《電工電子學(xué)》實驗指導(dǎo)書2012版.doc

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《電工電子學(xué)》實驗指導(dǎo)書 信息學(xué)院實驗中心 2012年2月 目 錄 實驗一 電路基本定律 - 2 - 實驗二 　RC一階電路響應(yīng)測試 - 6 - 實驗三 三相交流電路 - 9 - 實驗四 三相異步電動機(jī)的控制 - 12 - 實驗五 共射極單管放大電路 - 15 - 實驗六 集成運算放大器 - 19 - 實驗七 門電路與觸發(fā)器 - 22 - 實驗八 集成計數(shù)器與寄存器的應(yīng)用 - 25 - 實驗九 555定時器及其應(yīng)用 - 29 - 實驗十 直流穩(wěn)壓電源綜合實驗 - 31 - 實驗一 電路基本定律 一、實驗?zāi)康? 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(wěn)壓電源和萬用電表 二、儀器設(shè)備 1．TPE—DG2電路分析實驗箱 1臺 2．MF－10 型萬用表及數(shù)字萬用表 各1臺 三、預(yù)習(xí)內(nèi)容 1．認(rèn)真閱讀TPE—DG2電路分析實驗箱使用說明（見附錄） 2．預(yù)習(xí)實驗內(nèi)容步驟；寫預(yù)習(xí)報告，設(shè)計測量表格并計算理論值 3．根據(jù)TPE—DG2電路分析實驗箱設(shè)計好連接線路 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） R1 R2 R3 E1 E2 A B I1 I2 I3 在集總電路中，任一瞬時，流向某一結(jié)點的電流之和等于由該結(jié)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(jù)KCL，當(dāng)E1、E2共同作用時，流入和流出結(jié)點A的電流應(yīng)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(shù)和恒等于零。 其電路原理圖及電流的參考方向如圖1-1所示。根據(jù)KVL應(yīng)有：E1-UR1-UR3=0；或E1-UR1+UR2-E2=0；或E2-UR1-UR2=0成立。 （3）疊加定理 在線性電路中，任一支路中的電流（或電壓）等于電路中各個獨立源分別單獨作用時在該支路產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和。所謂一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(nèi)阻，且電路結(jié)構(gòu)不作改變。由于功率是電壓或電流的二次函數(shù)，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(jù)疊加原理應(yīng)有：I1=I1+ I1； I2= I2+ I2； I3=I3′+ I3成立。 2．戴維南定理 線性有源二端網(wǎng)絡(luò) a b 等效成 + - a b UOC Req 任何一個線性有源二端口網(wǎng)絡(luò)，對于外電路而言，總可以用一個理想電壓源和電阻的串聯(lián)形式來代替。理想電壓源的電壓等于原二端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC ，其電阻（又稱等效電阻）等于網(wǎng)絡(luò)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(dāng)有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Req與電壓表的內(nèi)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(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)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(nèi)阻的影響，采用零示法。即用一個低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓相等時，電壓表的讀數(shù)將為0。然后將電路斷開，測量此時穩(wěn)壓電源的輸出電壓，即為二端網(wǎng)絡(luò)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后，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(nèi)部的元件，對于等效電阻較小的二端網(wǎng)絡(luò)，一般不宜采用。 b．兩次電壓測量法： 先測開路電壓UOC，再在開路端接一個已知負(fù)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(diào)電位器RL大小，當(dāng)其兩端的電壓等于二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓的一半時，RL的阻值即為等效電阻Req的值。 d．直接測量法： 當(dāng)二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻與萬用表內(nèi)阻相比可忽略不計時，可用萬用表歐姆檔直接測量二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Req。 五、實驗內(nèi)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，連接電路，測量各支路電流及各元件兩端的電壓值，驗證結(jié)果，自擬表格。 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。