工程學(xué)院電路實(shí)驗(yàn)講義.doc

實(shí)驗(yàn)一 常用實(shí)驗(yàn)儀器的使用【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繉W(xué)習(xí)示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用方法?！緝x器設(shè)備】示波器一臺(tái)，信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)，RXDI-1A電路原理實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)?！緦?shí)驗(yàn)原理】1. 示波器是一種綜合性的電信號(hào)特性測試儀，用它可以直接顯示電信號(hào)的波形，測量其幅值、頻率以及同頻率兩信號(hào)的相位差等。電路實(shí)驗(yàn)中，這種基本電子測量儀器會(huì)多次用到。通過本實(shí)驗(yàn)，要求能夠大致了解示波器的原理，熟悉示波器的面板開關(guān)和旋扭的作用，初步學(xué)會(huì)示波器的一般使用方法。2. 信號(hào)發(fā)生器是產(chǎn)生各種時(shí)變信號(hào)電源的設(shè)備總稱，常用的有正弦信號(hào)發(fā)生器、方波信號(hào)發(fā)生器、脈沖信號(hào)發(fā)生器等。輸出信號(hào)的頻率（周期）和輸出幅值一般可以通過開關(guān)和旋鈕加以調(diào)節(jié)。3. 示波器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，面板上的開關(guān)和旋鈕較多，信號(hào)發(fā)生器又是初次接觸，因此，為使實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行，要在課前預(yù)習(xí)“示波器原理及基本測量方法簡介”和“信號(hào)發(fā)生器簡介”（均附在本實(shí)驗(yàn)之后）的基礎(chǔ)上，仔細(xì)聽取教師針對具體儀器進(jìn)行的講解和演示，然后再動(dòng)手操作?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】1. 熟悉示波器和信號(hào)發(fā)生器的各主要開關(guān)和旋鈕的作用。（1）接通電源并經(jīng)預(yù)熱以后，在示波器的熒光屏上調(diào)出一條水平掃描亮線來。分別旋動(dòng)聚焦、輔助聚焦、亮度、標(biāo)尺亮度、垂直移位、水平移位等旋鈕，體會(huì)這些旋鈕的作用和對水平掃描線的影響。（2）把信號(hào)發(fā)生器輸出調(diào)到零值并接至示波器的輸入端，然后合上信號(hào)發(fā)生器電源開關(guān)，預(yù)熱再調(diào)節(jié)輸出電壓，在示波器的熒光屏上調(diào)出被測信號(hào)的波形來，分別轉(zhuǎn)動(dòng)V/cm、t/cm等旋扭，體會(huì)其作用。（3）分別改變信號(hào)的幅值和頻率，重復(fù)調(diào)節(jié)。2. 用示波器測量給定信號(hào)的幅值和頻率。把測出的頻率與信號(hào)發(fā)生器的標(biāo)稱頻率相比較，記下測量步驟和方法。3. 按圖1-1接線，正弦信號(hào)發(fā)生器輸出一個(gè)給定信號(hào)，用示波器觀察電容器的端電壓uc和流過電容器的電流ic的波形。其中R為電流取樣電阻，uR的波形即表示ic的波形。然后用示波器測量uc和ic的相位差角。改變信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)頻率，重復(fù)測量?！咀⒁馐马?xiàng)】1. 在大致了解示波器和信號(hào)發(fā)生器的使用方法和各旋鈕、開關(guān)的作用之后，再動(dòng)手操作。使用這些儀器時(shí)，各旋鈕和開關(guān)不要用力過猛。2. 用示波器觀察信號(hào)發(fā)生器的波形時(shí)，兩臺(tái)儀器的公共地線要接在一起，以免引進(jìn)干擾信號(hào)。3. 儀器的使用注意事項(xiàng)參見后附。正弦信號(hào)發(fā)生器示波器 UR R100CXY圖1-11F【實(shí)驗(yàn)報(bào)告】1. 記錄測得的波形，標(biāo)明被測信號(hào)的幅度和周期。2. 記錄uc和uR的波形和它們之間的相位差。3. 總結(jié)用示波器測量信號(hào)電壓和兩同頻率信號(hào)相位差的步驟和方法。4. 回答思考題1?！舅伎碱}】1. 用一臺(tái)工作正常的示波器測量正弦信號(hào)時(shí)，觀察到下列現(xiàn)象（圖12），試指出應(yīng)該首先旋動(dòng)那些旋鈕，才有可能得到清晰和穩(wěn)定的圖形。2. 在實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2中，如果V/cm開關(guān)指在0.5伏的位置，熒光屏上正弦波的波峰和波谷相距四個(gè)方格（一方格為一個(gè)邊長為1厘米的正方形），問信號(hào)幅值是多少？如果在水平線上每個(gè)周期的波形占四個(gè)方格，t/cm開關(guān)（及微調(diào)旋鈕）指在0.5ms的位置上，問信號(hào)的頻率是多少?a.無任何圖形b.一條水平線c.一條垂直線d.垂直豎線圖1-2【附】示波器與信號(hào)發(fā)生器簡介一、示波器概述示波器(又稱陰極射線示波器)可以用來觀察和測量隨時(shí)間變化的電信號(hào)圖形,它是進(jìn)行電信號(hào)特性測試的常用電子儀器。由于示波器能夠直接顯示被測信號(hào)的波形，測量功能全面，加之具有靈敏度高、輸入阻抗大和過載能力強(qiáng)等一系列特點(diǎn)，所以在近代科學(xué)領(lǐng)域中得到了極其廣泛的應(yīng)用。示波器的種類很多，電路實(shí)驗(yàn)中常用的有普通示波器、雙蹤示波器、長余輝示波器等，它們的基本工作原理是相似的。二、示波器的結(jié)構(gòu)普通示波器主要由示波管、垂直（Y軸）放大器、掃描（鋸齒波）信號(hào)發(fā)生器、水平（X軸）放大器以及電源等部分組成，其結(jié)構(gòu)方框圖如圖1-3所示。1. 示波管是示波器的核心部件，它主要包括電子槍、偏轉(zhuǎn)板和熒光顯示幾個(gè)部分，如圖1-4所示。示波管的陰極被燈絲加熱時(shí)發(fā)射出大量電子，電子穿過控制柵后，被第一陽極和第二陽極加速和聚焦，即電子槍的作用是產(chǎn)生一束極細(xì)的高速電子射線。由于兩極平行的偏轉(zhuǎn)板上加有隨時(shí)間變化的電壓，高速電子射線經(jīng)過偏轉(zhuǎn)板時(shí)就會(huì)在電場力的作用下發(fā)生偏移，偏移距離與偏轉(zhuǎn)板上所加的電壓成正比。