沈阳建筑电路实验指导书
&&&&沈阳建筑大学信息学院第一部分实验须知一、电路实验课的目的 《电路》是为工科电类专业开设的一门技术基础课，它面对生产技术实践的 直接性决定了电路实验课在整个教学过程中的特殊重要地位。电路实验，不仅在 于验证某些电工理论， 更重要的是在于通过实验手段不断提高自己独立分析和解 决实际问题的基本技能。关于这一教学目的，在国家教委颁布的、由电工课程指 导&&&&委员会编写的《电工课程基本要求》中有非常明确的规定。据此，具体地讲应 当达到： 1.能够正确使用常用的电工仪表、电子仪器和电器设备。 2.能读懂基本的电原理图，了解常用电气、电子元器件，并能组装成实际工 作电路。 3.能对组装的实际工作电路进行分析与故障排除，正确调试与测量。 4.具有科学、安全用电的基本能力。 5.具有正确归纳实验数据、运用理论科学地分析与指导实践活动的能力，以 及严谨的科学态度与实事求是的工作作风。 二、电路实验规则 1.纪律规则 （1）按实验课表规定的时间、地点和编组按时上课,不得旷课、迟到早退或 擅自串组换课。 （2）教师讲解时，要聚精会神地听讲；进行实验时，要专心致志地操作， 不能从事与本次实验无关的活动。 （3）实验课课堂应保持文明、安静和整洁的环境，组内研讨问题应当文明 低语，严禁喧哗打闹和串组走动。 （4）未经教师许可，不得随意改变实验内容。 （5）必须严格服从指导教师的管理，不准私自查阅教师的随堂纪录和加以 纠缠。 2.爱护公物规则 （1）应按仪器仪表和电器设备的技术要求精心操作，严禁漫不经心地使实 验器具受到挤压、折弯、冲击、振动、反复磨损或随意拆卸及污染等。-1-沈阳建筑大学信息学院（2）严禁擅自动用本次实验使用之外的一切设备。 （3）对本次实验发给的元器件、材料或工具应精心使用，结束实验时应仔 细清点，如数归还，严禁私自携出。 （4）实验中如发现仪器设备有异常或损坏，实验元件、材料和工具有遗失， 应立即向指导教师申报并有义务提供笔录，备案。 （5）自觉强化“节约意识” ，应千方百计地将实验所耗能源和材料降为最低 水平。 3.安全规则 安全用电常识简介 实践证明，50 hz、10ma 以下的直流电流流经人体不会发生伤亡事故，而 当工频（50hz）50ma 以上的交流流经人体就会发生危险，危险程度，视电流大 小和通电时间而定。 人体通电后的反应为：不舒适的感觉，肌肉痉挛，脉搏和呼吸节奏失常，内 部组织损伤，直到死亡。 人体电阻大约在八百欧到几百千欧范围内 （受表皮状况影响较大） 如按 800 。 欧计，设通入危险电流为 50ma，则人体承受电压为 u=ir=0.05×800=40v 此值可作为“危险电压值” 。因此，我国规定“安全电压”通常为 36v，而 在危险场所（如潮湿或含腐蚀性气体等环境） ，则安全电压降为 12v。 人体被电流伤害分两类： a 电伤：是人体外部被电弧灼伤。 b 电击：是指人体内部因电流刺激而发生人体组织的损伤。 低压（380／220v）系统中触电伤害主要是电击，而死亡事故也多为电击所 致。 通过上述介绍，可以明确：在实验环境下，如果触摸电压高于 40v 以上的 带电物，均可能发生危险；还可以明确：为了防止触电，一是应对可能发生电弧 的部位保持恰当距离，二是在任何瞬间，任何情况下均应使自己的身体绝对不应 构成电流的通路（如脚踏良好绝缘物、不用双手触摸通电裸导体等） 。为加强安 全管理，制定如下规则：-2-沈阳建筑大学信息学院（1）实验线路的搭接、改装或拆除，均应在可靠断电条件下进行。 （2）在电路通电情况下，人体严禁接触电路中不绝缘的金属导线和连接点 带电部位,以免触电。万一发生触电事故,应立即切断电源,保证人身安全。 （3）实验中,特别是设备刚投入运行时,要随时注意仪器设备的运行情况。如 发生有超量程、过热、异味、冒烟、火花等，应立即断电，并请指导老师检查。 （4）了解有关电器设备的规格、性能及使用方法，严格按要求操作．注意 仪器仪表的种类、量程和接线方法，保证设备安全。 （5）实验时应精力集中，衣服、头发等不要接触电动机及其他可动电器设 备，以免发生事故。 （6）严禁到他组任意取用物件或乱说乱动。 （7）实验结束整理中，首先要先关闭一切设备的电源开关．在整理中，也 应精心处置实验所用的一切导体，以免为下一班实验留下隐患。 4.卫生规则 （1）实验室内自觉保持卫生整洁，个人用品应合理放置，对实验台上的灰 尘杂物应随时主动清除，严禁乱扔杂物，随地吐痰、抽烟和吃零食。 （2）实验结束后，应认真做好整理。要将仪器设备、实验材料与工具、坐 凳等整齐地归回原位。 （3）每次做实验的学生均有清扫教室的劳动义务，参加实验的班级均有课 余时间参加实验室大扫除的义务。 三、实验程序教学 1.预习要求 （1）预习内容:课前应认真阅读指导书中的《实验须知》和该次实验项目的 全部内容,并将所涉及的理论知识复习好。 （2）书写预习报告:应在实验课前按下述要求工整、清楚、整洁地将有关内 容写入专门格式的《电路实验报告》内。 a：实验目的：可按指导书抄写（或自己加以完整准确的表述） 。 b：实验仪器与设备：可按指导书抄写。 c：实验原理：可按指导书“实验原理”中的相关内容，自己做出逻辑层次 清楚、内容完整准确的表述。表述一般要“文图并茂” ，即应当完整地画出实验-3-沈阳建筑大学信息学院电路示意图， 附必要的电路原理图、 向量分析图， 对某些重要元器件 （如集成片） ， 应画出引线示意图。 这一环节既要正确地阐明原理， 又要便于指导自己参加实验。 d：实验内容与步骤：可按指导书抄写（或自己加以完整准确的表述） 。书写 形式上应突出操作步骤的有序性和强调必要的注意事项。 “实验步骤”中的数据表格，应按指导书规定格式画出，注意做必要的“放 大” ，以便在实验中填写，表内如列有“计算值”栏目，系指就实验电路中所采 用的元器件的标称值（即指导书中给定数值）作为电路参数，依据理论公式进行 计算的结果。书写预习报告时，应写出理论公式的表达式并进行相应的计算，将 计算结果填入表中“计算值”栏目。事先的理论分析与计算，对指导自己正确地 实际操作和测试，显然是有益的。 书写预习报告决不是不假思索地抄写指导， 而是以实验题目为 “技术任务” ， 根据所学到的基本知识和基本理论，参照指导书给定的格式，为“技术实现”而 书写的技术性设计或报告。写出工整简洁的、逻辑严谨的科学技术报告，是工程 师必须具备的基本技能。 2.课堂教学程序 （1）学生应准时按规定到实验台前就坐、出示预习报告。 （2）教师讲授：实验主讲教师以口头、板书和密切对照实物的方式讲授本 次实验的精华（如：线路板结构、仪器仪表使用要领、实验步骤和操作程序以及 注意事项） 。一般时间长度不超过 30 分钟，这就要求每个学生特别仔细地听取与 记录。 （3）学生搭接电路：教师讲授结束后，在断电条件下搭接电路。搭接时应 注意体会接线要领且应循序渐进，已搭接的电路应确保其可靠性。事实证明，对 电路原理图熟悉的学生，此项工作进行较快。 （4）学生自检：电路搭接完毕，应反复检查（必要时用万用表欧姆档观察 线路接的可靠性） 。如确认无误，方可报告教师审查。 （5）教师审查：指导教师对学生搭接电路的审查主要着眼两个方面，一是 安全用电方面，即着眼电路不应危及人员安全;二是实验设备与器件方面安全， 即着眼电路不应造成器材损失。教师此时不着眼电路搭接是否全面正确，只要确 认为上述“两个安全”得以保证，即允许该实验组通电操作。-4-沈阳建筑大学信息学院（6）通电操作：学生必须经教师审查电路允许后方可接通电源，否则视为 违章。通电后，如发现自己接的电路不能正常工作，应积极思考，立足于自己排 除故障，不应当不做任何努力而试图请教师代劳，在实验过程中必须用如下观念 来明确师生关系： 学生—实验操作的“主角” 教师—实验操作的“顾问” 实验指导教师在学生进行实验过程中的“指导”职责体现在两方面：一是 对“经过努力、仍感到困难”的学生进行启发、引导；二是注意观察并随时考核 每个学生的动手能力。由此可见，每个学生必须以“勤于动脑、勤于动手”操作 主角的身份投入实验，才能在教师指导下提高解决实验问题的基本技能，这一点 与理论课堂上被动听课的身份相比，是一个转化，希望引为注意。 （7）结束整理：下课前约留 5-10 分钟作为整理时间，应按前述实验室规则 要求完成，经教师允许后，方可离开。-5-沈阳建筑大学信息学院第二部分上机实验内容 部分上机实验内容 上机实验实验一、基尔霍夫定律的验证一、实验目的 1. 验证基尔霍夫定律的正确性，加深对基尔霍夫定律的理解。 2. 学会用电流插头、插座测量各支路电流。 3. 掌握电路电位图的绘制方法 二、实验原理 1.基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压， 应能分别满足基尔霍夫电流定律（kcl）和电压定律（kvl） 。即对电路中的任一个节点而 言，应有σi＝0；对任何一个闭合回路而言，应有σu＝0。 运用上述定律时必须注意各支路或闭合回路中电流的正方向，此方向可预先任意设定。 2.在一个闭合电路中，各点电位的高低视所选的电位参考点的不同而变，但任意两点间 的电位差（即电压）则是绝对的，它不因参考点的变动而改变。 电位图是一种平面坐标一、四两象限内的折线图。其纵坐标为电位值，横坐标为各被测 点。要制作某一电路的电位图，先以一定的顺序对电路中各被测点编号。以图 5-1 的电路为 例，如图中的 a～f, 并在坐标横轴上按顺序、均匀间隔标上 a、b、c、d、e、f、a。再 根据测得的各点电位值，在各点所在的垂直线上描点。用直线依次连接相邻两个电位点，即 得该电路的电位图。 在电位图中，任意两个被测点的纵坐标值之差即为该两点之间的电压值。 在电路中电位参考点可任意选定。对于不同的参考点，所绘出的电位图形是不同的，但 其各点电位变化的规律却是一样的。 