电路理论实验课件

电路原理实验讲义实验讲义安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心电电路原理路原理实验内容实验内容实验一：元件伏安特性的测试实验一：元件伏安特性的测试实验二：实验二：基尔霍夫定律的验证基尔霍夫定律的验证实验三：叠加定理和等效电源定理实验三：叠加定理和等效电源定理实验四：实验四：典型电信号的观察与测试典型电信号的观察与测试实验五实验五：电路瞬态响应的研究：电路瞬态响应的研究实验六实验六：交流电路阻抗参数的测量实验：交流电路阻抗参数的测量实验实验七实验七：RLC谐振电路特性的研究谐振电路特性的研究实验八实验八：功率因数的提高与研究功率因数的提高与研究 实验九：三相电路中电压和电流的测量实验九：三相电路中电压和电流的测量实验十：实验十：负阻变换器及应用负阻变换器及应用安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL实验一：元件伏安特性的测试实验一：元件伏安特性的测试实验目的实验目的实验操作平台简介实验操作平台简介基本原理基本原理实验内容实验内容实验报告及注意事项实验报告及注意事项返回目录返回目录安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL一、实验目的一、实验目的1.1.掌掌 握握 元元 件件 伏伏 安安 特特 性性 的的 逐逐 点点 测测 试试 方方 法法，了了 解解 线线 性性 元元 件件 和非线性元件特性的差别。和非线性元件特性的差别。2.2.研究电压源、电流源的外特性。研究电压源、电流源的外特性。3.3.练习实验曲线的绘制。练习实验曲线的绘制。返回安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL电源部分电源部分实验电路模块实验电路模块测量仪表部测量仪表部分分二、二、GDDS系列实验操作台简介系列实验操作台简介安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL电源部分电源部分功率函数功率函数电源电源单相可调单相可调电源电源直流电源直流电源三相电源三相电源安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL直流电源部分直流电源部分电流源电流源电压源电压源安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL测量仪表部分测量仪表部分直流电直流电压表压表交流电压、交流电压、电流表电流表直流电直流电流表流表安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL直流电压表直流电压表安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL交流电压、电流表交流电压、电流表安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL直流电流表直流电流表安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL实验电路模块实验电路模块直流电路单元直流电路单元返回返回安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL三、基本原理三、基本原理1 1 任任 何何 一一 个个 二二 端端 元元 件件 的的 特特 性性 都都 可可 以以 用用 该该 元元 件件 上上 的的 端端电电压压U U与与流流过过该该元元件件的的电电流流I I的的函函数数关关系系来来表表示示，可可以以在在U-IU-I坐坐标标平平面面上上描描绘绘出出它它的的特特性性曲曲线线，这这条条特特性性曲曲线线称称为为“伏伏安安特特性性曲曲线线”。由由测测得得的的伏伏安安特特性性曲曲线线可可以以了了解解被被测测元元件件的的特特性性，若若伏伏安安特特性性曲曲线线是是一一条条过过原原点点的的直直线线，则则该该元元件件是是线线性性元元件件，否否则则是是非非线线性性元件。下图描绘的是几种元件。下图描绘的是几种不同不同元件的伏安特性曲线元件的伏安特性曲线。安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL不同元件的伏安特性曲线不同元件的伏安特性曲线A:线性电阻线性电阻B:白炽灯白炽灯C:一般二极管一般二极管D:稳压二极管稳压二极管安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL二极管伏安特性曲线二极管伏安特性曲线死区死区反向击反向击穿区穿区正向导正向导通区域通区域安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL2 2 理理想想的的电电压压源源特特性性可可以以用用U-IU-I坐坐标标平平面面上上的的一一条条垂垂直直线线表表示示，而而理理想想的的电电流流源源的的特特性性则则可可以以用用U-IU-I坐坐标标平平面面上上一一条条水水平平线线来来表表示示。