數(shù)據(jù)填入表1-1。 表1-1 驗證疊加定理 I1（mA） I2（mA） I3（mA） 計算 測量 誤差 計算 測量 誤差 計算 測量 誤差 E1作用 E2作用 E1、 E2作用 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。然后用直流電壓源和可變電位器分別調(diào)出UOC和Req的值，再串上R3支路，測量R3支路的電流I3。 注意： 1．一定要接好線后再開電源，切勿帶電接線。 2．選定參考方向后，按參考方向插入指針式萬用表表筆。測量電壓或電流時， 如果指針正偏，測量值為正，電壓或電流的實際方向與參考方向一致；如指針反偏，則必須調(diào)換萬用表表筆極性，重新測量，此時，測量值為負(fù)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．?dāng)?shù)據(jù)分析：用你所測得的實驗數(shù)據(jù)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）你是如何通過電流表的串入，測試并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(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻和你所用的萬用電表內(nèi)阻接近時， 應(yīng)選用實驗原理中講述的哪種方法測量Req值？ 實驗二　RC一階電路響應(yīng)測試 一、實驗?zāi)康? 1. 掌握RC一階動態(tài)電路零狀態(tài)響應(yīng)和零輸入響應(yīng)的概念。 2. 學(xué)習(xí)電路時間常數(shù)的測量方法。 3. 掌握有關(guān)微分電路和積分電路的概念。 4. 進(jìn)一步學(xué)會用示波器觀測波形。 二、儀器設(shè)備 1．TPE—A3模擬電路實驗箱 1臺 2．YB1602P 系列功率函數(shù)信號發(fā)生器 或EM1652 系列數(shù)字信號源 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(yīng) 圖2-1（a）所示為RC串聯(lián)電路。為了用示波器觀察電路的暫態(tài)過程，用方波來代替輸入階躍信號。在ui端加方波信號時，電容兩端的響應(yīng)波形如圖2-1（c）所示。 圖2-1 方波激勵下電容的響應(yīng)波形 圖（c）中，ab段曲線是電容器的充電過程，即零狀態(tài)響應(yīng)過程。此過程維持時間的長短與時間常數(shù)τ有關(guān)，τ=RC。當(dāng)t=τ時，電容電壓uC（τ）=0.632Um（Um為方波信號的峰值）；當(dāng)t=5τ時，電容電壓uC（5τ）=0.993Um。通常認(rèn)為t=5τ時，電路暫態(tài)過程結(jié)束，進(jìn)入新的穩(wěn)定狀態(tài)。bc段是電容器的放電過程，即零輸入響應(yīng)過程。當(dāng)t=τ時，電容電壓uC（τ）=0.368Um；當(dāng)t=5τ時，電容電壓uC（5τ）=0.007Um，此時電路已接近穩(wěn)定狀態(tài)。 圖2-2 輸入正負(fù)對稱方波時電容端的全響應(yīng)波形 由于函數(shù)信號發(fā)生器輸出的是正負(fù)對稱的方波，因此，當(dāng)此信號作為RC電路的階躍信號時，電路是一個輸入階躍和電容初始值均不為零的全響應(yīng)過程，如圖2-2。 2．用示波器測量時間常數(shù)τ 在電容充電響應(yīng)波形上，沿波形在縱軸上找到0.632Um值的點，通過該點做垂線與橫軸相交，讀出該點到充電波形起始端之間的格數(shù)a，則時間常數(shù)τ= a掃描時間s/div。 （注意掃描微調(diào)要放在CAL校準(zhǔn)位置）。 　　3．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(xiàn)象的一種應(yīng)用，電路如圖2-3所示。微分電路中，當(dāng)時間常數(shù)很小時，輸出電壓uR正比于輸入電壓ui的微分，即；積分電路中，當(dāng)時間常數(shù)很大時，輸出電壓uC正比于輸入電壓ui的積分，即。 (a)微分電路 (b) 積分電路 圖2-3 微分電路與積分電路 當(dāng)輸入電壓ui的波形為正負(fù)對稱的方波時，微、積分電路輸入、輸出電壓波形如圖2-4所示。如改變時間常數(shù)τ與方波脈沖寬度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2-4 微分、積分電路輸出波形 在微分電路中，當(dāng)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(fù)尖脈沖，如圖2-4（a）所示。τ越小，尖脈沖越陡。因此，構(gòu)成微分電路的條件是：（1）τ<>tP時，電容器充電緩慢，后又經(jīng)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2-4（b）所示。因此，構(gòu)成積分電路的條件是：（1）τ>>tP（通常τ>5 tP），（2）從電容兩端輸出。 四、實驗內(nèi)容 1．根據(jù)RC電路的全響應(yīng)波形，觀察零狀態(tài)和零輸入響應(yīng)過程，并通過波形測量時間常數(shù)τ 由函數(shù)信號發(fā)生器輸出Upp＝3V、f＝1kHz（tP=T/2=0.5ms）的方波作為階躍信號。設(shè)計實驗電路，在元件參數(shù)滿足要求時，通過示波器測量時間常數(shù)τ，并與計算值比較誤差。 2．觀察RC電路的微分響應(yīng) 按實驗原理選擇電阻、電容參數(shù)及方波信號的頻率，觀察τ<< tP（一般τ<0.2 tP）時ui和uR的波形，并測量uR峰峰值。改變電阻或電容的參數(shù)，使τ值增大時，觀察uR波形的變化。 