電路原理實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè)---盧新祥(2014五次實(shí)驗(yàn))

1、電 路 原 理實(shí) 驗(yàn) 指 導(dǎo) 書紹 興 文 理 學(xué) 院數(shù)理信息學(xué)院2014盧新祥實(shí)驗(yàn)一疊加原理的驗(yàn)證 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康尿?yàn)證線性電路疊加原理的正確性，從而加深對(duì)線性電路的疊加性和齊次性的認(rèn)識(shí)和理解。 二、原理說明疊加原理指出：在有幾個(gè)獨(dú)立源共同作用下的線性電路中，通過每一個(gè)元件的電流或其兩端的電壓，可以看成是由每一個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)在該元件上所產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。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)（即在電路其他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。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù) 量備 注1 直流穩(wěn)壓電源 +6，12V切換12 可調(diào)

2、直流穩(wěn)壓電源 010V13 直流數(shù)字電壓表1 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)電路如圖2-1所示 1. 按圖2-1電路接線，E1為+6V、+12V切換電源，取E1+12V，E2為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，調(diào)至+6V。 2.令E1電源單獨(dú)作用時(shí)（將開關(guān)S1投向E1側(cè)，開關(guān)S2投向短路側(cè)），用直流數(shù)字電壓表和毫安表（接電流插頭）測(cè)量各支路電流及各電阻元件兩端電壓，數(shù)據(jù)記入表格中。圖 1-1 測(cè)量項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)內(nèi)容E1(v)E2(v)I1(mA)I2(mA)I3(mA)UAB(v)UBC(v)UCD(v)UDA(v)UBD(v)E1單獨(dú)作用E2單獨(dú)作用E1、E2共同作用2E2單獨(dú)作用 3. 令E2電源單獨(dú)作用時(shí)（將開關(guān)S1投向短

3、路側(cè)，開關(guān)S2投向E2側(cè)），重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟2的測(cè)量和記錄。 4. 令E1和E2共同作用時(shí)（開關(guān)S1和S2分別投向E1和E2側(cè)）， 重復(fù)上述的測(cè)量和記錄。 5. 將E2的數(shù)值調(diào)至12V，重復(fù)上述第3項(xiàng)的測(cè)量并記錄。 五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1.測(cè)量各支路電流時(shí),應(yīng)注意儀表的極性, 及數(shù)據(jù)表格中“、”號(hào)的記錄。2. 注意儀表量程的及時(shí)更換。 六、預(yù)習(xí)思考題1. 疊加原理中E1、E2分別單獨(dú)作用，在實(shí)驗(yàn)中應(yīng)如何操作？可否直接將不作用的電源（E1或E2）置零（短接）？ 2. 實(shí)驗(yàn)電路中，若有一個(gè)電阻器改為二極管， 試問疊加原理的迭加性與齊次性還成立嗎？為什么？ 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證線性電路的疊加性

4、與齊次性。2. 各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計(jì)算得出？試用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算并作結(jié)論。3. 心得體會(huì)及其他。實(shí)驗(yàn)二戴維南定理有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)定 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 驗(yàn)證戴維南定理的正確性。 2. 掌握測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的一般方法。 二、原理說明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)（或稱為含源一端口網(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)等效電壓源來代替，此電壓源的電動(dòng)勢(shì)Es等于這個(gè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC，其等效內(nèi)阻R0等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源均置零（理想電壓源視為短接，理想電流源視

5、為開路）時(shí)的等效電阻。UOC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(cè)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(cè)其輸出端的開路電壓UOC，然后再將其輸出端短路，用電流表測(cè)其短路電流ISC，則內(nèi)阻為 RO= (2) 伏安法 用電壓表、電流表測(cè)出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性如圖3-1所示。根據(jù)外特性曲線求出斜率tg，則內(nèi)阻 RO=tg=用伏安法，主要是測(cè)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=若二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻值很低時(shí)，則不宜測(cè)其短路電流。 圖 2-1 圖 2-2(3) 半電壓法如圖2-2所示，當(dāng)負(fù)載電壓為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)開路電

