苏 州 市 职 业 大 学
实习（实训）报告
名称 电子实验基础 2013年 12月16日至 2013年12月 20日共1周
院 系 电子信息工程学院 班 级 13电气自动化技术2 姓 名 刘钢
院 长 张红兵 系 主 任 邓建平 指导教师 叶国平
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目录
第一章 绪论 ···········································1
1.1实验目的···················································1 1.2.使用工具和器材···········································1 1.3实验仪器和设备··········································· 1 1.3.电路工作原理图··········································· 2
第二章 元器件介绍···································· 3
2.1电阻器基础知识与检测方法 ··························· 3
2.1.1分类 ············································· 3 2.1.2色环颜色所代表的数字或意义························ 3 2.1.3在电路图中电阻器和电位器的单位标注规则·············4
2.2电容器················································· 4
2.2.1电容器种类········································4 2.2.2主要性能指标······································4
2.3电感器··················································5
2.3.1电感器的命名······································5
2.3.2电感器参数········································ 5
2.4 NPN三极管········································ 6
2.4.1概述··············································6 2.4.2工作原理··········································6 2.4.3 NPN三极管放大电路解析····························7 2.4.4常用三极管········································8 2.4.5实验方法··········································9 2.4.6元件作用··········································9
第三章 晶体管单管放大电路的制作与测试················10
3.1 电路原理图··········································· 10
3.2实验步骤············································10 3.3 EWB仿真实验·······································12 3.3.1 EWB概述········································12
3.3.2晶体管单管放大电路的仿真调试····················13 第四章：实验总结（心得体会）······················ 15
附录一;任务书···································附录二：参考文献·····································
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第一章 绪论
1.1实验目的
1.掌握电路元件的使用和电路连接 2.熟悉电路板上元器件的焊接技能 3.学会实验仪器设备的一般使用
4.能正确获取测试数据，学会简单的数据分析
1.2使用工具和器材
25W内热电烙铁及焊接工具和器材 通用电路板一块
