1输出才变为高电平。

四、温度测试部分

如上所述，在电桥电路中，Rx选择Pt100。Pt100是铂电阻，在温度不是很高的情况下，其温度阻值的线性关系良好，电阻随着温度的变化，线性变化。把铂电阻放在某个环境中或者物体上，测量其电阻，可以在公认的Pt100电阻→温度关系表中找到其对应的温度。

五、温度显示部分

图2的输出电压接入IC7107上，连接共阳极的四个LED数码显示管，电桥电路输出电压，直接接在31.30脚上，可以直接实现输出电压的显示，然后定標实验温度的显示。电桥电路也可以利用上述电路实现温度显示。

上述电路显示的是输出电压，如何转换成测量我们需要的温度，可以利用外围电路简单实现。通过调节36脚和30脚的可调电阻，两次定标，实现温度显示。所以LED数码管最终显示的是温度值，即当前测试温度阻值。

六、测试数据

把Pt100放进普通加热炉（不触壁），加热炉显示当前的温度，并由12V、20V加热开关进行加热，随着加热的进行，得出如下的数据：

加热炉温度（℃） 20.0 25.0 30.0 35.0 40.0 45.0 50.0

测温装置电阻（℃） 20.6 26.0 30.2 36.9 42.1 45.0 50.3

相对误差（%） 3.00 4.00 0.67 5.43 5.25 0 0.60

加热炉温度（℃） 55.0 60.0 65.0 70.0 75.0 80.0 85.0

测温装置电阻（℃） 54.2 59.3 65.1 70.9 76.3 82.6 87. 1

相对误差（%） 1.45 1.16 0.15 1.28 1.73 3.25 2.47

七、误差分析

加热炉本身存在一定的系统误差，由以上数据可以看出：

1.当在45℃时，由12V加热变为20V加热误差明显减小;

2.测温装置测试的温度大多数大于加热炉温度值。

当然中间不排除本装置本身存在一定的明显误差，但总的情况看来，测试温度的误差不大，适合一般的中间温度测量。本实验若是能找到更好的温度标准值，通过多次定标可以做得更精确。

【参考文献】

[1]李兴毅.输出电压无非线性误差的电桥电路传感器[J].物理实验，2006，26（9）：30-32.

[2]何希才.传感器及其应用[M].北京：国防工业出版社，2001：144-145.

电路课程实验篇7

数字电路是一门专业基础课，很多专业都将其列为必修课，例如自动化、通信工程、电气自动化、电子信息工程、计算机科学与技术等专业。数字电路实验作为该课程的一部分，起着对理论的补充作用。学生通过实验操作可以更好地掌握常用仪器的使用方法，同时还可以建立常用芯片的直观印象。更重要的是，学生可以通过设计性实验掌握大规模电路的开发思路和设计方法，可以说数字电路实验在整个数字电路课程的学习过程中有着重要的作用。但是，传统的教学理念中总是把这门课程的理论教学摆在高高在上的位置，而往往忽视实验教学。这种理念使许多学生在做完实验后觉得什么也没学到，唯一的印象就是在实验箱上连了许多线。我们结合自身对数字电路实验的教学经验总结传统教学模式的弊端，并提出一些新的教学方法。

2. 数字电路实验传统的教学模式及其弊端

传统的数字电路实验一般是围绕理论课来开设的，即根据各个重要的理论知识点设置实验项目，这些项目一般都是验证性实验，而且大多只用一个芯片，很少出现芯片之间的组合。这样的实验虽然可以使学生比较直观地体会到某个理论，但是由于缺少各个实验之间的相互连接与综合，因此学生很难真正在脑海中建立深刻的印象。学生在做这些实验时，常常反映当时会觉得豁然开朗，好像一下子就掌握了相关知识点，但是走出实验室不久，又会有一种实验毫无作用的感觉。这是因为学生在做这些验证性实验时，知识结论已先入为主地占据了头脑，当实验数据与理论相符合时，学生就会觉得这个是理所当然的，根本不根据实验过程去体会结论。而实验数据与理论不相符时，学生往往不去追求原因，而会简单地认为是实验线路、工具甚至芯片的原因，不会去思考问题到底出在哪，在这种情况下学生往往违背实验结果，仅仅简单地以理论为本，去修正实验数据。

传统的数字电路实验以验证性为主，很少有综合性和设计性实验，这就使得学生没有机会锻炼自己的综合电路设计的能力，而综合电路设计能力是电子、通信类学生最重要的能力，也是他们在工作中最用得上的能力。传统的数字电路实验不但内容老化，手段单一，而且已经违背了开设这个实验的初衷，根本无法使学生通过实验获得直接知识。基于这个观点，我们应该对数字电路实验的传统教学方式进行必要的改革和探讨，让学生能够从实验中发现、认识事物的客观规律，并能用理论知识解释实验不正确的症结所在。

