电路分析实验教案汇总

1、湖南工学院教案用纸实验一、受控源电路的研究（综合实验）1.实验目的（1）通过实验加深对受控源概念的理解；（2）通过实验熟悉运算放大器的使用。（3）学习测定受控源电路的输入电阻和输出电阻；（4）通过实验说明戴维南定理在分析含受控源电路时的正确性。2 .实验设备与器材实验所用设备与器材见表2.7。表2.7实验2.4的设备与器材序号名称型号与规格数量备注1直流可调稳压电源。30V2路2数字万用表1只3直流毫安表015mA1只4宜流数字电压表1只5运放芯片MA7112块6电阻箱1台7电阻IkQ、3kQ、10kQ、2kQ各1个8电位器lOkQ2只3 .实验电路与说明（1）运算放大器是一种有源三端元件，图

2、2.7（a）表示它的电路符号。它有两个输入端，一个输出端。端称为同相端，信号从同相端输入时，输出信号与输入信号对参考地线端来说极性相同。"-”端称为反相端，信号从反相端输入时，输出信号与输入信号对参考地线端来说极性相反。运算放大器的输出端电压为%=式中，Ao是运算放大器的开环电压放大倍数。在理想情况下，4和输入Rm为无穷大,因此行上述式子表明：运算放大器的“+”端与“二端之间等电位，通常称为“虚短路”;运算放大器的输入端电流等于零。此外，理想运算放大器的输出电阻为零。这些重要性质是简化分析含有运算放大器网络的依据。(a)(b)图2.7运算放大器及理想电路模型除了两个输入端，一个输出端

3、和一个参考地线端以外，运算放大器还有相对地线的电源正端和电源负端。运算放大器的工作特性是在接行正、负电源（工作电源）的情况下才具有的。运算放大器的理想电路模型为一受控电源，如图2.7（b）所示。在它的外部接入不同的电路元件，可以实现信号的模拟运算或模拟变换，它的应用极其广泛。含有运算放大器的电路是一种有源网络，在电路实脸中主要研究它的端口特性了解其功能。本次实验将要研究由运算放大器组成的几种基本受控电源电路。（2）图2.8所示的电路是一个电压控制电压源（VCVS）。由于运算放大器的“+”和“一”端虚短路，有UN=Up=Ui乂因Iri=iju所以uo=ijRj+i*&=R2（i+&

4、;）uR,=.（号+&）=。+高加*即运算放大器的输出电压Uo受输入电压3的控制,它的理想电路模型如图2.9所示，其电压比图2.8电压控电压源图2 9 VCVS电路模型/ = - = +U.AR>无量纲，又称为电压放大倍数。（3）将图3.8电路中处看作负载电阻，这个电路就成为一个电压控制电流源（VCCS）如图2.10所示。运算放大器的输出电流；i3%L=/=RR即L只受运算放大器输入电压乜的控制，与负我电阻瓦无关。图2.11是它的理想电路模型。比例系数为图2.11 VCCS电路模型图2.10电压控制电流源图2.12负致电阻两值法图2,14等效电路grn具有电导的量纲，称为转移电导

5、。图2.10所示电路中，输入、输出无公共接地点，这种联接方式为浮地联接。（4）求含有受控源电路的输入电阻，通常用半压法。求电路的输出电阻，常用负载电阻两值法，也可以通过测量输出端的伏安特性曲线间接求得。半压法：用一内阻足够大的电压表测出有源二端网络N的开路电压，然后将该电压表与可调标准电阻同时并接在N的端口，改变电阻箱阻值的大小，使电压表读数降至开路电压的一半。此时电阻箱的电阻值即为有源二端网络A的等效电阻。负载电阻两值法：如图2.12所示，改变负载电阻R值两次，分别测得两组电压电流值（U】、I）和（U2、12）等效电阻R）的计算公式为电路的输入电阻是指从电路的输入端纽（如图2.13的1一1，

6、端I1）看进去的等效电阻。电路的输出电阻是指从电路输出端纽（如图2.13的22,端II）看进去的等效电阻。图2.13电路的等效电路如图24所示。4 .实验内容与步骤（1）测试电压控制电压源（VCVS）的受控特性和负载特性按图2.15接线，R取IkQ,处取2kO,比取IkO,运放选口A741型。调节电位器Rf，使U】分别为1、2、3、4、5v时用万用表测量对应的值，记录表格自拟。+15V0 -15V图2.15测量电压控制电压源图2.16测吊:电压捽制电流源湖南工学院教案用纸p.8测试VCVS的负载特性。取口=3V,改变负载电阻的限值测量输出电压Uo,记录表格自拟。(2)按图2.13接线，分别测出

