电工电子1试验16学时考试

1、3实验一 电路元器件识别和基本电量的测试一、实验目的1. 了解实验室供电系统及供电设备。2. 学会识别各种元件及掌握连接电路的基本方法。3. 验证基尔霍夫定理。二、原理及说明1 实验室供电系统及供电设备实验室所用电源采用相电压为220V , 50Hz的三相四线制交流市电，在实验大楼配电房再加上一根与大地相连的地线后进入实验室。实验室内采用一个30mA的限流开关控制整个实验室的工作电流。只要出现高于30mA的电流，限流开关立即切断电源，以保证实验安全。(1) 直流稳压稳流电源实验室需要的直流电压源和直流电流源主要由直流稳压稳流电源提供。作为稳压电源 时将输入的200V, 50Hz交流，转换成可调

2、直流电压输出，有的稳压电源可同时输出两路或 三路可调直流电压。作为稳流源时只能输出一定值的电流例如HT-1723B型直流稳压电源，输出三路直流电压(030V),可以输出三路固定电流(1A,0.5A,0.5A),其技术指标及作用说明 见附录。(2)交流调压器k°及-220 5X X图1-1当实验需要高于或低于 220V交流电源时，可用输出 电压可调的电源变压器，也叫电源调压器，。调压器输入220V市电，输出0-250V可调。由于调压器有金属裸露部 分，使用时一定要注意安全。(3)保险丝和验电笔在实验室，为了保证安全用电， 在电源输入端都安装 了保险丝，保险丝是一种易熔断的合金(铅锡合金

3、)，当 电气设备过载或发生短路时，电流剧增到超过保险丝额定电流值时，保险丝立即熔断，从 而切断电源。一般电子仪表都装有保险丝，以保护仪表的安全。判断火线或零线的方法一般用验电笔(又称试电笔)，其内部结构及原理、使用方法见附录。2. 万用表万用表是一种最常用的测量仪表。分为普通万用表与数字式万用表两大类，本实验介 绍了普通万用表的使用。普通万能用表(以下简称为万用表)由表头，转换装置和内部测 量电路组成，可用于测量直流电压、直流电流、交流电压和电阻。有些万用表还具有测量 交流电流、电容、电感和晶体三极管直流电流放大系数B或穿透电流等功能。万用表的结构包括以下三部分：(1) 表头万用表通常采用磁电

4、式指针模拟指示表头。由永久磁铁、带指针的线圈和螺旋弹簧丝 等组成。主要作用是使线圈偏转的角度(即指针读数)与流过线圈的电流成正比例，从而通过指针偏转大小来指示被测量的大小。（2）测量电路测量电路的主要作用是将被测电量转变成适合于表头用的电量，例如，将被测的大电 流通过分流电阻变成表头所需的微电流，将被测交流电整流为通过表头的直流电。万用表用一只表头能测量多种电量，并可具有多种量程，关键就是通过测量电路来变换，测量电路 一般由分压电阻、分流电阻和整流器等部分组成。（3）转换装置转换装置的主要作用是将仪表的电路转换为所选定的种类和量程。万用表的转换装置 通常由转换开关和接线柱（或插孔）等完成。3

5、电路元件任何一个电路都是由电路元件组成。要作好电路实验，必须对电路中的实际元件（电 阻器、电容器、电感器）的类型、标称值、准确度及实际值（测量值）等有一个全面的认 识。4. 实验基本技能简介（1）操作基本技能仪器、设备、元件应摆放适当，做到调节、读数、改接线路方便，操作安全。读数时 要合理选择仪表量程，尽量使指针指到读数比较准确的位置。（2）接线基本功接线时应养成头脑清醒、仔细认真、按步接线的好习惯。先联电路的主回路，后接并 联支路；或由欲接电源一端开始，根据电流的流向，参照线路图接线。只有确认电路联接正确后才能接通电源。三、实验设备万用表1只直流稳压稳流电源1台元器件一盒四、内容及步骤1、电

6、阻的测量在器件盒中通过色环的判别找出表1-1中所需的电阻，用欧姆表测量电阻大小，填入表1-1中，并计算相对误差。表1-1电阻R1R2R3R4R5标称值（Q）5101000300100200测量值（Q）相对误差注：用标称值作为真值，相对误差=（测量值-标称值）/标称值X 100%。2、直流电压、电流的测量按下面电路在实验板上插接好线路。电路中直流电源4V、5V分别由三路直流稳压电源任意两路提供。并用万用表的直流电压档监测。(1 )直流电压的测量用万用表的直流电压档，选择合适量程。将万用表并联接入电路图1-2中，分别测量各电阻上的电压降，记录于表1-2中。并用测量值理解 KVL定理。(2) 直流电