最后電子射線高速撞在涂有熒光劑的屏面上，發(fā)出可見的光點(diǎn)（圖形）。2. 垂直放大器把被測信號(hào)電壓放大到足夠的幅度，然后加在示波器的垂直偏轉(zhuǎn)板上。這部分還帶有衰減器以調(diào)節(jié)垂直幅度，確保顯現(xiàn)圖形的垂直幅度適當(dāng)或進(jìn)行定量測量，這部分稱為Y通道。3. 掃描信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一個(gè)與時(shí)間成線性增加的周期性鋸齒波電壓（又稱掃描電壓），經(jīng)過水平放大器放大以后，再加到示波管水平偏轉(zhuǎn)板上，水平放大器還帶有衰減器。這部分稱為X通道掃描時(shí)基部分。4. 電源部分向示波管和其它元件提供所需的各組高低壓電源，以保證示波器各部分的正常工作。三、示波器面板上各旋鈕或開關(guān)的作用示波器種類不同，總體上可把旋鈕開關(guān)分為主機(jī)、y通道、掃描部分和x通道四部分?，F(xiàn)以TD4632雙蹤示波器為例。1. 主機(jī)部分（1）電源 / 亮度 開關(guān)：接通電源（拉出）時(shí)，指示燈亮。調(diào)節(jié)該旋鈕可以控制熒光屏上顯示波形的亮度。（2）聚焦 旋鈕：調(diào)節(jié)熒光屏上亮點(diǎn)的大小即圖形的清晰度。（3）輔助聚焦 旋鈕：作用與聚焦旋鈕相同，通常二者配合調(diào)節(jié)。（4）標(biāo)尺亮度 旋鈕：調(diào)節(jié)熒光屏坐標(biāo)照明的亮度。Y軸放大器鋸齒波發(fā)生器X軸放大器Y軸輸入同步輸入X軸輸入外同步內(nèi)同步掃描水平顯像管圖1-32. Y通道（1） Y軸位移 旋鈕：控制熒光屏上圖形的垂直方向位置。（2） 靈敏度 V/cm 開關(guān)：可步級(jí)調(diào)節(jié)Y 軸幅度，以便定量計(jì)算幅值。（3）ACDC開關(guān)：選擇Y 軸放大器的交流或直流工作狀態(tài)。3. 掃描部分（1）掃描范圍 開關(guān)：步級(jí)調(diào)節(jié)（粗調(diào)）掃描頻率，即t/cm開關(guān)，以便定量計(jì)算周期。（2）掃描微調(diào) 旋鈕：微調(diào)各掃描檔的掃描頻率。（3）觸發(fā)選擇 開關(guān)：鋸齒波發(fā)生器觸發(fā)信號(hào)的來源可選自Y 軸內(nèi)部、X外接輸入信號(hào)。（4）觸發(fā)及選擇 開關(guān)：觸發(fā)點(diǎn)選擇在信號(hào)的上升斜率段或下降斜率段，即“”“”極性。（5）觸發(fā)電平 旋鈕：和觸發(fā)極性選擇開關(guān)一起決定了屏幕上圖形的起始點(diǎn)。四、示波器的基本測量方法1. 幅度電壓、電流的測定方法（1）讀取電壓幅值時(shí)，只需將被測信號(hào)所占坐標(biāo)的格數(shù)（cm）乘以V/cm開關(guān)所指的刻度再乘以探頭的衰減倍數(shù)即可。例如，熒光屏上波形如圖15所示，正弦電壓峰-峰值占有5個(gè)格子，V/cm開關(guān)指向0.5V，探頭衰減倍數(shù)為10，則：電子槍偏轉(zhuǎn)部分顯示部分燈絲陽極控制柵第一陽極第二陽極垂直偏轉(zhuǎn)板水平偏轉(zhuǎn)板熒光屏圖1-4H=5.0cm圖1-5（2）測量電流一般用電阻取樣法將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后，再進(jìn)行測量。如圖1-6所示，若要測量Z支路電流，先串接一個(gè)取樣電阻R。iZR UR 圖1-6通常取RZ。2. 頻率（周期）的測量方法用示波器測量頻率（周期）的方法基本上可分為兩大類，一類是利用掃描工作方式，另一類是用示波器的XY工作方式。（1）用示波器的掃描工作方式測量信號(hào)的頻率（周期），實(shí)質(zhì)上是確定鋸齒波的周期（時(shí)間）坐標(biāo)后（稱為定時(shí)標(biāo)），再與被測信號(hào)的周期進(jìn)行比較測量。將被測信號(hào)X軸的一個(gè)周期所占的格子數(shù)（cm）乘以 t / c m 開關(guān)所指示的刻度即可測出周期。仍以圖15為例，正弦信號(hào)一個(gè)周期在水平方向占8.2個(gè)格子， t / c m 開關(guān)指向5ms，則所以正弦信號(hào)的周期為41ms，即頻率為24.4Hz。（2）利用示波器的X工作方式。此時(shí)，鋸齒波信號(hào)被切斷，軸輸入已知頻率的信號(hào)，經(jīng)放大后加水平偏轉(zhuǎn)板，軸輸入待測頻率的信號(hào)，經(jīng)放大后加至垂直偏轉(zhuǎn)板，熒光屏上顯現(xiàn)的是ux和uy的合成圖形，即李沙育圖形。從李沙育圖形的形狀可以判定被測信號(hào)uy的頻率，當(dāng)李沙育圖形穩(wěn)定后，設(shè)熒光屏水平方向與圖形的切線交點(diǎn)為Nx，垂直方向與圖形的切線交點(diǎn)為Ny，則已知頻率fx與待測頻率fy有如下關(guān)系： ， 圖1-7表示了幾種常見的李沙育圖形及對應(yīng)的頻率比。頻率比fY ：fX1 ：21 ：33 ：1李沙育圖形 圖 1-73. 同頻率兩信號(hào)相位差角的測量方法采用雙蹤示波器，Y1 、Y2兩通道輸入待測相位差的同頻率兩信號(hào)，若測得信號(hào)周期所占格數(shù)為A，信號(hào)的相位差所占的格數(shù)為B（如圖1-8所示），則相位差角：j = 360O4. 示波器水平工作方式（又稱XY 工作方式），除了可用來顯示李沙育圖形外，還可以用來顯示元件的特性曲線以及狀態(tài)軌跡等。AB圖1-8OU/It五、使用注意事項(xiàng)1. 示波器接通電源后需預(yù)熱數(shù)分鐘后再開始使用。2. 使用過程中應(yīng)避免頻繁開關(guān)電源，以免損壞示波器。3. 熒光屏上所顯示的亮點(diǎn)或波形的亮度要適當(dāng)，光點(diǎn)不要長時(shí)間停留在一點(diǎn)上。4. 示波器的地端應(yīng)與被測信號(hào)的地端接在一起。5. 示波器的X軸輸入與Y軸輸入的地端是連通的，若同時(shí)使用X、Y兩路輸入時(shí)，注意共地。六、信號(hào)發(fā)生器簡介1. 信號(hào)發(fā)生器是產(chǎn)生各種波形的信號(hào)電源。按信號(hào)波形分類，有正弦信號(hào)發(fā)生器、方波信號(hào)發(fā)生器、脈沖信號(hào)發(fā)生器、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（多信號(hào)發(fā)生器）等。 信號(hào)發(fā)生器的核心部分是振蕩器產(chǎn)生的信號(hào)放大后作為電壓或功率輸出。