TPEDG實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)電路分析實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(shū)

1、實(shí) 驗(yàn) 指 導(dǎo)書(shū)清華大學(xué)科教儀器廠目 錄實(shí)驗(yàn)一 元件的伏安特性的測(cè)試 （1）實(shí)驗(yàn)二 基爾霍夫定律 （7）實(shí)驗(yàn)三 疊加定理 （9）實(shí)驗(yàn)四 戴維南定理 （12）實(shí)驗(yàn)五 運(yùn)算放大器和受控源 （17）實(shí)驗(yàn)六 一階、二階動(dòng)態(tài)電路研究（25）實(shí)驗(yàn)七 R、L、C元件性能的研究 （30）實(shí)驗(yàn)八 RLC串聯(lián)電路的幅頻特性和諧振現(xiàn)象 （34）實(shí)驗(yàn)一 元件伏安特性的測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握線性電阻元件，非線性電阻元件及電源元件伏安特性的測(cè)量方法。2. 學(xué)習(xí)直讀式儀表和直流穩(wěn)壓電源等設(shè)備的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電阻性元件的特性可用其端電壓與通過(guò)它的電流之間的函數(shù)關(guān)系來(lái)表示，這種與的關(guān)系稱為電阻的伏安關(guān)系。如果將這種

2、關(guān)系表示在平面上，則稱為伏安特性曲線。1. 線性電阻元件的伏安特性曲線是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，該直線斜率的倒數(shù)就是電阻元件的電阻值。如圖1-1所示。由圖可知線性電阻的伏安特性對(duì)稱于坐標(biāo)原點(diǎn)，這種性質(zhì)稱為雙向性，所有線性電阻元件都具有這種特性。圖1-1圖1-2半導(dǎo)體二極管是一種非線性電阻元件，它的阻值隨電流的變化而變化，電壓、電流不服從歐姆定律。半導(dǎo)體二極管的電路符號(hào)用 表示，其伏安特性如圖1-2所示。由圖可見(jiàn)，半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線對(duì)于坐標(biāo)原點(diǎn)是不對(duì)稱的，具有單向性特點(diǎn)。因此，半導(dǎo)體二極管的電阻值隨著端電壓的大小和極性的不同而不同，當(dāng)直流電源的正極加于二極管的陽(yáng)極而負(fù)極與陰極聯(lián)接時(shí)，二極

3、管的電阻值很小，反之二極管的電阻值很大。2. 電壓源能保持其端電壓為恒定值且內(nèi)部沒(méi)有能量損失的電壓源稱為理想電壓源。理想電壓源的符號(hào)和伏安特性曲線如圖1-3(a)所示。理想電壓源實(shí)際上是不存在的，實(shí)際電壓源總具有一定的能量損失，這種實(shí)際電壓源可以用理想電壓源與電阻的串聯(lián)組合來(lái)作為模型（見(jiàn)圖1-3b）。其端口的電壓與電流的關(guān)系為：式中電阻為實(shí)際電壓源的內(nèi)阻，上式的關(guān)系曲線如圖1-3b所示。顯然實(shí)際電壓源的內(nèi)阻越小，其特性越接近理想電壓源。實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)直流穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小，當(dāng)通過(guò)的電流在規(guī)定的范圍內(nèi)變化時(shí)，可以近似地當(dāng)作理想電壓源來(lái)處理。(a) (b)圖1-33. 電壓、電流的測(cè)量用電壓表和電流表測(cè)

4、量電阻時(shí)，由于電壓表的內(nèi)阻不是無(wú)窮大，電流表的內(nèi)阻不是零。所以會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)一定的方法誤差。圖1-4例如在測(cè)量圖1-4中的支路的電流和電壓時(shí)，電壓表在線路中的連接方法有兩種可供選擇。如圖中的1-1點(diǎn)和2-2點(diǎn)，在1-1點(diǎn)時(shí)，電流表的讀數(shù)為流過(guò)的電流值，而電壓表的讀數(shù)不僅含有上的電壓降，而且含有電流表內(nèi)阻上的電壓降，因此電壓表的讀數(shù)較實(shí)際值為大，當(dāng)電壓表在2-2處時(shí)，電壓表的讀數(shù)為上的電壓降，而電流表的讀數(shù)除含有電阻的電流外還含有流過(guò)電壓表的電流值，因此電流表的讀數(shù)較實(shí)際值為大。顯而易見(jiàn)，當(dāng)?shù)淖柚当入娏鞅淼膬?nèi)阻大得多時(shí)，電壓表宜接在1-1處，當(dāng)電壓表的內(nèi)阻比的阻值大得多時(shí)則電壓表的測(cè)量位置應(yīng)選