7、流的测量用万用表的直流电流直流电流档，选择适当量程，串联接入电路，测出各支路的电流值，并记录于表1-2中。并用测量值理解 KCL定理.1CID 兌200 Q表1-2直流电压V)UR1UR2UR3UR4UR5刀Ui刀U n测量值(V)理论值(V)00直流电流I1I2I3刀Ia测量值(mA)理论值(mA)0五、注意事项1 测量时，量程转换开关应旋到合适的量程，如果预先无法估计被测量的大小，应先拨到最大量程挡上， 再逐渐减小到合适的位置，以减小被测量电量的测量误差。每次测量时，必须检查测量量程位置是否拨对。2 .在测量直流电流时应将万用表串接入被测量电路中，在测量直流电压时应将万用表 并接在被测点两

8、端，注意万用表接入电路的正负极性和万用表内阻对被测电路的影响 测量交流高电压时，要注意量程的选择，保证人身安全和仪器安全；电路的电流和电压测 量值要注意给定的参考方向。3 测量电阻时，应先校正零位，每次更换电阻档时应重新校正零位，不要在带电的情 况下测量电阻。测量电阻值时，双手不能接触表笔的金属部分。六、复习思考题1 怎样识别电阻元件的种类、阻值大小，准确度？2 .使用万用表应注意什么问题？如何防止烧坏万用表？3 .计算图1-2电路中各支路电流 11、12、13及各电阻元件上电压 UR1、UR2、UR3、UR4、UR5，填入表1-2中。七、实验报告要求1. 计算表1-1及表1-2测量结果的相对

9、误差，并分析误差产生的原因。2. 据表1-3测量结果，验证基尔霍夫定律。3 .回答思考题（1） 要减小测量电阻时的测量误差，应注意什么？（2）怎样连接电路才能既快又准确无误？（3）图1-2电路中电压和电流参考方向的设置对测量值有何影响？4 .写出实验心得。实验二线性网络几个定理的研究一、实验目的1. 掌握线性含源二端网络等效参数的测量方法。2. 加深对叠加原理、比例定理、代维南定理、最大功率传输定理和互易定理的理解。二、原理及说明由线性元件（包括线性受控源）构成的电路叫做线性电路或线性网络，线性电路既满足齐次性，又满足叠加性，即比例定理和叠加原理。1. 叠加定理的内容 ：在任何由线性元件和独立

10、源组成网络中，每一支路中的响应（电压或电流）是网络中各个独立源单独作用时在该支路所产生的响应（电压或电流）的代数和。某独立源单独作用时，其他独立源均视为零。（源电压用短路代替，源电流用开路代替。）比例定理：在任何由线性元件和独立源组成网络中，当某一独立源发生变化时，在各个支路上所产生的响应（电压或电流）也随之作正比例变化，即响应和激励成正比例。2代维南定理的内容：任何一个线性含源二端（或称单端口）网络，对外都可化为一个电压源等效电路。其中的源电压等于该二端网络的开路电压Uk,其串联内阻等于该网络中所有独立源为零时的输入内阻 Rs。实验中，测量开路电压的方法有如下两种：直接测量法。当含源二端网络

11、的内阻 Rs远小于电压表内阻 Rv时,可以直接用电压表测量开路电压。本实验中给定的有源二端网络内阻为150Q左右，所用电压表的灵敏度为20 kQ N，若电压表选择10V档，电压表内阻 Rv=200k Q,远大于网络的内阻Rs,故采用直接测量法测开路电压Uk。补偿法。被测电略用这种方法测量开路电压可较大程度的减 少测量误差，其测量电路如图2-1, E为高精度 的电压源，R为标准分压电阻箱，G为具有高TE5cd两端的电压随之改变，当Ucd = Uab时，则流灵敏度的检流计。调节电阻箱的分压比, 过检流计的电流为零。此时有：RedUab Ucd-R E KE图2-1其中K为电阻箱的分压比。由标准电压

12、E和分压比K即可得到开路电压 Uab。在电路平衡时，检流计电流1=0，对被测电路不产生任何影响，所以补偿法测量精度较高。实验中，测量有源二端网络等效内阻Rs的方法如下（以图2-2电路为例）:（1）外施电压法。可使有源二端网络的独立源为零， 在ab端加上电压 Uab，测出Uab支路的电流lab,则等 效电阻：Rsabab实际电压源和电流源都具有一定的内阻，它不能11'vrr电100£i2C0filr15IDQ图2-2（2）开路、短路法。测出ab端的开路电压Uk及短路电流Ise,则等效电阻Rs为:RsUk与电源本身分开，因此在去掉电源（将电压源用短路 线代替）的同时，电源的内阻也

