電路理論實(shí)驗(yàn)教案

電路理論實(shí)驗(yàn)

電子科學(xué)與技術(shù)系電路教研室

目錄

實(shí)驗(yàn)一常用電子儀器的使用.........................(1)

實(shí)驗(yàn)二電路基本定律的研究........................(18)

實(shí)驗(yàn)三受控源特性的研究..........................(22)

實(shí)驗(yàn)四多端網(wǎng)絡(luò)特性的研究........................(31)

實(shí)驗(yàn)五負(fù)阻抗變換器的研究........................(38)

實(shí)驗(yàn)六回轉(zhuǎn)器的研究..............................(50)

實(shí)驗(yàn)七相量法的測(cè)量..............................(58)

實(shí)驗(yàn)八電路參數(shù)的測(cè)定............................(62)

實(shí)驗(yàn)九一階電路的研究............................(69)

實(shí)驗(yàn)十二階電路響應(yīng)及其狀態(tài)軌跡..................(74)

實(shí)驗(yàn)十一無源濾波器的研究.........................(89)

實(shí)驗(yàn)十二有源濾波器的研究.......................(99)

實(shí)驗(yàn)十三雙口網(wǎng)絡(luò)特性的研究......................(107)

實(shí)驗(yàn)十四非線性電阻電路的研究....................(118)

實(shí)驗(yàn)十五三相電路的研究..........................(130)

實(shí)驗(yàn)十六日光燈的按裝和功率因數(shù)的改善............(137)

實(shí)驗(yàn)十七RLC串聯(lián)諧振電路.......................(140)

實(shí)驗(yàn)十八正弦交流電路中RLC的性能...............(144)

實(shí)驗(yàn)一常用電子儀器的使用

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.對(duì)本實(shí)驗(yàn)室的示波器、穩(wěn)壓電源、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器、交流毫伏表、萬

用表等儀器的使用方法有基本了解，為今后的實(shí)驗(yàn)打下基礎(chǔ)。

2.學(xué)會(huì)對(duì)有源單口網(wǎng)絡(luò)等效內(nèi)阻的測(cè)量。

3.利用示波器觀察信號(hào)波形，測(cè)量振幅和周期（頻率）。

二、常用電子儀器的介紹

1.直流穩(wěn)壓電源（DCREGULATEDPOWERSUPPLY）

本實(shí)驗(yàn)室采用DF1733和DF1731sB2A兩種穩(wěn)壓電源。DF1733是采

用三只電源變壓器，三路完全獨(dú)立輸出的三路直流穩(wěn)壓電源，三路完全相

同，其中一路的原理如圖1—1所示。

交

電

短

流

壓

路

輸

采

保

入

樣

護(hù)

一

一

圖1-1DF1733其中一路穩(wěn)壓原理框圖

由圖1—1可見，直流穩(wěn)壓電源由整流濾波電路、輔助電源基準(zhǔn)電壓、

電壓（電流）采樣電路、比較放大器、調(diào)整電路和保護(hù)電路組成。

輸入220V的交流電壓經(jīng)過降壓變壓器分別供給主回路整流器和輔助

電源整流器。主回路變壓器的付邊有二組抽頭，使輸出直流電壓為075V

和15~30V兩檔。

主回路整流濾波電路是由四只二極管構(gòu)成橋式整流電路，每只二極管

的最大電流為3A和一只大電容(2200uF)組成。

輔助電源產(chǎn)生三組電壓，一組電壓為(+12V)供比較放大器和集成電路

的直流電源用。另兩組電壓經(jīng)過溫度補(bǔ)償?shù)幕鶞?zhǔn)穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓后，分別

提供電壓比較放大器的基準(zhǔn)電壓和過載放大器的基準(zhǔn)電壓。

電壓采樣電路將輸出電壓采樣送到電壓比較放大器的反相端，基準(zhǔn)電

壓送到電壓比較放大器的同相端，經(jīng)過電壓比較放大器(實(shí)際上為差動(dòng)放大

器)，比較放大去控制調(diào)整電路，使輸出電壓為0~15V和15~30V。

電流采樣過載放大器的原理與電壓比較放大器相似，區(qū)別只在于一旦

發(fā)生過載，使調(diào)整管截止(約為L(zhǎng)5A),輸出電流大小變小，保護(hù)穩(wěn)壓電源

不至因電流過大而燒毀。這時(shí)面板上的發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光。

調(diào)整電路由大功率晶體管和中功率推動(dòng)管組成。

主要技術(shù)參數(shù)：

輸入電壓：220V±10%

額定輸出電壓：DC0~15V,15~30V二檔連續(xù)可調(diào)

額定輸出電流：O~1A

電源電壓調(diào)整率：＜0.1%

負(fù)載調(diào)整率：＜0.5%

紋波電壓：WlmV(rms)

電表精度：W±3%

保護(hù)方式：過載或短路，自動(dòng)保護(hù)

使用方法：

DF1733穩(wěn)壓電源使用方法比較簡(jiǎn)單，先選擇好輸出電壓的范圍為

0-15V或15~30V,然后開機(jī)，調(diào)節(jié)電壓旋鈕至需要的值(當(dāng)需要精度較高

時(shí)可用數(shù)字萬用表作監(jiān)視)。由于每路電源共用一只電壓表和電流表，可以

通過電表選擇開關(guān)，開關(guān)打開在U時(shí)，電表作電壓表指示，打開I時(shí)，電

表作電流表指示。當(dāng)發(fā)生輸出過載時(shí)或短路時(shí)，不論是電壓或電流，告警

指示燈亮(PROECTION),電源自動(dòng)保護(hù)，輸出為低電壓。

本實(shí)驗(yàn)室采用的另一種直流穩(wěn)壓電源為DF1731sB2A。它與DF1733

穩(wěn)壓電源的主要區(qū)別是：

(1)二路獨(dú)立輸出0-30V連續(xù)可調(diào)，最大電流為2A；二路串聯(lián)輸出時(shí),

最大電壓為60V,最大電流為2A；二路并聯(lián)輸出時(shí)，最大電壓為

30V,最大電流為4A。另一路為固定輸出電壓5V,最大電流為

2A的直流電源。

(2)主回路變壓器的付邊無中間抽頭，故輸出直流電壓為0~30V不分

檔。

(3)獨(dú)立(INDEP),串聯(lián)(SERLES),并聯(lián)(PARALLEL)。是由一組按

鈕開關(guān)在不同的組合狀態(tài)下完成的。

根據(jù)兩個(gè)不同值的電壓源不能并聯(lián)，兩個(gè)不同值的電流源不能串聯(lián)的

原則，在電路設(shè)計(jì)上將兩路0-30V直流穩(wěn)壓電源在獨(dú)立工作時(shí)電壓

(VOLTAGE),電流(CURRENT)獨(dú)立可調(diào)，并由兩個(gè)電壓表和兩個(gè)電流表

分別指示，在用作串聯(lián)或并聯(lián)時(shí)，兩個(gè)電源分為主路電源(MASTER)和從

路電源(SLAVE)。

使用方法：

(1)雙路可調(diào)電源獨(dú)立使用

按鈕開關(guān)處于INDEP狀態(tài)(即J-位置)，將穩(wěn)流調(diào)節(jié)旋鈕(CURRENT)