6、壓一半時(shí)，負(fù)載電阻(由電阻箱的讀數(shù)確定)即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻值。(4) 零示法在測(cè)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(cè)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(cè)量法，如圖2-3所示。圖 2-3零示法測(cè)量原理是用一低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測(cè)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)將為“0”，然后將電路斷開，測(cè)量此時(shí)穩(wěn)壓電源的輸出電壓， 即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備 注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源010V12可調(diào)直流恒流源0200mA13數(shù)字萬用表14電 位 器1K/1W1

7、四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖2-4(a)所示。 (a) (b)圖2-4 1. 用開路電壓、短路電流法測(cè)定戴維南等效電路的UOC和R0。 按圖3-4(a)電路接入穩(wěn)壓電源ES和恒流源IS及可變電阻箱RL，測(cè)定 UOC和R0。 UOC(v)ISC(mA) R0=UOC/ISC() 2. 負(fù)載實(shí)驗(yàn) 按圖3-4(a)改變RL阻值，測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性。RL()0 U(v)I(mA)3. 驗(yàn)證戴維南定理 用一只1K的電位器，將其阻值調(diào)整到等于按步驟“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)到步驟“1”時(shí)所測(cè)得的開路電壓UOC之值）相串聯(lián)，如圖3-4(b)所示，仿照步驟“2”測(cè)其外

8、特性，對(duì)戴氏定理進(jìn)行驗(yàn)證。RL()0 U(v)I(mA) 4. 測(cè)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(cè)有源網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有獨(dú)立源置零(將電流源IS斷開；去掉電壓源，并在原電壓端所接的兩點(diǎn)用一根短路導(dǎo)線相連)，然后用伏安法或者直接用萬用電表的歐姆檔去測(cè)定負(fù)載RL開路后輸出端兩點(diǎn)間的電阻，此即為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻R0或稱網(wǎng)絡(luò)的入端電阻Ri。 5.用半電壓法和零示法測(cè)量被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻R0及其開路電壓UOC，線路及數(shù)據(jù)表格自擬。 五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)1. 注意測(cè)量時(shí)，電流表量程的更換。 2. 步驟“4”中，電源置零時(shí)不可將穩(wěn)壓源短接。 3. 用萬用電表直接測(cè)R0時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨(dú)立源必須先

9、置零，以免損壞萬用電表，其次，歐姆檔必須經(jīng)調(diào)零后再進(jìn)行測(cè)量。 4. 改接線路時(shí)，要關(guān)掉電源。 六、預(yù)習(xí)思考題1. 在求戴維南等效電路時(shí)，作短路實(shí)驗(yàn)，測(cè)ISC的條件是什么？在本實(shí)驗(yàn)中可否直接作負(fù)載短路實(shí)驗(yàn)？請(qǐng)實(shí)驗(yàn)前對(duì)線路3-4(a)預(yù)先作好計(jì)算，以便調(diào)整實(shí)驗(yàn)線路及測(cè)量時(shí)可準(zhǔn)確地選取電表的量程。 2. 說明測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓及等效內(nèi)阻的幾種方法， 并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。 七、實(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各種方法測(cè)得的UOC與R0與預(yù)習(xí)時(shí)電路計(jì)算的結(jié)果作比較，你能得出什么結(jié)論。 3. 歸納、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 4.

