0.3　实验操作

在完成实验预习后，即可进入实验操作阶段。实验操作是在预习报告的指导下，按照操作步骤进行有条不紊的实际操作的过程，包括熟悉、检验和使用元器件与仪器设备，连接实验电路，实际测试与数据记录，以及实验后的整理等工作程序。

0.3.1　操作流程

1．熟悉设备，检查元器件

实际操作前要注意两点：第一，要认真听取指导教师对实验装置的介绍，或通过其他教学资源或平台了解本次实验所用实验设备、仪器的功能与使用方法；第二，要对所用元器件和导线等，进行简单的测试。为了保证在实验中使用的元器件和导线是完好的，在使用之前一定要用万用表进行简单测试，如导线有没有断开，二极管是否完好等。

2．连接实验电路

按实际实验电路图连线。连接实验电路是实验过程中的关键性工作，也是评判学生是否掌握基本操作技能的主要依据。通常，连接实验电路需要注意以下几点。

1）合理摆放实验对象。电源、负载、测量仪器等实验对象摆放的一般原则是，使实验电路的布局合理（即对象摆放的位置、距离、连线长短等对实验结果影响小），使用安全方便（即实验对象的连线、调整、测读数据均方便，摆放稳固，操作安全），连线简单可靠（即用线短且用量少，尽量避免交叉干扰，防止接错线和接触不良）。

2）连接的顺序要根据电路的结构特点及个人熟练程度而定。对初学者来说，一般按电路图上的节点与各实物元器件接头的一一对应关系来顺序连线。对于复杂的实验电路，通常先连接串联支路，后连接并联支路；先连接主回路，后连接其他回路；先连接各个局部，后连接成一个整体。实验电路走线、布线应简洁明了、便于测量，导线的长短、粗细要合适，尽量短、少交叉，防止连线短路。所有仪器设备和仪表，都要严格按规定的接法正确接入电路中（例如，电流表及功率表的电流线圈一定要串接在电路中，电压表及功率表的电压线圈一定要并接在电路中）。

3）巧用颜色导线。为便于查错，连线可用不同颜色的导线来区分。例如，电源“+”极或（交流）“相”端用红色导线，电源的“−”极或“中性”端用蓝色导线，“地”端用黑色导线。有接线头的地方要拧紧或夹牢，以防止接触不良或脱落。

4）注意地端连接。电路的共地端和各种仪器设备的接地端应接在一起，既可作为电路的参考零点，又可避免引起干扰。在一些特殊的场合，仪器设备的外壳应接地保护或接零保护，以确保人身和设备安全。在焊接和测试MOS器件时，电烙铁和测试仪器均要接地，以防它们漏电而损坏MOS器件。在测量时，要特别注意防止因仪器和设备之间的“共地”而导致被测电路局部短路。

5）注意屏蔽。对于中频和高频信号的传输，应采用屏蔽线。同时，将靠近实验电路的屏蔽线（外导体）进行单端接地，以提高抗干扰能力。

3．实验电路通电

完成实验电路连线之后，不能立刻通电实验，必须进行复查。要对照实验电路图，由左至右或由电路中有明显标记处开始一一检查，不能漏掉一根哪怕是短小的连线。按照“图物对照，以图校物”的基本方法加以检查。对于初学者，检查电路连线是很有意义的一项工作，它既能加深对电路连接的认识，又是建立电路原理图与实物安装图之间内在联系的训练机会。其主要内容是，检查电路是否接错（或短路），是否多连或少连导线，电源的正负极、地线和信号线连接是否正确，连接的导线是否导通等。检查电路连线是保证实验顺利进行、防止事故发生的重要措施。特别是针对强电（36V以上）的实验电路，接完线后一定要按照自查、同学互查、教师复查的程序，由教师确认无误后方可通电。尤其做强电实验时要注意：手合电源，眼观全局，一有异常现象（例如，有声响、冒烟、打火、焦臭味或设备发烫等），应立即切断电源，分析原因，查找故障。

4．测量数据，观察现象

接通电源后，先将设备大致调试一遍，观察各被测量的变化情况和出现的现象是否合理。若不合理，应切断电源，查找原因，进行改正。例如，数据出现时有时无的变化，可能是实验电路的连线松动、虚焊、连接导线出现隐藏断点或仪器仪表工作不稳定等问题造成的。如果预测数据与理论数据相差很大，可能是实验电路连线错误、（局部）碰线或元器件参数选择不当等问题造成的。只有消除隐患，才能确保实验电路正常工作。

仪表读数时，注意力要集中，姿势要正确。对于数字式仪表，要注意量程、单位和小数点位置；对于指针式仪表，要求眼、针、影成一线，及时变换量程使指针指示于误差最小的范围内。注意，变换量程要在切断电源情况下操作。

5．数据记录与分析

将所有数据记在原始记录表中，数据记录要完整、清晰，力求表格化，一目了然，合理取舍有效数字，并注明被测量的名称和单位。重复测试的数据应记录在原数据旁或新数据表中，要尊重原始记录，实验后不得涂改，养成良好的记录习惯，培养工程意识。提交实验报告时，将原始记录一起附上。

