电路分析基础实验教 学 课 件信息工程大学理学院电子实验中心实验一、电子技术实验基础知识
课程概述(内容要求)
基础知识(电子元器件)
直流仪器(数字万用表)
电阻、电容等元器件测量一 课程概述
1.电子技术实验的课程体系
2.电路分析基础实验的教学目标
3.实验程序
4.实验报告
5.实验室规则
6.课程成绩考核评定电子技术基础实验课程体系
电路分析基础实验 (本学期 )
开课学期,第 3学期
课程性质,必修( C)
教学时数,30
授课对象:本科各专业
现代电子线路 (上 )实验(第 4学期)
20教学时、必修( C)
数字技术基础实验(第 4学期)
20教学时、必修( C)
电路分析基础实验课程教学目标
电子元器件的特性,识别、应用
常用电子仪器的原理,正确使用
基本电参量的 测量方法 与技术
基本技能- 连接、组装、调试,排除故障
简单 电路设计,基本 分析,解决 问题能力
电子设计自动化 (EDA)应用(课外)
科学 实验报告 撰写
电路分析基础实验内容
实验 1:电子技术实验基础知识
实验 2:直流仪器使用
实验 3:基尔霍夫定理和叠加定理
实验 4:戴维南定理
实验 5:交流仪器的使用 (一 )( 操作使用 )
实验 6:交流仪器的使用 (二 )( 实践应用 )
实验 7:频率特性测试
实验 8:一阶电路时域响应
实验 9:二阶电路阶跃响应
实验 10:RLC串联谐振
考试(十八周抽考以上题目及内容)
电路焊接技术(下学期开学后前 2周)
收音机组装、调试(下学期开学后前 4周)
电子技术实验程序
1)课前预习; 2)实验操作; 3)实验报告课前预习,(撰写 预习报告 )
认真阅读实验内容 (课件 )、要求及相关的理论知识,进行实验方案设计; (参考教材 )
写出实验步骤,画出实验原理图、测试电路图及原始数据表格;
写出并提交预习报告。 (教员检查记录 )
(实验 2开始提交预习报告、实验报告 )
实验操作 (课堂实验完成后需 经教员验收、签字 )
根据内容要求组装电路,进行不通电检查,配臵测试设备、系统;
电路测试,先通电检查、粗测电路是否正常,再详细测试电路的各项参数、性能指标;
及时、真实记录测量数据、观测波形,并与理论值比较,获得可信的实验结果;
复杂电路和综合实验,应注意分级调试,再连起来,
对系统进行测试。
电子技术实验程序- 实验操作实验报告,(实验总结补充预习报告完成后续内容 )
原始实验数据处理;
误差计算与分析;
实验结果分析,获得相关结论;
对实验中的故障、现象和问题进行分析、讨论;
最后完成实验报告。
电子技术实验程序- 实验总结
实验报告具体要求
1?标题、信息齐全 (实验名称、队别、专业、姓名、
学号、区号、桌号、星期、节次、日期等 );
2?实验报告内容完整 (包括 6项内容 );
3?实验报告图表应用尺子画,根据要求选用合适坐标纸 (直角、对数 ) 描绘波形图与曲线图;
4?电路图中应标出信号源、元器件符号及参数、
关键信号;
5?图表 标明参量、单位、分度,数据按有效数字。
实验题目一、实验目的二、实验设备 ( 型号、指标、应用等 )
三、实验原理 ( 原理图、计算公式 等 )
四、实验内容 ( 方法数据处理分析 等 )
1 ……
2 ……
五,实验总结 ( 结果、结论等 )
六,问题讨论 ( 解决、发现、探讨等)
电路图 表 格 波形图
实验报告格式
实验室规则
1、学员按照实验 课表 的规定时间 上课,不得迟到,早退 和中途离开,中途离开超过 15分钟,