但但实实际际的的电电压压源源和和电电流流源源是是有有内内阻阻的的。实实际际的的电电压压源源可可以以用用一一个个电电压压源源UsUs与与一一个个电电阻阻RsRs相相串串联联的的电电路路模模型型来来表表示示，实实际际的的电电流流源源可可以以用用一一个个电电流流源源IsIs和和电电导导 GsGs相相并并联联的的电电路路模模型型来来表表示示，其输出流分别为：其输出流分别为：U=Us-U=Us-RsIRsI I=Is-U/I=Is-U/RsRs其伏安特性曲线又称为其伏安特性曲线又称为“电源的外特性曲线电源的外特性曲线”，如图：，如图：安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL电压源外特性曲线电压源外特性曲线电流源外特性曲线电流源外特性曲线返回返回安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL四、实验内容四、实验内容1.测试线性电阻的伏安特性测试线性电阻的伏安特性 按左图接线，调节稳压按左图接线，调节稳压电源的输出电压，使电压电源的输出电压，使电压表指示为表指示为08V，记下电流记下电流表的示数，填入下表：表的示数，填入下表：安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL2.测试非线性元件二极管的伏安特性测试非线性元件二极管的伏安特性 测正向特性时，按图测正向特性时，按图1-1接线，接线，R为限流电阻，二极管正向为限流电阻，二极管正向压降在压降在00.35V之间取值；测反向特性时，按图之间取值；测反向特性时，按图1-2接线，反向接线，反向压降在压降在030V之间取值，实验数据入下表之间取值，实验数据入下表安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL3.测试电压源的外特性测试电压源的外特性按右图按右图接线，保持电压源接线，保持电压源输出为输出为3V，改变负载电改变负载电阻阻RL，测出测出Rs分别为分别为0，1K 时的时的U和和I值，记值，记入下表入下表返回返回安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL五、实验报告五、实验报告(1)根据实验数据根据实验数据,在坐标纸上分别绘出各元件的伏在坐标纸上分别绘出各元件的伏 安特性安特性(2)分析测量误差原因分析测量误差原因六、注意事项六、注意事项（1）合理选择量程，切勿使电表超过量程）合理选择量程，切勿使电表超过量程（2）稳压电源输出应由小到大逐渐增加，输出端切勿短路）稳压电源输出应由小到大逐渐增加，输出端切勿短路七、思考题七、思考题分析测量二极管伏安特性实验中，电流表在二极管正、反接时分别分析测量二极管伏安特性实验中，电流表在二极管正、反接时分别外接、内接的原因，并说明电阻外接、内接的原因，并说明电阻R在该实验中的作用在该实验中的作用安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL演示完毕，演示完毕，开始实验！开始实验！安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL实验二实验二 基尔霍夫定律的验证基尔霍夫定律的验证实验目的实验目的实验原理实验原理实验内容实验内容实验报告及注意事项实验报告及注意事项返回目录返回目录安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL一一.实验目的实验目的二二.(1)加深对基尔霍夫定律的理解加深对基尔霍夫定律的理解三三.(2)用实验数据验证基尔霍夫定律用实验数据验证基尔霍夫定律四四.(3)进一步熟悉仪表的使用技术进一步熟悉仪表的使用技术返回返回安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL二二.实验原理实验原理基氏基氏定律是电路理论中最基本的定律之一定律是电路理论中最基本的定律之一,应用极为广应用极为广泛泛.该定律有两条该定律有两条:一是一是电流定律电流定律(KCL),二是二是电压定律电压定律(KVL).(1)KCL:在任一时刻在任一时刻,流入到电路任一节点的电流代数流入到电路任一节点的电流代数和为零和为零.其实质上是电流连续性的表现其实质上是电流连续性的表现.