3．觀察RC電路的積分響應(yīng) 按實驗原理選擇電阻、電容參數(shù)及方波信號的頻率，觀察τ>>tP時ui和uC的波形，并測量uR峰峰值。改變電阻或電容的參數(shù)，使τ值減小時，觀察uC波形的變化。 五、實驗注意事項 1．實驗前，掌握示波器各旋鈕的功能。觀察雙蹤時，要特別注意相應(yīng)開關(guān)、旋鈕的操作與調(diào)節(jié)。 2．信號源的接地端與示波器的接地端要連在一起“共地”， 以防外界干擾而影響測量的準(zhǔn)確性。 3．示波器的輝度不應(yīng)過亮，尤其是光點長期停留在熒光屏上不動時，應(yīng)將輝度調(diào)暗，以延長示波管的使用壽命。 六、思考題 1．什么樣的電信號可作為RC一階電路零輸入響應(yīng)、 零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的激勵源？ 2．當(dāng)輸入方波信號頻率升高或降低時，如保持R、C值不變，其響應(yīng)是否改變？通過實驗驗證。 3．何謂積分電路和微分電路，它們必須具備什么條件？ 它們在方波序列脈沖的激勵下，其輸出信號波形的變化規(guī)律如何？這兩種電路有何功用？ 七、實驗報告 1．根據(jù)實驗觀測結(jié)果，在方格紙上繪出RC一階電路充放電時uC的變 化曲線，由曲線測得τ值，并與參數(shù)值的計算結(jié)果作比較，分析誤差原因。 2．根據(jù)實驗觀測結(jié)果，歸納、總結(jié)積分電路和微分電路的形成條件，闡明波形變換的特征。 實驗三 三相交流電路 一、實驗?zāi)康? 1．驗證三相電路中線量與相量的關(guān)系； 2．學(xué)習(xí)三相負(fù)載的星形和三角形聯(lián)接方法，觀察中線的作用； 3．學(xué)習(xí)用二瓦表測量有功功率。 二、實驗儀器 電機(jī)與電力控制實驗裝置 一臺 數(shù)字萬用表 一塊 A3380系列鉗型表 一臺 三、預(yù)習(xí)要求 1）復(fù)習(xí)三相交流電路的內(nèi)容，熟悉實驗步驟，寫預(yù)習(xí)報告。 2）預(yù)習(xí)A3380系列鉗型表的使用（見附錄Ⅱ）。 3）根據(jù)負(fù)載（燈泡25w，230V）的參數(shù)估算電路中負(fù)載電流的大小。 4）復(fù)習(xí)三功率表的使用。 四、實驗內(nèi)容及步驟 1．電燈負(fù)載作Y形聯(lián)接，如圖3-1：（負(fù)載為25w，230V燈泡） 圖3-1 負(fù)載作Y形聯(lián)接 （1）每相開3盞燈構(gòu)成對稱負(fù)載，當(dāng)電源電壓為線電壓380V時，分別在有中線和無中線兩種情況下測量各負(fù)載上的相電壓、相電流及中線電流I0、填入下表。 （2）每相分別開1、2、3盞燈構(gòu)成不對稱負(fù)載，分別在下面兩種情況下測量各負(fù)載上的相電壓、相電流及中線電流I0，填入下表，比較兩種情況下，每相之間燈的亮度有無變化。 量 名 相電壓 中線 各相電流及燈亮度 燈數(shù) 亮度比較 燈數(shù) 亮度比較 燈數(shù) 亮度比較 對稱 有中線380V 無中線380V 不對稱 有中線380V 無中線220V 2．電燈負(fù)載作△形聯(lián)接，如圖3-2：（負(fù)載為25w，230V燈泡） 電源電壓為線電壓220V，負(fù)載作三角形聯(lián)接，分別在對稱負(fù)載（每相3盞燈）及不對稱負(fù)載（1．2．3盞燈）兩種情況下，測量每相的線電流及相電流，并觀察兩種情況下，每相之間燈的亮度變化。 圖3-2 負(fù)載作△形聯(lián)接 IA IB IC IAB IBC ICA 對稱 不對稱 3．用二瓦表法測三相有功功率 三相三線制供電系統(tǒng)中，無論三相負(fù)載是否對稱，也無論負(fù)載是Y接還是△接，都可用二瓦表法測量三相負(fù)載的總有功功率。 實驗電路如圖3-3所示。分別測量Y接和△接對稱負(fù)載時的功率，數(shù)據(jù)填入下表。連線時注意功率表的電流線圈要串聯(lián)在電路中，電壓線圈要并聯(lián)在電路中。 圖3-3 負(fù)載情況 測量數(shù)據(jù) P1（W） P2（W） P總（W） Y接對稱負(fù)載380V △接對稱負(fù)載220V 測量時如功率表顯示負(fù)值，應(yīng)將功率表電流線圈兩個端子對調(diào)（不能調(diào)換電壓線圈端子），同時讀數(shù)應(yīng)記為負(fù)值。 五、實驗報告要求 1．用實驗數(shù)據(jù)說明在什么情況下電壓、電流的線、相量間有關(guān)系？ 2．在什么情況下才能取消中線？ 3．如何用一瓦表測量負(fù)載對稱及不對稱時的三相有功功率。 實驗四 三相異步電動機(jī)的控制 一、實驗?zāi)康? 1．看懂三相異步電動機(jī)銘牌數(shù)據(jù)和定子三相繞組六根引出線在接線盒中的排列方式； 2．根據(jù)電動機(jī)銘牌要求和電源電壓，能正確連接定子繞組(Y形或Δ形)； 3．了解按鈕、交流接觸器和熱繼電器等幾種常用控制電器的結(jié)構(gòu)，并熟悉它們的接用方法； 4．通過實驗操作加深對三相異步電動機(jī)直接起動和正反轉(zhuǎn)控制線路工作原理及各環(huán)節(jié)作用的理解和掌握，明確自鎖和互鎖的的作用； 5．學(xué)會檢查線路故障的方法，培養(yǎng)分析和排除故障的能力。 二、實驗儀器與設(shè)備 電動機(jī)控制綜合實驗臺 一臺 導(dǎo)線若干 萬用表一只 三、預(yù)習(xí)要求 1. 復(fù)習(xí)三相異步電動機(jī)直接啟動和正反轉(zhuǎn)控制線路的工作原理，并理解自鎖、互鎖及點動的概念，以及短路保護(hù)、過載保護(hù)和零壓保護(hù)的概念。 2．復(fù)習(xí)交流接觸器的工作原理。 四、實驗內(nèi)容與步驟 認(rèn)識實驗裝置上復(fù)式按鈕、交流接觸器和熱繼電器等電器的結(jié)構(gòu)、圖形符號、接線方法；認(rèn)真 查看異步電動機(jī)銘牌上的數(shù)據(jù)，按銘牌要求將三相定子繞組接成△接。