通常輸出電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)（細(xì)調(diào)），有電壓衰減開關(guān)（粗調(diào)），輸出頻率也可通過粗調(diào)開關(guān)和細(xì)調(diào)旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。對于有功率輸出的信號(hào)發(fā)生器，為了獲得最大功率輸出，應(yīng)使信號(hào)源的輸出阻抗與負(fù)載阻抗匹配，當(dāng)作電壓源使用而不需阻抗匹配時(shí)，電源輸出阻抗應(yīng)小于負(fù)載阻抗。2. 信號(hào)發(fā)生器的使用方法(1)先將輸出幅值調(diào)到零位，接通電源，預(yù)熱幾分鐘方可進(jìn)行工作。(2)使用時(shí)將電源頻率調(diào)到所需的數(shù)值，對于多信號(hào)發(fā)生器，還要將轉(zhuǎn)換開關(guān)調(diào)到選定的波形位置，在確定負(fù)載與信號(hào)發(fā)生器連接無誤后，再將輸出電壓從零調(diào)到所需數(shù)值。(3)信號(hào)發(fā)生器的輸出功率不能超過額定值，也不能將輸出電壓短路，以免損壞儀器。實(shí)驗(yàn)二 元件特性的伏安測量法【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 認(rèn)識(shí)常用電路元件。2. 掌握實(shí)驗(yàn)裝置RXDI-1A上的儀器、儀表的使用方法。 3. 學(xué)習(xí)用電壓表、電流表測定線性電阻和非線性電阻元件的伏安特性?！緝x器設(shè)備】RXDI-1A電路原理實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)，萬用表一塊?！緦?shí)驗(yàn)原理】在電路中，電路元件的特性一般用該元件上電壓U和通過元件的電流I之間的函數(shù)關(guān)系U(I)來表示，這種函數(shù)關(guān)系稱為該元件的伏安特性。元件的伏安特性可以用電壓表、電流表測定，稱為伏安測量法。伏安法原理簡單，測量方便，但由于儀表內(nèi)阻會(huì)影響測量的結(jié)果，因此必須注意儀表的合理接法（參見本實(shí)驗(yàn)思考題1）。1. 線性電阻器的伏安特性曲線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，圖2-1中a曲線所示，該直線的斜率等于該電阻器的電阻值。2. 一般的半導(dǎo)體二極管是一個(gè)非線性電阻元件 ，其特性如 圖2-1中b曲線。正向壓降很小（一般的鍺管約為0.20.3V，硅管約為0.50.7V），正向電流隨正向壓降的升高而急驟上升，而反向電壓從零一直增加到十幾伏至幾十伏時(shí)，其反向電流增加很小，粗略地可視為零?？梢姡O管具有單向?qū)щ娦?，如果反向電壓加得過高，超過管子的極限值，則會(huì)導(dǎo)致管子擊穿損壞。3. 穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，其正向特 圖2-1性與普通二極管類似，但其反向特性特別，如 圖2-1中c曲線。在反向電壓開始增加時(shí)，其反向電流幾乎為零，但當(dāng)反向電壓增加到某一數(shù)值時(shí)（稱為管子的穩(wěn)壓值，有各種不同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管）電流將突然增加，以后它的端電壓將維持恒定，不再隨外加的反向電壓升高而增大?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】1. 測定線性電阻器的伏安特性按圖2-2接線，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓U，從0V開始緩慢地增加到12V，記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)。2. 測定半導(dǎo)體二極管的伏安特性按圖2-3接線，R為限流電阻，測二極管D的正向特性時(shí)，其正向電流不得超過0.5mA，正向壓降可在00.75V之間取值。特別0.50.75之間更應(yīng)多取幾個(gè)測量點(diǎn)。作反向特性實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將圖2-3中的二極管D反接，且其反向電壓可加至24V。表2-1 數(shù)據(jù)記錄表測量次數(shù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容測 量 數(shù) 據(jù)1234567線性電阻U(I)0.02.04.06.08.010.012.0I(mA)二極管（正向）U(I)0.000.200.400.500.550.650.75I(mA)二極管（反向）U(I)0.0-5.0-10.0-15.0-20.0-22.0-24.0I(mA)穩(wěn)壓管（正向）U(I)0.000.200.400.500.550.650.75I(mA)穩(wěn)壓管（反向U(I)0.0-5.0-10.0-15.0-20.0-22.0-24.0I(mA)3. 測定穩(wěn)壓二極管的伏安特性只要將圖2-3中的二極管換成穩(wěn)壓管2CW55，重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2的測量。圖2-2 圖2-3【注意事項(xiàng)】測二極管正向特性時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出應(yīng)由小至大逐漸增加，應(yīng)時(shí)刻注意電流表讀數(shù)?！緦?shí)驗(yàn)報(bào)告】1. 根據(jù)各實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)，分別在方格紙上繪制出光滑的伏安特性曲線。（其中二極管和穩(wěn)壓管的正、反向特性均要求畫在同一張圖中，正、反向電壓可取不同的比例尺）。2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)、歸納被測各元件的特性。3. 誤差分析。4. 實(shí)驗(yàn)總結(jié)?；卮鹚伎碱}1，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)測量二極管正向特性的實(shí)例，討論電壓表采用哪一種方式可使測量誤差較小?！舅伎碱}】1. 用伏安表法測量電阻元件的伏安特性曲線時(shí)，由于電流表內(nèi)阻不為零，電壓表的讀數(shù)包括了電流表兩端的電壓（如圖2-4，電壓表外接時(shí)），給測量結(jié)果帶來了誤差。為了使被測元件的伏安特性更準(zhǔn)確，設(shè)已知電流表的內(nèi)阻為55，如何用作圖的方法對測得的伏安特性曲線進(jìn)行校正？