電工電子技術實驗教程：電工電子實驗設計仿真（簡體書）

《電工電子技術實驗教程:電工電子實驗?設計?仿真》既可以作為高等院校非電類專業的實驗和仿真實驗教材，也可作為電類專業教學及電子工程技術人員的參考書。

前言
第1章 電工與電子技術硬件實驗
實驗1.1 常用電子儀器的使用
實驗1.2 基爾霍夫定律和疊加原理的驗證
實驗1.3 戴維寧定理的研究
實驗1.4 RLC串聯交流電路的研究
實驗1.5 感性負載與功率因數的提高
實驗1.6 三相交流電路
實驗1.7 一階RC電路的暫態過程
實驗1.8 三相異步電動機的直接啟動與正反轉控制
實驗1.9 單相雙繞組變壓器
實驗1.10 單管低頻放大電路
實驗1.11 多級放大電路與負反饋放大電路
實驗1.12 差動放大電路
實驗1.13 基本運算電路
實驗1.14 功率放大電路
實驗1.15 波形發生電路
實驗1.16 直流穩壓電源
實驗1.17 組合邏輯門電路
實驗1.18 雙穩態觸發器
實驗1.19 計數器
實驗1.20 555集成定時器及其應用
第2章 Multisim 10仿真實驗
實驗2.1 疊加原理和戴維寧定理
實驗2.2 電源的等效變換和受控源的研究
實驗2.3 RLC串聯交流電路的研究
實驗2.4 RLC串聯與并聯諧振電路
實驗2.5 感性負載與功率因數的提高
實驗2.6 三相交流電路的研究
實驗2.7 一階RC電路的響應
實驗2.8 小信號共射放大器
實驗2.9 共集電極放大器
實驗2.10 兩級阻容耦合放大器
實驗2.11 負反饋放大器
實驗2.12 差動放大電路
實驗2.13 集成運算放大器
實驗2.14 功率放大器
實驗2.15 正弦波振蕩器
實驗2.16 直流穩壓電源
實驗2.17 邏輯門電路及其組合
實驗2.18 加法器、編碼器與譯碼器
實驗2.19 雙穩態觸發器及其應用
實驗2.20 計數器
實驗2.21 555集成定時器及其應用
第3章 電工電子技術綜合性與設計性實驗
實驗3.1 三相電路相序及功率的測量
實驗3.2 三相異步電動機的時間控制及順序控制
實驗3.3 射極輸出器
實驗3.4 方波-三角波發生器
實驗3.5 電壓-頻率轉換電路
實驗3.6 可調三端集成穩壓電路
實驗3.7 優先判決電路——四人搶答器
實驗3.8 雙音報警器
實驗3.9 簡易數字鐘
第4章 電子實習
4.1 概述
4.1.1 電子實習目的與要求
4.1.2 電子實習的教學過程
4.2 Protel簡介
4.2.1 Protel的發展演變
4.2.2 Protel 99SE的主要特色
4.3 Protel 99SE用于電路原理圖和PCB設計的基本方法
4.3.1 電路設計的一般步驟
4.3.2 電路原理圖的設計
4.3.3 PCB板的設計
4.4 印制電路板的制作
4.4.1 印制電路板的一般制作方法
4.4.2 印制電路板的實驗室制作
4.5 電子實習選題
4.5.1 帶過流保護可調直流穩壓電源
4.5.2 帶充電功能的可調直流穩壓電源
附錄
A.1 指針式萬用表使用說明
A.1.1 主要技術特性
A.1.2 面板簡介
A.1.3 使用方法
A.1.4 注意事項
A.2 DF1930A交流毫伏表使用說明
A.2.1 技術參數
A.2.2 面板說明
A.2.3 注意事項
A.3 DF1641A函數發生器使用簡介
A.3.1 技術指標
A.3.2 面板說明
A.3.3 注意事項
A.4 YB4325型雙蹤示波器使用說明
A.4.1 面板說明
A.4.2 操作方法
A.4.3 讀出功能
A.4.4 注意事項
A.5 常用電子電路元器件及主要性能參數
A.5.1 電阻元件
A.5.2 電容元件
A.5.3 晶體管
A.6 集成電路主要性能參數及引腳圖
A.6.1 集成電路簡介
A.6.2 幾種常用模擬集成電路簡介
A.6.3 常用的數字集成電路簡介
A.7 Multisim 10入門目錄
A.7.1 Multisim 10簡介
A.7.2 Multisim 10基本操作
電工與電子技術實驗須知
參考文獻

第1章 電工與電子技術硬件實驗實驗
1.1 常用電子儀器的使用
1.實驗目的
（1）學習函數發生器輸出頻率、幅值的調節，面板上各旋鈕的作用及使用方法。
（2）學習雙蹤示波器測量信號電壓的幅度、周期（或頻率）及相位的基本方法，面板上各旋鈕的作用及使用方法。