三相調(diào)壓器輸出端U、V、W調(diào)為線電壓220V。 圖4-1 三相鼠籠式異步電動機(jī)的點動控制 1. 點動控制 開啟電源控制屏總開關(guān)，按啟動按鈕，調(diào)節(jié)調(diào)壓器輸出線電壓220V后，按停止按鈕，斷開三相電源。按圖4-1點動控制線路接線，先接主電路，即從三相調(diào)壓輸出端U、V、W開始，經(jīng)接觸器KM的主觸點，熱繼電器FR的熱元件到異步電機(jī)M的三個定子繞組端，用導(dǎo)線按順序串聯(lián)起來。主電路檢查無誤后，再連接控制回路，即從三相調(diào)壓輸出端的某相(如V)開始，經(jīng)過熱繼電器FR的常閉觸點、接觸器KM的線圈、常開按鈕SB1到三相調(diào)壓輸出的另一相(如W)。接好線路，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可進(jìn)行通電操作。 （1）按電源控制屏啟動按鈕，接通220V三相交流電源。 （2）按下按鈕SB1，對異步電機(jī)M進(jìn)行點動操作，比較按下SB1與松開SB1時，電機(jī)和接觸器的運行情況。 （3）實驗完畢，按電源控制屏停止按鈕，切斷電源。 2. 自鎖控制 圖4-2所示為自鎖控制線路，它與圖4-1的不同點在于控制電路中多串聯(lián)了一個常閉按鈕SB2，同時在SB1上并聯(lián)一個接觸器KM的常開觸點，它起自鎖作用。 圖 4-2 三相鼠籠式異步電動機(jī)的自鎖控制 按圖4-2接線，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可進(jìn)行通電操作。 （1）按電源控制屏啟動按鈕，接通220V三相交流電源。 （2）按起動按鈕SB1，松手后觀察電機(jī)M是否繼續(xù)運轉(zhuǎn)。 （3）按停止按鈕SB2，松手后觀察電機(jī)M是否停止運轉(zhuǎn)。 3．正反轉(zhuǎn)控制 圖4-3為正反轉(zhuǎn)控制線路，按圖接線，經(jīng)指導(dǎo)教師檢查后，方可通電進(jìn)行如下操作： （1）按電源控制屏啟動按鈕，接通220V三相交流電源。 （2）按正向起動按鈕SB1，觀察并記錄電機(jī)的轉(zhuǎn)向和接觸器的運行情況。 （3）按停止按鈕SB3，電機(jī)停止運行后，按反向起動按鈕SB2，觀察并記錄電機(jī)和接觸器的運行情況。 (4) 實驗完畢，按電源控制屏停止按鈕，切斷三相交流電源，拆除導(dǎo)線。 圖4-3 三相鼠籠式異步電動機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制 五、實驗報告： 回答以下思考題： 1．以星形連接的負(fù)載為例，主回路中如果只串聯(lián)兩個發(fā)熱元件時，是否也能起到保護(hù)？ 2．熱繼電器是否也能起到短路保護(hù)？ 實驗五 共射極單管放大電路 一、實驗?zāi)康? 1．學(xué)習(xí)測量和調(diào)整放大器的靜態(tài)工作點； 2．學(xué)會電壓放大倍數(shù)及其它動態(tài)參數(shù)的測量方法。 3．學(xué)習(xí)用示波器觀察輸入信號、輸出信號波形，了解靜態(tài)工作點對非線性失真及電壓放大倍數(shù)的影響。 二、儀器設(shè)備 1．MF－10 型萬用表或數(shù)字萬用表 1臺 2．TPE—A3模擬電路實驗箱 1臺 3．YB1602P 系列功率函數(shù)信號發(fā)生器 或EM1652 系列數(shù)字信號源 1臺 4．KENWOOD CS-4125A 20MHz 2通道示波器 1臺 5．NY4520型雙通道交流毫伏表 1臺 三、實驗原理簡述 1．靜態(tài)工作點的選取與調(diào)整 圖5-1所示，為具有自動穩(wěn)定工作點的分壓式偏置共發(fā)射極單管電壓放大電路。 放大器的靜態(tài)工作點是指當(dāng)放大器輸入信號Ui=0時，在直流電源的作用下，晶體管基極和集電極回路的直流電壓及電流值UBE、UCE、IB、IC。 為了保證在放大器的輸出端得到最大的不失真輸出電壓，必須給放大器選擇合適的靜態(tài)工作點。靜態(tài)工作點選擇不當(dāng)，或輸入信號幅值太大都會使放大器輸出電壓波形產(chǎn)生失真。工作點偏高，晶體管工作在飽和區(qū)，輸出會產(chǎn)生飽和失真；工作點偏低，晶體管工作在截止區(qū)，輸出會產(chǎn)生截止失真；而當(dāng)輸入信號幅值過大時，則會產(chǎn)生雙向失真。 在電路結(jié)構(gòu)及UCC和都確定的情況下，靜態(tài)工作點主要取決于IB（或UCE）的數(shù)值。因此，通過調(diào)整偏置電路中的阻值，便可改變靜態(tài)工作點的位置。 2．放大器動態(tài)參數(shù)的測量 1）電壓放大倍數(shù)AuO、AuL 電壓放大倍數(shù)AuO是指放大器負(fù)載電阻RL=∞，且放大器輸出信號無明顯失真時，輸出電壓U0與輸入電壓Ui的峰峰值或有效值之比。AuL是指放大器帶負(fù)載時，輸出電壓UL與輸入電壓Ui的峰峰值或有效值之比。 2）輸入電阻R i的測量 輸入電阻R i是放大器輸入端看進(jìn)去的等效電阻。其值反映了放大器從信號源或前一級電路獲取電流的大小。電路如圖5-2所示，其測量方法是：在放大器輸出波形不失真的情況下，用示波器測出US與Ui的峰峰值，則輸入電阻 5k1 R USVS UiVi Ri RL ULVL U0V0 R0r0 圖5-2 輸入電阻和輸出電阻測量電路 3）輸出電阻R 0的測量 輸出電阻R 0是放大器從輸出端看進(jìn)去的等效電阻。其值反映了放大器帶負(fù)載的能力。根據(jù)等效電路，用示波器測出U0與U0L的峰峰值，則輸出電阻 四、預(yù)習(xí)要求 1．復(fù)習(xí)三極管及單管放大電路工作原理。掌握靜態(tài)工作點對非線性失真的影響。弄清放大器產(chǎn)生截止失真和飽和失真時的輸出電壓波形。 2．認(rèn)真閱讀TPE—A3模擬電路實驗箱使用說明書。 