7、图2.14所示电路模型中的输入电阻用、输出电阻%及VCVS的电压放大倍数.(3)测试电压控制电流源(VCCS)的受控特性和负载特性。 按图2.16接线，Ri取lkQ,RL取IkQ,运放选口A741型，亳安表选015mA。 调节电位器使分别为1、2、3、4、5v时测量电流6将测量数据记入表中，表格自拟。Ri=lkQ,取3=5丫，改变即测景电流L并将测量数据记入表中，表格自拟。(4)测定图2.15中去除负载&所得电路的戴维南等效电路的开路电压,并自拟实验线路。 .实验总结与分析实验报告要求：(1)自拟没有给出的记录表格；(2)根据所测数据分别计算口、gm值：(3)将测量结果与理论值比较，分

8、析误差产生原因。(4)将测量结果与理论值比较，进行误基分析；(5)验证含有受控源电路的戴维南定理的正确性。实验注意事项：(1)运算放大器输出端不能短路，输入电压不宜太高(2)运算放大器工作电流(土15V)的正负极性不能接错，负载不能开路；(3)运算放大器外部电路需改接时，应先切断电源再操作。实验二、ALC串联电路的谐振特性1 .实验目的(1)学习用实验方法绘制RLC串联电路的幅频特性曲线。(2)加深理解电路发生谐振的条件、特点，掌握电路品质因数(电路Q值)的物理意义及其测定方法。2 .实验设备与器材实验所用设备与器材见表2.14。表2.14实验2.10的设备与器材序号名称型号与规格数量备注1低

9、频信号发生器1台2交流毫伏表1台3双踪示波器1台5电阻箱1台6电阻若干7电容器1只8电感器1只3 .实验电路与说明(1)在图2.28所示的RLC串联电路中，当正弦交流信号源的频率f改变时，电路中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随f而变。取电阻R上的电压U。作为响应，当输入电压U,维持不变时，在不同信号频率的激励卜.，测出U。之值，然后以f为横坐标，以U。为纵坐标，绘出光滑的曲线，此即为幅频特性，亦称谐振曲线，如图2.29所示。(2)在£=f0=处(XL=Xc),即幅频特性曲线尖峰所在的频率点，该2VLC频率称为谐振频率。此时电路星纯阻性，电路阻抗的模为最小，在输入电压Ui为定值时

10、，电路中的电流达到最大值，且与输入电压由同相位。从理论上讲，此时Ui=UR=U0,UL=UC=QUS,式中的Q称为电路的品侦因数。力% fz图2.28 RLC串联电路得2.29谐振曲线(3)电路品质因数Q值的两种测量方法第一种测量方法是根据公式Uou0式中，UL与Uc分别为谐振时电容器C和电感线圈L上的电压。另一方法是通过测量谐振曲线的通频带宽度Af=f2-&再根据求出Q值，式中f0为谐振频率，L和0是失谐时，幅度卜降到为最大值的奖(=0.707)倍时的上、下频率点。Q值越大，曲线越尖锐，通频带越窄，电路的选择性越好，在恒压源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本身的参数

11、，而与信号源无关。4 .实验内容与步骤(1)按图2.30组成测量电路，用交流亳伏表测取样电流，用示波器监视信号源输出，令其输出电压UW3V,并保持不变。低信基频基CII空，占电感N4工。+口。示波器图2.30测后电路(2)找出电路的谐振频率f0o其方法是，将亳伏表接在图2.30中R(680Q)两端，令信号源的频率由小逐渐变大(注意要维持信号源的输出幅度不变)，当I的读数为最大时，读得频率表上的频率值即为电路的谐振频率f0,并测最U与Uc之值(注意及时更换亳伏表的量限)。(3)在谐振点两侧，按频率递增或递减500Hz或1kHz,依次各取8个测量点，逐点测出U。、UL.Uc之值，数据记入表2.15

12、中。表2.15电阻值1情况卜.的测量数据f/kHzu0/vUL/VUc/VUX=3V,R=680Q,f0=,Q=,f,-=(4)改变电阻值，重复步骤(2)、(3)的测量过程。数据记入表2.16中。湖南工学院教案用纸p.105 .实验总结与分析实验报告要求：(1)根据测量数据，绘出不同Q值的三条幅频特性曲线U0=f(、UL=f(、Uc=f(69)o(2)计算出通频带与Q值，说明不同R值时对电路通频带与品质因数的影响。(3)对两种不同的测Q值的方法进行比较，分析误差原因。(4)谐振时，比较输出电压G。与输入电压61是否相等？试分析原因。(5)通过本次实验，总结、妇纳串联谐振电路的特性。(6)心得、