三、实验设备 序号 1 2 3 4 名称 直流可调稳压电源 万 用 表 0~200v 型号与规格 0~30v 数量 二路 1 1 1 备注 dg04 自备 d31 dg05直流数字电压表 电位、电压测定实验电路板四、实验内容 利用 dg05 实验挂箱上的“基尔霍夫定律/叠加原理”线路，按图 2.1.1 接线。-6-沈阳建筑大学信息学院图 2.1.1 1. 分别将两路直流稳压电源接入电路，令 u1＝6v，u2＝12v。 （先调准输出电压值， 再接入实验线路中。 ） 2. 以图 2.1.1 中的 a 点作为电位的参考点，分别测量 b、c、d、e、f 各点的电位值φ 及相邻两点之间的电压值 uab、ubc、ucd、ude、uef 及 ufa，数据列于表中。 3. 以 d 点作为参考点，重复实验内容 2 的测量，测得数据列于表中。 电 位 参考点φ与 uφaφbφcφdφeφfuabubcucdudeuefufa计算值 a 测量值 相对误差 计算值 d 测量值 相对误差 任意设定三条支路和三个闭合回路的电流正方向。 2.1.1 中的 i1、 2、 3 的方向已设定。 图 i i 三个闭合回路的电流正方向可设为 adefa、badcb 和 fbcef。 4. 将电流插头分别插入三条支路的三个电流插座中，读出并记录电流值。 5. 用直流数字电压表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值，记录之。 被测量 计算值 测量值 相对误差 五、实验思考题 1. 根据图 2.1.1 的电路参数，计算出待测的电流 i1、i2、i3 和各电阻上的电压值，记入-7-i1(ma)i2(ma)i3(ma)u1(v)u2(v)ufa(v)uab(v)uad(v) ucd(v) ude(v)沈阳建筑大学信息学院表中，以便实验测量时，可正确地选定毫安表和电压表的量程。 2. 实验中，若用指针式万用表直流毫安档测各支路电流，在什么情况下可能出现指针 反偏， 应如何处理在记录数据时应注意什么若用直流数字毫安表进行测量时， 则会有什 么显示呢 六、实验注意事项 1. 测量电位时，用指针式万用表的直流电压档或用数字直流电压表测量时，用负表棒 （黑色）接参考电位点，用正表棒 （红色）接被测各点。若指针正向偏转或数显表显示正值， 则表明该点电位为正（即高于参考点电位） ；若指针反向偏转或数显表显示负值，此时应调 换万用表的表棒，然后读出数值，此时在电位值之前应加一负号（表明该点电位低于参考点 电位） 。数显表也可不调换表棒，直接读出负值。 2．所有需要测量的电压值，均以电压表测量的读数为准。 u1、u2 也需测量，不应取 电源本身的显示值。 3. 防止稳压电源两个输出端碰线短路。 4. 用指针式电压表或电流表测量电压或电流时， 如果仪表指针反偏，则必须调换仪表 极性，重新测量。此时指针正偏，可读得电压或电流值。若用数显电压表或电流表测量，则 可直接读出电压或电流值。但应注意：所读得的电压或电流值的正确正、负号应根据设定的 电流参考方向来判断。 七、实验报告要求 1．根据实验数据，绘制两个电位图形，并对照观察各对应两点间的电压情况。两个电 位图的参考点不同，但各点的相对顺序应一致，以便对照。 2. 根据实验数据，选定节点 a，验证 kcl 的正确性。 3. 根据实验数据，选定实验电路中的任一个闭合回路，验证 kvl 的正确性。 4. 将支路和闭合回路的电流方向重新设定，重复 1、2 两项验证。 5. 误差原因分析。 6. 心得体会及其他。-8-沈阳建筑大学信息学院实验二 实验二、电压源与电流源的等效变换一、实验目的 1.掌握电源外特性的测试方法。 2.验证电压源与电流源等效变换的条件。 3.学习自行设计实验电路、自行安排实验步骤，能够对实验数据进行分析。 二、实验原理 1.一个理想的电压源在一定的电流范围内，具有很小的内阻，其输出电压不随负载电流而 变，其外特性曲线即伏安特性曲线 u=（i）是一条平行于 i 轴的直线；一个理想的电流源 在一定的电压范围内，具有很大的内阻，其外特性曲线即伏安特性曲线 u=（i）是一条平 行于 u 轴的直线。 2.一个实际的电压源（或电流源） ，其输出电压（或输出电流）是随负载的改变而变化的， 因为它具有一定的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大阻值的电阻）与稳压源 （或恒流源）相串联（或并联）来模拟一个实际的电压源（或电流源） 。 3.一个实际的电源，就其外部特性而言，即可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电 流源。若视为一个电压源，则可用一个理想的电压源 us 与一个电阻 r0 相串联的电路模型 来表示；若视为电流源，则可用一个理想的电流源 is 与一个电阻 r0 相并联的电路模型来表 示。如果这两种电源具有相同的外特性，则称这两个电源是等效的。g0 代表电导。 一个电压源与一个电流源等效变换的条件为is =us 1 , g0 = r0 r0或u s = i s r0 , r0 =1 g0三、实验设备 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名 称 型号与规格 0~30v 0~500ma 0~200v 0~200ma 数量 1 1 1 1 1 120ω，200ω 510ω，1kω 0~99999.9ω 1 备 注可调直流稳压电源 可调直流恒流源 直流数字电压表 直流数字毫安表 万用表 电阻器 可调电阻箱 实验线路dg04 dg04 d31 d31 自备 dg09 dg09 dg05-9-沈阳建筑大学信息学院四、实验内容 1.测定电压源的外特性 （1）设计实验方案。 （2）按设计好的实验方案在实验台上选择器件并接线。 （3）记录理想电压源输出电压及电流的实验数据，并对实验结果加以说明。 （4）记录实际电压源输出电压及电流的实验数据，并对实验结果加以说明。 2.测定电流源的外特性 （1）设计实验方案。 （2）按设计好的实验方案在实验台上选择器件并接线。 （3）记录实际电流源输出电压及电流的实验数据，并对实验结果加以说明。 3.测定电源等效变换的条件 （1）设计实验方案。 （2）按设计好的实验方案在实验台上选择器件并接线。 （3）按设计电路图接上电压源记录实际电压源电路中负载的电流和电压值。 （4）按设计电路图接上电流源，调节恒流源的输出电流 is 使负载中的电压和电流与步骤 （3）相等，记录 is 值。 注意：以上（3）（4）两步实验要求负载不变。 、 对实验结果加以说明并验证等效变换条件的正确性。 五、实验思考题 1. 通常直流稳压电源的输出端不允许短路， 直流恒流源的输出端不允许开路， 为什么 2. 电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势， 稳压源和恒流源的输出在任何负 载下是否保持恒值 六、实验注意事项 1. 在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值， 测电流源外特性时，不要忘记 测短路时的电流值，注意恒流源负载电压不要超过 20 伏，负载不要开路。 2. 换接线路时，必须关闭电源开关。 3. 直流仪表的接入应注意极性与量程。 七、实验报告要求 1. 根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、 归纳各类电源的特性。 2. 从实验结果，验证电源等效变换的条件。 3. 心得体会及其他。- 10 -沈阳建筑大学信息学院实验三 实验三、受控源一、实验目的 通过测试受控源的外特性及其转移参数， 进一步理解受控源的物理概念， 加深对受控源 的认识和理解。 二、原理说明 1. 电源有独立电源（如电池、 发电机等）与非独立电源（或称为受控源）之分。 受控源与独立源的不同点是：独立源的电势 es 或电激流 is 是某一固定的数值或是时间 的某一函数， 它不随电路其余部分的状态而变。 而受控源的电势或电激流则是随电路中另一 支路的电压或电流而变的一种电源。 受控源又与无源元件不同， 无源元件两端的电压和它自身的电流有一定的函数关系， 而 受控源的输出电压或电流则和另一支路（或元件）的电流或电压有某种函数关系。 2. 独立源与无源元件是二端器件，受控源则是四端器件， 或称为双口元件。它有一对 输入端（u1、i1）和一对输出端（u2、i2） 。输入端可以控制输出端电压或电流的大小。施加 于输入端的控制量可以是电压或电流，因而有两种受控电压源（即电压控制电压源 vcvs 和电流控制电压源 ccvs） 和两种受控电流源 （即电压控制电流源 vccs 和电流控制电流源 cccs） 。它们的示意图见图 2.3.1。 3. 当受控源的输出电压（或电流）与控制支路的电压（或电流）成正比变化时，则称 该受控源是线性的。 理想受控源的控制支路中只有一个独立变量（电压或电流） ，另一个独立变量等于零， 即从输入口看，理想受控源或者是短路（即输入电阻 r1＝0，因而 u1＝0）或者是开路（即 输入电导 g1＝0，因而输入电流 i1＝0） ；从输出口看，理想受控源或是一个理想电压源或者 是一个理想电流源。图 2.3.1 4. 受控源的控制端与受控端的关系式称为转移函数。 四种受控源的转移函数参量的定义如下： (1) 压控电压源(vcvs)：u2＝f(u1)，μ＝u2/u1 称为转移电压比（或电压增益） 。 (2) 压控电流源(vccs)：i2＝f(u1)，gm＝i2/u1 称为转移电导。 (3) 流控电压源(ccvs)：u2＝f(i1)，rm＝u2/i1 称为转移电阻。 (4) 流控电流源(cccs)：i2＝f(i1)，α＝i2/i1 三、实验设备 序号 1 2 3 名 称 称为转移电流比（或电流增益） 。 数量 1 1 1 备注 dg04 dg04 d31型号与规格 0～30v 0～500ma 0～200v- 11 -可调直流稳压源 可调恒流源 直流数字电压表沈阳建筑大学信息学院4 5 6直流数字毫安表 可变电阻箱 受控源实验电路板0～200ma 0～99999.9ω1 1 1d31 dg09 dg04 或 dg06四、实验内容 实验线路如图 2.3.2。 1. 测量受控源 vcvs 的转移特性 u2＝f(u1)及负载特性 u2＝f(il) ，vccs + u1 图 2.3.2 记入下表。 u1（v） u2（v） 在方格纸上绘出电压转移特性曲线 u2＝f(u1)， 并在其线性部分求出转移电压比μ。 (2) 接入电流表，保持 u1＝2v，调节 rl 可变电阻箱的阻值，测 u2 及 il，绘制负载特 性曲线 u2＝f(il)。 rl（ ） u2（v） il（ma） 2. 测量受控源 vccs 的转移特性 il＝f(u1)及负载特性 il＝f(u2)，实验线路如图 2.3.3。 (1) 固定 rl＝2kω，调节稳压电源的输出电压 u1，测出相应的 i l 值，绘制 il＝f(u1) 曲线，并由其线性部分求出转移电导 gm。 u1（v） il （ma） (2) 保持 u1＝2v，令 rl 从大到小变化，测出相应的 il 及 u2，绘制 il＝f(u2)曲线。 rl（k ） il（ma） u2（v） 3. 测量受控源 ccvs 的转移特性 u2＝f(i1)与负载特性 u2＝f(il) ， 实验线路如图 2.3.4。 (1) 固定 rl＝2kω，调节恒流源的输出电流 is，按下表所列 is 值，测出 u2，绘制 u2＝ f(i1)曲线，并由其线性部分求出转移电阻 rm。 5 4 2 1 0．5 0．4 0．3 0．2 0．1 0 0.1 0.5 1.0 2.0 3.0 3.5 3.7 4.0 gm 50 70 100 200 300 400 500 ∞ 0 1 2 3 5 7 8 9 μmail + u2 rlgmu1图 2.3.3-(1) 不接电流表，固定 rl＝2kω，调节稳压电源输出电压 u1，测量 u1 及相应的 u2 值，- 12 -沈阳建筑大学信息学院i1（ma） u2（v）0.11.03.05.07.08.09.09.5rm(2) 保持 is＝2ma，按下表所列 rl 值，测出 u2 及 il， 绘制负载特性曲线 u2＝f(il)。 rl（k ） u2（v） il（ma） 4. 测量受控源 cccs 的转移特性 il＝f(i1)及负载特性 il＝f (u2)，实验线路如图 2.3.5。 0.5 1 2 4 6 8 10图 2.3.4图 2.3.5(1) 参见 3(1)测出 il，绘制 il＝f(i1)曲线，并由其线性部分求出转移电流比α。 i1（ma） il（ma） (2)保持 is＝1ma，令 rl 为下表所列值，测出 il， 绘制 il＝f(u2)曲线。 rl（k ） il（ma） u2（v） 五、实验注意事项 1. 每次组装线路，必须事先断开供电电源，但不必关闭电源总开关。 2. 用恒流源供电的实验中，不要使恒流源的负载开路。 六、预习思考题 1. 受控源和独立源相比有何异同点比较四种受控源的代号、 电路模型、控制量与被 控量的关系如何 2. 四种受控源中的 rm、gm、α和μ的意义是什么如何测得 3. 若受控源控制量的极性反向，试问其输出极性是否发生变化 4. 受控源的控制特性是否适合于交流信号 5. 如何由两个基本的 ccvs 和 vccs 获得其它两个 cccs 和 vcvs， 它们的输入输出 如何连接 七、实验报告 1. 根据实验数据， 在方格纸上分别绘出四种受控源的转移特性和负载特性曲线，并求 0 0．2 0．4 0．6 0．8 1 2 5 10 20 0.1 0.2 0.5 1 1.5 2 2.2 α- 13 -沈阳建筑大学信息学院出相应的转移参量。 2. 对预习思考题作必要的回答。 3. 对实验的结果作出合理的分析和结论， 总结对四种受控源的认识和理解。 4. 心得体会及其它。- 14 -沈阳建筑大学信息学院实验四、戴维南定理一、实验目的1.验证戴维宁定理的正确性，加深对该定理的理解。 2.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 3.学习自行设计实验电路、自行安排实验步骤，能够对实验数据进行分析。二、实验原理 1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其 余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络） 。 戴维南定理指出： 任何一个线性有源网络， 总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等 效代替，此电压源的电动势 us 等于这个有源二端网络的开路电压 uoc， 其等效内阻 r0 等 于该网络中所有独立源均置零 （理想电压源视为短接， 理想电流源视为开路） 时的等效电阻。 诺顿定理指出： 任何一个线性有源网络， 总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来 等效代替， 此电流源的电流 is 等于这个有源二端网络的短路电流 isc， 其等效内阻 r0 定义同 戴维南定理。 uoc（us）和 r0 或者 isc（is）和 r0 称为有源二端网络的等效参数。 2. 有源二端网络等效参数的测量方法 (1) 开路电压、短路电流法测 r0 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测 uo c u 其输出端的开路电压 uoc，然后再将其输出端短路， 用电流表测其短路电流 isc，则等效内阻为u ar0 =u oc i scφbi oiis c图 2.4.1如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路 则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。 (2) 伏安法测 r0被 测 有 源 网r0用电压表、电流表测出有源二端网 络的外特性曲线，如图 2.4.1 所示。 根据 外特性曲线求出斜率 tgφ，则内阻urlocvr0 = tan
=也可以先测量开路电压 uoc， 再测量电流为额定值 in 时的输出 端电压值 un，则内阻为u u oc = i i sc
u u n r0 = oc in络 us图 2.4.2- 15 -沈阳建筑大学信息学院被(3) 半电压法测 r0测 有 源 络r0v稳 压 电u如图 2.4.2 所示，当负载电压为被测网络开 路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数 确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。 (4) 零示法测 uoc网 u s图 2.4.3源在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。 为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图 2.4.3 所示.。 零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比 较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0” 。然 后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压， 即为被测有源二端网络的开路电压。 三、实验设备 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 名 称 型号与规格 0～30v 0～500ma 0～200v 0～200ma 数量 1 1 1 1 1 0～k/2w 1 1 1 备注 dg04 dg04 d31 d31 自备 dg09 dg09 dg05可调直流稳压电源 可调直流恒流源 直流数字电压表 直流数字毫安表 万用表 可调电阻箱 电位器 戴维南定理实验电路板四、实验内容 被测有源二端网络如图 2.4.4。图 2.4.4- 16 -沈阳建筑大学信息学院1.测量图 2.4.4 有源二端网络的等效参数 要求：根据理论课所学知识及指导书实验原理部分，自行设计实验方案，自行设计实验 步骤，自行设计实验表格，说明实验过程，计算理论值并与实验测量值进行比较。 （最少设 计两种方法，多者不限） 2.验证戴维南定理 要求：利用实验内容 1 中测得的实验数据，设计一种方法验证戴维南定理，自行设计实 验方案，自行设计实验步骤，自行设计实验表格，说明实验过程。3.有源二端网络等效内阻（又称入端电阻）的直接测量法将被测有源二端网络内的所有独立源置零（将电流源 i 去掉，也去掉电压源，并在原电压端 所接的两点用一根短路导线相连） ，然后用伏安法或者直接用万用表的欧姆档测定负载 rl 开路后 a、b 两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻 r0 或称网络的入端电阻 ri。 五、实验思考题 1. 在求戴维南或诺顿等效电路时， 作短路试验， isc 的条件是什么在本实验中可否直接 测 作负载短路实验请实验前对线路 2.4.4 预先作好计算，以便调整实验线路及测量时可准确 地选取电表的量程。 