电工电子技术实验

本书是为适应新工科教学改革的需要，在总结多年实验教学经验的基础上编写而成的实验教材。全书分为10章，分别为电工与电子技术实验基础、电工与电子技术实验中的基本测量技术、常用电子元器件、常用电子电路测量仪器、电路理论实验、电工技术实验、模拟电子技术实验、数字电路与逻辑设计实验、高频电子技术实验、电子电路仿真软件等。本书实验项目注重电工与电子技术基础，主要以综合性和设计性实验为主，内容和难易程度基本上覆盖了不同层次的教学要求，任课教师可以根据实际情况灵活选用。为了适应不同类型实验课的需求，每个实验都附有实验原理和参考实验电路。本书可作为高等学校工科专业电工与电子技术实验的教材。

吴亮红，男，博士，教授，博士生导师，湖南科技大学教务处处长，湖南省一流本科专业（电气工程及其自动化）建设点负责人， 湖南省121创新工程第二层次人才，湖南省青年骨干教师，兼任教育部自动化类教学指导委员会协作委员，中国人工智能学会智能检测与运动控制专委会副秘书长，湖南省自动化学会副理事长等。研究方向为进化计算、多目标优化、机器视觉、智能机器人、电力系统优化调度。近年来，主持国防基础科研计划项目、国家自然科学基金项目、湖南省自然科学基金、湖南省科技创新计划项目等6项，参与国家863计划项目、国防基础研究项目、国家自然科学基金项目、湖南省自然科学基金项目等10多项，获得2009年国家科学技术进步二等奖、2017年度湖南省自然科学奖二等奖、2019年国家国防科学技术进步三等奖、2016年湖南省国防科学技术进步二等奖各1项，湖南大学优秀博士学位论文和湖南省优秀硕士论文获得者。出版专著1部（科学出版社），授权国家发明专利7件，以第一作者和通信作者在《IEEE Transactions on Vehicular Technology》《Knowledge-Based Systems》《Soft Computing》《Electric Power Systems Research》等国内外学术期刊和国际学术会议上发表学术论文80多篇，其中SCI收录40多篇、EI收录20多篇，论文Google学术他引800余次、SCI他引400多次。

目 录 第1章 电工与电子技术实验基础 1 1.1 电工与电子技术实验的目的和意义 1 1.2 电工与电子技术实验的基本要求 2 1.2.1 实验前准备 2 1.2.2 实验中要求 2 1.2.3 实验后要求 2 1.3 误差分析与测量结果的处理 3 1.3.1 误差来源 3 1.3.2 测量误差的分类 3 1.3.3 测量误差的表示方法 4 1.3.4 测量结果的处理 5 第2章 电工与电子技术实验中的基本 测量技术 8 2.1 基本测量技术概述 8 2.2 选择测量方法的原则 10 2.3 电压测量 11 2.4 阻抗测量 14 2.4.1 输入电阻的测量 14 2.4.2 输出电阻的测量 15 2.5 增益及幅频特性测量 15 2.5.1 逐点法 16 2.5.2 扫频法 16 第3章 常用电子元器件 17 3.1 电阻 17 3.1.1 电阻的分类和特点 17 3.1.2 电阻的型号命名法 19 3.1.3 电阻的主要性能指标 20 3.1.4 电阻的色环标注法 21 3.1.5 电阻的选用 22 3.1.6 电阻的测试 22 3.2 电容 22 3.2.1 电容的分类 22 3.2.2 电容的型号命名法 25 3.2.3 电容的主要性能指标及参数 25 3.2.4 电容质量的测试 26 3.2.5 电容的选用 27 3.3 电感 27 3.3.1 电感的分类 27 3.3.2 电感的主要性能指标及参数 28 3.3.3 电感的测试与选用 28 3.4 半导体分立元器件 29 3.4.1 半导体二极管 30 3.4.2 半导体三极管 32 3.5 集成电路 34 3.5.1 集成电路的分类 34 3.5.2 集成电路的型号命名法 35 3.5.3 集成电路外引线的识别 36 3.5.4 集成电路的封装形式 36 第4章 常用电子电路测量仪器 39 4.1 数字万用表 39 4.1.1 VC890D型数字万用表 40 4.1.2 