电路及电子技术实验（Ⅰ）（雷伏容）

为了满足现代科技和世界经济发展对人才培养的需求，教育部积极推进“新工科”建设，探索领跑全球工程教育的中国模式。电工电子实验是基础实验，主要面对对象是非电类专业的学生，要求通过本课程的实验，使学生掌握实验的基本技能，培养严谨科学的作风。在此背景下，作为北京市示范中心的北京化工大学电工电子中心积极推进电工电子相关课程和实验的教学改革，编写了与之配套的实验指导书，共分两册：《电路及电子技术实验Ⅰ》和《电路及电子技术实验Ⅱ》。本书是《电路及电子技术实验Ⅰ》，实验内容主要包括两大部分：第一部分是电工技术实验，编有7个实验；第二部分是电子技术实验，编有7个实验。本书最后附录七提供了相关的开放性综合设计性实验，以满足学生综合使用相关知识和拓展训练的需要。
本书主要特点如下。
（1）虚实结合，内容丰富 
本书实验项目内容丰富，既有验证性的实验，又有设计性和综合性实验。每个实验项目既有在实验室进行实际动手操作的部分，又有在计算机上不限时间、地点完成的仿真实验部分，虚实结合，体现了现在实验改革的新方向。
（2）因材施教，分层教学 
本书在实验内容的设计上，考虑了分层教学的需要，既有大纲要求必须完成和掌握的必做内容，又有可供学有余力或者感兴趣的学生进行进一步深入研究的选做内容。
（3）过程考核，成绩有据
在本书附录六的实验数据记录中，设计了学生的预习报告及课堂实验完成情况表格，课程结束后，这一部分方便教师作为学生学习过程考核的依据进行存档。
参加本书编写工作的教师有雷伏容、陈磊、朱玮、袁洪芳、侯月等，其中实验一、实验四、实验六、实验九、实验十及附录二由朱玮编写，实验二由袁洪芳编写，实验三、五、八及附录五、附录七由雷伏容编写，实验七及附录一由侯月编写，实验十一、实验十二、实验十三、实验十四及附录三、附录四由陈磊编写，附录六由相应实验编者编写。全书由雷伏容统稿。在编写过程中，吴亚琼等老师也给予了大力支持，在此表示感谢。
由于编者水平有限，书中难免有不足之处，敬请读者批评指正。

编者
2020年11月

本书是针对普通高等学校本科非电类专业学生的应用电工学、电路及电子技术课程实验的需求而编写的,主要内容包括电工实验和电子实验两部分。实验中既有基于Multisim软件的仿真实验部分，也有实际操作和设计部分。每个实验都包括必做部分和选做部分，可根据学生情况灵活选取。本书的最后附录七提供了两个综合性强的开放设计性实验，只提出设计任务，使学生能够将通过前面相关实验的训练获得的知识进行综合运用，进一步加深理论知识的理解和增强工程创新能力。
本书可作为普通高等学校本科非电类专业学生的应用电工学、电路及电子技术实验教材，也可供相关工程技术人员参考。

学生用电安全必读及电工实验规则1

第一部分　电工技术实验
实验一　认知实验及元件特性测量4
一、实验目标(Objectives) 4
二、仪器及元器件(Equipment and Component) 4
三、实验知识的准备(Elementary Knowledge) 4
四、实验内容及过程(Content and Procedures) 5
【实验1-1】使用Multisim软件进行电阻伏安特性仿真研究(预习) 5
【实验1-2】电阻伏安特性研究(必做) 6
【实验1-3】二极管单向导电特性研究(必做) 6
【实验1-4】二极管的识别与简单测试(选做) 7
【实验1-5】白炽灯伏安特性测试(选做) 7
五、注意事项(Matters Needing Attention) 8
六、实验报告要求(About Report) 8

实验二　基本电路定理及应用9
一、实验目标(Objectives) 9
二、仪器及元器件(Equipment and Component) 9
三、实验知识的准备(Elementary Knowledge) 9
四、实验内容及过程(Content and Procedures) 11
【实验2-1】使用Multisim软件对基尔霍夫定律进行仿真(预习) 11
【实验2-2】使用Multisim软件对叠加定理进行仿真(预习) 11
【实验2-3】验证基尔霍夫定律(必做) 12
【实验2-4】验证叠加定理(必做) 12
【实验2-5】验证戴维宁等效定理(必做) 12
五、注意事项(Matters Needing Attention) 13
六、实验报告要求(About Report) 14

