电路与电子学实验 1

一、实验课上课要求：

1、检查报告 2、讲课主要内容 ① 实验要求 ② 预习 ③ 实验目的 ④ 实验原理 ⑤ 实验总要求 ⑥ 实验操作

第一次讲课一个小时左右，以后的讲课时间大约十分钟即可。 3、收实验报告，要求学生预习下一次实验

4、书中*部分都不做，为选学内容 5、平时成绩占100％ 二、具体实验课时安排：

1、实验一与实验七一起4个学时，按情况分配学时。 2、实验二3个学时 3、实验五3个学时 4、实验八3个学时

5、实验十一和实验十二4个学时，每个实验各两个学时 6、其他实验都不做，作为选学内容

实验一 常用电子仪器的使用 3学时

一、实验目的

1．了解常用电子仪器的主要技术指标、性能、仪器型号、面板上各旋钮和开关功能作用。 2．初步掌握常用电子仪器的使用方法和一般的测量技术。 3．学会正确使用与本实验有关的仪器。 二、实验仪器

实验仪器的型号、主要功能以及主要特点如表1.1。 表1.1验仪器

序号 1 仪器名称 模拟电路实验箱 型号 SBL型 主要功能 提供电源、元器件、组装电路及实验平台 主要特点 功能强、操作方便 功能强、读数直观 携带方便 性能可靠、频率宽 功能强、测量精度高 宽测量范围、宽频率 2 3 4 数字万用表 指针式万用表 功率函数信号发生器 CDM-8045A型 测量交直流电压、电流和电阻 500HA型 SP1631A型 测量交直流电压、电流和电阻 信号源、频率计 观察信号波形、测量电压大小、周期等参数 测量交流电压有效值 5 双踪示波器 CS-4125A型 6 交流毫伏表 WY2174A型 三、实验预习

1．熟读附录A（P142）中有关电工电子实验台、模拟电路电路实验箱、数字万用表、功率函数信号发生器、双踪示波器等仪器仪表使用方面的内容。了解表1.1关电子仪器的主要技术指标和工作原理，理解其面板上各开关、旋钮的作用和使用方法等。

2．根据被测量的内容和要求（如交、直流电压和电流，测量精度高低、测量条件，交流信号的波形及频率高低等），正确选用测量仪器。

3．使用示波器时，若要达到如下要求应调节哪些旋钮和开关？ （1）波形清晰，亮度适中。 （2）波形稳定。 （3）移动波形的位置。 （4）改变波形显示的周期个数。 （5）改变波形的峰－峰高度。

（6）同时观察两路波形。 四、实验原理及说明

功率函数发生器输出的正弦波、三角波、锯齿波为连续变化的模拟电信号，其输出的脉冲信号为快速变化的数字信号，其中正弦波和脉冲信号是最常用的电信号。正弦波的主要参数如图1.1（a）所示：其中V表示电压有效值，Vp表示电压峰值，Vpp表示电压峰峰值；T表示周期，f表示频率。脉冲信号的主要参数如图1.1（b）所示：其中VM表示电压幅值；T表示周期，f表示频率；Tp表示脉宽，D表示占空比。方波是脉冲信号中的特例，其占空比为1：2。

V V Vp V T/2 T Tp t0 VM0 Vpp t T

a) 正弦波 b) 脉冲波

图1.1 正弦波和脉冲波的波形及主要参数 交直流电压表各种电参数之间的关系为： Vpp2Vp22V，Vp2V

T1/f，DTp/T

电参数测试线路连接示意图如图1.2所示。 五、实验内容及步骤

1．直流电压的选择、调节与测量

模拟电路实验箱或功率函数信号发生器示波器图1.2 电参数测试线路连接示意图

根据模拟电路实验箱的直流稳压电源的电压值，分别选用CDM-8045A型数字万用表、500HA型指针式万用表或其他型号的相应仪器的合适量程测量出各组电压值，记录数据如下：

表1.2 直流电压的选择、调节于测量结果记录表

序号 1 2 3 4 5 6 模拟电路实验箱输出的电压值（V） ＋15 ＋12 ＋5 －15 －12 （1.3～18）→6.000 CDM-8045A 量程（V） 测量值（V） 500HA 量程（V） 测量值（V） 2．示波器自身校准信号的观察与测画