10、心得體會(huì)及其他。實(shí)驗(yàn)三 受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的實(shí)驗(yàn)研究 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1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(cè)試受控源轉(zhuǎn)移特性及負(fù)載特性。 二、原理說明 1運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱運(yùn)放）的電路符號(hào)及其等效電路如圖31所示： 圖31 運(yùn)算放大器是一個(gè)有源三端器件，它有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，若信號(hào)從“”端輸入，則輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相同，故稱為同相輸入端；若信號(hào)從“”端輸入，則輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反，故稱為反相輸入端。運(yùn)算放大器的輸出電壓為 u0A0(up-un) 其中A0是運(yùn)放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)，在理想情況下，A0與運(yùn)放的輸入電阻Ri均為無窮大，因此有 up

11、un 這說明理想運(yùn)放具有下列三大特征 （1）運(yùn)放的“”端與“”端電位相等，通常稱為“虛短路”。 （2）運(yùn)放輸入端電流為零，即其輸入電阻為無窮大。 （3）運(yùn)放的輸出電阻為零。 以上三個(gè)重要的性質(zhì)是分析所有具有運(yùn)放網(wǎng)絡(luò)的重要依據(jù)。要使運(yùn)放工作，還須接有正、負(fù)直流工作電源（稱雙電源），有的運(yùn)放可用單電源工作。2、理想運(yùn)放的電路模型是一個(gè)受控源電壓控制電壓源（即VCVS），如圖81(b)所示，在它的外部接入不同的電路元件，可構(gòu)成四種基本受控源電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的各種模擬運(yùn)算或模擬變換。3、所謂受控源，是指其電源的輸出電壓或電流是受電路另一支路的電壓或電流所控制的。當(dāng)受控源的電壓（或電流）與控制支路

12、的電壓（或電流）成正比時(shí)，則該受控源為線性的。根據(jù)控制變量與輸出變量的不同可分為四類受控源：即電壓控制電壓源（VCVS）、電壓控制電流源（VCCS）、電流控制電壓源（CCVS）、電流控制電流源（CCCS）。電路符號(hào)如圖32所示。理想受控源的控制支路中只有一個(gè)獨(dú)立變量（電壓或電流），另一個(gè)變量為零，即從輸入口看理想受控源或是短路（即輸入電阻Ri0，因而u10）或是開路（即輸入電導(dǎo)Gi0，因而輸入電流i10），從輸出口看，理想受控源或是一個(gè)理想電壓源或是一個(gè)理想電流源。圖32 4、受控源的控制端與受控端的關(guān)系稱為轉(zhuǎn)移函數(shù) 四種受控源轉(zhuǎn)移函數(shù)參量的定義如下 （1）壓控電壓源（VCVS） U2f(U1

13、) U2/U1稱為轉(zhuǎn)移電壓比（或電壓增益）。（2）壓控電流源（VCCS） I2f(U1) gmI2/U1稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。（3）流控電壓源（CCVS） U2f(I1) rmU2/I1稱為轉(zhuǎn)移電阻。 （4）流控電流源（CCCS） I2f(I1) I2/I1稱為轉(zhuǎn)移電流比（或電流增益）。 5、用運(yùn)放構(gòu)成四種類型基本受控源的線路原理分析 （1）壓控電壓源（VCVS） 如圖33所示圖33 由于運(yùn)放的虛短路特性，有 upunu1 i2 又因運(yùn)放內(nèi)阻為 有 i1i2 因此 u2i1R1+i2R2i2(R1+R2)(R1+R2)(1+)u1 即運(yùn)放的輸出電壓u2只受輸入電壓u1的控制與負(fù)載RL大小無關(guān)，電路模型

14、如圖92(a)所示。 轉(zhuǎn)移電壓比 為無量綱，又稱為電壓放大系數(shù)。 這里的輸入、輸出有公共接地點(diǎn)，這種聯(lián)接方式稱為共地聯(lián)接。（2）壓控電流源（VCCS） 將圖83的R1看成一個(gè)負(fù)載電阻RL，如圖34所示，即成為壓控電流源VCCS。圖34 此時(shí)，運(yùn)放的輸出電流 iLiR 即運(yùn)放的輸出電流iL只受輸入電壓u1的控制，與負(fù)載RL大小無關(guān)。電路模型如圖82(b)所示。 轉(zhuǎn)移電導(dǎo) （S） 這里的輸入、輸出無公共接地點(diǎn)，這種聯(lián)接方式稱為浮地聯(lián)接。 （3）流控電壓源（CCVS） 如圖 35 所示由于運(yùn)放的“”端接地，所以u(píng)p0，“”端電壓un也為零，此時(shí)運(yùn)放的“”端稱為虛地點(diǎn)。顯然，流過電阻R的電流i1就等于

