內容簡介
《電工電子技術實驗/高等學校教材》總結瞭近年來重慶理工大學的實驗教學經驗,並按照當前教學任務和實驗教學大綱的要求編寫。緒論介紹電工電子技術實驗課的基本要求和操作規範。第一章介紹電工測量基礎知識。第二章介紹電子測量基礎知識,讓學生對電子元器件、電子參數的基本測量方法有一定的瞭解。第三章為電工基礎實驗。第四章為模擬電子技術基礎實驗。第五章為數字電子技術基礎實驗。第六章介紹仿真軟件Multisim 10的應用。通過係統學習,使學生熟練掌握和運用各種單元電路,並進行各種電參數的測量,掌握各種集成電路的功能以及基本應用,附錄部分列齣瞭部分集成電路的引腳排列,便於查閱。
《電工電子技術實驗/高等學校教材》可作為高等學校非電類專業“電工電子實驗”課程的教材,也可供有關技術人員參考。
內頁插圖
目錄
緒論
第1章 電工測量基礎知識
1.1 測量與測量儀錶
1.1.1 測量方法的分類
1.1.2 測量儀錶的分類
1.1.3 測量儀錶的選用
1.1.4 儀錶的準確度與等級
1.2 電流錶、電壓錶、功率錶的原理和使用
1.2.1 電流錶的工作原理
1.2.2 電壓錶的工作原理
1.2.3 功率錶的工作原理
1.3 測量誤差
1.3.1 測量誤差的分類
1.3.2 減小誤差的方法
1.3.3 測量誤差的錶示方法
1.4 測量中有效數字的處理
1.4.1 有效數字的概念
1.4.2 有效數字的正確錶示法
1.4.3 有效數字的修約規則
1.4.4 有效數字的運算規則
第2章 電子測量基礎知識
2.1 常用電子元件基礎知識
2.1.1 電阻
2.1.2 電容
2.1.3 二極管
2.1.4 穩壓二極管
2.1.5 電感
2.1.6 晶體管
2.1.7 場效應晶體管放大器
2.1.8 集成塊(IC)
2.1.9 LED七段數碼管
2.2 常用電子儀器
2.2.1 萬用錶
2.2.2 直流穩壓電源
2.2.3 信號發生器
2.2.4 雙蹤示波器
2.3 電路電子參數測量基礎
2.3.1 模擬電路測量基礎
2.3.2 數字電路測量基礎
2.4 電子電路調試與故障檢測
2.4.1 檢查電路及元器件
2.4.2 電子電路的調整測試
2.4.3 電子電路常見故障現象及産生原因
2.4.4 故障檢查的方法
第3章 電工基礎實驗
3.1 基本電工儀錶的使用與測量誤差計算
3.1.1 實驗目的
3.1.2 原理說明
3.1.3 實驗設備
3.1.4 實驗內容
3.1.5 預習要求及思考題
3.1.6 實驗報告
3.2 元件伏安特性的測試
3.2.1 實驗目的
3.2.2 實驗原理
3.2.3 實驗設備
3.2.4 實驗內容
3.2.5 預習要求及思考題
3.2.6 實驗報告
3.3 綫性有源二端網絡等效參數的測定
3.3.1 實驗目的
3.3.2 原理說明
3.3.3 實驗設備
3.3.4 實驗內容
3.3.5 預習要求及思考題
3.3.6 實驗報告
3.4 用三錶法測量電路等效參數
3.4.1 實驗目的
3.4.2 原理說明
3,4.3 實驗設備
3.4.4 實驗內容
3.4.5 實驗注意事項
3.4.6 預習要求及思考題
3.4.7 實驗報告
3.5 正弦穩態交流電路相量的研究
3.5.1 實驗目的
3.5.2 原理說明
3.5.3 實驗設備
3.5.4 實驗內容
3.5.5 注意事項
3.5.6 預習要求及思考題
3.5.7 實驗報告
3.6 單相變壓器實驗
3.6.1 實驗目的
3.6.2 原理說明
3.6.3 實驗設備
3.6.4 實驗內容
3.6.5 注意事項
3.6.6 預習要求及思考題
3.6.7 實驗報告
3.7 三相交流電路的電壓和電流
3.7.1 實驗目的
3.7.2 原理說明
3.7.3 實驗設備
3.7.4 實驗內容
3.7.5 注意事項
3.7.6 預習要求及思考題
3.7.7 實驗報告
第4章 模擬電子技術基礎實驗
4.1 常用電子儀器的使用
4.1.1 實驗目的
4.1.2 實驗原理
4.1.3 實驗設備
4.1.4 實驗內容
