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工訓(xùn)中心的牛馬實驗?

1.實驗?zāi)康?/strong>

1.熟悉測量驗證常用元器件參數(shù)、 并采用替代法(測量回路電流)測量其伏安特性的方法。

2.熟悉測量誤差及減小測量誤差注意事項

2.實驗儀器和器材

1.實驗儀器.

直流穩(wěn)壓電源型號:IT6302

臺式多用表型號:UT805A

2.實驗( 箱)器材

電路實驗箱

元器件:電阻(1/2W:1002、4700、 1k、4.7k、 10k

1/4W: 4700);二極管(1 N4148);電容(0.1μF、4.7μF、 47μF)

3.實驗內(nèi)容

1.觀測給定元器件,用萬用表檢測電阻、電容值; 判別二極管的極性、測量二極管的正向壓降; ( 判別三極管的類型和e、b、 c三個管腳)

2.選用不同擋位測量,計算相對誤差。分析:減小測量誤差 應(yīng)選擇合適的量程。

3.測量電阻和二極管的伏安特性。分析: 電阻為線性器件,二 極管為非線性器件、伏安特性包括正向和反向的。

4.觀測電阻超過額定功率,二極管超過最大允許電流時的現(xiàn)象。分析:元器件工作超過極限參數(shù)時會發(fā)熱損壞

4.實驗原理

1.常用元器件的識別與簡單測試

電子元器件根據(jù)封裝和安裝形式可分不同類:如分立器件與集成器件、直插式器件與表面安裝器件;根據(jù)電氣特性可分不同類:如有源器件與無源器件、線性器件與非線性器件。

無源器件是指沒有電壓、電流或功率放大能力的元器件,如電阻、電容、電感、二級管等。

有源器件是指有電壓、電流或功率放大作用的器件,如三極管、場效應(yīng)管、運算放大器等。有源器件正常工作的基本條件是必須向器件提供相應(yīng)的電源,如果沒有電源,器件將無法工作。

選用電子器件應(yīng)熟悉其種類、特點、性能、指標(biāo)、用途及使用方法。

常用種類:電阻器、電位器、電容器、電感器、二級管、三極管、場效應(yīng)管、數(shù)碼管和運算放大器等。

常用元器件的種類、規(guī)格、用途及參數(shù)

種類

規(guī)格

參數(shù)

功能

檢測

電阻

繞線電阻、薄膜電阻、敏感電阻

阻值

額定功率

分壓、限流和充當(dāng)負(fù)載

固定可變

特殊

電橋

電容

陶瓷、云母、紙質(zhì)、薄膜、電解

容量

額定電壓

隔直流、通交流,濾波、旁路

Q表

LCR測試儀

電感器

空心、磁芯、鐵心電感器

電感量、品質(zhì)因數(shù)、標(biāo)稱電流、分布電容

隔離、濾波

變換電壓電流阻抗

自感

互感

Q表

二極管

普通二極管

發(fā)光二極管

穩(wěn)壓管

最大允許電流和最高反向工作電壓,正向壓降

整流、檢波、穩(wěn)壓、混頻

圖示儀

三極管

PNP型?NPN型

電流放大系數(shù)B、ICM、?BVceo、PCM

放大作用和開關(guān)作用

圖示儀

標(biāo)稱在元器件上的值稱為標(biāo)稱值,常用文字符號直接標(biāo)注和色碼標(biāo)注,選用元器件根據(jù)標(biāo)稱值及允許偏差范圍選定參數(shù),實際值可用儀表測得。

2 .元器件的伏安特性

加在元器件兩端的電壓V與元器件的電流I之間的關(guān)系曲線—伏安特性曲線。

?

測試伏安特性曲線:點測法,掃描法

電流測量方法:直接測量,替代法間接測量

a. 線性電阻器件伏安特性曲線:?

b. 二極管是非線性器件,正向和反向伏安特性都是非線性的且是不對稱的:

?

?

3.測量方法測量誤差

a.測量內(nèi)容

能量測量:電壓、電流、功率、電場強度

電路參數(shù):電阻、電容、電感、阻抗

信號特性參數(shù):頻率周期、相位、調(diào)制系數(shù)

特性曲線:伏安特性、幅頻特性、相頻特性

性能特性:放大倍數(shù)、通頻帶、靈敏度、信噪比

b.測量方法

直接測量法:測量結(jié)果直接顯示出數(shù)值

間接測量法:先測量與被測量有一定關(guān)系的量,再推算出

組合測量:列出數(shù)個被測量方程式,通過聯(lián)立方程組求解

c.測量及發(fā)生信號儀器

信號發(fā)生器:函數(shù)信號發(fā)生器、任意波形發(fā)生器

電壓測量:指針、數(shù)字電壓(伏特、毫伏)表

電流測量:指針、數(shù)字電流(安倍、毫安)表

信號波形及參數(shù)測量:模擬、數(shù)字示波器

信號分析:頻譜儀、信號分析儀

電路參數(shù)測量:掃頻儀、網(wǎng)絡(luò)分析儀

模擬電路特性分析測試:電橋、晶體管特性測試儀

數(shù)字電路特性分析測試:邏輯分析儀

d.測量儀器技術(shù)指標(biāo)

準(zhǔn)確度、量程、分辨率、頻率范圍、輸入阻抗等

f.測量誤差

測量誤差是測量值與真值(被測量的真實值)的差別。分系統(tǒng)誤差,偶

然誤差和粗大誤差,用絕對誤差和相對誤差表示。

絕對誤差:

?