运用该定律时运用该定律时,一定要注意电流的方向一定要注意电流的方向,若不知道电流的若不知道电流的真实方向可以先假设每一电流的参考方向真实方向可以先假设每一电流的参考方向,根据参考方向就根据参考方向就可写出可写出KCL表达式表达式:I=0 显然显然,该定律与各支路上的元件无关该定律与各支路上的元件无关,无论是线性还是无论是线性还是非线性电路非线性电路,同样适用同样适用.安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL在任一在任一假设的封闭面内假设的封闭面内.同样适用同样适用.如图如图假设电流流出为正假设电流流出为正,流流进为负进为负,则有则有I1+I2-I3=0安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL(2)KVL:在任一时刻在任一时刻,沿闭合回路电压降的代数和等于零沿闭合回路电压降的代数和等于零.一一般般 形式为形式为:U=0.如图如图所示所示在左图的在左图的闭合回路中闭合回路中,电压电压参考正方向如箭头所示参考正方向如箭头所示,从从节点节点a出发出发,顺时针方向绕行顺时针方向绕行一周又回到一周又回到a 点点,则则U1+U2+U3-U4-U5=0该定律也是普遍使用于线性该定律也是普遍使用于线性和非线性的电路和非线性的电路.返回返回安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL三三.实验内容实验内容按左图按左图接线接线,其中其中E=10V为稳为稳压电源的输出电压压电源的输出电压,实验中保实验中保持不变持不变,其余元件如图示其余元件如图示(即实即实验台上直流稳压电路单元中的验台上直流稳压电路单元中的电路电路).按下图表测量实验数据按下图表测量实验数据待待测测量量I I1 1I I2 2 I I3 3I IA AI IS SU U1 1U U2 2 U U3 3U UA AU US S测量值安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL四四.实验报告实验报告(1)完成实验测试、数据列表完成实验测试、数据列表(2)根据基氏定律及电路参数计算出各支路电流及电压根据基氏定律及电路参数计算出各支路电流及电压(3)计算结果与实验测量结果进行比较计算结果与实验测量结果进行比较,说明误差原因说明误差原因(4)(4)小结对基氏定律的认识小结对基氏定律的认识安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL附附:实验器材实验器材安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL电流插孔电流插孔安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL演示完毕，演示完毕，开始实验！开始实验！安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL实验三：叠加定理和等效电实验三：叠加定理和等效电源定理源定理实验目的实验目的基本原理基本原理实验内容实验内容报告要求报告要求返回目录返回目录安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL一一 实验目的实验目的 1.验证叠加定理，加深对线性电路叠加性和比验证叠加定理，加深对线性电路叠加性和比例性的认识。例性的认识。2.掌握有源二端网络参数的测量方法。掌握有源二端网络参数的测量方法。安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL二二 基本原理基本原理1.线性电路满足线性电路满足叠加性叠加性，即在有几个独立源共同即在有几个独立源共同作用的线路电路中，每一元件流过的电流或其端电压，作用的线路电路中，每一元件流过的电流或其端电压，可以看成是每一独立源单独作用时在该元件上产生的可以看成是每一独立源单独作用时在该元件上产生的电流或电压的代数和。电流或电压的代数和。2.线性电路满足线性电路满足比例性比例性，即当某独立源的值增加即当某独立源的值增加或减少或减少K倍时，它在各元件上产生的电流或电压也同样倍时，它在各元件上产生的电流或电压也同样增加或减少增加或减少K倍。倍。3.任何一个线性有源二端网络，都可以用一个恒压源与任何一个线性有源二端网络，都可以用一个恒压源与内阻串联的支路或用一个恒流源与内阻并联的支路来内阻串联的支路或用一个恒流源与内阻并联的支路来代替。电压源串联电阻支路称为戴维南等效支路，电代替。电压源串联电阻支路称为戴维南等效支路，电流源并联电阻支路称为诺顿等效支路。含受控源的有流源并联电阻支路称为诺顿等效支路。含受控源的有源线性网络也可用等效电源来代替。源线性网络也可用等效电源来代替。安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL4.