电路分析实验A-实验报告.doc

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1.11）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1.1V(V)0.02.04.06.08.010.0I(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1.21）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1.2V(V)0.10.20.30.40.50.550.60.650.70.720.75I(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 1.43. 测绘理想电压源的伏安特性曲线 （a） （b）图1.51）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1.3I(mA)0.010.020.030.040.0V(V)10.04）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 = 51。 （a） （b）图1.62）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1.4I(mA)0.010.020.030.040.0V(V)10.04）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2.11）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2.1RL(K)1.02.03.04.05.0VAB(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2.4a. 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2.51）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2.2RL(K)1.02.03.04.05.0VAB(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2.61）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2.3RL(K)1.02.03.04.05.0VAB(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 3.21）测试电路如图3.1所示，电阻R = 2k，电容C = 0.01F。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。uc() = = 输入波形输出波形(值放大图)图3.32. RC一阶电路的零输入响应图3.4图 3.51）测试电路如图3.4所示，电阻R = 2k，电容C = 0.01F。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3s。3）将观测到的输入、输出波形（求值放大图）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。uc(0) = = 输入波形输出波形(值放大图)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4.12图4.21）测试电路如图4.1所示，R为变阻箱，电容C = 0.01F，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。欠阻尼临界阻尼过阻尼图4.32. RLC二阶电路的零输入响应图4.4图4.51）测试电路如图4.4所示，R为变阻箱，电容C = 0.01F，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3s。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d和衰减系数。 欠阻尼临界阻尼过阻尼图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5 R、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10采样电阻相串联，其中电阻R =2k，电感L =2.7mH，电容C = 0.1F，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5.1f(KHz)1020304050US(V)2UBC(mV)RLCIAB(mA)RLC(K)RLC图5.22. 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： 电阻R电感L电容C图5.33. 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电阻R电感L电容C图5.5四、实验结论及总结实验5 R、L、C单个元件阻抗频率特性测试原始数据