桥T型衰减器的设计与分析

1、 姓名 班级 学号 实验日期 节次 教师签字 成绩 桥T型衰减器的设计与分析1.实验目的（1）熟练进行实验室实验设备的使用，提高仪器使用能力。（2）了解桥T型衰减器的工作原理及作用。（3）学习用orCAD仿真寻找最佳参数。（4）学会用电阻Y-等效变换分析电路。（5）提高自主设计能力，综合运用所学知识解决实际问题。2.总体设计方案或技术路线利用桥T型电路负载上的输出电压总是小于输入电压的原理，调节负载电阻的阻值，从而得到衰减程度不同的输出电压，构成衰减器电路。（1）利用电阻Y-等效变换，从理论上计算电阻、满足什么关系时，有。以理论计算确定的电阻及电源参数，利用orCAD进行仿真实验，从仿真结果验

2、证理论计算的正确性，并通过操作实验进行对比验证。（2） 利用电阻Y-等效变换， 从理论上计算电阻、满足什么关系时，有输出电阻。利用orCAD进行仿真实验，从仿真结果验证理论计算的正确性，并通过操作实验进行对比验证，计算出此时电压比的值。（3） 改变的值，测量并计算出不同阻值下的值，并绘制出的变化曲线，探究衰减程度与负载阻值的关系。（4） 衰减系数为衰减器的一项重要指标，其衰减公式为：，单位为dB。对于（2），计算不同参数下衰减器的衰减比例。对于（3）计算不同参数下衰减器的衰减比例，并绘制出的曲线，探究衰减系数与负载阻值的关系。3. 实验电路图经Y-变换：其中4. 仪器设备名称、型号（1）TFG

3、2000型函数信号发生器（2）可编程线性直流电源（3）电阻箱一台（4）电阻若干（5）数字万用表（6）Fluke 190-104 型示波表（7）Fluke i30s 电流钳表（8）交直流实验箱（9）导线若干5.理论分析或仿真分析结果1、根据Y-变换公式，理论证明得对于桥T型衰减器，当时，。 当各电阻满足上述关系时，设置正弦交流电压源输出频率为1kHz，调整输出幅度使电压源输出有效值不同的电压，并选定满足上述等式的电阻进行仿真实验验证，并将所得数据填入表一。图1 仿真电路图图2 仿真结果显示表一12.501000100010001.250.5025.001000100010002.500.5032

4、.501000200020001.250.5045.001000200020002.500.5052.502000200020001.250.5065.002000200020002.500.502、 根据Y-变换公式，理论证明得对于桥T型衰减器，当时，。当各电阻满足上述关系时，设置正弦交流电压源输出频率为1kHz，调整输出幅度使电压源输出有效值不同的电压，并选定满足上述等式的电阻进行仿真实验验证，并将所得数据填入表二。（计算时，先将输入端电压源置零，开路，然后再输出端加5V直流电压，测出输出端电流）图3 仿真电路图图4 计算的仿真电路图图5 计算的仿真结果显示表二 12.5010001000

5、6008.331.006000.407.9625.00100010006008.332.006000.407.9632.5010002000857.145.831.00857.140.407.9645.0010002000857.145.832.00857.140.407.9652.502000200012004.171.0012000.407.9665.002000200012004.172.0012000.407.966.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）（1）按电路图接好电路，为方便调整的阻值，用电阻箱代替。（2）设置函数信号发生器输出频率为1kHz，波形

6、选择正弦波，调整输出幅度旋钮使信号发生器输出有效值不同的电压，根据仿真结果设定各电阻值，并将示波表A端口测试线接在电路的输入端，将B端口测试线接在两端，测其两端的电压，记录波形图，并所得将数据记录在表三中。图6 实际电路图连接图7 输入电压与输出电压的波形表三12.471000100010001.230.49824.921000100010002.470.50232.461000200020001.220.49644.931000200020002.480.50352.472000200020001.240.50264.942000200020002.460.498（3） 设置函数信号发生器输

7、出频率为1kHz，波形选择正弦波，调整输出幅度旋钮使信号发生器输出有效值不同的电压，根据仿真结果设定各电阻值，并将示波表A端口测试线接在电路的输入端，将B端口测试线接在两端，测其两端的电压，并记录波形图。然后用电流钳表测输入端电流，并将所得数据记录在表四中。（计算时，先将输入端电压源置零，开路，然后再输出端加5V直流电压，测出输出端电流）图8 输入电压与输出电压的波形表四 （平均值） 12.47100010006008.250.99606.060.4017.93724.92100010006008.001.98625.000.4027.91532.4610002000857.146.000.9

