《电工电子课程系列实验》教学计划与教学进度（2014~2015）
一、基本情况
学 时：56学时
学 分：1.0学分
适用范围：机械系本科生（非强化班）
先修课程：《电工学》、《电路》、《集成电子技术基础教程》
时 间：20014.10 ~ 2015.6
二、课程作用和具体目标
电工电子课程系列是属于机械学院电类实践课程，它与《电工学》、《电路》、《集成电子技术基础教程》理论课程同时进行。本实践课程的教学目的是通过大纲所列内容的学习与实践，提高学生对电路、数电以及模电的设计水平和工程实践能力，并对虚拟实验台有一定的了解。
三、教学方式与基本要求
1、本课程安排在二年级第二、三学期完成，第二学期完成8个实验共27学时，第三学期完成9个实验共29学时。
2、在进实验室前做好与所作实验相关的预习工作，认真撰写实验预习报告并由任课老师课内检查，未完成实验预习报告者不得进行实验。预习报告内容为：实验目的、实验原理及实验电路，实验内容及方法、原始参数记录表格，如果是设计题要写出设计过程、画出原理图并标注参数；如果是验证题要写出理论计算过程以及数据。
3、强电实验2人一组，弱电实验一人一组，实验在教师的指导下由学生独立完成，在原始参数记录表格中填写数据，记录所有要求观察的波形（必须记录在坐标纸上，并标注波形的各项参数）。
4、课后学生应独立规范地完成实验报告，严禁抄袭，抄袭者与被抄袭者一律记不及格，并
注明“抄袭”。下一次实验按时交阅上一次的实验报告。实验报告为：数据处理与误差分析、思考题、实验仪器、注意事项、分析讨论与创新。
最终交给老师的一份完整的实验报告格式如下：
1）实验目的
2）实验原理：不要照抄书上的，要简要概括。
3）实验内容： a、实验内容
b、设计过程、理论计算过程
c、实验数据（记录实验数据时，书上已给出表格的按书上表格记录，没有的要自拟表格，原则上不允许不画表格记录数据；对于所有要求观察记录的波形，必须记录在坐标纸上，并标注波形的各项参数，特别注明的除外。）
d、数据分析
4）实验仪器设备（包括名称、型号）
5）思考题：
5、实验注意事项
1） 安全；人身安全、设备安全；
2） 防火；不允许在实验室抽烟；
3）纪律：a、不迟到、不早退；
b、不大声喧哗，不穿拖鞋进实验室；
c、不乱搬仪器；
d、保持实验室整洁、卫生，离开实验室前要做到仪器、凳子摆放整齐，桌面、抽屉、地面无垃圾。做完实验未按要求放置仪器、整理探头，未关仪器电源，在抽屉内外及地面丢弃杂物等，视情节记违纪一次，违纪三次者不得参加考试。
四、教学内容安排
（一）第二学期教学内容安排
1、伏安特性的测试（4学时）（第9周）
（1）学习直流电源、数字万用表、晶体管图示仪的使用；
（2）用逐点法测量线性元件和非线性元件的伏安特性曲线；
实验内容：
必 做：（1）测试线性电阻的伏安特性；
参考教材《电工电子技术实践》中图1-13自拟测试电路，用表前法和表后法分别测量100Ω、1MΩ电阻的伏安特性，测试数据表格自拟，根据测试数据描绘电阻的伏安特性，并分析说明如何选用表前法和表后法。
100Ω电阻伏安特性测试数据表格：
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类别
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I/mA
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-3.0
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-2.0
|
-1.0
|
0
|
1.0
|
2.0
|
3.0
|
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表前法
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U/V
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表后法
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U/V
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1MΩ电阻伏安特性测试数据表格：
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类别
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I/uA
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-30
|
-20
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-10
|
0
|
10
|
20
|
30
|