有源二端网络等效参数有源二端网络等效参数 UOC 、ISC 、Rs的测量方法的测量方法 （1）当网络输出端开路时，用电压表直）当网络输出端开路时，用电压表直接测出开路电压，将其输出端短路，用接测出开路电压，将其输出端短路，用电流表测出短路电流。电流表测出短路电流。（2）对于二端网络，可以用电桥、万）对于二端网络，可以用电桥、万用表的欧姆档、伏安法进行测量。有知用表的欧姆档、伏安法进行测量。有知Rs=UOC/ISC；也可在输出端接一负载也可在输出端接一负载，测出测出 RL，则，则Rs=（UOC/UL-1）*RL，采采用此方法时，与用此方法时，与Rs越接近，测出的越接近，测出的Rs越越准确。准确。返回返回安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL 三三 实验内容实验内容1 验证叠加性验证叠加性 按图按图1接线后，分别测出接线后，分别测出Us1、Us2单独作用，单独作用，Us1和和Us2共同共同作用时各支路电流及各电阻两端的电压值，并填表。作用时各支路电流及各电阻两端的电压值，并填表。2 验证比例性验证比例性 按上面接线后，令按上面接线后，令Us2=0，取，取Us1=10v，测出各支路电流值及测出各支路电流值及个电阻两端的电压值，填表。个电阻两端的电压值，填表。US1US2图图1ab安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL3 戴维南等效定理的验证戴维南等效定理的验证 按图按图1接线后接线后,测量测量ab端口的等效电路端口的等效电路（1）测出）测出ab端口开路电压和短路电流，并计算出等效内阻，填端口开路电压和短路电流，并计算出等效内阻，填表。表。（2）在）在a、b端接入一负载端接入一负载200，测出测出 UL ，计算出等效内阻计算出等效内阻，填表。，填表。U UOCOCI ISCSCR RS SR RL LU UL LR RS S安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL四四 报告要求报告要求 1 根据测得的数据，验证线性电路的叠加性和比例性，分析误差根据测得的数据，验证线性电路的叠加性和比例性，分析误差产生的原因。产生的原因。2 说明测定有源网络等效内阻的几种方法，并比较其优缺点及适说明测定有源网络等效内阻的几种方法，并比较其优缺点及适用范围。用范围。返回返回 安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL实验四实验四 典型电信号的观察与测试典型电信号的观察与测试一一.实验目的实验目的二二.1.熟悉双踪示波器、毫伏表、函数信号发生器的使用熟悉双踪示波器、毫伏表、函数信号发生器的使用方法方法三三.2.定量测定直流信号、正弦信号以及脉冲信号的波形定量测定直流信号、正弦信号以及脉冲信号的波形参数参数 返回目录返回目录安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL二二.基本原理基本原理 直流（阶跃）信号、正弦信号和脉冲信号是几种常用直流（阶跃）信号、正弦信号和脉冲信号是几种常用的激励信号，均由直流电源和函数信号发生器产生。的激励信号，均由直流电源和函数信号发生器产生。正弦信号的波形参数：正弦信号的波形参数：a.幅值幅值:Up-p 是峰是峰-峰值，峰值，Up 是是最大值，最大值，Ueff 是是有效值有效值Up=Up-p/2 Ueff=Up-p/2.8b.周期周期T（或频率或频率f)c.初相位初相位安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL脉冲信号的波形参数是幅值、脉冲重复周期脉冲信号的波形参数是幅值、脉冲重复周期T及脉宽及脉宽 各各信号波形图如下所示：信号波形图如下所示：直流信号直流信号正弦信号正弦信号脉冲信号脉冲信号安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL实验仪器实验仪器1.函数信号发生器函数信号发生器调节频率调节频率选择波形选择波形调节幅调节幅度度显示频率显示频率显示幅度显示幅度安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL2.双踪示波器双踪示波器安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL控制面板部分控制面板部分垂直控制部分垂直控制部分水平控制部分水平控制部分触发部分触发部分读出功能读出功能安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL垂直控制部分垂直控制部分垂直方向每格垂直方向每格为为0.5V安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL水平控制部分水平控制部分 水平方向每格为水平方向每格为0.5ms安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL触发系统触发系统安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL读出读出功能功能1.