1、開放實驗項目（電工電子實驗一，電路分析基礎實驗）實驗一：基爾霍夫電流、電壓定律的驗證實驗二：1.線性網絡幾個定理的驗證之一：戴維南定理的驗證2.線性網絡幾個定理的驗證之二：疊加定理、互易定理的驗證實驗三：低頻交流信號參數的測量實驗四： LC網絡正弦特性分析及研究：1.單個元件正弦頻率特性的研究2.單端口電路頻率特性的研究實驗五：電路諧振特性的研究實驗六：常用RC網絡的設計與測試之一：1.高通、低通電路頻率特性測試2選頻網絡頻率特性測試實驗七：RC雙T網絡帶阻特性的研究實驗八：RC電路的階躍響應研究實驗九：波形變換器的的設計與測試：1.微分電路的波形變換設計2. 積分電路的波形變換設計實驗一 基

2、爾霍夫電流、電壓定律的驗證一、實驗目的1 了解實驗室供電系統及供電設備。2 學會識別各種元件及掌握連接電路的基本方法。3 驗證基爾霍夫定理。二、原理及說明1實驗室供電系統及供電設備實驗室所用電源采用相電壓為220V，50Hz的三相四線制交流市電，在實驗大樓配電房再加上一根與大地相連的地線后進入實驗室。實驗室內采用一個30mA的限流開關控制整個實驗室的工作電流。只要出現高于30mA的電流，限流開關立即切斷電源，以保證實驗安全。2直流穩壓穩流電源實驗室需要的直流電壓源和直流電流源主要由直流穩壓穩流電源提供。作為穩壓電源時將輸入的200V, 50Hz交流，轉換成可調直流電壓輸出，有的穩壓電源可同時輸

3、出兩路或三路可調直流電壓。作為穩流源時只能輸出一定值的電流.例如HT-1723B型直流穩壓電源，輸出三路直流電壓(030V)，可以輸出三路固定電流(1A,0.5A,0.5A), 其技術指標及作用說明見附錄。3萬用表萬用表是一種最常用的測量儀表。分為普通萬用表與數字式萬用表兩大類，本實驗介紹了普通萬用表的使用。普通萬能用表（以下簡稱為萬用表）由表頭，轉換裝置和內部測量電路組成，可用于測量直流電壓、直流電流、交流電壓和電阻。有些萬用表還具有測量交流電流、電容、電感和晶體三極管直流電流放大系數或穿透電流等功能。萬用表的結構包括以下三部分：（1）表頭萬用表通常采用磁電式指針模擬指示表頭。由永久磁鐵、帶

4、指針的線圈和螺旋彈簧絲等組成。主要作用是使線圈偏轉的角度(即指針讀數)與流過線圈的電流成正比例，從而通過指針偏轉大小來指示被測量的大小。（2）測量電路測量電路的主要作用是將被測電量轉變成適合于表頭用的電量，例如，將被測的大電流通過分流電阻變成表頭所需的微電流,將被測交流電整流為通過表頭的直流電。萬用表用一只表頭能測量多種電量，并可具有多種量程，關鍵就是通過測量電路來變換，測量電路一般由分壓電阻、分流電阻和整流器等部分組成。（3）轉換裝置轉換裝置的主要作用是將儀表的電路轉換為所選定的種類和量程。萬用表的轉換裝置通常由轉換開關和接線柱（或插孔）等完成。3電路元件任何一個電路都是由電路元件組成。要作

5、好電路實驗，必須對電路中的實際元件（電阻器、電容器、電感器）的類型、標稱值、準確度及實際值（測量值）等有一個全面的認識。4實驗基本技能簡介(1) 操作基本技能儀器、設備、元件應擺放適當，做到調節、讀數、改接線路方便，操作安全。讀數時要合理選擇儀表量程，盡量使指針指到讀數比較準確的位置。(2) 接線基本功接線時應養成頭腦清醒、仔細認真、按步接線的好習慣。先聯電路的主回路，后接并聯支路；或由欲接電源一端開始，根據電流的流向,參照線路圖接線。只有確認電路聯接正確后才能接通電源。三、實驗設備 萬用表 1只直流穩壓穩流電源 1臺交流調壓器 1臺橡膠接線板 1個電阻、電容及電感元件（按實驗要求提供）四、內

