電路實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書4個(gè)實(shí)驗(yàn)2014.10

1、實(shí)驗(yàn)一 疊加原理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、學(xué)會(huì)使用直流穩(wěn)壓電源和萬(wàn)用表2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明線性電路的疊加原理二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、雙路直流穩(wěn)壓電源一臺(tái)2、數(shù)字萬(wàn)用表一塊3、實(shí)驗(yàn)電路板一塊三、實(shí)驗(yàn)原理由疊加原理：在線性電路中，有多個(gè)電源同時(shí)作用時(shí)，在電路的任何部分產(chǎn)生的電流或電壓，等于這些電源分別單獨(dú)作用時(shí)在該部分產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。為了驗(yàn)證疊加原理，實(shí)驗(yàn)電路如圖1-1所示。當(dāng)和同時(shí)作用時(shí)，在某一支路中所產(chǎn)生的電流，應(yīng)為單獨(dú)作用在該支路中所產(chǎn)生的電流和單獨(dú)作用在該支路中所產(chǎn)生的電流之和，即+。實(shí)驗(yàn)中可將電流表串聯(lián)接入到所測(cè)量的支路中，分別測(cè)量出在和單獨(dú)作用時(shí)，以及它們共同作用時(shí)的電流值來(lái)驗(yàn)證疊加原理。圖1-1

2、 疊加原理實(shí)驗(yàn)電路四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、直流穩(wěn)壓電源和萬(wàn)用表的使用參見(jiàn)本書的附錄一、和附錄二，掌握直流穩(wěn)壓電源和萬(wàn)用表的使用。2、驗(yàn)證疊加原理實(shí)驗(yàn)電路如圖1-1所示，、由直流穩(wěn)壓電源供給。、兩電源是否作用于電路，分別由開(kāi)關(guān)、來(lái)控制。實(shí)驗(yàn)前先檢查電路，調(diào)節(jié)兩路穩(wěn)壓電源使、，進(jìn)行以下測(cè)試，并將數(shù)據(jù)填入表1-1中。（1）單獨(dú)作用時(shí)（置“”處，置“”處），測(cè)量各支路的電流。（2）單獨(dú)作用時(shí)（置“”處，置“”處），測(cè)量各支路的電流。（3）、共同作用時(shí)(置“”處，置“”處)，測(cè)量各支路的電流。表1-1 數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算（mA）(mA)(mA)電源電壓測(cè)量計(jì)算誤差測(cè)量計(jì)算誤差測(cè)量計(jì)算誤差五、預(yù)習(xí)要求1、認(rèn)真閱

3、讀本書附錄中對(duì)穩(wěn)壓電源的介紹，掌握穩(wěn)壓電源的使用方法。2、認(rèn)真閱讀本書附錄中對(duì)萬(wàn)用表的介紹，掌握測(cè)量直流電壓、電流，交流電壓及電阻值的使用方法。3、復(fù)習(xí)疊加原理的理論說(shuō)明，根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路及元件參數(shù)進(jìn)行理論計(jì)算。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1、分析表1-1中的測(cè)量結(jié)果，驗(yàn)證疊加原理。2、根據(jù)圖1-1所示的實(shí)驗(yàn)電路。根據(jù)理論計(jì)算值和實(shí)驗(yàn)測(cè)量結(jié)果，加以比較。3、總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)的收獲和體會(huì)。七、思考題1、使用穩(wěn)壓電源時(shí)應(yīng)該注意哪幾點(diǎn)？2、使用萬(wàn)用表時(shí)應(yīng)該注意哪幾點(diǎn)？ 3、疊加原理的應(yīng)用條件是什么?實(shí)驗(yàn)二 戴維南定理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、進(jìn)一步熟悉使用直流穩(wěn)壓電源和萬(wàn)用表。2、用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證戴維南定理，加深對(duì)戴維南定理的理解

