电路分析实验A实验报告.docx

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电路分析实验A实验报告

本科实验报告

实验名称：

电路分析实验A

课程名称：

电路分析基础A

实验时间：

任课教师：

实验地点：

实验教师：

张峰、张勇强、方芸

实验类型：

√原理验证

□综合设计

□自主创新

学生姓名：

学号/班级：

组号：

学院：

同组搭档：

专业：

成绩：

实验1基本元件伏安特性的测绘

一、实验目的

1.掌握线性、非线性电阻及理想、实际电压源的概念。

2.掌握测试电压、电流的基本方法。

3.掌握电阻元件及理想、实际电压源的伏安特性测试方法，学习利用逐点测试法绘制伏安特性曲线。

4.掌握直流稳压电源、直流电流表、直流电压表的使用方法。

二、实验设备

1.电路分析综合实验箱

2.直流稳压电源

3.万用表

4.变阻箱

三、实验内容

1.测绘线性电阻的伏安特性曲线

图1.1

1）测试电路如图1.1所示，图中US为直流稳压电源，R为被测电阻，阻值

。

2）调节直流稳压电源US的输出电压，当伏特表的读数依次为表1.1中所列电压值时，读毫安表的读数，将相应的电流值记录在表格中。

表1.1

V（V）

0.0

2.0

4.0

6.0

8.0

10.0

I（mA）

3）在图1.3上绘制线性电阻的伏安特性曲线，并将测算电阻阻值标记在图上。

2.测绘非线性电阻的伏安特性曲线

图1.2

1）测试电路如图1.2所示，图中D为二极管，型号为1N4004，RW为可调电位器。

2）缓慢调节RW，使伏特表的读数依次为表1.2中所列电压值时，读毫安表的读数，将相应的电流值记录在表格中。

表1.2

V（V）

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.72

0.75

I（mA）

3）在图1.4上绘制非线性电阻的伏安特性曲线。

图1.3图1.4

3.测绘理想电压源的伏安特性曲线

（a）（b）

图1.5

1）首先，连接电路如图1.5（a）所示，不加负载电路，直接用伏特表测试直流稳压电源的输出电压，将其设置为10V。

2）然后，测试电路如图1.5（b）所示，其中RL为变阻箱，R为限流保护电阻。

3）调节变阻箱RL，使毫安表的读数依次为表1.3中所列电流值时，读伏特表的读数，将相应的电压值记录在表格中。

表1.3

I（mA）

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

V（V）

10.0

4）在图1.7上绘制理想电压源的伏安特性曲线。

4.测绘实际电压源的伏安特性曲线

1）首先，连接电路如图1.6（a）所示，不加负载电路，直接用伏特表测试实际电压源的输出电压，将其设置为10V。

其中RS为实际电压源的内阻，阻值RS=51Ω。

（a）（b）

图1.6

2）然后，测试电路如图1.6（b）所示，其中RL为变阻箱。

3）调节变阻箱RL，使毫安表的读数依次为表1.4中所列电流值时，读伏特表的读数，将相应的电压值记录在表格中。

表1.4

I（mA）

0.0

10.0

20.0

30.0

40.0

V（V）

10.0

4）在图1.7上绘制实际电压源的伏安特性曲线，要求：

理想电压源和实际电压源的伏安特性曲线画在同一坐标轴中。

图1.7

四、实验结论及总结

实验1基本元件伏安特性的测绘

原始数据

实验2含源线性单口网络等效电路及其参数测定

一、实验目的

1.验证戴维南定理和诺顿定理，加深对两个定理的理解。

2.通过对含源线性单口网络外特性及其两种等效电路外特性的测试、比较，加深对等效电路概念的理解。

3.学习测量等效电路参数的一些基本方法。

二、实验设备

1.电路分析综合实验箱

2.直流稳压电源

3.万用表

4.变阻箱

三、实验内容

1.含源线性单口网络端口外特性测定

图2.1

1）测量电路如图2.1所示，RL为变阻箱，直流稳压电源的输出电压为10V。

2）调节变阻箱RL，使其阻值依次为表2.1中所列电阻值时，读伏特表的读数，将相应的电压值记录在表格中，并计算通过负载RL的电流值填写在表格中。