3．熟悉示波器、低頻信號發(fā)生器的用法。 4．實驗所用的分立電路模塊的面板如圖5-3所示。對照實驗電路圖，設(shè)計好連接線路。 5．寫預(yù)習(xí)報告，擬出詳細(xì)的實驗步驟及記錄表格。 圖5-3 TPE-A3模擬電路實驗箱分立電路模塊局部面板 五、實驗內(nèi)容和步驟 1．調(diào)整和測量靜態(tài)工作點 （1）選擇實驗箱上固定輸出的+12V直流穩(wěn)壓電源作為放大器的電源UCC。然后關(guān)掉電源再連線！ （2）按圖5-1接好實驗電路，仔細(xì)檢查，注意發(fā)射極的電路連線。確定無誤后接通電源！ （3）調(diào)節(jié)RP，使放大器的集電極對地電位為。測量并計算表中各值。 UC UE UBE UCE IE 6V 2．測量電壓放大倍數(shù) （1）調(diào)節(jié)低頻信號發(fā)生器，輸出頻率f=1kHz、峰峰值為1V的正弦波信號。 （2）將此信號接至放大器的輸入US端，經(jīng)過R1、R2衰減（100倍）后，在Ui端應(yīng)得到Ui=10mV的小信號。注意：信號發(fā)生器、放大器及示波器的地線應(yīng)皆連在一起。以減少干擾。 1）用示波器觀察放大器空載（RL=∞）時，Ui、U0的波形及相位，并測量Ui、U0的峰峰值，計算電壓放大倍數(shù)，記錄在你所設(shè)計的表中。 2）測量放大器加上負(fù)載電阻RL=5K1時，Ui、UL的波形及峰峰值，計算電壓放大倍數(shù)，填入你所設(shè)計的表中。 （3）信號源輸出信號的頻率不變，逐漸增大輸出信號的峰峰值，觀察放大器帶負(fù)載時的最大不失真輸出電壓值ULmax，并填入你所設(shè)計的表中。 3．觀察靜態(tài)工作點對非線性失真的影響 在電源電壓UCC與輸入信號Ui=10mV不變的情況下，調(diào)整以下參數(shù)，觀察這些參數(shù)變化對放大器工作點的影響，判斷有無失真并指出是什么失真（注意在你的實驗報告中要注明是飽和還是截止失真。截止失真在此實驗中可能看不到縮頂?shù)默F(xiàn)象，但可以通過適當(dāng)增大輸入信號峰峰值，或通過測量三極管的工作點來判斷）。 （1）Rb合適的情況下： 1）取RC=5K1、RL=2K2觀察輸出波形，說明有無失真？畫出輸出波形并測量峰峰值。 2）取RC=2K、 RL=2K2觀察輸出波形，說明有無失真？畫出輸出波形并測量峰峰值。 （2）取RC=5K1、RL =5K1 1）調(diào)節(jié)RP，使Rb的阻值逐漸增大，觀察輸出波形有無失真？什么失真？畫出輸出波形圖。 2）調(diào)節(jié)RP，使Rb的阻值逐漸減小，觀察輸出波形有無失真？什么失真？畫出輸出波形圖。 4．測量放大器輸入、輸出電阻 調(diào)整RP，將放大器的工作點調(diào)回原來位置。去掉100倍衰減電路中的電阻R2,保留R=5K1的電阻，按實驗原理中的方法，測量US、Ui、U0、UL的值,計算出Ri和R0的值。 測算輸入電阻（R=5K1） 測算輸出電阻（RL=5K1） 實測 測算 估算 實測 測算 估算 US（mV） Ui（mV） Ri Ri U0（V） UL（V） R0(KW） R0（KW） 六、實驗報告 1．整理實驗數(shù)據(jù)，填寫好實驗所需的表格。 2．說明那些因素影響靜態(tài)工作點?工作點偏高會出現(xiàn)什么失真？工作點偏低會出現(xiàn)什么失真？ 實驗六 集成運算放大器 一、實驗?zāi)康? 1. 掌握集成運算放大器在線性和非線性應(yīng)用中的特點及性能。 2. 學(xué)會線性電路和非線性電路的組成及參數(shù)測量方法。 二、實驗儀器 1. 數(shù)字萬用表 2. CS-4125 示波器 3. YB1620P 信號發(fā)生器 三、預(yù)習(xí)要求 1. 熟悉集成運算放大器芯片uA741的管腳功能 2. 估算測量表格中的理論值 3. 復(fù)習(xí)示波器和信號發(fā)生器的使用 四、實驗原理 集成運算放大器是具有高增益、高輸入阻抗的直接耦合放大器。當(dāng)其外部引入深度負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)時，集成運算放大器工作在線性區(qū)域，輸出電壓Uo與輸入電壓Ui的運算關(guān)系僅取決于外接反饋網(wǎng)絡(luò)與輸入的外接阻抗，而與運算放大器本身無關(guān)，可以實現(xiàn)比例、加法、減法等各種運算電路。當(dāng)其外部為開環(huán)或引入正反饋網(wǎng)絡(luò)時，集成運算放大器工作在非線性區(qū)域，輸出電壓處于正飽和或負(fù)飽和值，如比較器、信號產(chǎn)生電路等。 實驗采用uA741芯片，右圖為芯片管腳圖及符號，各管腳功能如下： 2--反相輸入端Ui-； 3--同相輸入端Ui+； 7--正電源端+UCC；4--負(fù)電源端-UCC；6--輸出端U0；1、5—外接調(diào)零電位器端；8—空腳 五、實驗內(nèi)容 A．基本內(nèi)容 1. 反相比例放大電路 實驗電路如圖6.1所示。 1) 按表6.1內(nèi)容測試，并記錄數(shù)據(jù)。 注意：當(dāng)輸入電壓過大，超出線性區(qū)域時，比較輸出電壓的實際值與理論估算值的差別。 表6.1 直流輸入電壓Ui（mV） 30 100 300 1000 3000 輸出電壓Uo 理論估算（mV） 實際值（mV） 誤差 2）反相輸入端加入頻率為1kHz、峰峰值為200mV的正弦交流信號，用示波器觀察輸入、輸出信號的波形及相位，并測量Uo的峰峰值，記入表6.2。 表6.2 交流輸入電壓 Ui（mV） 輸出電壓Uo 輸入、輸出波形及相位 200mV 頻率1kHz 2．同相比例放大電路 電路如圖6.2所示 按表6.3內(nèi)容測量，并記錄。 表6.3 直流輸入電壓Ui（mV） 30 100 300 1000 3000 輸出電壓Uo 理論估算（mV） 實際值（mV） 誤差 3．反相求和放大電路 實驗電路如圖6.3所示 按表6.4內(nèi)容進(jìn)行實驗測試，并與預(yù)習(xí)計算比較。 