前4个实验其中的三个

1、实验八实验八 RC 选频网络特性测试选频网络特性测试 一、实验目的一、实验目的 1熟悉文氏电桥电路的结构特点及其应用。 2学会用交流毫伏表和示波器测定文氏电桥的幅频特性和相频特性。 二、实验原理二、实验原理 文氏电桥电路是一个RC的串、并联电路，如图 8-1 所示，该电路结构简单，被广泛应用于低频振荡电路中作为选频环节， 可以获得高纯度的正弦波电压。 在输入端输入幅值恒定的正弦电压iU，在输出端得到输出电压oU，分别表示为：iiiUU， oooUU 图 8-1 当正弦电压iU的频率变化时，oU的变化可以从两方面来看。在频率较低的情况下，即当RC1时，图 8-1 可以近似成图 8-2 所示的低频

2、等效电路。越低，oU的幅值越低，其相位越超前于iU。当趋近于0时，oU趋近于 0，io接近90。而当频率较高时，即当RC1时，图 8-1 可以近似成如图 16-3 所示的高频等效电路。越高，oU的幅值越小，其相位越滞后于iU。当趋近于时，oU趋近于0，io接近90。由此可见，当频率为某一中间值0f时，oU不为零，且oU与iU同相。 图 8-2 图 8-3 由电路分析可知，该网络的传递函数)()(jAjA为 )/1(31)(RCRCjjA 其中幅频特性为：22)/1(31)(RCRCUUAio 相频特性为：3/1arctan)(RCRCio 它们的特性曲线如图 8-4 所示。 图 8-4 当角频

3、率RC1时，3/1)(A， 0)(，oU与iU同相，即电路发生谐振，谐振频率为RCf210。也就是说，当信号频率为0f时，RC串、并联电路的输出电压oU与输入电压iU同相，其大小是输入电压的三分之一，RC串、并联电路具有带通特性，这一特性称为RC串、并联电路的选频特性。 测量频率特性一般采用“逐点描绘法”。测量幅频特性时保持信号源输出电压（即RC网络输入电压）iU恒定，改变频率f，用交流毫伏表监视iU，并测量对应的RC网络输出电压oU，计算出他们的比值，然后逐点描绘出幅频特性；测量相频特性时保持信号源输出电压（即RC网络输入电压）iU恒定，改变频率f，用交流毫伏表监视iU，用双踪示波器观察ou

4、与iu波形，若两个波形的延时为t，信号周期为T，则它们的相位差ioTt360（输出相位与输入相位之差），将各个不同频率下的相位差画在以f为横轴，为纵轴的坐标纸上，用光滑的曲线将这些点连接起来，即是被测电路的相频特性曲线。 三、实验设备三、实验设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备 注 1 函数信号发生器 1 2 双踪示波器 1 3 交流毫安表 1 4 RC 选频网络实验线路板 1 PEE-02 四、实验内容及步骤四、实验内容及步骤 1测量RC串、并联电路的幅频特性 1）按图 8-1 电路接线并选择参数（R=1K，C=0.1f） 。 2）调节低频信号源的输出电压为 3V 的正弦波，接入图 8-

5、1 的输入端。 3）改变信号源的频率 f（由频率计读得） 。保持 Ui=3V 不变，测量输出电压 U0（可先测量31A时的频率 f0，然后再在 f0左右设置其它频率点，测量 U0） 。 4）另选一组参数（R=220，C=2f） ，重复测量一组数据。将实验数据记入表格中。 2测定RC串、并联电路的相频特性 按照实验原理介绍的方法步骤，选定两组电路参数进行测量。将实验数据记入表格中。 五、实验报告要求五、实验报告要求 1、根据实验数据，绘制幅频特性和相频特性曲线。找出最大值，并与理论计算值比较。 2、讨论实验结果。 六、实验注意事项六、实验注意事项 由于信号内阻的影响，注意在调节输出频率时，应同时

6、调节输出幅度，使实验电路的输入电压保持不变。 f（HZ） Uo（v） R=1K， C=0.1f R=220，C=2f f（HZ） T（ms） R=1K， C=0.1f t（ms） R=220，C=2f t（ms） 实验实验十十 单相铁心变压器特性的测试单相铁心变压器特性的测试 一、实验目的一、实验目的 1通过测量，计算变压器的各项参数。 2学会测绘变压器的空载特性与外特性。 二、原理说明二、原理说明 1如图 10-1 所示测试变压器参数的电路，由各仪表读得变压器原边（AX 设为低压侧）的 U1、I1、P1及副边（ax 设为高压侧）的 U2、I2，并用万用表 R 1 档测出原、副绕组的电阻 R1