使用数字万用表测量 电阻阻值 41 4.2 直流稳压电源 41 4.2.1 GPS-2303C型直流稳压电源 41 4.2.2 串联追踪模式（SERIES Tracking）输出 43 4.3 示波器 43 4.3.1 数字示波器的组成及原理 44 4.3.2 使用示波器测量电压、 相位、时间与频率 46 4.3.3 TDS1002型数字示波器 基本操作 49 4.3.4 应用实例 52 4.3.5 鼎阳SDS1202X-C型数字 示波器 58 4.4 函数信号发生器 67 4.4.1 SFG-1013型函数信号发生器 面板介绍 67 4.4.2 使用函数信号发生器 输出波形 68 4.5 数字交流毫伏表 68 4.5.1 SP1930型数字交流毫伏表 68 4.5.2 交流电压测量操作 69 4.6 数字频率特性测试仪 70 4.6.1 SA1030C型数字频率 特性测试仪 70 4.6.2 测试LC串联谐振电路的 幅频特性曲线 72 第5章 电路理论实验 73 5.1 基尔霍夫定律的验证 73 5.1.1 实验目的 73 5.1.2 预备知识 73 5.1.3 实验原理 73 5.1.4 实验设备 74 5.1.5 实验内容 74 5.1.6 实验报告 75 5.1.7 注意事项 75 5.1.8 思考与分析 75 5.2 受控源的特性研究 75 5.2.1 实验目的 75 5.2.2 预备知识 75 5.2.3 实验原理 76 5.2.4 实验设备 77 5.2.5 实验内容 77 5.2.6 实验报告 79 5.2.7 注意事项 79 5.2.8 思考与分析 79 5.3 叠加原理的验证 79 5.3.1 实验目的 79 5.3.2 预备知识 79 5.3.3 实验原理 80 5.3.4 实验设备 80 5.3.5 实验内容 80 5.3.6 实验报告 81 5.3.7 注意事项 81 5.3.8 思考与分析 81 5.4 有源二端网络等效参数的测量 82 5.4.1 实验目的 82 5.4.2 预备知识 82 5.4.3 实验原理 82 5.4.4 实验设备 83 5.4.5 实验内容 84 5.4.6 实验报告 85 5.4.7 注意事项 85 5.4.8 思考与分析 86 5.5 一阶动态电路响应分析 86 5.5.1 实验目的 86 5.5.2 预备知识 86 5.5.3 实验原理 86 5.5.4 实验设备 87 5.5.5 实验内容 88 5.5.6 实验报告 88 5.5.7 注意事项 89 5.5.8 思考与分析 89 5.6 二阶动态电路响应的研究 89 5.6.1 实验目的 89 5.6.2 预备知识 89 5.6.3 实验原理 89 5.6.4 实验设备 90 5.6.5 实验内容 90 5.6.6 实验报告 90 5.6.7 注意事项 91 5.6.8 思考与分析 91 5.7 正弦稳态交流电路相量的研究 91 5.7.1 实验目的 91 5.7.2 预备知识 91 5.7.3 实验原理 91 5.7.4 实验设备 92 5.7.5 实验内容 92 5.7.6 实验报告 94 5.7.7 注意事项 94 5.7.8 思考与分析 94 5.8 RLC串联谐振电路的特性分析 94 5.8.1 实验目的 94 5.8.2 预备知识 95 5.8.3 实验原理 95 5.8.4 实验设备 96 5.8.5 实验内容 96 5.8.6 实验报告 97 5.8.7 注意事项 97 5.8.8 思考与分析 97 5.9 互感电路测试 98 5.9.1 实验目的 98 5.9.2 预备知识 98 5.9.3 实验原理 98 5.9.4 实验设备 99 5.9.5 实验内容 99 5.9.6 实验报告 101 5.9.7 注意事项 101 5.9.8 思考与分析 101 5.10 三相交流电路功率因数及 相序的研究 101 5.10.1 实验目的 101 5.10.2 预备知识 101 5.10.3 实验原理 102 5.10.4 实验设备 102 5.10.5 实验内容 103 5.10.6 实验报告 103 5.10.7 注意事项 