4.1.5 預習要求及思考題
4.1.6 實驗報告
4.2 單管放大電路
4.2.1 實驗目的
4.2.2 實驗原理
4.2.3 實驗設備
4.2.4 實驗內容
4.2.5 預習要求及思考題
4.2.6 實驗報告
4.3 差分放大器
4.3.1 實驗目的
4.3.2 實驗原理
4.3.3 實驗設備
4.3.4 實驗內容
4.3.5 預習要求及思考題
4.3.6 實驗報告
4.4 集成運算放大器指標測試
4.4.1 實驗目的
4.4.2 實驗原理
4.4.3 實驗設備
4.4.4 實驗內容
4.4.5 預習要求及思考題
4.4.6 實驗報告
4.5 集成運算放大器的基本應用
4.5.1 實驗目的
4.5.2 實驗原理
4.5.3 實驗設備
4.5.4 實驗內容
4.5.5 預習要求及思考題
4.5.6 實驗報告
4.6 直流穩壓電源
4.6.1 實驗目的
4.6.2 實驗原理
……
第5章 數字電子技術基礎實驗
第6章 仿真軟件Multisim 10的應用
附錄1 TTL集成電路和CMOS集成電路使用規則
附錄2 集成邏輯門電路新、舊圖形符號對照
附錄3 部分集成電路引腳排列
參考文獻
精彩書摘
應根據實驗綫路閤理布置儀錶及實驗器材,以便接綫、查對、操作及讀數。對初學者來說,首先應按照電路圖進行布局與接綫。較復雜的電路應先串聯後並聯,同時考慮元件、儀器儀錶的同名端、極性和公共參考點等與電路設定的方位一緻,最後連接電源端。接綫時,避免在同一端子上連接三根以上的連綫(應分散接),減少因牽動(碰)一綫而引起端子鬆動、接觸不良或導綫脫落。電錶的端子原則上隻接一根綫。改接綫路時,應力求改動最小,避免拆完重接。
(3)通電操作及讀數
綫路接好後,經自查無誤,並請指導教師復查後方可接通電源。通電操作時必須集中注意力觀察電路的變化,如有異常,如聲響、冒煙、發臭等現象,應立即斷開電源,檢查原因。接通電源後應將設備操作一遍,觀察實驗現象,判斷結果是否閤理。若結果不閤理,則綫路有誤,立即切斷電源,重新檢查綫路並修正;若結果閤理,則可正式操作。讀數時要姿勢正確、思想集中,防止誤讀。數據要記錄在事先準備好的錶格中,淩亂和無序的記錄常常是造成錯誤和失敗的原因。為瞭獲得正確的數據,有時需要把數據繪成麯綫,讀數的多少和分布情況,應以足夠描繪一條光滑而完整的麯綫為原則。讀數的分布可隨麯綫的麯率而異,麯率較大處可多讀幾點。
(4)實驗結束
完成全部實驗內容後,不要急於拆除綫路,應先檢查實驗數據有無遺漏或不閤理的情況,經指導教師同意方可拆除綫路,整理桌麵,擺放好各種實驗器材、用具,方可離開實驗室。
(5)安全操作問題
實驗過程中應隨時注意安全,包括人身與設備的安全。除上麵已提到過的一些注意事項外,還需特彆注意以下幾點:
①當電源接通進行正常實驗時,不可用手觸及帶電部分,改接或拆除電路時必須先切斷電源:
②使用儀器儀錶及設備時,必須瞭解其性能和使用方法。切勿違反操作規程亂撥亂調鏇鈕,尤其注意不得超過儀錶的量程和設備的額定值;
③如果實驗中用到調壓器、電位器以及可變電阻器等設備時,在電源接通前,應將其位置放在使電路中的電流為最小的地方,然後接通電源,再逐步調節電壓、電流,使其緩慢上升,一旦發現異常,應立即切斷電源。
4.故障的類型與原因
實驗中齣現各種故障是難免的。學生通過對電路簡單故障的分析、具體診斷和排除,可逐步提高分析問題與解決問題的能力。在電工技術實驗中,常見的故障包括開路、短路或介於兩者之間。不論何類故障,如不及早發現並排除,都會影響實驗進行甚至造成損失。
故障原因大緻有以下幾種:
(1)實驗綫路連接有錯誤或實驗者對實驗供電係統設施不熟悉;
(2)元器件、儀器儀錶、實驗裝置等使用條件不符或初始狀態值設定不當;
(3)電源、實驗電路、測試儀器儀錶之間公共參考點連接錯誤或參考點位置選擇不當;
(4)接觸不良或連接導綫損壞;
(5)布局不閤理,電路內部産生乾擾;
(6)周圍有強電設備,産生電磁乾擾。
……
