内容简介
《电工电子技术实验/高等学校教材》总结了近年来重庆理工大学的实验教学经验,并按照当前教学任务和实验教学大纲的要求编写。绪论介绍电工电子技术实验课的基本要求和操作规范。第一章介绍电工测量基础知识。第二章介绍电子测量基础知识,让学生对电子元器件、电子参数的基本测量方法有一定的了解。第三章为电工基础实验。第四章为模拟电子技术基础实验。第五章为数字电子技术基础实验。第六章介绍仿真软件Multisim 10的应用。通过系统学习,使学生熟练掌握和运用各种单元电路,并进行各种电参数的测量,掌握各种集成电路的功能以及基本应用,附录部分列出了部分集成电路的引脚排列,便于查阅。
《电工电子技术实验/高等学校教材》可作为高等学校非电类专业“电工电子实验”课程的教材,也可供有关技术人员参考。
内页插图
目录
绪论
第1章 电工测量基础知识
1.1 测量与测量仪表
1.1.1 测量方法的分类
1.1.2 测量仪表的分类
1.1.3 测量仪表的选用
1.1.4 仪表的准确度与等级
1.2 电流表、电压表、功率表的原理和使用
1.2.1 电流表的工作原理
1.2.2 电压表的工作原理
1.2.3 功率表的工作原理
1.3 测量误差
1.3.1 测量误差的分类
1.3.2 减小误差的方法
1.3.3 测量误差的表示方法
1.4 测量中有效数字的处理
1.4.1 有效数字的概念
1.4.2 有效数字的正确表示法
1.4.3 有效数字的修约规则
1.4.4 有效数字的运算规则
第2章 电子测量基础知识
2.1 常用电子元件基础知识
2.1.1 电阻
2.1.2 电容
2.1.3 二极管
2.1.4 稳压二极管
2.1.5 电感
2.1.6 晶体管
2.1.7 场效应晶体管放大器
2.1.8 集成块(IC)
2.1.9 LED七段数码管
2.2 常用电子仪器
2.2.1 万用表
2.2.2 直流稳压电源
2.2.3 信号发生器
2.2.4 双踪示波器
2.3 电路电子参数测量基础
2.3.1 模拟电路测量基础
2.3.2 数字电路测量基础
2.4 电子电路调试与故障检测
2.4.1 检查电路及元器件
2.4.2 电子电路的调整测试
2.4.3 电子电路常见故障现象及产生原因
2.4.4 故障检查的方法
第3章 电工基础实验
3.1 基本电工仪表的使用与测量误差计算
3.1.1 实验目的
3.1.2 原理说明
3.1.3 实验设备
3.1.4 实验内容
3.1.5 预习要求及思考题
3.1.6 实验报告
3.2 元件伏安特性的测试
3.2.1 实验目的
3.2.2 实验原理
3.2.3 实验设备
3.2.4 实验内容
3.2.5 预习要求及思考题
3.2.6 实验报告
3.3 线性有源二端网络等效参数的测定
3.3.1 实验目的
3.3.2 原理说明
3.3.3 实验设备
3.3.4 实验内容
3.3.5 预习要求及思考题
3.3.6 实验报告
3.4 用三表法测量电路等效参数
3.4.1 实验目的
3.4.2 原理说明
3,4.3 实验设备
3.4.4 实验内容
3.4.5 实验注意事项
3.4.6 预习要求及思考题
3.4.7 实验报告
3.5 正弦稳态交流电路相量的研究
3.5.1 实验目的
3.5.2 原理说明
3.5.3 实验设备
3.5.4 实验内容
3.5.5 注意事项
3.5.6 预习要求及思考题
3.5.7 实验报告
3.6 单相变压器实验
3.6.1 实验目的
3.6.2 原理说明
3.6.3 实验设备
3.6.4 实验内容
3.6.5 注意事项
3.6.6 预习要求及思考题
3.6.7 实验报告
3.7 三相交流电路的电压和电流
3.7.1 实验目的
3.7.2 原理说明
3.7.3 实验设备
3.7.4 实验内容
3.7.5 注意事项
3.7.6 预习要求及思考题
3.7.7 实验报告
第4章 模拟电子技术基础实验
4.1 常用电子仪器的使用
4.1.1 实验目的
4.1.2 实验原理
4.1.3 实验设备
4.1.4 实验内容
4.1.5 预习要求及思考题