104 5.10.8 思考与分析 104 5.11 动态实验电路的设计 104 5.11.1 实验任务 104 5.11.2 实验要求 104 5.11.3 研究方法 104 5.12 电压表、电流表量程扩展 电路的设计 104 5.12.1 实验任务 104 5.12.2 实验要求 105 5.12.3 研究方法 105 5.13 “黑箱”电路元件判定 105 5.13.1 实验任务 105 5.13.2 实验要求 105 5.13.3 研究方法 106 第6章 电工技术实验 107 6.1 常用低压电器的认识与安装 107 6.1.1 实验目的 107 6.1.2 预备知识 107 6.1.3 实验原理 107 6.1.4 实验设备 110 6.1.5 实验内容 110 6.1.6 实验报告 111 6.1.7 注意事项 111 6.1.8 思考与分析 111 6.2 变压器极性的测量 111 6.2.1 实验目的 111 6.2.2 预备知识 111 6.2.3 实验原理 112 6.2.4 实验设备 112 6.2.5 实验内容 112 6.2.6 实验报告 112 6.2.7 注意事项 112 6.2.8 思考与分析 113 6.3 三相异步电动机点动和自锁控制 113 6.3.1 实验目的 113 6.3.2 预备知识 113 6.3.3 实验原理 113 6.3.4 实验设备 114 6.3.5 实验内容 114 6.3.6 实验报告 115 6.3.7 注意事项 116 6.3.8 思考与分析 116 6.4 三相异步电动机正反转控制 117 6.4.1 实验目的 117 6.4.2 预备知识 117 6.4.3 实验原理 117 6.4.4 实验设备 118 6.4.5 实验内容 118 6.4.6 实验报告 118 6.4.7 注意事项 118 6.4.8 思考与分析 119 6.5 三相异步电动机Y－△降压 启动控制 119 6.5.1 实验目的 119 6.5.2 预备知识 119 6.5.3 实验原理 119 6.5.4 实验设备 121 6.5.5 实验内容 121 6.5.6 实验报告 122 6.5.7 注意事项 122 6.5.8 思考与分析 122 6.6 三相异步电动机顺序控制 123 6.6.1 实验目的 123 6.6.2 预备知识 123 6.6.3 实验原理 123 6.6.4 实验设备 123 6.6.5 实验内容 124 6.6.6 实验报告 124 6.6.7 注意事项 124 6.6.8 思考与分析 124 6.7 楼梯走道照明控制电路 124 6.7.1 实验任务 124 6.7.2 实验要求 125 6.8 两灯循环控制电路 125 6.8.1 实验任务 125 6.8.2 实验要求 125 6.9 电动葫芦控制电路 125 6.9.1 实验任务 125 6.9.2 实验要求 125 6.10 模拟铣床控制电路 125 6.10.1 实验任务 125 6.10.2 实验要求 126 第7章 模拟电子技术实验 127 7.1 晶体管共射极单管放大电路 127 7.1.1 实验目的 127 7.1.2 预备知识 127 7.1.3 实验原理 127 7.1.4 实验设备 128 7.1.5 实验内容 129 7.1.6 实验报告 130 7.2 负反馈放大电路 130 7.2.1 实验目的 130 7.2.2 预备知识 131 7.2.3 实验原理 131 7.2.4 实验设备 131 7.2.5 实验内容 131 7.2.6 实验报告 133 7.3 集成运算放大器的基本 运算电路 133 7.3.1 实验目的 133 7.3.2 预备知识 134 7.3.3 实验原理 134 7.3.4 实验设备 134 7.3.5 实验内容 134 7.3.6 实验报告 137 7.4 比较器、方波-三角波发生器 137 7.4.1 实验目的 137 7.4.2 预备知识 138 7.4.3 实验原理 138 7.4.4 实验设备 139 7.4.5 实验内容 139 7.4.6 实验报告 141 