实验三　动态电路的研究15
一、实验目标(Objectives) 15
二、仪器及元器件(Equipment and Component) 15
三、实验知识的准备(Elementary Knowledge) 15
四、实验内容及过程(Content and Procedures) 18
【实验3-1】使用Multisim 软件进行直流激励下RC 电路的仿真研究(预习) 18
【实验3-2】一阶RC 电路暂态过程及时间常数的测定(必做) 18
【实验3-3】RC 积分电路的观测(必做) 19
【实验3-4】RC 微分电路的观测(必做) 19
【实验3-5】使用Multisim 软件进行正弦激励下RC、RL 电路零状态响应的仿真研究(选做) 19
【实验3-6】使用Multisim 软件进行二阶RLC 并联电路的仿真研究(选做) 20
【实验3-7】设计一个便携闪光灯电路(选做) 20
五、注意事项(Matters Needing Attention) 21
六、实验报告要求(About Report) 21

实验四　RLC元件特性的测量及研究22
一、实验目标(Objectives) 22
二、仪器及元器件(Equipment and Component) 22
三、实验知识的准备(Elementary Knowledge) 22
四、实验内容及过程(Content and Procedures) 25
【实验4-1】使用Multisim软件进行元件频率特性仿真研究(预习) 25
【实验4-2】元件频率特性研究(必做) 25
【实验4-3】RLC 串联谐振电路的研究(必做) 26
【实验4-4】RC 串联电路的幅频特性研究(选做) 26
五、注意事项(Matters Needing Attention) 27
六、实验报告要求(About Report) 27

实验五　单相交流电路实验28
一、实验目标(Objectives) 28
二、仪器及元器件(Equipment and Component) 28
三、实验知识的准备(Elementary Knowledge) 28
四、实验内容及过程(Content and Procedures) 29
【实验5-1】RC 串联电路(必做) 29
【实验5-2】使用Multisim 软件进行RC 串联电路移相作用的仿真研究(选做) 29
【实验5-3】RC 并联电路(必做) 30
【实验5-4】电感线圈(日光灯镇流器)等值参数的测量(选做) 30
【实验5-5】功率因数提高实验(必做) 31
五、注意事项(Matters Needing Attention) 31
六、实验报告要求(About Report) 31

实验六　三相交流电路的研究33
一、实验目标(Objectives) 33
二、仪器及元器件(Equipment and Component) 33
三、实验知识的准备(Elementary Knowledge) 33
四、实验内容及过程(Content and Procedures) 34
【实验6-1】使用Multisim软件进行三相负载Y接仿真分析(预习) 34
【实验6-2】三相负载Y接(必做) 35
【实验6-3】三相负载△接(必做) 36
【实验6-4】三相功率的测量(必做) 37
【实验6-5】三相相序测量(选做) 38
五、注意事项(Matters Needing Attention) 38
六、实验报告要求(About Report) 38

实验七　三相异步电动机的控制电路 39
一、实验目标(Objectives) 39
二、仪器及元器件(Equipment and Component) 39
三、实验知识的准备(Elementary Knowledge) 39
四、实验内容及过程(Content and Procedures) 41
【实验7-1】检查并熟悉常用控制电器(选做) 41
【实验7-2】直接启动控制电路(必做) 42
【实验7-3】电动机正反转控制(必做) 42
【实验7-4】时间继电器控制的电机Y-△切换实验(选做) 42
五、注意事项(Matters Needing Attention) 44
六、实验报告要求(About Report) 44

第二部分　电子技术实验
实验八　二极管、三极管的认知及单管共射放大电路的研究45
一、实验目标(Objectives) 45
二、仪器及元器件(Equipment and Component) 45
三、实验知识的准备(Elementary Knowledge) 46
四、实验内容及过程(Content and Procedures) 46
【实验8-1】二极管、三极管的极性及质量判断、测量(必做) 46
【实验8-2】单管放大电路的Multisim仿真研究(选做) 46
【实验8-3】单管共射放大电路的静态和动态研究(必做) 49
五、注意事项(Matters Needing Attention) 49
六、实验报告要求(About Report) 50