順時(shí)針調(diào)節(jié)到最大，然后打開電源開關(guān)，并調(diào)節(jié)電壓調(diào)節(jié)旋鈕(VOLTAGE),

使從路和主路輸出直流電壓至所需要的電壓值。此時(shí)穩(wěn)壓狀態(tài)指示燈(CV)

發(fā)光。

(2)可調(diào)電源作穩(wěn)流源使用

在打開電源開關(guān)后，先將穩(wěn)壓調(diào)節(jié)旋鈕順時(shí)針調(diào)節(jié)到最大，同時(shí)，將

穩(wěn)流調(diào)節(jié)旋鈕逆時(shí)針調(diào)節(jié)到最小，然后接上所需負(fù)載，再順時(shí)針調(diào)節(jié)穩(wěn)流

調(diào)節(jié)旋鈕，使輸出電流至所需要的穩(wěn)定電流值。此時(shí)穩(wěn)壓狀態(tài)指示燈(CV)

熄滅，穩(wěn)流狀態(tài)指示燈(CC)發(fā)光。

(3)雙路可調(diào)電源串聯(lián)使用

將按鈕開關(guān)置于SERIES狀態(tài)(即左一■，右-L位置)。調(diào)節(jié)主路電

源電壓調(diào)節(jié)旋鈕，從路的輸出電壓嚴(yán)格跟蹤主路輸出電壓，使輸出電壓最

高可達(dá)兩路額定電壓之和。(注意：在串聯(lián)聯(lián)接時(shí)，主路和從路的聯(lián)接片不

能與地短路；從路的電流調(diào)節(jié)旋鈕順時(shí)針旋到最大，否則因從路輸出電流

超過限流保護(hù)點(diǎn)，從路輸出電壓將不再跟蹤主路的輸出電壓?)

(4)雙路可調(diào)電源并聯(lián)使用

將按鈕開關(guān)置于PARALLEL狀態(tài)(即左耳，右二位置)。調(diào)節(jié)主

路電源電壓調(diào)節(jié)旋鈕，兩路輸出電壓一樣，同時(shí)從路穩(wěn)流指示燈(CC)發(fā)光,

而從路穩(wěn)流調(diào)節(jié)旋鈕不起作用。

當(dāng)電源做穩(wěn)流源使用時(shí)，只要調(diào)節(jié)主路的穩(wěn)流調(diào)節(jié)旋鈕，此時(shí)主、從

路的輸出電流均受其控制并相同,其輸出電流最大可達(dá)二路輸出電流之和。

2.數(shù)字萬用表(DIGITALMULTIMETER)

本實(shí)驗(yàn)室采用UT56和DT1000兩種四位半數(shù)字萬用表?？捎脕頊y(cè)量

直流和交流電壓及電流、電阻、電容、二極管、三極管、頻率以及電路通

斷，具有LCD顯示，最大顯示值為'19999',過量程顯示'1',和讀數(shù)保

持功能。

主要技術(shù)參數(shù)及使用方法：

(1)電阻測(cè)量

量程：200Q,2KQ,20KQ,200KQ,2MQ,20MQ,200MQ。

使用時(shí)需要注意：

①被測(cè)電路不能帶電，電容電荷要放盡。

②被測(cè)阻值超出量程時(shí)或開路時(shí)，顯示‘1'。

③對(duì)于大于1MQ或更高的電阻，要幾秒鐘后讀數(shù)才能穩(wěn)定，這

是正?，F(xiàn)象。

④使用200Q檔時(shí):先將表筆短接，顯示表筆線的電阻值，實(shí)驗(yàn)

中應(yīng)減去這一電阻值，得到的才是實(shí)際被測(cè)值。

⑤200MQ短路時(shí)有1000個(gè)字，測(cè)量時(shí)應(yīng)從讀數(shù)中減去。如測(cè)量

100MQ電阻時(shí)，顯示為110.00,1000個(gè)字應(yīng)被減去(即

110.00-10.00=100.00MQ).,

(2)直流電壓測(cè)量

量程：200mV,2V,20V,200V,1000Vo

輸入阻抗：所有量程為10MQ。

使用時(shí)需要注意：

①測(cè)試表筆并接到待測(cè)電路上，紅表筆所接端子的極性將同時(shí)

顯示。

②如果顯示器只顯示'1',表示過量程.

③輸入電壓高于1000V時(shí)，顯示電壓值是可能的，但有可能損

壞儀表。

(3)交流電壓測(cè)量

量程：2V,20V,200V,750V。

輸入阻抗：所有量程為2MQ。

使用時(shí)需要注意：

①測(cè)試表筆并接到待測(cè)電路上。

②如果顯示只顯示'1',表示過量程。

③輸入電壓高于750V時(shí)，顯示電壓值是可能的，但有可能損壞

儀表。

(4)直流電流測(cè)量

量程：20mA,200mA>20Ao

測(cè)量電壓降：滿量程為200mV。

過載保護(hù)：200mA以下為0.3A/250V保險(xiǎn)絲保護(hù)，20A無保險(xiǎn)絲保護(hù)。

(5)交流電流測(cè)量

量程：2mA,20mA,200mA,20A。

測(cè)量電壓降和過載保護(hù)與直流電流測(cè)量相同。因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)室中我們不

提倡學(xué)生使用電流表，但需要測(cè)量電流時(shí)，我們都是將電流轉(zhuǎn)換為電

壓，測(cè)出電壓值后，然后計(jì)算出電流，所以直流、交流電流的測(cè)量方

法不再介紹。

(6)二極管和蜂鳴連續(xù)性測(cè)量

量程：置于二極管令卜時(shí)，顯示二極管正向電壓值，單位為伏，此

時(shí)，正向直流電流約為1mA,反向直流電壓約為3.0V。

量程：置于蜂鳴嚼時(shí);電阻W50。時(shí)，機(jī)內(nèi)蜂鳴器響，顯示電阻近

似值，單位為千歐。

(7)頻率測(cè)量

量程：20KHz

輸入靈敏度：＜200mVrms

測(cè)量范圍：W30Vrms

使用時(shí)需要注意：

①將功能開關(guān)置于KHz量程,將測(cè)試表筆并接到被測(cè)頻率源上,

可直接從顯示屏上讀取頻率值。

②被測(cè)值超過30Vrms時(shí)，不能保證測(cè)量精度，并應(yīng)注意安全，

因?yàn)榇藭r(shí)電壓已屬危險(xiǎn)帶電范圍。

(8)晶體管hFE測(cè)量

量程：可測(cè)NPN型或PNP型晶體管hFE。

顯示范圍：0-10000

此時(shí)，基極電流約為10nA,Uce約為3.0V

(9)電容測(cè)量

量程：2nF,20nF,200nF,2uF,20uF(lnF=10-3uF)o

測(cè)試信號(hào)為：約400Hz,40mVrms

使用時(shí)需要注意：

①測(cè)量大電容時(shí)，要先放電，然后進(jìn)行測(cè)試，以防損壞儀器或

引起測(cè)量誤差。

②將待測(cè)電容插入電容測(cè)試座中，待穩(wěn)定后，直接從顯示屏上

讀取讀數(shù)。

3.交流毫伏表(AVMILIVOLTMETER)

