電路分析基礎(chǔ)類(lèi)(硬件實(shí)驗(yàn))-實(shí)驗(yàn)報(bào)告.doc

本科實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱(chēng)：電路分析基礎(chǔ)類(lèi)（硬件實(shí)驗(yàn)）課程名稱(chēng)：實(shí)驗(yàn)時(shí)間：任課教師：實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)教師：張峰、張勇強(qiáng)、方蕓實(shí)驗(yàn)類(lèi)型：原理驗(yàn)證綜合設(shè)計(jì)自主創(chuàng)新學(xué)生姓名：學(xué)號(hào)/班級(jí)：組號(hào)：學(xué)院：同組搭檔：專(zhuān)業(yè)：成績(jī)：2實(shí)驗(yàn)1 基本元件伏安特性的測(cè)繪一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握線(xiàn)性、非線(xiàn)性電阻及理想、實(shí)際電壓源的概念。2. 掌握測(cè)試電壓、電流的基本方法。3. 掌握電阻元件及理想、實(shí)際電壓源的伏安特性測(cè)試方法，學(xué)習(xí)利用逐點(diǎn)測(cè)試法繪制伏安特性曲線(xiàn)。4. 掌握直流穩(wěn)壓電源、直流電流表、直流電壓表的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.電路分析綜合實(shí)驗(yàn)箱2.直流穩(wěn)壓電源3.萬(wàn)用表4.變阻箱三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 測(cè)繪線(xiàn)性電阻的伏安特性曲線(xiàn)圖1.11）測(cè)試電路如圖1.1所示，圖中US為直流穩(wěn)壓電源，R為被測(cè)電阻，阻值。2）調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源US的輸出電壓，當(dāng)伏特表的讀數(shù)依次為表1.1中所列電壓值時(shí)，讀毫安表的讀數(shù)，將相應(yīng)的電流值記錄在表格中。表1.1V(V)0.02.04.06.08.010.0I(mA)3）在圖1.3上繪制線(xiàn)性電阻的伏安特性曲線(xiàn)，并將測(cè)算電阻阻值標(biāo)記在圖上。2. 測(cè)繪非線(xiàn)性電阻的伏安特性曲線(xiàn)圖1.21）測(cè)試電路如圖1.2所示，圖中D為二極管，型號(hào)為1N4007，RW為可調(diào)電位器。2）緩慢調(diào)節(jié)RW，使伏特表的讀數(shù)依次為表1.2中所列電壓值時(shí)，讀毫安表的讀數(shù)，將相應(yīng)的電流值記錄在表格中。表1.2V(V)0.10.20.30.40.50.550.60.650.70.72I(mA)3）在圖1.4上繪制非線(xiàn)性電阻的伏安特性曲線(xiàn)。 圖 1.3 圖 1.43. 測(cè)繪理想電壓源的伏安特性曲線(xiàn)（a）（b）圖1.51）首先，連接電路如圖1.5（a）所示，不加負(fù)載電路，直接用伏特表測(cè)試直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓，將其設(shè)置為10V。2）然后，測(cè)試電路如圖1.5（b）所示，其中RL為變阻箱，R為限流保護(hù)電阻。3）調(diào)節(jié)變阻箱RL，使毫安表的讀數(shù)依次為表1.3中所列電流值時(shí)，讀伏特表的讀數(shù)，將相應(yīng)的電壓值記錄在表格中。表1.3I(mA)0.010.020.030.040.0V(V)10.04）在圖1.7上繪制理想電壓源的伏安特性曲線(xiàn)。4. 測(cè)繪實(shí)際電壓源的伏安特性曲線(xiàn)1）首先，連接電路如圖1.6（a）所示，不加負(fù)載電路，直接用伏特表測(cè)試實(shí)際電壓源的輸出電壓，將其設(shè)置為10V。其中RS為實(shí)際電壓源的內(nèi)阻，阻值RS = 51。（a）（b）圖1.62）然后，測(cè)試電路如圖1.6（b）所示，其中RL為變阻箱。3）調(diào)節(jié)變阻箱RL，使毫安表的讀數(shù)依次為表1.4中所列電流值時(shí)，讀伏特表的讀數(shù)，將相應(yīng)的電壓值記錄在表格中。