6、容及步驟1 用驗電筆判別實驗桌上電源盒插座中的火線、零線、地線，并繪圖說明判別結果。2 識別給定電路元件（電阻、電容、電感器）并記錄其結果。B3 使用萬用表歐姆檔測量實驗電路板（圖1-2）上各電阻值，并記錄于表1-1中 圖1-2表1-1電阻R1R2R3R4R5標稱值（）51200測量值（）相對誤差注：用標稱值作為真值，相對誤差=（測量值-標稱值）/測量值 ×100%。注意：萬用表測量值作為真值。4直流電壓、電流的測量按圖1-2電路在實驗板上插接好線路。電路中直流電源4V、5V分別由三路直流穩壓電源任意兩路提供。并用萬用表的直流電壓檔監測。（1）直流電壓的測量用萬用表的直流電壓檔,選擇

7、合適量程。將萬用表并聯接入電路圖1-2中，分別測量各電阻上的電壓降，記錄于表1-3中。并用測量值驗證KVL定理.表1-3直流電壓V）UR1UR2UR3UR4UR5UIU測量值(V)理論值(V)00直流電流I1I2I3IA測量值(mA)理論值(mA)0(2) 直流電流的測量用直流電流表 (或用萬用表的直流電流檔),選擇適當量程,，串聯接入電路,測出各支路的電流值，并記錄于表1-3中。并用測量值驗證KCL定理.五、注意事項1測量時，量程轉換開關應旋到合適的量程，如果預先無法估計被測量的大小，應先撥到最大量程擋上，再逐漸減小到合適的位置，以減小被測量電量的測量誤差。每次測量時，必須檢查測量量程位置是

8、否撥對。2在測量直流電流時應將萬用表串接入被測量電路中，在測量直流電壓時應將萬用表并接在被測點兩端，注意萬用表接入電路的正負極性和萬用表內阻對被測電路的影響;測量交流高電壓時,要注意量程的選擇,保證人身安全和儀器安全；電路的電流和電壓測量值要注意給定的參考方向。3測量電阻時，應先校正零位，每次更換電阻檔時應重新校正零位，不要在帶電的情況下測量電阻。測量電阻值時，雙手不能接觸表筆的金屬部分。六、復習思考題1交流調壓器、驗電筆的原理是什么？怎樣使用？2怎樣識別電阻元件的種類、阻值大小，準確度？3使用萬用表應注意什么問題？如何防止燒壞萬用表？4計算圖1-2電路中各支路電流I1、I2、I3及各電阻元件

9、上電壓UR1、UR2、UR3、UR4、UR5，填入表1-2中。七、實驗報告要求1計算表1-1及表1-2測量結果的相對誤差，并分析誤差產生的原因。2據表1-3測量結果，驗證基爾霍夫定律。3回答思考題（1）要減小測量電阻時的測量誤差,應注意什么？（2）怎樣連接電路才能既快又準確無誤？（3）圖1-2電路中電壓和電流參考方向的設置對測量值有何影響？4寫出實驗心得。實驗二 線性網絡幾個定理的驗證一、實驗目的1. 掌握線性含源二端網絡等效參數的測量方法。2. 加深對疊加原理、比例定理、代維南定理、最大功率傳輸定理和互易定理的理解。二、原理及說明 由線性元件（包括線性受控源）構成的電路叫做線性電路或線性網絡

10、，線性電路既滿足齊次性，又滿足疊加性，即比例定理和疊加原理。1疊加定理的內容 ：在任何由線性元件和獨立源組成網絡中，每一支路中的響應（電壓或電流）是網絡中各個獨立源單獨作用時在該支路所產生的響應（電壓或電流）的代數和。某獨立源單獨作用時，其他獨立源均視為零。（源電壓用短路代替，源電流用開路代替。）比例定理：在任何由線性元件和獨立源組成網絡中，當某一獨立源發生變化時，在各個支路上所產生的響應（電壓或電流）也隨之作正比例變化，即響應和激勵成正比例。 2. 代維南定理的內容：任何一個線性含源二端（或稱單端口）網絡，對外都可化為一個電壓源等效電路。其中的源電壓等于該二端網絡的開路電壓Uk，其串聯內阻等

11、于該網絡中所有獨立源為零時的輸入內阻Rs。l 實驗中，測量開路電壓的方法有如下兩種:直接測量法。當含源二端網絡的內阻Rs遠小于電壓表內阻Rv時，可以直接用電壓表測量開路電壓。本實驗中給定的有源二端網絡內阻為150左右，所用電壓表的靈敏度為20 k/V，若電壓表選擇10V檔，電壓表內阻Rv200k，遠大于網絡的內阻Rs，故采用直接測量法測開路電壓UK。補償法。用這種方法測量開路電壓可較大程度的減少測量誤差，其測量電路如圖2-1，E為高精度的電壓源，R為標準分壓電阻箱，G為具有高靈敏度的檢流計。調節電阻箱的分壓比，cd兩端的電壓隨之改變，當UcdUab時，則流過檢流計的電流為零。此時有： 圖2-1