本實(shí)驗(yàn)室采用DF2173B毫伏表。具有測(cè)量精度高，輸入阻抗高，通頻

帶范圍寬的特點(diǎn)，且有監(jiān)視輸出功能，可作放大器使用。

毫伏表的原理框圖如圖1—2所示。

當(dāng)輸入電壓過大時(shí)，輸入保護(hù)電路工作，有效的保護(hù)場(chǎng)效應(yīng)管。衰減

器用來控制各檔衰減的開通，使儀器在各量程檔均能高精度地工作。監(jiān)視

輸出功能可使本儀器當(dāng)在放大器使用。直流電壓由集成穩(wěn)壓器產(chǎn)生，供給

放大器直流電源。

放

輸入刖置衰減檢表頭

大

波

保護(hù)放大控制指示表頭

器

器

輸幡器器

入

A監(jiān)視輸出川監(jiān)視輸出

放:gI

圖1一2毫伏表的原理框圖

主要技術(shù)參數(shù)：

電壓測(cè)量范圍：100uV~300V

電壓刻度：1,3,10,100,300mV,1,3,10,30,100,300V

dB亥I」度：-60~+50dB

頻率響應(yīng)：100Hz~lOOKHz±5%

10Hz-lMHz±8%

輸入阻抗：1MQ//45PF

電源：220V±10%,50±2Hz

使用方法：

(2)機(jī)械調(diào)零。在通電前，先調(diào)整電表指示的機(jī)械零位。

(3)接通電源。按下電源開關(guān)，發(fā)光二極管燈亮，儀器立刻工作，為

保證性能穩(wěn)定，可預(yù)熱10分鐘后使用。

(4)將量程開關(guān)置于適當(dāng)量程，再加入測(cè)量信號(hào)。若測(cè)量電壓未知，

應(yīng)將量程開關(guān)置于最大檔，然后逐漸減小量程。

(5)當(dāng)輸入電壓在任何一個(gè)量程檔指示為滿度時(shí)，監(jiān)視輸出端的輸出

電壓均為0」Vrms(rms/root—mean—square/均方根值)。

(6)毫伏表是按正弦電壓有效值刻度的，如果被測(cè)信號(hào)不是正弦波，

則會(huì)引起很大誤差。

(7)毫伏表輸入端開路時(shí)，由于外界感應(yīng)信號(hào)的影響，指針可能超量

程偏轉(zhuǎn)。為了避免指針碰彎，不測(cè)量時(shí)，量程應(yīng)選在較大位量。

A

正成

電

弦

路

波

形

頻率

調(diào)節(jié)

頻率

計(jì)數(shù)器

圖1-3函數(shù)信號(hào)發(fā)生器原理框圖

4.函數(shù)信號(hào)發(fā)生器(FUNCTIONGENERATOR)

本實(shí)驗(yàn)室采用DF1641D和EE1641D函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。能直接產(chǎn)生正

弦波，三角波，方波，鋸齒波和脈沖波，且具有VCF輸入控制功能。

TTL/CMOS與OUTPUT同步輸出。直流電平可連續(xù)調(diào)節(jié)，頻率計(jì)可作內(nèi)

部頻率顯示，也可作外測(cè)頻率，電壓用LED顯示。

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器工作時(shí)，由V/I電壓一電流變換器產(chǎn)生Iup=IJmm的

二個(gè)恒流源。恒流源對(duì)時(shí)基電容C進(jìn)行充電和放電，電容的充電和放電使

電容上的電壓隨時(shí)間分別呈線性上升和線性下降，因而在電容兩端得到三

角波電壓。三角波電壓經(jīng)方波形成電路得到方波電壓。三角波電壓經(jīng)正弦

波形成電路得到正弦波電壓，最后經(jīng)過功率放大輸出。

主要技術(shù)參數(shù)：

頻率范圍：0.1Hz~2MHz分七檔

波形：正弦波，三角波，方波，正向或負(fù)向脈沖波，正

向或負(fù)向鋸齒波

TTL輸出脈沖波：低電平W0.4V,高電平23.5V

CMOS輸出脈沖波：低電平W0.5V,高電平574V連續(xù)可調(diào)

輸出阻抗：50Q±10%

輸出幅度：220URP(空載)

輸出衰減：20dB,40dB

直流偏置：0~±10V連續(xù)可調(diào)

VCF輸入：DC-1KHz,0~5V

頻率計(jì)：lHz~10MHz,靈敏度lOOmVrms,

最大15V(AC+DC)

電源：220±I0%,50±2Hz

函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的原理框圖如圖1—3所示。

DF1641D函數(shù)信號(hào)發(fā)生器使用并不復(fù)雜，主要問題是面板上的一些符

號(hào)，初學(xué)者不易識(shí)別，造成使用困難，為此作如下介紹：

電源開關(guān)鍵/POWER,按下電源接通(ON),彈起關(guān)斷電源(OFF)

量程選擇鍵/RANGE(Hz),有七個(gè)鍵，即2,20,200,2K,20K,

200K,2M

功能鍵/FUNCTION,有三個(gè)鍵，即方波"LTL(占空比為50%)三角

波八\八(正、負(fù)斜率相等)和正弦波AJC。

頻率調(diào)節(jié)旋鈕/FREQUENCY,與量程選擇鍵配合使用，如果量程鍵

按下2KHz,改變頻率調(diào)節(jié)可獲得0.2KHz~2KHz范圍內(nèi)的任一頻率信號(hào)，

其余依次類推。

輸出/OUTPUT,為被測(cè)電路提供信號(hào)，輸出阻抗約50Q。

輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕/AMPLITUDE,用于調(diào)節(jié)輸出信號(hào)的幅度大小，

Up_p>20V。

上述一些鍵和旋鈕是經(jīng)常使用的，為獲得一些特殊場(chǎng)合所需要的電信

號(hào)，還有如下幾個(gè)旋鈕：

拉出輸出信號(hào)倒相旋鈕/PULLTOINV,與輸出幅度調(diào)節(jié)旋鈕在一

起，拉出時(shí)使輸出信號(hào)倒相(相位差為180。)，按下輸出信號(hào)不倒相。

輸出衰減鍵/ATTENUATOR,按下20dB鍵，使輸出相對(duì)衰減10倍,

按下40dB鍵，使輸出相對(duì)衰減100倍。

拉出可改變斜率/脈沖旋鈕/PULLTOVARRAMP/PULSE,其功能是

如果按下功能鍵中的三角波鍵△/、，按下斜率/脈沖旋鈕,這時(shí)輸出為正、

負(fù)斜率相等的三角波，此時(shí)若拉出該旋鈕并旋轉(zhuǎn)時(shí)，則可獲得正、負(fù)斜率

不等的鋸齒波。如果按下功能鍵的方波鍵LTL,按下斜率/脈沖旋鈕，這

時(shí)輸出為占空比50%的方波，此時(shí)若拉出該旋鈕，并旋轉(zhuǎn)，則可獲得占空

比為5%~95%的脈沖波。

拉出可改變直流偏置旋鈕/TULLTOVARDCOFFSET,其功能是不

拉出時(shí)，由前述方法中獲得的正弦波，方波，三角波，脈沖波或鋸齒波，

其直流分量均為零?拉出該旋鈕并旋轉(zhuǎn)，則可以在輸出信號(hào)獲得-10V~10V

的直流分量。

TTL/CMOS輸出端口，該端口專門為晶體管邏輯電路(TTL)設(shè)置。

TTL/CMOS調(diào)節(jié)旋鈕,其功能是拉出可得TTL脈沖波，按下為CMOS

脈沖波，且其幅度可調(diào)。

電壓控制端口/VCF,因?yàn)樵摵瘮?shù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的各種波形不是采