若將實(shí)驗(yàn)電路換為電壓表內(nèi)接，如圖2-5所示，電流表的讀數(shù)包括了流經(jīng)電壓表支路的電流，設(shè)電壓表的內(nèi)阻為5K，對測得的伏安特性又如何進(jìn)行校正？2. 在內(nèi)容1中，設(shè)線性電阻為100，2W，問允許穩(wěn)壓電源輸出的最大電壓是多少？應(yīng)選用多大量程的毫安表？穩(wěn)壓電源 mAVr圖2-5RS穩(wěn)壓電源 mAVR圖2-4實(shí)驗(yàn)三 元件特性的示波器測量法【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 學(xué)習(xí)用示波器測量元件的特性曲線。2. 加深對元件特性的認(rèn)識(shí)?！緝x器設(shè)備】雙蹤示波器一臺(tái)，正弦波信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)，RXDI-1A實(shí)驗(yàn)箱一套?！緦?shí)驗(yàn)原理】1. 用示波器顯示出兩個(gè)互相關(guān)聯(lián)的電信號(hào)的平面坐標(biāo)圖形，如測量元件的特性曲線等。關(guān)于示波器的原理和使用方法詳見實(shí)驗(yàn)一。2. 對于電阻元件的伏安特性曲線，除了可以用實(shí)驗(yàn)二中的伏安測定法外，也可以用示波器法直接在熒光屏上測量出來，其原理見圖3-1所示。圖中US（t）是信號(hào)發(fā)生器提供的輸出電壓，R是被測電阻元件，r為電流取樣電阻。示波器置于XY工作方式，將電阻元件兩端的電壓UR（t）接入示波器Y軸輸入端，取樣電阻r兩端的電壓Ur（t）正比于iR（t）接入X軸輸入端，適當(dāng)調(diào)節(jié)Y軸和X軸的幅值，熒光屏上就能顯示出電阻R的伏安特性曲線。 US(t)R UR(t) Ur(t) r信號(hào)發(fā)生器接Y軸輸入接X軸輸入圖3-13. 使用示波器測量電感元件的特性曲線和電容元件的特性曲線時(shí)，需要使用積分器。圖32中的電路是一個(gè)簡單的積分器。當(dāng)輸入端加入一個(gè)交變電壓信號(hào)時(shí)，只要這個(gè)電壓信號(hào)的周期遠(yuǎn)小于的乘積，則電容上的電壓就遠(yuǎn)小于電阻上的電壓。因此回路電流近似為： 電容器兩端的電壓iR0C0圖3-2可見，輸出電壓信號(hào)為輸入電壓信號(hào)對時(shí)間的積分。4. 電感元件的特性可以用下列關(guān)系式來表示：其中，為流過電感器的電流，為由此而產(chǎn)生的磁通鏈，為電感器的端電壓。顯然，用積分器將積分以后就可以得出。測量電感元件特性曲線的原理接線圖示于圖3-3中，L為待測電感元件。示波器置于XY工作方式，將積分器輸出的接入Y軸輸入端，接入X軸輸入端，適當(dāng)調(diào)節(jié)Y軸和X軸靈敏度V/cm，就可以在熒光屏上觀察到電感元件特性曲線。電容元件的特性曲線可以用下列關(guān)系式來表征：接Y軸輸入端R0C0圖3-3 Lr接X軸輸入端信號(hào)發(fā)生器當(dāng)時(shí)有 其中，為電容器的端電壓，為電容器上積累的電荷，為流過電容器的電流。同樣地，采用圖3-4所示的原理接線圖，用積分器將積分后正比于接入示波器的X軸輸入端，將接入Y軸輸入端，就可以測出電容元件的特性曲線。接Y軸輸入端R0C0圖3-4 r接X軸輸入端信號(hào)發(fā)生器C積分器【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟】1.測量線性電阻器的伏安特性曲線（1）選取r，使得。（2）按圖3-1接線，信號(hào)源先不要加上。（3）調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器，使其輸出為250Hz/5V的正弦信號(hào)。（4）示波器置于XY工作方式，調(diào)節(jié)Y軸和X軸位移，使熒光屏上亮點(diǎn)處在正中間位置。將UR（t）和Ur（t）分別接入Y軸和X軸輸入，加上信號(hào)源，適當(dāng)調(diào)節(jié)Y軸和X軸靈敏度 V / c m，觀察和描繪出線性電阻R的特性曲線。2. 測量電感元件的特性曲線（1）選取r 和電感元件L，使得，其中f 為信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)頻率。（2）按圖3-3接線，信號(hào)源先不要加上。（3）調(diào)節(jié)信號(hào)發(fā)生器，使其輸出為250Hz/5V的正弦信號(hào)。（4）觀察和描繪出曲線。3. 測量電容元件的特性曲線（1）選取r和電容元件C， 使得， 。（2）其它步驟類似內(nèi)容2 的（2）、（3），觀察和描繪曲線?！咀⒁馐马?xiàng)】實(shí)驗(yàn)前必須預(yù)習(xí)示波器的使用說明。注意公共地端的接法?！緦?shí)驗(yàn)報(bào)告要求】由內(nèi)容1、2、3繪出的三條特性曲線，分別求出R、L、C，并與實(shí)驗(yàn)給定值比較，分析誤差產(chǎn)生的原因。【思考題】若給定電感值為0.1H，電容值在0.110f范圍內(nèi)，選取一組參數(shù)。實(shí)驗(yàn)四 疊加定理和互易定理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 驗(yàn)證疊加定理和互易定理。2. 加深對疊加定理和互易定理的內(nèi)容和適用范圍的理解?！緝x器設(shè)備】RXDI-1A電路原理實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)，萬用表一塊，非線性元件?！緦?shí)驗(yàn)原理】1. 由疊加定理：在任一線性網(wǎng)絡(luò)中，多個(gè)激勵(lì)源同時(shí)作用時(shí)的總響應(yīng)等于每個(gè)激勵(lì)源單獨(dú)作用時(shí)引起的響應(yīng)之和。所謂某一激勵(lì)單獨(dú)作用，就是除了該激勵(lì)之外，其余的激勵(lì)均置零。對于實(shí)際電源(如電池)，其電源的內(nèi)阻或內(nèi)電導(dǎo)必須保留在電路中。線性電路的齊次性是指當(dāng)激勵(lì)信號(hào)（某獨(dú)立源的值）增加或減小K倍時(shí)，電路的響應(yīng)（即在電路其它各電阻元件上所建立的電流和電壓值）也將增加或減小K倍。如果一個(gè)函數(shù)是n的線性函數(shù)，它必須滿足：(1) 可加性： (2) 均勻性： (a為常數(shù))2.