12、其中K為電阻箱的分壓比。由標準電壓E和分壓比K即可得到開路電壓Uab。在電路平衡時，檢流計電流I，對被測電路不產生任何影響，所以補償法測量精度較高。l 實驗中，測量有源二端網絡等效內阻Rs的方法如下(以圖2-2電路為例)：(1)外施電壓法?？墒褂性炊司W絡的獨立源為零，在ab端加上電壓Uab，測出Uab支路的電流Iab，則等效電阻： 實際電壓源和電流源都具有一定的內阻，它不能與電源本身分開，因此在去掉電源（將電壓源 圖2-2用短路線代替）的同時，電源的內阻也同時被去掉，這將影響測量精度。所以此種方法僅適用于電壓源內阻較小和電流源內阻較大的情況。 （2）開路、短路法。測出ab端的開路電壓Uk及短

13、路電流Isc，則等效電阻Rs為：這種方法適用于ab端等效電阻Rs較大時，且其短路電流不超過額定電流值的情況，否則有損壞電源，燒毀儀表的危險。（3）半電壓法。第一次測量有源二端網絡ab端的開路電壓Uk，然后在開路端ab接一已知電阻RL，通過測量RL 兩端電壓URL的方法來計算Rs。即：可見，改變RL，當Uk2UR時，可得RsRL。3 最大功率傳輸定理：一個線性含源二端網絡，當所接的負載RL等于其等效內阻Rs時，則負載獲得最大功率。需要指出的是：含源二端網絡必須是固定的；當負載獲得最大功率時，電路的效率50。4互易定理：線性網絡中，在只有一個恒壓源（或恒流源）的條件下，此恒壓源（或恒流源）作用在A

14、支路時在另一支路B中所產生的電流（或電壓），應當等于該恒壓源（或恒流源）移到 B支路中作用時在A支路上產生的電流（或電壓）。三、實驗設備直流穩壓電源 1臺萬用表 1只電阻箱 1只 橡膠接線板 1塊 電路元件 1套四、內容及步驟1驗證戴維南定理（1） 按圖2-3連接電路，US1=2V , US2=4V,RL用可調電阻箱。 圖2-3 圖2-4按表2-1要求改變RL值，測出所對應的IRL和URL 值，填入表2-1中。測電流用安培表，測電壓用萬用表的直流電壓檔，。表2-1RL()0020004000 URL（V）00.841.381.701.962.302.652.923.023.243.403.56

15、 IRL(mA）22.8617.2213.8412.019.967.825.413.646.021.660.520 IRL（mA）22.8017.1813.8012.029.947.845.403.653.021.670.510PRL（mw）IRL理論(mA）（2）測量圖2-3中移去負載RL后的開路電壓UabK_3.56 。（3）移去RL ，用短路線代替US1, US2，用萬用表歐姆檔測量a、b兩端入端電阻Rab。 Rab_150_。（4）用電阻箱和穩壓電源組成戴維南等效電路，如圖2-4所示。穩壓電源輸出電壓為UabK，電阻箱上電阻值作為Rab和RL的和阻值。（5） 按表2-1改變RL大小，測

16、出不同RL下的支路電流值IRL，并填入表2-1中。比較IRL 與IRL，驗證戴維南定理。（6）得出結論，若有誤差，請分析誤差原因。2驗證最大功率傳輸定理用表2-1中測量值計算PRL(PRL=URLIRL) ,填入表中，分析一下PRL與RL關系，驗證最大功率傳輸定理。3驗證疊加定理仍采用按圖2-3電路圖，取當RL300時，分別測出US1和US2單獨作用時和US1 ，US2共同作用時的RL電壓URL和支路電流IRL，填入表2-2中，驗證疊加定理。注意，取消電源時要先切斷電源，再用短路線將斷開處連接。 表2-2電壓源URLIRLUS1 ,US22.307.81US10.301.09US21.986.

17、724 驗證比例定理和互易定理 圖2-5 圖2-6按圖2-5連接電路，按表2-3改變US的大小，測出I1,填入中。分析I1和US的變化趨勢，驗證比例定理。 按圖2-6改接電路，仍按表07-3改變US的大小，測出I2, 填入表2-3中，比較I1和 I2，驗證互易定理。表2-3US(V)5678I1(mA )I2(mA )I理論(mA )五、復習思考題1試回答:(1) 什么是線性電路？它有哪兩種基本特性？(2) 代維南定理能否適用非線性電路？其等效電阻有幾種測量方法？2對圖2-3進行下列計算：計算流過負載RL的電流IRL理論，填入表中。計算開路電壓UabK和等效電阻Rab；3計算圖2-5，2-6中