用RC或LC振蕩器的原理，而是采用電壓控制振蕩頻率的原理，因此可

以采用外加電壓控制來獲得所需要頻率的各種波形。

計(jì)數(shù)器作頻率計(jì)使用鍵/COUNTEREXT-20dB,在儀器的背后，

將外部測(cè)試信號(hào)輸入，按下EXT健，即將內(nèi)部信號(hào)斷開，用于測(cè)量外部信

號(hào)頻率。-20dB按下鍵，使信號(hào)衰減10倍。

5.示波器(OSCILLOSCOPE)

示波器是一種能在示波管屏幕上顯示出電信號(hào)變化曲線的儀器，它不

但能象電壓表，電流表那樣讀出被測(cè)信號(hào)的幅度(注意：電壓表，電流表如

無特殊說明，讀出的數(shù)值為有效值)，還能象頻率計(jì)，相位計(jì)那樣測(cè)試信號(hào)

的周期（頻率）和相位，而且還能用來觀察信號(hào)的失真，脈沖波形的各種

參數(shù)等。

本實(shí)驗(yàn)室采用的示波器有三種型號(hào)，即V-252,YB4320G和DF4320。

這三種示波器均為雙蹤示波器，可同時(shí)測(cè)試兩路從直流（DC）到交流（AC）

20MHz的電信號(hào)。靈敏度為ImV/DIV。由于型號(hào)不同，面板結(jié)構(gòu)不同，

各種旋鈕（或按鍵）功能有的用中文表示，有的用英文表示，但其基本組

成部分都有：電源系統(tǒng)，垂直系統(tǒng)（Y軸），水平系統(tǒng)（X軸）和觸發(fā)系統(tǒng)

（TRIGGER）,這四部分組成。其結(jié)構(gòu)框圖如圖1—4所示。

解，下面結(jié)合結(jié)構(gòu)框圖1-4簡(jiǎn)要介紹其工作原理。

（1）示波管

示波管是進(jìn)行電一光轉(zhuǎn)換的器件，把被測(cè)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，在

示波管的熒光屏上顯示出來。示波管由三大部分組成。電子槍，用于產(chǎn)生

纖細(xì)而高速的電子束，由輝度（INTEN）和聚焦（FOCUS）旋鈕控制；偏

轉(zhuǎn)系統(tǒng)，使電子束隨X軸或Y軸的信號(hào)而偏轉(zhuǎn)，由移位旋鈕（POSITION）

和衰減器旋鈕（VOLTS/DIV）控制；顯示屏，即熒光屏，在高速電子束轟

擊下發(fā)光，顯示出圖形。

（2）Y軸放大器（垂直系統(tǒng)）/（VERTICAL）

Y軸放大器或垂直通道（簡(jiǎn)稱Y通道）。被測(cè)試信號(hào)經(jīng)過探頭（又稱探極）

與示波器連接，探頭實(shí)際上是一個(gè)脈沖分壓器，具有-20dB（即10：1）的

衰減，保證不失真地把被測(cè)信號(hào)傳輸?shù)绞静ㄆ鲀?nèi)部。（因?yàn)樘筋^極易損壞，

實(shí)驗(yàn)室中不用-20dB的衰減）。經(jīng)過探頭后的信號(hào)由交流AC（電容耦合）

—地（GND）一直流DC（直接耦合）?。ɑ虬粹o）的位置決定進(jìn)入到示

波器內(nèi)的衰減信號(hào)。衰減器的基本作用是把很大的幅度變化范圍

（lmV~50V）縮窄，以利于Y通道放大器的正常工作，衰減器在面板上，

用VOLT/DIV表示（DlV=0.8cm）,調(diào)節(jié)衰減量，即改變示波器的Y軸偏

轉(zhuǎn)靈敏度（或偏轉(zhuǎn)因子）。測(cè)試時(shí)，用衰減器開關(guān)指示的數(shù)值，乘以垂直方

向信號(hào)所占的格數(shù)，即為被測(cè)信號(hào)的幅度。（這時(shí)，微調(diào)旋鈕

VAR/VARIATION不能打開，應(yīng)在校正位置）。經(jīng)過衰減器后的信號(hào)到達(dá)Y

軸放大器。Y軸放大器實(shí)際上是平衡式直流放大器，要求具有低噪聲、寬

頻帶、高增益。在面板上沒有幾個(gè)旋鈕。一個(gè)是Y軸增益微調(diào)旋鈕，即

VAR,是改變放大器的增益，使屏幕上波形幅度得到連續(xù)的調(diào)節(jié)，但這時(shí)

不能按偏轉(zhuǎn)因子來讀數(shù)，因?yàn)閅軸增益已離開了校正點(diǎn)。還有一個(gè)是Y軸

移位（POSITION）,調(diào)節(jié)它能使波形上下移動(dòng)，以便觀察和讀數(shù)。再一個(gè)

是“極性”選擇按鈕（或拉出、按下旋鈕）和穩(wěn)定調(diào)節(jié)旋鈕（LEVEL）?！皹O

性”選擇容易理解，是將信號(hào)反相或不反相。LEVEL旋鈕的功能比較難于

理解，這里作簡(jiǎn)要說明：因?yàn)槭静ㄆ骶哂杏|發(fā)掃描功能，即由被測(cè)信號(hào)（或

電源，或外接）來觸發(fā)X軸掃描。但X通道從接受觸發(fā)信號(hào)到開始掃描（產(chǎn)

生鋸齒波），要有一段延遲，即掃描電壓的產(chǎn)生要滯后一段時(shí)間，使被測(cè)信

號(hào)與掃描信號(hào)不易同步，所以在Y通道加入延時(shí)電路，即穩(wěn)定調(diào)節(jié)旋鈕

（LEVEL）,實(shí)質(zhì)是調(diào)節(jié)延時(shí)，或稱調(diào)節(jié)穩(wěn)定。經(jīng)過延遲的被測(cè)信號(hào)放大

到足夠的幅度，以便推動(dòng)示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板，使電子束在垂直方向能滿

