1、实验五 双口网络测试一、实验目的1. 加深理解双口网络的基本理论。2. 掌握直流双口网络传输参数的测量技术。二、原理说明对于任何一个线性网络，我们所关心的往往只是输入端口和输出端口的电压和电流之间的相互关系，并通过实验测定方法求取一个极其简单的等值双口电路来替代原网络，此即为“黑盒理论”的基本内容。1. 一个双口网络两端口的电压和电流四个变量之间的关系， 可以用多种形式的参数方程来表示。本实验采用输出口的电压 U2 和电流 I2 作为自变量，以输入口的电压 U1 和电流 I1 作为应变量，所得的方程称为双口网络的传输方程，如图 1 所示的无源线性双口网络（又称为四端网络）的传输方程为： U1A
2、U 2BI 2； I1CU 2DI 2。式中的 A、B、C、D 为双口网络的传输参数，其值完全决定于网络的拓扑结构及各支路元件的参数值。这四个参数表征了该双口网络的基本特性，它们的含义是：U1OA （令 I20，即输出口开路时） U2OU1sB （令 U20，即输出口短路时）I2sI1OC （令 I20，即输出口开路时）U2OI1sD （令 U20，即输出口短路时） 图 1I2s由上可知，只要在网络的输入口加上电压，在两个端口同时测量其电压和电流，即可求出 A、B、C、D 四个参数，此即为双端口同时测量法。2. 若要测量一条远距离输电线构成的双口网络， 采用同时测量法就很不方便。这时可采用分别
3、测量法，即先在输入口加电压，而将输出口开路和短路，在输入口测量电压和电流，由传输方程可得：U1O AR 1O （令 I20，即输出口开路时）I1O CU1s BR1s （令 U20，即输出口短路时）I1s D然后在输出口加电压，而将输入口开路和短路，测量输出口的电压和电流。此时可得U2O DR 2O （令 I10，即输入口开路时）I2O CU2s BR 2s （令 U10，即输入口短路时）I2s AR1O， R1s，R 2O，R 2s 分别表示一个端口开路和短路时另一端口的等效输入电阻，这四个参数中只有三个是独立的（ ADBC1） 。至此，可求出四个传输参数：A ， BR 2SA， CA/R
4、1O， DR 2OC)/(21SO3. 双口网络级联后的等效双口网络的传输参数亦可采用前述的方法之一求得。 从理U1I1 U2I2+ +论推得两个双口网络级联后的传输参数与每一个参加级联的双口网络的传输参数之间有如下的关系： AA 1A2B 1C2 BA 1B2B 1D2C C1A2D 1C2 DC 1B2D 1D21. 实验设备序号 名 称 型号与规格 数量 备注1 可调直流稳压电源 030V 12 数字直流电压表 0200V 13 数字直流毫安表 0200mA 14 双口网络实验电路板 1 自制四、实验内容双口网络实验线路如图 2 所示。将直流稳压电源的输出电压调到 10V，作为双口网络的
5、输入。1. 按同时测量法分别测定两个双口网络的传输参数A1、B 1、C 1、D 1 和A2、B 2、C 2、D 2，并列出它们的传输方程。测 量 值 计 算 值U11O（V ） U12O（V ） I11O（mA） A1 B1输出端开路I12=010 7181 14.083 1.3921 0.6176U11S（V） I11S（mA） I12S（mA） C1 D1双口网络I 输出端短路U12=0 10 0.026 0.016 1.9609 1.5884测 量 值 计 算 值U21O（V ） U22O（V ） I21O（mA） A2 B2输出端开路I22=010 3.704 0.062 2.6997
6、 0.5099U21S（V） I21S（mA） I22S（mA） C2 D2双口网络II输出端短路U22=0 10 0.069 0.020 16.832 3.5499双口网络 1 的传输方程：U 1=1.391U2+0.618I2I1=1.961U2+1.588I220 30510二 端 口 网 络 I+ +I1 I12U1 U1220 30510二 端 口 网 络 I+ +I21 I2U21 U2图 22. 将两个双口网络级联，即将网络 I 的输出接至网络 II 的输入。 用两端口分别测量法测量级联后等效双口网络的传输参数 A、B、C、D，并验证等效双口网络传输参数与级联的两个双口网络传输参