互易定理可用圖4-1表示US11/i222/US11/i122/(a)(b) 圖4-1當(dāng)一個(gè)電源Us作用于線性網(wǎng)絡(luò)11/ 端時(shí)，在22/ 端上引起的短路電流i2圖4-1（a）等于同一電壓源Us作用于22/ 端時(shí)在11/ 端引起的短路電流i1 圖4-1（b），即： i2= i1疊加定理和互易定理不適用于非線性網(wǎng)絡(luò)?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容和步驟】1. 疊加定理的驗(yàn)證。（1）按圖4-2電路接線，取U1=12V，U2為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，調(diào)至 U2=+6V。圖4-2（2）令U1單獨(dú)作用時(shí)（使BC短接），且直流數(shù)字電壓表和毫安表測量各支路電流及各電阻元件兩端電壓，將數(shù)據(jù)記入表格中。（3）令U2單獨(dú)作用時(shí)（使FE短接），重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟2的測量，并記錄。（4）令U1和U2共同作用時(shí)，重復(fù)上述的測量和記錄。（5）將U2=+12V，重復(fù)上述第3項(xiàng)的測量并記錄。（6）將330電阻換成一只二極管IN4007重復(fù)15的測量過程，將數(shù)據(jù)記入表4-1中。表4-1被測量I1(mA)I2(mA)I3(mA)U1(V)U2(V)UFA(V)UAB(V)UAD(V)UCD(V)計(jì)算值測量值相 對誤 差2. 互易定理的驗(yàn)證(自擬表格)實(shí)驗(yàn)電路圖如圖4-3、圖4-4。按圖4-3接線讀出毫安表讀數(shù)，然后將電源移到cd端將ab端短路，毫安表移到ae支路，如圖4-4，讀出毫安表讀數(shù)，將數(shù)記錄下來，驗(yàn)證互易定理。注意: 實(shí)驗(yàn)過程中9V電壓必須保持不變。圖4-3 圖4-3【注意事項(xiàng)】1. 對網(wǎng)絡(luò)所加的電壓和電流不得超過額定值。2. 測量和記錄時(shí)，應(yīng)注意電壓和電流的實(shí)際方向。【實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求】1. 由測得的數(shù)據(jù)驗(yàn)證兩定理, 對結(jié)果進(jìn)行誤差分析，然后給予必要的說明和討論。2. 回答思考與問答中的1和3?！舅伎寂c問答】1. 為什么功率不滿足疊加定理?獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)的各功率與共同作用時(shí)的總功率有什么關(guān)系?2. 對互易定理的第三種形式給予證明。3. 互易定理對含有線性受控源的網(wǎng)絡(luò)是否適用? 為什么?實(shí)驗(yàn)五 戴維南定理【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 驗(yàn)證戴維南定理的正確性。2. 掌握測量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法?！緝x器設(shè)備】RXDI-1A電路原理實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)，萬用表一塊。【實(shí)驗(yàn)原理】1. 任何一個(gè)線性含源網(wǎng)絡(luò)，如果僅研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作是一個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)（或稱為含源二端口網(wǎng)絡(luò)）。戴維南定理指出：任何一個(gè)線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個(gè)等效電壓源和等效內(nèi)阻的串聯(lián)來代替，此電壓源的電動(dòng)勢ES等于這個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓U0C，其等效內(nèi)阻R0等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源均置零（理想電壓源視為短路，理想電流視為開路）時(shí)的等效電阻。U0C和R0稱為有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。2. 有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測量方法（1）開路電壓、短路電流法在有源二端網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時(shí)，用電壓表直接測其輸出端的開路電壓U0C，然后將其輸出端短路，用電流表測其短路電流ISC，則內(nèi)阻為R0=UOC/ISC（2）伏安法用電壓表、電流表測出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性如圖5-1所示。根據(jù)外特性曲線求出斜率tg，則內(nèi)阻RO=tg=U/I=UOC/ISC圖5-1 圖5-2用伏安法，主要是測量開路電壓及電流為額定值IN時(shí)的輸出端電壓值UN，則內(nèi)阻為RO=UOC-UN/IN若二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻值很低短路電流很大時(shí)，則不宜測短路電流。（3）半電壓法如圖5-2所示，當(dāng)負(fù)載電壓為被測網(wǎng)絡(luò)開路電壓一半時(shí)，負(fù)載電阻（負(fù)載電阻由萬用表測量），即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻值。（4）零示法在測量具有高內(nèi)阻有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時(shí)，用電壓表進(jìn)行直接測量會(huì)造成較大的誤差，為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零示測量法，如圖5-3所示。零示法測量原理是用一低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓相等時(shí)，電壓表的讀數(shù)為“0”，然后將電路斷開，測量此時(shí)穩(wěn)壓電源的輸出電壓，即為被測有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。圖5-3圖5-4【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】被測有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖5-4所示。