18、I1，I2的理論值I理論，填入表2-3中。 六報告要求1. 按實驗內容步驟畫出實驗電路圖，整理數據，寫出結論和進行必要的分析。2. 歸納一下，用實驗測試戴維南定理中等效串聯電阻（或稱入端電阻）有哪幾種方法?說明在實際測試中你認為哪一種方法與理論數據誤差較小，為什么？3. 根據表2-1繪制功率特性曲線Pf（RL），并分析得出結論。4. 寫出實驗心得體會。實驗三 低頻交流信號參數的測量一、實驗目的1學習函數信號發生器、示波器及毫伏表的使用方法。2掌握用示波器測量信號的幅度、周期、頻率的基本方法。3學會用雙跡法測量兩個同頻信號的相位差。二、實驗原理及說明函數信號發生器是提供信號源的常用電子儀器，而信

19、號源是測量系統中不可缺少的重要組成部分，不少電參數或特性，比如元件的阻抗，網絡的基本頻率特性都只有在一定電信號的作用下才能表現出來。因此，為了測量電參數，必須由信號發生器提供合適的電信號。電子示波器是一種廣泛用于現代科學和生產中最直觀、最靈活的通用電子儀器。通過它直接顯示的電信號波形，不但可一目了然看到信號的基本特征，還可以從測量各種相關參數，如各種信號的幅度、周期、頻率、脈沖寬度及同頻率信號的相位。電子電壓表(或稱毫伏表)是用來測量高低頻交流電壓幅度的儀表。它采用電子測量技術即放大、整流、濾波及數字變換等技術進行模擬和數字化測量。它具有測量頻率范圍寬、輸入阻抗高、靈敏度高的特點。例如本實驗室

20、使用的GVT-417型晶體管毫伏表測量范圍10Hz1MHz,輸入阻抗10M，可測量毫伏級電壓。下面介紹幾種電參量的基本測量方法。1 信號電壓測量信號電壓測量是通過示波器熒光屏上顯示的被測信號波形，利用Y軸方向刻度尺讀出DC信號的幅度和AC信號的峰峰值。（1） 直流電壓測量接入被測信號，首先將示波器的輸入耦合方式選擇開關置“GND”（即）位置，使屏幕上的水平掃描線與某一橫線重合，作為零電位位置。然后將耦合選擇開關置于“DC”位置，調節偏轉因數旋鈕（V/cm）（微調置“校正”位置），此時屏上掃描線將沿Y軸方向偏移，讀出掃描線與橫線之間的垂直距離，根據“V/cm”開關的指示值乘以探頭的分壓比即得實際

21、直流電壓值。若“V/cm”置0.1V/cm，Y軸方向偏移距離為h=4cm, 此時被測直流電壓值為：0.1V/cm×4cm0.4V。 （探極位置置于×1）(4-1)0.1 V/cm×4cm ×104V（探極位置置于×10）(4-2)（2）交流電壓測量 圖4-1接入被測交流信號，輸入耦合方式選擇開關置于“AC”位置，調節相關旋鈕使熒光屏上顯示穩定波形，如圖4-1所示，讀出偏轉因數旋鈕（V/cm）讀數D,Y軸方向距離值h（cm），則被測交流電壓峰峰值為：Upp=D×h ×（探極位置）如圖4-1，當探頭置×10，即分壓比為

22、10：1時，偏轉因數旋鈕（V/cm）為0.1V/cm，H值為4cm，則可得到圖中交流電壓峰峰值為 Upp=0.1V/cm×4cm×104V (4-3)2 時間的測量對交流信號的時間的測量包括對信號的周期和時間常數的測量。信號周期的測量是在保證時基旋鈕（即掃描時間Time/cm）微調置“校準”位置時，讀出熒光屏上顯示的波形一個周期所占的水平距離T（cm），乘以時基旋鈕（Time/cm）示值，即被測信號周期為： T= TדTime/cm”（示值）(4-4)例：若“Time/cm”開關示值為10ms/cm，被測波形一個周期距離為2cm，則被測信號周期為： T=2cm&

23、#215;10ms/cm=20ms (4-5)3頻率的測量 用示波器測量信號的頻率只能采用間接測量的方法，先測出被測信號周期的T,取其倒數即得被測信號的頻率，如當被測信號周期為2ms時，其信號頻率為： f1/T1/（2×103）500（Hz） (4-6)4相位差的測量我們一般采用雙跡法來測量相位差。將兩個頻率相同的信號接入雙蹤示波器的兩個Y輸入端，Y方式旋鈕置“交替顯示”，調節相關旋鈕，使其在熒光屏上顯示的波形大小差不多。將兩個通道的輸入耦合方式置“GND”端，將兩條水平掃描線重合在同一條水平線上，再將輸入耦合方式置“AC”端，則熒光屏上顯示的波形就如圖4-2，讀出m值和T值，則兩被

