桥T型衰减器的设计与分析.docx
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桥T型衰减器的设计与分析
姓名班级学号
实验日期节次教师签字成绩
桥T型衰减器的设计与分析
1•实验目的
（1）熟练进行实验室实验设备的使用，提高仪器使用能力。
（2）了解桥T型衰减器的工作原理及作用。
（3）学习用orCAD仿真寻找最佳参数。
（4）学会用电阻Y-△等效变换分析电路。
（5）提高自主设计能力，综合运用所学知识解决实际问题。
2.总体设计方案或技术路线
禾U用桥T型电路负载R上的输出电压U总是小于输入电压US的原理，调节负载电阻
Rl的阻值，从而得到衰减程度不同的输出电压，构成衰减器电路。
（1）利用电阻Y-△等效变换，从理论上计算电阻R、R2、R满足什么关系时，有
U0.5US。
以理论计算确定的电阻及电源参数，利用orCAD进行仿真实验，从仿真结果
验证理论计算的正确性，并通过操作实验进行对比验证。
（2）利用电阻Y-△等效变换，从理论上计算电阻R、R2、R满足什么关系时，有输出
电阻RoR。
利用orCAD进行仿真实验，从仿真结果验证理论计算的正确性，并通过操
作实验进行对比验证，计算出此时电压比U的值。
Us
（3）改变Rl的值，测量并计算出不同阻值下吉的值，并绘制出士~%的变化曲线,
20lg山，单位为dB。
对于
U
探究衰减程度与负载阻值的关系。
（4）衰减系数为衰减器的一项重要指标，其衰减公式为:
（2），计算不同参数下衰减器的衰减比例。
对于（3）计算不同参数下衰减器的衰减比例,
并绘制出20lg厶~Rl的曲线，探究衰减系数与负载阻值的关系。
U
3.实验电路图
经Y△变换:
其中R33Ri
4.仪器设备名称、型号
（1）TFG2000型函数信号发生器
（2）可编程线性直流电源
（3）电阻箱一台
（4）电阻若干
（5）数字万用表
（6）Fluke190-104型示波表
（7）Flukei30s电流钳表
（8）交直流实验箱
（9）导线若干
5.理论分析或仿真分析结果
1根据Y-△变换公式，理论证明得对于桥T型衰减器，当3RR2RlR23R1R.
时,U0.5Us。
当各电阻满足上述关系时，设置正弦交流电压源输出频率为1kHz，调整输出幅度使电压源输出有效值不同的电压，并选定满足上述等式的电阻进行仿真实验验证，并将所得数据填
入表一。
R4
1k
R1
R2
"WV
1k
图1仿真电路图
•mttmp
■ur（|iiiD
Him>fi>I'll
h_r*Hnmmik
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r
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图2仿真结果显示
表
UsV
R
&
Rl
UV
U
Us
1
2.50
1000
1000
1000
1.25
0.50
2
5.00
1000
1000
1000
2.50
0.50
3
2.50
1000
2000
2000
1.25
0.50
4
5.00
1000
2000
2000
2.50
0.50
5
2.50
2000
2000
2000
1.25
0.50
6
5.00
2000
2000
2000
2.50
0.50
3RR
2根据Y-△变换公式，理论证明得对于桥T型衰减器，当Rl晟时，RoRl。
当各电阻满足上述关系时，设置正弦交流电压源输出频率为1kHz，调整输出幅度使电
压源输出有效值不同的电压，并选定满足上述等式的电阻进行仿真实验验证，并将所得数据
填入表二。
（计算Ro时，先将输入端电压源置零，Rl开路，然后再输出端加5V直流电压,测出输出端电流IO）
R4
AW
1k
R1
R2
1k
1k
5Vac卅1
OVdc
R3
1k
R5
600
图3仿真电路图
R4
1k
R1
A/WM
1k
_：
R3
1k
IPRINT
R2料
AM-LIL
1k
V1
5Vdc^2
图4计算Ro的仿真电路图
VPH1HT1H001530U
JPR1NIIDCl（U_PliINI15
■■•・RtSUHIMG2,Clr•»««
I
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图5计算Ro的仿真结果显示
表二
UsV
Ri
R2
Rl
IOmA
UV
Ro
U
Us
US
20lg」dByU
1
2.50
1000
1000
600
8.33
1.00
600
0.40
7.96
2
5.00
1000
1000
600
8.33
2.00
600
0.40
7.96
3
2.50
1000
2000
857.14
5.83
1.00
857.14
0.40
7.96
4
5.00
1000
2000
857.14
5.83
2.00
857.14
0.40
7.96
5
2.50
2000
2000
1200
4.17
1.00
1200
0.40
7.96
6
5.00
2000
2000
1200
4.17
2.00
1200