按旷课处理;如因故不能按时到课,须提交经教务办和所在旅、大队共同签署的 请假报告 (并报请指导教员),经批准后,方可在所安排的自主实验时段补做实验。
2、实验前,学员必须进行预习,认真阅读实验内容、要求及相关的理论知识,进行实验方案设计,写出实验步骤,画出必要的实验原理图,并 写出预习报告 。 没有预习报告,不得进入实验室进行实验操作 。
实验室规则
3、上课应带齐所需 教学用品 (实验工具包、元器件、指导书、草稿纸、坐标纸、直尺等 )。
4、进实验室穿鞋套,按指定桌号就位,就位后检查实验台仪器设备是否完好无缺。
5、应遵守 课堂纪律,保持实验室肃静、整洁,
严禁大声喧哗、打闹、调位、串位、吃零食、
丢弃杂物等。
6、认真听讲,严格遵守仪器操作规程,实验中发现问题,及时报告教员,不得自行处理,
不得挪用其它桌上的仪器设备。
7、实验完毕,保持好实验电路,应由教员检查实验结果,经教员认可签字后,将仪器设备、
凳子摆放整齐,方可离开。
8、实验报告一人一份,三天内交 (按区交到指定教员)。
9、自主实验时间段补做实验、重做实验内容,
需出示学员证、预习报告,实验结束经指导教员验收,签字有效 。
实验室规则
实验成绩评定考核实验报告成绩
A(优 ),B(良 ),C(合格 ),D(不合格 )
课程成绩
1)预习报告与实验报告,30%;
2)考试,20% (规定时间,完成规定内容 );
3)实验操作,40%(平时实验操作 20% 收音机组装 20%);
4)其他,10%( 考勤与课堂表现 ) 。
1.电阻器 (resistor)
电阻是用导体制成具有一定阻值的元件,与导体的尺寸、材料、温度有关。
作用,主要职能就是阻碍电流流过,应用于 限流,分流,降压,分压,负载与电容配合作滤波器及阻 匹配 等。
表示,电阻在电路中用,R” 加数字表示,如:
R15表示编号为 15的电阻。
R15 R15
二 元器件基础知识分类,
a.按阻 值 特性,固定电阻、可调电阻、特种电阻 (敏感电阻 )。
固定电阻,不能调节 。
可调电阻,可以调节 。 例如收音机音量调节,应用于电压分配 ( 称之为电位器 )。
b.按制造材料,碳膜电阻,金属膜电阻,线绕电阻 等。
C.按安装方式,插件电阻,贴片电阻。
电阻器 (resistor)
常见电阻图示,
插件电阻贴片电阻特种电阻可调电阻电阻主要参数
a.标称阻值,标称在电阻器上的电阻值,单位 Ω,
kΩ,MΩ 。 (1MΩ=1000KΩ 1KΩ=1000Ω)
标称值是根据国家制定的标准系列标注的,不是所有阻值的电阻器都存在。
b.允许 误差,电阻器实际阻值对于标称值的最大允许偏差范围称为允许误差。误差代码 F(± 1% ),
G (± 2% ),J (± 5% ),K (± 10% ) … 。
c.额定功率,指在规定的环境温度下,在长期连续工作而不损坏或基本不改变电阻器性能的情况下,
电阻器上允许的消耗功率 (瓦 ) 。常见的有 1/16W、
1/8W,1/4W,1/2W,1W,2W,5W,10W。
阻值和误差的标注方法
a.直标法,主要参数和技术性能用数字或字母直接标注在电阻体上。 eg:5.1kΩ5% 5.1kΩ J
阻值和误差的标注方法
b.文字符号法,将文字、数字两者有规律组合起来表示电阻器的主要参数。 eg:0.1Ω=Ω1=0R1,
3.3Ω=3Ω3=3R3,3K3=3.3KΩ 。
c.贴片电阻标注方法,前两位表示有效数,第三位表示有效值后加零的个数。
0-10欧带小数点电阻值表示为 XRX,RXX。
eg,2R2=2.2Ω
471=470Ω
105=1M
A B C A B C D
C10AB? D10A B C?