偏轉(zhuǎn)。

下面簡(jiǎn)要說明雙蹤顯示原理。為了同時(shí)顯示兩個(gè)被測(cè)試信號(hào)，在Y通

道中加入通道轉(zhuǎn)換器，實(shí)際上是電子開關(guān)，按照時(shí)間分隔原理構(gòu)成雙蹤示

波器。電子開關(guān)在面板上是由方式選擇MODE開關(guān)（或按鈕）控制，共有五

種狀態(tài)，DODE打在CHi時(shí)，只讓第一路被測(cè)信號(hào)通過，而CH2被關(guān)斷，

屏幕上只顯示第一路信號(hào)的波形，相當(dāng)于單蹤功能。DODE打在CH2時(shí)，

屏幕上只顯示第二路信號(hào)的波形，相當(dāng)于單蹤功能。當(dāng)DODE打在“交替”

（ALT/ALTERNATE）,適合于交替顯示兩路較高頻率的信號(hào)。按“交替”

方式工作時(shí)，第一次掃描電子開關(guān)接通第一路信號(hào)，第二次掃描接通第二

路信號(hào)，如此重復(fù)，只要掃描頻率超過25HZ,盡管每個(gè)信號(hào)波形是交替

顯示，但由于人眼的滯留效應(yīng)，圖象也不會(huì)閃爍。為了使每個(gè)信號(hào)至少有

一個(gè)完整的周期顯示，輸入信號(hào)的頻率不能低于掃描頻率，因此交替方式

不適用于頻率很低的信號(hào)。當(dāng)DODE打在“斷續(xù)”（CHOP）,適合于同時(shí)

顯示兩路較低頻率的信號(hào)。按斷續(xù)工作時(shí)，每次掃描過程中，電子開關(guān)高

速輪流接通兩個(gè)被測(cè)信號(hào)，顯示的圖象實(shí)際上是由若干斷續(xù)的線段組成，

當(dāng)這些線段足夠密時(shí)，圖象就看不出中斷點(diǎn)。顯然被測(cè)信號(hào)的頻率必須遠(yuǎn)

低于電子開關(guān)的轉(zhuǎn)換頻率，因此斷續(xù)方式不適用于較高頻率的信號(hào)，而能

觀測(cè)持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)于間斷時(shí)間的單次信號(hào)。當(dāng)DODE打在ADD（迭加），第

一路信號(hào)和第二路信號(hào)同是時(shí)通過電子開關(guān)，互相迭加，顯示兩路信號(hào)迭

加在一起的波形，即YI+Y2；與“極性”選擇開關(guān)（或按鍵）相配合，即

可實(shí)現(xiàn)丫「丫2功能。

（3）X通道（或稱水平通道，時(shí)基電路）/（HORIZONTAL）

X通道主要作用是產(chǎn)生一個(gè)與時(shí)間成線性關(guān)系的鋸齒波掃描電壓，加

到示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上，使電子束沿水平方向隨時(shí)間而線性偏轉(zhuǎn)，形成

時(shí)間基線（簡(jiǎn)稱時(shí)基）。

X通道的主要由掃描發(fā)生器環(huán)，觸發(fā)脈沖發(fā)生器和X放大器組成。下

面簡(jiǎn)要說明各部分的作用及原理，以便對(duì)面板上一些控制旋鈕（或按?。┑?/p>

作用，有較深入的理解。

掃描發(fā)生器環(huán)是由掃描發(fā)生器，電壓比較器，時(shí)基閘口和釋放電路組

成的一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，產(chǎn)生與時(shí)間成線性關(guān)系的鋸齒波掃描電壓，波形

如圖1—5所示。

圖1—5掃描電壓波形

圖1—5中，tf稱為掃描時(shí)間或掃描正程時(shí)間，在這段時(shí)間里，光點(diǎn)從

屏幕的左端均勻地向右端移動(dòng)。面板上的掃速開關(guān)（TIME/DIV）,表示每

格所對(duì)應(yīng)的時(shí)間。測(cè)試時(shí)，將微調(diào)開關(guān)（VAR）關(guān)上，就可以根據(jù)波形在

水平方向所占的格數(shù)來讀取時(shí)間。掃描開關(guān)的內(nèi)部實(shí)際上就是不同的R、

C定時(shí)元件。tb稱為掃描回程時(shí)間，電子束在這段時(shí)間迅速從屏幕的右端

回到左端（要求tb越小越好）。為了在屏幕上不顯示回掃光跡，一些較高

質(zhì)量的示波器在tb時(shí)間內(nèi)有一個(gè)消隱信號(hào)加在示波管上，用于抑制電子束

的強(qiáng)度，故在回掃時(shí)不顯示光跡。tw為等待時(shí)間，此時(shí)掃描發(fā)生器等待下

一次觸發(fā)。所以一次掃描的周期T=tf+tb+tw。

觸發(fā)脈沖發(fā)生器：掃描發(fā)生器環(huán)是在觸發(fā)脈沖觸發(fā)下開始工作的，而

觸發(fā)脈沖是由觸發(fā)信號(hào)經(jīng)過加工后得到的。根據(jù)觸發(fā)信號(hào)來源的不同，有

取Y通道的被測(cè)信號(hào)CH,或CH2的內(nèi)觸發(fā)，有取自“外接”的外部觸發(fā)信

號(hào)，還有取自機(jī)內(nèi)50Hz的工頻信號(hào)等。觸發(fā)脈沖發(fā)生器的任務(wù)是將這些

頻率、幅度、極性和波形各異的觸發(fā)信號(hào)變成掃描發(fā)生器環(huán)所能接受的、

規(guī)范的觸發(fā)脈沖。觸發(fā)脈沖發(fā)生器主要包括觸發(fā)信號(hào)選擇開關(guān)，觸發(fā)極性

選擇開關(guān)，觸發(fā)放大器和觸發(fā)脈沖形成器等幾個(gè)部分組成。觸發(fā)信號(hào)選擇

開關(guān)（TRIGGERMODES）在面板上有自動(dòng)（AUTOMATIC）,常態(tài)

（NORMAL）,單次，TV—H或TV-V等不同的開關(guān)（或按鍵）根據(jù)觸發(fā)

源（TRIGGERSOURCE）的不同在面板上由內(nèi)部（INTERNAL）機(jī)內(nèi)50HZ

的工頻信號(hào)（LINE）和外部（EXTERNAL）開關(guān)（或按鈕）控制。觸發(fā)