13、同时被去掉，这将影 响测量精度。所以此种方法仅适用于电压源内阻较小和 电流源内阻较大的情况。9sc这种方法适用于ab端等效电阻Rs较大时，且其短路电流不超过额定电流值的情况， 否则有损坏电源，烧毁仪表的危险。（3）半电压法。第一次测量有源二端网络ab端的开路电压 Uk，然后在开路端 ab接一已知电阻Rl，通过测量 Rl两端电压Url的方法来计算 Rs。即：RsUkUrl1 ? rl可见，改变Rl，当Uk= 2Ur时，可得Rs= Rl。3. 最大功率传输定理：一个线性含源二端网络，当所接的负载Rl等于其等效内阻 Rs时,则负载获得最大功率。需要指出的是：含源二端网络必须是固定的；当负载获得最大

14、功率时，电路的效率耳三 50%。4 互易定理：线性网络中，在只有一个恒压源（或恒流源）的条件下，此恒压源（或恒 流源）作用在 A支路时在另一支路 B中所产生的电流（或电压），应当等于该恒压源（或恒流源）移到 B支路中作用时在 A支路上产生的电流（或电压）三、实验设备直流稳压电源1台万用表1只电阻箱1只电路元件1套四、内容及步骤1. 戴维南定理按图2-3连接电路，两路电源用稳压源提供Usi=2V , Us2=4V。Rl多个固定电阻代替。(1)等效参数的测量 将图2-3中移去负载Rl后用直流电压表测量二端网络的开路电压UabK =。 移去Rl ,用短路线代替 Usi, US2，用万用表欧姆档直接测

15、量a、b两端入端电阻Rab =。(2) 完善图2-3的连接，按表2-1要求改变Rl值，测出所对应的Irl和Url值，填入 表2-1中。测电流用万用表的直流电流档，测电压用万用表的直流电压档。(3) 改接戴维南等效电路如图2-4，稳压源输出UabK、Rab=150 代。按表2-1改变Rl 大小，测出不同 Rl下的支路电流值Irl'，并填入表2-1中。比较Irl与Irl',理解 戴维南定理的应用。(4) 得出结论，若有误差，请分析误差原因。2. 最大功率传输定理用表2-1中测量值计算 Prl(Prl= UrlX Irl),填入表中，分析一下 Prl与Rl关系，理 解最大功率传输定理

16、的应用。Rl(Q)051100150200300510100020005.1kooUrl (V)0Irl(mA)0Irl0(mA)Prl(mw)I RL理论(mA)3. 叠加定理 仍采用按图2-3电路图，取当 Rl= 510 Q时，分别测出 Usi和US2单独作用时和 Usi ,Us2共同作用时的Rl电压U RL和支路电流I RL，填入表2-2中，理解叠加定理。注意，取消 电源时要先切断电源，再用短路线将断开处连接表2-2电压源UrlIrlU Si ,U S2U siU S24.比例定理和互易定理(选作)匕KlOSi TU£卜滋Looq11>12loQ2 图2-5图2-6按图2

17、-5连接电路，按表2-3改变Us的大小，测出li,填入中。分析Ii和Us的变化 趋势，理解比例定理。按图 2-6改接电路，仍按表 2-3改变Us的大小，测出12,填入 表2-3中，比较Ii和|2,理解互易定理。表2-3U S (V)5678Ii (mA )I2 (mA )I理论(mA )五、复习思考题i 试回答：(1) 什么是线性电路？它有哪两种基本特性？(2) 代维南定理能否适用非线性电路？其等效电阻有几种测量方法?2 .对图2-3进行下列计算: 计算流过负载 Rl的电流IRL理论，填入表中。 计算开路电压 UabK和等效电阻Rab；3.计算图2-5, 2-6中Ii，I2的理论值I理论，填入

18、表2-3中。六. 报告要求1. 按实验内容步骤画出实验电路图，整理数据，写出结论和进行必要的分析。2. 归纳一下，用实验测试戴维南定理中等效串联电阻（或称入端电阻）有哪几种方法 说明在实际测试中你认为哪一种方法与理论数据误差较小，为什么？3. 根据表2-1绘制功率特性曲线 P = f （ Rl）,并分析得出结论。4. 写出实验心得体会实验三常用电子仪器的使用一、实验目的1 学习函数信号发生器、示波器及毫伏表的使用方法。 2掌握用示波器测量信号的幅度、周期、频率的基本方法。3学会用双迹法测量两个同频信号的相位差。二、实验原理及说明函数信号发生器是提供信号源的常用电子仪器，而信号源是测量系统中不可