4、。3、掌握測(cè)量開(kāi)路電壓和等效電阻的方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、雙路直流穩(wěn)壓電源一臺(tái)2、指針萬(wàn)用表和數(shù)字萬(wàn)用表各一塊3、電流表一塊 4、實(shí)驗(yàn)電路板一塊三、實(shí)驗(yàn)原理由戴維南定理：線性有源單口網(wǎng)絡(luò)，就其端口來(lái)看，可以等效為一個(gè)電壓源和電阻串聯(lián)。該電壓源等于網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓，該電阻等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源為零值時(shí)所得的網(wǎng)絡(luò)等效電阻。圖2-2 戴維南等效電路圖2-1 戴維南定理實(shí)驗(yàn)電路 實(shí)驗(yàn)電路如圖2-1所示。把A-B端口左邊的電路看作是以A-B為端口的有源單口網(wǎng)絡(luò)，把這個(gè)單口網(wǎng)絡(luò)等效為和串聯(lián)的支路，最后再與構(gòu)成戴維南等效電路，如圖2-2所示。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1、測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓按圖2-1接線，C端與

5、C端接通電源（12V），A端與A端斷開(kāi)，B與B端斷開(kāi)，用萬(wàn)用表（直流電壓檔）測(cè)量A-B兩端的電壓，此時(shí)電壓表測(cè)量的電壓就是有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓既為戴維南等效電路中的電壓源電壓，記入表2-1中。2、測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流按圖2-1接線，C端與C端接通電源（12V），A端與A端接一個(gè)電流表， A端到B端到B端用一根導(dǎo)線連起來(lái)。此時(shí)電流表測(cè)量的電流就是有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流，記入表2-1中。3、 測(cè)量有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻由以下三種方法得到，并將結(jié)果填入表2-1中。（1）根據(jù)上面步驟1和步驟2的測(cè)量結(jié)果，有源二端網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)路電壓和有源二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流，由計(jì)算得到。（2）按圖2-1接線，C端與C

6、端用導(dǎo)線連接起來(lái)（去掉電源），A端與A端斷開(kāi)，B與B端斷開(kāi)，用萬(wàn)用表（歐姆檔）測(cè)量無(wú)源二端網(wǎng)絡(luò)A-B兩端的等效電阻。（3）重復(fù)步驟1，測(cè)A-B兩端開(kāi)路電壓。再將接入電路，用導(dǎo)線連接A端與A端，B端與B端。用萬(wàn)用表（直流電壓檔）測(cè)量負(fù)載兩端電壓，調(diào)節(jié)可變電阻使得，此時(shí)（的值用萬(wàn)用表的歐姆檔測(cè)出）。表2-1 數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算項(xiàng)目開(kāi)路電壓(V)短路電流(mA)等效電阻（）直接測(cè)量測(cè)量值計(jì)算值4、驗(yàn)證戴維南定理按圖2-1接線，A端與B端之間分別接電阻1K和2K，C端與C端之間接通電源，分別測(cè)量電阻為1K和2K時(shí)的電壓和電流，填入表2-2中。再按圖2-2接線，A端與B端之間分別接電阻1K和2K，再測(cè)量電阻

7、為1K和2K時(shí)的電壓和電流，填入表2-2中。比較圖2-1和圖2-2所測(cè)量的結(jié)果來(lái)驗(yàn)證戴維南定理。表2-2 數(shù)據(jù)記錄與計(jì)算電阻值負(fù)載電壓（V）負(fù)載電流（A）計(jì)算值圖2-1測(cè)量值圖2-2測(cè)量值計(jì)算值圖2-1測(cè)量值圖2-2測(cè)量值RL1KRL2K五、預(yù)習(xí)要求1. 認(rèn)真閱讀本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)步驟，學(xué)會(huì)自己連接實(shí)驗(yàn)電路的技能。2. 復(fù)習(xí)戴維南定理的理論說(shuō)明。3. 根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路及元件參數(shù)進(jìn)行電路計(jì)算。六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析1分析比較表2-1、表2-2的測(cè)量結(jié)果，驗(yàn)證戴維南定理。2總結(jié)本次實(shí)驗(yàn)的收獲和體會(huì)。七、思考題1使用戴維南定理的條件是什么？2要得到戴維南等效電路需要知道那幾個(gè)量？ 實(shí)驗(yàn)三 受控源電路的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)?/p>