5、擇在2-2處。實(shí)際測(cè)量時(shí)，某一支路的電阻常常是未知的，因此，電壓表的位置可以用下面方法選定：先分別在1-1和2-2兩處試一試，如果這兩種接法電壓表的讀數(shù)差別很小，甚至無(wú)差別，即可接在1-1處。如果兩種接法電流表的讀數(shù)差別很小或無(wú)甚區(qū)別，則電壓表接于1-1處或2-2處均可。三、儀器設(shè)備1. 電路分析實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)2. 直流毫安表一只3. 數(shù)字萬(wàn)用表一只四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1. 測(cè)定線性電阻的伏安特性：按圖1-5接好線路，經(jīng)檢查無(wú)誤后，接入直流穩(wěn)壓電源，調(diào)節(jié)輸出電壓依次為表1-1中所列數(shù)值，并將測(cè)量所得對(duì)應(yīng)的電流值記錄于表1-1中。圖1-5表1-102468102. 測(cè)定半導(dǎo)體二極管的伏安特性：選用型普

6、通半導(dǎo)體二極管作為被測(cè)元件，實(shí)驗(yàn)線路如圖1-6(a)(b)所示。圖中電阻為限流電阻，用以保護(hù)二極管。在測(cè)二極管反向特性時(shí)，由于二極管的反向電阻很大，流過(guò)它的電流很小，電流表應(yīng)選用直流微安檔。 (a)圖1-6 (b)1) 正向特性按圖1-6(a)接線，經(jīng)檢查無(wú)誤后，開(kāi)啟直流穩(wěn)壓源，調(diào)節(jié)輸出電壓，使電流表讀數(shù)分別為表1-2中的數(shù)值，對(duì)于每一個(gè)電流值測(cè)量出對(duì)應(yīng)的電壓值，記入表1-2中，為了便于作圖在曲線的彎曲部位可適當(dāng)多取幾個(gè)點(diǎn)。表1-201mA10mA100mA13102030405090150（V）2) 反向特性按圖1-6(b)接線，經(jīng)檢查無(wú)誤后，接入直流穩(wěn)壓電源，調(diào)節(jié)輸出電壓為表1-3中所列數(shù)

7、值，并將測(cè)量所得相應(yīng)的電流值記入表1-3中。表1-3051015203. 測(cè)定理想電壓源的伏安特性實(shí)驗(yàn)采用直流穩(wěn)壓電源作為理想電壓源，因其內(nèi)阻在和外電路電阻相比可以忽略不計(jì)的情況下，其輸出電壓基本維持不變，可以把直流穩(wěn)壓電源視為理想電壓源，按圖1-7接線，其中為限流電阻，作為穩(wěn)壓電源的負(fù)載。圖1-7接入直流穩(wěn)壓電源，并調(diào)節(jié)輸出電壓，由大到小改變電阻的阻值，使其分別等于620W、510W、390W、300W、200W、100W，將相應(yīng)的電壓、電流數(shù)值記入表1-4中。表1-46205103903002001004. 測(cè)定實(shí)際電壓源的伏安特性圖1-8首先選取一個(gè)51W的電阻，作為直流穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻與

8、穩(wěn)壓電源串聯(lián)組成一個(gè)實(shí)際電壓源模型，其實(shí)驗(yàn)線路如圖1-8所示。其中負(fù)載電阻仍然取620W、510W、390W、300W、200W、100W各值。實(shí)驗(yàn)步驟與前項(xiàng)相同，測(cè)量所得數(shù)據(jù)填入表1-5中。表1-5開(kāi)路620510390300200100100五、思考題有一個(gè)線性電阻=200W，用電壓表、電流表測(cè)電阻，已知電壓表內(nèi)阻=10KW，電流表內(nèi)阻W，問(wèn)電壓表與電流表怎樣接法其誤差較??？六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 用坐標(biāo)紙畫(huà)出各元件的伏安特性曲線，并作出必要的分析。2. 回答思考題，并畫(huà)出測(cè)量電路圖。實(shí)驗(yàn)二 基爾霍夫定律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 驗(yàn)證基爾霍夫電流、電壓定律，加深對(duì)基爾霍夫定律的理解。2. 加深對(duì)電流

9、、電壓參考方向的理解。二、實(shí)驗(yàn)原理基爾霍夫定律是集總電路的基本定律。它包括電流定律和電壓定律?；鶢柣舴螂娏鞫桑↘CL）：在集總電路中，任何時(shí)刻，對(duì)任一節(jié)點(diǎn)，所有支路電流的代數(shù)和恒等于零?；鶢柣舴螂妷憾桑↘VL）：在集總電路中，任何時(shí)刻，沿任一回路所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零。三、儀器設(shè)備1. 電路分析實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)2. 直流毫安表二只3. 數(shù)字萬(wàn)用表一臺(tái)圖2-1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1. 實(shí)驗(yàn)前先任意設(shè)定三條支路的電流參考方向，可采用如圖2-1中、所示。2. 按圖2-1所示接線。3. 按圖2-1分別將、兩路直流穩(wěn)壓電源接入電路，令=3V，=6V，1KW、1KW、1KW。4. 將直流毫安表串聯(lián)在、支