3. 数字电路实验新教学模式的改进

针对传统数字电路实验存在的问题，以及自己在教学中遇见的问题，我们对数字电路实验的教学方法改进提出以下几点观点。

(1)实验教学条件的改进。

现今大多数高校的数字电路实验都是基于数字电路实验箱开设的，这就制约了一些设计性、综合性实验项目的开设。虽然现在的数字电路实验箱子功能比较强大，但是毕竟空间、体积有限，所以芯片插座、输入开关量、结果显示发光二极管等都是屈指可数的，只要实验规模稍大点，实验箱就无法满足。为了给学生提供一个好的实验平台，实验室应该根据实验箱的实际情况对其进行扩展，将一些常用的芯片插座、可调电阻、信号开关等制作在同一面版上，必要的时候配合实验箱使用。

另外，教师还应根据实验室具体情况编制实验教学实验书，因为借用别个学校的实验指导书往往会出现与自己实际情况不适合的情况。

(2)实验项目的改变。

减少验证性实验，增加综合性、设计性实验个数。我校数字电路实验课程必做的项目达9个之多，而且均是验证性实验。学生往往做到后面几个项目就出现抵触情绪，认为这些实验毫无用处，仅仅是插线、拔线，有甚者直接填写答案等待下课。我们结合自身上课过程，认为该实验必作项目不宜过多，取3—4个典型项目，每个项目以2个课时为佳。这样不但可以使学生建立自信，而且可以节约课时留给设计性实验。

(3)实验习惯的改进。

这里的实验习惯包括学生的实验习惯和指导老师的实验习惯。首先，指导老师应该要求学生做好实验预习，最好能在上课前提供预习报告。有些学生在上实验时一头雾水，由于没有课前预习，加上理论不牢，在实验课上手足无措，根本不知道该干什么。所以引导学生养成实验预习的习惯对实验是有很大的帮助的。其次，指导老师的良好实验习惯也是很重要的。如果实验指导老师和理论课老师不是同一人，那么两人之间就应该进行沟通，保证实验迟于理论。另外，实验指导老师应该在上课前将实验内容、难点板书在黑板上或提前做好PPT，绝不能在上课的时候出现临时版书的情况，否则会严重打击学生的积极性，同时指导老师还应亲自反复做开设了的实验项目，总结出所有可能出现的结果和错误，并总结出原因，以应对学生的提问。

(4)增加趣味性的综合性、设计性实验。

在开设综合性、设置性实验时，教师应该结合实际，切不可盲目设置。首先教师要选择学生有兴趣的项目，例如生活中已经开发出的小东西，或者能够实现小功能的项目。这样可以让学生看到题目就有种不做出来不罢休的冲动。其次要注意难度，如果学生有兴趣，弄了半天却找不到突破口，那将会适得其反。项目难度以9—12个课时完成最好。

(5)开放实验室。

由于综合性、设计性实验项目往往需要学生在课外进行构思、设计，这就需要实验室进行开放性管理，让学生在有一定的结果时就能够立即进行连线验证，找出不足，再根据实验结果进行方案修正，如此反复。当然，我们在开放实验室时要做到管理严格，学生使用实验设备必须提前预约，在与实验室其他实验课程不相抵触的情况下才允许使用设备，并要求登记备案。

4. 结语

我们进行数字电路实验教学改革，其目的就是为了培养学生熟练使用各种实验仪器，增强学生的自主综合电路设计能力，这种教学改革的效果，需要经过一段时间，甚至在学生走上工作岗位后才能显示出来。这种教学改革也是一种连续过程，只有在教学实践中不停地探索，不停地改进，才能使实验的效果越来越好。

摘要：数字电路是许多工学专业的必修课程, 其实验作为该课程不可分割的组成部分在培养学生的能力上起着重要的作用。传统实验教学方式存在诸多弊端, 很难真正使学生有所收获。本文对传统教学方式进行了分析, 提出了数字电路实验教学改革的必要性, 探讨了实验教学的新方法, 预测了新方法的教学效果。

关键词：数字电路实验,弊端,教学模式

参考文献

[1]徐莹隽.基于开放教学模式的数字逻辑电路实验教学改革[J].电气电子教学报, 2006, 28.

[2]薛延侠.“数字电子技术”课程教学改革的探讨[J].西安邮电学院学报, 2006, (1) :116-118.

[3]高吉祥.电子技术基础实验与课程设计[M].北京:电子工业出版社, 2002.

[4]刘银萍, 陈惠珊.“数字电子技术”实验教学改革的探讨[J].实验室研究与探索, 2006, 25, (8) .