根据附录一中示波器的使用说明，调节和选择所用示波器的相关旋钮和开关，使其处于合适的位置，即各通道开关都置于CH1或CH2，“T/DIV”置于0.2ms档，“V/DIV”置于0.5V档，各灵敏度微调旋钮都应置于校准位置，接入自身的校准信号，调节Y轴、X轴的位移旋钮和亮度旋钮等，即可在示波器显示屏上显示出相应的方波，测画出其波形，并标注幅值VM和周期T。

3．信号波形的选择与观察

根据SP1631A或SP11D型的功率函数发生器，输出频率为1kHz左右，峰峰值为0.5～1V左右，波形分别为正弦波、方波、三角波以及脉冲波，测出四种波形如表1.3所示：

表1.3 信号发生器输出的波形图

SP1631A或SP11D输出波形 正弦波 CS-4125A或CA9020所观察显示的波形示意图 三角波 方波 4．波形幅度的调节与测量

调节SP1631A或SP11D型的功率函数发生器的相关旋钮，使其输出频率为1kHz的正弦波，然后按表1.4的要求，使其电压输出端输出相应的电压，并用CS-4125A或CA9020示波器、WY2174A型交流毫伏表以及CDM8045A或CDM8045型数字万用表，分别测量其电压值，记录如下：

表1.4 正弦波电压调节与测量记录表

SP1631A或CS-4125A或CA9020示波器 V/DIV应选档位 波形所占输入信WY2174A毫伏表 CDM8045A万用表 SP11D输出的正弦波电压 Vp测应选所测电压应选所测电压有量程 有效值 量程 效值 Y轴格数 号倍率 量值 f1kHz 0dB Vpp8V -20dB Vpp0.8V -40dB Vpp80mV 5．波形频率的调节和测量

将功率函数发生器输出的正弦波电压峰峰值跳到2V，然后按表1.5中的要求调到所需的频率，再分别选择合适的T/DIV位置，测量出相应的频率，记录如下：

表1.5 正弦波频率调节与测量记录表

SP1631A或SP11D输出 的正弦波Vpp2V 1MHz 50kHz 1 kHz 20Hz CS-4125A或CA9020示波器 T/DIV位置 周期所占格数 所测周期 所测频率 六、仪器说明

1．模拟电路实验箱

元器件区 直流电源 芯片插槽及两针插孔 电位器 2．数字万用表

显示面板 电流、电压、电阻插孔 功能按键，可选择测量电压、电阻、电流

电源开关 量程选择，比如，如果选择了功能键DCV，那么现在它的量程为200V

3．信号发生器

4．双踪示波器

5．真空毫伏表

6．指针式万用表

七、实验注意事项

1．测量电压时，必须先清楚是交流电压还是直流电压，然后学则相对应的电压测量档位。 2．切忌使用万用表的电阻挡或交流当去测量交、直流电压，否则易烧坏万用表。 3．应正确合理的选择电压表的量程，以提高测量精度。在不知电压值大小时，应先用大量程测试，然后再往下调，直到量程合适为止。

4．用示波器测量电压幅度和波形的周期时，X轴和Y轴的灵敏度微调旋钮必须置于校准位置才能使读数正确。 八、报告要求

1．明确实验目的。

2．列表指明所用仪器的名称、型号和功能等。

3．列表整理各项实验内容，并计算出相应的测量结果（必须注意正负号和单位）。 4．解答思考题。

5．写出实验心得体会及其他。

实验二 晶体管主要参数及特性曲线的测试 1学时

一、实验目的

1．学习用图示仪测量半导体二极管和三极管特性曲线和主要参数的方法。 2．学会用指针式万用表简易判别晶体管的电极和性能优劣的方法。

3．理解所测的相关曲线的物理意义。 二、实验仪器

实验仪器的型号、主要功能以及主要特点如表2.1所示。 表2.1 实验仪器

序号 1 仪器名称 晶体管特征图示仪 型号 QT2 主要功能 测量晶体管的静态参数及特性曲线 提供电源、元器件、组装电路及实验平台 测量交直流电压、电流和电阻 测量交直流电压、电流和电阻 主要特点 测量项目多、功能强 功能强、操作方便 携带方便 功能强、读数直观 2 3 4 模拟电路实验箱 指针式万用表 数字万用表 SBL型 500HA型 CDM-8045A型 三、实验原理