10、路中（注意：直流毫安表的“+、”極與電流的參考方向）5. 確認(rèn)連線正確后，再通電，將直流毫安表的值記錄在表2-1內(nèi)。6. 用數(shù)字萬(wàn)用表分別測(cè)量?jī)陕冯娫醇半娮柙系碾妷褐?，記錄在?-1內(nèi)表2-1被測(cè)量(mA)(mA)(mA)(V)(V)(V)計(jì)算量測(cè)量值相對(duì)誤差五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 選定實(shí)路電路中的任一個(gè)節(jié)點(diǎn)，將測(cè)量數(shù)據(jù)代入基爾霍夫電流定律加以驗(yàn)證。2. 選定實(shí)驗(yàn)電路中的任一閉合電路，將測(cè)量數(shù)據(jù)代入基爾霍夫電壓定律，加以驗(yàn)證。3. 將計(jì)算值與測(cè)量值比較，分析誤差原因。實(shí)驗(yàn)三 疊加定理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 驗(yàn)證疊加定理2. 正確使用直流穩(wěn)壓電源和萬(wàn)用電表。二、實(shí)驗(yàn)原理疊加原理不僅適用于線性直流電路

11、，也適用于線性交流電路，為了測(cè)量方便，我們用直流電路來(lái)驗(yàn)證它。疊加原理可簡(jiǎn)述如下：在線性電路中，任一支路中的電流（或電壓）等于電路中各個(gè)獨(dú)立源分別單獨(dú)作用時(shí)在該支電路中產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和，所謂一個(gè)電源單獨(dú)作用是指除了該電源外其他所有電源的作用都去掉，即理想電壓源所在處用短路代替，理想電流源所在處用開(kāi)路代替，但保留它們的內(nèi)阻，電路結(jié)構(gòu)也不作改變。由于功率是電壓或電流的二次函數(shù)，因此疊加定理不能用來(lái)直接計(jì)算功率。例如在圖3-1中顯然圖3-1三、儀器設(shè)備1. 電路分析實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)2. 直流毫安表二只3. 數(shù)字萬(wàn)用表一臺(tái)四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟實(shí)驗(yàn)線路如圖3-2所示表3-1實(shí)驗(yàn)值計(jì)算值(mA)(V)

12、(V)(V)(mA)(V)(V)(V)、同時(shí)作用單獨(dú)作用單獨(dú)作用1 實(shí)驗(yàn)箱電源接通220V電源，調(diào)節(jié)輸出電壓，使第一路輸出端電壓=10V；第二路輸出端電壓=6V，（須用萬(wàn)用表重新測(cè)定），斷開(kāi)電源開(kāi)關(guān)待用。按圖3-2接線，調(diào)到1K，經(jīng)教師檢查線路后，再接通電源開(kāi)關(guān)。2測(cè)量、同時(shí)作用和分別單獨(dú)作用時(shí)的支路電流，并將數(shù)據(jù)記入表格3-1中。注意：一個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)，另一個(gè)電源需從電路中取出，并將空出的兩點(diǎn)用導(dǎo)線連起來(lái)。還要注意電流（或電壓）的正、負(fù)極性。（注意：用指針表時(shí)，凡表針?lè)雌谋硎驹摿康膶?shí)際方向與參考方向相反，應(yīng)將表針?lè)催^(guò)來(lái)測(cè)量，數(shù)值取為負(fù)值！）3 選一個(gè)回路，測(cè)定各元件上的電壓，將數(shù)據(jù)記入表

13、格3-1中。圖3-2五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證支路的電流是否符合疊加原理，并對(duì)實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行適當(dāng)分析。2. 用實(shí)測(cè)電流值、電阻值計(jì)算電阻所消耗的功率為多少？能否直接用疊加原理計(jì)算？試用具體數(shù)值說(shuō)明之。實(shí)驗(yàn)四 戴維南定理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 驗(yàn)證戴維南定理2. 測(cè)定線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)的外特性和戴維南等效電路的外特性。二、實(shí)驗(yàn)原理戴維南定理指出：任何一個(gè)線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于外電路而言，總可以用一個(gè)理想電壓源和電阻的串聯(lián)形式來(lái)代替，理想電壓源的電壓等于原一端口的開(kāi)路電壓，其電阻（又稱等效內(nèi)阻）等于網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源置零時(shí)的入端等效電阻，見(jiàn)圖4-1。圖4-1 圖4-21. 開(kāi)路電壓的測(cè)量方法方法

14、一：直接測(cè)量法。當(dāng)有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻與電壓表的內(nèi)阻相比可以忽略不計(jì)時(shí)，可以直接用電壓表測(cè)量開(kāi)路電壓。方法二：補(bǔ)償法。其測(cè)量電路如圖4-2所示，為高精度的標(biāo)準(zhǔn)電壓源，為標(biāo)準(zhǔn)分壓電阻箱，為高靈敏度的檢流計(jì)。調(diào)節(jié)電阻箱的分壓比，、兩端的電壓隨之改變，當(dāng)時(shí)，流過(guò)檢流計(jì)的電流為零，因此式中為電阻箱的分壓比。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電壓和分壓比就可求得開(kāi)路電壓，因?yàn)殡娐菲胶鈺r(shí)，不消耗電能，所以此法測(cè)量精度較高。2. 等效電阻的測(cè)量方法對(duì)于已知的線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)，其入端等效電阻可以從原網(wǎng)絡(luò)計(jì)算得出，也可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)出，下面介紹幾種測(cè)量方法：方法一：將有源二端網(wǎng)絡(luò)中的獨(dú)立源都去掉，在端外加一已知電壓，測(cè)量一端口的總電流

