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1.1
1）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1.1
V(V)
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
I(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1.2
1）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1.2
V(V)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.55
0.6
0.65
0.7
0.72
0.75
I(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 1.4
3. 测绘理想电压源的伏安特性曲线

（a） （b）
图1.5
1）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1.3
I(mA)
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
V(V)
10.0

4）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 = 51Ω。

（a） （b）
图1.6
2）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1.4
I(mA)
0.0
10.0
20.0
30.0
40.0
V(V)
10.0

4）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2.1
1）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2.1
RL(KΩ)
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
VAB(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2.4
a. 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2.5
1）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2.2
RL(KΩ)
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
VAB(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2.6
1）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2.3
RL(KΩ)
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
VAB(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 3.2
1）测试电路如图3.1所示，电阻R = 2kΩ，电容C = 0.01μF。
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τ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τ。
uc(∞) =
τ =

输入波形

输出波形
(τ值放大图)

图3.3
2. RC一阶电路的零输入响应

图3.4

图 3.5
1）测试电路如图3.4所示，电阻R = 2kΩ，电容C = 0.01μF。
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3μs。
3）将观测到的输入、输出波形（求τ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τ。
uc(0) =
τ =

输入波形

输出波形
(τ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4.1
2

图4.2
1）测试电路如图4.1所示，R为变阻箱，电容C = 0.01μF，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4.3
2. RLC二阶电路的零输入响应

图4.4

图4.5
1）测试电路如图4.4所示，R为变阻箱，电容C = 0.01μF，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3μs。
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ωd和衰减系数α。

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10Ω采样电阻相串联，其中电阻R =2kΩ，电感L =2.7mH，电容C = 0.1μF，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5.1
f(KHz)
10
20
30
40
50
US(V)
2
UBC(mV)
R

L

C

IAB(mA)
R

L

C

(KΩ)
R

L

C

图5.2
2. 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∆ϕ，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5.3
3. 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