7、和 R2，即可算得变压器的各项参数值。 图 10-1 电压比 21UUKu， 电流比 12IIKs，原边阻抗 111IUZ ， 副边阻抗 222IUZ ， 阻抗比 NZ=21ZZ，负载功率cos222IUP ，损耗功率 210PPP，功率因数IUP111， 原边线圈铜耗1211RIPCu，副边线圈铜耗2222RIPCu， 铁耗 )(210CuCuFePPPP 2变压器空载特性测试 铁芯变压器是一个非线性元件，铁心中的磁感应强度 B 决定于外加电压的有效值 U，当副边开路（即空载）时，原边的励磁电流 I10与磁场强度 H 成正比。在变压器中，副边空载时，原边电压与电流的关系称为变压器的空载特性，

8、这与铁芯的磁化曲线（BH 曲线）是一致的。 空载实验通常是将高压侧开路，由低压侧通电进行测量，又因空载时功率因数很低，故测量功率时应采用低功率因数瓦特表， 此外因变压器空载时阻抗很大， 故电压表应接在电流表外侧。 3变压器外特性测试 为了满足实验装置上三组灯泡负载额定电压为 220V 的要求，故以变压器的低压（36V）绕组作为原边，220V 的高压绕组作为副边，即当作一台升压变压器使用。在保持原边电压U1=36V 不变时，逐次增加灯泡负载（每只灯为 15W） ，测定 U1、U2、I1和 I2，即可绘出变压器的外特性，即负载特性曲线 U2=f（I2） 三、实验设备三、实验设备 序号 名 称 型号

9、与规格 数量 备注 1 单相交流电源 0200V 1 2 三相自耦调压器 1 3 交流电压表 2 4 交流电流表 2 5 功率表 1 EM09 6 试验变压器 36V/220 50VA 1 7 白炽灯 15W/220V 3 PEE-03 四、实验内容四、实验内容 1用交流法判别变压器绕组的极性。 2按图 10-1 线路接线，AX 为低压绕组，ax 为高压绕组，即电源经调压器 TB 接至低压绕组，高压绕组接 220V，15W 的灯组负载（用 3 只灯泡并联获得） ，经指导教师检查后方可进行实验。 3变压器外特性测试：合上交流电源，调节调压器使变压器原边电压 U1=UN=36V，逐渐增加负载电流，

10、即减小负载电阻的值，从空载到额定负载范围内测试表 10-1 所示四项，共取 67 组数据，记录于表中，绘制变压器的外特性曲线 U2=f(I2)。测取数据时，I2=0 和I2=I2N=0.227A 必测。 表 10-1 数据记录表 U1(V) 36 36 36 36 36 36 I1 (A) P1 (W) U2 (V) I2 (A) 实验完毕将调压器调回零位，断开电源。 4变压器空载特性测试：将高压线圈（副边）开路，确认调压器处在零位后，合上电源，调节调压器的输出电压，使 U1从 0 逐次上升到 42V (1.2 倍的额定电压)，分别记录各次测得的 U1，U2和 I1，填入表 10-2 中，绘制

11、变压器的空载特性曲线 U1=f(I1)。其中 U1=UN的点必须测，并在该点附近取的点应密些。 表 10-2 数据记录表 序号 实 验 数 据 U1（V） I1（A） P1（W） U2（V） 1 15 2 20 3 25 4 30 5 33 6 36 7 39 8 42 五、实验注意事五、实验注意事项项 1本实验是将变压器作为升压变压器使用，并用调节调压器提供原边电压 U1，故使用调压器时应首先调至零位， 然后才可合上电源， 此外， 必须用电压表监视调压器的输出电压，防止被测变压器输出过高电压而损坏实验设备，且要注意安全，以防高压触电。 2由负载实验转到空载实验时，要注意及时变更仪表量程。 3