15、，則等效電阻。實(shí)際的電壓源和電流源都具有一定的內(nèi)阻，它并不能與電源本身分開(kāi)，因此在去掉電源的同時(shí)，也把電源的內(nèi)阻去掉了，無(wú)法將電源內(nèi)阻保留下來(lái)，這將影響測(cè)量精度，因而這種方法只適用于電壓源內(nèi)阻較小和電流源內(nèi)阻較大的情況。方法二：測(cè)量端的開(kāi)路電壓及短路電流則等效電阻這種方法適用于端等效電阻較大，而短路電流不超過(guò)額定值的情形，否則有損壞電源的危險(xiǎn)。圖4-3圖4-4方法三：兩次電壓測(cè)量法測(cè)量電路如圖4-3所示，第一次測(cè)量端的開(kāi)路，第二次在端接一已知電阻（負(fù)載電阻），測(cè)量此時(shí)、端的負(fù)載電壓，則、端的等效電阻為：第三種方法克服了第一和第二種方法的缺點(diǎn)和局限性，在實(shí)際測(cè)量中常被采用。3. 如果用電壓等于開(kāi)

16、路電壓的理想電壓源與等效電阻相串聯(lián)的電路（稱為戴維南等效電路，參見(jiàn)圖4-4）來(lái)代替原有源二端網(wǎng)絡(luò)，則它的外特性應(yīng)與有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性完全相同。實(shí)驗(yàn)原理電路見(jiàn)圖4-5b。(a) (b)圖4-5三、預(yù)習(xí)內(nèi)容在圖4-5(a)中設(shè)=10V，=6V，=1KW，根據(jù)戴維南定理將AB以左的電路化簡(jiǎn)為戴維南等效電路。即計(jì)算圖示虛線部分的開(kāi)路電壓，等效內(nèi)阻及A、B直接短路時(shí)的短路電流之值，填入自擬的表格中。四、儀器設(shè)備1. 電路分析實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)2. 直流毫安表一只3. 數(shù)字萬(wàn)用表一臺(tái)五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1. 用戴維南定理求支路電流測(cè)定有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓和等效電阻按圖4-5(a)接線，經(jīng)檢查無(wú)誤后，采用直接測(cè)量

17、法測(cè)定有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓。電壓表內(nèi)阻應(yīng)遠(yuǎn)大于二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻。用兩種方法測(cè)定有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻A. 采用原理中介紹的方法二測(cè)量：首先利用上面測(cè)得的開(kāi)路電壓和預(yù)習(xí)中計(jì)算出的估算網(wǎng)絡(luò)的短路電流大小，在之值不超過(guò)直流穩(wěn)壓電源電流的額定值和毫安表的最大量限的條件下，可直接測(cè)出短路電流，并將此短路電流數(shù)據(jù)記入表格4-1中。B. 采用原理中介紹的方法三測(cè)量：接通負(fù)載電阻，調(diào)節(jié)電位器，使=1KW，使毫安表短接，測(cè)出此時(shí)的負(fù)載端電壓，并記入表格4-1中。表4-1項(xiàng)目（V）（V）(mA)（W）數(shù)值取A、B兩次測(cè)量的平均值作為（的計(jì)算在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中完成）2. 測(cè)定有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性調(diào)節(jié)電位器即改變負(fù)載電

18、阻之值，在不同負(fù)載的情況下，測(cè)量相應(yīng)的負(fù)載端電壓和流過(guò)負(fù)載的電流，共取五個(gè)點(diǎn)將數(shù)據(jù)記入自擬的表格中。測(cè)量時(shí)注意，為了避免電表內(nèi)阻的影響，測(cè)量電壓時(shí)，應(yīng)將接在AC間的毫安表短路，測(cè)量電流時(shí)，將電壓表從A、B端拆除。若采用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量，要特別注意換檔。3. 測(cè)定戴維南等效電路的外特性。將另一路直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓調(diào)節(jié)到等于實(shí)測(cè)的開(kāi)路電壓值，以此作為理想電壓源，調(diào)節(jié)電位器，使，并保持不變，以此作為等效內(nèi)阻，將兩者串聯(lián)起來(lái)組成戴維南等效電路。按圖4-5(b)接線，經(jīng)檢查無(wú)誤后，重復(fù)上述步驟測(cè)出負(fù)載電壓和負(fù)載電流，并將數(shù)據(jù)記入自擬的表格中。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 應(yīng)用戴維南定理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算支路的

19、電流，并與計(jì)算值進(jìn)行比較。2. 在同一坐標(biāo)紙上作出兩種情況下的外特性曲線，并作適當(dāng)分析。判斷戴維南定理的正確性。實(shí)驗(yàn)五 運(yùn)算放大器和受控源一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 獲得運(yùn)算放大器有源器件的感性認(rèn)識(shí)。2. 測(cè)試受控源特性，加深對(duì)它的理解，二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明1. 運(yùn)算放大器是一種有源三端元件，圖5-1(a)為運(yùn)放的電路符號(hào)。(a) (b)圖5-1它有兩個(gè)輸入端，一個(gè)輸出端和一個(gè)對(duì)輸入和輸出信號(hào)的參考地線端。“+”端稱為非倒相輸入端，信號(hào)從非倒相輸入端輸入時(shí)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)對(duì)參考地線端來(lái)說(shuō)極性相同?！啊倍朔Q為倒相輸入端，信號(hào)從倒相輸入端輸入時(shí)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)對(duì)參考地線端來(lái)說(shuō)極性相反。運(yùn)算放大器的輸出端電壓