1/8碳膜电阻器4个(47kΩ,22kΩ,2.2kΩ,2kΩ) 25V电解电容器3个（47μF,10μF×2） 3DG系列三极管1个（可选9014） 连接线少许
1.3实验仪器和设备
万用表（指针式或数字式） 交流毫伏表 双踪示波器 函数信号发生器 直流稳压电源
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1.4电路工作原理图
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第二章 元器件介绍
2.1电阻器基础知识与检测方法
电阻器是电路组件中应用最广泛的一种，在电子设备中约占组件总数的30%以上，其质量的好坏对电路工作的稳定性有极大影响。它的主要用途是稳定和调节电路中的电流和电压，其次还作为分流器分压器和负载使用。
2.1.1电阻分类
在电子电路中常用的电阻器有固定式电阻器和电 位器，按制作材料和工艺不同，固定式电阻器可分为：膜式电阻（碳膜RT、金属膜RJ、合成膜RH和氧化膜RY）、实芯电阻（有机RS和无机RN）、金属线绕电阻（RX）、特殊电阻（MG型光敏电阻、MF型热敏电阻）四种
2.1.2色环颜色所代表的数字或意义
2）精密度电阻器的色环标志用五个色环表示。第一至第3色环表示电阻的有效数字，
第4色环表示倍乘数，第5色环表示容许偏差，图2的电阻为17.5Ω±1%
1）在电阻体的一端标以彩色环，色标是由左向右排列的，图1的电阻为27000Ω±0.5%。
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2.1.3在电路图中电阻器和电位器的单位标注规则
阻值在兆欧以上，标注单位M。比如1兆欧，标注1M；2.7兆欧，标注2.7M。 阻值在1千欧到100千欧之间，标注单位k。比如5.1千欧，标注5.1k；68千欧，标注68k。
阻值在100千欧到1兆欧之间，可以标注单位k，也可以标注单位M。比如360千欧，可以标注360k，也可以标注0.36M。 阻值在1千欧以下，可以标注单位Ω，也可以不标注。比如5.1欧，可以标注5.1Ω或者5.1；680欧，可以标注680Ω或者680
2.2电容器
2.2.1电容器种类
a半可变电容， 也叫做微调电容。它是由两片或者两组小型金属弹片，中间夹着介质制成。调节的时候改变两片之间的距离或者面积。它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等
b可变电容 ，它由一组定片和一组动片组成，它的容量随着动片的转动可以连续改变。把两组可变电容装在一起同轴转动，叫做双连。可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种。空气介质可变电容体积大，损耗小，多用在电子管收音机中。聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的，体积小，多用在晶体管收音机中
2.2.2主要性能指标
标称容量和允许误差：电容器储存电荷的能力，常用的单位是F、uF、pF。电容器上标有的电容数是电容器的标称容量。电容器的标称容量和它的实际容量会有误差。常用固定电容允许误差的等级见表2。常用固定电容的标称容量系列见表3。一般，电容器上都直接写出其容量，也有用数字来标志容量的，通常在容量小于10000pF的时候，用pF做单位，大于10000pF的时候，用uF做单位。
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2.3电感器
2.3.1电感器的命名
第一部分：主称，用字母表示（其中L表示线圈，ZL表示高频或低频阻流圈）； 第二部分：特征，用字母表示（其中G表示高频）； 第三部分：型式，用字母表示（其中X表示小型）； 第四部分：区别代号，用字母表示
2.3.2电感器参数
电感量 ： 电感量表示电感线圈工作能力的大小。电感器的电感量取决于电感线，圈导线的粗细、绕制的形状与大小、线圈的匝数(圈数)以及中间导磁材料的种类、大小及安装的位置等因素。
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品质因数(Q)： 由于导线本身存在电阻值，由导线绕制的电感器也就存在电阻的一些特性，导致电能的消耗。Q值越高，表示这个电阻值越小，使电感越接近理想的电感，当然质量也就越好。中波收音机使用的振荡线圈的Q值一般为55—75。
分布电容 ： 在互感线圈中，两线圈之间还会存在线圈与线圈问的匝间电容,称为分布电容。分布电容对高频信号将有很大影响，分布电容越小，电感器在高频工作时性能越好。
对于大功率电感器，除上述参数外，还有最大工作电流和工作频率。