电路课程实验篇8

高等职业教育是国民教育体系中高等教育的一种类型和层次, 是以培养适应生产、建设、管理、服务一线的高等技术应用性专门人才为目标, 基础理论教学以“必须”“够用”为度, 提高实践能力是高职教育的首要目标。

电路分析基础课程作为高等职业院校工科专业的专业基础课, 需要学生掌握电类技术人员必须具备的电路基础理论、基本分析方法, 并掌握各种常用电工仪器、仪表的使用及其简单的电工测量方法, 初步学习一些电工常用工具的使用及布线工艺, 为后续专业课的学习和今后踏入社会后的工程实际应用打下一定的基础, 同时, 通过本课程的学习, 学生能够提高自身的思维能力、逻辑推理能力、理论联系实际的能力。

二、现状分析

目前, 电路分析基础课程的授课方式采用“理论+实践”的教学模式较多, 理论课时比重较大, 实践课以验证性实验为主。实验室中配备的实验箱多由集成度较高的模块构成, 实验所用的元件均集成在实验箱的内部, 学生无法观察到实际元件, 实验箱中各模块的电路也大多在实验箱内部连接好, 学生需要自己动手连接的线路越来越少, 甚至连一些仪表也集成在实验箱中所示, 操作十分简单。在这种情况下, 学生对电路的认知能力越来越差, 仪器仪表的基本使用也不尽如人意, 甚至有些学生学完电路分析基础课程之后, 连万用表的档位调节都不太清楚, 读数时间久、读数错误的现象也多有发生, 完全未能达到预期的实验效果。

在高职院校, 实践能力的培养就意味着职业能力的培养, 学生在上完实践课程后, 连起码的技能都未能掌握, 因此, 设计出能够让学生从根本上提高实践能力的硬件设施, 在实践教学环节中是举足轻重的。

三、解决方案

实践能力的提高无外乎就是多点机会给学生操作, 想方设法为学生设置简单的障碍, 让学生从解决实际问题中钻研、探索。

(一) 实验箱简化。过于“高级”的实验箱往往减少学生的操作机会, 想要让学生从“看”走向“做”, 则必须先从“高级”走向“低级”, 简化实验箱设计, 将动手的机会还给学生, 放弃集成度高的实验箱, 采用较为简单的元件库, 将实验中所需元件直接放在实验箱的操作台上, 可采用网孔板焊接固定, 并预留接线口, 即将元件固定于实验箱操作台上, 不在内部构制电路, 学生能够真切的认识、观察和使用元件, 由于简化过的实验箱中仅有独立元件且位置固定, 因此需要学生主动思考如何按照实验要求选择元件并连接线路, 也可以在实验过程中掌握测量数据的仪表、测试方法及数据的记录。

(二) 鼓励学生自制电子线路板。将理论内容紧密的融合到实物中, 设计趣味小制作, 鼓励学生购买或者由学校提供元器件, 自己制作电子线路板, 培养学生的布线、焊接能力, 通过学生焊接的电路故障, 或者故意设置一些小故障, 训练学生使用万用表进行故障排查的能力, 通过数据测量, 使学生能够在实际电路中培养仪表的使用能力。

(三) 案例。以电路分析基础中日光灯的安装与功率因素提高的实验为例说明改革前后的变化。

实验电路如图1所示:

旧教学方法:采用集成度高的实验箱, 日光灯模块和电路图相差不大, 学生只能看到启辉器和日光灯, 连接线路不多且模块已经将电路图标注清楚, 基本不用学生思考即可接好线。

新教学方法:采用独立的电气设备及导线进行教学, 学生连接图如图2所示, 学生能很直观的观察到每个电气设备, 且自己动手连接导线, 可以使学生对电路原理图印象更加深刻, 若出现故障, 学生也可以自己排除。

将学生从高级的实验箱中解放出来, 在看似浪费了时间在低级的焊接、接线等操作上, 实际是增加了学生的思考空间, 能够使学生知其然又能知其所以然, 达到实践的目的。

总结

通过在我院电路分析基础的部分实验授课过程中进行简化实验箱授课的实践, 发现学生动手能力都得到了不同程度的提高, 学习积极性也有所提高, 尤其是让学生自己完成小制作, 学生不仅对自己的劳动成果感到非常兴奋, 而且部分同学能够通过实验达到巩固理论教学的目的, 更有同学表示越来越对电路课程感兴趣, 俗语说兴趣是最好的老师, 只有学习兴趣有了提高, 学生才能越学越好, 越走越远。

摘要：高职教育更加侧重对学生实践能力的培养, 实验设备是实践课程中必要的硬件设施, 越来越多的实验设备趋向集成化, 学生对实物的认知能力下降的趋势愈演愈烈, 测量仪表操作水平低, 为改变此种现象, 笔者在我院电路分析基础课程的授课过程中提出简化实验设备的思考并进行实践。

关键词：高职教育,实验箱,简化设计

参考文献

[1]唐志珍.张永格.电路分析基础.电子工业出版社, 2013.7.

[2]彭继跃.改革创新实验实训教学促进就业创业能力提高[J].科技创新导报, 2011.16:161-162.

