电分实验-策动点阻抗测量实验报告

电路频域特性的测量——策动点阻抗姓名：杨宏达班级：通信13学号：实验地点：九教南501实验时间：2014.12.15指导老师：养雪琴一、实验目的：(1)掌握策动点阻抗的测量方法。(2)掌握示波器测量相位差的方法。二、实验内容：1、RC串并联电路策动点阻抗的测量RC串并联电路如实验图1所示，图中R=1.2kΩ，C1=0.47uF，C2=0.047uF。分别测量频率为500Hz、200kHz、4kHz、10kHz时的策动点阻抗。实验图12、RC串联电路策动点阻抗的测量RC串联电路如实验图2所示，图中R=5100，C=0.1uF，分别测量频率为200Hz，2kHz、5kHz，10kHz，1OkHz时的策动点阻抗。实验图2三、实验原理：策动点阻抗描述了单口网络正弦激励条件下稳态时电压和电流的幅度及相位差随频率变化的关系。实验分析策动点阻抗频率特性可以采用正弦电压激励，然后测量电压及电流的幅度及相位差，并进行数据处理。实验图3是策动点阻抗测量图，可以用毫伏表或示波器进行测量。毫伏表只能测量幅频特性，示波器可以测量幅频特性和相频特性。仪器的通道1测量电压，通道2采用间接法测量电流。测量电流采用接入小电阻r的间按测试拔，考虑测量系统的参考点，测量的电压存在一定的误差，所以电阻r应该尽可能小(远小于被测电路的阻抗，但不宜太小，否则测量容易受干扰)，减小测量误差。由于：所以：当被测电路存在与r串联的电阻时，可以通过测量该电阻的电压间接测量电流，省略外接小电阻r。信号源频率可以根据需要选取一定的变化范围，并按一定间隔选取，然后根据测量数据画出幅频特性和相频特性曲线。在测量频率特性时，应当先粗略观察一下频率特性的变化规律，在特性弯曲较大的区域应适当增加测量频率点，然后设计好记录表格再进行逐点测量。阻抗是电路的固有特性，对于某一信号频率，电压和电流的比值不会随输人激励幅度的变化而交化。由于信号源内阻的影响，被测电路阻抗随频率变化将导致通道1的幅度也会随频率变化，所以，在测量过程中需要监测通道1的测量数据。一般可以在测量每个频率点时，调整信号源幅度，使每个频率点输入到电路激励的幅度恒定，便于比较和计算四、实验要求及注意事项(1)在测量策动点阻抗模值时，每当信号频率改变后，要对vs重新调整和测量幅度，保证其输出电压幅度不变。(2)用双迹法和椭圆法测量相位差时，要注意调整基线或坐标原点的位置及图形的形状，以减小测量误差。(3)记录实验图2电路2kHz时的双迹波形及椭圆图形，并标出原始数据。(4)实验报告要求。1、实验原理、实验电路(包括测量仪器的连接)。2、设计出合理的数据表格。详细记录每一个测量数据、各频点阻抗结果。3、将测量值与理论值比较，并分析误差原因。4、讨论改善实验效果的措施，总结实验经验五、实验仪器及元件型号特征：信号发生器、示波器、毫伏表、实验箱。六、实验数据处理与分析：1、实验中出现的双迹波形及椭圆波形如下所示：双迹波形椭圆波形2、RC串并联电路策动点阻抗的测量实验数据：频率500Hz2kHz4kHz10kHz外接电阻阻值r/Ω10101010信号源电压Vpp/V1515.315.615.7电源电压Vch1/V7.67.67.67.6小电阻r电压Vch2/mV5269100207相位差φ/°35.9141.2355.7157.623、RC串联电路策动点阻抗的测量频率200Hz2kHz5kHz10kHz信号源电压Vpp/V1515.315.615.7外接电阻阻值r/Ω510510510510电源电压Vch1/V7.87.87.87.8电阻R电压Vch2/V0.484.126.647.48相位差φ/°86.458.4133.5718.52测量阻抗模8287.5965.5339806599.0963855531.8181818七、实验结论：1、RC串并联电路策动点阻抗的测量RC串并联电路策动点阻抗测量频率500Hz2kHz4kHz10kHz外接电阻阻值r/Ω10101010信号源电压Vpp/V1515.315.615.7电源电压Vch1/V7.67.67.67.6小电阻r电压Vch2/mV5269100207相位差φ/°35.9141.2355.7157.62理论阻抗1163.5-883.65i799.04-735.42i399.04-650.04i88.59-347.67i测量阻抗模1461.5384621101.449275760367.1497585理论阻抗模1461.021085.96762.75358.78理论相位差3642.6658.4675.6阻抗模误差0.04%1.43%0.36%2.33%相位差误差0.25%3.35%4.70%23.78%2、RC串联电路策动点阻抗的测量RC串联电路策动点阻抗测量频率200Hz2kHz5kHz10kHz信号源电压Vpp/V1515.315.615.7外接电阻阻值r/Ω510510510510电源电压Vch1/V7.87.87.87.8电阻R电压Vch2/V0.484.126.647.48相位差φ/°86.458.4133.5718.52测量阻抗模8287.5965.5339806599.0963855531.8181818理论阻抗模7978.1945.52601.27534.28理论相位差86.3357.3631.9817.34阻抗模误差3.88%2.12%0.36%0.46%相位差误差0.08%1.83%4.97%6.81%八、误差分析：1.桌面振动造成的影响。2.示波器上显示的荧光线较粗，取电压值时的荧光线间宽度不准，使电压值不准。3.取正弦周期时肉眼调节两荧光线间宽度不准，导致周期不准。4.机器系统存在系统误差。6.fy选取时上下跳动，可能取值不准。九、思考题：1．比较、总结双迹法与椭圆法的优缺点，各在什么情况下使用方便？双迹法的优点在于测信号峰峰值时比椭圆法误差更小。在测峰峰值时如果用椭圆法你需要分别测出椭圆在X轴和Y轴上的投影，而双迹法却只要测出图像的峰峰值就可以了，因此可以减小误差。而在测信号的相位差时椭圆法的误差更小。双迹法测相位差时你需要一个周期的时间和两列波同样值的两点间的时间差。而在测这两个数据时，随着频率的增加两列波的周期变短，在调节的时候很容易由于示波器扫描的频率过低而使屏幕上出现一个杂乱无章的图像，影响测量的准确性，而椭圆法却不会有这样的现象。2．在测量图（b）所示电路的策动点阻抗时，是否需要加入供测量电流用的小电阻，为什么？不需要。在6-2中电路本身就有一个定值电阻，他的作用包括了供测量电流用的小电阻的作用。在测量时可以通过测量该电阻的电压间接测量电流。十、实验照片核实：实验照片1实验照片2实验照片3实验照片4十一、感想体会：学习到了知识，还是需要在实践中才能得到更深刻的认识理解。纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，我想这就是通信专业的学生在学习玩电路分析课程之后，要亲自亲自动手做电分实验的原因吧。通过这个实验，我学到了许多东西。原本认为自己在电路分析理论课上已经把阻抗等知识理解得很清晰了。但是，这次实验让我发现了自己在电路理论知识方面的不足，促使我能够真正地把理论知识学好。实验给了我们一个很好的把理论应用到实践的机会，让我们能够很好的把理论知识转化到实际能力，提高了对理论知识的理解与掌握。在学习知识上面，本学期电分实验不想往届听老师讲解，而是全靠自己预习自学自己摸索，感觉对我们的自主学习钻研是种挑战，但同时也是锻炼。十二、参考文献【1】高岩，养雪琴，闻跃，赵翔.基础电路实验教程[M].北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社,2014。【2】闻跃，高岩，杜普选.基础电路分析[M].北京：清华大学出版社，北京交通大学出版社,2008。