光标开光标开关关:按此键可打开按此键可打开关闭光标测量功能关闭光标测量功能2.光标功能光标功能:按此键选择下列测量功能按此键选择下列测量功能:(1)V:电压差测量电压差测量;(2)V%:电压差百分比测量电压差百分比测量;(3)VdB:电电压增益测量压增益测量;(4)T:时间差测量时间差测量;(5)1/T:频率测量频率测量;(6)DUTY:占空占空比测量比测量;(7)PHASE:相位测量相位测量3.光标光标(基准基准):按此键选择要移动的光标按此键选择要移动的光标4.位移位移:旋转此选扭可将选择的光标定位旋转此选扭可将选择的光标定位安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL示波器读数示波器读数安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL3.毫伏表毫伏表安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL三三.实验内容实验内容1.双踪示波器的校准双踪示波器的校准双踪示波器的校准信号为双踪示波器的校准信号为f=1kHz，UP-P=0.5V的方波信号。的方波信号。打开电源，将示波器面板上的标准信号输出插口用同轴电缆打开电源，将示波器面板上的标准信号输出插口用同轴电缆接至接至Y轴输入插口轴输入插口CH1或或CH2，调节示波器面板上的调节示波器面板上的“灰度灰度”、“聚焦聚焦”、“位移位移”等旋钮，使荧光屏的中心部分显示等旋钮，使荧光屏的中心部分显示出线条细而清晰、亮度适中的方波波形，通过调节幅度和扫出线条细而清晰、亮度适中的方波波形，通过调节幅度和扫描速度灵敏度，从荧光屏上读出标准信号的幅值和频率，并描速度灵敏度，从荧光屏上读出标准信号的幅值和频率，并将它与标称值相比较将它与标称值相比较安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL2.正弦信号的观察与测试正弦信号的观察与测试由函数信号发生器输出正弦波形，输出频率分别为由函数信号发生器输出正弦波形，输出频率分别为150Hz,500Hz,50kHz,输出有效值分别为输出有效值分别为1V，5V，10V，调节示调节示波器扫描速度灵敏度及幅度灵敏度旋钮至合适位置，将测得的波器扫描速度灵敏度及幅度灵敏度旋钮至合适位置，将测得的数据记入表数据记入表2-5-1及表及表2-5-2中。中。3.脉冲信号参数的观察与测试脉冲信号参数的观察与测试（1）由函数信号发生器产生频率分别为由函数信号发生器产生频率分别为1kHz,10kHz和和20kHz，输出幅度为输出幅度为3V的方波信号，用示波器观察并测试波形参数。的方波信号，用示波器观察并测试波形参数。（2）使信号频率保持在）使信号频率保持在10kHz，调节函数信号发生器的占空调节函数信号发生器的占空比旋钮，使之输出一脉冲信号，用示波器测出其周期比旋钮，使之输出一脉冲信号，用示波器测出其周期T和脉宽。和脉宽。返回返回安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL四四.报告要求报告要求 1 总结所用仪器的正确使用方法和观察电信号总结所用仪器的正确使用方法和观察电信号的方法。的方法。2 处理各项实验数据，列表记录测量结果，绘处理各项实验数据，列表记录测量结果，绘出观察到的各种信号波形出观察到的各种信号波形安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL演示完毕，演示完毕，开始实验！开始实验！安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL实验五实验五 电路瞬态响应的研究电路瞬态响应的研究实验目的实验目的基本原理基本原理实验内容实验内容实验报告及注意事项实验报告及注意事项返回目录返回目录安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL一一.实验目的实验目的 1.观察一阶电力的零输入、零状态响应观察一阶电力的零输入、零状态响应 的变化规律和特点。的变化规律和特点。2.研究电路参数对一阶、二阶电路响应的影响。研究电路参数对一阶、二阶电路响应的影响。3.学会用示波器测一阶电力的时间常数学会用示波器测一阶电力的时间常数。4.研究研究RC微分电路和积分电路。微分电路和积分电路。安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL 二二 基本原理基本原理 1.