1、1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、方芸学生姓名：实验类型： 原理验证 综合设计 自主创新学 号 /班 级 ：组 号：学 院： 同组搭档：专 业： 成 绩：21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
2、. 变阻箱三、实验内容1. 测绘线性电阻的伏安特性曲线图 1.11）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 。20R2）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 1.1V(V) 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0I(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 1.221）测试电路如图 1.2 所示，图中 D 为二极管，型号为 1N4004，R W为可调电位器。2）缓慢调节 RW，
3、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 1.2V(V) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.55 0.6 0.65 0.7 0.72 0.75I(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 1.43. 测绘理想电压源的伏安特性曲线（a） （b）图 1.51）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
4、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 1.3I(mA) 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0V(V) 10.04）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3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 = 51。（a） （b）图 1.62）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
5、1.4I(mA) 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0V(V) 10.04）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45实验 1 基本元件伏安特性的测绘原始数据6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
6、验内容1. 含源线性单口网络端口外特性测定图 2.11）测量电路如图 2.1 所示，R L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 2.1RL(K) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0VAB(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 2.27（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
7、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 2.4a. 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OC0SUI3. 验证戴维南等效电路图 2.581）测量电路如图 2.5 所示，R L为变
8、阻箱，注意：U OC 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 2.2RL(K) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0VAB(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 2.61）测量电路如图 2.6 所示，R L为变阻箱，注意：I SC 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
9、格中，并计算通过负载 RL的电流值填写在表格中。表 2.3RL(K) 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0VAB(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 2.79四、实验结论及总结10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11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
10、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 3.21）测试电路如图 3.1 所示，电阻 R = 2k，电容 C = 0.01F。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 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 。uc() = = 12输入波形 输出波形( 值放大图 )图 3.32. RC 一阶电路的零输入响应图 3.4图 3.51）测试电路
11、如图 3.4 所示，电阻 R = 2k，电容 C = 0.01F。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 3s。3）将观测到的输入、输出波形（求 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 。uc(0) = = 13输入波形 输出波形( 值放大图 )图 3.6四、实验结论及总结14实验 3 一阶电路响应的研究原始数据15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
12、。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图 4.21）测试电路如图 4.1 所示，R 为变阻箱，电容 C = 0.01F，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
13、值。16欠阻尼 临界阻尼过阻尼图 4.32. RLC 二阶电路的零输入响应图 4.417图 4.51）测试电路如图 4.4 所示，R 为变阻箱，电容 C = 0.01F，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 3s。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、u 2m 和振荡周期 Td，计10算振荡角频率 和
14、衰减系数 。 2dT12lnmdu欠阻尼 临界阻尼18过阻尼图 4.6四、实验结论及总结19实验 4 二阶电路响应的研究原始数据20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、X L-f、X C-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 10采样电
15、阻相串联，其中电阻 R =2k，电感 L =2.7mH，电容 C = 0.1F，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。ZBCAB10UISAB2ZI4）在图 5.2 上绘制 R、L、C 单个元
16、件阻抗频率特性曲线，要求：将三条曲线画在同一坐标轴中。21表 5.1f(KHz) 10 20 30 40 50US(V) 2RLUBC(mV)CRLIAB(mA)CRL(K)ZC图 5.22. 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 ，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: 360DAB结论： L: C结论： C: 360DAB结论： 22电阻 R 电感 L电容 C图 5.33. 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 5.423电阻 R 电感 L电容 C图 5.5四、实验结论及总结2425实验 5 R、L、C 单个元件阻抗频率特性测试原始数据