8、的1、加深對(duì)受控源特性的認(rèn)識(shí)，掌握受控源的轉(zhuǎn)移參數(shù)的測(cè)試方法。2、初步掌握含有受控源電路的分析方法。3、了解受控源在電路中的應(yīng)用。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、實(shí)驗(yàn)電路板一塊2、萬(wàn)用表一塊三、實(shí)驗(yàn)原理電源有獨(dú)立電源和受控電源之分。受控電源與獨(dú)立電源的區(qū)別在于，獨(dú)立電源的輸出電壓或電流是一個(gè)按自身規(guī)律變化的量或函數(shù)，不隨外電路的變化而變化。受控電源（簡(jiǎn)稱受控源）的輸出電壓或電流則是電路中其它部分的電壓或電流函數(shù)，或者說(shuō)它的電壓或電流受到電路中其它部分的電壓或電流來(lái)控制。 根據(jù)受控源的控制量和受控源的不同組合，受控源可分為電壓控制電壓源（VCVS）、電流控制電壓源（CCVS）、電壓控制電流源（VCCS）、電流控

9、制電流源（CCCS）四種。如圖3-1所示。圖3-1 受控源的四種類型受控源的控制端與受控制端的關(guān)系稱為轉(zhuǎn)移函數(shù)。四種受控源的轉(zhuǎn)移函數(shù)定義如下：1、電壓控制電壓源（VCVS），稱為轉(zhuǎn)移電壓比（電壓增益）。2、電流控制電壓源（CCVS），稱為轉(zhuǎn)移電阻。3、電壓控制電流源（VCCS），稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。4、電流控制電流源（CCCS），稱為轉(zhuǎn)移電流比（電流增益）。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、先把實(shí)驗(yàn)箱中的直流穩(wěn)壓電源的開(kāi)關(guān)打開(kāi)，再把+12V、地和-12V與實(shí)驗(yàn)箱中回轉(zhuǎn)器旁邊的+12V、地和-12V相連（保證實(shí)驗(yàn)箱的電路正常工作）。實(shí)驗(yàn)中的電源用實(shí)驗(yàn)箱中的電源，可調(diào)電阻用實(shí)驗(yàn)箱中的可調(diào)電阻。測(cè)量電壓和電阻用萬(wàn)用表，測(cè)量

10、電流用實(shí)驗(yàn)箱中的毫安表。2、測(cè)量電壓控制電流源（VCCS）的轉(zhuǎn)移特性及外特性。實(shí)驗(yàn)電路如圖3-2所示， 處接可調(diào)電壓源，為可調(diào)電阻。（1）按圖3-2連接電路，固定，調(diào)節(jié)電壓源的輸出電壓，使其分別取0V、0.5V、1V、3.5V，測(cè)量的值，填入表3-1中，求出轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。并繪制轉(zhuǎn)移特性曲線。圖3-2 受控源VCCS特性測(cè)量電路 圖3-3 受控源CCVS特性測(cè)量電路 表3-1 數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算U1（V）00.511.522.533.5I2（mA）（2）保持，調(diào)節(jié)阻值，令分別為1k、2k、4k、6k、8k、10k，測(cè)量相應(yīng)的和值，填入表3-2中，繪制負(fù)載轉(zhuǎn)移特性曲線。表3-2 數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算RL（k）1

11、246810I2（mA）U2（V）3、測(cè)量電流控制電壓源（CCVS）的轉(zhuǎn)移特性及外特性。實(shí)驗(yàn)電路如圖3-3所示，為可調(diào)電流源，為可調(diào)電阻。（1）固定，調(diào)節(jié)恒流源的輸出電流，使其分別取0.1mA、0.2mA、0.8mA，測(cè)量及相應(yīng)的值，填入表3-3中，繪制轉(zhuǎn)移特性曲線，并求出轉(zhuǎn)移電阻。表3-3 數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算I1（mA）0.10.20.30.40.50.60.70.8U2（V）（2）保持，調(diào)節(jié)阻值，令分別為1k、2k、4k、6k、8k、10k，測(cè)量相應(yīng)的和值，填入表3-4中，繪制負(fù)載轉(zhuǎn)移特性曲線。表3-4 數(shù)據(jù)記錄及計(jì)算RL（k）12345678910I2（mA）U2（V）4、根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟1和2