含有含有L，C储能元件的电路称为动态电路。动态储能元件的电路称为动态电路。动态电路的过度过程可以用微分方程求解，又初始条电路的过度过程可以用微分方程求解，又初始条件可以求得电路的响应。以件可以求得电路的响应。以RC串联为例：串联为例：完全响应完全响应=零状态响应零状态响应+零输入响应零输入响应=稳态分量稳态分量+暂态分量暂态分量 当初始状态为零时，仅又输入引起的响应称为当初始状态为零时，仅又输入引起的响应称为“零状态响应零状态响应”，激励为零而仅又初始状态引激励为零而仅又初始状态引起的响应称为起的响应称为“零输入响应零输入响应”。完全响应是俩完全响应是俩者之和，体现了线性电路的可叠加性。者之和，体现了线性电路的可叠加性。观察零输入和零状态响应的电路书本图观察零输入和零状态响应的电路书本图2-6-1。安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL2.二阶动态电路的响应取决于电路的固有频率二阶动态电路的响应取决于电路的固有频率S，实验中可通过调节实验中可通过调节R使电路出现三种阻尼情况。使电路出现三种阻尼情况。当当R2 时，为时，为过阻尼状态过阻尼状态，Uc为非振为非振荡衰减荡衰减 当当R=2 时，为时，为临界阻尼状态临界阻尼状态。当当R2 时，为时，为欠阻尼状态欠阻尼状态，Uc(t)为衰减为衰减震荡。震荡。安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL3.动态电路过渡过程是十分短暂的单次变化过动态电路过渡过程是十分短暂的单次变化过程。用普通的双踪示波器观察过渡过程和测程。用普通的双踪示波器观察过渡过程和测量有关参数时，必须使单次变化的过程重复量有关参数时，必须使单次变化的过程重复出现，因此，可以用方波来代替阶跃信号，出现，因此，可以用方波来代替阶跃信号，将方波的上升沿做为零状态响应的正阶跃激将方波的上升沿做为零状态响应的正阶跃激励信号，方波的下降沿作为零输入响应的负励信号，方波的下降沿作为零输入响应的负阶跃激励信号，阶跃激励信号，只要方波的半个周期大于被只要方波的半个周期大于被观察电路的时间常数观察电路的时间常数的的35倍倍，在方波的每，在方波的每半个周期内就会出现一次过渡过程，所观察半个周期内就会出现一次过渡过程，所观察到的响应的性质与单次过程完全相同。到的响应的性质与单次过程完全相同。安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL4.电路时间常数电路时间常数的测定方法的测定方法 对于零输入响应波形图，根据一阶对于零输入响应波形图，根据一阶微分方程有微分方程有：当：当t=时，时，Uc()=0.368Us,此时所对应的时间就此时所对应的时间就等于等于。也可以由零状态响应波形增长也可以由零状态响应波形增长到到0.632Us所对应的时间测出所对应的时间测出。安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL5.微分电路和积分电路是一阶电路中较典型的电微分电路和积分电路是一阶电路中较典型的电路。一个路。一个RC串联电路，在方波激励条件下，串联电路，在方波激励条件下，当满足当满足T时，就构成一个积时，就构成一个积分电路，此时电路的输出信号电压与输入信号分电路，此时电路的输出信号电压与输入信号电压的积分成正比。电压的积分成正比。返回安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL 三三 实验内容实验内容 电路图电路图：(1)R=2k,C=0.01uF (2)R=10k,C=0.1uF(过渡过程不能充分完成）过渡过程不能充分完成）1.RC1.RC一阶电路的零状态响应一阶电路的零状态响应:输入信号：输入信号：安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL 步骤：步骤：(1)(1)输入信号按要求调好后加在输入信号按要求调好后加在RCRC一阶电路的输入端，用示波一阶电路的输入端，用示波器的器的 1 1通道通道(CH1)(CH1)测输入信号，测输入信号，2 2通道通道(CH2)(CH2)测输出信号；测输出信号；(2)(2)在示波器上观察到以下零状态响应波形时，求稳态值在示波器上观察到以下零状态响应波形时，求稳态值 和时间常数和时间常数 在示波器上直接读出稳态值在示波器上直接读出稳态值 Us ，算出算出 0.632*0.632*Us ，在纵轴上找到该电压值对应的点，通过该点做水平线和响应在纵轴上找到该电压值对应的点，通过该点做水平线和响应波形波形 交于一点，再通过该点做垂线和横轴相交，读出时间常数交于一点，再通过该点做垂线和横轴相交，读出时间常数 。