表1.4I(mA)0.010.020.030.040.0V(V)10.04）在圖1.7上繪制實(shí)際電壓源的伏安特性曲線(xiàn)，要求：理想電壓源和實(shí)際電壓源的伏安特性曲線(xiàn)畫(huà)在同一坐標(biāo)軸中。圖1.7四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論及總結(jié)5實(shí)驗(yàn)1 基本元件伏安特性的測(cè)繪原始數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)2 含源線(xiàn)性單口網(wǎng)絡(luò)等效電路及其參數(shù)測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 驗(yàn)證戴維南定理和諾頓定理，加深對(duì)兩個(gè)定理的理解。2. 通過(guò)對(duì)含源線(xiàn)性單口網(wǎng)絡(luò)外特性及其兩種等效電路外特性的測(cè)試、比較，加深對(duì)等效電路概念的理解。3. 學(xué)習(xí)測(cè)量等效電路參數(shù)的一些基本方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.電路分析綜合實(shí)驗(yàn)箱2.直流穩(wěn)壓電源3.萬(wàn)用表4.變阻箱三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.含源線(xiàn)性單口網(wǎng)絡(luò)端口外特性測(cè)定圖2.11）測(cè)量電路如圖2.1所示，RL為變阻箱，直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓為10V。2）調(diào)節(jié)變阻箱RL，使其阻值依次為表2.1中所列電阻值時(shí)，讀伏特表的讀數(shù)，將相應(yīng)的電壓值記錄在表格中，并計(jì)算通過(guò)負(fù)載RL的電流值填寫(xiě)在表格中。表2.1RL(K)1.02.03.04.05.0VAB(V)IAB(mA)3）在圖2.7上繪制含源線(xiàn)性單口網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線(xiàn)。2. 等效電路參數(shù)測(cè)定1）測(cè)量含源線(xiàn)性單口網(wǎng)絡(luò)開(kāi)路電壓UOC圖2.2（1）測(cè)量電路如圖2.2所示，直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓為10V。（2）用伏特表測(cè)量含源線(xiàn)性單口網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)端口A、B間的電壓，即為開(kāi)路電壓UOC。UOC = 2）測(cè)量含源線(xiàn)性單口網(wǎng)絡(luò)短路電流ISC圖2.3（1）測(cè)量電路如圖2.3所示，直流穩(wěn)壓電源電壓為10V。（2）用毫安表測(cè)量通過(guò)含源線(xiàn)性單口網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)端口A、B間的電流，即為短路電流ISC。ISC = 3）測(cè)量含源線(xiàn)性單口網(wǎng)絡(luò)等效內(nèi)阻R0（1）半壓法圖2.4a. 測(cè)量電路如圖2.4所示，直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓為10V。b. 調(diào)節(jié)變阻箱RL，當(dāng)UAB = 0.5UOC時(shí)，記錄變阻箱的阻值。R0 = （2）開(kāi)路電壓、短路電流法 3. 驗(yàn)證戴維南等效電路圖2.51）測(cè)量電路如圖2.5所示，RL為變阻箱，注意：UOC和R0分別為前面測(cè)得的開(kāi)路電壓和等效內(nèi)阻。2）調(diào)節(jié)變阻箱RL，使其阻值依次為表2.2中所列電阻值時(shí)，讀伏特表的讀數(shù)，將相應(yīng)的電壓值記錄在表格中，并計(jì)算通過(guò)負(fù)載RL的電流值填寫(xiě)在表格中。表2.2RL(K)1.02.03.04.05.0VAB(V)IAB(mA)3）在圖2.7上繪制戴維南等效電路的外特性曲線(xiàn)。