20、其中是運(yùn)算放大器的開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)。在理想情況下，和輸入電阻均為無(wú)窮大，因此有，上述式子說(shuō)明：（1）運(yùn)算放大器的“+”端與“”端之間等電位，通常稱為“虛短路”。（2）運(yùn)算放大器的輸入端電流等于零。稱為“虛斷路”。此外，理想運(yùn)算放大器的輸出電阻為零。這些重要性質(zhì)是簡(jiǎn)化分析含運(yùn)算放大器電路的依據(jù)。除了兩個(gè)輸入端、一個(gè)輸出端和一個(gè)參考地線端外，運(yùn)算放大器還有相對(duì)地線端的電源正端和電源負(fù)端。運(yùn)算放大器的工作特性是在接有正、負(fù)電源（工作電源）的情況下才具有的。運(yùn)算放大器的理想電路模型為一受控電源。如圖5-1(b)所示。在它的外部接入不同的電路元件可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的模擬運(yùn)算或模擬變換，它的應(yīng)用極其廣泛。含有運(yùn)

21、算放大器的電路是一種有源網(wǎng)絡(luò)，在電路實(shí)驗(yàn)中主要研究它的端口特性以了解其功能。本次實(shí)驗(yàn)將要研究由運(yùn)算放大器組成的幾種基本受控源電路。2. 圖5-2所示的電路是一個(gè)電壓控制型電壓源（vcvs）。由于運(yùn)算放大器的“+”和“”端為虛短路，有故又因所以圖5-2圖5-3即運(yùn)算放大器的輸出電壓受輸入電壓的控制，它的理想電路模型如圖5-3所示。其電壓比無(wú)量綱，稱為電壓放大倍數(shù)。該電路是一個(gè)非倒相比例放大器，其輸入和輸出端鈕有公共接地點(diǎn)。這種聯(lián)接方式稱為共地聯(lián)接。3. 將圖5-2電路中的看作一個(gè)負(fù)載電阻，這個(gè)電路就成為一個(gè)電壓控制型電流源(vccs)如圖5-4所示，運(yùn)算放大器的輸出電流圖5-4 圖5-5即只受運(yùn)

22、算放大器輸入電壓的控制，與負(fù)載電阻無(wú)關(guān)。圖5-5是它的理想電路模型。比例系數(shù)：具有電導(dǎo)的量綱稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。圖5-4所示電路中，輸入、輸出無(wú)公共接地點(diǎn)，這種聯(lián)接方式稱為浮地聯(lián)接。4. 一個(gè)簡(jiǎn)單的電流控制型電壓源(ccvs)電路如圖5-6所示。由于運(yùn)算放大器的“+”端接地，即，所以“”端電壓也為零，在這種情況下，運(yùn)算放大器的“”端稱為“虛地點(diǎn)”，顯然流過(guò)電阻的電流即為網(wǎng)絡(luò)輸入端口電流，運(yùn)算放大器的輸出電壓，它受電流所控制。圖5-7是它的理想電路模型。其比例系數(shù)：具有電阻的量綱、稱為轉(zhuǎn)移電阻，聯(lián)接方式為共地聯(lián)接。圖5-6 圖5-75. 運(yùn)算放大器還可構(gòu)成一個(gè)電流控制電流源(cccs)如圖5-8所示，

23、由于圖5-8圖5-9即輸出電流受輸入端口電流的控制，與負(fù)載電阻無(wú)關(guān)。它的理想電路模型如圖5-9所示。其電流比無(wú)量綱稱為電流放大系數(shù)。這個(gè)電路實(shí)際上起著電流放大的作用，聯(lián)接方式為浮地聯(lián)接。6. 本次實(shí)驗(yàn)中，受控源全部采用直流電源激勵(lì)（輸入），對(duì)于交流電源激勵(lì)和其它電源激勵(lì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全相同。由于運(yùn)算放大器的輸出電流較小，因此測(cè)量電壓時(shí)必須用高內(nèi)阻電壓表，如用萬(wàn)用表等。三、儀器設(shè)備1. 電路分析實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái)2. 直流毫安表二只3. 數(shù)字萬(wàn)用表一臺(tái)圖5-10四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1. 測(cè)試電壓控制電壓源和電壓控制電流源特性。實(shí)驗(yàn)線路及參數(shù)如圖5-10所示。表5-1給定值（V）012vcvs測(cè)量值（V）計(jì)算