（3）熟悉智能電工實驗臺、交流毫伏表等儀器設備的使用，為后續實驗做準備。
2.預習要求
（1）認真閱讀“電工與電子技術實驗須知”，了解如何進行電工實驗、安全規程，以及應注意的問題。
（2）熟悉本次實驗的具體內容，預習實驗步驟。
（3）通過實驗說明及附錄，了解雙蹤示波器、函數發生器、交流毫伏表等儀器相關知識。
3.實驗儀器設備
4.實驗原理
本實驗所用電子儀器及主要技術指標簡介如下。
1）YB4325型雙蹤示波器YB4325型雙蹤示波器為一便攜式晶體管類型的示波器，具有CRT讀出功能。
它能在屏幕上同時顯示兩個波形，可以方便、準確地測量信號的頻率、相位和電壓值。
該示波器靈敏度按1-2-5順序從1mV/格至5V/格，20MHz的頻率特性響應。
掃描速度以1-2-5為順序，從0.1μs/格至0.5s/格的掃描速度。最大輸入電壓400V（DC+AC峰-峰值）。詳細介紹見附錄A.4。
2）DF1641A函數發生器/頻率計作為函數發生器時，可輸出（FUNCTION）方波、三角波、正弦波、脈沖波等波形，輸出頻率范圍0.1Hz～2MHz，輸出阻抗50Ω±10%，輸出幅度不小于20V（空載），輸出幅度衰減20dB、40dB。
頻率（range）分七擋：0～2Hz/2～20Hz/20～200Hz/200Hz～2kHz/2～20kHz/20～200kHz/200kHz～2MHz。作為頻率計時（探頭接COUNTER），可作為內部頻率顯示，也可作為外測頻率，測量范圍1Hz～10MHz，輸入阻抗不小于1MΩ/20pF，靈敏度100mV（有效值），最大輸入150V（AC+DC）（帶衰減器），測量誤差小于3×10-5±1個字。詳細介紹見附錄A.3。
3）DF1930A交流毫伏表交流毫伏表是測量正弦交流信號（有效值）的儀表。它與一般的交流電壓表（萬用表）相比，具有輸入阻抗高、測量范圍廣的特點，能夠完成工頻及非工頻下交流信號的測量。DF1930A是一種智能型數字交流毫伏表，適用于測量頻率5Hz～2MHz，輸入100μV～300V的正弦波有效值電壓，最大輸入電壓450V/ms。具備手動/自動（MANU/AUTO）測量功能，同時顯示dB/mdB值及量程和通道。量程為3mV、30mV、300mV、3V、30V、300V。詳細介紹見附錄A.2。
5.注意事項
（1）儀器使用前，一定要閱讀各儀器的使用說明（詳見附錄A.3和A.4），并嚴格遵守操作規程。
（2）雙蹤示波器的電源開關不能頻繁開啟。關機后，應過1min后再開機。光點不要長時間停留在一點上，否則熒光屏可能燒出斑點。
（3）儀器旋鈕和按鍵用力不宜過猛，以免造成損壞。
（4）函數發生器、直流穩壓電源的輸出端不能短接。對交流電路觀測時應共地連接。
6.實驗內容及步驟
1）時基線的調節
接通電源，其指示燈亮。稍等預熱，屏幕中出現光跡，分別調節亮度和聚焦旋鈕，使光跡的亮度適中、清晰。垂直方式選擇雙蹤，適當調節垂直位移旋鈕，可在屏幕上觀察到兩條掃描時基線。
2）觀察示波器的校正電壓波形
通過示波器專用（同軸電纜線）探頭，將示波器內部的標準信號1kHz、2V（峰-峰值電壓）引入CH1輸入X或CH2輸入Y，觸發源開關選擇CH1或CH2輸入信號作為觸發信號。調節觸發電平旋鈕，使屏上顯示出穩定的波形，示波器面板的其他旋鈕調節可參考表1.1.1。
（1）將SEC/DIV（掃描速度）旋鈕置于表1.1.2中所要求的各位置，記下波形在X軸方向一個周期所占的格數d/cm，計算相應頻率，并與1kHz進行比較。
（2）將VOLTS/DIV（靈敏度）旋鈕置于表1.1.2中所要求的各位置，記下波形在Y軸方向所占的格數h/cm，計算VP-P（峰-峰值電壓）的值，并與2V進行比較。有關計算公式如下：T＝d×掃描時間， f＝1T， VP-P＝h×靈敏度
3）觀察正弦交流電壓波形
調節函數發生器微調旋鈕，使輸出電壓頻率為1kHz、有效值為5V（峰-峰值電壓為14.14V），用專用探頭引入示波器的一個通道。調整示波器有關旋鈕，使屏幕上呈大小適中且穩定的正弦波。按表1.1.3的要求進行實驗。
（1）測出波形在X軸方向一個周期所占的格數d/cm，計算相應的頻率。
（2）測出波形在Y軸方向的格數h/cm，按公式U＝h×靈敏度2×12計算出電壓的有效值。
4）函數發生器及交流毫伏表的使用