4. 驗(yàn)證諾頓等效電路圖2.61）測(cè)量電路如圖2.6所示，RL為變阻箱，注意：ISC和R0分別為前面測(cè)得的短路電流和等效內(nèi)阻。2）調(diào)節(jié)變阻箱RL，使其阻值依次為表2.3中所列電阻值時(shí)，讀伏特表的讀數(shù)，將相應(yīng)的電壓值記錄在表格中，并計(jì)算通過(guò)負(fù)載RL的電流值填寫(xiě)在表格中。表2.3RL(K)1.02.03.04.05.0VAB(V)IAB(mA)3）在圖2.7上繪制諾頓等效電路的外特性曲線(xiàn)。要求：將本實(shí)驗(yàn)1、3、4部分要求的含源線(xiàn)性單口網(wǎng)絡(luò)、戴維南等效、諾頓等效三條外特性曲線(xiàn)畫(huà)在同一坐標(biāo)軸中。圖2.7四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論及總結(jié)19實(shí)驗(yàn)2 含源線(xiàn)性單口網(wǎng)絡(luò)等效電路及其參數(shù)測(cè)定原始數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)3 一階電路響應(yīng)的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握RC一階電路零狀態(tài)響應(yīng)、零輸入響應(yīng)的概念和基本規(guī)律。2. 掌握RC一階電路時(shí)間常數(shù)的測(cè)量方法。3. 熟悉示波器的基本操作，初步掌握利用示波器監(jiān)測(cè)電信號(hào)參數(shù)的方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.電路分析綜合實(shí)驗(yàn)箱2.雙蹤示波器三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. RC一階電路的零狀態(tài)響應(yīng)圖3.1圖 3.21）測(cè)試電路如圖3.1所示，電阻R = 2k，電容C = 0.01F。2）零狀態(tài)響應(yīng)的輸入信號(hào)如圖3.2所示，幅度為5V，周期為1ms，脈寬為0.5ms。3）將觀測(cè)到的輸入、輸出波形（求值放大圖）存儲(chǔ)到U盤(pán)，課后打印并貼在圖3.3上相應(yīng)方框處。要求：在圖上標(biāo)記相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)。4）測(cè)量響應(yīng)波形的穩(wěn)態(tài)值uC() 和時(shí)間常數(shù)。uc() = = 輸入波形輸出波形(值放大圖)圖3.32.RC一階電路的零輸入響應(yīng)圖3.4圖 3.51）測(cè)試電路如圖3.4所示，電阻R = 2k，電容C = 0.01F。2）零輸入響應(yīng)的輸入信號(hào)如圖3.5所示，幅度為5V，周期為1ms，脈寬為3s。3）將觀測(cè)到的輸入、輸出波形（求值放大圖）存儲(chǔ)到U盤(pán)，課后打印并貼在圖3.6上相應(yīng)方框處。要求：在圖上標(biāo)記相關(guān)測(cè)量數(shù)據(jù)。4）測(cè)量響應(yīng)波形的初始值uC(0) 和時(shí)間常數(shù)。uc(0) = = 輸入波形輸出波形(值放大圖)圖3.6四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論及總結(jié)實(shí)驗(yàn)3 一階電路響應(yīng)的研究原始數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)4二階電路響應(yīng)的研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 觀測(cè)二階電路在過(guò)阻尼、臨界阻尼和欠阻尼三種狀態(tài)下的響應(yīng)波形，加深對(duì)二階電路響應(yīng)的認(rèn)識(shí)和理解。2. 掌握振蕩角頻率和衰減系數(shù)的概念。3. 進(jìn)一步熟悉示波器的操作。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1.電路分析綜合實(shí)驗(yàn)箱2.雙蹤示波器3. 