电分实验报告2

北京交通大学基础电路实验报告实验名称:5.3一阶电路“黑箱”模块的时域测量和辨别日期:2016年12月15日地点:九教南501学号：15211159姓名：张培培学院：电信学院班级：通信15065.3一阶电路“黑箱”模块的时域测量和辨别一、实验目的1、熟练运用动态电路波形测量和时间常数测量法。2、综合运用一阶动态电路分析理论知识，深入理解动态原件特性和一阶动态电路特有的阶跃响应波形。二、实验仪器和器材信号发生器、示波器、黑箱模块(动态原件与电阻的组合)、实验箱三、实验内容：1、二端“黑箱”“黑箱”是指隐藏了连接方式和原件参数的一个电阻和一个动态元件用串并联方式构成的二端模块。在本实验中，模块作为被测量和识别的对象。一个模块中的动态原件可能是电感或电容，与电阻的连接方式可能是串联或并联。2、实验任务每组学生随机领取一个黑箱模块，利用通过实验板上的一个已知电阻，串联黑箱构成被测电路。试验任务是用时域测量方案，测量二端一阶黑箱的外特性，辨别黑箱内部元件、原件参数及其连接方式。黑箱模块的两种测量方法如图。3、对实验测量方法的规定在进行实验测量时，必须将外接电阻和模块串联后接入信号发生器，信号源采用幅度为1V的周期方波，用示波器测量电路的阶跃响应，通过初始值、稳态值和时间常数的测量来计算和辨别黑箱模块内部两个元件的参数值和连接方式。四、实验预习：1.RC串联V(0+)=R/(R+R1)V;V(∞)=1V;V(t)=1-R1/(R+R1)exp(-t/ι),t0;2.RC并联V(0+)=OV;V(∞)=R/(R+R1);V(t)=-R/(R+R1)exp(-t/ι)+R/(R+R1),t0;3.RL串联V（0+）=1V；V（∞）=R/（R1+R）V；V（t）=R1/(R1+R)exp(-t/ι)+R/(R+R1),t0;4.RL并联V(0+)=R/(R+R1)V;V(∞)=0V;V(t)=-R/(R+R1)exp(-t/ι),t0;5.计算公式R：黑箱内的电阻值R1：串联在电路的电阻RL串联RL并联RC串联RC并联电压值V(∞)=R/(R+R1)V(0+)=R/(R+R1)V(+0)=R/R+R1V(∞)=R/(R+R1)时间常数r=L/Rr=L/Rr=CRr=CR6.时间常数的测量方法根据电路实验教材P149-P150页，时间常数的测量方法有三种：（1）若能产生零输入响应波形，则可以用示波器根据电压与时间关系的波形测量时间常数。即任意两个电压的幅度比值为36.8%所对应的时间间隔都是一个r。（2）若能产生零状态响应波形，可以用示波器根据电压与时间的关系测量时间常数。即任意两个电压的幅度差是稳态值与第一个电压值只差的63.2%所对应的时间间隔都是一个r。（3）若输入信号是占空比为50%的方波，当T/2r时，可以通过测量波动值得到时间常数。通过测量△V获取时间常数的计算公式为：r=(T/2)/ln[(Vs+△V)/(Vs-△V)]。五、实验步骤1、按要求连接电路2、连接完整电路后，在示波器观测得到黑箱端电压波形如下所示：初始值为0.84v；故根据预习中各电路仿真结果知黑箱内元件及连接方式为RC串联3、若将黑箱接地，电路图及仿真波形如下:若将已知外电阻接地，电路图及仿真波形如下：六、实验数据处理1、实验中选择的外接串联电阻阻值为R=1.2KΩ.2、判断黑箱内部动态原件与电阻的连接方式为RC串联.3、动态原件及其参数为电容:C=12.4nF。根据波形图，测量出初始值V(0+)=0.84V，根据公式V(0+)=r/(r+R)计算出r=1.1KΩ.4、测得时间常数为28.5μs：根据实验测得波形图和一阶RC零状态响应曲线（如下图），测量得出时间常数为28.5μs.五、实验收获1.加强了对动态元件特性的理解，学习了时间常数的测量方法，对示波器等实验仪器的使用更加熟练，将理论知识运用到实验中。2.在实验中对RC串联与RC并联的判断出现了误判，在老师的帮助及同学的共同努力下解决了此问题。增强了与他人的沟通合作能力，初步培养了解决实际问题的思维方式，有利于综合素质的提高。北京交通大学基础电路实验报告实验名称:6.1电路频域特性的测量—策动点阻抗日期:2016年12月16日地点:九教南501学号：15211159姓名：张培培学院：电信学院班级：通信15066.1电路频域特性的测量—策动点阻抗一．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．实验仪器和器材.信号发生器、示波器、毫伏表、实验箱三．实验内容1.RC串并联电路策动点阻抗的测量RC串并联电路如下图所示，图中R=1.2KΩ，C1=0.47μF，C2=0.047μF。分别测量频率为500Hz、2KHz、4KHz、10KHz时的策动点阻抗。RC串联电路策动点阻抗的测量RC串联联电路如实验图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。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：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.六．计算公式(1)测量电流采用接入小电阻r的间接测量法。7参考点，测量的电压存在一定误差，所以阻r应尽可能小（取10(2)双迹法：通过测量波形数据可以得到电压波形的特征值，V1m和V2m是两个正弦电压最大值，T是两个正弦电压的周期，周期频率和角频率分别为f=1/T和w=2π/T相位差=-2π/T。(3)椭圆法：示波器选择X-Y工作方式，输入耦合开关接地（GND），调节位移旋钮，使光电位于荧光屏中心或某一个水平、垂直线的交叉点上（建立坐标系原点o）。输入耦合开关置于AC，接入信号，调节“电压灵敏度”旋钮，使显示的波形大小适当。测出a,b的长度，由ψ=arcsin(a/b)计算出相位差。七、实验数据处理与分析：1、RC串联电路2kHz时的双拐波形及椭圆图形2、RC串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/V7777小电阻r电压Vch2/mV48.064.290185.6相位差φ/°39.44264.576.3八、思考题：1．比较、总结双迹法与椭圆法的优缺点。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。