24、值/vccs測(cè)量值(mA)計(jì)算值(s)/電路接好后，先不給激勵(lì)電源,將運(yùn)算放大器“+”端對(duì)地短路，接通實(shí)驗(yàn)箱電源工作正常時(shí)，應(yīng)有=0和=0。接入激勵(lì)電源，取分別為、1V、V、2V、V（操作時(shí)每次都要注意測(cè)定一下），測(cè)量及值并逐一記入表5-1中保持為伏，改變（即）的阻值，分別測(cè)量及值并逐一記入表5-2中。表5-2給定值（KW）12345vcvs測(cè)量值（V）計(jì)算值vccs測(cè)量值(mA)計(jì)算值(s)核算表5-1和表5-2中的各和值，分析受控源特性。2. 測(cè)試電流控制電壓源特性實(shí)驗(yàn)電路如圖5-11所示，輸入電流由電壓源與串聯(lián)電阻所提供。圖5-11給定為1KW，為V，改變的阻值，分別測(cè)量和的值，并逐一記

25、錄于表5-3中，注意的實(shí)際方向。表5-3給定值（KW）12345測(cè)量值（mA）（V）計(jì)算值（W）保持為V，改變?yōu)?KW的阻值，分別測(cè)量和的值，并逐一記錄于表5-4中。表5-4給定值（KW）12345測(cè)量值（mA）（V）計(jì)算值（W）核算表5-3和表5-4中的各值，分析受控源特性。3. 測(cè)試電流控制電流源特性，實(shí)驗(yàn)電路及參數(shù)如圖5-12所示。 給定為伏，為3千歐，和為1千歐，負(fù)載分別取千歐、2千歐、3千圖5-12歐逐一測(cè)量并記錄及的數(shù)值。保持為伏，為1千歐，和為1千歐，分別取為3千歐、2.5千歐、2千歐、千歐、1千歐，逐一測(cè)量并記錄及的數(shù)值。保持為伏，為1千歐、為3千歐，分別?。ɑ颍?千歐、2千

26、歐、3千歐、4千歐、5千歐，逐一測(cè)量并記錄及的數(shù)值。以上各實(shí)驗(yàn)記錄表格仿前自擬。核算各種電路參數(shù)下的值，分析受控源特性。五、注意事項(xiàng)1. 實(shí)驗(yàn)電路確認(rèn)無(wú)誤后，方可接通電源，每次在運(yùn)算放大器外部換接電路元件時(shí)，必須先斷開(kāi)電源。2. 實(shí)驗(yàn)中，作受控源的運(yùn)算放大器輸出端不能與地端短接。3. 做電流源實(shí)驗(yàn)時(shí)，不要使電流源負(fù)載開(kāi)路。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 整理各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并從原理上加以討論和說(shuō)明。2. 寫(xiě)出通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)際受控源特性所加深的認(rèn)識(shí)。3. 試分析引起本次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差的原因。實(shí)驗(yàn)六一階、二階動(dòng)態(tài)電路一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?加深對(duì)RC微分電路和積分電路過(guò)渡過(guò)程的理解。2研究、電路的過(guò)渡過(guò)程。二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明1用

27、示波器研究微分電路和積分電路。(1) 微分電路微分電路在脈沖技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用。在圖8-1電路中， (1)即輸出電壓與電容電壓對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)成正比。當(dāng)電路的時(shí)間常數(shù)很小, 時(shí), 輸入電壓與電容電壓近似相等 (2)將(2)代入(1)得 (3)即: 當(dāng)很小時(shí), 輸出電壓近似與輸入電壓對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)成正比, 所以稱圖8-1電路為“微分電路”。圖8-1 圖8-2(2) 積分電路將圖8-1電路中的R、C位置對(duì)調(diào), 就得到圖8-2電路。電路中 (4)即輸出電壓與電阻電壓對(duì)時(shí)間的積分成正比。當(dāng)電路的時(shí)間常數(shù)很大、時(shí), 輸入電壓與電阻電壓近似相等, (5)將(5)代入(4)時(shí) (6)即: 當(dāng)很大時(shí), 輸出電壓近似

28、與輸入電壓對(duì)時(shí)間的積分成正比, 所以稱圖8-2電路為“積分電路”。2、電路的過(guò)渡過(guò)程。(1)將圖8-3電路接至直流電壓, 當(dāng)電路參數(shù)不同時(shí),電路的過(guò)渡過(guò)程有不同的特點(diǎn): 圖8-3 圖8-4當(dāng)時(shí), 過(guò)渡過(guò)程中的電壓、電流具有非周期振蕩的特點(diǎn)。當(dāng)時(shí)，過(guò)渡過(guò)程中的電壓、電流具有“衰減振蕩”的特點(diǎn)：此時(shí)衰減系數(shù)是在情況下的振蕩角頻率，習(xí)慣上稱為無(wú)阻尼振蕩電路的固有角頻率，在時(shí)，放電電路的固有振蕩角頻率將隨增加而下降，當(dāng)電阻時(shí)，過(guò)程就變?yōu)榉钦袷幮再|(zhì)了。(2)將圖8-4電路接直流電壓,當(dāng)電路參數(shù)不同時(shí),其過(guò)渡過(guò)程也有不同的特點(diǎn):當(dāng)時(shí), 響應(yīng)是非振蕩性質(zhì)的。當(dāng)時(shí)，響應(yīng)將形成衰減振蕩。這時(shí)電路的衰減系數(shù)。3如

