《电工学实验指导书》康小麓盛智勇北方工业大学2011年9月目录实验课纪律 (2)实验预习报告要求 (3)实验一迭加定理和戴维南定理 (5)实验二串联电路的谐振 (9)实验三一阶电路的过渡过程 (12)实验四常用仪器仪表的使用 (16)实验五运算放大器线性应用设计 (20)实验六基本组合逻辑门电路及应用设计 (23)实验七数字组合逻辑与时序电路 (25)实验课纪律1. 实验课必须严肃认真，不得无故缺席、迟到，不得做与实验无关的事，不得喧哗、打闹。

2. 每一人为一实验小组，到指定实验台进行实验。

不得擅自取用、操作其余与本次实验无关的仪器设备。

3. 严格按安全操作规程操作，强电实验，严禁带电触摸带电体。

同组人员互相配合，通电时要提醒在场人员，防止触电事故。

4. 实验过程中出现异常情况，首先迅速切断电源，保护现场，及时汇报。

5. 要认真听讲，有问题及时请教指导老师。

正确使用仪器仪表，接线后要先自行检查，经教师检查后方可通电实验。

认真记录实验现象、数据。

6. 实验结束后，先请指导教师检查实验结果，再拆线，整理现场，经教师批准才可离开。

7. 严重违反纪律、不听劝阻者，取消实验资格，因违反纪律而造成事故或损失的，要追究责任。

电工学实验室实验预习报告要求实验前必须认真阅读实验讲义，理解实验内容，写出实验预习报告。

实验完成后写出实验报告，报告书写要清楚，字迹要端正，电路图中所画的元件、符号要符合国家标准，元件参数应符合系列化标准，曲线要画工整。

预习报告内容：①实验名称②实验目的③实验电路及使用设备④实验注意事项⑤实验讲义中“理论值”的计算结果。

实验报告内容：1. 在预习报告的基础上，认真整理和处理测试数据，列出表格或画出曲线，并回答讲义中的思考题。

2. 对测试结果进行理论分析，找出误差原因及改进措施。

3. 对本次实验的心得体会和意见，以及改进实验的建议。

4. 实验过程中遇到哪些故障或问题，进行故障分析，说明排除故障的过程和方法。

实验一叠加定理和戴维南定理一、实验目的1.通过实验方法验证叠加定理和戴维南定理。

2.通过实验加深对电位、电压与参考点之间关系的理解。

3.通过实验加深对电路参考方向的掌握和运用能力。

4.学会使用直流电流表和数字万用表。

二、实验原理1. 叠加定理是线性网络的重要定理。

在一个线性网络中，当有n 个独立电源共同作用时，在电路中任一部分产生的响应(电压或电流)等于各独立源单独作用时在该部分产生响应的代数和。

2. 戴维南定理是指一线性含源二端网络，对外电路来说等效为一个电压源与电阻串联，电压源的电压等于二端网络的开路电压，串联电阻为二端网络内部所有独立源为零时的输入端等效电阻。

3. 测量电路中电流的方法在电路插接板上有电流测试孔，在未接入电流测试线时，电路保持接通状态；当测量电流时，须将电流测试线与电流表相连，其红色接线夹与电流表的正极相连、黑色接线夹与电流表的负极相接，然后将插头插入待测电流电路的电流测试孔，此刻电流表即串接在该电路中，读完电流表数值后，将电流测试插头拔下，当电流测试插头被拔出之后，电流表即脱离该电路，其电流测试插座仍能保持电路处于接通状态。

三、实验内容根据提供的电阻参数，设计并选择合适的电压E1，E2 ，测量电路中的电流I1、I2、I3，与理论值比较。

四、实验装置实验装置如图1—1所示：图1―1：戴维南定理和叠加定理实验装置开关K1和K2手柄指向电压源，则相应在AB、CD端接入的电压源被接入电路；若开关K1和K2手柄指向短路线，则AB、CD端被电路中的短路线短接。