阻值和误差的标注方法
d.色标法,用不同颜色色环表示电阻器阻值及误差等级,普通电阻一般有 4环表示,精密电阻用 5环,
对于 4环电阻器,第 1,2环表示两位有效数字,第
3环表示倍乘数,第 4环表示允许偏差;
对于 5环电阻器,第 1,2,3环表示三位有效数字,
第 4环表示倍乘数,第 5环表示允许偏差色标法,
棕 色 /间隔大色环电阻第一环如何确定
a.四环电阻,表示误差色环只有 金色 或银色,色环中的金色或银色环一定是第四环。
b.五环电阻,
(1)从阻值范围判断,因为一般 电阻范围 是 0~
10M,如果我们读出的阻值超过这个范围,可能是第一环选错了。
(2)从误差环的颜色判断,表示误差的色环颜色有银、金、紫、蓝、绿、红,棕,如里靠近电阻器端头的色环不是 误差颜色,则可确定为第一环。
普通电阻的选用常识
a.正确选有电阻器的阻值和误差,
阻值选用,原则是所用电阻器的标称阻值与所需电阻器阻值差值越小越好。
误差选用,时间常数 RC电路电阻误差尽量小,
一般 1~ 5%以内。退耦、反馈、滤波、负载电路对误差要求不太高,可选 5%-10%的电阻器。
b.注意电阻器的极限参数,
额定电压,当实际电压超过额定电压时,即便满足功率要求,电阻器也会被击穿损坏。
额定功率,额定功率应大于实际承受功率两倍以上,保证长期工作的可靠性 (降额应用)。
c.要首选 通用 型电阻器,
通用型电阻器种类较多、规格齐全、生产批量大,且阻值范围、外观形状都有挑选余地,便于采购、维修。
d.根据 电路特点 选用,
高频电路,分布参数越小越好,应选用金属膜电阻、金属氧化膜电阻等高频电阻。
低频电路,绕线电阻、碳膜电阻都适用。
功率放大电路、偏臵电路、取样电路,电路对稳定性要求比较高,应选温度系数小的电阻器。
e.根据电路板大小选用电阻,封装、大小。
普通电阻的选用常识可变式电阻器可变式电阻器分为滑线式电阻器和电位器。电位器的运用比较广泛,常见的有:
1) 普通旋转式 ( 带开关 ) 电位器
2) 超小型带开关电位器
3) 直滑式电位器
4) 多圈电位器
5) 微调电位器
6) 双连电位器电位器的文字符号为,RP,RW”,
图 (a)为电位器一般符号 。
图 (b)为带开关电位器符号 。
电位器使用一般连接方法:
100kA B
C RAB=100K?
RAC+RCB=RAB
可变式电阻器电位器的主要参数除标称阻值和额定功率外,
还有阻值变化特性。
常用的有:
1)直线式( X)
2)指数式( Z)
3)对数式( D)
直线式适用于大多数场合,指数式适用于音量控制电路,对数式适用于音调控制电路。
可变式电阻器电阻器实际应用中其它 特性温度特性:温度系数、阻值变化、应用?
频率特性,
Stray C between the
terminals等效并列电容
Stray L from leads (and
windings of wire-
wounds)等效串联电感
The Resistor
we wanted
高频时电阻谐振特性?
实际电阻具有高频 等效并列电容和串联电感
1)概念,
构成,由两个金属电极中间夹一层绝缘介质构成。当在两极间加上电压时,电极上储存的电荷。电容是一种储能元件,电容量是电容器储存电荷多少的一个量值。
作用,调谐,滤波、耦合、隔直,交流 旁路和能量转换(储能 )。
电容在电路中一般用,C” 加数字表示。
(如 C25表示编号为 25的电容)
2 电容器( capacitor)
2)电容的分类,
a.按介质不同分,空气介质、纸质、有机薄膜、
瓷介质、云母、电解电容等。
常用的 瓷片电容器,独石电容器铝电解电容器,钽电解电容器
b.按结构,固定电容、半可变电容、可变电容。
C.按安装方式,插件电容、贴片电容。
3)常见电容器图示,
积层贴片电容 钽电解电容铝电解电容 瓷片电容金属膜电容安规电容独石电容 涤纶电容可变电容
4)电容器的主要参数,
a.标称容量,标称在电容器上的容量称为标称容量。单位为法拉 (F)。常用单位,微法 (μF)纳法
(nF)皮法 (pF)。 1法拉 (F)= 106微法 (μF)
1μF= 103纳法 (nF)= 106皮法 (pF)
b.允许误差,电容的实际容量相对于标称值的最大允许偏差范围称为允许误差。
c.额定电压,电容器在规定的工作温度范围内,长期可靠工作所能承受的最高电压。
d.绝缘电阻,电容器两极间的电阻,又叫漏电电阻。
理想电容器绝缘电阻为无穷大,实际有漏电阻。
绝缘电阻越大,表明电容器质量越好。 R=U/I
a.直标法,在电容器的表面直接用数字或字母标注出标称容量,额定电压等参数。
b.数字和 文字标注,用 2-4位数字和一个字母表示电容器容量大小。数字表示有效数值,字母 m,μ、
n,p等表示数量级,1F=106 μF =109nF= 1012pF
c.三位数字表示法,前两位有效数字,第三位表示有效数字后面加零个数,但如第三位数字为 9,则 9表示乘 0.1。单位 pF,229表示,22× 10-1pF=2.2pF
103表示,( 10× 103) pF=10000pF=0.01μF
d.色标法:同电阻标法。
5)容量和误差的标注方法,
6)误差代码及额定电压代码,
在实际应用维修中,电容器的故障主要表现为:
( 1)引脚腐蚀致断的开路故障。
( 2)脱焊和虚焊的开路故障。
( 3)漏液后造成容量小或开路故障。
( 4)漏电、严重漏电和击穿故障。