4.1.6 实验报告
4.2 单管放大电路
4.2.1 实验目的
4.2.2 实验原理
4.2.3 实验设备
4.2.4 实验内容
4.2.5 预习要求及思考题
4.2.6 实验报告
4.3 差分放大器
4.3.1 实验目的
4.3.2 实验原理
4.3.3 实验设备
4.3.4 实验内容
4.3.5 预习要求及思考题
4.3.6 实验报告
4.4 集成运算放大器指标测试
4.4.1 实验目的
4.4.2 实验原理
4.4.3 实验设备
4.4.4 实验内容
4.4.5 预习要求及思考题
4.4.6 实验报告
4.5 集成运算放大器的基本应用
4.5.1 实验目的
4.5.2 实验原理
4.5.3 实验设备
4.5.4 实验内容
4.5.5 预习要求及思考题
4.5.6 实验报告
4.6 直流稳压电源
4.6.1 实验目的
4.6.2 实验原理
……
第5章 数字电子技术基础实验
第6章 仿真软件Multisim 10的应用
附录1 TTL集成电路和CMOS集成电路使用规则
附录2 集成逻辑门电路新、旧图形符号对照
附录3 部分集成电路引脚排列
参考文献
精彩书摘
应根据实验线路合理布置仪表及实验器材,以便接线、查对、操作及读数。对初学者来说,首先应按照电路图进行布局与接线。较复杂的电路应先串联后并联,同时考虑元件、仪器仪表的同名端、极性和公共参考点等与电路设定的方位一致,最后连接电源端。接线时,避免在同一端子上连接三根以上的连线(应分散接),减少因牵动(碰)一线而引起端子松动、接触不良或导线脱落。电表的端子原则上只接一根线。改接线路时,应力求改动最小,避免拆完重接。
(3)通电操作及读数
线路接好后,经自查无误,并请指导教师复查后方可接通电源。通电操作时必须集中注意力观察电路的变化,如有异常,如声响、冒烟、发臭等现象,应立即断开电源,检查原因。接通电源后应将设备操作一遍,观察实验现象,判断结果是否合理。若结果不合理,则线路有误,立即切断电源,重新检查线路并修正;若结果合理,则可正式操作。读数时要姿势正确、思想集中,防止误读。数据要记录在事先准备好的表格中,凌乱和无序的记录常常是造成错误和失败的原因。为了获得正确的数据,有时需要把数据绘成曲线,读数的多少和分布情况,应以足够描绘一条光滑而完整的曲线为原则。读数的分布可随曲线的曲率而异,曲率较大处可多读几点。
(4)实验结束
完成全部实验内容后,不要急于拆除线路,应先检查实验数据有无遗漏或不合理的情况,经指导教师同意方可拆除线路,整理桌面,摆放好各种实验器材、用具,方可离开实验室。
(5)安全操作问题
实验过程中应随时注意安全,包括人身与设备的安全。除上面已提到过的一些注意事项外,还需特别注意以下几点:
①当电源接通进行正常实验时,不可用手触及带电部分,改接或拆除电路时必须先切断电源:
②使用仪器仪表及设备时,必须了解其性能和使用方法。切勿违反操作规程乱拨乱调旋钮,尤其注意不得超过仪表的量程和设备的额定值;
③如果实验中用到调压器、电位器以及可变电阻器等设备时,在电源接通前,应将其位置放在使电路中的电流为最小的地方,然后接通电源,再逐步调节电压、电流,使其缓慢上升,一旦发现异常,应立即切断电源。
4.故障的类型与原因
实验中出现各种故障是难免的。学生通过对电路简单故障的分析、具体诊断和排除,可逐步提高分析问题与解决问题的能力。在电工技术实验中,常见的故障包括开路、短路或介于两者之间。不论何类故障,如不及早发现并排除,都会影响实验进行甚至造成损失。
故障原因大致有以下几种:
(1)实验线路连接有错误或实验者对实验供电系统设施不熟悉;
(2)元器件、仪器仪表、实验装置等使用条件不符或初始状态值设定不当;
(3)电源、实验电路、测试仪器仪表之间公共参考点连接错误或参考点位置选择不当;
(4)接触不良或连接导线损坏;
(5)布局不合理,电路内部产生干扰;
(6)周围有强电设备,产生电磁干扰。
……