29、何用示波器觀察電路的過(guò)渡過(guò)程電路中的過(guò)渡過(guò)程,一般經(jīng)過(guò)一般時(shí)間后,便達(dá)到穩(wěn)定。由于這一過(guò)程不是重復(fù)的，所以無(wú)法用普通的陰極示波器來(lái)觀察（因?yàn)槠胀ㄊ静ㄆ髦荒茱@示重復(fù)出現(xiàn)的、即周期性的波形）。為了能利用普通示波器研究一個(gè)電路接到直流電壓時(shí)的過(guò)渡過(guò)程，可以采用下面的方法。圖8-5在電路上加一個(gè)周期性的“矩形波”電壓(圖8-5)。它對(duì)電路的作用可以這樣來(lái)理解：在、等時(shí)刻，輸入電壓由零跳變?yōu)?這相當(dāng)于使電路突然在與一個(gè)直流電壓接通；在、等時(shí)刻，輸入電壓又由跳變?yōu)榱?，這相當(dāng)于使電路輸入端突然短路。由于不斷地使電路接通與短路，電路中便出現(xiàn)重復(fù)性的過(guò)渡過(guò)程，這樣就可以用普通示波器來(lái)觀察了。如果要求在矩形波作用

30、的半個(gè)周期內(nèi)，電路的過(guò)渡過(guò)程趨于穩(wěn)態(tài)，則矩形波的周期應(yīng)足夠大。三、儀器設(shè)備1雙蹤示波器1臺(tái)2方波發(fā)生器1臺(tái)3電路分析實(shí)驗(yàn)箱1臺(tái)四、預(yù)習(xí)內(nèi)容1. 圖8-6電路中設(shè); u入為一階躍電壓, 其幅度為U=3V; C=20mF。試分別畫(huà)出R=100K, R=10K。R=1K時(shí)u出的曲線。圖8-62. 圖8-7電路中設(shè)u入為一矩形脈沖電壓, 其幅度為U=6伏, 頻率為mF, 試分別畫(huà)出R=100K及R=10K時(shí)u出的波形。圖8-73圖8-8電路中，設(shè)u入為一矩形脈沖電壓，其幅度為U=6伏, 頻率為mF, R=10K。試畫(huà)出u出的波形。 圖8-84已知圖8-3, 、串聯(lián)電路中, , ,定性判斷及兩種情況下的

31、波形是否振蕩。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1按圖8-9接線, 用示波器觀察作為電源的矩形脈沖電壓。周期T=1ms。2按圖8-10接線, 使R為10K, 分別觀察和記錄m、m、1m熒光屏上顯示的波形。圖8-9圖8-103按圖8-11接線。使R為10K, 分別觀察和記錄m、m兩種情況下熒光屏上顯示的波形。圖8-114按圖8-3電路接線H, 接入的矩形脈沖觀察并描繪及兩種情況下的波形。記錄必要的數(shù)據(jù)。5按圖8-4接線,接入的矩形脈沖觀察并描繪及, 三種情況下的波形并記錄必要的數(shù)據(jù)。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1將實(shí)驗(yàn)任務(wù)1、2、3、4、5 中記錄的波形整理在坐標(biāo)紙上。2總結(jié)微分和積分電路區(qū)別。實(shí)驗(yàn)七R、L、C元件性能的研

32、究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 用伏安法測(cè)定電阻、電感和電容元件的交流阻抗及其參數(shù)、之值。2. 研究、元件阻抗隨頻率變化的關(guān)系。3. 學(xué)會(huì)使用交流儀器。二、實(shí)驗(yàn)說(shuō)明電阻、電感和電容元件都是指理想的線性二端元件。1. 電阻元件：在任何時(shí)刻電阻兩端的電壓與通過(guò)它的電流都服從歐姆定律。即式中是一個(gè)常數(shù)，稱為線性非時(shí)變電阻，其大小與、的大小及方向無(wú)關(guān)，具有雙向性。它的伏安特性是一條通過(guò)原點(diǎn)的直線。在正弦電路中，電阻元件的伏安關(guān)系可表示為：式中為常數(shù)，與頻率無(wú)關(guān)，只要測(cè)量出電阻端電壓和其中的電流便可計(jì)算出電阻的阻值。電阻元件的一個(gè)重要特征是電流與電壓同相。2. 電感元件電感元件是實(shí)際電感器的理想化模型。它只具有儲(chǔ)存

33、磁場(chǎng)能量的功能。它是磁鏈與電流相約束的二端元件。即：式中表示電感，對(duì)于線性非時(shí)變電感，是一個(gè)常數(shù)。電感電壓在圖示關(guān)聯(lián)參考方向下為：在正弦電路中：式中稱為感抗，其值可由電感電壓、電流有效值之比求得。即。當(dāng)常數(shù)時(shí)，與頻率成正比，越大，越大，越小，越小，電感元件具有低通高阻的性質(zhì)。若為已知，則電感元件的電感為：（9-1）理想電感的特征是電流滯后于電壓3. 電容元件：電容元件是實(shí)際電容器的理想化模型，它只具有儲(chǔ)存電場(chǎng)能量的功能，它是電荷與電壓相約束的元件。即：式中表示電容，對(duì)于線性非時(shí)變電容，是一個(gè)常數(shù)。電容電流在關(guān)聯(lián)參考方向下為：在正弦電路中或式中稱為容抗。其值為，可由實(shí)驗(yàn)測(cè)出。當(dāng)=常數(shù)時(shí)，與成反比