1. 用開路電壓、短路電流法測定戴維南等效電路的UOC和RO。2. 按圖5-4電路接入穩(wěn)壓電源ES和恒流源IS及可變電阻RL，測定UOC和RO。 圖5-5表5-1U0C (V)ISC (mA)RO ()2. 負(fù)載實(shí)驗(yàn)按圖5-4改變RL阻值，測量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性。表5-2RL()0U(V)I(mA)3. 驗(yàn)證戴維南定理用一只10K的電位器，將其阻值調(diào)整到等于按1所得的等效電阻R0之值，然后令其與直流穩(wěn)壓電源（調(diào)到“1” 時(shí)所測得的開路電壓UOC之值）相串聯(lián)，如圖5-5所示，仿照步驟“2”測其外特性，對戴維南定理進(jìn)行驗(yàn)證。表5-3RL()0U(V)I(mA)4. 測定有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻（又稱入端電阻）的其它方法，將被測有源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有獨(dú)立源置零（將電流源斷開，短路電壓源），然后用伏安法或者直接用萬用電表的歐姆檔去測定負(fù)載RL開路后輸出端兩點(diǎn)間的電阻，即為被測網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻RO或稱網(wǎng)絡(luò)的入端電阻R1。5. 用半電壓法和零示法測量被測網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻R0及其開路電壓UOC，電路及數(shù)據(jù)表格自擬?！咀⒁馐马?xiàng)】1. 注意測量時(shí)及時(shí)更換電流表量程的。2. 步驟“4”中，電源置零時(shí)不可將穩(wěn)壓源短接。3. 用萬用表直接測R0時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨(dú)立源必須先置零，以免損壞萬用表。4. 改接線路時(shí)，需關(guān)掉電源?！緦?shí)驗(yàn)報(bào)告】1. 根據(jù)步驟2和3，分別繪出曲線，驗(yàn)證戴維南定理的正確性，并分析產(chǎn)生誤差的原因。2. 根據(jù)步驟1、4、5，用各種方法測得的UOC、RO和預(yù)先的電路計(jì)算的結(jié)果作比較，你能得出什么結(jié)論？3. 總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果?！舅伎碱}】說明測量有源二端網(wǎng)絡(luò)內(nèi)阻R0的三種方法，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)六 作為受控源的運(yùn)算放大器的研究【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解用運(yùn)算放大器組成四種類型受控源的線路原理。2. 測試受控源轉(zhuǎn)移特性及負(fù)載特性。3. 學(xué)習(xí)含有運(yùn)算放大器電路的分析方法?！緝x器設(shè)備】RXDI-1A電路原理實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)，萬用表一塊【實(shí)驗(yàn)原理】1.運(yùn)算放大器及其理想化條件運(yùn)算器是一種有源三端元件，其電路符號(hào)如圖6-1a所示。它有兩個(gè)輸入端( 倒向端“”和非倒向端“+”)， 一個(gè)輸出端和一個(gè)對輸入和輸出信號(hào)的參考地線端，此外，還有相對地線端的電源正端和負(fù)端(圖中一般不畫出)，其工作特性正是在接有此正負(fù)電源(即工作電源)的情況下才具有的。當(dāng)兩個(gè)輸入端分別輸入信號(hào)u 和u+ 時(shí)，其輸出端的電壓為： u0 = A0 ( u+ u )其中A0是運(yùn)算放大器的開環(huán)增益。在理想情況下，可認(rèn)為A0=，輸入電阻Ri n =，輸出電阻R0 =0。由此性質(zhì)，可以得出理想運(yùn)放的兩條規(guī)則：(1)“虛斷(路)”規(guī)則:倒向端和非倒向端的輸入電流均為零，即i = 0, i+= 0。 (2)“虛短(路)”規(guī)則：相對參考地線端，倒向端的輸入電壓與非倒向端的輸入電壓相等，即u = u+。運(yùn)放的理想電路模型為一受控源，如圖6-1b所示。 圖6-1 含有運(yùn)放的電路是一種有源網(wǎng)絡(luò)。如果在運(yùn)放的外部接有不同的電路元件，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的模擬運(yùn)算和變換，其應(yīng)用極其廣泛。本實(shí)驗(yàn)主要研究由它組成的幾種基本受控源電路。2. 由理想運(yùn)放組成的受控源電路以下列出了由理想運(yùn)放組成的四種受控源電路及其對應(yīng)的電路模型。每個(gè)受控源的控制系數(shù)可由理想運(yùn)放的兩條規(guī)則求出。(1)電壓控制電壓源(VCVS)如圖6-2(a)、(b)所示，其控制系數(shù)稱為該電路的電壓放大系數(shù)，由下式給出： 圖6-2 該電路是一個(gè)同相比例放大器，其輸入端和輸出端有公共接地點(diǎn)，這種聯(lián)接方式稱為共地聯(lián)接。(2)電壓控制電流源(VCCS)如圖6-3(a)、(b)所示，(將圖6-2(a)中的R1看作一只負(fù)載電阻RL即為圖6-3(a)中的電路)，其控制系數(shù)gm稱為該電路的轉(zhuǎn)移電導(dǎo)，它由下式給出： g mi / u1 = 1/ R由此可見，i = u1 / R與負(fù)載RL無關(guān)。該電路中，輸入端和輸出端無公共接地點(diǎn)，這種聯(lián)接方式稱為浮地聯(lián)接。圖6-3(3)電流控制電壓源(CCVS)如圖6-4(a)、(b)所示。控制系數(shù)rm稱為該電路的轉(zhuǎn)移電阻，由下式給出： rm = U2 / i1 = -R 電路的聯(lián)接方式為共地聯(lián)接。圖6-4(4)電流控制電流源(CCCS)如圖6-5(a)、(b)所示?？刂葡禂?shù)稱為該電路的電流放大系數(shù)，由下式給出： 由此可知, ；而與負(fù)載RL無關(guān)。電路的聯(lián)接方式為浮地聯(lián)接。 圖6-5【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1. 測量受控源CCVS的轉(zhuǎn)移特性IL=f（U1）及負(fù)載特性IL=f（U2）。