極性選擇開關(guān)有正極性（+）和負(fù)極性（-）兩種。正極性是指觸發(fā)點(diǎn)位于

觸發(fā)信號(hào)的正斜率，負(fù)極性則為負(fù)斜率，在面板上用觸發(fā)斜率（TRIGGER

SLOPE）表示。觸發(fā)斜率旋鈕與面板上的延時(shí)調(diào)節(jié)（LEVL）旋鈕配合

使用能在示波器上顯示穩(wěn)定的波形。觸發(fā)放大和觸發(fā)形成器是為了獲得前

沿陡峭、寬度、幅度合適的觸發(fā)脈沖。

X放大器的作用是放大掃描電壓，并將其加到X偏轉(zhuǎn)板（水平偏轉(zhuǎn)板），

使電子束能在水平方向得到滿偏轉(zhuǎn)。此處還有水平移位旋鈕，有的機(jī)型還

有水平擴(kuò)展按鍵等。

圖1—6表示UY被測(cè)信號(hào)電壓加在示波管的垂直偏轉(zhuǎn)板上，Ux掃描

電壓加在示波管的水平偏轉(zhuǎn)板上，當(dāng)電子束進(jìn)入偏轉(zhuǎn)區(qū)，同時(shí)受到Y(jié)方向

和X方向偏轉(zhuǎn)電壓的作用，則在熒光屏上顯示出被測(cè)電壓隨時(shí)間變化的波

形圖。

圖1—6示波器顯示正弦波

主要技術(shù)參數(shù)：

因?yàn)槭静ㄆ鞯姆N類很多，我們只將本實(shí)驗(yàn)室示波器共同的幾個(gè)主要技

術(shù)參數(shù)列出，供使用時(shí)心中有數(shù)。

Y軸頻帶寬度：DC~20MHz,AC耦合，頻率下限-3dB,10Hz

輸入阻抗：lMQ±2%〃25pF

偏轉(zhuǎn)系數(shù)：lmV~5V/DIV,1—2—5進(jìn)制分21檔

工作方式：CH,,CH2,雙蹤，疊加

X軸頻帶寬度：DC~2MHz

偏轉(zhuǎn)系數(shù)：1US-0.5S/DIV,1—2—5進(jìn)制分21檔

X—Y工作方式：DC~2MHz

X—Y相位差：W3。DC~100KHz

觸發(fā)源：CHi,CH2,電源，外接

電源：220V±10%50+2Hz

前面簡(jiǎn)要介紹了普通雙蹤示波器的原理，一些部件的功能和主要技術(shù)

參數(shù)。對(duì)于了解一臺(tái)完整的儀器及要深入研究某些部件的特點(diǎn)定會(huì)所有啟

發(fā)，并為將來學(xué)習(xí)電子技術(shù)打下基礎(chǔ)。但對(duì)于初學(xué)者，無疑因難度過大不

易掌握。為此，下面列出面板上的一些旋鈕(或按鈕)的中英、文名稱及作

用，這些都有其通用性，分為四部分：

①電源部分

1)電部開關(guān)(POWER)

2)輝度(INTENSITY)

3)聚焦(FOCUS)

4)校正信號(hào)(CAL),IKHz非過零方波，0.5VP(或0.3Vp)。

②垂直通道(VERTRICAL)

1)CHi(X)，CH2(Y),輸入(INPUT)

2)AC/GND/DC

AC/信號(hào)經(jīng)過電容耦合至放大器輸入

GND/放大器輸入端接地

DC/信號(hào)直接耦合至放大器輸入

3)伏/格(VOLTS/DIV)衰減器開關(guān)，1—2—5進(jìn)制，示波管垂直

方向分為8格。

4)移位(POSITION)

5)垂直工作方式(VERTICALMODE)

CHi屏幕上僅顯示CHi的信號(hào)

CH?屏幕上僅顯示CH2的信號(hào)

DUAL(ALT,CHOP),屏幕上顯示CH”CH2兩路信號(hào)，(ALT

為“交替”，用于較高頻率，CHOP為“斷續(xù)”，用于較低頻率)。

疊加(ADD)顯示CHi和CH2信號(hào)的代數(shù)和。

③水平通道(HORIZONTAL)

1)掃描時(shí)間選擇開關(guān)(TIME/DIV),按1—2—5進(jìn)制。示波器水平

方向分為10格

2)X—Y，

3）CHi信號(hào)作為X軸，CH?信號(hào)作為Y軸

④觸發(fā)系統(tǒng)（TRIGGER）

1）觸發(fā)源選擇（SOURCE）

輸入信號(hào)觸發(fā)（INT）

電源信號(hào)觸發(fā)（LINE）

外部信號(hào)觸發(fā)（EXT）

2）輸入信號(hào)觸發(fā)（INTTRIG）

CH”CH輸入信號(hào)觸發(fā)

CH2,CH2輸入信號(hào)觸發(fā)

交替觸發(fā)（VERTMODE）,用于穩(wěn)定顯示二個(gè)不同頻率的信號(hào)，

故不能用于測(cè)信號(hào)的相位差。

3）觸發(fā)方式選擇（TRIGEMODE）

自動(dòng)掃描（AUTO）,無信號(hào)輸入時(shí)有掃描基線

常態(tài)掃描（NORM）,有觸發(fā)信號(hào)才有掃描基線，當(dāng)輸入信號(hào)低

于50Hz時(shí)，請(qǐng)用“常態(tài)”觸發(fā)掃描。

（4）示波器使用舉例

①直流電壓測(cè)量

1）將觸發(fā)方式置自動(dòng)（AUTO）,使屏幕上出現(xiàn)掃描基線，Y軸微調(diào)

置校正（CAL）

2）CH”或CH2的輸入接地（GND）,此時(shí)的基線，即為0V基準(zhǔn)線。

3）加入被測(cè)信號(hào)，輸入置DC,觀察掃描基線在垂直方向平移的格

數(shù)，與VOLTS/DIV開關(guān)指示的值相乘，即為信號(hào)的直流電壓。

例如，VOETS/DIV置0.5V/DIV,讀得掃描線上移為3.4格，則

被測(cè)電壓為：U=0.5/DIVX3.4DIV=1.7V（如果采用10:1的探頭，

則為17V）。

②交流電壓測(cè)量

1）將輸入置AC（或DC）

2）利用垂直移位旋鈕，將波形移至屏幕中心位置，按波形所占垂直

方向的格數(shù)，即可測(cè)出電壓波形的峰一峰值。例如，VOLTS/DIV

置0.2V/DIV,被測(cè)波形占5.2格，則被測(cè)電壓為：Up.P=0.2V/DIV

X5.2DIV=1.4V（置DC時(shí)，將被測(cè)信號(hào)中的直流分量也考慮在內(nèi)，

置AC時(shí)，則直流分量無法測(cè)出）。

③時(shí)間測(cè)量

掃描開關(guān)的微調(diào)置于校正位置（CAL）。

1）測(cè)間隔時(shí)間（周期）。

例如，TIME/DIV置于0.2ms/DIV,間隔在水平方向占6格，

則其間隔時(shí)間為：T=0.2ms/DIVX9DIV=1.2ms。

2）測(cè)量脈沖前（后）沿時(shí)間

脈沖的前沿（或后沿）時(shí)間是指脈沖由幅度的10%上升到90%（由

90%下降到10%）的時(shí)間。測(cè)量時(shí)可調(diào)節(jié)掃速開關(guān)，將波形的前沿（或

后沿）適當(dāng)展寬，以便精確讀數(shù)。

3）測(cè)脈沖寬度

調(diào)節(jié)VOLTS/DIV,TIME/DIV開關(guān)，使脈沖在垂直方向占2~4格,

水平方向占4~6格，此時(shí)脈沖前沿及后沿中心點(diǎn)之間的距離為脈沖寬

度時(shí)間tu。

4）測(cè)量頻率

測(cè)量周期性信號(hào)的頻率，有兩種方法。

第一種測(cè)一個(gè)周期的時(shí)間，例如，波形周期為8格，掃描開關(guān)置

Tips,

貝T=lX8=8us,f=l/T=125KHz,

第二種方法，使被測(cè)信號(hào)在屏幕上顯示較多周期，則可以減小測(cè)