19、缺少的重 要组成部分，不少电参数或特性，比如元件的阻抗，网络的基本频率特性都只有在一定电 信号的作用下才能表现出来。因此，为了测量电参数，必须由信号发生器提供合适的电信 号。电子示波器是一种广泛用于现代科学和生产中最直观、最灵活的通用电子仪器。通过 它直接显示的电信号波形，不但可一目了然看到信号的基本特征，还可以从测量各种相关 参数，如各种信号的幅度、周期、频率、脉冲宽度及同频率信号的相位。下面介绍几种电参量的基本测量方法。1. 信号电压测量信号电压测量是通过示波器荧光屏上显示的被测信号波形，利用Y轴方向刻度尺读出DC信号的幅度和 AC信号的峰峰值。（1）直流电压测量接入被测信号，首先将示波器

20、的输入耦合方式选择开关置“GND （即丄）位置，使屏幕上的水平扫描线与某一横线重合，作为零电位位置。然后将耦合选择开关置于“DC”位置，调节偏转因数旋钮（V/cm ）（微调置“校正”位置），此时屏上扫描线将沿 Y轴方向偏移，读出扫描线与横线之间的垂直距离，根据V/cm ”开关的指示值乘以探头的分压比即得实际直流电压值。若“ V/cm”置0.1V/cm , Y轴方向偏移距离为h=4cm,此时被测直流电压值为：0.1V/cm x 4cm = 0.4V。（探极位置置于 x 1）（3-1）0.1 V/cm x 4cm x 10= 4V (探极位置置于x 10)(3-2)(2)交流电压测量图3-1接入被

21、测交流信号，输入耦合方式选择开关置于“AC”位置，调节相关旋钮使荧光屏上显示稳定波形，如图3-1所示，读出偏转因数旋钮(V/cm )读数D,Y轴方向距离值h(cm), 则被测交流电压峰-峰值为：Up p=D x h x(探极位置)如图3-1，当探头置x 10,即分压比为10 : 1时，偏转因数旋钮(V/cm )为0.1V/cm , H值 为4cm,则可得到图中交流电压峰一峰值为Up-p=0.1V/cm x 4cm x 10= 4V(3-3)2. 时间的测量对交流信号的时间的测量包括对信号的周期和时间常数的测量。信号周期的测量是 在保证时基旋钮“ Time/cm”在适当位置时，荧光屏上显示 2-

22、3个完整波形。一个周期所 占的水平距离T'( cm),乘以时基旋钮(Time/cm)示值，即被测信号周期为：T= T，x “ Time/cm ”(示值)(3-4)例：若“ Time/cm ”开关示值为10ms/cm ,被测波形一个周期距离为2cm,则被测信号周期为：T=2cmx 10ms/cm=20ms(3-5)对于数字示波器在保证时基旋钮“Time/cm”在适当位置时，荧光屏上显示2-3个完整波形。可通过自动测量直读其周期、频率。3 相位差的测量我们一般采用双迹法来测量相位差。将两个频率 相同的信号接入双踪示波器的两个Y输入端，Y方式旋钮置“交替显示”，调节相关旋钮，使其在荧光屏上

23、显示的波形大小差不多。将两个通道的输入耦合方式 置“ GND ”端，将两条水平扫描线重合在同一条水平 线上，再将输入耦合方式置“ AC”端，则荧光屏上显 示的波形就如图4-2，读出m值和T'直，则两被测信 号的相位差角为图3-2=(m/ T ' x 360 °(3-6)其测量误差一般在土 (2°10° )左右。当然测量频率和相位差还可采用其他方法，如利用李沙育图形进行测量，这将在后续 课程里讲解。三、仪器设备双踪示波器1台函数信号发生器1台#元器件若干四、实验内容及步骤1 观测示波器内部的“校准信号”，以校准示波器。（1） 打开电源，指示灯亮，荧光

24、屏将出现一条或两条水平扫描基线，调节“辉度”、 “聚焦”旋钮使基线粗细，亮度适中。将示波器的丫1通道（或丫2通道）接示波器内的校准信号， 将Y工作方式置CHi（或 CH2）,将校准信号显示在荧光屏上。（2）将偏转因数（灵敏度）“ V/cm旋钮、时基扫描“At/cm ”旋钮调节至适当位置，让屏上波形幅度占35格，屏上显示23个完整周期。然后读出波形的峰值电压为3V。频率为1kHz。2 正弦信号的观测，信号幅度的测量将示波器CH1 （或CH2）通道接至函数信号发生器输出端，调节函数发生器输出幅度 频率如表3-1要求的正弦信号。调节示波器上的相关旋钮，使荧光屏上的波形显示稳定、 大小适中，测试数据记