开关K3和K4为单刀三位开关，开关手柄指向左侧ON的位置，则K3、K4处短路；开关手柄指向右侧R4或D1的位置，则K3、K4处接入R4和D1；开关手柄指向中间OFF的位置，则K3、K4处断开。

I1、I2、I3是电流测试孔，仅供电流测试用。

（一）叠加定理开关K1、K2、K3、K4和K5手柄均置向左端。

接入稳压电源E1，E2 1. 电源E1，E2共同作用将开关K1，K2置向左端，将稳压电源E1和E2分别接在AB端和CD端，用直流电流表（C75或C77）分别测出电流I1、I2、I3值并记录在表1中。

2. 电源E1单独作用将开关K2置向右端, 分别测出电流, I1′、I2′、I3′值并记录在表中。

3. 电源E2单独作用将开关K1置向右端，开关K2置向左端，分别测出电流, I1″、I2″、I3″值并记录在表中。

(注意保持电源电压维持恒定及正确记录电流的正负值。

) （二）戴维南定理开关K1、K2、K3、K4和K5手柄均置向左端。

接入稳压电源E1，去掉E2。

1. 数字万用表测量并记录D、C端的开路电压U ODC。

2.将开关K5置向右端，测量电流I2 。

调节电位器R W ，使电流I2 = –8mA。

3. 去掉E1并将K1置向右端。

4.将开关K4置向OFF位置，调节稳压电源使E1=U ODC并接在开关K4 的两端。

5.测量电流I2′。

1、根据实验线路中给定参数R1=100Ω，R2=300Ω，R3=50Ω，以及电阻所能承受的最大功率，预先计算出允许通过的最大电流理论值，进而推导出电路所加载的电源电压。

实验时根据计算值连接电源，并测出3个电流，与理论值比较。

2、简要分析产生误差的原因。

3、回答思考题：(1)为什么线性电路的任一支路的电流(或电压)可以迭加，而功率却不能?并用实验结果说明之；(2)如何在迭加定理中实现电源电压为零且又不使稳压电源短路，请你试将实际电路设计出来七、注意事项1. 不允许将稳压电源直接短路。