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表前法
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U/V
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|
|
|
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表后法
|
U/V
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（2）测试非线性二端元件（稳压二极管）的伏安特性；
1）正向特性。按图1（a）所示接线，调节稳压电源US，使电流表的读数在0mA～20mA范围内取6组左右数据，记录稳压二极管的正向电压值及相应的电流值（为了能较好描绘伏安特性曲线，在电流变化急剧处需要多测量一些点）。
2）反向特性。按图1（b）所示接线，调节稳压电源US，逐渐增大稳压二极管上的反向电压，观察电流表的读数变化，直到电流突然增加时为止，记录其中6组左右稳压二极管反向电压值和相应的电流值（注意记录反向电流突然增加时电压的数值）。
3）描绘稳压二极管的伏安特性曲线。
表1 测量稳压二极管的伏安特性
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U/V
|
|
……
|
0
|
……
|
|
|
I/mA
|
-10
|
|
|
|
20
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（a）正向特性 (b)反向特性
图1 测量稳压二极管的伏安特性
选 做：用JT-1图示仪测量线性电阻、稳压二极管的伏安特性曲线。
注意事项：本次实验可以2位同学合作，但实验报告必须独立完成。
2、网络定理的验证与测试（4学时）（第10周）
（1）Multisim软件入门；
（2）应用Multisim验证基尔霍夫定律、叠加定理、戴维南定理。
实验内容：
必 做：（1）验证基尔霍夫定律；
（2）验证线性电路的叠加性和比例性；
（3）验证戴维宁定理。
（4）在上述内容中选择一项搭试电路进行验证，并比较软件仿真与实物实验的差异，分析其原因。
注意事项：（1）实验内容参见教材中实验三，采用Multisim软件进行测试，其操作方法参见教材中实验四；
（2）图1-18中470Ω改为4.7K，100Ω改为1K，200Ω改为2K；
（3）E1单独作用、E2=0时，不能将电源E2的正、负极直接短接，而是将E2电源断开后再将电路中E2位置处短接。
3、常用电子仪器的使用（一）（3学时）（第11周）
（1）掌握示波器、函数发生器、交流毫伏表的作用、使用方法、注意事项和面板上主控制件的名称及作用；
（2）掌握几种典型信号的幅值、有效值、周期等参数的测量方法。
实验内容：
必 做：（1）示波器校准信号的峰峰值、周期、高电平和低电平的测试；
（2）正弦波的测试；
（3）TTL信号高低电平的测量；
（4）叠加在直流上的正弦波的测试。
选 做：几种周期性信号的幅值、有效值及频率的测量。
注意事项：实验内容参见教材中实验一。
4、交流阻抗参数的测量和功率因素的改善（3学时）（第12周，强电实验）
（1）测量交流电路中的元件阻抗值；
（2）设计电路，学习提高功率因数的方法。
实验内容：
必 做：（1）用三电压表法测量交流电路中的RLC元件阻抗值；
测量表格如下：
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Z
|
测量参数
|
||
|
U/V
|
U1/V
|
U2/V
|
|
|
Z1
|
60
|
|
|
|
Z2
|
60
|
|
|
串联的已知电阻为50Ω，被测参数Z1：10Ω+L Z2：100Ω+C
其中L的电感量为114mH，内阻为26Ω。C电容量为10uF（几个规格的电容并联而得即2uF//8uF）
（2）用三表（电压表、电流表、功率表）法测量交流电路中的RLC元件阻抗值。
Z1：10Ω+L Z2：100Ω+C
其中L的电感量为114mH，内阻为26Ω。C电容量为10uF（几个规格的电容并联而得即2uF//8uF）
注意：Z1+Z2和Z1∥Z2，应判别呈容性电路还是感性电路，是容性电路时只计算电容量的大小，是感性电路时只计算电感量的大小。
测量表格如下：
|
Z
|
测量参数
|
||
|
I/A
|
U/V
|
P/W
|
|
|
Z1
|
0.3
|
|
|
|
0.6
|
|
|
|
|
Z2
|
0.3
|
|
|
|
0.6
|
|
|
|
|
Z1+Z2
|
0.3
|
|
|
|
0.6
|
|
|
|
|
Z1//Z2
|
0.3
|
|
|
|
0.6
|
|
|
|
3）功率因数的改善
分别并联10uF、24uF的电容，观察并分析功率因数的变化情况。
5、一阶电路时域响应（一）（4学时）（第13周）
（1）示波器、信号源的使用；