25、录于表3-1中。表3-1频率f(kHz)示波器级档位“ V/cm示值示波器Up-p(v)示波器有效值（V ）相对误差2355注：正弦信号有效值与峰峰值的关系： 方波、三角波的观测及信号频率的测量由函数信号发生器产生的如表3-2所要求的交流信号接入示波器，调节示波器相关旋钮使波形稳定，大小适中（一般为23个完整周期），观测荧光屏上显示的波形，记录于表3-2 中。表3-2交流信号信号源输出f（KHz）“ Time/cm ”示值周期T频率f(1/T)(kHz)U1 (方波)10U2 （三角波）203. 用双迹法测量相位差按图3-3接好电路，R=1K Q,C=0.1uF, ab端输入正弦信号， 频率自

26、定（2-5 kHz）。用 双迹法的光标测试法测量电路中 Uab与Ucb信号的相位差，将测量结果记录于表 3-3中。 考虑相角的正负。11 1 1 1 111 1 1 1 111 111T173双迹法周期T '()两波形同相位间相位差角(° )RaU表3-3图3-3图3-43 脉冲信号的观测调节函数发生器输出一个f=5kHz , Up-p=3v，脉冲宽度t =50US (占空比为1/4)的脉冲信号。将信号接入示波器，观测荧光屏上的脉冲信号，看是否与图3-4相同。绘出波形，并读出信号的频率、脉宽、幅度等，填入自己设计的表格中。五、复习思考题1如何进行示波器的校准 ？2如果示波器的

27、荧光屏上显示的信号波形幅度太大或太小，应调节哪个旋钮使幅度适中？3什么叫占空比？如何用函数发生器输出一个占空比不为1:1的脉冲信号?六、注意事项1. 示波器荧光屏上不能长时间的出现一个亮点，以免损害荧光屏。2. 测量信号幅度，周期时，应分别将“V/cm ”、“Time/cm ”的旋钮置于恰当位置，让波形幅高显示3-5 cm，在10 cm水平宽度里显示屏 2-3个完整波形，否则测量不准确。3. 要在荧光屏标度尺内进行各种参数的测量，以减少测量误差。七、实验报告1. 整理、计算各测量数据并填入对应表格内，将测量结果与理论值进行比较，说明产生误 差的原因。2. 绘制在示波器荧光屏上观测到的各种信号波

28、形。实验四 LC基本元件特性的研究一、实验目的1. 观察测试LC元件的伏安特性。2深刻理解LC元件的正弦稳态阻抗概念。3. 了解RC正弦稳态电路和 RL正弦稳态电路各电压的相量关系。4掌握RLC单端口网络的阻抗模和阻抗角的测量方法。二、原理及说明1. 电感元件L的基本特性用它的伏安特性表示：.diuL L4 1 (a)dt、1 t或 iLuL d4 1 (b)2. 电容元件的伏安特性与上式有对偶关系ic C dUc42 (a)cdt、1 t或 ucicd42 (b)C3. 单端口网络端口电压相量与电流相量之比，称为单端口网络的阻抗 Z,即Z U&/&。阻抗是复数，其模表示电压和

29、电流有效值(或最大量)之比；其幅角是端口电压与电流相位差(注意，对此网络而言，&与&应取关联方向)。对于单一元件，则R:ZrR Ro0L :ZL=j3 L=j2 nf L= 3L / 90 °111C:Zc90j Cj2 fCC上列各式可看出，正弦稳态电路计算中，元件的伏安特性用阻抗表示，元件阻抗的幅 频特性与相频特性也一目了然。阻抗的测试归结为端口 (或元件两端)电压与电流的测试，电压有效值用毫伏表测得， 电流有效值可以在电路中串入一个小阻值的电阻，测此电阻端电压与该电阻之比来得到。电阻的阻值显然应远小于电流回路的阻抗值，以避免测试结果产生较大的误差。见图4-1。图

30、4-1电压，电流相位差的测试用双综示波器，其原理见实验常用电子仪器的使用。4. 正弦稳态电路各元件上的电压，电流相量仍遵循基尔霍夫定律，即：I& 0u& 0对于简单的RC串联电路和RL串联电路，因为LC元件上的电压相量总是与 R元件上电压相量垂直的，因此存在以下关系：usJuCuR 或UsJu2uR见图42( a),(b),(c),(d)rm(a)图4-2同理，对于简单的 RLC串联电路(图43)v2Ul Uc图4-3二、实验仪器设备函数信号发生器1台数字示波器1台元器件一盒四、实验内容及步骤1 .测试LC元件的频率特性(1)单个电容元件的频率特性连接电路如图4 2 (a),