2. 说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法， 并比较其优缺点。 六、实验注意事项 1.注意测量时，电流表量程的更换。 2.步骤 3 中，电源置零时不可将稳压源短接。 3.用万用表直接测 r 时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表，其次，欧姆档 必须经调零后再进行测量。 4.改接线路时，要关掉电源。 七、实验报告要求1.根据步骤 1 和 2 分别绘出曲线，验证戴维宁定理的正确性， 并分析产生误差的原因。2.归纳、总结实验结论。 3.心得体会及其他。- 17 -沈阳建筑大学信息学院实验五 实验五、rc 一阶电路的响应测试一、实验目的 1. 测定 rc 一阶电路的零输入响应、零状态响应及完全响应。 2. 学习电路时间常数的测量方法。 3. 掌握有关微分电路和积分电路的概念。 4. 进一步学会用示波器观测波形。 二、实验原理 1. 动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程。要用普通示波器观察过渡过程和 测量有关的参数，就必须使这种单次变化的过程重复出现。为此，我们利用信号发生器输出 的方波来模拟阶跃激励信号，即利用方波输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号； 利用方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号。 只要选择方波的重复周期远大于电路 的时间常数τ， 那么电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下， 它的响应就和直流电接通与 断开的过渡过程是基本相同的。 2.图 2.5.1（b）所示的 rc 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和 增长，其变化的快慢决定于电路的时间常数τ。 3. 时间常数τ的测定方法: 用示波器测量零输入响应的波形如图 2.5.1(a)所示。 根据一阶微分方程的求解得知 uc＝ume 图 2.5.1(c)所示。-t/rc＝ume-t/τ。当 t＝τ时，uc(τ)＝0.368um。此时所对应的时间就等于τ。亦可用零状态响应波形增加到 0.632um 所对应的时间测得，如umuumu tt0 0ucum+r umucc0.368 0tτa) 零输入响应uuc0.632t0τ(b) rc 一阶电路 (c) 零状态响应 图 2.5.1 4. 微分电路和积分电路是 rc 一阶电路中较典型的电路， 它对电路元件参数和输入信 号的周期有着特定的要求。 一个简单的 rc 串联电路， 在方波序列脉冲的重复激励下， 当 满足τ＝rc&&t 时（t 为方波脉冲的重复周期） ，且由 r 两端的电压作为响应输出，则该 2电路就是一个微分电路。 因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。 如图 2.5.2 (a)所示。利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。- 18 -沈阳建筑大学信息学院c r c &&t/2ruitruruir c &&t/2 cuc(a)微分电路 图 2.5.2(b) 积分电路若将图 2.5.2(a)中的 r 与 c 位置调换一下，如图 2.4.2 (b)所示，由 c 两端的电压作为响 应输出，且当电路的参数满足τ＝rc&&t ，则该 rc 电路称为积分电路。因为此时电路的 2输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可以将方波转变成三角波。 从输入输出波形来看， 上述两个电路均起着波形变换的作用， 请在实验过程仔细观察与记录。 三、实验设备 序号 1 2 3 四、实验内容 实验线路板的器件组件，如图 2.5.3 所示，请认清 r、c 元件的布局及其标称值，各开 关的通断位置等。 名 称 型号与规格 数量 1 1 1 备注 dg03 自备 dg07函数信号发生器 双踪示波器 动态电路实验板0.011000p30k10k10k 4.7mh 10mh1001000p6800p0.0110k1m 0.10.1图 2.5.3 1. 从电路板上选 r＝10kω，c＝6800pf 组成如图 2.5.1 (b)所示的 rc 充放电电路。ui 为脉冲信号发生器输出的 um＝3v、f＝1khz 的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将- 19 -1k沈阳建筑大学信息学院激励源 ui 和响应 uc 的信号分别连至示波器的两个输入口 ya 和 yb。 这时可在示波器的屏幕 上观察到激励与响应的变化规律， 请测算出时间常数τ， 并用方格纸按 1:1 的比例描绘波形。 少量地改变电容值或电阻值，定性地观察对响应的影响，记录观察到的现象。 2. 令 r＝10kω，c＝0.1μf，观察并描绘响应的波形，继续增大 c 之值，定性地观察 对响应的影响。 3. 令 c＝0.01μf，r＝100ω，组成如图 2.5.2 (a)所示的微分电路。在同样的方波激励 信号（um＝3v，f＝1khz）作用下，观测并描绘激励与响应的波形。 增减 r 之值，定性地观察对响应的影响，并作记录。当 r 增至 1mω时，输入输出波形 有何本质上的区别 4. 方波脉冲信号的观察和测定 (1) 将电缆插头换接在脉冲信号的输出插口上，选择方波信号输出。 (2) 调节方波的输出幅度为 3. 0vp－（用示波器测定） 分别观测 100hz， ， 3khz 和 30khz p 方波信号的波形参数。 (3) 使信号频率保持在 3khz，选择不同的幅度及脉宽，观测波形参数的变化。 五、实验思考题 1. 什么样的电信号可作为 rc 一阶电路零输入响应、 零状态响应和完全响应的激励 源 2. 已知 rc 一阶电路 r＝10kω，c＝0.1μf，试计算时间常数τ，并根据τ值的物理 意义，拟定测量τ的方案。 3. 何谓积分电路和微分电路，它们必须具备什么条件 它们在方波序列脉冲的激励 下，其输出信号波形的变化规律如何这两种电路有何功用 六、实验注意事项 1. 调节电子仪器各旋钮时，动作不要过快、过猛。实验前，需熟读双踪示波器的使用 说明书。观察双踪时，要特别注意相应开关、旋钮的操作与调节。 2. 信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起（称共地） 以防外界干扰而影响测 ， 量的准确性。 3. 示波器的辉度不应过亮，尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时，应将辉度调暗， 以延长示波管的使用寿命。 七、实验报告要求 1. 根 据 实 验 观 测 结 果 ， 在 方 格 纸 上 绘 出 rc 一 阶 电 路 充 放 电 时 化曲线，由曲线测得τ值，并与参数值的计算结果作比较，分析误差原因。 2. 根据实验观测结果，归纳、总结积分电路和微分电路的形成条件，阐明波形变换的 特征。 3. 心得体会及其他。uc的变- 20 -沈阳建筑大学信息学院实验六 实验六、正弦稳态交流电路相量的研究一、实验目的 1.验证单相交流电路中的电源、电压和功率关系的理论。 2.研究正弦稳态交流电路中电压、电流向量之间的关系。 3.了解用电容改善功率因数的方法和意义。 4.了解日光灯电路的组成，工作原理和安装方法。. 二、实验原理 1. 在单相正弦交流电路中，用交流电流表测得各支路的电流值， 用交流电压表测得回 路各元件两端的电压值，它们之间的关系满足相量形式的基尔霍夫定律，即 u＝0 。 2. 图 2.6.1 所示的 rc 串联电路，在正弦稳态信号 u 的激励下，ur 与 uc 保持有 90 的相位差，即当 r 阻值改变时，ur 的相量轨迹是一个半园。u、uc 与 ur 三者形成一个直 角形的电压三角形，如图 2.6.2 所示。r 值改变时，可改变 φ 角的大小，从而达到移相的目 的。 σi＝0 和σi ur -jxcur uc图 2.6.1 图 2.6.2 3. 日光灯电路由荧光灯管、 镇流器和启辉器三者组成， 灯管为电阻性负载， r 表示， 用 镇流器为感性负载，但也有一定的电阻 r，其电路图可用图 2.6.3u 220vc镇 流 器s灯 管启 辉 器图 2.6.3 日光灯主要由灯管， 镇流器和启辉器组成。 灯管是一根内壁均匀涂有荧光物质的细长玻 璃管，管的两端装有灯丝电极，灯丝上涂有受热后易于发射电子的氧化物，管内充有稀薄的- 21 -沈阳建筑大学信息学院惰性气体和水银蒸气。 镇流器为一带有铁芯的电感线圈。 启辉器由一个辉光管和一个小容量 的电容器组成，它们装在一个圆柱形的外壳内。 当接通电源时， 由于日光灯没有点亮， 电源电压全部加在启辉器辉光管的两个电极间使 辉光管放电，放电产生的热量使倒 u 形电极受热趋于伸直，两电极接触，这时日光灯的灯 丝通过此电极以及镇流器和电源构成一个回路，灯丝因有电流（称为启动电流或预热电流） 通过而发热，从而使氧化物发射电子。同时，辉光管的两个电极接通时，电极间电压为零， 辉光管放电停止，倒 u 形电极因温度下降而复原，两电极脱开，回路中的电流突然被切断， 于是在镇流器两端产生一个比电源电压高得多的感应电压。 这个感应电压连同电源电压一起 加在灯管两端，使管内的惰性气体电离而产生弧光放电。随着管内温度的逐渐升高，水银蒸 气游离并猛烈地碰撞惰性气体分子而放电。