13、体会及其他。实验注意事项：(1)测试频率点的选择应在靠近谐振频率附近多取几点，在变换频率测试前，应调整信号输出幅度(用示波器监视输出幅度)，使其维持在3v输出。(2)在测量Ul与Uc数值前，成将亳伏表的量程置于比测量输入电压人10倍的量程位置，而且在测量Ul与Uc时亳伏表的“+”端接C与L的公共点，其接地端分别触及L和C的近地端N?和N。实验三、双口网络的等效电路测定(设计性实验)1 .实验目的(1)掌握线性双网络Z参数的测量方法。(2)掌握线性双II网络Y参数的测量方法。(3)用Z参数作出T型等效网络。(4)用Y参数作出n型等效网络。(5)通过实验加深对双II网络等效的理解。2 .实验设备与

14、器材实验所用设备与器材见表2.27。表2.27实验2.16的设备与器材序号名称型号与规格数量备注1双路直流稳压电源030V13、2直流电流表。500mA2只3数字万用表1只4电阻器若干只5电阻箱1分3 .设计要求与提示设计要求：(1)根据实验室提供的器材确定实验方案，拟出每项实验任务中的具体电阻性双口网络电路，确定实验中所有电源的大小。(2)测量双口网络的Z参数和Y参数。(3)求出双II网络的T型和n型等效电路。(4)测量双网络的T型和n型等效电路。(5)预习有关理论，写出实险方案、步骤，画出实验电路图，列出数据记录表格，选好设备及元器件，计算出等效电源、等效电阻的理论值。设计提示：(1)首先

15、设计一个电阻性双口网络。(2)按照双II网络的Z参数和丫参数的定义，测量这个电阻性双口网络的Z参数(Zu、Z21、Z12、Z22)和Y参数(Y11、工1、卫2)。图2.49为一无源线性双II网络。在图9.1中，设端口电流I；、I：是已知量，端II电压d、U2是待求量，用I；、I；来表示日、U2的方程组为U=Zul+z1212U2=ZI+Z22I?式中Z1、Z：、力、石具有阻抗性质，称为双11网络的Z参数。Z参数可用卜.列方法或实验求得。将网络2-2'端II开路(I；=0),端II输入电流I；,得到11.TjI?=0湖南工学院教案用纸P.12U)I, = 0Z"=TII式中Zu

16、为2-2'端II开路时1-1'端口的入端阻抗，Z?i为2-2'端口开路时1-1'端【I对2-2'端口的转移阻抗。同理，将1-1'端II开路（1；=0）,2-2,端I输入电流I：,得到1211=0一小式中Z12为1-1'端口开路时2-2'端口对1-1'端II的转移阻抗，Z22为1-1'端口开路时2.2'端口的入端阻抗。当为互易双II网络时，则有Z"=Z2。Z参数都是在一个端II开路时计算或测量得到的，因此也称开路阻抗参数。在图2.29中，设端II电压色、U,是已知量，端LI电流I；,I：是待求量，用

17、色、G2来表示I，I；的方程组为12=%5+”2式中九、洛、%、氐具有导纳性质，称为双口网络的y参数。r参数可用下列方法计算或实验获得，当在双门网络1-1'端11施加电压ui-r端口短路，得到匕=三.U15=0U15=0可见，Y”表示端112-2'短路时在端口1-1'处的输入导纳或驱动点导纳：¥i表示端口2-2'短路时在端口1-1'处的转移导纳。同理，当在双II网络2-2'端II施加电压,1-1'端II短路时，得到匕坐.U2IU1=0YI2U1=0因此，工2和丫12分别是端I2-2'的输入导纳和转移导纳。当为互易双口网络时,则有必%。Y参数是在一个端口短路的情况下,通过计算或测试得到的。因而y参数也称为短路导纳参数。(3)双11网络的外部特性可以用三个阻抗(或导纳)元件组成的T型和n型等效电路来代替。满足：4=41-42，z2=z12,z3=z22-z12；X=K+%，-X=X#%。(a) T型等效电路(b)k型等效电路图2.50双门网络的等效电路(4)计算T型和F1型等效电路的电阻值。用电阻箱组成的T型和n型等效电路后，在它们的输出端接同一个负载电阻Rt，.改变Ui，测量Z、5和卜。测量电路和记录数据，表格自拟。4 .实验注意事项。