表2.1

RL（KΩ）

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

VAB（V）

IAB（mA）

3）在图2.7上绘制含源线性单口网络的外特性曲线。

2.等效电路参数测定

1）测量含源线性单口网络开路电压UOC

图2.2

（1）测量电路如图2.2所示，直流稳压电源的输出电压为10V。

（2）用伏特表测量含源线性单口网络两个端口A、B间的电压，即为开路电压UOC。

UOC=

2）测量含源线性单口网络短路电流ISC

图2.3

（1）测量电路如图2.3所示，直流稳压电源电压为10V。

（2）用毫安表测量通过含源线性单口网络两个端口A、B间的电流，即为短路电流ISC。

ISC=

3）测量含源线性单口网络等效内阻R0

（1）半压法

图2.4

a.测量电路如图2.4所示，直流稳压电源的输出电压为10V。

b.调节变阻箱RL，当UAB=0.5UOC时，记录变阻箱的阻值。

R0=

（2）开路电压、短路电流法

3.验证戴维南等效电路

图2.5

1）测量电路如图2.5所示，RL为变阻箱，注意：

UOC和R0分别为前面测得的开路电压和等效内阻。

2）调节变阻箱RL，使其阻值依次为表2.2中所列电阻值时，读伏特表的读数，将相应的电压值记录在表格中，并计算通过负载RL的电流值填写在表格中。

表2.2

RL（KΩ）

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

VAB（V）

IAB（mA）

3）在图2.7上绘制戴维南等效电路的外特性曲线。

4.验证诺顿等效电路

图2.6

1）测量电路如图2.6所示，RL为变阻箱，注意：

ISC和R0分别为前面测得的短路电流和等效内阻。

2）调节变阻箱RL，使其阻值依次为表2.3中所列电阻值时，读伏特表的读数，将相应的电压值记录在表格中，并计算通过负载RL的电流值填写在表格中。

表2.3

RL（KΩ）

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

VAB（V）

IAB（mA）

3）在图2.7上绘制诺顿等效电路的外特性曲线。

要求：

将本实验1、3、4部分要求的含源线性单口网络、戴维南等效、诺顿等效三条外特性曲线画在同一坐标轴中。

图2.7

四、实验结论及总结

实验2含源线性单口网络等效电路及其参数测定

原始数据

实验3一阶电路响应的研究

一、实验目的

1.掌握RC一阶电路零状态响应、零输入响应的概念和基本规律。

2.掌握RC一阶电路时间常数的测量方法。

3.熟悉示波器的基本操作，初步掌握利用示波器监测电信号参数的方法。

二、实验设备

1.电路分析综合实验箱

2.双踪示波器

三、实验内容

1.RC一阶电路的零状态响应

图3.1

图3.2

1）测试电路如图3.1所示，电阻R=2kΩ，电容C=0.01μF。

2）零状态响应的输入信号如图3.2所示，幅度为5V，周期为1ms，脉宽为0.5ms。

3）将观测到的输入、输出波形（求τ值放大图）存储到U盘，课后打印并贴在图3.3上相应方框处。

要求：

在图上标记相关测量数据。

4）测量响应波形的稳态值uC（∞）和时间常数τ。

uc（∞）=

τ=

图3.3

2.RC一阶电路的零输入响应

图3.4

图3.5

1）测试电路如图3.4所示，电阻R=2kΩ，电容C=0.01μF。

2）零输入响应的输入信号如图3.5所示，幅度为5V，周期为1ms，脉宽为3μs。

3）将观测到的输入、输出波形（求τ值放大图）存储到U盘，课后打印并贴在图3.6上相应方框处。

要求：

在图上标记相关测量数据。

4）测量响应波形的初始值uC（0）和时间常数τ。

uc（0）=

τ=

图3.6

四、实验结论及总结

实验3一阶电路响应的研究

原始数据

实验4二阶电路响应的研究

一、实验目的

1.观测二阶电路在过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种状态下的响应波形，加深对二阶电路响应的认识和理解。