电路课程实验篇9

一、EDA技术和数字电路课程概况

EDA技术作为电子设计自动化技术, 其是在计算机辅助软件概念技术上发展而来的。EDA技术在实际应用过程中, 常会利用计算机在EDA软件平台上进行相应硬件语言文件设计, 最后通过计算机实现编译、分割、综合、优化、布局和仿真等工作;数字电路作为电子、计算机类等多个工科基础课程, 其主要目标是以数字系统为基础对基本知识、理论及相关电路知识进行相应讨论, 使学生真正明白数字系统中不同逻辑电路并根据相关知识熟练的对相关逻辑电路进行分析, 以便为以后的专业课学习奠定坚实的基础。同时数字电路课程也是一门实践性较强的课程, 很多时候需要学生亲身做实验才能更好的掌握其中知识。然而, 一些学校仍用传统方式进行教学, 再加上知识陈旧, 相应实验只能按照课本进行操作。即便能对进行一些新的实验, 也会因实验复杂而无相应设备和技术而无法正常完成。这样不仅不能激发学生兴趣, 调动学生积极性, 也会增加试验成本, 甚至无法保证数字集成电路实验课程效果。如果将EDA技术应用在数字集成电路设计课程中, 在一定程度上能解决上述问题。为了更好解决上述问题, 还需要EDA技术在数字集成电路设计课程实验中的应用进行相应分析。

二、EDA技术在数字集成电路设计课程实验中的应用

因传统数字集成电路设计课程不能满足现代化发展需求, 有必要对其课程进行改进。EDA作为现代化技术, 其是集仿真、优化、综合、布局等为一体的, 能更好满足时代发展需求, 从而弥补传统电子技术实验经验不足问题。因传统电子技术在一些复杂的电子试验中, 常会因操作不当或受设备条件的制约而无法得到正确的实验结果, 从而无法保证数字集成电路实验正常进行。而将EDA技术用在数字集成电路设计试验中进行相应仿真、优化、综合、布局等一系列操作, 能最大限度的减少操作步骤, 使实验变得更加简单, 因EDA技术是利用电脑进行操作的, 在实际操作过程中也容易找出试验中的错误点, 能及时更正操作中的错误, 以避免在现实试验中出现相应问题, 而造成不必要的浪费。同时EDA技术在实际应用过程中, 也不受课时和实验器材的制约, 其大部分工作是以软件平台来实现的, 即便走出实验室, 也能完成数字集成电路设计并将相应设计直接下载到相应试验箱中, 以方便数字集成电路实际应用过程中能更好的完成相应测试, 从而使试验更加灵活、方便、高效, 也能保证数字集成电路设计课程效果。当学生实践操作中出现相应错误, 通过EDA技术可以对相应实验结果参数进行修正和改进, 不用考虑仪器损坏, 从而真正地实现实验仿真, 激发学生兴趣, 调动学生积极性并提高教学水平。

在实际实验中, 学生能根据已经掌握的知识进行电子自动化操作, 即便实验过程中采用不同电路或用不同语言, 也能实现集成电路功能、结构描述。因此, 要想使数字集成电路设计课程实验效果更佳, 就应该将EDA技术应用在数字集成电路设计课程中。毕竟这种技术在试验中应用, 不仅能激发学生兴趣, 同时也能让学生切实的投入到实践中, 最大限度地提高其学生想象力和创新能力, 也能提高教学水平, 更好完成教学目标。

结束语

数字电路作为电子、计算机、通讯等专业课程的基础, 对不同专业有重要作用。然而, 随着计算机技术和微电子技术的发展, 传统的电路教学方法已经无法满足时代发展需求。EDA作为一种新型技术, 它的出现和在数字集成电路设计课程中的应用, 为数字集成电路课程带来了新机。其在实际工作中不仅能在实验室中仿真完成相应实验, 节省试验成本, 同时也能提高学生实践能力。随着时代的发展, 数字集成电路设计课程将会对EDA技术有更高的要求, 为了更好满足时代发展需求, 还应该对EDA技术进行进一步研究。

摘要：随着时代的发展, 企业对人才的要求越来越高, 不仅要求其具有较高的专业知识水平, 还要有较强的实践能力。而电子类专业实践性较强的专业, 在实际教学过程中, 如果仍然按照就的模式开展数字集成电路设计课程, 是无法满足企业需求的。EDA技术作为仿真技术, 能模拟进行相应实验, 能更好满足现代化数字集成电路设计课程需求。本文主要从EDA技术和数字电路课程概况、EDA技术在数字集成电路设计课程实验中的应用两方面出发, 对EDA实验在数字集成电路设计课程中的应用进行相应分析。

关键词：EDA实验,数字集成电路,设计课程

参考文献

[1]段智勇, 弓巧侠, 罗荣辉, 等.集成电路设计人才培养课程体系改革[J].电气电子教学学报, 2010 (05) .

