1、計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)報(bào)告指導(dǎo)老師劉風(fēng)聲班級(jí)軟件工程114_學(xué)號(hào)119074258姓名黃芳愷安徽工業(yè)大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院2012年11月目錄1 .節(jié)點(diǎn)電壓法電路計(jì)算及分析2 .含有受控源電路的設(shè)計(jì)與分析3 .戴維南定理和諾頓定理的應(yīng)用4 .一階動(dòng)態(tài)電路分析5 .串聯(lián)交流電路的阻抗及波形6 .三極管放大電路靜態(tài)、動(dòng)態(tài)分析實(shí)驗(yàn)7 .集成運(yùn)算放大積分電路8 .整流濾波電路1.實(shí)驗(yàn)2.1節(jié)點(diǎn)電壓法電路計(jì)算及分析-、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握Multisim常用儀器的使用方法。2.會(huì)用Multisim用節(jié)點(diǎn)電壓法分析和計(jì)算電路。二、實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)步驟電路原理圖如實(shí)驗(yàn)圖2-1。實(shí)驗(yàn)圖2-1節(jié)點(diǎn)電壓法電路圖R5L<TR4

2、L«TIMOtui_L節(jié)點(diǎn)電壓法電路的計(jì)算式：(1/K1+1/E2+1/R5+1/R6)UI-(1/R5+1/K6)U2=Isl+Us2/R2+Us5/R5-(1/R5+1/R6)U1+C1/R5+1/R6+1/E3+1/R4)U2:Us3/E3-VsS/RS表2-1實(shí)驗(yàn)2.1物理量和實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄表節(jié)點(diǎn)電壓法電路物理量數(shù)據(jù)U12實(shí)驗(yàn)值計(jì)算值實(shí)驗(yàn)值計(jì)算值0.57.5101026.2186.2181.6411.642s1R5R41436.2926.2932.8392.840R12R62152010212.94812.9473.0243.024R214312.74312.7434.7254

3、.725節(jié)點(diǎn)電壓法的實(shí)驗(yàn)步驟與分析：1、按實(shí)驗(yàn)圖2-1連接圖形并測(cè)試。2、將物理量和實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄填寫到表2-1中。3、也可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，打開(kāi)網(wǎng)址：jszx-webZjddyf.html(見(jiàn)如下圖)。機(jī)tL/K2)VI-口/TE+1/M=-IsltVs2/E2*Us5/B5節(jié)點(diǎn)電壓法：-(LZH5+4-fl/IE*1ZH6*1/R3+I/BOV2=U=3/R3-WB5H59?OQmJ>>><H2q丫-khnoH4$R312才2.實(shí)驗(yàn)2.2含有受控源電路的設(shè)計(jì)與分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .掌握Multisim常用儀器的使用方法。2 .會(huì)用Multisim分析含有受控源的電阻電路。

4、二、實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)步驟在電路分析課程中，對(duì)于含有受控源電路的分析一直是困擾學(xué)生的一個(gè)問(wèn)題，對(duì)于受控源的受控量與控制量之間的關(guān)系總是在實(shí)際解題時(shí)產(chǎn)生混淆，實(shí)驗(yàn)中我們著重通過(guò)感性認(rèn)識(shí)來(lái)了解受控源的特性。實(shí)驗(yàn)電路如圖2-2和圖2-3所示，可以看到V1=V2。實(shí)驗(yàn)圖2.-2VCVS電路1 .受電壓控制的電壓源(VCVS)電路分析(1)改變可調(diào)電阻Rl的數(shù)值，觀察受控源被控制支路的電壓變化。(2)改變電壓源方向和數(shù)值，觀察受控源被控制支路的電壓變化。(3)改變受控源電壓比，觀察受控源被控制支路的電壓變化。(4)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄在表2-2中。表2-2實(shí)驗(yàn)2.2結(jié)果記錄表(一)K電、路測(cè):數(shù)里值電阻值/kQ電