（2）一阶电路时间常数的测量；
（3）研究RC电路的方波响应；
（4）研究RC微分、积分电路对方波激励的响应。
实验内容：
必 做：（1）研究RC电路的方波响应
（2）微分电路
注意事项：（1）实验内容参见教材中实验七
（2）教材中图1-35（b）的R取10KΩ。
6、电路频率特性（3学时）（第14周）
（1）掌握用Multisim软件中的博德仪（Bode Plotter）测试RC电路的频率特性；
（2）设计一阶RC低通电路并用实验验证；
（3）设计二阶RC低通电路并用实验验证。
实验内容：
必 做：（1）设计一个带宽为150KHz的一阶RC低通电路，并用Multisim软件测试其频率特性；
（2）设计一个带宽为50KHz、品质因数为0.707的二阶RLC低通电路，并用Multisim软件测试其频率特性和品质因数；
选 做：设计一个具有选频特性的二阶RLC带通电路，要求选择所需要的频率为30KHz。用Multisim软件测试其频率特性和品质因数大小。
注意事项：用Multisim软件中的博德仪（Bode Plotter）测试RC电路频率特性的方法参见教材中实验八。
7、三相交流电路（3学时）（第15周，强电实验）
（1）判断三相电源相序；
（2）三相负载Y型联结电路的电压、电流和负载功率的测量。
（3）三相负载△型联结电路的电压、电流和负载功率的测量。
实验内容：
必 做：（1）判定三相电源的相序；
（2）测量三相负载星形联结电路的电压、电流和负载功率；
（3）测量三相负载三角形联结电路的电压、电流和负载功率。
注意事项：（1）实验内容参见教材中实验六；
（2）负载星形接法时短路情况不做；
（3）判断相序，串联电容为4uF；
（4）每相负载均为40W+40W灯泡。
8、三相异步电动机及其继电接触器控制（3学时）（第16周，强电实验）
（1）了解并熟悉继电器、接触器、按钮、行程开关等控制电器的结构、工作原理及正确使用方法；
（2）三相异步电动机的直接起动控制电路设计；
（3）三相异步电动机的正反转控制电路设计；
（4）三相异步电动机的Y-△起动控制电路设计。
实验内容：
必 做：（1）设计一个三相异步电动机的直接起动控制电路（具有自锁功能）；
（2）设计一个三相异步电动机的正反转控制电路；
（3）设计一个三相异步电动机的Y-△起动控制电路。
（二）第三学期教学内容安排
9、常用电子仪器的使用（二）（3学时）（第6周）
《常用电子仪器的使用》实验是实践环节中极其重要的训练过程，本学期实践教学过程中每次实验测量数据、波形必须使用，要求学生牢固掌握仪器的基本原理、基本使用方法、使用注意事项，以适应科学实验和工程实践的需要。
实验内容：
必 做：（1）相位差的测量；
（2）半波整流电路的纹波电压的测量；
注意事项：实验内容参见教材中实验一。
10、单级低频电压放大器（4学时）（第7周）
（1）静态工作点对动态范围的影响；
（2）主要动态参数分析与测试；
（3）放大器幅频特性的测试。
实验内容：
（1）放大器静态工作点的调整及测量；
（2）放大器电压放大倍数Au、输入电阻Ri、输出电阻Ro的测量；
（3）观察静态工作点不同对输出波形的影响；
（4）测量放大器的最大不失真输出电压。
（5）上限频率fH、下限频率fL的测量（选做）。
注意事项：（1）实验内容参见教材中实验十一；教材中图2-6改为下图：
RB1
b
c
e
图2单管共射放大器
（2）静态工作点VB、VE、VC应该用万用表直流电压档测量。
（3）一般采用教材中所述的间接测量法测量工作点电流ICQ，即缓慢调整Rw，用万用表测量RC两端的电压折算电流值）
（4）信号大小（有效值）应该用交流毫伏表测量。
（5）测量放大倍数时，双踪显示Vi、Vo，观察输出波形应不失真。
（6）观察静态工作点不同对输出波形的影响时要缓慢调整Rp，定性画出工作点偏高、偏低、适中三种情况的波形。
（7）测量fH,fL时应注意，f变化时信号源输入电压大小会略有变化，需调节，保持Vi=5mv不变。
11、差动放大器（虚拟实验）（3学时）（第8周）
（1）差动放大器应用；
（2）学习在虚拟电子实验台上进行静态工作点分析；
（3）用虚拟示波器测量电压波形，区分差模电压、共模电压；
（4）用Multisim分析放大器的频率特性。
实验内容：
（1）静态工作点的分析；
（2）差模电压放大倍数的分析
（3）频率特性的分析
（4）差模电压传输特性的分析
（5）共模电压放大倍数的分析
注意事项：实验内容参见教材中实验十二。
12、运算放大器的应用一（3学时）（第9周）
（1）了解理想运算放大器虚短、虚断概念，运放的线性运用，相位补偿，调零和平衡电阻的作用
（2）掌握由运放构成反向比例、同向比例放大器的工作原理，学会用示波器X-Y显示方式显示和测量电压传输特性的方法。
（3）双电源的接法。
实验内容：
（1）反相输入比例运算电路；
（2）同相输入比例运算电路（只做正弦波输入时用示波器观察电压传输特性）。
注意事项：（1）实验内容参见教材中实验十三。
（2）教材中表2-7改为：
|