[2]徐太龙, 孟坚.集成电路原理与设计课程的教学优化[J].合肥师范学院学报, 2011 (03) .

电路课程实验篇10

模拟电子技术是电类专业非常重要的一门专业基础课,理论性和实践性都很强。模拟电子技术实验是该课程的重要环节,通过实验,使学生能够学会基本实验设备的使用方法;能读懂基本电路图,能够根据要求合理布线,正确连接电路;能够运用理论知识分析实验现象,对实验数据进行分析和处理。

模拟电子技术专业性强,难以理解,实验操作更是有一定的难度,部分学生对实验中的仪器使用很不熟练,这也是造成实验完不成的重要原因。本文根据笔者几年的实验教学经验,就如何提高学生的实验操作能力提出自己的见解,由共射极放大电路引出了模拟电子技术的实验方法和故障排除技巧。

1共射极放大电路的测试

对于模拟信号最基本的处理是放大,而且放大电路是构成各种模拟电路的基础。

在做单管共射极放大电路时,该实验的目的是学会静态工作点的调试及测量方法,分析负载和静态工作点对放大器性能的影响;掌握放大器性能指标(电压放大倍数Av,输入电阻Ri和输出电阻Ro)的测试方法。

基本共射极放大电路实验是验证性实验,实验原理图如图一所示。该实验用到的仪器有直流稳压源、信号发生器、双踪示波器和数字万用表,另外用到NPN型晶体三极管、相应的实验电路板。实验前先用数字万用表把用到的导线、信号线等测试一下,以保证实验的顺利进行。三极管是放大电路的核心部件,因此连线的时候,以三极管为中心,三极管的b、c、e三个极逐级连接元件。接入仪器设备时,注意信号线的共地,即黑色夹子要接到电路板的地。

接好电路后先打开直流电源,在直流工作状态下,用数字万用表测试电路的静态工作点。调节滑动变阻器的阻值,用万用表检测电路某一点并得到一个合适的的电压值,也就是让电路处于合适的静态工作范围。如果静态工作点无法调试,应检查电路故障,三极管三个极是否正确、三极管是否损坏(用万用表的“”档位测量三个极间的正向压降值,对于硅二极管这个值大概是0.6-0.7左右,否则三极管已经损坏,要更换三极管)、滑动变阻器是否损坏(滑动端与固定端的阻值是否可变)、导线是否断开(在接通直流电源的情况下,用万用表测试导线两端的电压是否一致,如果电压不一致,说明导线是断开的)。

在调好直流通路的情况下,再来测试交流工作状态。将交流信号源打开(直流电源不能关闭,注意信号连接线的红黑夹子不能颠倒),用示波器的两个通道分别观察输入信号和输出信号的波形。如果输入有波形而输出没有,则检测一下输出端的信号连接线是否断的;如果输入输出都没有波形,在信号连接线连通的情况下看看是否信号发生器的输出开关没有打开(也就是输出显示“off”)。

测试放大电路的电压放大倍数,共射极放大电路是一个反相放大器,如果示波器输入、输出波形是同相,那么应该检查示波器的设置是否正确,如用模拟示波器,观察示波器屏幕“2:”后面是否有“”。如果放大倍数很小,远远小于理论值,检查放大电路发射极旁路电容是否断开。如果输出电压波形的负半周被削底(如图2(a)所示),说明出现饱和失真,此时静态工作点偏高;如果输出波形的正半周被缩顶(如图2(b)所示),说明出现了截至失真,此时静态动作点偏低,无论波形出现何种失真,都要调节滑动变阻器的阻值。

2模拟电子技术实验方法

从以上对共射极放大电路的分析可知,要做好模拟电子电路实验,我们要做到以下几点:

2.1实验预习

每次实验前必须进行预习,弄清实验原理,实验的目的、内容、设备和仪器仪表、测试数据及需观察的现象,复习与实验内容有关的理论知识,做到心中有数,减少盲目性,提高实验效率。

2.2电路连接及调试

根据实验的目的与要求,设计或选用实验电路和测试电路(板)。根据电路选择元器件,并对其好坏进行判别,了解元件使用方法结构及线路的组成和接线要求。接线前应将元件合理布置,然后按电路原理图接线,实验电路走线、布线应简洁明了,便于检查及测量。接线完成后,先不要急着通电,而是按电路原理图逐项检查各元器件的位置、极性等是否正确,直流电源大小、极性连接是否正确,系统是否共地,确定无误后,方可通电进行实验。

实验中严格遵循操作规程,改接线路、拆线或拆拔元器件一定要在断电的情况下进行,绝对不允许带电操作。如发现异常声、味或其它事故情况,应立即切断电源,并报告指导教师检查处理。