2.4 NPN三极管
NPN型三极管，由三块半导体构成，其中两块N型和一块P型半导体组成，P型半导体在中间，两块N型半导体在两侧。三极管是电子电路中最重要的器件，它最主要的功能是电流 放大和开关作用。
2.4.1概述
半导体三极管也称为晶体三极管，可以说它是电子电路中最重要的器件。它最主要的功能是电流放大和开关作用。 三极管顾名思义具有三个电极。二极管是由一个PN结构成的，而三极管由两个PN结构成，共用的一个电极成为三极管的基极（用字母B表示）。其他的两个电极成为集电极（用字母C表示）和发射极（用字母E表示）。
三极管最基本的作用是放大作用，它可以把微弱的电信号变成一定强度的信号，当然这种转换仍然遵循能量守恒，它只是把电源的能量转换成信号的能量。三极管有一个重要参数就是电流放大系数β。当三极管的基极上加一个微小的电流时，在集电极上可以得到一个是注入电流β倍的电流，即集电极电流。集电极电流随基极电流的变化而变化，并且基极电流很小的变化可以引起集电极电流很大的变化，这就是三极管的放大作用。
2.4.2工作原理
三极管是一种控制元件，主要用来控制电流的大小，以共发射
原理图
[1]
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极接法为例（信号从基极输入，从集电极输出，发射极接地），当基极电压UB有一个微小的变化时，基极电流IB也会随之有一小的变化，受基极电流IB的控制，集电极电流IC会有一个很大的变化，基极电流IB越大，集电极电流IC也越大，反之，基极电流越小，集电极电流也越小，即基极电流控制集电极电流的变化。但是集电极电流的变化比基极电流的变化大得多，这就是三极管的放大作用。IC 的变化量与IB变化量之比叫做三极管的放大倍数β（β=ΔIC/ΔIB, Δ表示变化量。），三极管的放大倍数β一般在几十到几百倍。
三极管在放大信号时，首先要进入导通状态，即要先建立合适的静态工作点，也叫 建立偏置 ，否则会放大失真。
在三极管的集电极与电源之间接一个电阻，可将电流放大转换成电压放大：当基极电压UB升高时，IB变大，IC也变大，IC 在集电极电阻RC的压降也越大。
2.4.3 NPN三极管放大电路解析
如上图所示，我们把从基极B流至发射极E的电流叫做基极电流Ib;把从集电极C流至发射极E的电流叫做集电极电流Ic。这两个电流的方向都是流出发射极的，所以发射极E上就用了一个箭头来表示电流的方向。三极管的放大作用就是：集电极电流受基极电流的控制(假设电源能够提供给集电极足够大的电流的话)，并且基极电流很小的变化，会引起集电极电流很大的变化，且变化满足一定的比例关系：集电极电流的变化量是基极电流变化量的β倍，即电流变化被放大了β倍，所以我们把β叫做三极管的放大倍数(β一般远大于1，例如几十，几百)。如果我们将一个变化的小信号加到基极跟发射极之间，这就会引起基极电流Ib的变化，Ib的变化被放大后，导致了Ic很大的变化。如果集电极电流Ic是流过一个电阻R的，那么根据电压计算公式U=R*I可以算得，这电阻上电压就会发生很大的变化。我们将这个电阻上的电压取出来，就得到了放大后的电压信号了。[2]
三极管在实际的放大电路中使用时，还需要加合适的偏置电路。这有几个原因。首先是由于三极管BE结的非线性(相当于一个二极管)，基极电流必须在输入电压大到一定程度后才能产生(对于硅管，常取0.7V)。当基极与发射极之间的电压小于0.7V时，基极电流就可以认为是0。但实际中要放大的信号往往远比0.7V要小，如果不加偏置的话，这么小的信号就不足以引起基极电流的改变(因为小于0.7V时，基极电流都是0)。如果我们事先在三极管的基极上加上一
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个合适的电流(叫做偏置电流，上图中那个电阻Rb就是用来提供这个电流的，所以它被叫做基极偏置电阻)，那么当一个小信号跟这个偏置电流叠加在一起时，小信号就会导致基极电流的变化，而基极电流的变化，就会被放大并在集电极上输出。另一个原因就是输出信号范围的要求，如果没有加偏置，那么只有对那些增加的信号放大，而对减小的信号无效(因为没有偏置时集电极电流为0，不能再减小了)。而加上偏置，事先让集电极有一定的电流，当输入的基极电流变小时，集电极电流就可以减小;当输入的基极电流增大时，集电极电流就增大。这样减小的信号和增大的信号都可以被放大了。
