电路二实验讲义.docx
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电路二实验讲义
电路
（二）实验讲义
天津科技大学电子信息与自动化学院
实验一 RC选频网络特性测试
一、实验目的
1.熟悉文氏电桥电路的结构特点及其应用。
2.学会用交流毫伏表和示波器测定文氏桥电路的幅频特性和相频特性。
二、原理说明
文氏电桥电路是一个RC的串、
并联电路，如图1-1所示。
该电路
结构简单，被广泛地用于低频振荡电
路中作为选频环节，可以获得很高纯
度的正弦波电压。
1.用函数信号发生器的正弦输出信
号作为图17-1的激励信号ui，并保持图1-1
Ui值不变的情况下，改变输入信号的频率f，用交流毫伏表或示波器测出输出端相应于各个频率点下的输出电压Uo值，将这些数据画在以频率f为横轴，Uo为纵轴的坐标纸上，用一条光滑的曲线连接这些点，该曲线就是上述电路的幅频特性曲线。
文氏桥路的一个特点是其输出电压幅度不仅会随输入信号的频率而变，而且还会出现一个与输入电压同相位的最大值，如图1-2所示。
由电路分析得知，该网络的传递函数为
当角频率
时，
│β│＝
，此时uo与uiφ
同相。
由图1-2可见RC串并联电90˚
路具有带通特性。
2.将上述电路的输入和输出分别接到
双踪示波器的YA和YB两个输入端，改变
输入正弦信号的频率，观测相应的输入和输－90˚
出波形间的时延τ及信号的周期T，则两波形
间的相位差为φ＝
×360°＝φo－φi（输出相位与输入相位之差）。
将各个不同频率下的相位差φ画在以f为横轴，φ为纵轴的坐标纸上，用光滑的曲线将这些点连接起来，即是被测电路的相频特性曲线，如图1-3所示。
由电路分析理论得知，当ω＝ω0＝
，即f＝f0＝
时，φ＝0，即uo与ui同相位。
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
函数信号发生器及频率计
1
2
双踪示波器
1
3
交流毫伏表
0～600V
1
4
RC选频网络实验板
1
HE-12A
四、实验内容与步骤
1.测量RC串、并联电路的幅频特性。
1）利用HE-12A挂箱上“RC串、并联选频网络”线路，组成图1-1线路。
取R=1KΩ，C=0.1μF；
2）调节信号源输出电压为3V的正弦信号，接入图1-1的输入端；
3）改变信号源的频率f（由频率计读得），并保持Ui=3V不变，测量输出电压UO（可先测量β=1/3时的频率f0，然后再在f0左右设置其它频率点测量。
）
4）取R=200Ω，C=2.2μF，重复上述测量。
R=1K，
C=0.1μF
f（HZ）
U0（V）
R=200Ω
C=2.2μF
f（HZ）
U0（V）
2.测量RC串、并联电路的相频特性
将图1-1的输入Ui和输出U0分别接至双踪示波器的YA和YB两个输入端，改变输入正弦信号的频率，观测不同频率点时，相应的输入与输出波形间的时延τ及信号的周期T。
两波形间的相位差为：
R=1KΩ
C=0.1μF
f（Hz）
T（ms）
τ（ms）
R=200Ω
C=2.2μF
f（Hz）
T（ms）
τ（ms）
五、实验注意事项
由于信号源内阻的影响，输出幅度会随信号频率变化。
因此，在调节输出频率时，应同时调节输出幅度，使实验电路的输入电压保持不变。
六、预习思考题
1.根据电路参数，分别估算文氏桥电路两组参数时的固有频率f0。
2.推导RC串并联电路的幅频、相频特性的数学表达式。
七、实验报告
1.根据实验数据，绘制文氏桥电路的幅频特性和相频特性曲线。
找出f0，并与理论计算值比较，分析误差原因。
2.讨论实验结果。
3.心得体会及其它。
实验二 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2-1所示的无源线性双口网络（又称为四端网络）的传输方程为：
U1＝AU2－BI2；I1＝CU2－DI2。
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：
（令I2＝0，即输出口开路时）
（令U2＝0，即输出口短路时）
（令I2＝0，即输出口开路时）
（令U2＝0，即输出口短路时）
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.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求得。
从理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：
A＝A1A2＋B1C2B＝A1B2＋B1D2
C＝C1A2＋D1C2D＝C1B2＋D1D2
三、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
0～30V
1
2
数字直流电压表
0～200V
1
3
数字直流毫安表
0～200mA
1
4
双口网络实验电路板
1
HE-12A
四、实验内容
双口网络实验线路如图2-2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、B1、C1、D1和A2、B2、C2、D2，并列出它们的传输方程。
双
口
网
络
I
输出端开路I12=0
测量值
计算值
U11（V）
U12（V）