量誤差，精度可接近于掃描速度時(shí)間的精度（±2%）,此時(shí)按X軸方

向10格內(nèi)占有多少個(gè)周期的方法來計(jì)算，公式為：

/=--------------

10xTIME/DIV

式中，被測(cè)信號(hào)的頻率（Hz）

N：10格內(nèi)占有的周期數(shù)

T1ME/D1V：面板上掃描開關(guān)指示的數(shù)值

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.直流電壓的測(cè)量

用示波器和萬用表的直流電壓檔（DCV）,測(cè)量直流穩(wěn)壓電源5V,10V,

15V,20V,25V,30V時(shí)的各自讀數(shù)。

穩(wěn)壓源表頭

5V10V15V20V25V30V

指示

萬用表讀數(shù)

示波器讀數(shù)

2.方波信號(hào)測(cè)量

用CHi(或CH2)觀測(cè)示波器本身的校準(zhǔn)信號(hào)(CAL),測(cè)量數(shù)據(jù)填入

下表，并用DC和AC檔，分別畫出波形圖，在圖上標(biāo)出UP和周期T。

校正信號(hào)標(biāo)稱值示波器測(cè)得的原始數(shù)據(jù)測(cè)量值

幅度Up-pVdivv/divV

頻率fHzdivms/divHz

3.交流電壓的測(cè)量

信號(hào)源選定為正弦波輸出，頻率分別為下表各值時(shí)，完成下表。

正弦波頻率示波器Up-p毫伏表(V)萬用表(V)

50Hz3.0V

IKHz3.0V

lOKHz3.0V

4.函數(shù)信號(hào)發(fā)生器內(nèi)阻的測(cè)量

圖1-6函數(shù)信號(hào)發(fā)生器的等效電路圖

★5.電壓源U—I(伏一安)特性曲線測(cè)量

如圖1—6所示，在U—I平面(即X—Y)上可以見到位于I、IV象

限的一條直線。

3

圖中：u.(r)=2V2cos(2^Xiot)V,U=2V,R=1KQ。

圖1—7電壓源U—1特性測(cè)量

四、思考題

I.用半電壓法測(cè)量函數(shù)信號(hào)發(fā)生器內(nèi)阻的理論依據(jù)，能否用來測(cè)量穩(wěn)壓電

源的內(nèi)阻，為什么？

2.從直流穩(wěn)壓電源的U—I（伏一安）特性曲線看，這是什么電阻？

3.設(shè)計(jì)測(cè)量電流源U—1（伏安）特性曲線的原理圖和接線圖？

五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

I.實(shí)驗(yàn)報(bào)告要按規(guī)定格式書寫，原始數(shù)據(jù)有教師簽字。

2.整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并作分析，得出相應(yīng)結(jié)論。

六、實(shí)驗(yàn)儀器

1.F1733直流穩(wěn)壓電源或DF1731SC直流穩(wěn)壓電源一臺(tái)

2.DF2173B交流毫伏表一臺(tái)

3.UT56或DT1000數(shù)字萬用表一塊

4.DF1641D或EE1641D函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)

5.YB4320G或V—252或DF4320雙蹤示波器一臺(tái)

6.可變電阻箱一個(gè)

實(shí)驗(yàn)二電路基本定律的研究

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.驗(yàn)證KCL、KVL。

2.驗(yàn)證特勒根定理之一。

3.加深對(duì)線性電路的特性一迭加性和齊性的認(rèn)識(shí).

4.掌握戴維南等效電路參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法。

5.加深對(duì)電路基本定律認(rèn)識(shí)。

二、實(shí)驗(yàn)原理

基爾霍夫定律和特勒根定律對(duì)集總參數(shù)電路具有普遍的適應(yīng)性。在集

總參數(shù)電路中，對(duì)任一個(gè)節(jié)點(diǎn)，在任一時(shí)刻，流出或流進(jìn)此節(jié)點(diǎn)的所有支

路電流的代數(shù)和等于零，即￡1=0,在集總參數(shù)電路中，對(duì)任一回路，在任

一時(shí)刻，沿該回路的所有支路電壓的代數(shù)和為零，即：EU=0o

KCL、KVL適用于任何集總參數(shù)電路，它與元件的性質(zhì)無關(guān)。只與電

路的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有關(guān)。

而特勒根定理之一是指出整個(gè)電路的功率一定是守衡的，滿足￡5=0

這一約束關(guān)系。它們分別基于電流連續(xù)性原理、電位的單值性原理和能量

守衡原理。

迭加定理：在線性網(wǎng)絡(luò)中，兒個(gè)激勵(lì)電源共同作用于該網(wǎng)絡(luò)所產(chǎn)生的

響應(yīng)，可以看成是每個(gè)激勵(lì)電源單獨(dú)作用時(shí)所產(chǎn)生的響應(yīng)的迭加，稱此為

迭加定理。由于網(wǎng)絡(luò)是線性的，所以存在響應(yīng)與電源成正比例關(guān)系，稱此

為齊次性。線性電路應(yīng)同時(shí)滿足迭加性和齊次性。功率則不滿足迭加定理。

戴維南一諾頓定理，任何一個(gè)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個(gè)恒壓

源與內(nèi)阻串聯(lián)的支路或一個(gè)恒流源與內(nèi)阻并聯(lián)的支路來代替。恒壓源的電

壓等于該網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，恒流源的電流等于該網(wǎng)絡(luò)的短路電流，而內(nèi)阻

等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源為零(保留內(nèi)阻及受控源)時(shí)的等效電阻。

戴維南一諾頓等效電路的內(nèi)阻?？捎脺y(cè)量方法求得：在開路兩端接一

已知電阻RL,測(cè)量RL兩端電壓UL,然后代入計(jì)算公式：

4=(0%-1)4

Uoc式中為負(fù)載開路時(shí)的開路電壓。

也可采用半電壓法求得：在開路兩端接一可變電阻RL,調(diào)RL同時(shí)測(cè)

兩端電壓UL，當(dāng)UL=U℃/2時(shí)，則有RO=RL。

圖2-1電路基本定律實(shí)驗(yàn)線路圖

三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1.驗(yàn)證基爾霍夫定律和特勒根定理內(nèi)容之一。

(1)用萬用表電阻檔測(cè)出圖2—1電路中的各個(gè)電阻值。測(cè)量數(shù)據(jù)記錄

于表2—1中。

(2)調(diào)節(jié)Ei=1.5V,E2=6V,接上電壓源，用萬用表DC檔測(cè)量各電阻

電壓，參考方向如圖2—1所示。數(shù)據(jù)記錄于表2—2中，就同時(shí)能

計(jì)算出各支路電流，驗(yàn)證KVL、KCLo

表2—1

電阻此%%

標(biāo)稱值(Q)5105103001000510

測(cè)量值(Q)

表2—2

EiUI

E2u2u3u4u5

電壓(V)

14

IihhI5

電流(mA)

(3)上述測(cè)量數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果驗(yàn)證特勒根定理內(nèi)容之一：EUI=0