下面说说三极管的饱和情况。像上面那样的图，因为受到电阻Rc的限制(Rc是固定值，那么最大电流为U/Rc，其中U为电源电压)，集电极电流是不能无限增加下去的。当基极电流的增大，不能使集电极电流继续增大时，三极管就进入了饱和状态。一般判断三极管是否饱和的准则是：Ib*β〉Ic。进入饱和状态之后，三极管的集电极跟发射极之间的电压将很小，可以理解为一个开关闭合了。这样我们就可以拿三极管来当作开关使用：当基极电流为0时，三极管集电极电流为0(这叫做三极管截止)，相当于开关断开;当基极电流很大，以至于三极管饱和时，相当于开关闭合。如果三极管主要工作在截止和饱和状态，那么这样的三极管我们一般把它叫做开关管。
如果我们在上面这个图中，将电阻Rc换成一个灯泡，那么当基极电流为0时，集电极电流为0，灯泡灭。如果基极电流比较大时(大于流过灯泡的电流除以三极管的放大倍数β)，三极管就饱和，相当于开关闭合，灯泡就亮了。由于控制电流只需要比灯泡电流的β分之一大一点就行了，所以就可以用一个小电流来控制一个大电流的通断。如果基极电流从0慢慢增加，那么灯泡的亮度也会随着增加(在三极管未饱和之前)。
但是在实际使用中要注意，在开关电路中，饱和状态若在深度饱和时会影响其开关速度，饱和电路在基极电流乘放大倍数等于或稍大于集电极电流时是浅度饱和，远大于集电极电流时是深度饱和。因此我们只需要控制其工作在浅度饱和工作状态就可以提高其转换速度。
对于PNP型三极管，分析方法类似，不同的地方就是电流方向跟NPN的刚好相反，因此发射极上面那个箭头方向也反了过来——变成朝里的了。
2.4.4 常用三极管
电子制作中常用的三极管有9 0× ×系列，包括低频小功率硅管9013（NPN）、9012（PNP），低噪声管9014（NPN），高频小功率管9018（NPN）等。它们的型号一般都标在塑壳上，而样子都一样，都是TO-92标准封装。在老式的电子产品中还能见到3DG6（低频小功率硅管）、3AX31 （低频小功率锗管） 等，它们的型号也都印在金属的外壳上。
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第一部分的3表示为三极管。 第二部分表示器件的材料和结构，A： PNP型锗材料 B： NPN型锗材料 C： PNP型硅材料 D： NPN型硅材料 第三部分表示功能，U：光电管 K：开关管 X：低频小功率管 G：高频小功率管 D：低频大功率管 A：高频大功率管。另外，3DJ型为场效应管，BT打头的表示半导体特殊元件。
2.4.5 实验方法
按接线图表5接好电路,注意三极管e、b、c三个管脚及发光二极管的极性不要接错。R1是基极的偏置电阻,当用红线(W)接到14号弹簧或8号弹簧时都可向基极加上偏置电流使三极管导通,(即c、e极间相当于短路),发光二极管D导通发光。当红线(W)接到20号弹簧时,由于20号弹簧的电位低,三极管不导通(即c、e间相当于断路)发光二极管D不发光。
2.4.6 元件作用
电阻R1基极偏置用,电阻R2有限流作用,也是三极管集电极的负载电阻。发光二极管D指示作用,三极管T开关作用,电池E供电。
三极管可以看成是2个PN结。测试其好坏只要测其PN结是否正常就行。其方法是,用电阻档测b,c极和b,e极的正反电阻,相差几十倍以上就是正常的。
估算NPN型三极管的电流放大系数的简单方法：
黑表笔接c极,红表笔接e极,在c,b极间接一个50-200K的电阻,查看表针的摆动情况,摆动越大,β值越高。
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第三章 晶体管单管放大电路的制作与测试
3.1电路原理图
3.2实验步骤 1）实验准备
检查元器件，用万用表检查它们的好坏，查阅晶体管参数，分清电极，必要时元器件引脚要先上锡处理。
2）按实验电路图制作晶体管单管放大电路
①按照电路图的布局，将元器件从正面（非焊接面）插入电路板，元器件引脚不要从根部弯折，三极管和电解电容器极性不可接错。
②在电路板焊接面，用电烙铁将元器件引脚焊接到电路板上。
③在焊接面，对照电路图，将应连接的地方用元件引脚或者连接线焊接连上。 ④对电路的输入、输出、电源端，应在电路板正面引出接口，方便接线和测量
⑤修剪焊接面，修正不良的焊接点，剪去多余的引脚，检查电路的完好性。 3）测量晶体管的静态工作点
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①打开直流稳压电源，调整输出电压为12V，测量并记录电压值。 ②电源负极接电路接地端，电源正极串联电流表接到电路+VCC端，总电流ICC
应在1.6mA左右。如果相差很大，应立即断电，检查电路板制作的问题。记录ICC实测值。
③集电极电流IC，可以断开R4一端，串入电流表来测量，但不方便。实用中，我们可以通过测量电路和、中R4（不断开）两端的电压，再用欧姆定律I=U/R计算出来。
④用电压表，分别测量集电极、基极、发射极三点对地的电压，做好记录。 测量数据记录表1如下：