0.40
7.96
6.详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）
（1）按电路图接好电路，为方便调整R的阻值，用电阻箱代替R。
（2）设置函数信号发生器输出频率为1kHz，波形选择正弦波，调整输出幅度旋钮使信号发
生器输出有效值不同的电压，根据仿真结果设定各电阻值，并将示波表A端口测试线接在
电路的输入端，将B端口测试线接在Rl两端，测其两端的电压，记录波形图，并所得将数据记录在表三中。
图6实际电路图连接
图7输入电压与输出电压的波形
表三
UsV
Rl
UV
UUs
1
2.47
1000
1000
1000
1.23
0.498
2
4.92
1000
1000
1000
2.47
0.502
3
2.46
1000
2000
2000
1.22
0.496
4
4.93
1000
2000
2000
2.48
0.503
5
2.47
2000
2000
2000
1.24
0.502
6
4.94
2000
2000
2000
2.46
0.498
（3）设置函数信号发生器输出频率为1kHz,波形选择正弦波，调整输出幅度旋钮使信号发
生器输出有效值不同的电压，根据仿真结果设定各电阻值，并将示波表A端口测试线接在
电路的输入端，将B端口测试线接在Rl两端，测其两端的电压，并记录波形图。
然后用电
流钳表测输入端电流，并将所得数据记录在表四中。
（计算氏时，先将输入端电压源置零，
Rl开路，然后再输出端加5V直流电压，测出输出端电流Io）
图8输入电压与输出电压的波形
表四
UsV
Ri
R2
Rl
IOmA
（平均值）
UV
Ro
U
Us
US
20lg」dBU
1
2.47
1000
1000
600
8.25
0.99
606.06
0.401
7.937
2
4.92
1000
1000
600
8.00
1.98
625.00
0.402
7.915
3
2.46
1000
2000
857.14
6.00
0.95
833.33
0.386
8.268
4
4.93
1000
2000
857.14
5.75
1.97
869.56
0.400
7.959
5
2.47
2000
2000
1200
4.25
1.01
1176.47
0.409
7.765
6
4.92
2000
2000
1200
4.25
2.01
1176.47
0.409
7.765
（4）设置函数信号发生器输出频率为1kHz，设置其输出有效值为5V的正弦波。
根据仿真
结果设置各电阻值，然后将所得数据记录在表五中，并绘制出uUS~Rl和20^~Rl
的曲线。
表五
UsV
r
R2
Rl
UV
UUs
US
20lg—SdByU
1
4.92
1000
1000
20
0.13
0.026
31.701
2
4.93
1000
1000
40
0.25
0.051
25.848
3
4.93
1000
1000
80
0.47
0.095
20.445
4
4.93
1000
1000
100
0.57
0.116
18.711
5
4.93
1000
1000
200
0.99
0.201
13.936
6
4.92
1000
1000
400
1.58
0.321
9.870
7
4.93
1000
1000
800
2.25
0.456
6.821
8
4.92
1000
1000
1000
2.46
0.500
6.020
9
4.92
1000
1000
2000
3.02
0.614
4.237
10
4.93
1000
1000
4000
3.43
0.696
3.148
11
4.93
1000
1000
8000
3.63
0.736
2.662
12
4.93
1000
1000
10000
3.73
0.756
2.429
（5）整理表格，绘制相应曲线，得出结论。
7•实验结论
根据仿真以及实际操作的结果，我们可以得出结论：
（1）当R、R2、R满足3RiR2RlR23RiRL的关系时，可以得到衰减程
度为0.5的输出电压。
此时输入电压和输出电压的关系可以从图7中较为明显地看出；
（2）当R、尺、Rl满足当Rl时，R。
Rl。
由最大功率传输定理可
2R23Ri
得，此时负载能获得最大的功率。
但此时电压的衰减程度为0.4,这个衰减程度是比较大的。
因此，对于桥T型衰减电路，我们无法同时保证电压的衰减程度较小时，负载获得最大功率。
（3）通过调节负载电阻的阻值，可以得到衰减程度不同的输出电压。
并且，随着Rl数
值的增大，输出电压衰减程度越来越慢，衰减系数减小的速度也越来越慢。
Us
~Rl的曲线。
U»/U-ILL莊塔園
F图为20lgUs~Rl的曲线。
8•实验中出现的问题及解决对策
出现的问题：
（1）实验过程中发现，电流钳夹测得的电流精度只能到个位数，这就给最后计算ro带来
了一定的误差。
7.057V，这与实验原来设定的
（2）实验过程中发现，信号源输出正弦波的有效值最大为输出有效值为5V和10V的电压不符。
解决对策：