7、数之间的关系。参数之间的关系。输出端开路 02I输出端短路 02UVU10mA10KR1VUS1mAIS1KRS110 22.627 0.44195 10 22.871 0.437235计 算传输参数输入端开路 01I输入端短路 01UVU20mA20KR2VUS2mAIS2KRS210 48.249 0.207258 10 48.768 0.205052A=14.15515B=2.902549C=32.02886D=6.638243验证： 21CB21DBADAC按照上述公式将 A1，A2，B1，C2 代入 A=1.392175971*2.699784+0.6176652254*16.832
8、34=14.15533 近似等于 14.15515同理 按照公式代入实验数据得B=2.902703 近似等于 2.902549C=32.03024 近似等于 32.02886D=6.638785 近似等于 6.638243五、实验注意事项1. 用电流插头插座测量电流时， 要注意判别电流表的极性及选取适合的量程（根据所给的电路参数，估算电流表量程） 。2. 计算传输参数时, I、U 均取其正值。六、预习思考题1. 试述双口网络同时测量法与分别测量法的测量步骤， 优缺点及其适用情况。(1)同时测量法传输方程中四个 T 参数 故可在输出端(I 2=0)或短路(U 2=0)的情况下，在输入口加上电压，
9、在两个端口同时测量其电压、电流值，即可求出四个 T 参数，这种方法称之为同时测量法。（2）分别测量法在实际测量由远距离输电线构成的双口网络的参数时，采用同时测量法或混合测量法就很不方便，这时可采用分别测量法，即先在输入口加电压，而将输出口开路和短路，在输入端测量电压和电流。由传输方程可得：然后将输入口开路和短路在输出口加电压并测量，此时有：R10、R 1S、R 20、R 2S分别表示一端口开路和短路时另一端口的等效输入电阻。同时测量法比分别测量法时的数据要来的快，分别测量法，可使用于远距离测试。2. 本实验方法可否用于交流双口网络的测定？可用于低频的交流双口网络测定七、实验报告1. 完成对数据
10、表格的测量和计算任务。测 量 值 计 算 值U11O（V ） U12O（V ） I11O（mA） A1 B1输出端开路I12=010 7181 14.083 1.3921 0.6176U11S（V） I11S（mA） I12S（mA） C1 D1双口网络I 输出端短路U12=0 10 0.026 0.016 1.9609 1.5884测 量 值 计 算 值U21O（V ） U22O（V ） I21O（mA） A2 B2双口网络输出端开路I22=010 3.704 0.062 2.6997 0.5099U21S（V） I21S（mA） I22S（mA） C2 D2II 输出端短路 U22=010
11、 0.069 0.020 16.832 3.5499输出端开路 02I输出端短路 02UV10mA10KR1VUS1mAIS1KRS110 22.627 0.44195 10 22.871 0.437235计 算传输参数输入端开路 01I输入端短路 01UVU20mA20KR2VUS2mAIS2KRS210 48.249 0.207258 10 48.768 0.205052A=14.15515B=2.902549C=32.02886D=6.6382432.列写参数方程。双口网络 1 的传输方程：U 1=1.391U2+0.618I2I1=1.961U2+1.588I2双口网络 2 的传输方程
12、：U 1=2.700U2+0.510I2I 1=16.832U2+3.550I23. 验证级联后等效双口网络的传输参数与级联的两个双口网络传输参数之间的关系。验证： 21CBA21DBADC按照上述公式将 A1，A2，B1，C2 代入 A=1.392175971*2.699784+0.6176652254*16.83234=14.15533 近似等于 14.15515同理 按照公式代入实验数据得B=2.902703 近似等于 2.902549C=32.03024 近似等于 32.02886D=6.638785 近似等于 6.6382434. 总结、归纳双口网络的测试技术。双口网络有两个端口电压和两个端口电流。线性电阻双口网络的电压电流关系由 两 个线 性 代 数 方 程 来 描 述 。 由 线 性 时 不 变 二 端 电 阻 和 理 想 变 压 器 构 成 的 互 易 双 口 网 络 ， 可 以 用 三个 二 端 电 阻 等 效 构 成 的 T 和 电 路 等 效 。5. 心得体会及其他。通过这次实验我学会怎样测量双口网络，以及当两个双口网络串联他们输出与输入之间的关系。更加的熟悉了仪器仪表的使用方法。在老师和同学的帮助下完成这次实验，我也从他们那里学到了很多。我非常的感谢他们