7)实际电容器等效参数特性
Leakage R
漏电阻
Stray L from leads and
internal plate structure
等效串联电感
The Capacitor
we wanted
理想电容电容串联谐振电路特性 A series resonant circuit
1)概念,
能产生电感作用的元件统称为电感原件。
作用,阻交流通直流,阻高频通低频 (滤波 )。
电感器的文字符号为,L”,图形符号如图所示 。
3 电感器 (inductor)
2)电感器的分类,
a.按导磁体性质分类,空芯线圈,铁氧体线圈,铁芯线圈,铜芯线圈 。
b.按工作性质分类,天线线圈,振荡线圈,
扼流线圈,陷波线圈,偏转 。
c.按绕线结构分类,单层线圈,多层线圈、
蜂房式线圈 。
3.常见电感器图示,
空芯线圈铁氧体线圈固定电感器磁珠电感铁氧体 磁芯 电感 线圈微电路应用的贴片电感
3.常见电感器图示- 贴片电感
4)电感器的主要参数,
a.标称 电感量,电感器上标注电感量大小,表示线圈本身固有特性,主要取决于 线圈圈数,结构及绕制方法,与电流大小无关,反映电感线圈存储磁场能能力,也反映电感器通过变化电流时产生感应电动势的能力,单位为亨 (H),
1H=1000mH,1mH=1000μH
b.允许 误差,电感实际电感量相对于标称值的最大允许偏差范围,误差代码,
c.感抗 XL:电感线圈对交流电流阻碍作用的大小称感抗 XL,单位是欧姆 。 它与电感量 L和交流电频率
f的关系为 XL=2πfL 。
d.品质因素 Q:表示线圈质量的一个物理量,Q=XL/R
为感抗 XL与其等效的电阻的比值 。 线圈的 Q值愈高,回路的损耗愈小 。 线圈 Q值与导线直流电阻,
骨架介质损耗,屏蔽罩或铁芯引起损耗,高频趋肤效应影响等因素有关 。 Q值通常为几十到 一 百 。
e.额定电流,额定电流是指能保证电路正常工作的工作电流。
4)电感器的主要参数,
5)感量和误差的标注方法,
a.直标法,在电感线圈的外壳上直接用数字和文字标出电感线圈的电感量,允许误差及最大工作电流等主要参数。
b.色标法,同电阻标法,
单位为 μH
电感器的实际工作电流必须小于额定电流,
否则电感线圈将会严重发热甚至烧毁 。
6)电感实际应用特性,
Stray C between turns
等效并列电容
Stray R from windings
等效串联电阻
The inductor we
wanted L
理想电感实际电感并联谐振电路特性
A parallel resonant circuit
1)概念,半导体二极又称晶体二极管,简称二极管,
由一个 PN结加上引线及管壳构成。具有 单向导电性,为非线性元器件。
作用,检波,整流 1N4004,开关、稳压、隔离
1N4148,极性保护,编码控制、调频调制和静噪等电路中。
4 晶体二极管晶体二极管图符号 D
2)二极管的分类,
a.按材料分,锗二极管 硅二极管
锗管导通电压,0.2-0.3V
硅管导通电压,0.6-0.8V
导通电压,当正向电压超过某一数值后,二极管导通,正向电流随外加电压增加迅速增大,
该电压称为导通电压。
b.按作用分,整流二极管、稳压二极管、开关二极管、发光二极管、光敏二极管等。
3)常见二极管图示,
LED 红外光发射管红外光接收管发光二极管稳压二极管、开关二极管整流二极管二极管正负极 判断,
普通二极管外壳上印有型号和标记,箭头所指方向或靠近 色环 一端为阴极 (N极,负极 ) 。
用指针万用表测正向电阻小,反向电阻无穷大。
用数字万用表测二极管时,红表笔接正极,
黑表笔负极,测得阻值是正向导通阻值。
若正、反向电阻均为零,说明内部击穿短路若正、反电阻均为无穷大,说明内部开路。
二极管负极标识
1)概念,
半导体三极管也称双极型晶体管,晶体三极管,简称三极管,是一种电流控制电流的半导体器件。
作用,把微弱信号放大成辐值较大的电信号,也用作无触点开关 。
5 晶体三极管
2)三极管的分类,
a.按材质分,硅管、锗管
b.按结构分,NPN,PNP
c.按功能分,开关管、功率管、
达林顿管、光敏管等。
3)常用三极管图示,
4)三极管的主要参数,
a,特征 频率 fT:当 f= fT时,三极管完全失去电流放大功能,工作频率大于 fT,电路将不 正常 工作,
b,工作电压 /电流,用这个参数可以指定该管的电压电流使用范围,
c,hFE:电流 放大倍数,
d,VCEO:集电极发射极反向击穿电压,表示临界饱和时的饱和电压,
e,PCM:最大允许耗散 功率,
f,封装形式:指定该管的外观形状,如果其它参数都正确,封装不同将导致组件无法在,
5)判断基极和类型 (参考教材资料 )
晶体三极管基极 b,发射极 e和集电极 c,使用中应识别清楚
1)概念,
采用半导体制作工艺,把多个元器件及连接导线制作在同一块半导体基片上所得到器件,
通常称为 IC,integrated circuit。
特点,体积小、功耗小、可靠性高、成本低应用,自动控制、测量仪器、通信、电子计算器等科学领域,
封装,圆形金属封装、陶瓷或塑料封装、
双列直插单、列直插式封装等,
(SIP,DIP,SOP,SSOP,PLCC,BGA… )
6集成电路
2)集成电路的分类,
a.按功能结构,
数字集成电路,用来产生、放大和处理各种数字信号(指在时间上和幅度上离散取值的信号 ).