5、壓源數(shù)值受控源電壓比461220810V1讀數(shù)/V4.6015.8624.6015.8624.6015.862V3讀數(shù)/V36.81058.61736.81058.61736.81058.6172.受電流控制電壓源(CCVS)電路分析實(shí)驗(yàn)電路如圖2-3所示。實(shí)驗(yàn)圖2-3CCVS電路IMQhin(1)改變可調(diào)電阻及的數(shù)值，觀察受控源被控制支路的電壓變化。(2)改變電源方向，觀察受控源被控制支路的電壓變化。(3)改變受控源電壓比，觀察受控源被控制支路的電壓變化。(4)將實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄在表2-3中。表2-3實(shí)驗(yàn)2.2結(jié)果記錄表(二)K電路金測(cè)、分?jǐn)?shù)量、電阻值/kQ電壓源數(shù)值受控源電壓比38161568

6、A讀數(shù)/A-2.000-1.154-2.000-1.154-2.000-1.154V3讀數(shù)/V-0.012-9.231-0.012-9.231-0.012-9.2313,實(shí)驗(yàn)2.3戴維南定理和諾頓定理的應(yīng)用一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?i)掌握戴維南定理和諾頓定理。(2)會(huì)用戴維南定理和諾頓定理分析含有受控源的電路。(3)理解電路分解和等效的概念。二、實(shí)驗(yàn)原理與實(shí)驗(yàn)步驟1.關(guān)于電路的分解及等效對(duì)于實(shí)際網(wǎng)絡(luò)的分析，一個(gè)重要的分析手段就是網(wǎng)絡(luò)的分解，對(duì)于分解之后的網(wǎng)絡(luò)的研究就需要對(duì)等效的概念有一個(gè)充分的理解和認(rèn)識(shí)。對(duì)于兩個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)，如果它們端口的電壓電流關(guān)系完全相同，則兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)就是等效的。那么等效的對(duì)象到底是什么

7、呢？通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們可以對(duì)它有一個(gè)比較清晰的認(rèn)識(shí)。實(shí)驗(yàn)電路如圖2-4所示。(1)圖2-4中(a)、(b)兩個(gè)電路從ab端口向左看兩個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)N和N1是等效的，在兩個(gè)電路中分別接上一個(gè)1k的負(fù)載電阻。(2)改變電阻阻值，觀察兩個(gè)電路的電壓變化，將結(jié)果記錄在表2-4中。表2-4實(shí)驗(yàn)2.3結(jié)果記錄表(一)RL/k1123v12101410萬(wàn)用表讀數(shù)v3.9993.3325.5984.2841VI-1V12VRQIkOhitLR3ZkOtuuIkQ02kQ02kQ口晨05kQ三6V3)實(shí)驗(yàn)圖2-4單口網(wǎng)絡(luò)等效2.戴維南等效電路及諾頓等效電路戴維南和諾頓等效電路是含源單口網(wǎng)絡(luò)的兩種最簡(jiǎn)單的單口網(wǎng)絡(luò)等效模型

8、，在電路分析的很多應(yīng)用中都要用到它們的概念。下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)的方法來(lái)找到網(wǎng)絡(luò)的這兩種等效模型。實(shí)驗(yàn)電路如圖2-5所示。(1)分別按圖2-5所示完成電路連接。(2)測(cè)量單口網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓、短路電流以及等效電阻，設(shè)計(jì)表格記錄測(cè)量數(shù)據(jù)o開(kāi)路電壓U(V)短路電流I(A)等效電阻R(KQ)24.1950.0112.098網(wǎng)(a)測(cè)開(kāi)口電壓，(b)測(cè)短路電流，(c)測(cè)內(nèi)阻R0實(shí)驗(yàn)圖2-5實(shí)驗(yàn)電路圖4.實(shí)驗(yàn)3.1一階動(dòng)態(tài)電路分析一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉電子工作平臺(tái)(Multisim)軟件的使用。2、掌握一階動(dòng)態(tài)電路的分析、計(jì)算和測(cè)量；3、了解動(dòng)態(tài)元件的充放電過(guò)程，觀察輸出波形。4、熟悉Multisim中示波器的