2.3观察记录实验数据

电路应先调试静态,在进行动态测试。根据要测量的数据制作表格,测量数据或观察现象要认真细致,实事求是。使用仪器仪表要符合操作规程,切勿乱调旋钮、档位,注意仪表的正确读数。认真观察和记录示波器输入波形和输出波形的相位和幅值变化情况。实验结束后,应将实验记录数据(实验原始数据)交给指导老师检查确认后,方可拆除线路。拆除线路时,先断开直流电源,再断开交流信号,然后再拆除线路。

2.4写实验报告

实验报告是实验的总结,它应用理论知识分析实验数据、波形和现象,从中得到有价值的结论。要分析实验数据,并与理论值进行比较,如在误差范围内,则说明实验正确,否则应认真分析原因重新实验。

3总结

以上所述,本文以共射极放大电路为例,简述了模拟电子技术实验方法和故障排除技巧,希望同学们对模拟电路的每个实验,结合基本理论,进一步加深理解,培养电子电路实际操作能力。

摘要：本文以单级共射放大电路为例,从仪器的使用、导线的检测到电路的连接及通电测试,最后是实验报告的撰写要求,给出了模拟电子电路实验的一般方法。

关键词：共射极放大电路,共地,静态工作点,电路调试

参考文献

[1]姜玉亭.浅谈电路实验中共地问题对实验结果的影响[J].科技信息,2009(33).

中职数字电路实验教学的思考篇11

关键词：中职学校数字电路实验教学

一、引言

数字电路实验课程的开展不仅可以提高学生的思维能力、创造能力，更重要的是为电子信息行业提供更多优质的人才。随着大规模集成电路、EDA技术、可编程器件的高速发展，国家和社会对数字电路这方面的人才需要越来越高。但是从目前我国整体教学水平来看，数字电路实验教学质量并不高，受到诸多条件的影响，导致数字电路实验教学效果和质量不高。为顺应当今社会的飞速发展，培养综合素质高的新一代人才，对中职学校数字电路实验教学进行了剖析，为激发学生学习的主动性、营造积极良好的课堂氛围、提高教学质量奠定基础。

二、强化中职数字电路实验课程的重要性

传统的数字电路实验课程与理论课合为一门课程，且实验成绩仅仅占数字电路课程总成绩的15%，这就使得中职学生对数字电路实验课程的重视程度低，对学生实验能力和教学质量的提高造成了抑制作用。另外，中职生的文化知识基础普遍薄弱，思维方式传统单一，对数字电路实验这门动手性、思维能力以及创造能力要求较高的课程来讲，他们往往遇到稍微复杂的问题就会产生畏难情绪，对自身的发展十分不利。再加上数字电路实验课教学中，老师往往就是让学生进入实验室，将实验的题目和内容告知后学生按部就班的进行，最终得出结果填写表格，记录好数据，那么实验就完成了。这样难以开发学生的创新思维，久而久之学生便会产生厌学情绪，严重影响了教学质量。

为提高中职数字电路实验课程的教学质量，使学生认识到实验课程的重要性，激发学生的学习积极性和主动性，提升学生的动手能力、思维能力以及创新能力，必须强化中职数字电路实验课程教学，将数字电路实验设为一门独立课，引起学生们的重视。另外还应该对教学模式和教学内容进行创新，打破传统两位老师共同授课的模式，避免学生因理论老师和实验老师的教学思路与模式不同而产生不良的影响。因此实验课程独立设课后，主讲老师应该由实验老师来承担，根据中职生的文化水平，加强实验原理和步骤的引导，重点强调实验器材的使用，这样有利于激发学生的积极性和创造性，使学生顺利完成实验。

三、加强中职数字电路实验教学的改革

（一）教学形式的改革

（1）数字电路理论教学

数字电路理论课教学比较枯燥乏味，由于中职生的耐心较差，一小阶段讲解后学生注意力往往就不能集中了，出现了玩手机、睡觉、看其他课外书的现象，不愿意积极配合老师完成教学任务。这主要是因为中职生渴望学到生动、形象、有趣的东西，对理论性太强的知识毫无兴趣可言，难以提高教学质量。因此必须在数字电路理论教学过程中，营造出轻松、愉快的教学氛围，让学生真的“活”起来。比如在对多功能函数发生器数字电路课程设计的讲解中，老师可以把设计多功能函数发生器相关的设计问题列在多媒体投影仪上：①设计的多功能函数发生器有哪些功能？②实现这些功能需要什么芯片？③它的逻辑原理是什么？④数字电路图应该怎么设计？⑤你能代表你们小组上台讲述吗？这些问题可以通过抢答或者自愿的方式，让学生能较快的融入在教学当中。