實(shí)驗(yàn)線路如圖6-6，IS為可調(diào)直流恒流源，RL為可調(diào)電阻。 圖6-6 圖6-7（1）固定RL=2K，調(diào)節(jié)直流恒流源輸出電流IS，使其在0-0.8mA范圍內(nèi)取值，測量IS及相應(yīng)的U2值，繪制U2=f（IS）曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電阻rm。表6-1實(shí)驗(yàn)測量值IS(mA)U2(V)實(shí)驗(yàn)計(jì)算值rm(K)理論計(jì)算值rm(K)（2）保護(hù)U1=2V 令RL從0增至5K，測量相應(yīng)的IL及U2，繪制IL=f（U2）曲線。表6-2RL(K)U2 (V)IL (mA)2. 測量受控源VCCS的轉(zhuǎn)移特性U2=f（IS）及負(fù)載特性U2=f（IL）實(shí)驗(yàn)線路如圖6-7。（1）固定RL=2K，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓U1，使其中0-5V范圍內(nèi)取值。測量U1及相應(yīng)的IL，繪制IL=f（U1）曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電導(dǎo)gm。表6-3實(shí)驗(yàn)測量值U1(V)IL(mA)實(shí)驗(yàn)計(jì)算值gm(S)理論計(jì)算值gm(S)（2）保持IS=0.3mA，令RL從1K增至，測量U2及IL值，繪制負(fù)載特性曲線U2=f（IL）。表6-4RL(K)I1 (mA)UL (V)3. 根據(jù)不同類型的受控源可以進(jìn)行級(jí)聯(lián)以形成等效的另一類型的受控源，如受控源CCVS與VCCS進(jìn)行適當(dāng)?shù)穆?lián)接組成CCCS或VCVS。如圖6-8所示，CCVS與VCCS組成CCCS。圖6-8（1）固定RL=2K，調(diào)節(jié)直流恒流源輸出電流IS，使其在00.8mA范圍內(nèi)取值，自擬表格、填表測IS及相對應(yīng)的IL值，繪制IC=f（IS）曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電流比a。（2）保持IS=0.3mA,令RL從0增至4K，測量IC及U2值。4. 繪制負(fù)載特性曲線IL=f（U2）曲線，自擬表格填表。圖6-95. 將CCVS與VCCS組成VCVS,如圖6-9所示。6. 固定RC=2K，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓U1，使其在0-6V范圍內(nèi)取值（自擬表格填表），測量U1及相應(yīng)的U2值，繪制U2=f（U1）曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電壓比。7. 保持U1=2V，令RL阻值從1K增至，測量U2及IC，繪制U=f（IC）曲線。（自擬表格填表）?！咀⒁馐马?xiàng)】實(shí)驗(yàn)中，注意運(yùn)放的輸出端不能與地短接，輸入電壓不得超過10V。【實(shí)驗(yàn)報(bào)告】1. 對有關(guān)的預(yù)習(xí)思考題作必要的回答。2. 根據(jù)對四種受控源的實(shí)驗(yàn)、認(rèn)識(shí)，自行按照圖6-8、圖6-9做出CCCS和VCVS實(shí)驗(yàn)，求出各數(shù)值及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。3. 對實(shí)驗(yàn)的結(jié)果作出合理地分析和結(jié)論，總結(jié)對四種受控源的認(rèn)識(shí)和理解?！舅伎碱}】試分析引起本實(shí)驗(yàn)誤差的原因。實(shí)驗(yàn)七 RC一階電路響應(yīng)測試【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 測定RC一階電路的零輸入響應(yīng)，零狀態(tài)響應(yīng)及完全響應(yīng)2. 學(xué)習(xí)電路時(shí)間常數(shù)的測定方法。3. 掌握有關(guān)微分電路和積分電路的概念。4. 進(jìn)一步學(xué)會(huì)用示波器測繪圖形?！緝x器設(shè)備】RXDI-1A電路原理與實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)，雙蹤示波器一塊?！緦?shí)驗(yàn)原理】1. 動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的過渡過程是十分短暫的單次變化過程，對時(shí)間常數(shù)的較大的電路，可用慢掃描長余輝示波器觀察光點(diǎn)移動(dòng)的軌跡。然而能用一般的雙蹤示波器觀察過渡過程和測量有關(guān)的參數(shù)，必須使這種單次變化的過程重復(fù)出現(xiàn)。為此，我們利用信號(hào)發(fā)生器輸出的方波來模擬階躍激勵(lì)信號(hào)，即令方波輸出的上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍激勵(lì)信號(hào)；方波下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激勵(lì)信號(hào)，只要選擇方波的重復(fù)周期遠(yuǎn)大于電路的時(shí)間常數(shù)，電路在這樣的方波序列脈沖信號(hào)的激勵(lì)下，它的影響和直流電源接通與斷開的過渡過程是基本相同的。2. RC一階電路的零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)分別按指數(shù)規(guī)律衰減和增長，其變化的快慢決定于電路的時(shí)間常數(shù)。3. 時(shí)間常數(shù)的測定方法圖7-1所示電路:圖7-1用示波器測得零輸入響應(yīng)的波形如圖7-1 (b)所示。圖7-2根據(jù)一階微分方程的求解得知：當(dāng)t=時(shí)，U0（）=0.368E此時(shí)所對應(yīng)的時(shí)間就等于。亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增長到0.632E所對應(yīng)的時(shí)間測得，如圖7-1所示。4. 微分電路積分電路是RC一階電路中較典型的電路，它對電路元件參數(shù)和輸入信號(hào)的周期有著特定的要求。一個(gè)簡單的RC串聯(lián)電路，方波序列脈沖的重復(fù)激勵(lì)下，當(dāng)滿足=RCT/2時(shí)（T為方波脈沖的重復(fù)周期），且由R端作為響應(yīng)輸出，如圖7-2（a）所示。