9、調(diào)整及測(cè)量方法。二、預(yù)習(xí)要求1、熟悉電子工作平臺(tái)(Multisim)軟件的使用。2、一階動(dòng)態(tài)電路的分析、計(jì)算和測(cè)量。參照試驗(yàn)指導(dǎo)書中內(nèi)容，熟悉一階動(dòng)態(tài)電路的分析、計(jì)算和測(cè)量。電路和內(nèi)容一階動(dòng)態(tài)電路如圖UWVKSpace)3-1所示，用示波器觀察其零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)的曲線，并測(cè)出時(shí)間常數(shù)F?100kCC0口33riFAAAr圖3-1四、電路基本原理在電路圖3-1中（元件物理量見(jiàn)圖3-1）,當(dāng)開(kāi)關(guān)置于下邊觸點(diǎn)（接地）一段時(shí)間，電路已經(jīng)處于穩(wěn)態(tài)，此時(shí)的電容上端的電壓Uc=0V。此時(shí)將開(kāi)關(guān)由下邊撥到上邊觸點(diǎn)（接10V直流電源），電容兩端電壓不會(huì)發(fā)生躍變，電容從電壓為0V開(kāi)始進(jìn)行充電過(guò)程。電路經(jīng)過(guò)一

10、段瞬態(tài)過(guò)程后，電路又處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)電容上端的電壓Uc=10V。再次將開(kāi)關(guān)由上邊撥到下邊觸點(diǎn)，電容兩端電壓不會(huì)發(fā)生躍變，電容從電壓為10V開(kāi)始進(jìn)行放電過(guò)程。電路經(jīng)過(guò)一段瞬態(tài)過(guò)程后，電路又處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)電容上端的電壓Uc=0M電容充放電過(guò)程既對(duì)應(yīng)于電路的零斗危態(tài)響應(yīng)和零輸入響應(yīng)，如圖3-2a,b所示。b.零輸入響應(yīng)圖3-2電路時(shí)間常數(shù)的計(jì)算如下：由圖3-2a,根據(jù)一階微分方程的求解得知：-tRC-t.Uc=E（1-e）=E（1-e）當(dāng)t=t=RXC時(shí)，Uc=E(1-e,)=0.632E=6.32V由圖3-2b,根據(jù)一階微分方程的求解得知：-tRC-tuc=Ee=ee當(dāng)t=。=RXC時(shí)，Uc

11、=Ee'=0.368E=3.68V五、操作1 .按實(shí)驗(yàn)內(nèi)容連接好測(cè)試電路如圖3-1所示。開(kāi)關(guān)K的操作相當(dāng)于鍵盤中的空格鍵（也可以設(shè)置為其它的鍵值），當(dāng)按下空格鍵鍵時(shí)，即可撥動(dòng)開(kāi)關(guān)。激活電路（打開(kāi)啟動(dòng)按鈕），操作開(kāi)關(guān)K,可通過(guò)示波器觀察到電路的過(guò)渡過(guò)程（電壓波形）如圖3-3和3-4所示（示波器刻度參數(shù)見(jiàn)圖3-3、3-4）。將游標(biāo)1置于充電（或放電）的起點(diǎn)，游標(biāo)2置于電壓（圖中的y2）為6.32V（對(duì)于充電過(guò)程）和3.68V（對(duì)于放電過(guò)程），則游標(biāo)1和2之間的時(shí)間間隔即為時(shí)間常數(shù)t（在圖3-3、3-4中為T2-T1）。圖3-3圖3-42 .數(shù)據(jù)及分析T將理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄一階動(dòng)態(tài)電路的