水银蒸气弧光放电时，辐射出不可见的紫外线， 紫外线激发灯管内壁的荧光粉后发出可见光。 日光灯电路为感性负载，其功率因数很低，一般在 0.3-0.4 左右。因此为提高电源的利 用率和减少供电线路的损耗，必须进行无功补偿，以提高线路的功率因数。 提高功率因数的方法，除改善负载本身的工作状态、设计合理外，由于工业负载基本都 是感性负载，因此常用的方法是在负载两端并联电容器组，补偿无功功率，以提高线路的功 率因数。 三、实验设备 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 四、实验内容 1. 按 图 2.6.1 接 线 。 r 为 220v 、 15w 的 白 炽 灯 泡 ， 电 容 器 为 4.7 μ f/450v 。 经指导教师检查后，接通实验台电源， 将自耦调压器输出( 即 u)调至 220v。记录 u、ur、 uc 值，验证电压三角形关系。 测 量 值 计 算 值 △ u/u （%） 名称 交流电压表 交流电流表 功率表 自耦调压器 镇流器、启辉器 日光灯灯管 电容器 白炽灯及灯座 电流插座 与 40w 灯管配用 40w 1f,2.2f,4.7f/500v 220v，15w 型号与规格 0～450v ０～5a 数量 1 1 1 1 各1 1 各1 1~3 3 备注 d33 d32 d34 dg01 dg09 屏内 dg09 dg08 dg09u（v） ur（v） uc（v）u’ 与 ur， c 组成 rt△） △u=u’－u （ u （u’= u r + u c ）2 2（v）- 22 -沈阳建筑大学信息学院2. 日光灯线路接线与测量。图 2.6.4 按图 2.6.4 接线。经指导教师检查后接通实验台电源，调节自耦调压器的输出，使其输 出电压缓慢增大，直到日光灯刚启辉点亮为止，记下三表的指示值。然后将电压调至 220v， 测量功率 p， 电流 i， 电压 u，ul，ua 等值，验证电压、电流相量关系。 测 p(w) 启辉值 正常工作值 3. 并联电路──电路功率因数的改善。按图 2.6.5 组成实验线路。 量 cosφ 数 i(a) 值 u(v) ul(v) ua(v)图 2.6.5 经指导老师检查后，接通实验台电源，将自耦调压器的输出调至 220v，记录功率表、 电压表读数。通过一只电流表和三个电流插座分别测得三条支路的电流，改变电容值，进行 三次重复测量。数据记入表中。 电容值 (f) 0 1 2.2 4.7 p(w) 测 cosφ 量 u(v) 数 值 il(a) ic(a)i（a）- 23 -沈阳建筑大学信息学院五、实验思考题 1.简述日光灯的工作原理。 2. 在日常生活中，当日光灯上缺少了启辉器时， 人们常用一根导线将启辉器的两端短 接一下，然后迅速断开，使日光灯点亮（dg09 实验挂箱上有短接按钮，可用它代替启辉器 做一下试验。 ）或用一只启辉器去点亮多只同类型的日光灯，这是为什么 3. 为了改善电路的功率因数， 常在感性负载上并联电容器， 此时增加了一条电流支路， 试问电路的总电流是增大还是减小，此时感性元件上的电流和功率是否改变 4. 提高线路功率因数为什么只采用并联电容器法， 而不用串联法所并的电容器是否 越大越好 六、实验注意事项 1. 本实验用交流市电 220v，务必注意用电和人身安全。 2. 功率表要正确接入电路。 3. 线路接线正确，日光灯不能启辉时， 应检查启辉器及其接触是否良好。 七、实验报告要求 1. 完成数据表格中的计算，进行必要的误差分析。 2. 根据实验数据，分别绘出电压、电流相量图， 验证相量形式的基尔霍夫定律。 3. 讨论改善电路功率因数的意义和方法。 4. 装接日光灯线路的心得体会及其他。- 24 -沈阳建筑大学信息学院实验七、三相交流电路电压、电流、功率的测量 实验七、三相交流电路电压、电流、功率的测量一、实验目的 1. 掌握三相负载作星形联接、 三角形联接的方法， 验证这两种接法下线、 相电压及线、 相电流之间的关系。 2. 充分理解三相四线供电系统中中线的作用。 3. 掌握用一瓦特表法测量三相电路有功功率的方法 二、实验原理 1. 三相负载可接成星形（又称“ｙ”接）或三角形(又称&△&接)。当三相对称负载作 y 形联接时，线电压 ul 是相电压 up 的 3 倍。线电流 il 等于相电流 ip，即 ul＝ 3u p ， il＝ip在这种情况下，流过中线的电流 i0＝0， 所以可以省去中线。 当对称三相负载作△形联接时，有 il＝ 3 ip， ul＝up。 2. 不对称三相负载作 y 联接时,必须采用三相四线制接法，即 yo 接法。而且中线必须 牢固联接，以保证三相不对称负载的每相电压维持对称不变。 倘若中线断开，会导致三相负载电压的不对称，致使负载轻的那一相的相电压过高，使 负载遭受损坏；负载重的一相相电压又过低，使负载不能正常工作。尤其是对于三相照明负 载，无条件地一律采用 y0 接法。 3. 当不对称负载作△接时，il≠ 3 ip，但只要电源的线电压 ul 对称，加在三相负载上 的电压仍是对称的，对各相负载工作没有影响。 4．对于三相四线制供电的三相星形联接的负载（即 yo 接法） ，可用一只功率表测量各 相的有功功率 pa、 b、 c， p p 则三相负载的总有功功率σp＝pa＋pb＋pc。 这就是一瓦特表法， 如图 2.7.1 所示。若三相负载是对称的，则只需测量一相的功率，再乘以 3 即得三相总的有 功功率。图 2.7.1- 25 -沈阳建筑大学信息学院三、实验设备 序号 1 2 3 4 5 6 四、实验内容 1. 三相负载星形联接（三相四线制供电） 按图 2.7.2 线路组接实验电路。即三相灯组负载经三相自耦调压器接通三相对称电源。将三 相调压器的旋柄置于输出为 0v 的位置（即逆时针旋到底） 。经指导教师检查合格后，方可 开启实验台电源，然后调节调压器的输出，使输出的三相线电压为 220v，并按下述内容完 成各项实验，分别测量三相负载的线电压、相电压、线电流、相电流、中线电流、电源与负 载中点间的电压。将所测得的数据记入表 2.7.1 中，并观察各相灯组亮暗的变化程度，特别 要注意观察中线的作用。 a fu b 380v v c 380v w ic ib ia 名 称 型号与规格 0～500v 0～5a 数量 1 1 1 1 220v，15w 白炽灯 9 3 备注 d33 d32 自备 dg01 dg08 dg09交流电压表 交流电流表 万用表 三相自耦调压器 三相灯组负载 电门插座qs un 图 2.7.2i0- 26 -沈阳建筑大学信息学院表 2.7.1 测量数据 实验内容 （负载情况） y0接平衡负载 y 接平衡负载 y0接不平衡负载 y 接不平衡负载 y0 接 b 相断开 y 接 b 相断开 y 接 b 相短路 开灯盏数 a 相 3 3 1 1 1 1 1 b 相 3 3 2 2 c 相 3 3 3 3 3 3 3 线电流（a） ia ib ic 线电压（v） uab ubc uca 相电压（v） ua0 ub0 uc0 中线 电流 i0 (a) 中点 电压 un0 (v)2. 负载三角形联接（三相三线制供电） 按图 2.7.3 改接线路，经指导教师检查合格后接通三相电源，并调节调压器，使其 输出线电压为 220v，并按表 2.7.2 的内容进行测试。图 2.7.3 表 2.7.2测量数据 负载情况 三相平衡 三相不平衡 开 灯 盏 数a-b 相 b-c 相 c-a 相线电压=相电压 （v） 线电流（a）相电流（a）uabubcucaiaibiciabibcica3 13 23 33 用一瓦特表法测定三相对称 y0 接以及不对称 y0 接负载的总功率σp。 实验按图 2.7.4 线路接线。 线路中的电流表和电压表用以监视该相的电流和电压， 不要超过功率表电压和电 流的量程。- 27 -沈阳建筑大学信息学院图 2.7.4 经指导教师检查后，接通三相电源， 调节调压器输出， 使输出线电压为 220v，按表 2.7.3 的要求进行测量及计算。 表 2.7.3 开灯盏数 负载情况 a相 3 1 b相 3 2 c相 3 3 测量数据 pa pb pc （w） （w） （w） 计算值 σp （w）y0 接对称负载 y0 接不对称负载 五、实验思考题1. 三相负载根据什么条件作星形或三角形连接 2. 复习三相交流电路有关内容， 试分析三相星形联接不对称负载在无中线情况下，当 某相负载开路或短路时会出现什么情况如果接上中线，情况又如何 3. 本次实验中为什么要通过三相调压器将 380v 的市电线电压降为 220v 的线电压使 用 六、实验注意事项 1. 本实验采用三相交流市电，线电压为 380v， 应穿绝缘鞋进实验室。实验时要注意 人身安全，不可触及导电部件，防止意外事故发生。 2. 每次接线完毕，同组同学应自查一遍， 然后由指导教师检查后，方可接通电源，必 须严格遵守先断电、再接线、后通电；先断电、后拆线的实验操作原则。 3. 星形负载作短路实验时，必须首先断开中线，以免发生短路事故。 七、实验报告要求 1. 用实验测得的数据验证对称三相电路中的 3 关系。 2. 用实验数据和观察到的现象， 总结三相四线供电系统中中线的作用。 3. 不对称三角形联接的负载，能否正常工作 实验是否能证明这一点 4. 根据不对称负载三角形联接时的相电流值作相量图， 并求出线电流值，然后与实验 测得的线电流作比较，分析之。 5. 心得体会及其他。- 28 -沈阳建筑大学信息学院实验八、 实验八、二端口网络测试一、实验目的 1.加深理解二端口网络的基本理论。 2.掌握直流二端口网络传输参数的测量技术。. 3.加深对最大功率传输定理的理解与推导。 