在测量过程中，应及时对数据做初步分析，以便及早发现问题，立即采取必要措施以达到实验的预期效果。例如，对被测量变化快速的区域，应增加测试点以获取更多的变化细节；对变化缓慢的区域，可以减少测试点，以加快测试速度，提高效率。对于关键点的数据，不能丢失，必要时要多次测量，取用它们的平均值以减小误差。

6．完成实验

完成本次实验全部内容后，应先断电，暂不拆线，待认真检查实验结果无遗漏和错误后，方可拆除连线。整理好连线、仪器工具等，使之物归原位。

在实验过程中，应特别注意人身安全与设备安全。改接电路和拆线一定要在断电的情况下进行，绝对不允许带电操作。使用仪器仪表要符合操作规程，切勿乱调旋钮、挡位。如果发现异常情况，应立即切断电源，查找故障原因，排除后再继续进行实验。

0.3.2　故障分析与排除

在正常情况下，连接好实验电路即可进行测试或调试。但实验过程中也常常会出现一些意想不到的故障，导致数据测试不正确，甚至实验不能正常进行。遇到故障不一定坏事，在实验过程中通过排除故障的锻炼，将有助于实验技能的不断提高。一旦遇到故障，切忌轻易拆掉连线重新安装，而是要运用所学知识，认真观察故障现象，仔细分析故障原因，查找到故障部位，排除故障，使实验得以继续进行。故障的检查通常采用以下几种方法。

1．断电检查法

如果实验接错线，造成电源或负载短路或严重过载，特别是发现实验电路或设备的异常现象（例如，有声响、冒烟、打火、有焦臭味及发烫等）将导致故障的进一步恶化时，应立即切断电源进行检查。首先，对照原理图，对实验电路的每个元器件及连线逐一进行外部（直观）检查，观察元器件的外观有无断裂、变形、焦痕、损坏等情况，引脚是否错接、漏接或短接；观察仪器仪表的摆放、量程选择、读数方式是否正确。然后，使用数字万用表的“Ω”（欧姆）挡，检查各支路是否连通，元器件是否良好。对于电容、电感（包括电动机和变压器），可用电桥测量；对于集成电路，需要用专门仪器进行测试，或者用好的芯片替换它来进行判断。

2．通电检查法

这是一种使用测试仪器检测电路参数来判断故障部位的在线检查方法。一般先直观检查，再进行参数测试。

1）直观检查法。在电路通电情况下，对电路的工作状况进行直接观察，包括听各种声音、看显示数值、查运行状态、摸外表温度、嗅现场气味等，来确认电路是否正常。有时还要配合不同的操作，使呈现的现象更明显。

2）参数测试法。通常利用数字万用表进行电压测量，主要检查电源供电系统从电源进线、电源开关、熔断器到电路输入端有无电压，电子类仪器仪表是否供电，输入和输出信号是否正常，各元器件和仪器的电压是否与给定值相符等。对于动态参数，用示波器观察波形及可能存在的干扰信号，有利于故障分析。

3）替换法。当故障比较隐蔽时，在对电路进行原理分析的基础上，对怀疑有问题的部分可用正常的模块或元器件来替换。如果故障现象消失了，电路能够正常工作，则说明故障出现在被替换下来的部分上，可以缩小故障范围，便于进一步查找故障原因和部位。

4）断路法。在实验电路中断开某部分电路，可以起到缩小故障范围的作用。例如，用直流稳压电源接入一个带有局部短路故障的电路，其输出电流明显过大，若断开该电路中的某条支路后恢复了正常，则说明故障原因就是这条支路，进一步查找即可发现故障部位。

值得一提的是，目前有不少仿真软件都能够设置各种故障源，为工程人员借助软件仿真来重现故障现象，了解故障产生的原因及后果，直观地认识工程现场，提供了安全、无损和便捷的工具。因此，很好地掌握和利用仿真软件，可以达到事半功倍的效果。

0.3.3　综合性实验的电路调试

一个综合性实验，在电路设计、仿真优化、元器件选择、电路连接之后，通常要对电路进行调试。调试的方法是，先对单元电路进行局部调试，以满足个体技术指标要求，然后对各单元构成的总体电路进行调试，最终达到总体指标要求。电路的调试，通常包括静态调试、动态调试和指标测试。

静态调试是指在没有加入信号的条件下进行的调试，使电路各输入和输出的参数都符合设计要求，所以也称为直流调试。

动态调试是指在静态正常条件的基础上加入信号的调试，使电路各输入和输出的交流参数都符合设计要求。对于模拟电路，主要观测数据包括信号波形、幅值、相位、频率等；对于数字电路，可借助电压（平）表、发光二极管、数码管和蜂鸣器来判断逻辑功能。

无论是静态调试还是动态调试，如果不符合要求，均应调整甚至更换相应的元器件，直至达到要求。

指标测试是指借助仪器仪表所进行的测试。如果发现测试结果与设计要求存在较大差异，就需要找出原因，及时调整甚至修改设计方案，以得到满意的实验电路及可靠的数据。