《電工電子技術實驗》教材簡介 《電工電子技術實驗》是一本專為高等學校學生設計的實驗教材,旨在係統性地引導讀者掌握電工電子技術的核心理論知識,並通過動手實踐加深理解,提升解決實際工程問題的能力。本書緊密結閤當前電工電子技術的發展趨勢和高等教育的教學要求,以理論與實踐相結閤為基本原則,構建起一套全麵、深入且富有啓發性的實驗教學體係。 內容框架與特色 本書的編寫體係充分考慮瞭不同專業背景學生對電工電子技術的學習需求,從基礎的電路原理實驗,到復雜的電子係統設計與測試,層層遞進,循序漸進。整體內容涵蓋瞭以下幾個主要模塊: 一、基礎電工原理實驗 此部分內容是本書的基石,旨在鞏固和深化學生對電工學基本概念的理解。實驗設計聚焦於電路的基本定律、元件特性以及電路分析方法。 直流電路分析: 實驗將引導學生驗證基爾霍夫電壓定律和電流定律,理解串聯、並聯電路的特點,學習電阻、電容、電感等基本元件的特性麯綫測量。通過實際操作,學生能夠直觀地感受到電壓、電流、電阻之間的關係,掌握歐姆定律和功率定律的應用。例如,通過測量不同阻值電阻在不同電壓下的電流,來驗證歐姆定律的精確性;通過搭建簡單的RLC串聯電路,觀察電路在不同頻率下的阻抗特性,理解電感和電容在電路中的作用。 交流電路分析: 重點在於相量法和復數阻抗在交流電路中的應用。學生將學習如何測量正弦交流信號的幅值、頻率和相位,掌握RC、RL、RLC串並聯電路的諧振現象,以及功率因數及其補償。實驗設計會引導學生構建包含電感、電容和電阻的交流電路,測量不同參數下的電流和電壓,並計算電路的功率,深入理解功率因數對電路效率的影響。此外,還會涉及一些基本的交流發電機和變壓器原理的驗證實驗。 磁路與電磁感應: 實驗將深入探究磁場的基本性質、磁性材料的特性以及電磁感應定律。學生將通過測量磁感應強度、磁場強度,學習鐵芯磁路的計算與分析,並驗證法拉第電磁感應定律和楞次定律。例如,通過改變綫圈匝數或磁場強度,觀察感應電動勢的變化,從而驗證電磁感應定律。 二、模擬電子技術實驗 該部分內容是本書的重點之一,將帶領學生進入模擬信號的放大、處理和生成的世界。 半導體器件特性: 詳細介紹二極管、三極管(BJT和MOSFET)等基本半導體器件的工作原理和特性麯綫。學生將通過實驗測量這些器件的正嚮壓降、反嚮擊穿電壓、電流放大係數等關鍵參數,理解其伏安特性,並學習如何選擇閤適的器件應用於電路設計。例如,通過搭建簡單的二極管穩壓電路,驗證穩壓二極管的穩壓特性。 放大電路: 涵蓋瞭單級和多級放大器的設計與測試。學生將學習不同組態(共射、共集、共基)放大器的偏置電路、電壓增益、輸入輸齣阻抗以及頻率響應。實驗將引導學生設計具有特定增益和帶寬的放大電路,並分析溫度、電源電壓等因素對放大器性能的影響。重點會放在運算放大器(Op-Amp)的應用,例如配置成同相、反相放大器,以及如何利用其搭建積分、微分、加法、減法等通用模擬電路。 反饋與振蕩電路: 深入探討反饋在放大電路中的作用(負反饋和正反饋),以及振蕩電路的基本原理。學生將通過實驗驗證負反饋對放大器穩定性和失真的改善作用,並學習如何搭建正弦波振蕩器(如RC移相振蕩器、LC振蕩器)和非正弦波振蕩器(如多諧振蕩器)。對不同類型振蕩器的頻率穩定性、輸齣波形等進行測試分析。 濾波與信號處理: 介紹低通、高通、帶通、帶阻等濾波器電路的設計與實現。學生將學習如何根據特定應用需求,設計具有不同截止頻率和阻帶特性的濾波器,並通過實驗驗證其濾波效果。同時,會涉及一些基本的信號調理電路,例如差分放大器、電壓跟隨器等。 三、數字電子技術實驗 這部分內容將引導學生進入離散信號的世界,學習數字邏輯、組閤邏輯和時序邏輯電路的設計與實現。 基本邏輯門電路: 實驗將從最基本的邏輯門(與門、或門、非門、與非門、或非門、異或門)入手,驗證其邏輯功能,並學習如何利用這些基本門實現更復雜的邏輯功能。學生將通過麵包闆或萬用闆搭建電路,輸入不同組閤的邏輯信號,觀察輸齣結果。 組閤邏輯電路: 重點在於數據選擇器、譯碼器、編碼器、加法器、減法器等組閤邏輯電路的設計與應用。學生將學習如何根據真值錶和邏輯函數,使用門電路或集成芯片(如74係列芯片)來實現這些功能。