1．二极管的特性曲线

晶体二极管是具有单向导电性的半导体两极器件。它由一个PN结加上相应的引线和管壳组成，用符号“”表示，本符号中左边为正极，接P型半导体，右边为负极，接N型

半导体。根据二极管制造时所用的材料不同可分为硅管和锗管两种：硅管的正向压降一般为0.6 ~ 0.8V，锗管的正向压降则一般为0.2 ~ 0.3V。

图2.1 二极管的伏安特性曲线

加在二极管两端的电压V与通过该二极管的电流I之间的关系称二极管的伏安特性。典型的二极管伏安特性曲线如图2.1所示。其中电压轴正方向的曲线也称作二极管的输入特性曲线，电压轴负方向的曲线称作二极管的反向击穿特性曲线。因为稳压管是采用特殊工艺制造的一种二极管，反向击穿后可以恢复，所以实验中用测量稳压管的反向击穿特性曲线来实现。二极管的伏安特性曲线可以通过QT2型晶体管特性图示仪的测试直观得到。

2．三极管的特性曲线

三极管的输出特性曲线见图2.2，是指在不同输入电流IB下，输出电流IC随输出电压VCE的变化关系曲线。共发射极接法的输出特性曲线是指基极电流IB为常数时，集电极电流IC随集电极与发射极之间的电压VCE而变化的关系曲线。其关系式为：

ICf(VCE)IB常数

三极管电流放大系数有直流（）和交流（）之分，即

IICEOICC

IBIBICIB,Q为工作点所在处

Q注意：一般三极管的输出特性曲线在放大区的间距基本相等，且ICEO0，所以 ，在应用中通常不分交直流，都用表示。在三极管的输出特性曲线中得到对应的IC和IB之后，即可计算出值。

图2.2 三极管共发射极输出特性曲线

图2.2中的IB取值是一种举例，对于不同型号的管子或的变化，其IB的取值可以不同。具体根据测试条件和图示仪阶梯选择开关而定。

3．二极管和三极管的极性

用指针式万用表判别二极管和三极管的极性，其测量原理主要根据万用表的内部结构和PN结的单向导电性进行的。500HA型万用表欧姆（Ω）档的简化电路图和等效电路图分别如图3.3和图3.4所示。

图2.3 500HA型万用表欧姆档简化电路图 图2.4 指针式万用表等效电路

 判断二极管性能：选择合适的量程（如R×100Ω或R×1KΩ）判别二极管的极性，红

表笔接二极管的负极，黑表笔接二极管的正极，此时所测的是二极管正向电阻，阻值

较小；红黑表笔反接后（且将量程改为R×10KΩ档）所测的是二极管反向电阻，阻值很大很大，性能优；如果所测的正反向电阻阻值均为无穷大，内部断路；如果所测的正反向电阻阻值均为零或很小，则表明该二极管内部短路；如果所测的正反向电阻阻值接近，性能严重恶化。

 判断二极管极性：如果二极管性能正常，电阻值小时，黑表笔所接的电极（管脚）为

二极管的正极，另一电极（管脚）为负极。

NPN型和PNP型晶体三极管的等效结构分别如图2.5（a）、（b）所示。

图2.5 晶体三极管的结构

根据指针式万用表的欧姆档等效电路和晶体管的结构，可用万用表判别晶体管的类型（NPN型或PNP型）和三个电极等。其判别原理和方法如下：

3.1 判别基极B和晶体管类型

将万用表的功能选为“Ω”，量程拨到R×100Ω或R×1KΩ档，若把黑表笔接到某一假设为基极的管脚上，红表笔分别接到其余两只管脚上，如果两次测得的电阻值都很大（或者都较小），然后把红表笔接到假设的基极管脚，黑表笔分别接到其余两只管脚，两次所测得电阻值都较小（或者都很大），则可确定所假设的基极是正确的。即简称为两大两小或者两小两大为假设正确。如果两次测得的电阻值为一大一小，则可确定假设是错了。这时就需要重新假设一管脚为基极，再重复上述测试直到正确找到基极。基极确定的同时也可判定三极管的类型：如果是黑表笔接基极，红表笔分别接其它两极时所测的电阻值都较小，则说明该晶体三极管为NPN型，反之则为PNP型。 3.2 判断集电极C和发射极E