31、C=0.022卩F, r取5 。由函数发生器提供有效值为2V的正弦信号U1，按表4 1内容，分别测试各项参数，并将所测数据记入该表中。比较容 抗X c的实测频率特性曲线与理论计算频率特性曲线，分析二者出现差异的原因。表4-1测量值5 一r/rCU222丄2- 、/Q C引U一一测CX理论值/ 17QM(2) 单个电感元件的频率特性连接电路如图4 2 (b), L=10mH (或5mH), r取5 测试方法同上，将所测数据记入表4 2。画出实测与理论频率特性曲线，分析差异的原因 表42测量值Z H K z( 率 频468一0斤 =ur/ LU丄丄丄2 -2 -17Q (KLU一一测L X0理论值

32、172 Q理2. 测量RLC单端口电路的阻抗角与阻抗模、电路如图4 4,仍按前面的方法增加小电阻r=5.1 Q,测试其阻抗模。由函数发生器提供有效值为2V频率为20KHZ的正弦波信号us,用示波器测量Ur值，则IUs、测量阻抗角的电路如图44,用双迹法测量i&与U&的相位差0,振荡频率仍为 f=15 KHZ、或 20KHZ（幅度适量）。记录五注意事项1 示波器测试 RLC单端口电路的阻抗和相位时应注意仪器的地线与电路中参考 地的正确连接。2用双迹法测量阻抗角时可根据U&与&的相位关系判断阻抗角是正或是负。六.复习思考1. 计算LC元件伏安特性测试的输入输出电压波

33、形的时间宽度与幅度基本关系。2. 图42( C) Ur相量与 U相量的交点和图 42( d) 2KHz10KHz中Ur相量与Ul相量的交点为什么肯定在一个半圆周上移动？3. 图5 1, L 10mH , C 0.022 F，当测试信号频率为 5KHZ至25KHZ时，为什么r用5 Q就能根据其电压计算 L、C元件上的电流？4. 对图44单端口网络进行分析计算：七.报告要求1. 根据表4-1、4-2画出电容和电感实测与理论频率特性曲线，分析二者出现差异的 原因。2. 根据Us与Ur的相位关系判断阻抗角是正或是负，说明该电路是感性或是容性。实验五 RC网络频率特性的测量一、实验目的1. 掌握幅频特性

34、和相频特性的测量方法，并绘制频率特性曲线。图5-12. 加深对常用 RC网络的幅频特性的了解。3掌握电平的概念及电平的测量方法。二、原理及说明1网络频率特性的概念线性双端口网络对于线性双端口网络，若在它的输入端加一频率为3的正弦激励信号，输出端可得相同频率下的正弦响应信号 其网络传输函数(网络函数)为：正弦响应相量正弦激励相量=| H ( j 3)j 0( 3 )|e(5-1)H ( j 3)是频率3的函数，所以被称为网络的频率响应函数，它随频率3变化的规律 叫网络的频率特性。H ( j 3)反映网络本身的特性，仅由网络的结构和元件的参数决定，与外加激励无关。一般情况下是一个复数，它的模I H

35、 ( j3)|随频率3变化的规律叫幅频特性；复数的幅角(3 )随变化的规律叫相频特性。 根据所取响应和激励是电流或电压，处于网络端口的不同，网络传输函数可分为以下六种：(1)策动点阻抗:Ui?Il(2)策动点导纳:Ii(3)转移电压比:(4)转移阻抗:Ii(5) 转移电流比：(6) 转移导纳：2.常用RC网络的名称幅顒特性相頻特性RGocry-i1低通fl<卜-卜1.! °o1:RC髙運Li1 I/3IJQ(:HidL:;Oilv RC卩zxL賊a、*iGkO-9(r1FRCAH：如)or卜-匕亠电路ui 20 二ryfHi厂-Sih"1(I 2H jH j频率特性U

36、i表列出了几种常用RC网络频率特性的曲线，在输出端开路的情况下，它们的函数表达式如下:(i) RC低通网络:U 2i2r2c2itg RC(5-2)(2) RC高通网络：?U£_ iJi 2R2C2Uix i i tg rci7(5-3)23(3) RC选频网络:U 2""?U1'32 ( °)I011tg 4(°)(4) RC带阻网络:?U2 (5-4)U111 1 '1( °)2 16 °11tg 4(°)(5-5)其中，截止角频率30为:R1R2C1C2(5-6)3 频率特性的测量(1)逐点法