將DF1641A函數發生器輸出幅度衰減（ATTENUATOR）分別按輸出幅度衰減“0dB”（無衰減）、“20dB”、“40dB”三種情況，輸出波形選擇“正弦波”。調節輸出信號頻率旋鈕（FREQUENCY）和幅度旋鈕（AMPLITUDE），使函數發生器輸出頻率為1kHz、有效值為7V的信號（用DF1930A交流毫伏表測量電壓的有效值），數據記入表1.1.4中。檢查函數發生器的“輸出幅度衰減”是否正確。
5）相位差的測量
測量相位一般指測量兩個信號的相位差，且兩個信號必須是同頻率的。實驗按圖1.1.1接線，圖中采用1kHz、5V的正弦信號，經RC移相網絡獲得同頻不同相的兩路信號。
（1）用示波器觀察RC移相網絡的輸入ui與輸出uo波形。記錄相關波形，并標出有關數據。
（2）測出上述兩個波形之間的相位差。其方法為：調節掃描速度開關的位置，測出波形一個周期T在水平方向上所占的格數d（cm），以及兩個波形的水平差距K（cm），按下面公式可計算出相位差φ。將測量和計算結果記入表1.1.5中。
7.實驗報告要求及思考題
（1）總結如何正確使用雙蹤示波器、函數發生器等儀器，用示波器讀取被測信號電壓值、周期（頻率）的方法。
（2）若要測量信號波形上任意兩點間的電壓應如何測量？
（3）被測信號參數與實驗儀器技術指標之間有什么關系，如何根據實驗要求選擇儀器？
（4）用示波器觀察某信號波形時，要達到以下要求，應調節哪些旋鈕？①使波形清晰；②使波形穩定；③改變所顯示波形的周期數；④改變所顯示波形的幅值。
實驗1.2 基爾霍夫定律和疊加原理的驗證
1.實驗目的
（1）驗證基爾霍夫定律和疊加原理。
（2）學習電壓表、電流表、萬用表等常用儀器、儀表的使用。
2.預習要求
（1）參考附錄，了解實驗中所用的儀器儀表的工作原理、特性及使用方法。
（2）根據圖1.2.2所示的給定參數，用基爾霍夫定律計算支路與回路的理論值。
（3）根據圖1.2.3所示的給定參數，用疊加原理計算各支路的理論值。
3.實驗儀器設備4.實驗原理
1）基爾霍夫定律
（1）基爾霍夫電流定律：任何時刻，任一節點所有支路電流的代數和恒等于零，即Σi＝0。
（2）基爾霍夫電壓定律：任何時刻，沿任一回路內所有支路或元件電壓的代數和恒等于零，即Σu＝0。
2）疊加原理
即多個獨立電源作用于線性電路中，任何一條支路中的電流（或任意兩點的電壓）都可以看成是由電路中各個電源（電壓源或電流源）單獨作用時，在該支路中所產生電流（或該兩點的電壓）的代數和。如圖1.2.2所示，實驗時使用雙路輸出的直流穩壓源作為電壓源E1和E2，電源的內阻很小，可忽略不計。
3）電流插座和插頭的使用
在DG013T的各實驗電路中，提供有多個獨立的電流插座（一般標為A），其原理如圖1.2.1所示。當需要測量某一支路電流時，可利用串聯在被測電流支路上的電流插座，將與一個電流表相連接的電流插頭插入電流插座中，即將電流表接入電路中，電流流經電流表測得所需支路電流。如將電流插頭撥出，就將電流表從該支路中取出，而該支路經過電流插口仍保持導通。
4）萬用表的使用方法
萬用表可測量多種電量，雖然準確度不高，但是使用簡單，攜帶方便，特別適用于檢查線路和修理電氣設備。萬用表有磁電式（指針式）和數字式兩種，如VC3010或VC3021指針式萬用表。
（1）端鈕（或插孔）的選擇。①萬用表一般配有紅、黑兩種顏色的表筆，面板上也有紅、黑兩色端鈕或標有“+”、“-”極性的插孔。使用時應將紅表筆接紅色端鈕或插入標有“+”號的插孔內，黑表筆接黑色端鈕或插入標有“-”號的插孔內。②測電流時串連接入電路，測電壓時并連接入電路。測量直流時要注意正負極性，紅表筆接正極，黑表筆接負極。
（2）轉換開關位置的選擇。①根據測量對象，將轉換開關轉至需要的位置上。例如，測量電壓，轉換開關轉至電壓擋；測量電流，轉換開關轉至電流擋。嚴禁在帶電測量時旋轉轉換開關；嚴禁帶電測電阻。②合理選擇量程。決定測量范圍時，選擇較高量程。如果測量值不可預測，應選最大范圍。測量電壓或電流時，應使被測值落在量程的1/2～2/3范圍內；測量電阻時，測量值應盡量落在歐姆表中心值的0.1～10倍范圍內。
這樣讀數比較準確。
（3）機械調零和歐姆調零。用萬用表測量前，應通過面板上的調零螺釘進行機械調零，以保證測量的準確性。在測量電阻時，每轉換一次量程時，都要進行歐姆調零。
方法是將兩根表筆短接，如指針不在R＝0的位置上，則調整面板上的“零位歐姆調節”旋鈕，使指針指零。