模拟集成电路,用来产生、放大和处理各种模拟信号 (指在时间上和幅度上 连续 取值的信号 ).
b.按集成度高低,
小规模 IC:集成 100个元器件或 10个门电路,
中规模 IC:集成 1000个元器件或 10-100个门电路,
大规模 IC:集成 1000个以上器件或 100个以上门电路,
超大规模 IC:集成 10万个以上元器件或 1万门电路,
c.按制作工艺,
半导体集成电路,
双极型,用电子和空穴两种载流子导电,工艺复杂,功耗较大,技术成熟 (TTL,ECL,HTL,STTL等 )
单极型 (MOS):用一种载流子导电,工艺简单,
功耗较低,易制成大规模 IC(CMOS,NMOS,PMOS)
膜集成电路,分为厚膜集电路和薄膜集成电路,
混合集成电路,在无源膜电路上外加半导体集成电路或二极管晶体管等有源器件构成的电路,
2)集成电路的分类,
3)集成电路引脚识别,
a,单列式,定位标记有缺角、小孔、色点、凹坑、
线条色带等,识别时引脚朝下,让定位标记对着自己,从标记侧第一只引脚数起,依次为 1,2,3…
b,圆形和菱形封装,引脚对着自己,由靠近定位标记引脚开始,顺时针方向依次 1,2,3…
c,双列式,定位标记有色点、半圆缺口、凹坑等,识别时集成电路水平放臵,引脚向下,标记对着自己,
从标记按逆时针方向,依次为 1,2,3…
d,四边形,定位标记有色点,缺口等,识别时引脚向下,标记对着自己,从标记按逆时针方向,依次为 1,
2,3…
4)常见 IC外形图示,
BGA
SIP单列式
DIP双列式
SOP贴片
SSOP
PLCC
四边形
5)集成电路的主要参数,
a.电源电压,它是指加给集成电路电源引脚的工作电压值,
b.电平 /电压极限,它是指集成电路输入输出电平 /电压的最大最小值,
c.功耗,集成电路能承受的最大耗散功率,
d.工作环境温度,指 IC在工作时,不能超过的最高温度和所需的最低温度,
用数字万用表检测配发的电阻、电容等器件参数,并与标称值比较,分析计算误差。
色环金属膜电阻 (16个 ):误差 ± 1%、功率 0.25W
511 1001 2001 3001
5101 1K3 1.5K2 2K1
3K2 6.2K1 10K1 100K1
独石电容 (2个 ),误差 ± 10%,耐压 63V
2200pF 0.047?F
电感 (1个 ):10mH 电流 <100mA (实验室共用 )
实验 内容与要求
MS8215数字万用表
MS8215采用 3 3/4位数字表显示,读数精确、
直观测量参量:
直流和交流 电压直流和交流 电流电阻电容二极管正向压降电路蜂鸣通断实验内容要求
1.根据 色标法正确识别电阻器标称阻值及误差等级,并用 万用表电阻档测试验证 阻值,
记录结果,比较分析误差注意:正确使用 MS8215
万用表电阻档实验内容要求
2.正确识别电容器,根据三位数字表示法直读标称容量,记录电容数字编码和标称容量,与测量值比较注意,MS8215万用表测电容方法
3.识别、检测电感 (测电阻方法判断内部开路)