2. 选择正确的仪表量程及极性，根据仪表极性及电路中参考方向，正确记录电流、电压的正负值。

八、实验设备直流稳压电源DH1718D直流毫安表C77数字万用表，综合实验箱。

实验二串联电路的谐振一、实验目的1.加深对RLC串联电路谐振的认识。

2.加深对感抗，容抗的认识。

3.了解信号发生器、示波器、晶体管毫伏表的使用方法。

二、实验仪器与设备信号发生器：TFG2010毫伏表：NY4520实验电路板数字万用表三、实验原理及装置简介电阻R，电容C及电感L的串并联构成了电路的主要形态。

在具有电容或电感的电路中，电路两端的电压与其中的电流一般是不同相的。

通过调节电路的参数（L，C），或电源的频率可使电压和电流同相，这时电路中就发生谐振现象。

此时电路表现为纯阻性，电路中的阻抗最小。

实验装置如图2—1所示：开关手柄指向0.5R或2C时；其旋转开关指示的相应电阻或电容数值被相同的电阻或电容值并联。

图2—1：一、二阶电路、无源滤波器实验装置四、设计要求根据实验原理图自己选择一组参数：R、L、C并计算出谐振频率f。

串联谐振的条件：X L=X C，谐振频率电路呈纯阻性。

*注意：谐振点要选得合理，f0 必须选在信号发生器输出频率1M 的中部，同时电路要有适当的品质因素。

五、实验线路与内容f H1、f H2七、实验报告要求1.根据实验设备提供的电阻，电容，电感等，选择一组合适的参数：R、L、C，并计算出谐振频率f。

；并与测量值表较，分析误差原因。

2.做出I=f(f)曲线，X C=f(f)曲线，X L=f(f)曲线。

3.由参数计算f0′，Q与测量的f0，Q比较。

实验三一阶电路的过渡过程一、实验目的1. 观察RC一阶电路过渡过程及RC参数对过渡过程的影响。

2. 掌握一阶电路时间常数的实验测量法。

3. 了解示波器及信号发生器的使用方法。

二、实验原理在交流电路中，电容元件和电感元件的阻抗都与频率有关。

电源频率（激励）的改变将引起容抗和感抗的改变，从而使电路中各部分所产生的电流（响应）和电压的大小、相位也随着改变。

响应和频率的关系我们称为电路的频率特性或频率响应。

1. 为了能用示波器观察过渡过程，要求电路周期性的重复过渡过程，通常采用给一阶电路加入方波信号，若方波脉冲宽度tp=T/2>>时间常数τ，则可从示波器上观察到零输入响应及零状态响应。

若tp≯(3～5)τ则示波器上将会观察到全响应和零输入响应。

2. RC一阶电路的时间常数τ=RC决定过渡过程的快慢，利用实验所测得的过渡电压曲线即可得到τ的大小。

时标法：利用示波器上的时标，可以计算出电压曲线从某值(一般取初值)下降或上升至某一值(一般取半值)所需时间t0，由t0即可计算出τ。

设U C为零状态响应，则U C=U i(1-e t/τ)设U C上升到1/2U S 所用时间为t0，则有：1/2U i= U i(1-e t0/τ)解：τ=1.443t03. 利用RC电路不同的时间常数对过渡过程波形影响，可以构成微分电路和积分电路。

三、实验设备信号发生器：TFG2010示波器：数字存储示波器综合实验装置四、实验内容及装置简介本实验是研究在输入频率不变的情况下，通过改变电阻阻值和电容的大小，用示波器观察电容两端电压的波形，测量时间常数τ，感性认识RC串联电路的频率特性。

实验装置如图3—1所示：开关手柄指向0.5R或2C时；其旋转开关指示的相应电阻或电容数值被相同的电阻或电容值并联。

图3—1：一、二阶电路、无源滤波器实验装置Z 、用示波器测量该方波输出。

改变信号发生器的方波输出幅度，使之在示波器显示其幅度为6个大格刻度。

3. 在示波器上调出U C，稳定波形，使U C在1/2U i的点在示波器上能明显找到，用时标法求出T，计算出τ值。

见图3-3 4、固定R改变C；及固定C改变R，观察U C波形变化并记录几种典型曲线。

实验四常用仪器仪表的使用一、实验目的1. 学习数字示波器的使用方法。

2. 学习DDS信号发生器使用方法。

3. 学习晶体管毫伏表NY4520 的使用方法。

二、实验内容与方法为掌握电子示波器及信号发生器的使用方法，进行综合测量，首先使信号发生器分别输出不同频率及幅值的正弦信号,再用示波器测量频率和V p-p值，验证是否相符。

(信号发生器NY2201D的输出电压需要用晶体管毫伏表监测)。

三、预习与思考1.正弦波有效值与峰—峰值有何关系?（一）、DDS函数信号发生器使用说明图4-1 DDS函数发生器面板图一、简要说明：[频率]键:显示当前输出频率.(可通过调节飞梭或直接输入数字改变输出频率.)[幅度]键: 显示当前输出幅度.(可通过调节飞梭或直接输入数字改变输出幅度.)[功能]键：控制键，可循环选择“正弦”，“扫描”，“调制”，“猝发”，“键控”五种主要功能。

一般选择“正弦”功能.[选项]键：控制键，可循环选择“正弦:A路频率”等不同的项目。

一般选择“正弦:A路频率”功能.二、操作：开机却省状态为: “正弦:A路频率”, 其输出频率为1000Hz的正弦波形.1、输出正弦波：开机后，其状态为“正弦:A路频率”:选择确定频率:按[频率]键(在“正弦:A路频率”状态下)a.直接按数值键选择设定值，再按面板上右下方的频率单位键b. 在确定频率单位的条件下,通过调整[<] ，[>]键确定调节频率的第几位,然后调节飞梭旋钮来调节设定值大小。