15、網(wǎng)絡(luò)的輸入電流iS。 此時(shí)，運(yùn)放的輸出電壓u2-i1R-iSR，即輸出電壓u2只受輸入電流iS的控制，與負(fù)載RL大小無關(guān)，電路模型如圖 32(c)所示。 轉(zhuǎn)移電阻 （） 此電路為共地聯(lián)接。圖35 （4）流控電流源（CCCS） 如圖36所示：圖36 ua-i2R2-i1R1 iLi1+i2i1+i1(1+)i1 =(1+)iS 即輸出電流iL只受輸入電流iS的控制，與負(fù)載RL大小無關(guān)。電路模型如圖82(d)所示 轉(zhuǎn)移電流比 為無量綱，又稱為電流放大系數(shù)。 此電路為浮地聯(lián)接。 三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源 010V12 可調(diào)直流恒流源 0200mA13 直流數(shù)字萬

16、用表1 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 本次實(shí)驗(yàn)中受控源全部采用直流電源激勵(lì)，對(duì)于交流電源或其它電源激勵(lì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一樣的。 1測(cè)量受控源VCVS的轉(zhuǎn)移特性U2=f(U1)及負(fù)載特性U2=f(IL) 實(shí)驗(yàn)線路如圖 37。U1為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，RL為可調(diào)電阻箱。 圖37（1）固定RL2K，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓U1，使其在06V范圍內(nèi)取值，測(cè)量U1及相應(yīng)的U2值，繪制U2f(U1)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電壓比。測(cè)量值U1(V)U2(V)實(shí)驗(yàn)計(jì)算值理論計(jì)算值（2）保持U12V，令RL阻值從1K增至，測(cè)量U2及IL，繪制U2f(IL)曲線。 RL(K)U2(V)IL(mA) 2測(cè)量受控源VCCS的轉(zhuǎn)移特性I

17、Lf(U1)及負(fù)載特性ILf(U2) 實(shí)驗(yàn)線路如圖 38 圖38 （1）固定RL2K，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓U1，使其在05V范圍內(nèi)取值。測(cè)量U1及相應(yīng)的IL,繪制ILf(U1)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電導(dǎo)gm。測(cè)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U12V，令RL從0增至5K，測(cè)量相應(yīng)的IL及U2，繪制ILf(U2)曲線。RL(K)IL (mA) U2 (V) 3、測(cè)量受控源CCVS的轉(zhuǎn)移特性U2f(IS)及負(fù)載特性U2f(IL) 實(shí)驗(yàn)線路如圖39。IS為可調(diào)直流恒流源，RL為可調(diào)電阻箱。 圖 39 （1）固定RL2K，調(diào)節(jié)直流恒流源輸出電流I

18、S，使其在00.8mA范圍內(nèi)取值，測(cè)量IS及相應(yīng)的U2值，繪制U2f(IS)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電阻rm。測(cè)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）保持IS0.3mA，令RL從1K增至，測(cè)量U2及IL值，繪制負(fù)載特性曲線U2f(IL)。 RL(K)U2(V)IL(mA)4測(cè)量受控源CCCS的轉(zhuǎn)移特性ILf(IS)及負(fù)載特性ILf(U2)實(shí)驗(yàn)線路如圖 310。圖 310 （1）固定RL2K，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，測(cè)量IS及相應(yīng)的IL值，繪制ILf(IS)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電流比。測(cè)量值IS(mA)IL(mA)實(shí)

