R-C选频网络研究.docVIP

实验一　R－C选频网络的研究 实验目的 用实验方法研究R－C选频网络的特性。 实验说明 1、R－C选频网络如图10－1所示，有： 式中为电源角频率。当为定值时，使最大，则需满足： 即： 或 此时，和相位相同。 2、当，电源频率时，则有： （1）、为最大且 （2）、和相位相同。 此选频网络又称为文氏电桥，常用于电子线路中产生频率为的正弦波。 实验内容 按图10－1接线。选取，，Ui＝2V。 示波器置于X－Y工作方式，调节电源频率f，使示波器荧光屏上出现一条斜直线，记下此时的。 将示波器显示方式开关置于Y2，调节电源频率，观察Uo随f变化的波形，看是否时，Uo最大。 将示波器置于交替方式，Y1，Y2增益旋至相同位置。同时观察Uo和Ui的波形，看当时是否有Ui = 3Uo关系。 保持Ui、C值不变，改变R值，重复1－4的内容。 注意事项 实验时，电源电压幅值保持恒定。 仪器设备 正弦信号发生器一台；示波器一台；万用表一只；实验箱一个。 思考题 当R、C和Ui固定不变时，有几种方法可确定Uo为最大？ 在文氏电桥中，若选取C＝0.15uF，R=1300Ω时，又为多大？ 在R，C参数固定下，当时，为什么Uo与Ui会是同相位？ 实验二　二阶电路的响应与状态轨迹 实验目的 研究RLC串联电路对应的二阶微分方程解的类型特点及其与元件参数的关系。 观察分析各种类型的状态轨迹。 实验说明 凡是可用二阶微分方程来描述的电路称为二阶电路，图12－1所示的线性RLC串联电路是一个典型的二阶电路，它可以用下述线性二阶常系数微分方程来描述： 初始值：， 求解微分方程可以得出，利用求得。 RLC串联电路零输入响应（图2－2）的类型与元件参数有关，设电容上的初始电压为，流过电感的初始电流为，定义衰减系数（阻尼系数），谐振角频，则： （1）当即时，响应是非振荡性的，称为过阻尼情况，响应为： 其中s1、s2是微分方程的特征根： ， （2）当即时，响应临近振荡，称为临界阻尼情况，响应为： （3）当即时，响应是振荡的，称为欠阻尼情况，其衰减振荡角频率： 响应为： 其中：。 （4）当R=0时，响应是等幅振荡的，称为无阻尼情况，等幅振荡的频率即为谐振角频率，响应为： 对于欠阻尼情况，衰减振荡角频率和衰减系数可以从响应波形中测量出来，例如在响应的波形中（图2—3），可以利用示波器的扫描时基（t/cm）直接测量出来，由于： ，故： 显然即为的周期，所以。 由此可见，用示波器测出周期Td和幅值i1m、i2m后，就可以算出的值。 对于图2—1所示的电路可以用两个一阶联立方程即状态方程来求解： 初始值：。 其中，和为状态变量，对于所有t≥0的不同时刻，由状态变量在状态平面上所确定的点的集合，就叫做状态轨迹。用示波器的X—Y工作方式，当Y输入的波形，X输入波形时，适当调节Y轴和X轴的灵敏度，就可以在屏幕上呈现状态轨迹的图形，如图2—4所示。 实验内容 实验线路如图2－1所示，改变电阻R的数值，观察方波激励下响应的过阻尼、欠阻尼和临界阻尼情况，并描述出和的波形。 将示波器置于X－Y工作方式，观察并描绘上述各种情况下的状态轨迹。 对欠阻尼情况，在改变电阻R时，注意衰减系数对波形的影响，并用示波器测出一组和。 仪器设备 示波器一台；方波信号发生器一台；实验箱一个。 实验报告要求 把观察到的各个波形分别画在坐标纸上，并结合电路元件的参数加以分析讨论。 根据实验参数计算欠阻尼情况下方波响应中的数值，并与实测数据相比较。 回答思考题1。 思考题 当RLC电路处于过阻尼情况下，若再增加回路的电阻R，对过渡过程有何影响？在欠阻尼情况下，若再减少R，过渡过程又有何变化？在什么情况下电路达到稳态的时间最短？ 不做实验能否根据欠阻尼情况下的、波形定性地画出其状态轨迹？ 如果实验室没提供方波信号发生器，而提供了直流稳压电源和单刀双掷开关，能否观察到二阶电路的响应和零输入响应的波形？ 实验三　　二端口网络参数的测定 一、实验目的 学习测定无源线性二端口网络参数的方法。 研究二端口网络及其等效电路在有载情况下的性能。 二、实验说明 无源线性二端口网络（图3－1）可以用网络参数来表征它的特性，这些参数只决定于二端口网络内部元件和结构，而与输入（激励）无关。网络参数决定后，两个端口处的电压电流关系即网络的特征方程就唯一地确定了。 若将二端口网络的输入端电流和输出端电流作自变量，电压和作因变量，则有特征方程： 式中称为二端口的Z参数，它们具有阻抗的性质。分别表示为： 从上面Z参数的表达式可见，只要将二端口网络输入端和输出端分别开路，测出其相应的电压和电流，就可以确定二端口网络的Z参数。 当二端口网络为互易网络时，则有，因此四个参数中只有三个是独