24、測信號的相位差角為圖4-2（m/ T）×360° (4-7)其測量誤差一般在±(2°10°)左右。當然測量頻率和相位差還可采用其他方法，如利用李沙育圖形進行測量，這將在后續課程里講解。三、儀器設備 雙蹤示波器 1臺 晶體管毫伏表 1只 函數信號發生器 1臺 電阻箱和電容箱 各1只四、實驗內容及步驟1觀測示波器內部的“校準信號”，以校準示波器。 （1）打開電源，指示燈亮，熒光屏將出現一條或兩條水平掃描基線，調節“輝度”、“聚焦”旋鈕使基線粗細，亮度適中。將示波器的Y1通道（或Y2通道）接示波器內的校準信號，將Y工作方式置CH1（或CH2），將校準

25、信號顯示在熒光屏上。(2) 將偏轉因數（靈敏度）微調旋鈕置“校準”位置（即順時針到底），調節“V/cm旋鈕至1V/cm擋，將時基微調旋鈕置“校準”位置（即順時針到底），調節“At/cm” 旋鈕至0.5ms/cm擋，則熒光屏上的方波的峰峰值應為1cm，周期應為2cm。2正弦信號的觀測，信號幅度的測量將示波器Y1（或Y2）通道接至函數信號發生器輸出端，調節函數發生器，輸出頻率如表4-1要求的正弦信號。將晶體管毫伏表接至函數信號發生器輸出端，調節函數信號發生器的幅度旋鈕，使毫伏表上的讀數如表4-1，調節示波器上的相關旋鈕，使熒光屏上的波形顯示穩定、大小適中，讀取正弦信號的峰峰值高度電壓H(cm)，偏

26、轉因數旋鈕（V/cm ）示值，并計算出UP-P記錄于表4-1中 。 其中： UP-P=（探極位置）×H×（“V/cm”示值 ），毫伏表讀數為電壓有效值真值。表4-1毫伏表讀數（v）頻率f（kHz）探極位置H(cm)“V/cm”示值UP-P(v)有效值（v）相對誤差1.52×14.214.21.52.05×105.915.92.1（1） 方波、三角波的觀測及信號頻率的測量由函數信號發生器產生的如表4-2所要求的交流信號接入示波器，調節示波器相關旋鈕使波形穩定，大小適中（一般為23個完整周期），觀測熒光屏上顯示的波形，讀出一個周期的水平距離T，讀出時基旋鈕（

27、Time/cm）示值，并求出頻率記錄于表4-2中。 表4-2交流信號信號源輸出f（KHz）一周期水平距離T（cm）“Time/cm”示值周期T(?)測量f(1/T)(KHz)U1（方波）5kHzU2（三角波）105kHz3用雙跡法測量相位差 按圖4-3接好電路，R=1K,C=0.1uF, ab端輸入正弦信號，頻率自定。用雙跡法測量電路中Uab與Ucb信號的相位差，將測量結果記錄于表4-3中。（測量方法參考原理部分）圖4-3表4-3 雙跡法一周期水平距離 T(cm)兩波形間水平距離m(cm)相位差角(°)3脈沖信號的觀測調節函數發生器輸出一個f=5kHz，UP-P=3v，脈沖寬度=50

28、us（占空比為1/4）的脈沖信號。將信號接入示波器，觀測熒光屏上的脈沖信號，看是否與圖4-4相同。繪出波形，并讀出信號的頻率、脈寬、幅度等，填入自己設計的表格中。 圖4-4五、復習思考題1 如何進行示波器的校準?2. 如果示波器的熒光屏上顯示的信號波形幅度太大或太小，應調節哪個旋鈕使幅度適中？3. 什么叫占空比?如何用函數發生器輸出一個占空比不為1:1的脈沖信號? 4. 毫伏表上的讀數代表正弦信號的什么值?如何利用毫伏表讀出非正弦信號的有效值?六、注意事項1.示波器熒光屏上不能長時間的出現一個亮點，以免損害熒光屏。2.測量信號幅度，周期時，應分別將“V/cm”、“Time/cm”的微調旋鈕置于

29、校準位置，否則測量不準確。3. 要在熒光屏標度尺內進行各種參數的測量，以減少測量誤差。七、實驗報告1. 整理、計算各測量數據并填入對應表格內，將測量結果與理論值進行比較，說明產生誤差的原因。2. 繪制在示波器熒光屏上觀測到的各種信號波形。實驗四 LC元件基本特性的研究一、 實驗目的1觀察測試LC元件的伏安特性。2深刻理解LC元件的正弦穩態阻抗概念。3了解RC正弦穩態電路和RL正弦穩態電路各電壓的相量關系。4掌握RLC單端口網絡的阻抗模和阻抗角的測量方法。二、原理及說明1 電感元件L的基本特性用它的伏安特性表示：5(a)或5(b)2 電容元件的伏安特性與上式有對偶關系5(a)或5(b)3 單端口