要求：求出稳态值要求：求出稳态值 Us 和时间常数和时间常数 ，画出输入、输出波形及求时间画出输入、输出波形及求时间 常数常数 的放大图。的放大图。（第（第2 2组参数不做要求，只需观察波形）组参数不做要求，只需观察波形）安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL2.RC2.RC一阶电路的零输入响应一阶电路的零输入响应:电路图：电路图：(1)R=2k,C=0.01uF (2)R=10k,C=0.1uF(过渡过程不能充分完成）过渡过程不能充分完成）输入信号：输入信号：安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL 步骤：步骤：(1)(1)输入信号按要求调好后加在输入信号按要求调好后加在RCRC一阶电路的输入端，用示波一阶电路的输入端，用示波器的器的 1 1通道通道(CH1)(CH1)测输入信号，测输入信号，2 2通道通道(CH2)(CH2)测输出信号；测输出信号；(2)(2)在示波器上观察到以下零输入响应波形时，求初始值在示波器上观察到以下零输入响应波形时，求初始值Uc 和时间常数和时间常数要求要求：求出初始值：求出初始值 Us 和时间常数和时间常数 ，画出输入、输出波形及求时间画出输入、输出波形及求时间 常数常数 的放大图。的放大图。（第（第2组参数不做要求，只需观察波形）组参数不做要求，只需观察波形）在示波器上直接读出初始值在示波器上直接读出初始值Uc ，算出算出 0.368*Uc，在纵轴上找到该电压值对应的点，通过该点做水平线和响应波形在纵轴上找到该电压值对应的点，通过该点做水平线和响应波形 交于一点，再通过该点做垂线和横轴相交，读出时间常数交于一点，再通过该点做垂线和横轴相交，读出时间常数 。安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL3.RLC3.RLC二阶电路的零状态响应二阶电路的零状态响应:电路图：电路图：输入信号：输入信号：R=10K ,C=0.1uF,L=10mH安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL 步骤：步骤：(1)(1)输入信号按要求调好后加在输入信号按要求调好后加在RLCRLC二阶电路的输入端，用示波二阶电路的输入端，用示波器的器的 1 1通道通道(CH1)(CH1)测输入信号，测输入信号，2 2通道通道(CH2)(CH2)测输出信号；测输出信号；(2)(2)调节变阻箱调节变阻箱R R，在示波器上观察在示波器上观察RLCRLC二阶电路零状态响应二阶电路零状态响应 的三的三 种波形（欠阻尼，临界阻尼和过阻尼种波形（欠阻尼，临界阻尼和过阻尼）。）。要求：在同一坐标轴下绘制要求：在同一坐标轴下绘制RLCRLC二阶电路零状态响应二阶电路零状态响应 的三种波形的三种波形（欠（欠 阻尼，临界阻尼和过阻尼阻尼，临界阻尼和过阻尼）。）。安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL实验报告实验报告 1，整理测量结果，在同一坐标纸上依次画出，整理测量结果，在同一坐标纸上依次画出激励方波和所观察到的各电压、电流波形。激励方波和所观察到的各电压、电流波形。2，分析实验结果，说明电路参数改变对一阶，分析实验结果，说明电路参数改变对一阶动态电路的影响。动态电路的影响。3，计算，计算RLC串联电路中串联电路中R不同时的固有频率，不同时的固有频率，将它在将它在S平面上标出，并与示波器观察到的响平面上标出，并与示波器观察到的响应一一对应，分析产生误差的原因。应一一对应，分析产生误差的原因。4，根据自己设计的微分电路和积分电路，画，根据自己设计的微分电路和积分电路，画出其输出波形。出其输出波形。安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL注意事项注意事项 1.测量时间常数测量时间常数时，必须注意方波响应应处在时，必须注意方波响应应处在零状态响应和零输入响应状态，否则，测得的零状态响应和零输入响应状态，否则，测得的时间常数是错误的。时间常数是错误的。2.分析实验结果时，应主要实际元件与理想模型分析实验结果时，应主要实际元件与理想模型之间的差别，实际电容和电感都具有损耗电阻。之间的差别，实际电容和电感都具有损耗电阻。返回返回安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL实验六实验六 交流电路阻抗参数的交流电路阻抗参数的测量实验测量实验一、实验目的：一、实验目的：1.1.初步建立元件或电路频率特性的概念以及测试方法初步建立元件或电路频率特性的概念以及测试方法;2.2.加强双踪示波器使用的学习加强双踪示波器使用的学习。二、实验任务二、实验任务：1.1.测量测量R R、L L、C C三元件阻抗模的频率特性三元件阻抗模的频率特性;2.2.