12、，自行設(shè)計(jì)電壓控制電壓源（VCVS）、電流控制電流源（CCCS）（包括電路和表格），思考如何利用已知的電路（圖3-2和圖3-3）實(shí)現(xiàn)電壓控制電壓源（VCVS）、電流控制電流源（CCCS）。五、預(yù)習(xí)思考題1、受控源和獨(dú)立電源相比有何異同點(diǎn)？比較四種受控源的電路模型、控制量和被控制量的關(guān)系。2、若受控源控制量的極性反向，則受控源輸出極性是否發(fā)生變化？3、受控源的控制特性是否適合于交流信號(hào)？六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、總結(jié)受控源控制量和被控制量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試方法。2、認(rèn)真填寫測(cè)量數(shù)據(jù)和繪制特性曲線，自行設(shè)計(jì)VCVS和CCCS的測(cè)試電路和數(shù)據(jù)表格，并完成數(shù)據(jù)測(cè)量和繪制特性曲線。實(shí)驗(yàn)四 一階動(dòng)態(tài)電路暫態(tài)過(guò)程的研究一

13、、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、研究一階RC電路在脈沖電壓US激勵(lì)下響應(yīng)Uc(t)的變化規(guī)律和特點(diǎn)，了解時(shí)間常數(shù)對(duì)Uc(t)的影響。2、學(xué)習(xí)使用示波器觀察和研究電路的響應(yīng)。觀測(cè)RC電路在脈沖信號(hào)激勵(lì)下的響應(yīng)波形，掌握有關(guān)微分電路和積分電路的概念。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器一臺(tái)2、示波器一臺(tái)3、實(shí)驗(yàn)電路板一塊三、實(shí)驗(yàn)原理電路換路后無(wú)外加獨(dú)立電源，僅由電路中動(dòng)態(tài)元件初始儲(chǔ)能而產(chǎn)生的響應(yīng)稱為零輸入響應(yīng)。若電路的初始儲(chǔ)能為零，僅由外加獨(dú)立電源作用所產(chǎn)生的響應(yīng)稱為零狀態(tài)響應(yīng)。電路由一種穩(wěn)定狀態(tài)變化到另一種穩(wěn)定狀態(tài)需要有一定的時(shí)間，即有一個(gè)隨時(shí)間變化的過(guò)程，稱之為電路的暫態(tài)過(guò)程。動(dòng)態(tài)電路的過(guò)渡過(guò)程是十分短暫的單次變化過(guò)

14、程，用一般的雙蹤示波器觀察電路的過(guò)渡過(guò)程和測(cè)量有關(guān)的參數(shù)，必須使這種單次變化的過(guò)程重復(fù)出現(xiàn)。為此，我們利用信號(hào)源輸出的方波來(lái)模擬階躍激勵(lì)信號(hào)，即方波的上升沿作為零狀態(tài)響應(yīng)的正階躍激勵(lì)信號(hào)，方波的下降沿作為零輸入響應(yīng)的負(fù)階躍激勵(lì)信號(hào)。只要選擇方波的半個(gè)周期大于被測(cè)電路時(shí)間常數(shù)的35倍，電路在這樣方波序列信號(hào)的作用下，它的影響和直流電源接通與斷開(kāi)的過(guò)渡過(guò)程是相同的。圖4-1 RC一階電路 圖4-2 時(shí)間常數(shù)的測(cè)量一階電路的時(shí)間常數(shù)是一非常重要的物理量，它決定零輸入響應(yīng)和零狀態(tài)響應(yīng)按指數(shù)規(guī)律變化的快慢。時(shí)間常數(shù)的測(cè)定方法：分析可知，當(dāng)t時(shí)，零輸入響應(yīng)有Uc(t)0.368US，零狀態(tài)響應(yīng)有Uc(t)0.632US。RC電路的時(shí)間常數(shù)可從示波器觀察的響應(yīng)曲線中測(cè)量出來(lái)，如圖4-1和圖4-2所示。方波激勵(lì)波形及其RC電路參數(shù)Uc和UR響應(yīng)波形如圖4-3所示。 圖4-3 RC電路的矩形脈沖響應(yīng)曲線（1）當(dāng)時(shí)，各電壓波形如圖4-3a所示，此時(shí)電阻R上得到微分輸出響應(yīng)。（2）當(dāng)時(shí)，各電壓波形如圖4-3b所示，此時(shí)電容C上得到積分輸出響應(yīng)。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、函數(shù)發(fā)生器和示波器的使用參見(jiàn)本書的附錄，掌握函數(shù)發(fā)生器和示波器的使用。2、按圖4-1連接RC串聯(lián)電路。首先確定輸入方波電壓峰峰值為5V，周期