1－1．测量仪器：万用表 型号： 电源电压VCC 总电流ICC 集电极电流IC 集电极电位VC 基极电位VB 发射极电位VE 12V 1.6mA 1.4mA 9.12V 3.7V 3.08V 4）测试放大电路的输入、输出交流信号
①将毫伏表两输入端短路，打开毫伏表、示波器、信号发生器电源，预热几分钟。
②将示波器Y1、Y2两通道分别接电路输入、输出端，黑色线为接地端。 ③信号发生器选择输出正弦波信号，频率调整到1000Hz，信号幅度调节为5-10mV，连接到电路板输入端，黑线接地。（可用示波器观察并调整）
④接通电路板电源，示波器应同时观察到输入和输出两个波形。 ⑤用毫伏表测量电路的输入电压Ui和输出电压Uo。
⑥记录要求：仪器的型号，测量时的档位，测量、观察到的数据和波形，并计算放大倍数|Au|＝Uo/Ui，分析输出信号与输入信号的幅值、频率、相位关系。
测试数据记录表2如下：
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2－1．测量仪器：毫伏表 毫伏表档位 测量项目 电压有效值U 10mV 输入信号Ui 7.5mV 型号： ------ 1V 输出信号Uo 0.73 型号：- ------ Y2：0.5V 输出信号uo X：0.1ms 输出与输入的关系 反相 —— 电压放大倍数 Au＝Uo/Ui 100 2－2．测量仪器：双踪示波器 灵敏度档位/DIV 测量项目 信号波形 Y1：20mV 输入信号ui 信号周期T 信号峰值Um
0.001s 5mV 0.001s 500mV 3.3 EWB仿真实验
3.3.1 EWB概述
EWB是Electronics Workbench的缩写，称为电子工作平台，是一种在电子
技术界广为应用的优秀计算机仿真设计软件，被誉为\"计算机里的电子实验室\"。 其特点是图形界面操作，易学、易用，快捷、方便，真实、准确，使用EWB可实现大部分硬件电路实验的功能。
电子工作平台的设计试验工作区好像一块\"面包板\"，在上面可建立各种电路进行仿真实验。电子工作平台的器件库可为用户提供350多种常用模拟和数字器件， 设计和试验时可任意调用。虚拟器件在仿真时可设定为理想模式和实模式，有的虚拟器件还可直观显示，如发光二极管可以发出红绿蓝光，逻辑探头像逻辑笔那样可直接显示电路节点的高低电平，继电器和开关的触点可以分合动作，熔断器可以烧断，灯泡可以烧毁，蜂鸣器可以发出不同音调的声音，电位器的触点可以按比例移动改变阻值。电子工作平台的虚拟仪器库存放着数字电流表、数字电压表、数字万用表、双通道 1000MHz 数字存储示波器、999MIHz数字函数发生器、可直接显示电路频率响应的波特图仪、16路数字信号逻辑分析仪、16位
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数字信号发生器等，这些虚拟仪器随时可以拖放到工作区对电路进行测试，并直接显示有关数据或波形。电子工作平台还具有强大的分析功能， 可进行直流工作点分析， 暂态和稳态分析，高版本的EWB还可以进行傅立叶变换分析、噪声及失真度分析、零极点和蒙特卡罗等多项分析。
使用EWB对电路进行设计和实验仿真的基本步骤是： 1）用虚拟器件在工作区建立电路； 2）选定元件的模式、参数值和标号； 3）连接信号源等虚拟仪器； 4）选择分析功能和参数； 5）激活电路进行仿真；
6）保存电路图和仿真结果。
EWB建立在SPICE基础上，它具有以下突出的特点：
1）采用直观的图形界面创建电路：在计算机屏幕上模仿真实实验室的工作台，绘制电路图需要的元器件、电路仿真需要的测试仪器均可直接从屏幕上选取；
2）软件仪器的控制面板外形和操作方式都与实物相似，可以实时显示测量结果。
3）EWB软件带有丰富的电路元件库，提供多种电路分析方法。
4）作为设计工具，它可以同其它流行的电路分析、设计和制板软件交换数据。
5）EWB还是一个优秀的电子技术训练工具，利用它提供的虚拟仪器可以用比实验室中更灵活的方式进行电路实验，仿真电路的实际运行情况，熟悉常用电子仪器测量方法。
3.3.2晶体管单管放大电路的仿真调试 1）实验目的
学会使用EWB仿真软件，学会提取元器件，连接电路，使用虚拟仪器，获取仿真实验数据的操作过程。
2）仿真实验电路图
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3）实验内容和步骤
①在EWB电子操作平台中，建立以上仿真电路。
②设置电路属性。设置虚拟电流表内阻为1nΩ，电压表内阻为1000MΩ，三极管使用默认的通用型，其余器件属性按图示参数设定。示波器两根信号线用不同的颜色，A通道接输入端用蓝色，B通道接输出端用红色。 ③测量三极管的静态工作点IB、IC 和UCE。先使输入信号为零，然后激活仿真，保存测量数据。