Ui/V
|
2
|
（转折点电压值）
|
0.5
|
0
|
-0.5
|
（转折点电压值）
|
-2
|
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U0/V
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U_/V
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Auf= U0/ Ui
|
|
|
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|
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13、运算放大器的应用二（3学时）（第11周）
加法器的应用：直流偏置电压调整；波形的叠加
实验内容：
设计一加法器，实现U0=－（Ui1+5Ui2）。Ui1加1V的直流信号，Ui2加频率为1KHz、峰峰值为0.2V的正弦波，用示波器观察输入电压Ui2和输出电压U0的波形，并测出相应的参数。
14、积分器、比较器的设计和调试方法（3学时）（第12周）
（1）积分器特性分析
（2）比较器电路的设计及分析；
实验内容：
（1）积分器；
（2）滞回比较器。
注意事项：（1）实验内容（1）参见教材中实验十三；实验内容（2）参见教材中实验十五；
（2）滞回比较器，用两只稳压管接成双向稳压电路。输入信号应足够大，运放才能工作至限幅区。
15、集成门电路与组合逻辑电路（4学时）（第13周）
（1）门电路动态特性与驱动能力测试；
（2）OC门电路的应用
（3）用与非门设计BCD码制判别电路；
（4）用译码器和与非门设计全减器
实验内容：
（1）用与非门设计BCD码制判别电路（教材实验十九实验内容1）；
（2）用译码器和与非门设计全减器（教材实验十九实验内容5）。
（3）测试与非门的逻辑功能（教材实验十八实验内容1，选做）；
（4）集电极开路与非门（74LS01）（教材实验十八实验内容2，选做）。
注意事项：（1）全减器，74LS138应注意A2是高位，使能端接法，输出低电平有效；
（2）选做题（2）中的“三路信号分时传送”改成“两路信号分时传送”；
（3）OC门使用时，集成电路本身电源Vcc不能忘接。
（4）OC门必须接上拉电阻，OC门输出与上拉电阻上的电源Ec有关，但Vcc始终为5V不变。
（5）Ec从+5V改为+10V时，小心不要将Vcc电源也接成10V，Ec和Vcc分两组电源接入。
16、D触发器电路设计（3学时）（第14周）
（1）D触发器的认识
（2）运用D触发器设计计数器、移位寄存器；
实验内容：
（1）用74LS74设计一个模十计数器（即0~9循环显示）
（2）广告流水灯设计
共有8个灯，要求用74LS138及74LS74设计电路，始终使灯为1暗7亮，且这一暗灯循环右移。搭试电路，将时钟脉冲接自单脉冲进行静态验证，观察每来一个脉冲暗灯的移动情况；将时钟脉冲接自连续脉冲，调低频率观察暗灯的移动情况。
（3）触发器逻辑功能测试（选做）
注意事项：为使工作可靠，不用的输入端应按逻辑功能要求接在高电平或低电平，不要悬空。
17、计数器电路设计（3学时）（第15周）
（1）时序逻辑电路的设计和调试方法；
（2）集成计数器等中规模集成时序逻辑电路的使用方法。
实验内容：
（1）设计简易数字钟
设已有周期为1min和周期为1h的时钟脉冲，要求用74LS161设计数字电子钟的“分”（0~59）或“时”（0~23）的计时电路，搭试电路进行静态验证，并动态观察且记录“分”或“时”计数电路中的时钟脉冲及计数器输出最高位的波形。
（2）设计步进电动机脉冲电源电路
用74LS194设计一个驱动四相绕组的步进电动机的脉冲电源电路，要求步进电动机为四相八拍工作方式，能正、反转。正转时步进电动机四相八拍通电顺序是：A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A，反转时通电顺序是：A-AD-D-DC-C-CB-B-BA-A。搭试电路进行静态验证，并驱动电机观察电机的运行情况。
五、考试
操作考试时间：第十六周周末
综合成绩考核办法：
1、学习态度、遵守纪律、实验报告简洁完整，有创造性，书写完整 20%
2、课堂实验：实验能力，主动分析和解决实验过程中所遇到问题的能力及实验情况，独立分析、解决问题能力 20%
3、操作考试 60%
总评按优、良、中、及格、不及格评分。
六、主要参考书
1、秦曾煌主编。《电工学》上册、下册（第五版） 北京：高等教育出版社，1999年。
2、李桂安主编。《电工电子实践初步》 南京：东南大学出版社，1999年。
3、王澄非主编。《电路与数字逻辑设计实践》 南京：东南大学出版社，1999年。
4、王尧主编。《电子线路实践》 南京：东南大学出版社，1999年。
注：所有实验都是在金智楼完成，其中，强电实验在二楼电工实验室，其余实验在四楼电子技术实验室。