34、，越大，越小，電容元件具有高通低阻和隔斷直流的作用。當(dāng)為已知時(shí)，電容元件的電容為：（9-2）電容元件的特點(diǎn)是電流的相位超前于電壓。三、儀器設(shè)備1. 電路分析實(shí)驗(yàn)箱一臺(tái) （用RLC串聯(lián)與諧振電路部分的元件參數(shù)）2. 功率信號(hào)發(fā)生器 一臺(tái)3. 交流毫伏表一只3. 數(shù)字萬(wàn)用表一只四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（1） 測(cè)定電阻、電感和電容元件的交流阻抗及其參數(shù)：圖9-11. 按圖9-1接線確認(rèn)無(wú)誤后，將信號(hào)發(fā)生器的頻率調(diào)節(jié)到50Hz，并保持不變，分別接通、元件的支路。改變信號(hào)發(fā)生器的電壓（每一次都要用萬(wàn)用表進(jìn)行測(cè)量），使之分別等于表9-1中的數(shù)值，再用萬(wàn)用表測(cè)出相應(yīng)的電流值，并將數(shù)據(jù)記錄于表9-1中。（注意：電感

35、本身還有一個(gè)電阻值）50Hz表9-1信號(hào)發(fā)生器輸出元件電流 電壓被測(cè)元件（伏）0246810=1KW（毫安）=H（毫安）=2mF（毫安）2. 以測(cè)得的電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)，分別作出電阻、電感和電容元件的有效值的伏安特性曲線（均為直線），如圖9-2所示。在直線上任取一點(diǎn)A，過(guò)A點(diǎn)作橫軸的垂線，交于B點(diǎn)，則OB代表電壓，AB代表電流，則同理： 圖9-2再按式9-1，9-2計(jì)算出和（此項(xiàng)可留到實(shí)驗(yàn)報(bào)告中完成）。（2）測(cè)定阻抗與頻率的關(guān)系：1. 按圖9-1接線，經(jīng)檢查無(wú)誤后，把信號(hào)發(fā)生器的輸出電壓調(diào)至5伏，分別測(cè)量在不同頻率時(shí)，各元件上的電流值，將數(shù)據(jù)記入表9-2中。測(cè)量、元件上的電流值時(shí)，應(yīng)在

36、、元件支路中串聯(lián)一個(gè)電阻=100W，然后用交流毫伏表測(cè)量電阻上的電壓，通過(guò)歐姆定律計(jì)算出電阻上的電流值，即、元件上的電流值。（注意：電感本身還有一個(gè)電阻值）=5伏表9-2被測(cè)元件=1KW=2mF信號(hào)源頻率(Hz)501002005010020050100200電流(A)阻抗(W)2. 把圖9-1中，、全部并聯(lián)接入電路中，保持信號(hào)源頻率=50Hz，輸出電壓=5伏，測(cè)量各支路電流及總電流，從而驗(yàn)證基爾霍夫電流定律的正確性。五、思考題1. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，說(shuō)明各元件的阻抗與哪些因素有關(guān)？并比較、元件在交、直流電路中的性能。2. 對(duì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2進(jìn)行分析，從理論上說(shuō)明總電流與各支路電流的關(guān)系。3. 你能分析

37、出產(chǎn)生本次實(shí)驗(yàn)誤差的原因嗎？六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 按要求計(jì)算各元件參數(shù)。2. 回答思考題1、2、3。實(shí)驗(yàn)八 RLC串聯(lián)電路的幅頻特性與諧振現(xiàn)象一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)定R、L、C串聯(lián)諧振電路的頻率特性曲線。2觀察串聯(lián)諧振現(xiàn)象，了解電路參數(shù)對(duì)諧振特性的影響。二、實(shí)驗(yàn)原理1R、L、C串聯(lián)電路(圖10-1)的阻抗是電源頻率的函數(shù)，即：當(dāng)時(shí)，電路呈現(xiàn)電阻性，一定時(shí)，電流達(dá)最大，這種現(xiàn)象稱為串聯(lián)諧振，諧振時(shí)的頻率稱為諧振頻率，也稱電路的固有頻率。即或上式表明諧振頻率僅與元件參數(shù)L、C有關(guān)，而與電阻R無(wú)關(guān)。圖10-12電路處于諧振狀態(tài)時(shí)的特征： 復(fù)阻抗Z達(dá)最小，電路呈現(xiàn)電阻性，電流與輸入電壓同相。 電感電壓與電容電壓數(shù)值相等，相位相反。此時(shí)電感電壓(或電容電壓)為電源電壓的Q倍，Q稱為品質(zhì)因數(shù)，即在L和C為定值時(shí)，Q值僅由回路電阻R的大小來(lái)決定。 在激勵(lì)電