二、实验原理 对于任何一个线性网络， 我们所关心的往往只是输入端口和输出端口电压和电流间的相 互关系，通过实验测定方法求取一个极其简单的等值双口电路来替代原网络，此即为“黑盒 理论”的基本内容。 1.一个双口网络两端口的电压和电流四个变量之间的关系，可以用多种形式的参数方程 来表示。本实验采用输出口的电压 u2 和电流 i2 作为自变量，以输入口的电压 u1 和电流 i1 作 为应变量，所得的方程称为双口网络的传输方程，如图 2.8.1 所示的无源线性双口网络（又 称为四端网络）的传输方程为图 2.8.1 u1=au2+bi2 i1=cu2+di2式中的 a、b、c、d 为双口网络的传输参数，其值完全决定于网络拓扑结构及各支路元 件的参数值，这四个参数表征了该双口网络的基本特性，它们的含义是a=u 10 (令 i2=0，即输出口开路时) u 20u 1s (令 u2=0，即输出口短路时) i 2s i 10 (令 i2=0，即输出口开路时) u 20 i 1s (令 u2=0，即输出口短路时) i 2sb=c=d=由上可知，只要在网络的输入口加上电压，在两个端口同时测量其电压和电流，即可求 出 a、b、c、d 四个参数，此即为双端口同时测量法。 2、若要测量一条远距离输电线构成的双口网络，采用同时测量法就很不方便，这时可采 用分别测量法，即先在输入口加电压，而将输出口开路和短路，在输入口测量电压和电流， 由传输方程可得：- 29 -沈阳建筑大学信息学院r10 =u 10 a = i 10 c u 1s b = i 1s d（令 i2=0，即输出口开路时）r1s =（令 u2=0，即输出口短路时）然后在输出口加电压测量，而将输入口开路和短路，此时可得r20 = r2 s =u 20 d = i 20 c u 2s b = i 2s a（令 i1=0，即输入口开路时）（令 u1=0，即输入口短路时）r10，r1s，r2o，r2s 分别表示一个端口开路和短路时另一端口等效输入电阻，这四个参数 中有三个是独立的：r10 r1s a = = r20 r2 s d至此，可求出四个传输参数即 ad-bc=1a = r10 /( r20
r2 s ) , b = r2 s a, c = a / r10 , d = r20 c3. 在戴维宁定理和正弦稳态电路分析中均讨论了最大有功功率传输问题。所讨论的问 题一般都是针对已知的含独立源线性网络，通过改变负载来获得最大有功功率传输的条件。 然而，在实际工程应用中，经常会遇到电源和负载一定，将如何获得最大有功功率传输本 实验项目讨论在单一正弦电源供电和负载均不变的情况下，如何设计一个无损 lc 匹配网络 来实现最大功率传输，并给出最大功率传输条件的证明。 三、实验设备 序号 1 2 3 4 四、实验内容 二端口网络实验线路如图 2.8.2 所示。将直流稳压电源的输出电压调到 10v，作为二端 口网络的输入。 名 称 型号与规格 0～30v 0～200v 0～200ma 数量 1 1 1 1 备注 dg04 d31 d31 dg05可调直流稳压电源 数字直流电压表 数字直流毫安表 二端口网络实验电路板- 30 -沈阳建筑大学信息学院图 2.8.2 1. 按同时测量法分别测定两个二端口网络的传输参数 a1、b1、c1、d 1 和 a2、b2、c2、 d2，并列出它们的传输方程。 二 端 口 网 络 i 二 端 口 网 络 ii 2. 将两个二端口网络级联，即将网络 i 的输出接至网络 ii 的输入。 用两端口分别测量 法测量级联后等效二端口网络的传输参数 a、b、c、d，并验证等效二端口网络传输参数与 级联的两个二端口网络传输参数之间的关系。 输出端开路 i2=0 u1o （v） i1o （ma） r1o （kω） 输出端短路 u2=0 u1s （v） iis （ma） ris （kω） 计 算 传输参 数 输出端短路 u12=0 测 输出端开路 i22=0 输出端短路 u22=0 u21o（v） 量 值 i21o（ma） 计 a2 算 值 b2 u11s（v） i11s（ma） i12s（ma） c1 d1 输出端开路 i12=0 u11o（v） 测 量 值 i11o（ma） 计 a1 算 值 b1u12o（v）u22o（v）u21s（v）i21s（ma） i22s（ma）c2d2输入端开路 i1=0 u2o （v） i2o （ma） r2o （kω）a= b= 输入端短路 u1=0 c= u2s i2s r2s （v） （ma） （kω） d=- 31 -沈阳建筑大学信息学院3.设计性内容1） 、研究一个含有正弦电源的网络，且电源及内阻抗和负载阻抗均不变，自行设计一个 无损的网络实现最佳匹配，使得负载获得最大功率； 2） 、推导获得在该电路情况下负载获得最大功率的条件； 3） 、自行设计实验步骤； 4） 、组建实验电路，测试结果，整理数据，验证理论推导的正确性。 五、实验思考题 1. 试述双口网络同时测量法与分别测量法的测量步骤， 优缺点及其适用情况。 2. 本实验方法可否用于交流双口网络的测定 六、实验注意事项 1.用电流插头插座测量电流时，要注意判别电流表的极性及选取适合的量程（根据所给 的电路参数，估算电流表量程） 。 2．两个双口网络级联时，应将一个双口网络 i 的输出端与另一双口网络级联 ii 的输入 端联接。 七、实验报告要求 1. 完成对数据表格的测量和计算任务。 2. 列写参数方程。 3. 验证级联后等效双口网络的传输参数与级联的两个双口网络传输参数之间的关系。 4. 总结、归纳双口网络的测试技术。 5. 心得体会及其他。- 32 -沈阳建筑大学信息学院第三部分计算机仿真实验 第一章计算机仿真实验软件3.1.1multisim8 简介 multisim8 是一个完整的设计工具系统， 提供了一个非常大的元件数据库， 并提供原理图输入接口、全部的数模 spice 仿真功能、vhdl|verilog 设计接口与 仿真功能、fpga|cpld 综合、rf 设计能力和后处理功能，还可以进行从原理图 到 pcb 布线工具包（如：electronics workbench 的 ultiboard2001）的无缝隙数据 传输。它提供的单一易用的图形输入接口可以满足您的设计需求。 multisim 8 的虚拟测试仪器仪表种类齐全，有一般实验用的通用仪器，如 万用表、函数信号发生器、双踪示波器、直流电源；而且还有一般实验室少有或 没有的仪器，如波特图仪、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换器、失真仪、 频谱分析仪和网络分析仪等。 multisim 8 具有较为详细的电路分析功能，可以完成电路的瞬态分析和稳 态分析、时域和频域分析、器件的线性和非线性分析、电路的噪声分析和失真分 析、离散傅里叶分析、电路零极点分析、交直流灵敏度分析等电路分析方法，以 帮助设计人员分析电路的性能。 multisim 8 可以设计、测试和演示各种电子电路，包括电工学、模拟电路、 数字、电路、射频电路及微控制器和接口电路等。可以对被仿真的电路中的元器 件设置各种故障，如开路、短路和不同程度的漏电等，从而观察不同故障情况下 的电路工作状况。在进行仿真的同时，软件还可以存储测试点的所有数据，列出 被仿真电路的所有元器件清单，以及存储测试仪器的工作状态、显示波形和具体 数据等。 multisim 8 有丰富的 help 功能，其 help 系统不仅包括软件本身的操作指 南，更重要的是包含有元器件的功能解说，help 中这种元器件功能解说有利于 使用 ewb 进行 cai 教学。另外， multisim 8 还提供了与国内外流行的印刷电 路板设计自动化软件 protel 及电路仿真软件 pspice 之间的文件接口，也能通过 windows 的剪贴板把电路图送往文字处理系统中进行编辑排版。支持 vhdl 和 verilog hdl 语言的电路仿真与设计。 利用 multisim 8 可以实现计算机仿真设计与虚拟实验， 与传统的电子电路 设计与实验方法相比，具有如下特点：设计与实验可以同步进行，可以边设计边 实验，修改调试方便；设计和实验用的元器件及测试仪器仪表齐全，可以完成各 种类型的电路设计与实验；可方便地对电路参数进行测试和分析；可直接打印输 出实验数据、测试参数、曲线和电路原理图；实验中不消耗实际的元器件，实验 所需元器件的种类和数量不受限制，实验成本低，实验速度快，效率高；设计和 实验成功的电路可以直接在产品中使用。 multisim 8 易学易用，便于电子信息、通信工程、自动化、电气控制类专 业学生自学、便于开展综合性的设计和实验，有利于培养综合分析能力、开发和 创新的能力 3.1.2 multisim8 主要组成 启动 multisim8， 出现如图 3.1.1 所示的标准工作界面。 从图 3.1.1 可以看出， multisim 的主窗口如同一个实际的电子实验台。屏幕中央区域最大的窗口就是电路工作- 33 -沈阳建筑大学信息学院区，在电路工作区上可将各种电子元器件和测试仪器仪表连接成实验电路。电路 工作窗口上方是菜单栏、工具栏。从菜单栏可以选择电路连接、实验所需的各种 命令。工具栏包含了常用的操作命令按钮。通过鼠标器操作即可方便地使用各种 命令和实验设备。电路工作窗口两边是元器件栏和仪器仪表栏。元器件栏存放着 各种电子元器件，仪器仪表栏存放着各种测试仪器仪表，用鼠标操作可以很方便 地从元器件和仪器库中，提取实验所需的各种元器件及仪器、仪表到电路工作窗 口并连接成实验电路。按下电路工作窗口的上方的“启动／停止”开关或“暂停／ 恢复”按钮可以方便地控制实验的进程。菜单栏 设计工具栏 仿真开关 仪 表 列 元件工具栏电路窗口。图 3.1.1 【注】与所有的 windows 应用程序类似,可在菜单（menus）中找到所有 ） 功能的命令。