例如,設計一個4選1數據選擇器,演示如何根據選擇信號輸齣不同的輸入數據。 時序邏輯電路: 介紹觸發器(RS觸發器、JK觸發器、D觸發器、T觸發器)的工作原理及其應用,以及寄存器、計數器、移位寄存器等時序邏輯電路的設計與實現。學生將學習如何搭建不同功能的計數器(如同步計數器、異步計數器),並理解其在數字係統中存儲和處理信息的作用。 集成電路應用: 介紹常用的數字集成電路芯片,如555定時器、鎖存器、數碼管驅動器等,並通過實驗學習它們的典型應用。例如,利用555定時器搭建方波發生器,或者用數碼管驅動器顯示計數器的結果。 四、電源技術與穩壓電路實驗 本部分內容關注為各種電子設備提供穩定可靠的電源。 整流與濾波: 實驗將涵蓋半波整流、全波整流(橋式和中心抽頭式)以及不同濾波電路(電感濾波、電容濾波、LC濾波)的設計與分析。學生將通過示波器觀察整流後的電壓波形,理解濾波的作用,並學習如何選擇閤適的濾波元件來降低輸齣紋波。 綫性穩壓電路: 重點介紹基於三極管或集成穩壓器(如78xx係列、LM317)的綫性穩壓電源的設計與測試。學生將學習如何根據輸齣電壓和電流需求,選擇閤適的穩壓芯片和設計輔助電路,並測試穩壓電源的負載調整率和綫性調整率。 開關穩壓電路(選講): 根據教學需要,可能會簡要介紹開關穩壓電路的基本原理,如 Buck 變換器、Boost 變換器等,讓學生瞭解其高效率的優勢。 五、微控製器與嵌入式係統基礎實驗(選講) 為適應當前電子技術發展趨勢,部分章節可能會涉及微控製器(MCU)和嵌入式係統的基礎知識與實驗。 微控製器接口與編程: 介紹微控製器的基本架構,如CPU、存儲器、I/O接口、定時器、中斷等。學生將學習使用C語言或匯編語言編寫程序,控製LED閃爍、讀取按鍵輸入、驅動顯示器等基本操作。 傳感器與執行器接口: 學習如何將常見的傳感器(如溫度傳感器、光敏傳感器)和執行器(如電機、舵機)與微控製器連接,並通過程序控製其工作。 實驗教學理念與方法 本書在實驗設計上,始終堅持以下幾個核心理念: 1. 理論指導實踐: 每個實驗項目都配有詳細的理論背景介紹、實驗原理闡述,確保學生在動手操作前對實驗內容有清晰的認知。 2. 循序漸進,難度遞增: 實驗項目從基礎概念驗證到復雜係統設計,難度逐級提升,幫助學生逐步建立自信,掌握更高級的技能。 3. 問題導嚮,啓發思考: 實驗中設置瞭多種思考題和討論題,鼓勵學生分析實驗結果,理解誤差來源,並嘗試優化電路設計,培養其獨立解決問題的能力。 4. 貼近實際,注重應用: 實驗內容的選擇盡量貼近實際工程應用,例如設計簡單的信號發生器、濾波器、數字時鍾等,讓學生感受到理論知識的實用價值。 5. 安全第一,規範操作: 強調實驗過程中的安全注意事項,引導學生養成規範操作的良好習慣,確保實驗過程的安全與順利。 6. 集成化與模塊化: 鼓勵學生利用現有的集成電路模塊和開發闆,快速實現復雜功能,以節省時間和精力,更專注於電路原理和係統設計的理解。 配套資源 本書在編寫過程中,力求提供完善的配套資源,例如: 實驗指導書: 提供詳細的實驗步驟、電路圖、元件清單和操作提示。 參考數據手冊: 提供常用電子元器件的數據手冊,方便學生查詢器件參數。 仿真軟件指導: 鼓勵學生使用電路仿真軟件(如Multisim, Proteus等)進行預習和結果分析,提高實驗效率。 習題與解答: 每章配有相關的習題,幫助學生鞏固知識,其中部分習題提供詳細解答。 適用對象 本書適用於高等院校電子信息工程、通信工程、自動化、電氣工程及其相關專業的本科生作為實驗教材。同時,對於從事相關技術工作的工程師,本書也是一本極具參考價值的實驗指南。 結語 《電工電子技術實驗》教材,不僅僅是提供一套實驗項目,更是一種思維方式的培養,一種實踐能力的鍛煉。通過本書的學習,我們希望每一位學生都能在電工電子技術的探索之路上,獲得紮實的理論基礎、精湛的實踐技能,並最終成長為能夠應對未來挑戰的優秀工程師。讓電路在手中誕生,讓技術在實踐中飛揚,是本書編寫者最殷切的期望。