（2）使实践性实验取代验证性实验

目前中职学校数字电路实验教学往往以验证性为主，能强化学生对基础知识的理解与消化。但是随着电子信息技术的飞速发展，我们不能完全停留在实验验证阶段，实验教学的知识往往具有一定的层次性和相关性，因此老师需要设计出更多具有递进型的问题，引导学生进行正确的实验，使其能更好的掌握知识，提升能力。比如在对555定时器进行实验教学时，首先老师应该让学生明白555集成定时电路结构和工作原理，掌握555集成定时电路的基本应用等知识。如图1所示为555定时器内部框图与引脚排列。老师在设计问题时，应该循序渐进，保持前后联系，逐渐加深。比如①利用555定时器设计出楼道灯光定时？②利用555设计出闪烁灯，保持其闪烁频率为1HZ？③利用555设计两种频率声音的门铃？这几个任务前后相连，比较符合学生发展和认知的规律，能最大程度激发学生的学习积极性与创造性，提高教学质量。

图1 555定时器内部框图与引脚排列（二）教学内容的改革

（1）基础性试验

基础性实验主要以数字电路典型的案例为主，提高学生对基础知识的理解。比如在对典型实例多功能数字钟功能设计时，根据VHDL的特点，设计人员无需对固定功能的标准芯片进行考虑，直接从实现系统功能出发，建立多功能数字钟系统模块，如图2所示。本系统主要采用分底层和顶层两个层次设计，采用VHDL编写各个功能模块，通过输入原理图方式对各模块间的连接关系进行描述。通过该案例的分析，可以对EDA技术知识有了一个清晰、全面、系统的认识。

图2 多功能数字钟系统模块示意图（2）设计性实验

设计性实验是对学生动手能力、创新能力的体现。在这个环节，数字电路实验课程可以把生活中的實际应用作为课题，让学生融入生活、观察生活，使其体会到知识的实用性。在实验设计过程中，学生不能一味的求助老师，可以借助网络和图书馆中的大量资料，设计出电路图和相关芯片，最后可以让老师进行引导、点评，使实验更加完美。在这个环节教学质量提升的效果是十分明显的，不仅让学生学习到了专业知识，也学到了书本外的知识。

（3）大型实验

虽然中职生的文化基础普遍薄弱，但是其中不缺少一些水平和能力较高的同学。这部分学生除了完成平时的数字电路实验教学任务外，还可以参加市级省级乃至全国性的比赛，这样的实验往往要求学生从选题—设计方案—设计电路图—购买元器件—组装—进行实验—撰写报告等环节必须独立完成，这样不仅可以提高学生的创新能力和动手能力，还能为后期进入社会、走上工作岗位创造有利的条件。

（三）实验成绩考核方式的改革

传统数字电路实验成绩考核方式由平时上课出勤率和实验报告完成情况组成，由于学生在实验报告中存在严重抄袭的行为，老师难以对学生真正的水平进行衡量。因此必须对成绩考核方式进行改革，平时成绩占60%，期末卷面成绩占40%，两部分组成实验课程的期末总成绩。在对卷面考试题目进行设置时，可以把学生平时操作过的所有实验项目进行汇总，考试时由学生抽签决定，确保考试的公平性，这样也可以调动学生平时实验操作的积极性和主动性。

四、结束语

在教育体系不断改革与创新的条件下，中职学校和老师应该根据中职生文化、能力的实际情况，优化教学模式和教学内容，增强课堂的趣味性，营造积极向上、轻松愉快的课堂氛围。在加强数字电路理论教学的同时，更重要的是提高实验的实践性，培养学生的动手能力、思维能力和创造能力，同时对课程成績考核方式进行改革，充分调动学生平时实验操作的积极性，最终形成一种科学、高效的实验教学新模式，促进我国中职学校数字电路实验教学质量与水平的提升。

参考文献：

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[2]莫琳.数字电路课程设计实验教学改革的探索与实践[J].中国电力教育，2013，（14）.

[3]张菁.EDA仿真在数字电路教学中的应用研究[J].魅力中国，2009，（22）.

[4]曹维.数字电路与逻辑设计"实验教学改革探索与实践[J].计算机教育，2009，（15）.

[5]蒋媛.通过数字电路实验教学培养学生综合能力的探讨[J].科技信息（科学·教研），2008，（3）.

三相电路实验方法研究篇12

1 实验原理与方法设计

1.1 实验原理

在电工学中功率有三种, 即视在功率、有功功率、无功功率, 将三种功率有机联系在一起的量是功率因数。功率是电工学中的基本概念, 是电力电路中重要的参数, 功率、功率因数的大小直接影响配电线路的设计、配电器材的选用。三相电路功率测量的教学欲达到的目的是让学生学会对功率的估测、粗测、准确测量, 并通过对实验现象的观察, 实验数据的分析深刻理解相关理论知识。为了达到实验教学对学生能力培养的目的, 结合学生已学过的理论知识, 进行了实验项目的设计、试作、思考题的提出。

在三相三线制电路中, 无论负载连接成星形或三角形, 也无论负载对称与否, 都可两功率表法来测量三相功率。在三相四线制电源, 有中线的三相电路中, 用二个功率表测量三相功率, 无意义。