元件工具栏（component toolbar）包含元件箱按钮（parts bin）,单击它可 以打开元件族工具栏 （此工具栏中包含每一元件族中所含的元件按钮， 以元件符号 区分） 。绿色的是虚拟元件，是可以随意改变参数的。黑色元件是有封装的真实元 件，参数是确定的，不可以改变。3.1.3 multisim8 基本界面 multisim8 基本界面的基本界面如图 3.1.1 所示，下面简单介绍其中重要部分。1.multisim 菜单栏1. file（文件）菜单 （文件） file（文件）菜单提供 19 个文件操作命令，如打开、保存和打印等。 2. edit（编辑）菜单 （编辑） edit（编辑）菜单在电路绘制过程中，提供对电路和元件进行剪切、粘贴、旋转等 操作命令，共 21 个命令。 3. view（窗口显示）菜单 （窗口显示） view（窗口显示）菜单提供 19 个用于控制仿真界面上显示的内容的操作命令，- 34 -沈阳建筑大学信息学院4. place（放置）菜单 （放置） place（放置）菜单提供在电路工作窗口内放置元件、连接点、总线和文字等 17 个 命令 6. simulate（仿真）菜单 （仿真） simulate（仿真）菜单提供 18 个电路仿真设置与操作命令 7. transfer（文件输出）菜单 （文件输出） transfer（文件输出）菜单提供 8 个传输命令 8. tools（工具）菜单 （工具） tools（工具）菜单提供 17 个元件和电路编辑或管理命令 9. reports（报告）菜单 （报告） reports（报告）菜单提供材料清单等 6 个报告命令 10. option（选项）菜单 （选项） option（选项）菜单提供 5 个电路界面和电路某些功能的设定命令 11. windows（窗口）菜单 （窗口） windows（窗口）菜单提供 9 个窗口操作命令 12. help（帮助）菜单 （帮助） help（帮助）菜单为用户提供在线技术帮助和使用指导 2.multisim 工具栏新建：清除电路工作区，准备生成新电路。 打开：打开电路文件。 存盘：保存电路文件。 打印：打印电路文件。 剪切：剪切至剪贴板。 复制：复制至剪贴板。 粘贴:从剪贴板粘贴。 旋转: 旋转元器件。 全屏：电路工作区全屏。 放大：将电路图放大一定比例。 缩小：将电路图缩小一定比例。 放大面积：放大电路工作区面积。 适当放大：放大到适合的页面。 文件列表：显示电路文件列表。 电子表：显示电子数据表。 数据库管理：元器件数据库管理。 元件编辑器： 图形编辑/分析：图形编辑器和电路分析方法选择。 后处理器：对仿真结果进一步操作。 电气规则校验：校验电气规则。 区域选择：选择电路工作区区域。- 35 -沈阳建筑大学信息学院第二章 multisim8 的基本操作3.2.1 电路的输入与运行实验电路的输入与运行包括以下几个步骤：放置元器件、对元器件进行赋值、设置元 器件标号、调整器件在电路工作区的位置和方向、连接电路、放置测试仪器和运行电路开始 仿真分析。若打开测试仪器窗口可观察仿真结果，也可以利用 multisim 8 提供的各种分析 工具对电路进行分析，或打开图标，观察仿真结果。 1.放置元器件 单击元器件库，在库中选择所需元件，用鼠标将该元件拖至工作区。 2.对元件进行赋值和设置器件标号 用鼠标双击元件， 出现该元件属性对话框， 在对话框中可以对元件进行赋值和设置标号 等操作。 3.调整元件在电路工作区的位置和方向 可以根据需要适当调整元器件的位置和方向， 以使工作区内的电路图更整齐。 用鼠标单 击元件，拖动鼠标，可以调整元件的位置。单击元件后，工具栏下的旋转、水平翻转和垂直 翻转工具被激活， 这时单击其中一项命令可以调整元件的方向。 如果元件已经连接在电路中， 调整元件位置和方向时，连接线不会断开，它会随元件一起移动。 4.连接电路 将鼠标指向一个元件的连接点时，在链接点处会出现一个小黑点，按住鼠标左键，移动 鼠标，使光标指向另一个元件的连接点，在该连接点处出现另一个小黑点，放开鼠标，这两 个元件对应的连接点就会连接在一起。当光标指向连接线时，按住鼠标左键，移动鼠标，可 以调整连接线的位置。当光标指向连接线的一个端点，出现一个黑点，按住鼠标左键，移动 鼠标，可以删除该连接线。 5.放置并连接测试仪器 单击仪器库， 在库中选择所需的仪器， 用鼠标将仪器拖至工作区。 将仪器与测试点相连， 连接方法与连接电路的方法一致。 6.运行电路开始仿真分析 单击仿真电源开关，电路则开始运行。 7.打开测试仪器窗口。例如双击示波器，则打开示波器窗口。在示波器的显示窗口中， 可以观察到测试结果。 8.利用显示图表命令观察仿真结果 单击显示图表命令，可以看到电路的测试数据或测试波形。3.2.2 multisim8 的元器件库multisim 8 提供了丰富的元器件库，元器件库栏图标和名称如图 3.2.1 所示。图 3.2.1 用鼠标左键单击元器件库栏的某一个图标即可打开该元件库。元器件库中的各个图 标所表示的元器件含义如下面所示。关于这些元器件的功能和使用方法将在后面介 绍。读者还可使用在线帮助功能查阅有关的内容。 multisim 8 的元器件库十分丰富，下面简要介绍其中比较重要的一些元器件库。 1. 电源 信号源库 电源/信号源库- 36 -沈阳建筑大学信息学院电源/信号源库包含有接地端、直流电压源（电池） 、正弦交流电压源、方波（时钟） 电压源、压控方波电压源等多种电源与信号源。电源/信号源库如图 3.2.2 所示。图 3.2.2 2. 基本器件库 基本器件库包含有电阻、电容等多种元件。基本器件库中的虚拟元器件的参数是可 以任意设置的，非虚拟元器件的参数是固定的，但是可以选择的。基本器件库如图 3.2.3 所示。- 37 -沈阳建筑大学信息学院图 3.2.3 3. 二极管库 二极管库包含有二极管、可控硅等多种器件。二极管库中的虚拟器件的参数是可以 任意设置的， 非虚拟元器件的参数是固定的， 但是是可以选择的。 二极管库如图 3.2.4 所示。图 3.2.4 4. 晶体管库 晶体管库包含有晶体管、fet 等多种器件。晶体管库中的虚拟器件的参数是可以任 意设置的，非虚拟元器件的参数是固定的，但是是可以选择的。晶体管库如图 3.2.5 所示。- 38 -沈阳建筑大学信息学院图 3.2.5 5. 模拟集成电路库 模拟集成电路库包含有多种运算放大器。模拟集成电路库中的虚拟器件的参数是可 以任意设置的，非虚拟元器件的参数是固定的，但是是可以选择的。模拟集成电路 库如图 3.2.6 所示。图 3.2.6- 39 -沈阳建筑大学信息学院6. 指示器件库 指示器件库包含有电压表、电流表、七段数码管等多种器件。指示器件库如图 3.2.7 所示。图 3.2.7 7. 电源器件库 电源器件库包含有三端稳压器、 pwm 控制器等多种电源器件。 电源器件库如图 3.2.8 所示。- 40 -沈阳建筑大学信息学院图 3.2.8 8. 其他器件库 其他器件库包含有晶体、滤波器 等多种器件。其他器件库如图 3.2.9 所示。图 3.2.93.2.3 multisim8 的仪器- 41 -沈阳建筑大学信息学院multisim8 提供一系列虚拟仪表，您要用这些仪表测试电路的行为。这些 仪表的使用和读数与真实的仪表相同，感觉就像实验室中使用的仪器。 使用虚拟仪表显示仿真结果是检测电路行为最好、最简便的方法。 单击设计工具栏中的 instruments 按钮进入仪表功能。单击此按钮后会 出现仪表工具栏，每一个按钮代表一种仪表。如图 3.2.10 所示。数 字 万 用 表信 号 发 生 器瓦 特 表示 波 器四 通 道 示 波 器频 率 计 数 器波 特 图 仪字 信 号 发 生 器逻 辑 分 析 仪逻 辑 转 换 仪失 真 分 析 仪频 谱 分 析 仪网 络 分 析 仪信 号 发 生 器万 用 表示 波 器动 态 测 试 笔图 3.2.10 虚拟仪表有两种视图：连接于电路的仪表图标；打开的仪表（可以设置仪表的控制 和显示选项） 。如图 3.2.11 所示。iv分 析 仪(aglient)(aglient)(aglient)打开的仪表 仪表 xmm1 仪表图标图 3.2.113.2.4 multisim8 子电路的创建与格式变换子电路是由用户自己定义的一个电路（相当于一个电路模块） ，可存放在自定元器件 库中供电路设计时反复调用。利用子电路可使大型的、复杂系统的设计模块化、层 次化，从而提高设计效率与设计文档的简洁性、可读性，实现设计的重用，缩短产 品的开发周期。 place 操作中的子电路（new subcircuit）菜单选项，可以用来生成一个子电路。子 电路的创建步骤如下： 首先在电路工作区连接好一个电路，如图 3.2.12 所示的一个波形变换电路。- 42 -沈阳建筑大学信息学院图 3.2.12 然后用拖框操作（按住鼠标左键，拖动）将电路选中，这时框内元器件全部选中。 用鼠标器单击 place →new subcircuit 菜单选项，即出现子电路对话框，如图 3.2.13 所示。图 3.2.13 输入电路名称如 bx（最多为 8 个字符，包括字母与数字）后，用鼠标单击“ok”选- 43 -沈阳建筑大学信息学院项，生成一个子电路图标如图 3.2.14 所示。 用鼠标单击 file→save 选项或用 ctrl＋s 操作， 可以保存生成的子电路。 用鼠标单击 file→save as 选项，可将当前子电路文件换名保存。图 3.2.14- 44 -沈阳建筑大学信息学院第三章基本电路的分析与测试实验九 基础仿真实验一、实验目的 1.验证基尔霍夫定律的正确性。 2.验证线性电路叠加原理的正确性。 3.加深对基尔霍夫定律和线性电路的理解，并用软件仿真验证。 