《电工电子技术实验》教材简介 《电工电子技术实验》是一本专为高等学校学生设计的实验教材,旨在系统性地引导读者掌握电工电子技术的核心理论知识,并通过动手实践加深理解,提升解决实际工程问题的能力。本书紧密结合当前电工电子技术的发展趋势和高等教育的教学要求,以理论与实践相结合为基本原则,构建起一套全面、深入且富有启发性的实验教学体系。 内容框架与特色 本书的编写体系充分考虑了不同专业背景学生对电工电子技术的学习需求,从基础的电路原理实验,到复杂的电子系统设计与测试,层层递进,循序渐进。整体内容涵盖了以下几个主要模块: 一、基础电工原理实验 此部分内容是本书的基石,旨在巩固和深化学生对电工学基本概念的理解。实验设计聚焦于电路的基本定律、元件特性以及电路分析方法。 直流电路分析: 实验将引导学生验证基尔霍夫电压定律和电流定律,理解串联、并联电路的特点,学习电阻、电容、电感等基本元件的特性曲线测量。通过实际操作,学生能够直观地感受到电压、电流、电阻之间的关系,掌握欧姆定律和功率定律的应用。例如,通过测量不同阻值电阻在不同电压下的电流,来验证欧姆定律的精确性;通过搭建简单的RLC串联电路,观察电路在不同频率下的阻抗特性,理解电感和电容在电路中的作用。 交流电路分析: 重点在于相量法和复数阻抗在交流电路中的应用。学生将学习如何测量正弦交流信号的幅值、频率和相位,掌握RC、RL、RLC串并联电路的谐振现象,以及功率因数及其补偿。实验设计会引导学生构建包含电感、电容和电阻的交流电路,测量不同参数下的电流和电压,并计算电路的功率,深入理解功率因数对电路效率的影响。此外,还会涉及一些基本的交流发电机和变压器原理的验证实验。 磁路与电磁感应: 实验将深入探究磁场的基本性质、磁性材料的特性以及电磁感应定律。学生将通过测量磁感应强度、磁场强度,学习铁芯磁路的计算与分析,并验证法拉第电磁感应定律和楞次定律。例如,通过改变线圈匝数或磁场强度,观察感应电动势的变化,从而验证电磁感应定律。 二、模拟电子技术实验 该部分内容是本书的重点之一,将带领学生进入模拟信号的放大、处理和生成的世界。 半导体器件特性: 详细介绍二极管、三极管(BJT和MOSFET)等基本半导体器件的工作原理和特性曲线。学生将通过实验测量这些器件的正向压降、反向击穿电压、电流放大系数等关键参数,理解其伏安特性,并学习如何选择合适的器件应用于电路设计。例如,通过搭建简单的二极管稳压电路,验证稳压二极管的稳压特性。 放大电路: 涵盖了单级和多级放大器的设计与测试。学生将学习不同组态(共射、共集、共基)放大器的偏置电路、电压增益、输入输出阻抗以及频率响应。实验将引导学生设计具有特定增益和带宽的放大电路,并分析温度、电源电压等因素对放大器性能的影响。重点会放在运算放大器(Op-Amp)的应用,例如配置成同相、反相放大器,以及如何利用其搭建积分、微分、加法、减法等通用模拟电路。 反馈与振荡电路: 深入探讨反馈在放大电路中的作用(负反馈和正反馈),以及振荡电路的基本原理。学生将通过实验验证负反馈对放大器稳定性和失真的改善作用,并学习如何搭建正弦波振荡器(如RC移相振荡器、LC振荡器)和非正弦波振荡器(如多谐振荡器)。对不同类型振荡器的频率稳定性、输出波形等进行测试分析。 滤波与信号处理: 介绍低通、高通、带通、带阻等滤波器电路的设计与实现。学生将学习如何根据特定应用需求,设计具有不同截止频率和阻带特性的滤波器,并通过实验验证其滤波效果。同时,会涉及一些基本的信号调理电路,例如差分放大器、电压跟随器等。 三、数字电子技术实验 这部分内容将引导学生进入离散信号的世界,学习数字逻辑、组合逻辑和时序逻辑电路的设计与实现。 基本逻辑门电路: 实验将从最基本的逻辑门(与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门)入手,验证其逻辑功能,并学习如何利用这些基本门实现更复杂的逻辑功能。学生将通过面包板或万用板搭建电路,输入不同组合的逻辑信号,观察输出结果。 组合逻辑电路: 重点在于数据选择器、译码器、编码器、加法器、减法器等组合逻辑电路的设计与应用。学生将学习如何根据真值表和逻辑函数,使用门电路或集成芯片(如74系列芯片)来实现这些功能。