37、测量幅频特性由前可知,|H ( j3)|随频率3变化而变化的规律叫幅频特性，即:H(j )U 2(响应相量有效值)U 1(激励相量有效值)可见，只要将不同频率下的 U2, U1测量出来，就可以在直角坐标中绘制出幅频特性曲 线。所谓逐点法，就是在保持输入电压U1不变的情况下，改变输入信号频率，用示波器测出不同频率下对应的输出电压值U2。将各测量值用点描在绘图坐标上，用平滑曲线将各点连接起来，就可得到幅频特性曲线。(2 )相频特性的测量相频特性0(3 )是指网络输出电压U2与输入电压 U1的相位差0随频率3的变化规律。在保持输入电压 U1不变的情况下，改变输入信号的频率，采用双迹法，在示波器上测

38、出不同频率对应下的 U1与U2相位差，即可在直角坐标中用描点的方法绘制出相频特性曲 线。如何用双迹法测量相位差请参考实验03的相关内容。(3) 绘制频率特性曲线绘制频率特性曲线时，一般以3或3/ 3 0作为横坐标，以I H ( j3) |或0(3 )作纵坐标。由于3的变化范围较大，为防止低频部分受到压缩，横坐标常使用对数表示，这样 可以在很宽的频率范围内将频率特性完整地表现出来。三、仪器设备函数信号发生器1台数字示波器1台电路元器件一盒四、实验内容及步骤+ 01 IO +-R切 0.033UI F C W-oO -1 .测试图5-2中RC低通电路的频率特性。取R = 5.1k Q、C= 0.0

39、33卩F,调节函数发生器输出一个有效值为某一定值，频率按表5-2要求的正弦信号，保持输入信号电压不变，用示波器测出对应频率点下的输出电压值U2，再用双迹法测出各频率点下U2、U1的相位差并记录于表5-2中。图5-23. 将图5-2电路中的R与C交换位置，组成 RC高通电路，从R上输出电压U2，测量此电路的幅频特性及相频特性。测量方法同1。表5-2频率（KHz）0.50.81.01.53.04.56.0u（v）U (v)相差 x（卩S）T(卩 s)0测量-3. 测量图5-3 RC串并联电路的频率特性。十Or+6 033 口 F-lkilU11r切-OO -1叙 O.O33PL F图5-3按图5-

40、3连接电路，取R=1KQ, C=0.033 卩F,函数发生器输出频率从0.8KHZ至15KHZ变化,有效值电压保持某一定值不变的正弦信 号，选择适当的频率点，用示波器测出各频率点 对应的输出电压U2,测出U2、U1的相位差，并读 出电路谐振时函数发生器输出的频率值，及谐振时的电压电平 U2,填入表5-3中。表5-3频率（KHZ0.81.53.5f°=?6.07.28.015U(v)U2 (v)相差 x（卩s）T(卩 s)0测量五、注意事项1 测量幅频特性时，每改变一次频率都要保持输入信号电压U不变。，两条水平扫描2. 双迹法测量相频特性时，在双通道接地的情况下（或信号未输入以前） 线

41、一定要重合在同一刻度线上，否则，读数不准确。3. 观察测试波形参数的同时，要随时记得改变两个定标示值"V/cm ”、“Time/cm”，让屏上波形正常显示。六、复习思考题1 根据频率特性概念，推导图5-2中低通网络的幅频特性|H （j 3） |及相频特性$（3）的函数表达式。2. RC串并联网络的实验中，当3 = 30时，输出电压与输入电压 U2,Ui的振幅、相位关系如何？是否符合理论值？为什么？七、报告要求1 根据实验数据绘制图5-2中RC低通电路的幅频特性和相频特性曲线，纵坐标用U2/Ui和$测量表示，横坐标用3表示。2 由实验数据绘制图5-3 RC选频电路的幅频特性和相频特性曲

42、线，横坐标用3/ 3。，纵坐标用0 测量表示。3说明以上测量的各种网络频率特性的特点。实验六RC双T网络带阻特性的研究.实验目的1 .了解RC双 T电路的频率特性2 .测量RC双 T电路的幅频和相频特性原理及说明1 .图6-1双T电路实际上是由一个 T型低通电路和一个 T型高通电路并接组成，它应 同时具有低通和高通的特性。当电路的参数取得恰当时（如图中的取法），有可能在某一频率处，低通、高通两电路的输出电压大小相等相位相反，使输出电压互相抵消为零，因而双T电路呈现带阻特性和类谐振特性。If1比J'22'图6-1 双T电路2 为了得出图8-1电路的频率特性，我们必须求出此电路的电