表6.4 Ui1（V） 0.3 -0.3 0.7 Ui2（V） 0.2 0.2 0.5 UO（V） 4．雙端輸入求和（減法）放大電路 實驗電路如圖6.4所示。按表6.5要求測量，并記錄。 表6.5 Ui1（V） 1 2 0.2 Ui2（V） 0.5 1.8 -0.2 UO（V） 5．反相積分運算電路 實驗電路如圖6.5所示。電容兩端并聯(lián)電阻RF，是用來補(bǔ)償偏置電流所產(chǎn)生的失調(diào)，減小直流漂移，起穩(wěn)定直流工作點的作用。 1）輸入Ui加入頻率1kHz、峰峰值1V的方波信號，用示波器觀察輸入輸出波形，并測量Uo的峰峰值。 2）除去電阻RF，觀察輸出波形的變化。將方波信號的峰峰值增加到2V時，再觀察輸出波形的變化情況。 3）方波信號的峰峰值1V不變，改變R、C參數(shù)或改變方波信號頻率，使R1C < tp（tp為方波半個周期時間），觀察RF接入與除去時，輸出波形的變化。 6．過零比較器 實驗電路如圖6.6所示。 1）輸入Ui加頻率1kHz、峰峰值為2V的正弦波信號，用示波器觀察輸入、輸出波形及相位關(guān)系，并測量輸出電壓Uo的峰峰值。 2）改變輸入電壓的峰峰值，觀察輸出電壓的變化，說明UZ的作用。 B．設(shè)計性內(nèi)容 設(shè)計一運算電路，實現(xiàn)UO= -5Ui1-2Ui2，要求：畫出電路圖，標(biāo)出電阻參數(shù)，并取值測量。 五、實驗報告 1. 總結(jié)本實驗中5種運算電路的特點及性能。 2. 分析理論計算與實驗結(jié)果誤差的原因。 實驗七 門電路與觸發(fā)器 一、實驗?zāi)康? 1．熟悉與非門的邏輯功能。 2．學(xué)習(xí)簡單的組合邏輯電路的分析與設(shè)計方法，并連接電路驗證結(jié)果。 3．了解D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的邏輯功能。 二、儀器設(shè)備 1．THD —4數(shù)字電路實驗箱 1 臺 2．MF－10 型萬用表或數(shù)字萬用表 1臺 3．KENWOOD CS-4125A 20MHz 2通道示波器 1臺 三、實驗原理簡述 實驗所用的與非門集成電路邏輯器件主要有兩種： 1）74LS00（74HC00）：四2輸入與非門； 2）74LS20（74HC20）：雙四輸入與非門。 這兩種邏輯器件的管腳及內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示。 實驗所用D觸發(fā)器為74LS74型雙D觸發(fā)器，它是在CP時鐘脈沖前沿翻轉(zhuǎn)的。JK觸發(fā)器為74LS112型雙JK觸發(fā)器，它是在CP時鐘脈沖后沿翻轉(zhuǎn)。這兩種觸發(fā)器的管腳排列見下圖所示。 四、預(yù)習(xí)要求 1．復(fù)習(xí)有關(guān)教材，掌握常用基本門電路的邏輯關(guān)系及邏輯代數(shù)基本運算法則。 2．設(shè)計并畫出實驗所需的邏輯電路。 3．復(fù)習(xí)D觸發(fā)器和JK觸發(fā)器的邏輯功能。 4．熟悉THD—4數(shù)字電路實驗箱的使用。 五、實驗內(nèi)容和步驟 1．測試與非門的邏輯功能，驗證“0”電平對與非門的封鎖控制作用 將與非門集成芯片連接+5V直流電源。選擇芯片中的一個與非門，在其中一個輸入端加入1kHz的脈沖信號，用示波器觀察，當(dāng)另一輸入端分別接高電平和低電平時，輸出端波形的變化。從而驗證“0”電平對與非門的封鎖作用。 2．組合邏輯電路設(shè)計 組合邏輯 電 路 接發(fā)光二極管 A1 A0 Q1 Q0 Q2 Q3 用與非門實現(xiàn)下面框圖中的組合邏輯電路，使之滿足輸出等于輸入的平方關(guān)系。要求列出真值表、寫出邏輯表達(dá)式、畫出邏輯電路，并在實驗箱上搭接邏輯電路，驗證設(shè)計結(jié)果。圖中A1、A2是輸入，Q3Q2Q1Q0是輸出。 3．測試觸發(fā)器邏輯功能 （1）JK觸發(fā)器（74LS112）邏輯功能測試 測試異步復(fù)位端和異步置位端的功能。 將J，K，，端分別接邏輯電平輸出，CP接單脈沖源，Q端接邏輯電平顯示，按下表要求，在或作用期間改變J、K和CP的狀態(tài)，測試并記錄和對輸出狀態(tài)的控制作用。 CP J K Q 0 1 1 0 改變J、K狀態(tài)，測試其相應(yīng)的Qn+1狀態(tài)，并記錄下表中。（說明：用和端對觸發(fā)器進(jìn)行異步復(fù)位或置位，以設(shè)置現(xiàn)態(tài)Qn）。 J K CP 0 0 ↑ ↓ 0 1 ↑ ↓ 1 0 ↑ ↓ 1 1 ↑ ↓ D CP 0 0→1 1→0 1 0→1 1→0 （2）雙D觸發(fā)器（74LS74）的邏輯功能測試： 測試異步復(fù)位端和異步置位端的功能，測試方法同前。 CP D 0 1 1 0 改變D狀態(tài)，測試其相應(yīng)的Qn+1狀態(tài)，并記錄下表中。（說明：用和端對觸發(fā)器進(jìn)行異步復(fù)位或置位，以設(shè)置現(xiàn)態(tài)Qn）。 六、實驗報告要求 1、根據(jù)實驗結(jié)果總結(jié)與非門的用法和特點。 2、整理實驗數(shù)據(jù)和圖形。 3、總結(jié)兩種觸發(fā)器的特點。 實驗八 集成計數(shù)器與寄存器的應(yīng)用 一、實驗?zāi)康? 1．掌握中規(guī)模4位雙向移位寄存器的邏輯功能及使用方法。 　　2．掌握中規(guī)模集成計數(shù)器的功能及使用及方法。 3．了解譯碼器和顯示器的功能。 二、儀器設(shè)備 1．THD —4數(shù)字電路實驗箱 1 臺 2．MF －10 型萬用表或數(shù)字萬用表 1臺 3．KENWOOD CS-4125A 20MHz 2通道示波器 1臺 三、實驗原理簡述 1．中規(guī)模四位二進(jìn)制計數(shù)器（十六進(jìn)制計數(shù)器）74LS161 74LS161具有預(yù)置數(shù)、異步置零和保持等功能，其功能表及管腳如圖8-1所示。