北京交通大学电分实验报告13212046实验53实验报告.docxVIP

5.3一阶电路“黑箱”模块的 时域测量和辨别 学院：电子信息工程学院 班级：自动化1302班 姓名： 学号 实验地点：九教南501 一、实验目的： 熟练运用动态电路波形测量和时间常数测量法 综合运用一阶动态电路分析理论知识，深入理解动态原件特性和一阶动态电路特有的阶跃响应波形 二、实验仪器和器材 信号发生器、示波器、黑箱模块(动态原件与电阻的组合)、实验箱 实验内容： 1、二端黑箱 “黑箱”是指隐藏了连接方式和原件参数的一个电阻和一个动态元件用串并联方式构成的二端模块。在本实验中，模块作为被测量和识别的对象。一个模块中的动态原件可能是电感或电容，与电阻的连接方式可能是串联或并联。 实验任务 每组学生随机领取一个黑箱模块，利用通过实验板上的一个已知电阻，串联黑箱构成被测电路。试验任务是用时域测量方案，测量二端一阶黑箱的外特性，辨别黑箱内部元件、原件参数及其连接方式。黑箱模块的两种测量方法如图。 对实验测量方法的规定 在进行实验测量时，必须将外接电阻和模块串联后接入信号发生器，信号源采用幅度为1V的周期方波，用示波器测量电路的阶跃响应，通过初始值、稳态值和时间常数的测量来计算和辨别黑箱模块内部两个元件的参数值和连接方式。 实验预习：电路图与仿真波形 1.RC串联 2.RC并联 3.RL串联 4.RL并联 5.计算公式 RC串联RC并联RL串联RL并联初 始 值V(0+)= R/(R+R1)V(0+)=0V(0+)=1V(0+)= R/(R+R1)稳 态 值v∞=1v∞=R/(R+R1)v∞=R/(R+R1)v∞=0黑箱端电压阶跃响应V(t)=(1-etRC) v(t)=(1-etRC)rr+RLV(t)=rr+RL(1-eLtR) V(t)=0 五、实验步骤 按要求连接电路 连接完整电路后，在示波器观测得到黑箱端电压波形如下所示： 初始值为0.344v;稳态值为1.046v；信号源周期为0.5ms 故根据预习中各电路仿真结果知黑箱内元件及连接方式为RC串联 3、若将黑箱接地，电路图及仿真波形如下: 若将已知外电阻接地，电路??及仿真波形如下： 六、实验数据处理 1、实验中选择的外接串联电阻阻值为R=2KΩ 2、判断黑箱内部动态原件与电阻的连接方式为RC串联 3、动态原件及其参数为电容；9.51nF 根据波形图，测量出初始值V(0+)=0.344(v)，根据公式v0+=r/(r+R)计算出r=1.05KΩ 4、测得时间常数为29μs 根据实验测得波形图和一阶RC零状态响应曲线（如下图），测量得出时间常数为29μs 七、感想和总结： 加强了对动态元件特性的理解，学习了时间常数的测量方法；进一步加深了示波器的使用，将理论知识用于实验中。 加强了动手能力和解决实际问题的思维方式，有利于培养创新意识。