7.5 整流、滤波和稳压电路 141 7.5.1 实验目的 141 7.5.2 预备知识 141 7.5.3 实验原理 142 7.5.4 实验设备 143 7.5.5 实验内容 143 7.5.6 实验报告 144 7.6 函数信号发生器 144 7.6.1 实验目的 144 7.6.2 预备知识 144 7.6.3 实验原理 144 7.6.4 实验设备 145 7.6.5 实验内容 145 7.6.6 实验报告 146 7.7 有源滤波器实验 147 7.7.1 实验目的 147 7.7.2 预备知识 147 7.7.3 实验原理 147 7.7.4 实验设备 147 7.7.5 实验内容 147 7.7.6 实验报告 150 7.8 逻辑信号电平测试器设计 150 7.8.1 设计课题 150 7.8.2 技术指标 150 7.8.3 总体方案设计 150 7.8.4 各单元电路的设计 150 7.8.5 整机电路图 153 7.8.6 实验报告 153 7.9 混沌信号产生电路设计 154 7.9.1 设计课题 154 7.9.2 技术指标 154 7.9.3 混沌电路模块化设计思想 154 7.9.4 混沌电路模块化设计方法 154 第8章 数字电路与逻辑设计实验 158 8.1 集成逻辑门电路功能测试及其应用 158 8.1.1 实验目的 158 8.1.2 预备知识 158 8.1.3 实验原理 158 8.1.4 实验设备 159 8.1.5 实验内容 159 8.1.6 实验报告 161 8.1.7 注意事项 161 8.1.8 思考与分析 162 8.2 组合逻辑电路的设计 162 8.2.1 实验目的 162 8.2.2 预备知识 162 8.2.3 实验原理 162 8.2.4 实验设备 162 8.2.5 实验内容 162 8.2.6 实验报告 164 8.2.7 注意事项 164 8.2.8 思考与分析 164 8.3 触发器及其应用 165 8.3.1 实验目的 165 8.3.2 预备知识 165 8.3.3 实验原理 165 8.3.4 实验设备 165 8.3.5 实验内容 166 8.3.6 实验报告 168 8.3.7 注意事项 168 8.3.8 思考与分析 168 8.4 模拟汽车尾灯控制器设计 168 8.4.1 实验目的 168 8.4.2 预备知识 168 8.4.3 实验原理 169 8.4.4 实验设备 169 8.4.5 实验内容 169 8.4.6 实验报告 169 8.4.7 注意事项 169 8.4.8 思考与分析 170 8.5 555定时器及其应用 170 8.5.1 实验目的 170 8.5.2 预备知识 170 8.5.3 实验原理 171 8.5.4 实验设备 171 8.5.5 实验内容 171 8.5.6 实验报告 173 8.5.7 注意事项 173 8.5.8 思考与分析 173 8.6 振荡、计数、译码、显示电路 173 8.6.1 实验目的 173 8.6.2 预备知识 173 8.6.3 实验原理 173 8.6.4 实验设备 175 8.6.5 实验内容 175 8.6.6 实验报告 175 8.6.7 思考与分析 175 8.7 八路智力抢答器 175 8.7.1 实验目的 175 8.7.2 预备知识 175 8.7.3 实验原理 176 8.7.4 实验设备 176 8.7.5 实验内容 176 8.7.6 实验报告 176 8.7.7 思考与分析 176 8.8 移位寄存器的应用――串行通信 设计 177 8.8.1 实验目的 177 8.8.2 预备知识 177 8.8.3 实验原理 177 8.8.4 实验设备 178 8.8.5 实验内容 178 8.8.6 实验报告 178 8.8.7 思考与分析 178 8.9 跑马流水灯设计 178 8.9.1 实验目的 178 8.9.2 预备知识 178 8.9.3 实验原理 178 8.9.4 实验设备 179 8.9.5 实验内容 179 8.9.6 实验报告 179 8.9.7 思考与分析 179 