例如,设计一个4选1数据选择器,演示如何根据选择信号输出不同的输入数据。 时序逻辑电路: 介绍触发器(RS触发器、JK触发器、D触发器、T触发器)的工作原理及其应用,以及寄存器、计数器、移位寄存器等时序逻辑电路的设计与实现。学生将学习如何搭建不同功能的计数器(如同步计数器、异步计数器),并理解其在数字系统中存储和处理信息的作用。 集成电路应用: 介绍常用的数字集成电路芯片,如555定时器、锁存器、数码管驱动器等,并通过实验学习它们的典型应用。例如,利用555定时器搭建方波发生器,或者用数码管驱动器显示计数器的结果。 四、电源技术与稳压电路实验 本部分内容关注为各种电子设备提供稳定可靠的电源。 整流与滤波: 实验将涵盖半波整流、全波整流(桥式和中心抽头式)以及不同滤波电路(电感滤波、电容滤波、LC滤波)的设计与分析。学生将通过示波器观察整流后的电压波形,理解滤波的作用,并学习如何选择合适的滤波元件来降低输出纹波。 线性稳压电路: 重点介绍基于三极管或集成稳压器(如78xx系列、LM317)的线性稳压电源的设计与测试。学生将学习如何根据输出电压和电流需求,选择合适的稳压芯片和设计辅助电路,并测试稳压电源的负载调整率和线性调整率。 开关稳压电路(选讲): 根据教学需要,可能会简要介绍开关稳压电路的基本原理,如 Buck 变换器、Boost 变换器等,让学生了解其高效率的优势。 五、微控制器与嵌入式系统基础实验(选讲) 为适应当前电子技术发展趋势,部分章节可能会涉及微控制器(MCU)和嵌入式系统的基础知识与实验。 微控制器接口与编程: 介绍微控制器的基本架构,如CPU、存储器、I/O接口、定时器、中断等。学生将学习使用C语言或汇编语言编写程序,控制LED闪烁、读取按键输入、驱动显示器等基本操作。 传感器与执行器接口: 学习如何将常见的传感器(如温度传感器、光敏传感器)和执行器(如电机、舵机)与微控制器连接,并通过程序控制其工作。 实验教学理念与方法 本书在实验设计上,始终坚持以下几个核心理念: 1. 理论指导实践: 每个实验项目都配有详细的理论背景介绍、实验原理阐述,确保学生在动手操作前对实验内容有清晰的认知。 2. 循序渐进,难度递增: 实验项目从基础概念验证到复杂系统设计,难度逐级提升,帮助学生逐步建立自信,掌握更高级的技能。 3. 问题导向,启发思考: 实验中设置了多种思考题和讨论题,鼓励学生分析实验结果,理解误差来源,并尝试优化电路设计,培养其独立解决问题的能力。 4. 贴近实际,注重应用: 实验内容的选择尽量贴近实际工程应用,例如设计简单的信号发生器、滤波器、数字时钟等,让学生感受到理论知识的实用价值。 5. 安全第一,规范操作: 强调实验过程中的安全注意事项,引导学生养成规范操作的良好习惯,确保实验过程的安全与顺利。 6. 集成化与模块化: 鼓励学生利用现有的集成电路模块和开发板,快速实现复杂功能,以节省时间和精力,更专注于电路原理和系统设计的理解。 配套资源 本书在编写过程中,力求提供完善的配套资源,例如: 实验指导书: 提供详细的实验步骤、电路图、元件清单和操作提示。 参考数据手册: 提供常用电子元器件的数据手册,方便学生查询器件参数。 仿真软件指导: 鼓励学生使用电路仿真软件(如Multisim, Proteus等)进行预习和结果分析,提高实验效率。 习题与解答: 每章配有相关的习题,帮助学生巩固知识,其中部分习题提供详细解答。 适用对象 本书适用于高等院校电子信息工程、通信工程、自动化、电气工程及其相关专业的本科生作为实验教材。同时,对于从事相关技术工作的工程师,本书也是一本极具参考价值的实验指南。 结语 《电工电子技术实验》教材,不仅仅是提供一套实验项目,更是一种思维方式的培养,一种实践能力的锻炼。通过本书的学习,我们希望每一位学生都能在电工电子技术的探索之路上,获得扎实的理论基础、精湛的实践技能,并最终成长为能够应对未来挑战的优秀工程师。让电路在手中诞生,让技术在实践中飞扬,是本书编写者最殷切的期望。