30、網絡端口電壓相量與電流相量之比，稱為單端口網絡的阻抗Z，即/。阻抗是復數，其模表示電壓和電流有效值（或最大量）之比；其幅角是端口電壓與電流相位差（注意，對此網絡而言，與應取關聯方向）。對于單一元件，則R：L： ZL=jL=j2f·L=L90°C：上列各式可看出，正弦穩態電路計算中，元件的伏安特性用阻抗表示，元件阻抗的幅頻特性與相頻特性也一目了然。阻抗的測試歸結為端口（或元件兩端）電壓與電流的測試，電壓有效值用毫伏表測得，電流有效值可以在電路中串入一個小阻值的電阻，測此電阻端電壓與該電阻之比來得到。電阻的阻值顯然應遠小于電流回路的阻抗值，以避免測試結果產生較大的誤差。見圖5-

31、1。圖5-1電壓，電流相位差的測試用雙綜示波器，其原理見實驗常用電子儀器的使用。4 正弦穩態電路各元件上的電壓，電流相量仍遵循基爾霍夫定律，即：對于簡單的RC串聯電路和RL串聯電路，因為LC元件上的電壓相量總是與R元件上電壓相量垂直的，因此存在以下關系： 或 見圖5（a），（b），（c），（d）v 圖5-2 圖5-3同理，對于簡單的RLC串聯電路（圖5）三、實驗儀器設備函數發生器 1臺晶體管毫伏表 1臺雙綜示波器 1臺電阻箱 1臺實驗板及相關元件，導線四、實驗內容及步驟1測試LC元件的頻率特性（1）單個電容元件的頻率特性連接電路如圖5（a），C=0.022F，r取。由函數發生器提供有效值為2V

32、的正弦信號，按表5內容，分別測試各項參數，并將所測數據記入該表中。比較容抗的實測頻率特性曲線與理論計算頻率特性曲線，分析二者出現差異的原因。（2）單個電感元件的頻率特性連接電路如圖5（b），L=10mH (或5mH)，r取測試方法同上，將所測數據記入表52。畫出實測與理論頻率特性曲線，分析差異的原因。2 測量RLC單端口電路的阻抗角與阻抗模表5測量值頻率(KHZ) 2 4 6 8 10IC=ur/r (mA) Us(v) 2 2 2 2 2XC測=Us/Ic (k)理論值XC理=1/(2fC) (k)表 5頻率（KHZ） 2 4 6 8 10測量值IL=ur/r (mA) Us(v) 2 2

33、2 2 2XL測=Us/IL (K)理論值XL理=2fL (k)(1)、電路如圖 52（a），仍按前面的方法增加小電阻r=5，見圖52（b），測試其阻抗模。由函數發生器提供有效值為2V頻率為15KHZ的正弦波信號，用毫伏表測量值，則，。(2)、測量阻抗角的電路如圖52（c），用雙跡法測量與的相位差，振蕩頻率仍為f=15KHZ（幅度適量）。五注意事項1運放的使用與測試注意事項見實驗09。2正確使用毫伏表量程避免損傷毫伏表。六復習思考1 計算LC元件伏安特性測試的輸入輸出電壓波形的時間寬度與幅度基本關系。2 圖5（C）相量與相量的交點和圖5（d）2KHz10KHz中相量與相量的交點為什么肯定在一個

34、半圓周上移動？3 圖51，當測試信號頻率為2KHZ至10KHZ時，為什么r用5就能根據其電壓計算L、C元件上的電流？4 對圖52（a）單端口網絡進行分析計算：實驗五 電路諧振特性的研究一實驗目的1 學習測量RLC串聯諧振電路的幅頻特性2 通過幅頻特性曲線，加深理解電路的“選頻”特性3 加深理解品質因數Q的意義二原理及說明1 圖6-1串聯電路，外加正弦電壓uS，電路產生正弦電流i。電感L兩端的正弦電壓uL超前i 90度，而電容C兩端的正弦電壓uC落后i 90度，所以uL和uC相位差180度，它們有互相抵減的作用。當uL和uC兩正弦電壓幅值相等時，它們 就會互相抵消為零，外加電壓uS全部加至電阻上