絕對誤差可由儀表的準(zhǔn)確度等級及量程計算得到:

?

相對誤差:

?

容許誤差:相對誤差和絕對誤差結(jié)合表示(電子測量儀器)

如準(zhǔn)確度為a%±n的數(shù)字多用表測量值為X:

測量誤差

?

如測量電阻顯示99.002Ω(5位半多用表準(zhǔn)確度0.02%±6,用200Ω檔)則:

?

減小測量誤差:測量方法,選用儀表,量程合適,校正, 多次測量等?

4 .多用表、直流穩(wěn)壓電源使用

a.多用表

多用表(萬用表)的種類:指針式和數(shù)子表

多用表功能:測量電阻直流交流電壓、電流、通斷、電容、二極管、三極管,溫度、頻率等。

多用表測量的準(zhǔn)確度:位數(shù)(3位半、5位半),誤差等級。

多用表使用注意:功能旋轉(zhuǎn)開關(guān)及量程選擇、表筆位置:

測量電壓、電阻、二極管、通斷等:紅表筆插入VΩ端,黑表筆插入公共端COM。(數(shù)子表紅表筆內(nèi)部接+,黑表筆接-)

注意:元器件測量參數(shù)時不能外接電源電路。

測量電流:紅表筆插入A或mA端口,黑表筆插入公共端口COM(此時儀表內(nèi)阻為0),測量時要斷開被測電路后將表筆串入斷開的兩點。

注意:不能并接被測電路,并正確選量程及端口。

b.直流穩(wěn)壓電源

工作原理: 線性直流穩(wěn)壓源與開關(guān)穩(wěn)壓電源。

主要技術(shù)指標(biāo): 額定功率、輸入電壓、(幾組)輸出電壓及輸出電流等;特性指標(biāo):穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、紋波電壓等質(zhì)量指標(biāo)。

  1. 實驗操作

1.觀測給定元器件, 用萬用表檢測電阻、 電容值; 判別二極管的極性、 測量二極管的正向壓降;

  1. 萬用表測電阻

將萬用表紅表筆接入實驗箱電阻的一端,黑表筆接入另一端,萬用表調(diào)成歐姆檔,從顯示器讀出讀數(shù)即可。

?

?

?

  1. 萬用表測電容

測量方法同測電阻,即將萬用表調(diào)成電容檔即可

?

  1. 判別二極管的極性、 測量二極管的正向壓降

方法同測電阻,只需測完一次后將紅黑表筆換位置即可測出二極管的另一屬性

?

結(jié)果分析:如圖可得,實驗測得的數(shù)據(jù)值和實驗箱上標(biāo)的值有一定誤差,這是可能由于元器件老化,接觸不良以及導(dǎo)線自身帶有電阻的關(guān)系。另外由二極管的現(xiàn)象可得二極管具有單向?qū)蛐?#xff0c;反向?qū)驎r電阻無限大,正向?qū)驎r電阻較小。

  1. 測量電阻和二極管的伏安特性。

操作:

1.按照實驗原理圖連接電路

2.打開直流電源,測量數(shù)據(jù)

3改變?nèi)与妷?#xff0c;再次測量數(shù)據(jù)

4重復(fù)上述過程,直到收集到足夠的數(shù)據(jù)時停止實驗。整理數(shù)據(jù)

實驗數(shù)據(jù):

測量電阻器伏安特性

電壓V

0

0.5

1

1.5

2

3

6

取樣電壓Vr

0

0.0857

0.17213

0.25852

0.34506

0.51825

1.039

Vrx

0

0.4143

0.82787

1.24148

1.65494

2.48175

4.961

Irx

0

0.000857

0.0017213

0.0025852

0.0034506

0.0051825

0.01039

?

測量二極管伏安特性

正向

電壓V

0

0.3

0.5

0.7

1

2

3

6

取樣電壓Vr

0

0.28726

0.48001

0.67290

0.96020

1.91878

2.8245

5.7380

Vdx

0

0.01274

0.01999

0.0271

0.0398

0.08122

0.1755

0.262

Idx

0

0.0028726

0.0048001

0.006729

0.009602

0.0191878

0.028245

0.05738

?

反向

電壓V

-0.5

-1

-2

-3

-6

-10

取樣電壓Vr

-0.49157

-0.98484

-1.97154

-2.9584

-5.9225

-9.4512

Vdx

-0.00834

-0.01516

-0.02846

-0.0416

-0.0775

-0.5488

Idx

-0.0049157

-0.0098484

-0.0197154

-0.029584

-0.059225

-0.094512

?