对于三相四线制供电的三相星形连接的负载, 可用一只功率表测量各相的有功功率PA、PB、PC, 则三相负载的总有功功率∑P=PA+PB+PC。若三相负载是对称的, 则只需测量一相的功率, 再乘以3即得三相总的有功功率。

三相三线制供电系统中, 不论三相负载是否对称, 也不论负载是Y形接法还是△形接法, 都可用二瓦特表法测量三相负载的总有功功率。若负载为感性或容性, 且当相位差φ>60o时, 线路中的一只功率表指针将反偏 (数字式功率表将出现负读数) , 这时应将功率表中电流线圈的两个端子调换 (不能调换电压线圈端子) , 其读数应记为负值。而三相总功率∑P=P1+P2 (P1、P2本身不含任何意义) 。

对于三相三线制供电的三相对称负载, 可用一瓦特表法测得三相负载的总无功功率Q。

1.2 测量设计

三相电路功率的测量方法有3只瓦特表法和2只瓦特表法两种。3只瓦特表分别测量3个相的功率, 然后相加, 即

若为对称系统, 则只要测量一相的功率, 然后乘以3即可。在三线制中, 常采用2只瓦特表来测量功率, 其接法如图1所示。三相电路所吸收的功率为2只瓦特表读数的代数和, 即P=P1+P2

在对称负载的四线制中, 因为无中线电流, 故用2只瓦特表测量的方法也适用。

在对称的三相电路中, 由2只瓦特表的 (W 1、W 2的读数分别表示为P 1和P 2) 读数还可以求出无功功率和功率因数、负载阻抗角, 即

在对称的三相电路中, 用1只瓦特表作特殊的连接, 也可以测量出电路的无功功率, 接线方式如图2所示, 则无功功率的数值为Q=, 式中P为瓦特表的读数。可以证明, 当负载为感性时, 数字功率表读数为正;当负载为容性时, 读数为负。

因此, 我们现在关注的应该是如何连接功率表来测量我们制作的三相三线制的负载的功率, 包括测量有功功率, 无功功率, 计算功率因数等。

2 实验步骤的设计

将实验线路板的灯泡负载并联上三相电容 (4.7μF) , 如图3所示, 作对称星形连接 (或串联电容, 线路自定。避免接线短路情况发生, 要求注意安全) , 用2只瓦特表测量三相电路的功率。

(1) 三相负载对称时, 测量两个功率表读数, 记录此时的电压值 (调压器输出电压以小于150V为宜, 避免高压容易造成危险和灯泡过热而损坏负载) 。

(2) 三相负载不对称时 (采负载灯泡3:2:1形式) , 测量两个功率表读数, 此时的相电压值也为150V。

用1只瓦特表测量上述对称电路的无功功率, 注意一个功率表的接线 (如图4中瓦特表2的电压接线) 。此时的相电压值与实验步骤1中相同, 仅读取瓦特表2的读数。

(仅读瓦特表2的读数)

3 实验仪器及注意事项

3.1 仪器要求

本实验所需仪器:三相负载电路板、含多组高耐压值电容器1套;数字功率表 (瓦特计) 2只;导线、插座若干。

3.2 实验注意事项

瓦特表测量的功率因数应该是测量的电流和电压相位的夹角的“cos”, 本实验的接线方式导致此时2个功率表的功率因数不代表这个三相电路的功率因数;注意2瓦特表测量时, 两个表的读数可能一“正”, 一“负”;如果采用其他方式连接构成三线制三相负载 (如三角形负载) , 连接一定要细心, 确认正确后再开始实验, 以免造成事故。实验线路须经指导教师检查无误后通电, 更改线路, 拆、接线时要断开电源。

测量时, 严禁用身体的任何部位接触带电的金属裸露部分。严禁带电改接线路, 改接线中时应断开电源, 如电路中有电容负载, 应在断开电源后, 将电容放电。

正确使用调压器, 本实验是强电实验, 实验线路联接完毕, 自检无误后, 经指导教师查线合格后, 方可合闸做实验。测量中线电压时, 注意万用表表笔放置的位置。注意功率表的接线方法、以及功率表的读数方法。合理选择仪表的量程。做实验内容二时, 负载端的线电压不得超过给定值。

4 实验总结

4.1 实验报告

根据所测得的参数, 在同一图中画出负载对称与不对称有无中线的电压, 电流相量图;为什么中线上不能装开关或保险?如果装上了会造成什么后果;用实验数据和观察到的现象, 总结三相四线制供电系统中中线的作用。

比较测量结果, 并进行分析。总结三相电路功率测量的方法。

4.2 实验总结

根据上述实验的目的和技能要求, 结合参考方案, 请各组独立完成实验。要求:每组设计一套实验方案, 包含:

1) 给出实验的线路连接图, 量值和线值的计算公式;

2) 列出实验所用到的仪器仪表和设备;

3) 拟定实验的步骤和实验的数据表格;

4) 指出实验的注意事项。