8、5833.330.3868.26844.9310002000857.145.751.97869.560.4007.95952.472000200012004.251.011176.470.4097.76564.922000200012004.252.011176.470.4097.765（4）设置函数信号发生器输出频率为1kHz，设置其输出有效值为5V的正弦波。根据仿真结果设置各电阻值，然后将所得数据记录在表五中，并绘制出和的曲线。表五14.9210001000200.130.02631.70124.9310001000400.250.05125.84834.9310001000800.470

9、.09520.44544.93100010001000.570.11618.71154.93100010002000.990.20113.93664.92100010004001.580.3219.87074.93100010008002.250.4566.82184.921000100010002.460.5006.02094.921000100020003.020.6144.237104.931000100040003.430.6963.148114.931000100080003.630.7362.662124.9310001000100003.730.7562.429（5）整理表格，绘

10、制相应曲线，得出结论。7. 实验结论根据仿真以及实际操作的结果，我们可以得出结论：（1）当、满足的关系时，可以得到衰减程度为0.5的输出电压。此时输入电压和输出电压的关系可以从图7中较为明显地看出；（2）当、满足当时，。由最大功率传输定理可得，此时负载能获得最大的功率。但此时电压的衰减程度为0.4，这个衰减程度是比较大的。因此，对于桥T型衰减电路，我们无法同时保证电压的衰减程度较小时，负载获得最大功率。（3）通过调节负载电阻的阻值，可以得到衰减程度不同的输出电压。并且，随着数值的增大，输出电压衰减程度越来越慢，衰减系数减小的速度也越来越慢。下图为的曲线。下图为的曲线。8.实验中出现的问题及解决

11、对策出现的问题： （1）实验过程中发现，电流钳夹测得的电流精度只能到个位数，这就给最后计算带来了一定的误差。 （2）实验过程中发现，信号源输出正弦波的有效值最大为7.057V，这与实验原来设定的输出有效值为5V和10V的电压不符。 解决对策：（1） 多次测量电流取平均值，尽可能减小误差（本实验每组数据测量4次电流取平均值）。（2） 将信号源输出的正弦波有效值设定为2.5V和5V。9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议收获和体会：在本次自主设计实验中，经过构想、设计、模拟仿真、实际操作等过程，我对电路理论知识有了更深刻的理解，初步掌握了电路设计和调试的基本方法，同时增强自己的动手能力

12、。通过这次实验，我提高了独立思考和解决问题的能力，也体会到了努力之后成功的喜悦。同时，自主设计实验将书本上的知识更加生动地展示和科学地验证，能帮助我们更好地学习理论知识。对实验室的建议：实验室仪器设备不是很多，这就限制了同学们自主设计的范围，建议实验中心多购置一些常用的设备，还有就是现有的仪器设备应多注意维护整修，提供给同学们更好的实验环境。10 参考文献1 孙立山 陈希有.电路理论基础.北京：高等教育出版社，20132 刘冬梅.电路实验教程.北京：机械工业出版社，20133 孟涛.电工电子EDA实践教程.北京：机械工业出版社，2012实验原始数据记录表一12.501000100010001.

13、250.5025.001000100010002.500.5032.501000200020001.250.5045.001000200020002.500.5052.502000200020001.250.5065.002000200020002.500.50表二 12.50100010006008.331.006000.407.9625.00100010006008.332.006000.407.9632.5010002000857.145.831.00857.140.407.9645.0010002000857.145.832.00857.140.407.9652.50200020001

14、2004.171.0012000.407.9665.002000200012004.172.0012000.407.96表三12.471000100010001.230.49824.921000100010002.470.50232.461000200020001.220.49644.931000200020002.480.50352.472000200020001.240.50264.942000200020002.460.498表四 （平均值） 12.47100010006008.250.99606.060.4017.93724.92100010006008.001.98625.000.4

15、027.91532.4610002000857.146.000.95833.330.3868.26844.9310002000857.145.751.97869.560.4007.95952.472000200012004.251.011176.470.4097.76564.922000200012004.252.011176.470.4097.765表五14.9210001000200.130.02631.70124.9310001000400.250.05125.84834.9310001000800.470.09520.44544.93100010001000.570.11618.71154.93100010002000.9