43、压传递函数。禾U用节点 电流分析法，可列出下面三个节点方程（式中 S=j 3）:(6-1 )Ua Ua U1 Ua U2R 21 SC 1 SCB点：1/2SCUb Ub U1RUb U20R(6-2)2 点: U2 UaJ 八、1/SCU2 UbR从式（6-1 ）解出UA,从式（6-2） 函数：解出UB,代入（6-3 ）式（6-3）:,最后可得传递H(S)U2(S)U1(S)S1 221RC代入S=j 3,可得出S24丄SRC21RC(6-4)H(j ) (S) Ui(S)111RC )RC(6-5)1 jQ(0U2U1(6-6)0)0)251RC(6-7)U2U1(6-8)1 Q2相频特性

44、为(6-9)arctgQ(03. 根据（6-8 ）、（6-9 ）式，可画出此双 T电路的幅频特性和相频特性曲线，它 们的大体情况如图 6-2所示。在图6-2中，定义U2U1>0.707的频段为通带，即3<3 1和3 >3 2的频段为通带。当U2U1=0.707=1 时,.2从（6-8）式可知由于QQ(00) 1(6-10 )-，从（6-10 ）式可求出431(6-11 )1,52，丄,52这里的Q和3 0跟谐振电路的品质因数和谐振角频率类似。这里也能得出(6-12)1 .11函数信号发生器 数字示波器 元器件一盒2.3.四.实验内容及步骤1 .实验电路如图6-1所示，其中R=

45、2KD, C=0.1卩F,正弦信号发生器（由函数信号发生器提供）的输出接至图6-1电路的11 '端，22端接电压表，调信号源的输出使电压为某一定值。2. 测量此双T电路的幅频特性。改变信号源的频率值，保持信号电压恒定不变，读 取电压表对各个频率的响应。3. 找出U2电压是最小时的频 fo值和U2/U1 =0.707时的频率f 1与f2值，用（6-12 ） 式计算出Q值，并计算出1/4标准值的误差。4. 用双迹法测量电路的相频特性。测量数据填入表6-1中。5. 利用测得的数据画出电路的幅频特性曲线和相频特性曲线。表6-1123456789101112频率f50Hz100(f 1)2005

46、00(f 0)1.2KHZ2KHZ(f 2)4.5KHZ5.5KHZ10KHZUU0.707U10.707 U 1 x( (I s)T(us)0 = x/T*3600-i900五。注意事项1 .每次改变信号源的频率时，都应保证信号源输出不变（示波器监测）。2 .在确定f1、f。、f2三个点频率时，必须反复多次且应细心调测才能得出较正确的 数值。3. 在确定f o频率时，由于输出有最小读数，若不改变示波器"V/cm ”示值，显示屏上将无法观察读数。六。复习思考题1 .在理论上，3 =3 0时，12应是0值。但在实际测量时，U可最小但不是零（若干毫伏），这是什么原因？2. 你能说出图8-

47、1双T电路的电阻元件和电容元件为什么要规定成R、R、R/2和C、C、2C的理由吗？七。实验报告要求1 .较准确地测量出f1、f0、f2三个点频的数值。2. 测试双T电路的幅频特性和相频特性，将测试数据填入表6-1中。3. 利用表格中的数据在坐标纸上画出幅频和相频特性曲线。4. 回答复习思考题和提出实验中的问题。5. 实验心得体会实验七 电路谐振特性的研究.实验目的1.2.学习测量RLC串联谐振电路的幅频特性 通过幅频特性曲线，加深理解电路的 加深理解品质因数 Q的意义“选频”特性3.二原理及说明1. 图7-1串联电路，外加正弦电 压us,电路产生正弦电流 i。电感两端的正弦电压 UL超前i90度，而电 容C两端的正弦电压uc落后i 90度, 所以UL和uc相位差180度，它们有 互相抵减的作用。当 UL和uc两正弦 电压幅值相等时，它们 就会互相抵 消为零，外加电压 us全部加至电阻上, 电路电流i = us为最大。这时就是所R谓的串联谐振。2. RLC串联电路的频域阻抗是：当电抗为零时，上式有:Ils©正弦信号图7-1 RLC串联电路j(L W)R Uk(7-1)10C电路发生串联谐振，电流最大，阻抗变成纯电阻。f0表示。从（7-2）式可求出谐振角频率和频率(7-2)阻抗的模值是:谐振角频率用30表示，频率用和 fo 、LC2 , LC0、LC(7-3)Z2