35、，電路電流i =為最大。這時就是所圖6-1 RLC串聯電路謂的串聯諧振。2 RLC串聯電路的頻域阻抗是：（6-1）當電抗為零時，上式有：（6-2）電路發生串聯諧振，電流最大，阻抗變成純電阻。諧振角頻率用0表示，頻率用f0表示。從（6-2）式可求出諧振角頻率和頻率和（6-3）阻抗的模值是： （6-4）由此可見，在諧振時，阻抗等于純電阻R（最?。?。當頻率低于諧振頻率時，阻抗呈容性。模值增大；當頻率高于諧振頻率時，阻抗呈感性，模值也增大。3 在諧振的時候，由于電流最大，L和C的端電壓大小相等且互相抵消，但它們各自的電壓值卻是很大的。特別當電路有效電阻R很小時，L或C的諧振電壓可能是信號電壓US的很多

36、倍。因此，我們可利用這種諧振特性，來觀察L或C上的電壓，從眾多頻率不同的信號中選出頻率為f0的信號。電路有效電阻R越小，L、C的諧振電壓UL0、UC0與外信號電壓US之比值越大，電路的選頻性能越好。所示我們把這個電壓比定義為諧振回路的品質因數Q。于是， Q = UL0/US = UC0/US （6-5）分子分母除諧振電流I0，可得另一種表達式Q = （6-6）4 電流跟隨角頻率的變化關系可由下面的式子表示： （6-7） 代入C=和Q=得出： （6-8） （6-8）式的模值表達式是 （6-9）據此，可畫出如圖6-2所示的諧振幅頻特性曲線。5 從諧振曲線圖可見，頻率偏離諧振點時，電流要下降。曲線下

37、降至（=0.707）處的頻率稱為“半功率”頻率或“-3dB”頻率，半功率頻率顯然有兩個。設上半功率為2，下半功率頻率為1，2 - 1或者f2 f1稱為電路的通頻帶寬度。觀察（6-9）式，當=1或=2時，式中有 或者 （6-10）因而有 （6-11） （6-12）由于1和2只能取正值，且2>1，所以 （6-13）即 （6-14）這是品質因數的又一表達式。圖6-2 諧振曲線三實驗設備1 函數信號發生器 1臺2 晶體管毫伏表 1臺3 實驗電路元器件 1套四實驗內容及步驟1 按圖6-3連接電路，調節函數信號發生器使輸出正弦電壓為1V。注意：晶體管毫伏表測量R的電壓，不是直接測量電路電流，例如，當

38、測得R電壓為10mV時，就可知道電路電流為0.1mA。改變正弦信號的頻率值，保持函數信號發生器正弦輸出電壓為某定值。測量出電流隨頻率變化的數據，記錄在表6-1中，并填寫表中的其余項。2 根據表中數據畫出諧振頻率特性的歸一化曲線。即是曲線縱坐標用I/I0，橫坐標用/0，如圖6-2那樣。 3 用公式（6-14）算出品質因數Q值和諧振電壓UL0、UC0。 圖6-3 實驗電路 表6-112345678910111213頻率f（KHz）2（f1）（f0）（f2）20電流I（mA）（I1）（I0）（I2）/0（/0）1（2/0）I/I0（0.707）1（0.707）五注意事項1 每次改變信號源的頻率，都應

39、保持輸出信號電壓為1V。2 在測量確定f1、f0、f2三點頻率時，必須反復、細致測得才能找出正確的數值。3 在諧振點的鄰近，曲線變化很快，應當使測試頻率點密一些，這樣畫曲線才較為準確。這是畫頻率特性曲線的基本原則，上表正是這樣安排的。其中f0放在正中第7項，f1和 f2靠近f0，中間有兩個測試點（較密），而f1和2kHz，或f2和20kHz之間較寬，也只有兩個測試點。六復習思考題1 圖6-2諧振曲線的縱坐標是I/I0，橫坐標是/0，而不直接用I和作坐標，這有什么好處？你知道畫頻率特性曲線還有一種更合理的坐標是什么嗎？2 根據用0.707帶寬表示的Q的表達式（6-14）畫出三條不同Q值的諧振曲線

40、（示意圖）。3 諧振電路中的有效電阻包括哪些損耗電阻？七實驗報告要求1 較準確地測出f1、f0、f2三點的頻率。2 測出的振幅頻率對應值表格。3 根據表6-1數據在坐標紙上畫出諧振頻率特性的歸一化曲線。4 計算出Q值和電容、電感上的諧振電壓。5 回答復習思考題和提出實驗中的問題。實驗六 常用RC網絡的設計與測試一、實驗目的1掌握幅頻特性和相頻特性的測量方法，并繪制頻率特性曲線。2加深對常用RC網絡的幅頻特性的了解。 3掌握電平的概念及電平的測量方法。二、原理及說明1網絡頻率特性的概念線性雙端口網絡對于線性雙端口網絡，若在它的輸入端加一頻率為的正弦激勵信號，輸出端可得相同頻率下的正弦響應信號。圖