I11（mA）
A1
C1
输出端短路U12=0
U11（V）
I11（mA）
I12（mA）
B1
D1
双
口
网
络
II
输出端开路I22=0
测量值
计算值
U21（V）
U22（V）
I21（mA）
A2
C2
输出端短路U22=0
U21（V）
I21（mA）
I22（mA）
B2
D2
2.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。
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数之间的关系。
输出端开路I2=0
输出端短路U2=0
计算传输参数
U1（V）
U2（V）
I1（mA）
U1（V）
I1（mA）
I2（mA）
A=
B=
C=
D=
输入端开路I1=0
输入端短路U1=0
计算传输参数
U2（V）
U1（V）
I2（mA）
U2（V）
I2（mA）
I1（mA）
A=
B=
C=
D=
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。
2.本实验方法可否用于交流双口网络的测定？
七、实验报告
1.完成对数据表格的测量和计算任务。
2.列写参数方程。
3.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。
4.总结、归纳双口网络的测试技术。
5.心得体会及其他。
实验三 回转器
一、实验目的
1.掌握回转器的基本特性
2.测量回转器的基本参数
3.了解回转器的应用
二、原理说明
1.回转器是一种有源非互易的新型两端口网络元件，电路符号及其等效电路如图3-1（a）、（b）所示。
图3-1
理想回转器的导纳方程如下：
I1 0gu1
＝，或写成i1＝gu2，i2＝－gu1
I2 -g0u2
也可写成电阻方程：
u1 0-Ri1
＝，或写成u1＝－Ri2，u2＝Ri1
u2 R0i2
式中g和R分别称为回转电导和回转电阻，统称为回转常数。
2.若在2-2'端接一电容负载C，则从1-1'端看进去就相当于一个电感，即回转器能把一个电容元件“回转”成一个电感元件；相反也可以把一个电感元件“回转”成一个电容元件，所以也称为阻抗逆变器。
2-2'端接有C后，从1-1'端看进去的导纳Yi为
，式中
为等效电感。
3.由于回转器有阻抗逆变作用，在集成电路中得到重要的应用。
因为在集成电路制造中，制造一个电容元件比制造电感元件容易得多，我们可以用一带有电容负载的回转器来获得数值较大的电感。
图3-2为用运算放大器组成的回转器电路图。
图3-2
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
低频信号发生器
1
2
交流毫伏表
0～600V
1
3
双踪示波器
1
自备
4
可变电阻箱
0～99999.9Ω
1
DGJ-05
5
电容器
0.1μF，1μF
1
DGJ-08
6
电阻器
1KΩ
1
DGJ-08
7
回转器实验电路板
G
1
DGJ-08
四、实验内容
实验线路如图3-3所示。
R3跨接于DGJ-08挂箱中G线路板左下部的二个插孔间。
1.在图3-3的2-2'端接纯电阻负载（电阻箱），信号源频率固定在1KHz，信号源电压≤3伏。
图3-3
用交流毫伏表测量不同负载电阻RL时的U1、U2和URS，并计算相应的电流I1、I2和回转常数g，一并记入表21-1中。
表3-1
RL（Ω）
测量值
计算值
U1（v）
U2（v）
URS（v）
I1（mA）
I2（v）
g’=
g”=
g=
500
1K
1.5K
2K
3K
4K
5K
2.用双踪示波器观察回转器输入电压和输入电流之间的相位关系。
按图3-4接线。
信号源的高端接1端,低（“地”）端接M，示波器的“地”端接M，YA、YB分别接1、1’端。
图3-4
在2-2'端接电容负载C＝0.1μF，取信号电压U≤3V，频率f＝1KHz。
观察i1与u1之间的相位关系，是否具有感抗特征。
3.测量等效电感
线路同2（不接示波器）。
取低频信号源输出电压U≤3V，并保持恒定。
用交流毫伏表测量不同频率时的U1、U2、UR值，并算出I1=UR/1K，g=I1/U2，L’=U1/（2πfI1），L=C/g2及误差△L=L’－L，分析U、U1、UR之间的相量关系。
频率
参数
200
400
500
700
800
900
1000
1200
1300
1500
2000
U2（v）
U（v）
UR（v）
I1（mA）
g（
）
L’（H）
L（H）
△L=L’－L
（H）
4.用模拟电感组成R、L、C并联谐振电路。
用回转器作电感，与电容器
C＝1μf构成并联谐振电路，
如图3-5所示。
取U≤3V并保持恒定，
在不同频率时用交流毫伏表
测量1-1'端的电压U1，并找
出谐振频率。
五、实验注意事项图3-5
1.回转器的正常工作条件是u或u1、i1的波形必须是正弦波。
为避免运放进入饱和状态使波形失真，所以输入电压不宜过大。
2.实验过程中，示波器及交流毫伏表电源线应使用两线插头。
六、实验报告
1.完成各项规定的实验内容（测试、计算、绘曲线等）
2.从各实验结果中总结回转器的性质、特点和应用。
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