12、零狀態(tài)響應(yīng)和零輸入響應(yīng)的波形，并測(cè)量出時(shí)間常數(shù)對(duì)比，進(jìn)行分析。元件參數(shù)Uc波形T(S)測(cè)量|計(jì)算R=100KC=0.03333543300輸入(放電)響應(yīng)33453300六、思考題：三要素法分析電路網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)圖如下（jszx-web/sysfx.html）,試比較計(jì)算數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)文件出編輯里）亙?nèi)繇?xiàng)目geft作型）工且co坦口組幫勖國(guó)）三要索法：Us=&QV,R1=R2=R3=IOQhn.L=Q3H時(shí).IL=30/(RZ+5)+(3-30/(EZ+5)Ja-(2DK2+IOC)t/C.3R2+3)開(kāi)關(guān)閉臺(tái)后.三要素法求解電路J10hnx/WX/IL2.00677A0.020i.06Ti

13、maXXGr4phTWVHIL0.OS0.1II工25.實(shí)驗(yàn)4.1串聯(lián)交流電路的阻抗及波形一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .測(cè)量RLC串聯(lián)電路的阻抗，并比較測(cè)量值與計(jì)算值。2 .測(cè)量RLC串聯(lián)電路的阻抗角（選），并比較測(cè)量值與計(jì)算值。3 .熟悉Multisim中信號(hào)發(fā)生器及示波器的調(diào)整及測(cè)量方法。二、實(shí)驗(yàn)器材（如圖）1 .信號(hào)發(fā)生器2 .示波器3 .電流表4 .電壓表5 .1mH電感6 .0.1mF電容7 .1c、1000c電阻三、實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)電路如圖4-1所示的電路。由電路理論可知，RLC串聯(lián)電路的阻抗為:一一1一小Z=R+j(coL)=ZN中coC'故:z、r2(D21。L-C)=ArctgR該

14、阻抗角即為電路中電壓與電流的相位差。當(dāng)電路元件的參數(shù)不變時(shí)，阻抗的模和阻抗角均為頻率的函數(shù)。（如6KHz時(shí)穩(wěn)定時(shí)的值0.020mV,0.186科A。Z=U/I=107.5白。計(jì)算時(shí)為Z=100+37.41j=107/89.4°）1Q0Q1mH0.1mF=Cbo-圖4-1RLC串聯(lián)電路四、實(shí)驗(yàn)步驟n-ImHUi0ImF1000圖4-2RLC串聯(lián)阻抗實(shí)驗(yàn)電路XSC1DCle-0090hm1 .建立圖4-2所示的RLC串聯(lián)實(shí)驗(yàn)電路。2 .因?yàn)?C電阻上的電壓與回路電流相等，所以由示波器可以測(cè)得電壓與電流的相位差。由電壓表和電流表測(cè)出的數(shù)值可以求出阻抗的模。根據(jù)表4-1中的頻率，分別改變信號(hào)

15、源的頻率并激活電路，將測(cè)到的電壓和電流的相位差，以及電壓表和電流表的結(jié)果填入表4-1中，并將所計(jì)算的電路阻抗的模填入表4-1中。6000Hz時(shí)的示波器刻度參數(shù)如圖4-3表4-1阻抗測(cè)試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信號(hào)源V(V)A(mA)1Z1()甲Z(度)offset振幅(V)占空比頻率(Hz)010501-10.0000.281-35.5870105010-9.992-0.010999.201050100-99.937-0.103970.26201050500-499.6700.479-1043.152010501000-999.2920.984-1015.541010502000-19982.107-948.

