电子电路实训与仿真
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第1篇 电子电路实训基础

1.1 电子电路实训的基本特点

1.1.1 电子电路实训的目的和意义

目前,电子电路的发展日新月异,各种各样的新技术、新器件和新电路层出不穷,并被迅速应用于生产实践中。要认识和掌握并应用这些新技术、新器件和新电路,电子电路实训是最为有效的途径。通过电子电路实训,学生可以检验器件和电路的功能及适用范围;可以分析器件和电路的工作原理;可以检测电路和器件的性能指标;可以锻炼应用新技术的能力。从事电子技术工作的电子工程师应该掌握电子电路实训的技能。

1.1.2 电子电路实训的特点

电子电路实训具有以下特点。

(1)要正确、合理地选用电子元器件。电子元器件种类繁多,很多元器件功能相似而性能不同,不同功能的电路对于电子元器件的要求不同,如果元器件选用不当,将不会得到满意的结果,甚至会出现安全问题。

(2)理论计算结果与实际结果有较大的差异。电子元器件特别是模拟电子元器件的特性参数分散性大(普通铝电解电容器的误差可以达到100%),因此实际电路的性能指标必然与设计要求有一定的差异,所以在实训时必须对实际电路进行调试。

(3)各种测量仪器的非线性特性(如信号源的内阻等)将会引起测量误差。选择合适的测量仪器将会减小测量误差,但不能完全消除测量误差。因此必须要对实训结果进行误差处理。

(4)实训电路中的元器件要合理布局与正确连线。由于电路中寄生参数的存在(如分布电容、寄生电感等)和外界的电磁干扰,即使电路原理图正确,元器件的随意布局和随意连接也可能引起电路性能的变化,甚至产生自激振荡,从而使电路不能正常工作。这种情况在工作频率较高时尤为突出。

1.1.3 电子电路实训的基本要求

为了保证实训顺利完成,使实训课教学达到预期效果,学生应该按时进入实训室并在规定的时间内完成实训任务,遵守实验实训的规章制度,实训结束后整理好操作台。除此之外,实训中学生还应该做到以下几点。

(1)熟练掌握各种常用电子测量仪器的主要性能和使用方法,掌握基本电路中主要参数的测试方法。

实训前要预习充分,预习的目的是进行理论准备。预习的要求是认真阅读理论教材,查阅相关资料,深入了解实训的目的和任务,掌握实训的基本原理,彻底弄清楚实训的具体内容和要解决的问题,包括需要观察哪些现象、测量哪些数据等一系列与实训有关的内容。对于综合设计性实训,学生还要根据实训内容拟好实训步骤,选择测试方案,并给出实训电路。

(2)进入实训室实际动手操作之前,需要完成每个实训的仿真实训,通过仿真实训可以进一步熟悉实训原理,了解各种测试仪器的使用方法及主要参数的测试方法。仿真实训的结果,还可以用来估算实训的测量数据,判断误差大小。

(3)合理布线以达到直观、便于检查的目的。布线原则主要有以下几点。

① 连接电源正极、负极和接地的导线用不同的颜色加以区分,一般正极线用红色,负极线用蓝色,接地线用黑色。

② 尽量用短的导线,防止自激振荡。

③ 根据实训台的结构特点来安排元器件的位置和电路的布线。一般应以集成电路或晶体管为中心,并根据输入与输出分离的原则,以适当的间距来安排其他元件。最好先画出实物布置图和布线图,以免发生差错。

接插元器件和导线时要非常细心。接插前,必须先用钳子或镊子把待插元器件和导线的插脚弄平直。接插时,应小心地用力插入,以保证插脚与插座间接触良好。实训结束时,应轻轻拔下元器件和导线,切不可用力太猛。注意接插用的元器件插脚和连接导线均不能太粗或太细,一般以直径0.5mm左右为宜,导线的剥线头长度约为10mm。

布线的顺序一般是先布电源线与地线,然后按布线图,从输入到输出依次连接好各元器件和导线。在可能条件下应尽量做到接线短、接点少,但同时还要考虑到测量的方便。

(4)电路布线完毕后,不要急于通电,应先对电路进行检查。

首先检查220V交流电源和实训所需的元器件、仪器仪表等是否齐全并符合要求,检查各种仪器面板上的旋钮,使之处于所需的待用位置。例如,直流稳压电源应置于所需的挡级,并将其输出电压调整到所要求的数值,切勿在调整电压前随意与实训电路板接通。

对照实训电路图,对实训电路板中的元件和接线进行仔细的寻迹检查,检查各引线有无接错,特别是电源与电解电容的极性是否接反,各元件及接点有无漏焊、假焊,并注意防止碰线短路等问题。经过仔细检查,确认安装无误后,方可按前述的接线原则,将实验电路板与电源和测试仪器接通。

(5)实训过程中,要严格按照仪器的操作规程正确使用仪器,严禁野蛮操作。严格按照科学的方法和正确的实训步骤进行实训。

(6)鼓励学生在完成所要求的实训内容后,自己设计实训并动手操作。但必须要有完整的实训方案,实训前实训方案必须得到指导老师的批准。

(7)实训中出现故障时,切记首先要关掉电源,以免出现安全问题。对于故障产生原因,应利用所学理论知识仔细分析,并尽量在老师的指导下独立给出解决问题的方案,以排除故障。出现故障后,不分析故障原因,直接拆掉电路重新连接,是不负责任的表现。

(8)实训过程中,要细心观测实训结果,认真记录,要保证实训结果的原始记录完整、正确、清楚。

(9)实训过程中,一个阶段性的实训结束,得到正确的测量结果后,应该马上关掉电源,进行下一阶段的实训。

(10)实训结束后,要认真撰写实训报告。

实训报告是实训结果的总结和反映,也是实训课的继续和提高。撰写实训报告,可使知识条理化,还可培养学生综合解决问题的能力。一个实训的价值在很大程度上取决于报告质量的好坏,因此对撰写实训报告必须予以充分的重视。

在实训报告中,首先应该注明实训环境和实训条件(日期,仪器仪表的名称、型号等),这样做的目的是保证实训的可重复性(即在相同的实训环境和实训条件下,重复该实训可以得到相同的实训结果),这是科学实训的基本要求。

其次,要认真整理实训数据,要以确切简明的形式,将实训结果完整、真实地表达出来。并对实训结果进行理论分析,得出结论,有条件的还要进行实训误差的分析。

最后对于实训中出现的问题或故障,要进行分析并给出解决问题的办法,总结实训中的收获和体会,并提出改进实训的建议。