現(xiàn)象分析:

實驗圖形基本符合預(yù)測

通過伏安特性曲線可知,線性元件的電阻維持不變,伏安特性曲線繼續(xù)呈一條直線。而二極管呈曲線變化。

實驗結(jié)論:

二極管的電阻隨著電壓變化而變化,且隨著電壓增大電阻升高的速度放緩。

  1. 選用不同擋位測量,計算相對誤差。

實驗操作:

  1. 讀取上一實驗的數(shù)據(jù)
  2. 讀取元件上的標(biāo)注值以及偏差,配合萬用表的檔位以及測量值進(jìn)行記錄分析

實驗數(shù)據(jù):

已知5位半多用表準(zhǔn)確度0.02%±6

電阻的標(biāo)稱值

100Ω

470Ω

1KΩ

1KΩ

10KΩ

允許偏差范圍

±5%J—I級

測量值

200

2K

2K

20K

20K

99.433Ω

0.47294

1.00797

1.0080

9.9853

偏差

0.567Ω

2.94Ω

7.97Ω

14.7Ω

測量誤差

0.0258866Ω

0.000154558KΩ

0.000261594KΩ

0.0008016KΩ

0.000259706KΩ

已知5位半多用表準(zhǔn)確度0.2%±5

電容的標(biāo)稱值

0.01μF

0.1μF

0.47μF

4.7μF

允許偏差范圍

測量值

6μF

6μF

6μF

60μF

0.010μF

0.088μF

0.433μF

4.788μF

偏差

0μF

0.012μF

0.037μF

0.088μF

測量誤差

0.00502μF

0.005176μF

0.005866μF

0.014576μF

通過萬用表測量,實驗用二極管不存在損壞

1N4007

LED

LED(共陰極)

正向降壓

0.57V

1.76V

1.62V

反向電阻

無窮大

無窮大

無窮大

現(xiàn)象分析:

幾乎所有元件都存在測量誤差,且誤差值與測量量程的選擇有關(guān)。

實驗結(jié)論:

一般來說,目標(biāo)值接近量程中部時誤差相對較小

二極管存在著單向?qū)ㄐ?。一般來說,某一方向電阻有限,而另一方向電阻近乎無限大。

4.觀測電阻超過額定功率,二極管超過最大允許電流時的現(xiàn)象。

實驗操作:

  1. 采取測量電阻伏安特性曲線的電路進(jìn)行電路連接
  2. 開啟電源,測量數(shù)據(jù)
  3. 逐步升高電壓,記錄數(shù)據(jù)。同時觀察電阻是否有任何冒煙現(xiàn)象
  4. 觀察到冒煙現(xiàn)象后,立刻停止實驗,整理數(shù)據(jù)

實驗數(shù)據(jù):

電壓

0

0.5

1

1.5

2

取樣電壓Vr

0

0.08703

0.17430

0.26164

0.34902

Vrx

0

0.41297

0.8257

1.23836

1.65098

Irx

0

0.0008703

0.001743

0.0026164

0.0034902

P

0

0.0003594

0.001439

0.00324

0.00576

電壓

3

6

10

11

20

31

取樣電壓Vr

0.52380

1.05028

1.75851

1.94304

3.5994

5.7225

Vrx

2.4762

4.94972

8.24149

9.05696

16.4006

24.2775

Irx

0.005238

0.0105028

0.0175851

0.0194304

0.035994

0.057225

P

0.012970

0.0519859

0.1449274

0.1759803

0.590323

1.389279

?

現(xiàn)象分析:如圖,當(dāng)電壓達(dá)到11V時,出現(xiàn)了冒煙現(xiàn)象,說明此時已經(jīng)達(dá)到工作極限。繼續(xù)增大電壓,電阻燒毀。

實驗結(jié)論:電阻存在最大工作電壓,一旦超過這個閾值,就會對元件造成不可逆損壞。

6.心得總結(jié):

1.學(xué)習(xí)的知識點:初步學(xué)習(xí)了一些元器件的識別與簡單測試,了解了常用元器件的種類、規(guī)格、用途及參數(shù)。學(xué)習(xí)到了一些元件的伏安特性,以及工作狀態(tài)的存在。認(rèn)識了誤差的產(chǎn)生原因,學(xué)習(xí)了避免/減少誤差的方法

2.掌握的技能:掌握了測量常用元件的技能,具備判斷二極管極性的能力。學(xué)習(xí)了誤差計算的方法。學(xué)會了伏安特性的測量。熟悉了利用繪圖軟件繪圖的能力。

3.人文:認(rèn)識到交流效率的重要性。聽講或者觀摩網(wǎng)課時的疑問與其思考,不如多余同學(xué)老師交流請教。在面對多階段多人合作的精細(xì)操作時,保持高度的耐心和高效的交流是十分必要的。這樣間接影響著實驗進(jìn)行的效率。同時,實驗安全也十分重要。要做到及時斷電,不觸摸高熱元件

4.記憶:課前提前預(yù)習(xí),可以極大的知識的記憶程度。同時,及時對知識進(jìn)行梳理也可以節(jié)約大量記憶成本。

http://www.risenshineclean.com/news/27608.html

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