8.10 D/A转换器与A/D转换器 179 8.10.1 实验目的 179 8.10.2 预备知识 179 8.10.3 实验原理 180 8.10.4 实验设备 180 8.10.5 实验内容 180 8.10.6 实验报告 182 8.10.7 注意事项 182 8.10.8 思考与分析 182 第9章 高频电子技术实验 183 9.1 高频小信号谐振放大器 183 9.1.1 实验目的 183 9.1.2 预备知识 183 9.1.3 实验原理 183 9.1.4 实验设备 186 9.1.5 实验内容 186 9.1.6 实验结果及分析 189 9.2 二极管双平衡混频器 189 9.2.1 实验目的 189 9.2.2 预备知识 189 9.2.3 实验原理 189 9.2.4 实验设备 192 9.2.5 实验内容 192 9.2.6 实验结果及分析 193 9.3 三点式正弦波振荡器 193 9.3.1 实验目的 193 9.3.2 预备知识 193 9.3.3 实验原理 193 9.3.4 实验设备 194 9.3.5 实验内容 194 9.3.6 实验结果及分析 194 9.4 非线性丙类功率放大器 195 9.4.1 实验目的 195 9.4.2 预备知识 195 9.4.3 实验原理 195 9.4.4 实验设备 198 9.4.5 实验内容 198 9.4.6 实验结果及分析 200 9.5 集电极调幅 200 9.5.1 实验目的 200 9.5.2 预备知识 200 9.5.3 实验原理 200 9.5.4 实验设备 202 9.5.5 实验内容 202 9.5.6 实验结果及分析 203 9.6 包络检波及同步检波 203 9.6.1 实验目的 203 9.6.2 预备知识 203 9.6.3 实验原理 203 9.6.4 实验设备 206 9.6.5 实验内容 207 9.6.6 实验结果及分析 208 9.7 变容二极管调频 209 9.7.1 实验目的 209 9.7.2 预备知识 209 9.7.3 实验原理 209 9.7.4 实验设备 212 9.7.5 实验内容 212 9.7.6 实验结果及分析 212 9.8 正交鉴频及锁相鉴频 213 9.8.1 实验目的 213 9.8.2 预备知识 213 9.8.3 实验原理 213 9.8.4 实验设备 217 9.8.5 实验内容 217 9.8.6 实验结果及分析 218 9.9 半双工调频无线对讲机 218 9.9.1 实验目的 218 9.9.2 预备知识 219 9.9.3 实验原理 219 9.9.4 实验设备 219 9.9.5 实验内容 219 9.9.6 实验结果及分析 220 9.10 调频无线话筒的安装与调试 220 9.10.1 实验目的 220 9.10.2 预备知识 220 9.10.3 实验原理 221 9.10.4 实验设备 221 9.10.5 实验内容 221 9.10.6 实验结果及分析 222 第10章 电子电路仿真软件 223 10.1 Multisim仿真软件 223 10.1.1 Multisim 14的基本界面 225 10.1.2 Multisim 14的基本 操作方法 241 10.1.3 Multisim 14的电路分析 方法 242 10.1.4 仿真实验 249 10.2 Proteus仿真软件 250 10.2.1 Proteus概述 250 10.2.2 Proteus 8的基本界面 251 10.2.3 Proteus 8的元器件库 256 10.2.4 Proteus 8的激励源和 测量仪器 263 10.2.5 Proteus 8的基本操作方法 272 10.2.6 Proteus 8的电路分析方法 274 10.2.7 基于Proteus 8的电路 仿真示例 284 10.3 PSpice仿真软件 285 10.3.1 Capture CIS的基本界面 285 10.3.2 OrCAD的电路分析方法 288 10.3.3 基于OrCAD仿真软件的 电路设计实例 291 参考文献 293