此项判断须在完成前项判别确定三极管类型和基极的基础上进行的。现以NPN型三极管为例进行判断。判断测试的四种等效电路图分别如图2.6（a）、（b）、（c）、（d）所示。

图2.6 判断三极管集电极C和发射极E的等效电路

由等效电路图和三极管的工作原理可知，正常情况下，按图2.6（a）连接时，流过表的电流最大，即电阻值最小。具体判断方法是：先把万用表拨到R×1KΩ档，再把黑表笔接到

假定的C极，红表笔接到假定的E极，并用两只手分别捏住B、C二电极（但绝不能使B、C直接接触）。通过人体，相当于B、C之间接入偏置电阻RB，读出并记下所测的电阻值。然后将红黑表笔对换位置重测重读。在总共4次测量读数中电阻值最小的一次，黑表笔所接的管脚为集电极C，红表笔所接的管脚为发射极E。若四次测量的电阻值差别不大，说明该三极管性能严重恶化或损坏。有条件时，可用100KΩ左右的电阻作为RB接入三极管判断等效电路中进行测量判别，更为稳定可靠。 四、实验内容和步骤

1．二极管的极性和性能的判断

用500HA型万用表的欧姆档R×100Ω、R×1KΩ分别测量硅和锗两种材料的二极管的正向电阻值，R×10KΩ测量其反向电阻值，分别记录测量结果。性能判别分好（优）、一般、差（坏）三种。并在对应的符号极性实物示意图栏目中画出二极管对应的极性符号图。

表2.2 所测二极管型号 硅管 锗管 正向电阻值 反向电阻值 对应的符号极性 R100 R1k R10k 性能 2．二极管的输入特性曲线和稳压管的反向击穿特性曲线的测画

分别选用一只常用的二极管和稳压管，用QT2型图示仪显示出输入特性曲线和反向击穿特性曲线（具体测量方法见附录一中的QT2型图示仪使用说明），在曲线上分别设定工作点Q和Q1，按比例进行测画和记录（如图2.1所示），并分别标注ID、VD、IZ和VZ的具体数值、正负号和单位，然后说明所测二极管和稳压管的型号等。

3．三极管输出特性曲线的测画

根据QT2型图示仪的操作使用方法，选用一只常用型号的三极管，用QT2型图示仪显示出输出特性曲线，将曲线按比例测画下来，并且在曲线的中上方选读、记录一组IB和IC的值，然后计算出的值，即IC/IB。

4．三极管类型和电极的判断

选用一只常用的塑封小功率三极管，如9011型三极管等，用500HA型万用表的欧姆档

判别出类型（是NPN型，还是PNP型）和三只管脚对应的电极位置，然后分别用E(发射极)、B(基极)、C（集电极）标注在图2.7下方的对应管脚中。

E

B C

图2.7 三极管管脚位置标注示意图

五、实验注意事项

1．不能用指针式万用表的小量程档如R1和R10以及最大量程R10k测量工作极限电流小的二极管（尤其是锗管）的正向电阻值。

2．用指针式万用表判断二极管的性能和极性时，在选好量程后，应进行调零和简单必要的校对，方可进行测试，不致造成误测误判。

3．用晶体管图示仪测量晶体管的特性曲线和参数时，所加的电压、电流以及功耗都不能超过允许值，否则会烧坏所测的晶体管或者图示仪。 六、报告要求

1．简述二极管导电性能判别和三极管极性判断的实验原理。

2．列表整理二极管的测试结果，并对其导电性能好坏（按好、一般、差三种情况）作出判断。

3．根据实验实测情况，绘出所测的三种特性曲线，在对应的坐标轴上标注单位，在曲线测试点（线）上标注测试结果，包括正负号、数值和单位，并计算出三极管的电流放大系数IC/IB的值。

4．解答思考题。

5．写出实验总结、心得体会及其他。