（1）多次测量电流取平均值，尽可能减小误差（本实验每组数据测量4次电流取平均值）
（2）将信号源输出的正弦波有效值设定为2.5V和5V。
9.本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议
收获和体会：
在本次自主设计实验中，经过构想、设计、模拟仿真、实际操作等过程，
我对电路理论知识有了更深刻的理解，初步掌握了电路设计和调试的基本方法，同时增强自己的动手能力。
通过这次实验，我提高了独立思考和解决问题的能力，也体会到了努力之后
能帮助我
成功的喜悦。
同时，自主设计实验将书本上的知识更加生动地展示和科学地验证,们更好地学习理论知识。
对实验室的建议：
实验室仪器设备不是很多，这就限制了同学们自主设计的范围，建议实验中心多购置一些常用的设备，还有就是现有的仪器设备应多注意维护整修，提供给同学们更好的实验环境。
10•参考文献
[1]孙立山陈希有•电路理论基础•北京：
高等教育出版社，2013
[2]刘冬梅•电路实验教程北京：
机械工业出版社，2013
[3]孟涛•电工电子EDA实践教程•北京：
机械工业出版社，2012
实验原始数据记录
表一
UsV
R
R2
Rl
UV
Uul
1
2.50
1000
1000
1000
1.25
0.50
2
5.00
1000
1000
1000
2.50
0.50
3
2.50
1000
2000
2000
1.25
0.50
4
5.00
1000
2000
2000
2.50
0.50
5
2.50
2000
2000
2000
1.25
0.50
6
5.00
2000
2000
2000
2.50
0.50
表二
UsV
Ri
R2
Rl
IOmA
UV
Ro
U
Us
US
20lg」dByU
1
2.50
1000
1000
600
8.33
1.00
600
0.40
7.96
2
5.00
1000
1000
600
8.33
2.00
600
0.40
7.96
3
2.50
1000
2000
857.14
5.83
1.00
857.14
0.40
7.96
4
5.00
1000
2000
857.14
5.83
2.00
857.14
0.40
7.96
5
2.50
2000
2000
1200
4.17
1.00
1200
0.40
7.96
6
5.00
2000
2000
1200
4.17
2.00
1200
0.40
7.96
表三
UsV
R
Rl
UV
Uu!
1
2.47
1000
1000
1000
1.23
0.498
2
4.92
1000
1000
1000
2.47
0.502
3
2.46
1000
2000
2000
1.22
0.496
4
4.93
1000
2000
2000
2.48
0.503
5
2.47
2000
2000
2000
1.24
0.502
6
4.94
2000
2000
2000
2.46
0.498
表四
UsV
Ri
R2
Rl
IomA
（平均值）
UV
Ro
U
Us
US
20lg」dByU
1
2.47
1000
1000
600
8.25
0.99
606.06
0.401
7.937
2
4.92
1000
1000
600
8.00
1.98
625.00
0.402
7.915
3
2.46
1000
2000
857.14
6.00
0.95
833.33
0.386
8.268
4
4.93
1000
2000
857.14
5.75
1.97
869.56
0.400
7.959
5
2.47
2000
2000
1200
4.25
1.01
1176.47
0.409
7.765
6
4.92
2000
2000
1200
4.25
2.01
1176.47
0.409
7.765
表五
UsV
R
R2
Rl
UV
U
Us
US
20lg—SdByU
1
4.92
1000
1000
20
0.13
0.026
31.701
2
4.93
1000
1000
40
0.25
0.051
25.848
3
4.93
1000
1000
80
0.47
0.095
20.445
4
4.93
1000
1000
100
0.57
0.116
18.711
5
4.93
1000
1000
200
0.99
0.201
13.936
6
4.92
1000
1000
400
1.58
0.321
9.870
7
4.93
1000
1000
800
2.25
0.456
6.821
8
4.92
1000
1000
1000
2.46
0.500
6.020
9
4.92
1000
1000
2000
3.02
0.614
4.237
10
4.93
1000
1000
4000
3.43
0.696
3.148
11
4.93
1000
1000
8000
3.63
0.736
2.662
12
4.93
1000
1000
10000
3.73
0.756
2.429
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