二、原理说明 基尔霍夫定律是电路的基本定律。 测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压， 应 能分别满足基尔霍夫电流定律（kcl）和电压定律（kvl） 。即对电路中的任一个节点而言， 应有σi＝0；对任何一个闭合回路而言，应有σu＝0。运用上述定律时必须注意各支路或 闭合回路中电流的正方向，此方向可预先任意设定。 叠加原理指出： 在有多个独立源共同作用下的线性电路中， 通过每一个元件的电流或其 两端的电压， 可以看成是由每一个独立源单独作用时在该元件上所产生的电流或电压的代数 和。 三、实验设备 序号 1 2 名 multisim 软件 称 型号与规格 数量 1 1 备 注 微型电子计算机四、实验内容按图 3.3.1 使用仿真软件连接电路图 3.3.1 自拟实验数据表格证明基尔霍夫定律与线性电路叠加原理的正确性五、实验注意事项 1. 正确地选择电路中接地的位置。 2. 在使用万用表测量电流时，注意改变万用表的接线方式。 六、预习思考题- 45 -沈阳建筑大学信息学院实验电路中， 若有一个电阻器改为二极管，试问叠加原理的迭加性与齐次性还成立吗 为什么 七、实验报告 1. 根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论，即验证基尔霍夫定律 与线性电路的叠加性。 2. 心得体会及其他。- 46 -沈阳建筑大学信息学院实验十 综合仿真实验一、实验目的 1.验证最大功率传输的条件。 2.验证 rc 串联电路的微分、积分条件。 3.验证 r、l、c 串联电路的谐振条件。 二、原理说明 1.电源与负载功率的关系 图 3.3.2 可视为由一个电源向负载输送电能的模型，r0 可视为电源内阻和传输线路电阻的总和，rl 为可变负载电阻。 负载 rl 上消耗的功率 p 可由下式表示： 图 3.3.2i u r0+ +urlp = i 2 rl = (u ) 2 r l， r0 + r l当 rl=0 或 rl=∞ 时，电源输送给负载的功率均为零。而以不同的 rl 值代入上式可求 得不同的 p 值，其中必有一个 rl 值，使负载能从电源处获得最大的功率。 负载获得最大功率的条件 根据数学求最大值的方法，令负载功率表达式中的 rl 为自变量，p 为应变量，并使 dp/drl=0，即可求得最大功率传输的条件：( r0 + r l ) 2
2 r l ( r l + r0 ) u dp dp = 0, 即 = dr l drl ( r0 + rl ) 4 令( rl + r0 ) 2
2 rl ( rl + r0 ) = 0，解得 : rl = r0当满足 rl=r0 时，负载从电源获得的最大功率为：[]2pmax = (u u 2 u2 ) 2 rl = ( ) rl = r0 + rl 2 rl 4 rl这时，称此电路处于“匹配”工作状态。 2. 微分电路和积分电路是 rc 一阶电路中较典型的电路， 它对电路元件参数和输入信 号的周期有着特定的要求。 一个简单的 rc 串联电路， 在方波序列脉冲的重复激励下， 当 满足τ＝rc&&t 时（t 为方波脉冲的重复周期） ，且由 r 两端的电压作为响应输出，则该 2电路就是一个微分电路。 因为此时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。 如图 3.3.3(a)所示。利用微分电路可以将方波转变成尖脉冲。c r c &&t/2 ruitruruir c &&t/2 cuc(a)微分电路 图 3.3.3(b) 积分电路若将图 3.3.3(a)中的 r 与 c 位置调换一下，如图 10-2(b)所示，由 c 两端的电压作为响 应输出，且当电路的参数满足τ＝rc&&t ，则该 rc 电路称为积分电路。因为此时电路的 2- 47 -沈阳建筑大学信息学院输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。利用积分电路可以将方波转变成三角波。 3. 在图 3.3.4 所示的 r、l、c 串联电路中，当正弦交流信号源的频率 f 改变时，电路 中的感抗、容抗随之而变，电路中的电流也随 f 而变。 取电阻 r 上的电压 uo 作为响应，当 输入电压 ui 的幅值维持不变时， 在不同频率的信号激励下，测出 uo 之值，然后以 f 为横 ，绘出光滑的曲线，此 坐标，以 uo/ui 为纵坐标（因 ui 不变，故也可直接以 uo 为纵坐标） 即为幅频特性曲线，亦称谐振曲线， 如图 3.3.5 所示。u 0 maxu0lc ruiuou0max 2ff 1 ff 0 ff2图 3.3.4 在 f＝f0＝图 3.3.5 处，即幅频特性曲线尖峰所在的频率点称为谐振频率。此时 xl＝1 2π lcxc，电路呈纯阻性，电路阻抗的模为最小。在输入电压 ui 为定值时，电路中的电流达到最 大值，且与输入电压 ui 同相位。从理论上讲，此时 ui＝ur＝uo，ul＝uc＝qui，式中的 q 称为电路的品质因数。 电路品质因数 q 值的两种测量方法 一是根据公式 q =u l uc = 测定，uc 与 ul 分别为谐振时电容器 c 和电感线圈 l 上 uo uo的 电 压 ； 另 一 方 法 是 通过 测 量 谐 振 曲 线 的 通 频带 宽 度 △ f＝ f2 － f1 ， 再 根 据 q ＝q=fo 求出 q 值。式中 f0 为谐振频率，f2 和 f1 是失谐时， 亦即输出电压的幅度下降 f 2
f1到最大值的 1 / 2 (＝0.707)倍时的上、下频率点。q 值越大，曲线越尖锐，通频带越窄， 电路的选择性越好。 在恒压源供电时，电路的品质因数、选择性与通频带只决定于电路本 身的参数，而与信号源无关。 三、实验设备 序号 1 2 名 multisim 软件 称 型号与规格 数量 1 1 备 注 微型电子计算机- 48 -沈阳建筑大学信息学院四、实验内容本实验为综合设计性实验， 四道题目任选其中一个正确完成， 本实验成绩为及格； 任选其中两个正确完成，本实验成绩为中等；任选其中三个正确完成，本实验成 绩为良好；全部正确完成，本实验成绩为优秀题目一：设计一个实验方案证明最大功率传输的条件 要求：自行设计实验电路、自行安排实验步骤，并对实验数据进行分析得出结论 题目二：使用虚拟仪器中的信号源与示波器分别测量 50hz，1.5khz 和 20khz 的三角波、 方波、正弦波信号 要求：在坐标纸上画出上述信号的波形情况 题目三：设计一个实验方案证明 rc 串联电路的微分、积分条件 要求：自行设计实验电路、自行安排实验步骤，并对实验数据进行分析得出结论 题目四：设计一个实验方案证明 r、l、c 串联电路的谐振条件 要求：自行设计实验电路、自行安排实验步骤，并对实验数据进行分析得出结论 五、实验注意事项 1. 正确地选择电路中接地的位置。 2. 实验前，需熟读双踪示波器的使用说明书。 六、预习思考题 1、改变电路的哪些参数可以使电路发生谐振，电路中 r 的数值是否影响谐振频率值 2、要提高 r、l、c 串联电路的品质因数，电路参数应如何改变 3、电源电压的变化对最大功率传输的条件有无影响 七、实验报告 1. 根据实验数据表格，进行分析、比较，归纳、总结实验结论。 2. 心得体会及其他。- 49 -沈阳建筑大学信息学院实验九 基础仿真实验方案实例1. 将两路稳压源的输出分别调节为 12v 和 6v，接入 u1 和 u2 处。 2. 令 u1 电源单独作用。用万用表测量各支路电流及各电阻元件两端的电压，数据记 入表 9-1。 表 9-1测量项目 实验内容 u1 单独作用 u2 单独作用 u1、 2共 作 u 同 用 2u1单 作 独 用u1 (v)u2 (v)i1 (ma)i2 (ma)i3 (ma)uab (v)ucd (v)uad (v)ude (v)ufa (v)3. 令 u2 电源单独作用，重复实验步骤 2 的测量和记录，数据记入表 9-1。 4. 令 u1 和 u2 共同作用， 重复上述的测量和记录，数据记入表 9-1。 5. 将 u2 的数值调至＋12v，重复上述第 3 项的测量并记录，数据记入表 9-1。实验十 综合仿真实验方案实例i1. 按图 3.3.6 接线。+ us ro+ma+ul-rl+ + + + v -图 3.3.6. 2. 按表 10-1 所列内容，令 rl 在 0~1k 范围内变化时，分别测出 uo、ul 及 i 的值，表 中 uo，po 分别为稳压电源的输出电压和功率，ul、pl 分别为 rl 二端的电压和功率，i 为电 路的电流。在 pl 最大值附近应多测几点。- 50 -沈阳建筑大学信息学院表 10-1（单位：r－ω，u－v，i－ma，p－w） us= 10v r01= 100 ω rl uo ul i po pl us= 15v r02= 300 ω rl uo ul i po pl 3、按图 3.3.7 组成监视、测量电路。先选用 c1、r1。用交流毫伏表测电压， 用示波器 监视信号源输出。令信号源输出电压 ui=4vp-p，并保持不变。c1k∞1k∞n1ln2 r uo+uiin1或n2图 3.3.7 4. 找出电路的谐振频率 f0，其方法是，将毫伏表接在 r(200ω)两端，令信号源的频率由 小逐渐变大（注意要维持信号源的输出幅度不变） ，当 uo 的读数为最大时，读得频率计上的 频率值即为电路的谐振频率 f0，并测量 uc 与 ul 之值（注意及时更换毫伏表的量限） 。- 51 -&&&&
07:23:46 05:02:09 04:04:39 03:43:36 03:43:35 03:15:33 02:08:35 22:40:27 13:51:44 09:02:12