④调整输入信号，信号频率为1000Hz，振幅为10mV，其余按默认值。 ⑤观察输出信号波形，波形稳定后停止仿真，展开示波器，获取仿真实验的结果。 4）仿真结果
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第四章 实验总结（心得体会）
时间总是过得很快，经过一周的实训，我已经自己能制作一个晶体管单管放大电路，这其中的兴奋是无法用言语表达的。
实训这段时间也是我们一学期最忙的日子，因为面临着期末考试，相关知识缺乏给学习它带来很大困难，比如不能迅速准确地识别出三极管的E、B、C极，出现了虚焊等问题。
作为一名电气自动化专业的学生，我觉得能做这样的实训是十分有意义。在已度过的半年大学生活里我们大多数接触的是专业基础课。
我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论面，如何去面对现实中的各种设计？如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？
在这次的实训过程中，我感触最深的当属查阅了很多次设计书和指导书。 为了让自己的设计更加完善，更加符合工艺标准，一次次翻阅相关参考书籍是十分必要的，同时也是必不可少的。通过这次实训我也发现了自身存在的不足之处，虽然感觉理论上已经掌握，但在运用到实践的过程中仍有意想不到的困惑，经过一番努力才得以解决。当实训最后一天进行EWB仿真实验时，我很诧异，电路板模型居然能用计算机软件模拟出来，而且仿真结果跟实际测量结果几乎没有偏差，科技的神奇之处就这样再次震撼了我。
通过这次实训，我懂得了学习的重要性，了解到理论知识与实践相结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将为自己今后的学习和工作铺展了道路。另外，实训造就了我边学边用的学习模式，提醒我时刻巩固所学知识，这也是我这次实训的一大收获。
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附录一：
苏 州 市 职 业 大 学
实习（实训）任务书
名 称：起讫时间：院 系：班 级： 指导教师：院 长：
电子实验基础 2013年12月16日－2013年12月20日 电子信息工程学院 13电气2班
叶国平 张红兵
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一、 实习（实训）目的和要求 1. 认识常用电子元器件，掌握电烙铁手工焊接技能。 2. 掌握由元件标识来识别电阻、电容、二极管、三极管的类型和参数的方法；并熟练使用万用表，测量这些元器件的量值，判断他们的极性和基本性能。 3. 掌握简单电子电路的装配和焊接。会使用常用仪器设备，对电路进行测量调试，获取正确的测试数据，进行简单分析。 4. 学会组建仿真电路，使用虚拟仪器，获得实验数据。 5. 电子电路制作和调试。 二、 实习（实训）内容 1. 认识常用电子元器件，掌握电烙铁手工焊接技能。 2. 掌握由元件标识来识别电阻、电容、二极管、三极管的类型和参数的方法；并熟练使用万用表，测量这些元器件的量值，判断他们的极性和基本性能。 3. 掌握简单电子电路的装配和焊接。会使用常用仪器设备，对电路进行测量调试，获取正确的测试数据，进行简单分析。 4. 学会组建仿真电路，使用虚拟仪器，获得实验数据。 5. 电子电路制作和调试。 6. 完成课程设计的调试报告，心得体会。 三、实习（实训）方式 □√集中 □ 分散 □√ 校内 □ 校外 第 17 页
三、 实习（实训）具体安排 1． 集中讲解 2． 拆解电路板（2学时） 3． 拆解电路板，元器件识别（4学时） 4． 元器件测量（2学时） 5． 制作和测试（10学时） 6． EWB仿真调试（4学时） 7． 三张数据报告，晶体管单管放大电路电路板及仿真结果（2学时） 四、 实习（实训）报告内容（有指导书的可省略） 有指导书，见《电子实验基础》
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附录二：
参考文献
1.林涛••数字电子技术•清华大学出版社•2006 2. 潘松•EDA实用教程•科学出版社•2002
3.林涛•模拟电子技术基础•重庆大学出版社•2001 4.杨欣•电子设计从零开始•清华大学出版社•2005 5.邱关源·电路·高等教育出版社·1999
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