16、268010504000-39984.766-838.859010506000-59977.149-838.859l.OQkQha八相反IL.SS1王；：ZLZJ769.B89HTS卸心俯mF-139.065T2-T1好叁aat,B_貂J度sILi£tur-削flf卜nm：j刻度曲mvm|沿X位置uY6IE-Y位置F叱平口尸一：pT3則回A|a|pT巾IAC|口匹-I號(hào)內(nèi)無(wú).但不I_圖4-36000Hz時(shí)的示波器參考刻度參數(shù)五、思考題1. 理論計(jì)算所得的阻抗大小與用電壓和電流測(cè)量值算出的阻抗大小比較，情況如何？答：當(dāng)頻率分別為1和10時(shí)，計(jì)算值不符，其他實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值較接近2. 理論

17、計(jì)算出的相位差與通過(guò)示波器測(cè)得的相位差比較情況如何？答：實(shí)驗(yàn)值沒(méi)有相位的正負(fù)，實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值數(shù)值較接近3. 當(dāng)頻率為多大時(shí)，電路阻抗最小？答：當(dāng)頻率為500Hz時(shí)阻抗最小6.實(shí)驗(yàn)7.1三極管放大電路靜態(tài)、動(dòng)態(tài)分析實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .學(xué)習(xí)晶體管放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)的測(cè)試方法，進(jìn)一步理解電路元件參數(shù)對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)的影響，以及調(diào)整靜態(tài)工作點(diǎn)的方法。2 .學(xué)習(xí)放大電路性能指標(biāo)：電壓增益Au、輸入電阻Ri、輸出電阻Ro的測(cè)量方法。3 .進(jìn)一步熟悉Multisim軟件的使用方法。二、虛擬實(shí)驗(yàn)儀器及器材雙蹤示波器信號(hào)發(fā)生器交流毫伏表數(shù)字萬(wàn)用表三、預(yù)習(xí)要求1.熟悉單管放大電路，掌握不失真放大的條件。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

18、及步驟1 .畫出電路如圖所示雙擊Rw設(shè)置增量（減量用Shift+A）為0.5%。XFGlP4.4kQhMZOkOhjnClIQuFPOLXHM6ZOkO：ZH2712XMM1XHH3XWM5C3447uF-P0；L454Ta-2 .測(cè)量并計(jì)算靜態(tài)工作點(diǎn)lolZDkCerui.£Z1Tl-XOut-KlXJM2lol3.調(diào)節(jié)電位器Rw使Ic=2mA,用萬(wàn)用表測(cè)靜態(tài)工作點(diǎn)UC、LE、Ub的數(shù)值，并計(jì)算Uce(V)、LbeV)>B,并記入表中。調(diào)整Rw并測(cè)量計(jì)算Uc(V)也V)UB(V)IC(mA)Ib(pA)Uce(V)UbeV)3.7993.7814.713-3.4170.223

19、0.0180.932153.電壓放大倍數(shù)調(diào)整函數(shù)發(fā)生器觀察輸入、輸出波形。測(cè)量（交流有效值）f=1KHz的正弦信號(hào),幅度14.2mV,以保證輸出波形不失真為準(zhǔn)。雙擊示波器,U和U計(jì)算電壓放大倍數(shù)：Au=Uo/U,把數(shù)據(jù)填入下表中。U(mV)也V)Au10.041.44143.434.觀察靜態(tài)工作點(diǎn)對(duì)輸出波形失真的影響調(diào)Rw減小至15底右時(shí)，波形（即Q點(diǎn)過(guò)高，飽和失真）如圖1；增大至90減上時(shí)，同時(shí)增大輸入信號(hào)至U=20mV波形出現(xiàn)頂部失真（即Q點(diǎn)過(guò)低，截止失真）如圖2。總結(jié)電路參數(shù)變化對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)和電壓放大倍數(shù)的影響：靜態(tài)工作點(diǎn)：當(dāng)Rw增大時(shí)，Ic與Ib會(huì)減小，Uc會(huì)減小，Ube會(huì)增大，Ub會(huì)增大，Uce會(huì)減小，3會(huì)保持不變；動(dòng)態(tài)工作點(diǎn)：當(dāng)Rw增大時(shí)，Au會(huì)減小7.實(shí)驗(yàn)8.1集成運(yùn)算放大積分電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握集成放大器的實(shí)際應(yīng)用。2掌握集成放大器的積分運(yùn)算應(yīng)用原理及計(jì)算。3熟悉Multisim中