实验九　集成运算放大器应用51
一、实验目标(Objectives) 51
二、仪器及元器件(Equipment and Component) 51
三、实验知识的准备(Elementary Knowledge) 51
四、实验内容及过程(Content and Procedures) 52
【实验9-1】使用Multisim软件进行集成运算放大器仿真实验(预习) 52
【实验9-2】集成运算放大器基本实验研究(必做) 53
【实验9-3】使用Multisim软件进行正弦波振荡电路仿真研究(选做) 55
【实验9-4】使用Multisim软件进行运放组合电路仿真研究(选做) 56
五、注意事项(Matters Needing Attention) 57
六、实验报告要求(About Report) 57

实验十　直流稳压电源58
一、实验目标(Objectives) 58
二、仪器及元器件(Equipment and Component) 58
三、实验知识的准备(Elementary Knowledge) 58
四、实验内容及过程(Content and Procedures) 59
【实验10-1】使用Multisim软件进行整流电路仿真分析(预习) 59
【实验10-2】整流滤波电路实验(必做) 60
【实验10-3】串联型稳压电路性能测试实验(选做) 61
五、注意事项(Matters Needing Attention) 62
六、实验报告要求(About Report) 63

实验十一　逻辑门电路及其应用64
一、实验目标(Objectives) 64
二、仪器及元器件(Equipment and Component) 64
三、实验知识的准备(Elementary Knowledge) 64
四、实验内容及过程(Content and Procedures) 66
【实验11-1】TTL与非门主要参数测量(必做) 66
【实验11-2】三人表决逻辑电路(必做) 67
【实验11-3】设计2选1数据选择器(选做) 67
【实验11-4】一位二进制数比较器Multisim仿真实验(选做) 68
五、注意事项(Matters Needing Attention) 68
六、实验报告要求(About Report) 69

实验十二　组合逻辑电路设计70
一、实验目标(Objectives) 70
二、仪器及元器件(Equipment and Component) 70
三、实验知识的准备(Elementary Knowledge) 70
四、实验内容及过程(Content and Procedures) 72
【实验12-1】译码显示电路(必做) 72
【实验12-2】三人表决逻辑电路(必做) 73
【实验12-3】故障报警电路(选做) 73
【实验12-4】74LS138数据分配器的Multisim仿真实验(选做) 74
五、注意事项(Matters Needing Attention) 75
六、实验报告要求(About Report) 75

实验十三　触发器及其应用电路设计 76
一、实验目标(Objectives) 76
二、仪器及元器件(Equipment and Component) 76
三、实验知识的准备(Elementary Knowledge) 76
四、实验内容及过程(Content and Procedures) 77
【实验13-1】D触发器基本功能实验(必做) 77
【实验13-2】四人抢答电路(选做) 78
【实验13-3】四分频电路设计(必做) 78
【实验13-4】D触发器构成的移位寄存器Multisim仿真实验(选做) 79
五、注意事项(Matters Needing Attention) 79
六、实验报告要求(About Report) 80

实验十四　中规模时序逻辑器件的应用81
一、实验目标(Objectives) 81
二、仪器及元器件(Equipment and Component) 81
三、实验知识的准备(Elementary Knowledge) 81
四、实验内容及过程(Content and Procedures) 82
【实验14-1】用74LS90构成8421码十进制计数器(必做) 82
【实验14-2】用74LS194构成环形计数器(必做) 83
【实验14-3】用74LS194和74LS20构成彩灯循环控制电路(选做) 83
【实验14-4】用74LS90设计24小时计数器(选做) 84
【实验14-5】Multisim仿真74LS194左移和右移循环移位功能(选做) 84
五、注意事项(Matters Needing Attention) 85
六、实验报告要求(About Report) 85

附录一　QS-NDG3型电工电子教学实验台 86

附录二　万用表的使用方法93

附录三　示波器的使用方法95

附录四　信号源的使用方法100

附录五　Multisim电路仿真软件简介102

附录六　实验数据记录109

附录七　综合设计性实验171

参考文献172