這就構(gòu)成了一個(gè)微分電路，因?yàn)榇藭r(shí)電路的輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的微分成正比。若將圖7-2（a）中的R與C位置調(diào)換一個(gè)，即由C端作為響應(yīng)輸出，且當(dāng)電路參數(shù)的選擇滿足=RCT/2條件時(shí)，如圖7-2（b）所示即構(gòu)成積分電路，因?yàn)榇藭r(shí)電路的輸出信號(hào)電壓與輸入信號(hào)電壓的積分成正比。從輸出波形來看，上述兩個(gè)電路均起著波形變換的作用，請?jiān)趯?shí)驗(yàn)過程中仔細(xì)觀察與記錄?！緦?shí)驗(yàn)內(nèi)容】實(shí)驗(yàn)線路板的結(jié)構(gòu)如圖7-3所示，認(rèn)清R、C元件的布局及其標(biāo)稱值，各開關(guān)的通斷位置等。1. 選擇動(dòng)態(tài)線路板R、C元件。（1）R=10K C=3300PF組成如圖7-3所示的RC充放電電路，U為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出，取Um=3V，f=1KHz的方波電壓信號(hào)，并通過兩根同軸電纜，將激勵(lì)源Ui和響應(yīng)U0的信號(hào)分別連至示波器的兩個(gè)輸入口YA和YB，這時(shí)可在示波器的屏幕上觀察到激勵(lì)與響應(yīng)的變化規(guī)律，求測時(shí)間常數(shù)，并描繪U及UC波形。少量改變電容值或電阻值，定性觀察對響應(yīng)的影響，記錄觀察到的現(xiàn)象。圖7-3 一階、二階實(shí)驗(yàn)線路板（2）R=10K C=0.01F觀察并描繪響應(yīng)波形，繼續(xù)增大C之值，定性觀察對響應(yīng)的影響。2. 選擇動(dòng)態(tài)板上R、C元件，組成如圖7-2（a）所示微分電路，令C=0.01F，R=1K。在同相的方波激勵(lì)信號(hào)（Um=3V，f=1KHz）作用下，觀測并描繪激勵(lì)與響應(yīng)的波形。增減 R之值，定性觀察對響應(yīng)的影響，并記錄，當(dāng)R增至1M時(shí)，輸入輸出波形有何本質(zhì)上的區(qū)別？【實(shí)驗(yàn)報(bào)告】1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果，在方格紙上繪出RC一階電路充放電時(shí)UC的變化曲線，由曲線測得值，并與參數(shù)值的計(jì)算結(jié)果作比較，分析誤差原因。2. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測結(jié)果，歸納、總結(jié)積分電路和微分電路的形成條件，闡明波形變換的特征。3. 實(shí)驗(yàn)總結(jié)。【思考題】總結(jié)示波器測定時(shí)間常數(shù)的方法。實(shí)驗(yàn)八 RLC串聯(lián)諧振電路的研究【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?觀察諧振現(xiàn)象，了解諧振電路特性，加深其理論知識(shí)的理解。2掌握通過實(shí)驗(yàn)取得、及諧振曲線的方法?！緝x器設(shè)備】RXDI-1A電路原理與實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)，雙蹤示波器一臺(tái)?！緦?shí)驗(yàn)原理】1由電感和電容元件串聯(lián)組成的一端口網(wǎng)絡(luò)如圖8.1所示。該網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗 .圖8.1 R、L、C串聯(lián)電路是電源頻率的函數(shù)。當(dāng)該網(wǎng)絡(luò)發(fā)生諧振時(shí)，其端口電壓與電流同相位。即，得到諧振角頻率 .定義諧振時(shí)的感抗L或容抗1/C為特性阻抗，特 性阻抗與電阻R的比值為品質(zhì)因數(shù)Q，即 2諧振時(shí)，電路的阻抗最小。當(dāng)端口電壓U一定時(shí)，電路的電流達(dá)到最大值（圖8.2），該值的大小僅與電阻的阻值有關(guān)，與電感和電容的值無關(guān)；諧振時(shí)電感圖8.2 串聯(lián)諧振電路的電流電壓與電容電壓有效值相等，相位相反。電抗電壓為零，電阻電壓等于總電壓，電感或電容電壓是總電壓的Q倍，即 3RLC串聯(lián)電路的電流是電源頻率的函數(shù)，即在電路的L、C和信號(hào)源電壓US不變的情況下，不同的R值得到不同的Q值。對應(yīng)不同Q值的電流幅頻特性曲線如圖8.3（a）所示。為了研究電路參數(shù)對諧振特性的影響，通常采用通用諧振曲線。對上式兩邊同除以I0作歸一化處理，得到通用頻率特性 與此對應(yīng)的曲線稱為通用諧振曲線。該曲線的形狀只與Q值有關(guān)。Q值相同的任何R、L、C串聯(lián)諧振電路只有一條曲線與之對應(yīng)。圖8.3.（b）繪出了對應(yīng)不同Q值的通用諧振曲線。圖8.3 R、L、C串聯(lián)諧振電路的特性曲線通用諧振曲線的形狀越尖銳，表明電路的選頻性能越好。定義通用諧振曲線幅值下降至峰值的0.707倍時(shí)對應(yīng)的頻率為截止頻率fC。幅值大于峰值的0.707倍所對應(yīng)的頻率范圍稱為通帶寬。理論推導(dǎo)可得：由上式可知，通帶寬與品質(zhì)因數(shù)成反比?！绢A(yù)習(xí)要求】復(fù)習(xí)有關(guān)串聯(lián)諧振的理論知識(shí)：串聯(lián)諧振的特點(diǎn)。 【實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1. 觀察串聯(lián)諧振現(xiàn)象按預(yù)習(xí)中的給定量：US=4V，R=1.5K，以及計(jì)算的L、C值，組成圖8.4所示實(shí)驗(yàn)電路。 圖8.4 用示波器觀測端口電壓、電流波形測試、記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)信號(hào)源輸出頻率：由低到高，用示波器的一通道觀測信號(hào)源的輸出和頻率，用示波器的二通道觀測電阻R兩端的電壓，該電壓UR與線路中的諧振電流成正比, 記錄UR 最大時(shí)的信號(hào)源的輸出信號(hào)頻率f0 , 即是電路發(fā)生諧振時(shí)頻率, 并測量UL,UC的值?；蛘咄ㄟ^相位觀測諧振頻率，調(diào)節(jié)信號(hào)源頻率使電壓UR保持在最大值，觀測示波器兩通道信號(hào)的相位差，如圖8.4所示。微調(diào)信號(hào)源輸出頻率，使其相位差為