19、驗(yàn)計(jì)算值理論計(jì)算值 （2）保持IS0.3mA，令RL從0增至4K，測(cè)量IL及U2值，繪制負(fù)載特性曲線 IL=f(U2)曲線。 RL(K)IL(mA)U2(V) 五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1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。 2在用恒流源供電的實(shí)驗(yàn)中，不要使恒流源負(fù)載開路。 六、預(yù)習(xí)思考題 1參閱有關(guān)運(yùn)算放大器和受控源的基本理論。2受控源與獨(dú)立源相比有何異同點(diǎn)？ 3試比較四種受控源的代號(hào)、電路模型，控制量與被控制量之間的關(guān)系。 4四種受控源中的、gm、rm和的意義是什么？如何測(cè)得？ 5若令受控源的控制量極性反向，試問其輸出量極性是否發(fā)生變化？ 6受控源的輸出特性是否適于交流信

20、號(hào)。 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 1對(duì)有關(guān)的預(yù)習(xí)思考題作必要的回答。 2根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在方格紙上分別繪出四種受控源的轉(zhuǎn)移特性和負(fù)載特性曲線，并求出相應(yīng)的轉(zhuǎn)移參量。 3對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果作出合理地分析和結(jié)論，總結(jié)對(duì)四類受控源的認(rèn)識(shí)和理解。 4心得體會(huì)及其它。 注：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)接可組成CCCS或VCVS。 如圖 311及圖 312所示，為由CCVS及VCCS級(jí)聯(lián)后組成的CCCS及VCCS電路聯(lián)接圖。圖 311圖312實(shí)驗(yàn)四RC一階電路的響應(yīng)測(cè)試 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1. 測(cè)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)

21、間常數(shù)的測(cè)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(cè)繪圖形。 二、原理說明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(duì)時(shí)間常數(shù)較大的電路，可用慢掃描長(zhǎng)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(cè)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.

22、 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(zhǎng)，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(cè)定方法 圖 4-1(a) 所示電路 用示波器測(cè)得零輸入響應(yīng)的波形如圖 4-1(b) 所示。 根據(jù)一階微分方程的求解得知 ucEe-t/RCEe-t/ 當(dāng)t時(shí)，Uc()0.368E 此時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)間就等于 亦可用零狀態(tài)響應(yīng)波形增長(zhǎng)到0.632E所對(duì)應(yīng)的時(shí)間測(cè)得，如圖10-1(c)所示。 (b) 零輸入響應(yīng) (a) RC一階電路 (c) 零狀態(tài)響應(yīng) 圖 4-14. 微分電路和積分電路是RC一階電路中較典型的電路，它對(duì)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(jiǎn)單的RC串聯(lián)電路，

23、在方波序列脈沖的重復(fù)激勵(lì)下，當(dāng)滿足RCT/2條件時(shí)，如圖 4-2(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(qǐng)?jiān)趯?shí)驗(yàn)過程中仔細(xì)觀察與記錄。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器12雙蹤示波器1 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)線路板的結(jié)構(gòu)如圖 4-3所示，認(rèn)清R、C元件的布局及其標(biāo)稱值，各開關(guān)的通斷位置等等。 1. 選擇動(dòng)態(tài)線路板上R、C元件，令 (1) R10K，C1000PF 組成如圖 4-1(a)所示的RC充放電電路，E為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器輸出，取Um3V，f1KHz的方波電壓信號(hào)，并通過兩根同軸電纜線

24、，將激勵(lì)源u和響應(yīng)uc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(cè)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(duì)響應(yīng)的影響，記錄觀察到的現(xiàn)象。(2) 令R10K，C3300PF，觀察并描繪響應(yīng)波形，繼續(xù)增大 C之值，定性觀察對(duì)響應(yīng)的影響。2. 選擇動(dòng)態(tài)板上R、C元件,組成如圖 4-2(a) 所示微分電路,令C3300PF，R30K。 在同樣的方波激勵(lì)信號(hào)(Um3V，f1KHz)作用下，觀測(cè)并描繪激勵(lì)與響應(yīng)的波形。增減R之值，定性觀察對(duì)響應(yīng)的影響，并作記錄。當(dāng)R增至?xí)r，輸入輸出波形有何本質(zhì)上的區(qū)別？ 五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)示波器的