圖中：為置數(shù)端；~為數(shù)據(jù)輸入端；C為進(jìn)位輸出端；為異步清零（復(fù)位）端；EP和ET為工作狀 態(tài)控制端（使能端）；~為數(shù)據(jù)輸出端；CP為計數(shù)脈沖。 CP EP ET 工作狀態(tài) 0 置零 ↑ 1 0 預(yù)置數(shù) 1 1 0 1 保持 1 1 0 保持(但C=0) ↑ 1 1 1 1 計數(shù) 圖8-1 74LS161的功能表及管腳 根據(jù)和的功能，可用清零法和置數(shù)法實現(xiàn)小于十六進(jìn)制的任意進(jìn)制計數(shù)器。 2．中規(guī)模4位雙向移位寄存器74LS194 移位寄存器是一個具有移位功能的寄存器。是指寄存器中所存的代碼能夠在移位脈沖的作用下依次左移或右移。既能左移又能右移的稱為雙向移位寄存器。只需要改變左、右移的控制信號便可實現(xiàn)雙向移位要求。根據(jù)移位寄存器存取信息的方式不同分為：串入串出、串入并出、并入串出、并入并出四種形式。 　　本實驗選用的4位雙向通用移位寄存器，型號為74LS194，其功能表及管腳如圖8-2所示。其中 D0、D1 、D2 、D3為并行輸入端；Q0、Q1、Q2、Q3為并行輸出端；DIR 為右移串行輸入端，DIL 為左移串行輸入端；S1、S0 為操作模式控制端；為直接無條件清零端；CP為計數(shù)脈沖輸入端。 74LS194有5種不同操作模式：即并行送數(shù)寄存，右移(方向由Q0→Q3)，左移（方向由Q3→Q0），保持及清零。S1、S0和端的控制作用見下表。 功能 輸 入 輸 出 CP S1 S0 DIR DIL DO D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 清除 0 0 0 0 0 送數(shù) ↑ 1 1 1 a b c d a b c d 右移 ↑ 1 0 1 DIR DIR Q0 Q1 Q2 左移 ↑ 1 1 0 DIL Q1 Q2 Q3 DIL 保持 ↑ 1 0 0 Q0 Q1 Q2 Q3 保持 ↓ 1 Q0 Q1 Q2 Q3 圖8－2 74LS194的功能表及管腳 四、預(yù)習(xí)要求 1．復(fù)習(xí)74LS161和74LS194芯片的管腳和功能。 2．根據(jù)實驗要求設(shè)計電路。 3．熟悉THD—4數(shù)字電路實驗箱的使用，設(shè)計好實驗步驟。 五、內(nèi)容和步驟 1．測試74LS161的邏輯功能 　　按圖8-1管腳圖，接通+5V直流電源。將復(fù)位端、置數(shù)端、數(shù)據(jù)輸入端D3 、D2、D1、D0 分別接邏輯電平輸出插孔，輸出端 、、、接LED譯碼顯示器的輸入插孔D、C、B、A；進(jìn)位端C接邏輯電平顯示插孔，計數(shù)脈沖由單次脈沖源提供。按圖8-1中功能表的內(nèi)容逐項測試并判斷該芯片的功能是否正常。結(jié)果記入自擬表格中。 2．利用74LS161芯片連接成十進(jìn)制計數(shù)器 將輸出端QA、QB、QC、QD接至邏輯電平顯示插孔，在CP端加入計數(shù)脈沖，顯示輸出狀態(tài)正確后，將輸出接至譯碼顯示器的輸入端D、C、B、A，即可譯出相應(yīng)的數(shù)碼并顯示出來。 3．測試74LS194的邏輯功能 按圖8-2管腳圖，接通+5V直流電源。將、S1、S0、DIL、DIR、D0、D1、D2、D3分別接至邏輯電平輸出插孔；Q0、Q1、Q2、Q3接邏輯電平顯示插孔，CP端接單次脈沖源。按圖8-2中功能表的內(nèi)容逐項進(jìn)行測試。 （1）清除：令=0，其它輸入均為任意態(tài)，這時寄存器輸出Q0、Q1、Q2、Q3應(yīng)全為0。測試完畢后，置=1 。 （2）送數(shù)：令=S1=S0=1 ，送入任意4位二進(jìn)制數(shù)，如D0D1D2D3=abcd，加CP脈沖，觀察CP=0 、CP由0→1、CP由1→0三種情況下寄存器輸出狀態(tài)變化是否發(fā)生在CP脈沖的上升沿。 （3）右移：清零后，令=1，S1=0，S0=1，依次由右移輸入端DIR送入二進(jìn)制數(shù)碼如0100，由CP端連續(xù)加4個脈沖，觀察輸出情況，記入下表中。 （4） 左移：先清零或予置，再令=1，S1=1，S0=0，依次由左移輸入端DIL 送入二進(jìn)制數(shù)碼如1111，連續(xù)加四個CP脈沖，觀察輸出端情況，記入下表中。 （5） 保持：寄存器予置任意4位二進(jìn)制數(shù)碼，令=1，S1= S0=0，加CP脈沖，觀察寄存器輸出狀態(tài)，記入下表中。 清除 模 式 時鐘 串 行 輸 入 輸 出 S1 S0 CP DIL DIR D0 D1 D2 D3 Q0 Q1 Q2 Q3 0 1 1 1 ↑ 1 0 1 ↑ 0 1 0 1 ↑ 1 1 0 1 ↑ 0 1 0 1 ↑ 0 1 1 0 ↑ 1 1 1 0 ↑ 1 1 1 0 ↑ 1 1 1 0 ↑ 1 1 0 0 ↑ 4．利用74LS194中規(guī)模雙向移位寄存器使八個燈從左至右依次變亮,再從左至右依次熄滅，應(yīng) 如何連線？在實驗箱上搭接邏輯電路并驗證設(shè)計結(jié)果。 選做內(nèi)容： 綜合性實驗——四人搶答電路的實現(xiàn) 利用D觸發(fā)器設(shè)計四人搶答電路，畫出電路原理圖及芯片實現(xiàn)圖，并在實驗箱上搭接邏輯電路驗證設(shè)計結(jié)果。 六、實驗報告要求 畫出邏輯電路，總結(jié)各芯片的功能。 實驗九 555定時器及其應(yīng)用 一、實驗?zāi)康? 1．熟悉555定時器的電路結(jié)構(gòu)、工作原理及其特點。 2．掌握555定時器的基本應(yīng)用。 二、儀器設(shè)備 1．THD —4數(shù)字電路實驗箱 1 臺 2．MF－10 型萬用表或數(shù)字萬用表 1臺 3．