變阻箱三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. RLC二階電路的零狀態(tài)響應(yīng)圖4.12圖4.21）測(cè)試電路如圖4.1所示，R為變阻箱，電容C = 0.01F，電感L = 2.7mH。2）零狀態(tài)響應(yīng)的輸入信號(hào)如圖4.2所示，幅度為5V，周期為1ms，脈寬為0.5ms。3）調(diào)節(jié)變阻箱R，觀察RLC二階電路零狀態(tài)響應(yīng)的三種狀態(tài)波形（欠阻尼、臨界阻尼和過(guò)阻尼），將波形存儲(chǔ)到U盤(pán)，課后打印并貼在圖4.3上相應(yīng)方框處。要求：在臨近阻尼狀態(tài)波形圖上標(biāo)記該狀態(tài)下的臨界阻值。欠阻尼臨界阻尼過(guò)阻尼圖4.32. RLC二階電路的零輸入響應(yīng)圖4.4圖4.51）測(cè)試電路如圖4.4所示，R為變阻箱，電容C = 0.01F，電感L = 2.7mH。2）零輸入響應(yīng)的輸入信號(hào)如圖4.5所示，幅度為5V，周期為1ms，脈寬為3s。3）調(diào)節(jié)變阻箱R，觀察RLC二階電路零輸入響應(yīng)的三種狀態(tài)波形（欠阻尼、臨界阻尼和過(guò)阻尼），將波形存儲(chǔ)到U盤(pán)，課后打印并貼在圖4.6上相應(yīng)方框處。要求：在臨近阻尼狀態(tài)波形圖上標(biāo)記該狀態(tài)下的臨界阻值。4）取，觀測(cè)波形相鄰兩個(gè)波峰或波谷的電壓值u1m、u2m和振蕩周期Td，計(jì)算振蕩角頻率d和衰減系數(shù)。 欠阻尼臨界阻尼過(guò)阻尼圖4.6四、實(shí)驗(yàn)結(jié)論及總結(jié)實(shí)驗(yàn)4二階電路響應(yīng)的研究原始數(shù)據(jù)實(shí)驗(yàn)5 R、L、C單個(gè)元件阻抗頻率特性測(cè)試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握交流電路中R、L、C單個(gè)元件阻抗與頻率間的關(guān)系，測(cè)繪R-f、XL-f、XC-f特性曲線(xiàn)。2. 掌握交流電路中R、L、C元件各自的端電壓和電流間的相位關(guān)系。3. 觀察在正弦激勵(lì)下，R、L、C三元件各自的伏安關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. 電路分析綜合實(shí)驗(yàn)箱2. 低頻信號(hào)發(fā)生器3. 雙蹤示波器三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容圖5.1測(cè)試電路如圖5.1所示，R、L、C三個(gè)元件分別作為被測(cè)元件與10采樣電阻相串聯(lián)，其中電阻R =2k，電感L =2.7mH，電容C = 0.1F，信號(hào)源輸出電壓的有效值為2V。1. 測(cè)繪R、L、C單個(gè)元件阻抗頻率特性曲線(xiàn)1）按照?qǐng)D5.1接好線(xiàn)路。注意：信號(hào)源輸出電壓的幅度須始終保持2V有效值，即每改變一次輸出電壓的頻率，均須監(jiān)測(cè)其幅度是否為2V有效值。2）改變信號(hào)源的輸出頻率f如表5.1所示，利用示波器的自動(dòng)測(cè)量功能監(jiān)測(cè)2通道信號(hào)的電壓有效值，并將測(cè)量數(shù)據(jù)填入表中相應(yīng)位置。3）計(jì)算通過(guò)被測(cè)元件的電流值IAB以及阻抗的模，并填入表5.1中相應(yīng)位置。4）在圖5.2上繪制R、L、C單個(gè)元件阻抗頻率特性曲線(xiàn)，要求：將三條曲線(xiàn)畫(huà)在同一坐標(biāo)軸中。表5.1f(KHz)1020304050US(V)2UBC(mV)RLCIAB(mA)RLC(K)RLC圖5.22. R、L、C單個(gè)元件的相位測(cè)量1）測(cè)試電路不變，信號(hào)源的輸出電壓有效值為2V，輸出頻率為10kHz。2）在示波器上觀察R、L、C三個(gè)元件各自端電壓和電流的相位關(guān)系，將波形存儲(chǔ)到U盤(pán)，課后打印并貼在圖5.3上相應(yīng)方框處。3）計(jì)算R、L、C三個(gè)元件各自的相位差，并用文字描述R、L、C三個(gè)元件各自電壓、電流的相位關(guān)系。R: 結(jié)論： L: 結(jié)論： C: 結(jié)