25、輝度不要過亮。調(diào)節(jié)儀器旋鈕時(shí)，動(dòng)作不要過猛。 3調(diào)節(jié)示波器時(shí)，要注意觸發(fā)開關(guān)和電平調(diào)節(jié)旋鈕的配合使用，以使顯示的波形穩(wěn)定。 4作定量測(cè)定時(shí)，“t/div”和“v/div”的微調(diào)旋鈕應(yīng)旋至“校準(zhǔn)”位置。 5為防止外界干擾，函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的接地端與示波器的接地端要連接在一起（稱共地）。 六、預(yù)習(xí)思考題1. 什么樣的電信號(hào)可作為RC一階電路零輸入響應(yīng)、零狀態(tài)響應(yīng)和完全響應(yīng)的激勵(lì)信號(hào)？ 2. 已知RC一階電路R10K，C0.1f，試計(jì)算時(shí)間常數(shù)，并根據(jù)值的物理意義，擬定測(cè)定的方案。3. 何謂積分電路和微分電路，它們必須具備什么條件？ 它們?cè)诜讲ㄐ蛄忻}沖的激勵(lì)下，其輸出信號(hào)波形的變化規(guī)律如何？這兩種電路

26、有何功用？ 七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀測(cè)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(cè)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(cè)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. 心得體會(huì)及其他。實(shí)驗(yàn)五R、L、C串聯(lián)諧振電路的研究 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 學(xué)習(xí)用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)試R、L、C串聯(lián)諧振電路的幅頻特性曲線。 2. 加深理解電路發(fā)生諧振的條件、特點(diǎn)、掌握電路品質(zhì)因數(shù)的物理意義及其測(cè)定方法。 二、原理說明1. 在圖 5-1 所示的R、L、C串聯(lián)電路中，當(dāng)正弦交流信號(hào)源的頻率f改變時(shí)，電路中的感抗、容抗隨之而變，電路中的電流也隨f而變。

27、取電路電流I作為響應(yīng)，當(dāng)輸入電壓Ui維持不變時(shí)，在不同信號(hào)頻率的激勵(lì)下，測(cè)出電阻R兩端電壓U0之值，則I=，然后以f為橫坐標(biāo)，以I為縱坐標(biāo)，繪出光滑的曲線，此即為幅頻特性，亦稱電流諧振曲線，如圖 5-2 所示。圖 5-1 圖 5-22. 在ff0處(XLXC)，即幅頻特性曲線尖峰所在的頻率點(diǎn)，該頻率稱為諧振頻率，此時(shí)電路呈純阻性，電路阻抗的模為最小，在輸入電壓Ui為定值時(shí)，電路中的電流I0達(dá)到最大值，且與輸入電壓Ui同相位，從理論上講，此時(shí) UiUR0U0，UL0UC0QUi，式中的Q 稱為電路的品質(zhì)因數(shù)。3. 電路品質(zhì)因數(shù)Q值的兩種測(cè)量方法一是根據(jù)公式 測(cè)定，UC0與UL0分別為諧振時(shí)電容器C和電感線圈L上的電壓；另一方法是通過測(cè)量諧振曲線的通頻帶寬度ffhfl再根據(jù) 求出Q值，式中f0為諧振頻率，fh和fl是失諧時(shí)， 幅度下降到最大值的倍時(shí)的上、下頻率點(diǎn)。 Q值越大，曲線越尖銳，通頻帶越窄，電路的選擇性越好， 在恒壓源供電時(shí)，電路的品質(zhì)因數(shù)、選擇性與通頻帶只決定于電路本身的參數(shù)，而與信號(hào)源無關(guān)。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1函數(shù)信號(hào)發(fā)生器12交流毫伏表13雙蹤示波器14頻率計(jì)1 注：本實(shí)驗(yàn)的L約30mH 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 1. 按圖 5-3 電路接線，取C=220