12、遇异常情况，应立即断开电源，待处理好故障后，再继续实验。 六、预习思考题六、预习思考题 1为什么本实验将低压绕组作为原边进行通电实验？此时，在实验过程中应注意什么问题？ 2为什么变压器的励磁参数一定是在空载实验加额定电压的情况下求出？ 七、实验报告七、实验报告 1根据实验内容，记录数据表格，绘出变压器的外特性和空载特性曲线。 2根据额定负载时测得的数据，计算变压器的各项参数。 3计算变压器的电压调整率 U=20220UUUN 100。 4心得体会及其他。 实验实验十一十一 二阶电路的响应测试二阶电路的响应测试 一、实验目的一、实验目的 1测定 RC 一阶电路的零输入响应，零状态响应及完全响应。

13、 2学习电路时间常数的测定方法。 3掌握微分电路和积分电路的概念并测定。 4学习用实验方法研究二阶动态电路的响应，了解电路元件参数对响应的影响。 5观察、分析二阶电路响应的三种状态轨迹及其特点，以加深对二阶电路响应的认识与理解。 6进一步学会用示波器测绘图形。 二、原理说明二、原理说明 1动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，对时间常数 较大的电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。 然而能用一般的双踪示波器观察过渡过程和测量有关的参数，必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输出方波来模拟阶跃激励信号， 即令方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号； 方

14、波下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号，只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数 ，电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下， 它的影响和直流电源接通与断开的过渡过程是基本相同的。 2RC 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数 。 3时间常数 的测定方法 图 11-1（a）所示电路，用示波器测得零输入响应的波形如图 11-1（b）所示。 根据一阶微分方程的求解得知： tRCtCEeEetu)( 当 t= 时，)(Cu=0.368E，此时所对应的时间就等于 。亦可用零状态响应波形增长到0.632E 所对应的时间测得，如图 11-1（c）所示。

15、（b） （a） （c） 图 11-1 4微分电路和积分电路是 RC 一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC 串联电路，在方波序列脉冲的重复激励下，当满足时间常数远远小于方波周期T的条件时，电阻两端（输出）的电压Ru与方波输入信号ui呈微分关系，有dtduRCuiR，该电路称为微分电路，如图 11-2（a）所示。若将图 11-2（a）中的 R 与 C 位置调换一下，即由 C 端作为响应输出，且当电路参数的选择满足时间常数远远大于方波周期T的条件时，电容两端（输出）的电压Cu与方波输入信号 ui呈积分关系，dtuRCuiC1，该电路称为积分电路，如

16、图 11-2（b）所示。从输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程中仔细观察与记录。 （a） （b） 图 11-2 5一个二阶电路在方波正、负阶跃信号的激励下，可获得零状态与零输入响应，其响应的变化轨迹决定于电路的固有频率， 当调节电路的元件参数值， 使电路的固有频率分别为负实数、共轭复数及虚数时，可获得单调地衰减、衰减振荡和等幅振荡的响应。在实验中可获得过阻尼，欠阻尼和临界阻尼这三种响应图形。 简单而典型的二阶电路是一个 RLC 串联电路和 GCL 并联电路， 这二者之间存在着对偶关系。本实验仅对 RLC 串联电路进行研究。 三、实验设备三、实验设备 序号 名 称 型号与

17、规格 数量 备注 1 函数信号发生器 1 2 双踪示波器 1 3 一阶、二阶实验线路板 1 PEE-02 四、实验内容四、实验内容 实验线路板的结构如图 11-3 所示，认清 R、C 元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等等。 1选择动态线路板上 R、C 元件，令 R=10k，C=3300PF，组成如图 11-1（a）所示的RC 充放电电路，E 为函数信号发生器输出，取 Um=3V，f=1kHZ的方波电信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源 u 和响应 uc的信号分别连至示波器的两个输入口 YA和 YB，这时可在示波器的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，求测时间常数 ，并描绘 u 及 uc波形

18、。 少量改变电容值或电阻值，定性观察对响应的影响，记录观察到的现象。 图 11-3 2选择动态板上 R、C 元件，组成如图 11-2（a）所示微分电路，令（1）C=0.01F，R=1k； （2）C=0.01f，R=100，在同样的方波激励信号（Um=3V，f=1kHZ）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。 3 选择动态板上 R、 C 元件， 组成如图 11-2 （b） 所示积分电路， 令 （1） C=0.1F， R=30k；（2）C=0.1f，R=10k，在同样的方波激励信号（Um=3V，f=1kHZ）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。 4二阶电路测试：组成实验线路如图 11-4 所示，取 C=0.1F，