41、7-1其網絡傳輸函數（網絡函數）為： 正弦響應相量正弦激勵相量H（j） | H（j）|ej() (7-1)H（j）是頻率的函數，所以被稱為網絡的頻率響應函數，它隨頻率變化的規律叫網絡的頻率特性。H（j）反映網絡本身的特性，僅由網絡的結構和元件的參數決定，與外加激勵無關。一般情況下是一個復數，它的模| H（j）|隨頻率變化的規律叫幅頻特性;復數的幅角()隨變化的規律叫相頻特性。根據所取響應和激勵是電流或電壓，處于網絡端口的不同，網絡傳輸函數可分為以下六種：（1）策動點阻抗： （2）策動點導納：（3）轉移電壓比：（4）轉移阻抗：（5）轉移電流比：（6）轉移導納： 2常用RC網絡的頻率特性 表列出了

42、幾種常用RC網絡頻率特性的曲線，在輸出端開路的情況下，它們的函數表達式如下：（1）RC低通網絡： (7-2)（2）RC高通網絡： (7-3)（3）RC選頻網絡：（4）RC帶阻網絡： (7-4)其中，截止角頻率0為： (7-5) (7-6)3頻率特性的測量（1） 逐點法測量幅頻特性由前可知，| H（j）|隨頻率變化而變化的規律叫幅頻特性，即：可見，只要將不同頻率下的U2，U1測量出來，就可以在直角坐標中繪制出幅頻特性曲線。所謂逐點法，就是在保持輸入電壓U1不變的情況下，改變輸入信號頻率，用晶體管毫伏表測出不同頻率下對應的輸出電壓值U2。將各測量值用點描在繪圖坐標上，用平滑曲線將各點連接起來，就可

43、得到幅頻特性曲線。（2） 相頻特性的測量相頻特性（）是指網絡輸出電壓U2與輸入電壓U1的相位差隨頻率的變化規律。在保持輸入電壓U1不變的情況下，改變輸入信號的頻率，采用雙跡法，在示波器上測出不同頻率對應下的U1與U2相位差，即可在直角坐標中用描點的方法繪制出相頻特性曲線。如何用雙跡法測量相位差請參考實驗02的相關內容。（3） 繪制頻率特性曲線繪制頻率特性曲線時，一般以或/0作為橫坐標，以| H（j）|或（）作縱坐標。由于的變化范圍較大，為防止低頻部分受到壓縮，橫坐標常使用對數表示，這樣可以在很寬的頻率范圍內將頻率特性完整地表現出來?？v坐標經常用響應與激勵的電壓比（U2/U1）或用分貝電平表示。

44、晶體管毫伏表既可以測電壓，也可以測電平，電平以分貝（dB）為單位。4 電平的定義利用對數來表示功率或電壓的放大倍數的方法，稱為電平。電平分為絕對電平和相對電平兩種。（1）相對電平用對數來表示兩個信號的相對變化趨勢稱為相對電平。表示如下，相對功率電平： 相對電壓電平：注：單位為dB。 (7-7)（2）絕對電平以，U0=0.775V作為基準0dB，將被測信號與基準量相比較，從而得到絕對電平的概念。設定PX，UX為被測量，則： 絕對功率電平： 絕對電壓電平： 注：當被測阻抗RX=600時，LP=LV。 (7-8)（3）毫伏表讀電平的方法在測量幅頻特性時，可由毫伏表直接讀分貝（dB）數值。先讀出dB刻

45、度線上的讀數，將所選定的電壓檔對應的電平值作為修正值，則：LVdB刻度線讀數修正值三、儀器設備函數信號發生器 1臺晶體管毫伏表 1只雙蹤示波器 1臺接線板及電路元件 1套四、實驗內容及步驟1測試圖10-2中RC低通電路的頻率特性。取R5.1k、C0.033F,調節函數發生器輸出一個有效值為1V，頻率按表10-2要求的正弦信號，保持U1V不變，用晶體管毫伏表測出對應頻率點下的輸出電壓值U，在示波器上用雙跡法測出各頻率點下u2、u1的相位差，并記錄于表10-2中。 圖7-22將圖7-2電路中的R與C交換位置，組成RC高通電路，從R上輸出電壓U2，測量此電路的幅頻特性及相頻特性。測量方法同1。表7-2頻率（KHz）0.50.81.01.53.04.56.0U1(V)U2（mv）相差m(cm)T(cm)測量理論3測量圖7-3RC串并聯電路的頻率特性。按圖7-3連接電路，