KENWOOD CS-4125A 20MHz 2通道示波器 1臺 三、實驗原理及參考電路 555定時器是一種數(shù)字和模擬混合的集成電路，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)和管腳見圖9-1。 圖9-1 555定時器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及管腳 1．555定時器的工作原理 555定時器含有兩個電壓比較器，一個SR鎖存器，一個放電管。比較器的參考電壓由三只 5kΩ的電阻器構(gòu)成的分壓器提供。它們分別使高電平比較器C1 的同相輸入端和低電平比較器C2的反相輸入端的參考電平為和。C1與C2的輸出端控制SR鎖存器狀態(tài)和放電管狀態(tài)。其功能表見表9-1。 是復(fù)位端（4腳），當(dāng)=0時，555輸出低電平。平時 端開路或接UCC 。 是控制電壓端（5腳），平時輸出作為比較器C1 的參考電平，當(dāng)5腳外接一個輸入電壓，即改變了比較器的參考電平，從而實現(xiàn)對輸出的另一種控制。在不接外加電壓時，通常接一個0.01μf的電容器到地，起濾波作用，以消除外來的干擾，確保參考電平的穩(wěn)定。 表9-1 輸 入 輸 出 閾值端6 觸發(fā)端2 復(fù)位端4 輸出端3 放電端7 0 0 導(dǎo)通 ＜ ＜ 1 1 截止 ＞ ＞ 1 0 導(dǎo)通 ＜ ＞ 1 不變 不變 2．555定時器的典型應(yīng)用 用555定時器外接電容、電阻元件時，實現(xiàn)單穩(wěn)、雙穩(wěn)、多諧振蕩器、施密特觸發(fā)器等基本電路。還可以接成各種應(yīng)用電路，如變音信號發(fā)生器、電子門鈴等。 四、預(yù)習(xí)要求 1．復(fù)習(xí)有關(guān)555定時器的工作原理及其應(yīng)用。 2．?dāng)M定實驗中所需的數(shù)據(jù)、表格，準(zhǔn)備方格紙。 五、實驗內(nèi)容及步驟 用555定時器設(shè)計一多諧振蕩器，要求輸出頻率為1kHz，占空比為50%，畫出設(shè)計電路，計算元件參數(shù)，記錄輸出波形。 （輸出信號的時間參數(shù)是： 充電時間：=0.7(R1＋R2) C1 放電時間：=0.7R2 C1 振蕩周期：T==0.7(R1＋2R2) C1； 振蕩頻率：f= 占空比D，當(dāng)R2> R1時，占空比約為50%。 振蕩周期、占空比僅與R1 、R2和C1有關(guān)，不受電源電壓變化的影響。改變R1 、R2，即可改變占空比。改變C1時，只單獨改變周期，而不影響占空比。同時要求R1 與R2 均應(yīng)大于或等于1kΩ ，但R1＋R2應(yīng)小于或等于3.3MΩ。） 六、實驗報告要求 1．繪出觀測到的波形。 2. 分析、總結(jié)實驗結(jié)果。 3．在多諧振蕩器電路中，是否能輸出鋸齒波電壓？應(yīng)怎樣連接？ 實驗十 直流穩(wěn)壓電源綜合實驗 一、實驗?zāi)康? 1．熟悉單相半波整流、全波整流及橋式整流電路的特點和區(qū)別。 2．觀察電容器的濾波作用。 3. 掌握分立元器件穩(wěn)壓電路與集成穩(wěn)壓電路的原理及測量方法。 二、儀器設(shè)備 1．TPE—A3模擬電路實驗箱 1臺 2．YB1602P 系列功率函數(shù)信號發(fā)生器 或EM1652 系列數(shù)字信號源 1臺 3．KENWOOD CS-4125A 20MHz 2通道示波器 1臺 4．NY4520型雙通道交流毫伏表 1臺 三、實驗原理及參考電路 直流穩(wěn)壓電源組成框圖如圖所示。 220V交流電壓U1經(jīng)過電源變壓器降壓后為交流電壓U2，再經(jīng)過整流電路、濾波電路及穩(wěn)壓電路，在輸出端得到需要的、穩(wěn)定的直流電壓。 1.整流電路 整流電流是利用二極管的單相導(dǎo)電性，將交流電壓變?yōu)閱蜗虻拿}動的直流電壓。有以下三種： 1)單相半波整流電路 電路如圖10-1（a）所示。 整流輸出電壓平均值U0=0.45U2 通過負(fù)載的直流電流 二極管截止時所承受的最大反向電壓 2)單相全波整流電路 電路如圖10-1（b）所示。 整流輸出電壓平均值U0=0.9U2 通過負(fù)載的直流電流 二極管截止時，每個二極管承受的最大反向電壓 (3)單相橋式全波整流電路 電路如圖10-1（c）所示。 整流輸出電壓平均值U0=0.9U2 通過負(fù)載的直流電流 二極管截止時，每個二極管承受的最大反向電壓 在單相橋式整流電路的變壓器中，只有交流電流流過；而在半波和全波整流電路中，均有直流分量流過。因此，單相橋式整流電路的變壓器效率較高，總體性能優(yōu)于單相半波和全波整流電路，故廣泛應(yīng)用于直流電源中。 2. 濾波電路 經(jīng)過整流電路得到的輸出電壓，因為脈動較大，因此需要利用電感或電容等儲能元件，濾去輸出電壓中的紋波。小功率穩(wěn)壓電源中常使用電容濾波電路，其電路如圖10-2所示。 在整流電路的內(nèi)阻不太大，時間常數(shù) τ = RLC ≥(3~5)T/2時，電容濾波電路的負(fù)載平均電壓U0=1.2U2，流經(jīng)二極管的平均電流，二極管承受的最大反向電壓。因此，電容濾波電路的優(yōu)點是：電路簡單，輸出電壓紋波較小，負(fù)載平均電壓較高；其缺點是：輸出電壓受電網(wǎng)電壓和負(fù)載變化的影響較大，輸出不穩(wěn)定，因此，僅適用于負(fù)載電壓較高，且負(fù)載變動不大的場合。 3．穩(wěn)壓電路 1）穩(wěn)壓管穩(wěn)壓電路 是利用穩(wěn)壓二極管的穩(wěn)壓特性，達(dá)到穩(wěn)定輸出電壓的目的。電路如圖10-3所示。電阻R為限流電阻，起保護(hù)穩(wěn)壓管的作用。輸出電壓U0等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓UZ。 穩(wěn)壓電路的工作原理：負(fù)載不變，當(dāng)電網(wǎng)電壓升高使電壓UI增大時，輸出電壓U0也隨之增大。根據(jù)穩(wěn)壓管反相特性，IDZ的急劇增加，使得IR增大，電阻R上的壓降增大，抵消了UI的升高