2.掌握振荡角频率和衰减系数的概念。

3.进一步熟悉示波器的操作。

二、实验设备

1.电路分析综合实验箱

2.双踪示波器

3.变阻箱

三、实验内容

1.RLC二阶电路的零状态响应

图4.1

2

图4.2

1）测试电路如图4.1所示，R为变阻箱，电容C=0.01μF，电感L=2.7mH。

2）零状态响应的输入信号如图4.2所示，幅度为5V，周期为1ms，脉宽为0.5ms。

3）调节变阻箱R，观察RLC二阶电路零状态响应的三种状态波形（欠阻尼、临界阻尼和过阻尼），将波形存储到U盘，课后打印并贴在图4.3上相应方框处。

要求：

在临近阻尼状态波形图上标记该状态下的临界阻值。

图4.3

2.RLC二阶电路的零输入响应

图4.4

图4.5

1）测试电路如图4.4所示，R为变阻箱，电容C=0.01μF，电感L=2.7mH。

2）零输入响应的输入信号如图4.5所示，幅度为5V，周期为1ms，脉宽为3μs。

3）调节变阻箱R，观察RLC二阶电路零输入响应的三种状态波形（欠阻尼、临界阻尼和过阻尼），将波形存储到U盘，课后打印并贴在图4.6上相应方框处。

要求：

在临近阻尼状态波形图上标记该状态下的临界阻值。

4）取

，观测波形相邻两个波峰或波谷的电压值u1m、u2m和振荡周期Td，计算振荡角频率

和衰减系数

图4.6

四、实验结论及总结

实验4二阶电路响应的研究

原始数据

实验5R、L、C单个元件阻抗频率特性测试

一、实验目的

1.掌握交流电路中R、L、C单个元件阻抗与频率间的关系，测绘R-f、XL-f、XC-f特性曲线。

2.掌握交流电路中R、L、C元件各自的端电压和电流间的相位关系。

3.观察在正弦激励下，R、L、C三元件各自的伏安关系。

二、实验设备

1.电路分析综合实验箱

2.低频信号发生器

3.双踪示波器

三、实验内容

图5.1

测试电路如图5.1所示，R、L、C三个元件分别作为被测元件与10Ω采样电阻相串联，其中电阻R=2kΩ，电感L=2.7mH，电容C=0.1μF，信号源输出电压的有效值为2V。

1.测绘R、L、C单个元件阻抗频率特性曲线

1）按照图5.1接好线路。

注意：

信号源输出电压的幅度须始终保持2V有效值，即每改变一次输出电压的频率，均须监测其幅度是否为2V有效值。

2）改变信号源的输出频率f如表5.1所示，利用示波器的自动测量功能监测2通道信号的电压有效值，并将测量数据填入表中相应位置。

3）计算通过被测元件的电流值IAB以及阻抗的模

，并填入表5.1中相应位置。

4）在图5.2上绘制R、L、C单个元件阻抗频率特性曲线，要求：

将三条曲线画在同一坐标轴中。

表5.1

f（KHz）

10

20

30

40

50

US（V）

2

UBC（mV）

R

L

C

IAB（mA）

R

L

C

（KΩ）

R

L

C

图5.2

2.R、L、C单个元件的相位测量

1）测试电路不变，信号源的输出电压有效值为2V，输出频率为10kHz。

2）在示波器上观察R、L、C三个元件各自端电压和电流的相位关系，将波形存储到U盘，课后打印并贴在图5.3上相应方框处。

3）计算R、L、C三个元件各自的相位差，并用文字描述R、L、C三个元件各自电压、电流的相位关系。

R:

结论：

L:

结论：

C:

结论：

图5.3

3.R、L、C单个元件的伏安关系轨迹线

1）测试电路不变，信号源的输出电压有效值为2V，输出频率为10kHz。

2）将示波器置于X-Y工作方式下，直接观察R、L、C单个元件的伏安关系轨迹线，将波形存储到U盘，课后打印并贴在图5.5上相应方框处。

3）记录图5.4中标记的a、b的数值，并将数据标记在图5.4上相应位置。

图5.4

图5.5

四、实验结论及总结

实验5R、L、C单个元件阻抗频率特性测试

原始数据