53 一階電路黑箱模塊的時域測量和辨別

1、5.3 一階電路”黑箱“模塊的時域測量和辨別an實驗報告辛文強14211151通信 14062015/12/31、實驗目的：1、熟練運用動態(tài)電路波形測量和時間常數(shù)測量法2、綜合運用一階動態(tài)電路分析理論知識，深入理解動態(tài)原件特性和 一階動態(tài)電路特有的階躍響應波形二、實驗儀器和器材信號發(fā)生器、示波器、黑箱模塊（動態(tài)原件與電阻的組合）、實驗箱三、實驗內(nèi)容：1、二端黑箱“黑箱”是指隱藏了連接方式和原件參數(shù)的一個電阻和一個動態(tài)元件 用串并聯(lián)方式構成的二端模塊。在本實驗中，模塊作為被測量和識別 的對象。一個模塊中的動態(tài)原件可能是電感或電容，與電阻的連接方 式可能是串聯(lián)或并聯(lián)。2、實驗任務每組學生隨機領取一

2、個黑箱模塊，利用通過實驗板上的一個已知電阻 串聯(lián)黑箱構成被測電路。試驗任務是用時域測量方案，測量二端一階 黑箱的外特性，辨別黑箱內(nèi)部元件、原件參數(shù)及其連接方式。黑箱模 塊的兩種測量方法如圖。3、對實驗測量方法的規(guī)定 在進行實驗測量時，必須將外接電阻和模塊串聯(lián)后接入信號發(fā)生器， 信號源采用幅度為 1V 的周期方波，用示波器測量電路的階躍響應， 通過初始值、穩(wěn)態(tài)值和時間常數(shù)的測量來計算和辨別黑箱模塊內(nèi)部兩 個元件的參數(shù)值和連接方式。四、實驗預習：電路圖與仿真波形1.RC 串聯(lián)j - *3.RL 串聯(lián)4.RL 并聯(lián)5.計算公式RC串聯(lián)RG并聯(lián)RL串聯(lián)RL并聯(lián)初V(0+)=V(O-H)= 0V(0+)

3、= 1V(0+)=始R/(R+R1)R/(尺十FU)值穗v(oo) = 1v(w) =R/(R+R1)v(m) = R/(R+R1V(QCi) = 0態(tài))值黑箱端電壓階躍響應V(t)s( 1 - 冷)心卩師）金呵孟（希V(tsO五、實驗步驟1、按要求連接電路2、連接完整電路后，在示波器觀測得到黑箱端電壓波形如下所示：初始值為0.84v；故根據(jù)預習中各電路仿真結果知黑箱內(nèi)元件及連接 方式為 RC 串聯(lián)3、若將黑箱接地，電路圖及仿真波形如下:若將已知外電阻接地，電路圖及仿真波形如下：六、實驗數(shù)據(jù)處理1、實驗中選擇的外接串聯(lián)電阻阻值為R=1KQ2、判斷黑箱內(nèi)部動態(tài)原件與電阻的連接方式為RC串聯(lián)3、 動態(tài)原件及其參數(shù)為電容：9.8nF。根據(jù)波形圖，測量出初始值V(0+)=0.84(v)，根據(jù)公式 V(0+)二r/(r+R)計算出 r=5.6KQ4、測得時間常數(shù)為55p s：根據(jù)實驗測得波形圖和一階RC零狀態(tài)響 應曲線(如下圖)，測量得出時間常數(shù)為55p s七、感想和總結：加強了對動態(tài)元件特性的理解，學習了時間常數(shù)的測量方