测量测量R R、L L、C C三元件的相频特性；三元件的相频特性；.观察观察R R、L L、C C三元件各自的状态轨迹线。三元件各自的状态轨迹线。三、实验仪器三、实验仪器：电路实验板、正弦信号发生器、交流毫伏表、双踪示波器电路实验板、正弦信号发生器、交流毫伏表、双踪示波器返回目录返回目录安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL四、实验内容四、实验内容：r=10,R=200,C=0.1uF,L=100mH安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL1.1.单个元件阻抗频率特性测试：单个元件阻抗频率特性测试：步骤：正弦信号发生器的输出电压有效值始终保持在步骤：正弦信号发生器的输出电压有效值始终保持在 ，改变其频率，改变其频率 如下表所示，用交流毫伏表测量如下表所示，用交流毫伏表测量 间的电压，并将测试间的电压，并将测试数据填入数据填入 下表：下表：要求：在同一坐标轴中画出要求：在同一坐标轴中画出R R、L L、C C 单个元件的单个元件的 Z-f Z-f（阻抗阻抗-频率）频率）特性曲线。特性曲线。安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL2.R2.R、L L、C C三元件的相位测量：三元件的相位测量：步骤：步骤：f=10kHz f=10kHz 时，在示波器上观察时，在示波器上观察 R R 和和 L L的电压、电流相位关系；的电压、电流相位关系；f=50kHz f=50kHz 时，在示波器上观察时，在示波器上观察 c c 的电压、电流相位关系。的电压、电流相位关系。要求：用文字描述要求：用文字描述 R R、L L、C C 三元件电压、电流的超前滞后关系及相位差。三元件电压、电流的超前滞后关系及相位差。3.3.观察观察R R、L L、C C单个元件的状态轨迹线单个元件的状态轨迹线:步骤：将示波器置于步骤：将示波器置于 X-Y X-Y 工作方式下，观察工作方式下，观察 U-I U-I 平面上构成的轨迹图平面上构成的轨迹图形：形：要求：简单画出轨迹图形，并测出长、短轴数据。要求：简单画出轨迹图形，并测出长、短轴数据。安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL实验七实验七 RLC谐振电路特性的谐振电路特性的研究研究一、实验目的：一、实验目的：1.1.学习和研究电路的频率响应，加深正弦稳态网络函数概念的理解学习和研究电路的频率响应，加深正弦稳态网络函数概念的理解;2.2.研究电路的谐振现象以及参数对谐振特性的影响研究电路的谐振现象以及参数对谐振特性的影响。二、实验任务二、实验任务：1.1.完成完成RLCRLC串联电路策动点阻抗频率特性的测量串联电路策动点阻抗频率特性的测量;2.2.完成完成RLCRLC串联带通电路频率特性的测量。串联带通电路频率特性的测量。三、实验仪器三、实验仪器：电路实验板、正弦信号发生器、交流毫伏表、双踪示波器电路实验板、正弦信号发生器、交流毫伏表、双踪示波器返回目录返回目录安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL四、实验内容四、实验内容：L=10mH,C=0.01uF安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL1.RLC1.RLC串联电路的谐振曲线：串联电路的谐振曲线：步骤：正弦信号发生器的输出电压有效值始终保持在步骤：正弦信号发生器的输出电压有效值始终保持在 1V 1V，改变其频率改变其频率f f 使其在以下范围内变化使其在以下范围内变化 20kHzf50kHz 20kHzfRs,然后逐渐减小rL，用示波器视察Uc波形，使之出现过阻尼、临界阻尼、欠阻尼、无阻尼和负阻尼五种情况。返回安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL四 报告要求 1、整理实验数据，将它与理论值相比较，分析实验结果。2、作出具有负内阻电源的伏安特性曲线。3、描绘出RLC串联电路在五种阻尼情况下的Uc波形。返回安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL五 注意事项 1、若负阻变换器中运算器两侧的电阻不相等，左、右电阻分别为R1和R2，求出Zin。2、研究RLC串联电路的方波响应时，在过阻尼和临界阻尼情况下，如何判断激励电源仍具有负阻值？返回安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL安徽大学电工电子实验教学中心安徽大学电工电子实验教学中心All Rights Reserved by AHU ZL