(4)實(shí)驗(yàn)值與理論值比較，計(jì)算相對(duì)誤差，分析誤差原因。

2.驗(yàn)證迭加性和齊次性原理。

(1)按圖2—1接線。

(2)使E|=0,E2=6V作用，用萬用表DC檔測(cè)量各電阻兩端電壓。

(3)使EI=1.5V,E2=0作用，用萬用表DC檔測(cè)量各電阻兩端電壓。

表2-3

UIu2u3u4u5

Ei=0,E2=6V

EI=1.5V,E2=0

迭加結(jié)果

Ei=3V,E2=0

（4）使Ei=3V,E2=0作用，測(cè)量各電阻兩端電壓，驗(yàn)證齊次性原理。

（5）測(cè)量數(shù)據(jù)記錄于表2—3中。

（6）進(jìn)行誤差計(jì)算和分析。

3.戴維南等效定理。

（1）公式法。

I）驗(yàn)線路如圖2—1所示，其中Ei=1.5V,E2=6VO斷開BC點(diǎn)，從

AC兩端看進(jìn)去，測(cè)出AC兩端的開路電壓Uoco

2）接上BC點(diǎn)，測(cè)出AC兩端的電壓UL（即U5）o

3）數(shù)據(jù)記錄于表2—4中。運(yùn)用公式：R0=（。%計(jì)

算等效內(nèi)阻R。與理論計(jì)算比較。

（2）半電壓法

測(cè)等效內(nèi)阻Ro,即斷開BC點(diǎn)，在AC兩端接上標(biāo)準(zhǔn)電阻箱，調(diào)節(jié)電

阻箱電阻，使AC兩端電壓為UL=U℃/2,則標(biāo)準(zhǔn)電阻箱的讀數(shù)即為Ro（等

效電阻）。

表2—4

兒="%「1）.公

U"%公

公式法

半電壓法

四、思考題

1.簡(jiǎn)述你所知道的電路定律及適用的條件？

2.戴維南一諾頓定理的適用條件，電壓源或電流源方向如何確定？有幾

種求等效電阻的方法，應(yīng)該注意什么？

3.如何設(shè)計(jì)電路，用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證特勒根定理的三種表達(dá)形式？

4.本實(shí)驗(yàn)中，一路采用直流電壓源，一路采用交流電壓源，KCL,KVL

是否成立？

五、實(shí)驗(yàn)儀器

1.電路基本定律實(shí)驗(yàn)板

2.直流穩(wěn)壓電源

3.數(shù)字萬用表

實(shí)驗(yàn)三受控源特性的研究

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1.熟悉四種受控源的基本特性。

2.掌握受控源轉(zhuǎn)移參數(shù)的測(cè)試方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理

受控源也是一種電源；它對(duì)外可提供電壓或電流，但它與獨(dú)立源不同:

受控電壓源的電壓受其它支路的電流或電壓的控制；受控電流源電流受其

他支路的電流或電壓控制，故受控源又稱為非獨(dú)立電源。當(dāng)受控源的電壓

和電流（稱為受控量）與控制支路的電壓或電流（稱為控制量）成正比例

變化時(shí)，受控源是線性的。根據(jù)受控量與控制量的性質(zhì)，受控源可分為四

類種（如圖3-1所示為四種共地受控源）：

圖3—1

1.電流控制電流源cccs；

2.電壓控制電流源VCCS；

3.電壓控制電壓源VCVS；

4.電流控制電壓源CCVS。

受控源是從電子器件（電子管、晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管和運(yùn)算放大器等）

中抽象出來的一種模型，用來表征電子器件的電特性。.由于電子器件的出

現(xiàn)和廣泛使用在現(xiàn)代電路理論中，受控源已經(jīng)和電阻、電容、電感等元件

一樣，成為電路的基本元件。

受控源對(duì)外提供的能量，既非取自控制量又非受控源內(nèi)部產(chǎn)生的，而

是由電子器件所需的直流電源供給。所以受控源實(shí)際上是一種能量轉(zhuǎn)換裝

置，它能夠?qū)⒅绷麟娔苻D(zhuǎn)換成與控制量性質(zhì)相同的電能。

圖3-1所示的四種理想受控源中，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。換言之，從受控源的入口看，或者是短路（輸

入電阻Ri=O及輸入電壓Ui=O）,或者是開路（輸入電導(dǎo)G=0及輸入電流

1=0）。從受控源的出口看，或是一理想電流源或者是一理想電壓源。

表3—1

稱

CCCSVCCSccvsVCVS

參數(shù)

一0o-

H

a0

-oo-

Y

0o-

Z

0_

■()()■

G

A()_

0O-00O-

A

0a00Wm000

受控源的受控量與控制量之比稱為轉(zhuǎn)移函數(shù)。四種受控源的轉(zhuǎn)移函數(shù)

分別用a、gm、氏和rm表示。它們的定義如下：

1.CCCS：a=i2/i|轉(zhuǎn)移電流比(電流增益)。

2.VCCS：gm=i2/ui轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。

3.VCVS：口=112仙轉(zhuǎn)移電壓比(電壓增益)。

4.CCVS：rm=u2/ii轉(zhuǎn)移電阻。

受控源在線性條件下，有關(guān)線性定常雙口網(wǎng)絡(luò)的各種方程及其等效電

路同樣適用于含受控源的有源網(wǎng)絡(luò)。不同種類的受控源也可以象無源雙口

網(wǎng)絡(luò)一樣進(jìn)行各種連結(jié)，其合成后等效受控源的參數(shù)也與無源雙口網(wǎng)絡(luò)一

樣進(jìn)行計(jì)算，表1給出了四種理想受控源的各種參數(shù)矩陣以供參考。

以上介紹的是理想的受控源，我們實(shí)驗(yàn)室中采用的是由運(yùn)算放大器組

成的四種受控源.具體電路介紹如下：

1.VCVS

實(shí)現(xiàn)VCVS的電路如圖3-2(a)所示,

(b)

圖3—2

根據(jù)運(yùn)放特性有"=。=0，U“=Ub，故4=一。，

Ub=Ub-U?

RiR2

,?yp.rrRl+R2rf.

故得，u2=——ua=^ua

1\\

式中M=(RI+R2)/RI為電壓放大系數(shù)。.根據(jù)上式可作出其等效電路如圖

3—2(b)所示，可見此電路為VCVS電路。由于RI=R2，故四=2。又因輸出

端與輸入端有公共的“接地”端，故這種接法稱之為“共地”連接。

2.VCCS

實(shí)現(xiàn)VCCS的電路如圖3-3(a)所示，因有「2=。，故有:

一~=g*

K

式中g(shù)m=-1/R為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。

(a)(b)

圖3—3

如圖3-3(b)所示為其等效電路是VCCS電路，即輸出端電流i2只受

輸入端電壓a的控制，而與負(fù)載電阻RL無關(guān)。因輸出與輸入無公共“接

地”端，故這種電路為“浮地”連接。

3.CCVS

實(shí)現(xiàn)CCVS的電路如圖3—4(a)所示。因有力=i2

i旦=乂

1R]R,

故得，?2f?*=%=謁

式中，%=-4

圖3—4

其等效電路如圖3—4(b)所示為CCVS電路，且為“共地”連接。

4.CCCS

實(shí)現(xiàn)CCCS的電路如圖3—5(a)所示

iL

~41——0-----

+