设计性实验项目1: RC电路的方波响应
一, 实验目的
1. 初步掌握设计性实验的设计思路和方法,能够正确自行设计电路,选择实验设备;
2. 通过实验加深对一阶动态电路的理解;
3. 进一步熟悉示波器的使用方法.
二,设计要求
1. 根据实验室条件,自行确定实验方案;
2. 根据自己的方案,设计出具体的实验线路;
3. 确定实验的方波信号的周期T的大小;
4. 实验分>>,=,<<三种情况进行测量uC(t),(t)的波形.
5. 预习要求:
预习有关理论,写出实验方案,实验步骤,设计出实验电路,选好实验设备和器材.
三,设计提示
1. 对 RC一阶电路,当激励源为方波信号,只要电路的参数和方波的周期满足一定的数量关系时,在方波的上升沿,相当于电路接通阶跃信号,电路的响应为零状态阶跃响应;在方波的下降沿,相当于电路的储能元件具有初始能量且输入为零,电路的响应为零输入响应.
2. 实验仪器与器材
方波信号发生器1台,电阻若干,电阻箱1只,电容1只,示波器1台
四,实验注意事项
1. 注意方波信号源的周期选取时,要与实验室提供的电阻,电容相匹配.
2. 设计电路的参数时,应注意尽量选用标准的电阻和电容.
3. 当测量波形时,注意取样信号的获得.
五,实验报告要求
1. 在标准的坐标纸上,按比例画出各种情况下观察的波形.
2. 要写明输入方波的幅值,宽度和频率.
六,思考与总结
1. 能否利用RC的方波响应曲线,测出RC电路的时间常数
2. 根据理论计算,画出RC电路在方波信号的理论响应曲线,并与实际测量的响应曲线比较,加以讨论.
3. 设计总结
设计性实验项目2: 用谐振法测量互感线圈参数
一,实验目的
1, 初步掌握设计性实验的设计思路和方法,能够正确自行设计电路,选择实验设备;
2, 通过实验加深RLC串联电路谐振的条件和特点;
3, 进一步熟悉示波器的使用方法.
二,设计要求
1, 根据实验室条件,拟定用"谐振法"测量互感线圈的自感系数L1,L2,顺接等效电感Ln1,反接的等效电感Ln2方案,互感系数M;
2, 根据自己的方案,设计出具体的实验线路;
3, 合理选用仪器仪表,拟定实验步骤.
4, 预习要求:
预习有关理论,写出实验方案,实验步骤,设计出实验电路,选好实验设备和器材.
三,设计提示
1, 根据RLC串联谐振电路的特点,利用电阻,电容和电感构造RLC电路.当电路发生谐振时有:

则 (6.23)
2, 实验仪器与器材
函数发生器1台,电阻若干,电容1只,双踪示波器1台,毫伏表1只,电感线圈两个.四,实验注意事项
1 设计电路的参数时,应注意尽量选用标准的电阻和电容.
2. 构建RLC串联谐振电路,判断是否发生谐振可根据前面介绍的方法判断.
3, 保持实验中输出信号的电压值不变.
五,实验报告要求
1,将自拟的实验步骤,实验线路和表格按要求写在报告上.
2,实验报告中把测量结果列表,计算.
3,分析测量误差.
六,思考与总结
1, 能否利用电路的谐振特性,测量电容元件的电容值C
2, 可以用那些实验方法判断电路发生谐振
3,RLC串联电路发生谐振时的特点
4, 设计总结
设计性实验项目3: 双口网络的等效电路测定
一,实验目的
初步掌握实验电路的设计思想和方法,能正确选择实验设备.
进一步学习无源线性双口网络传输参数的测量方法.
3,用传输参数作出T型和П型网络.
4,通过实验加深对等效电路的理解.
二,设计要求
1,根据实验室提供的器材确定实验方案,拟出每项实验任务中的具体线路,确定实验中所有电源的大小.
2,测量双口网络的传输参数A,B,C,D.
3,求出双口网络的T型或П型等效电路.
4,测量T型或П型等效电路.
5,预习有关理论,写出实验方案,步骤,画出实验电路图,列出数据记录表格,选好设备及元器件,计算出等效电源,等效电阻的理论值.
三,设计提示
首先设计一个电阻性双口网络.
测量这个电阻性双口网络的A参数.
3,双口网络的外部特性可以用三个阻抗(或导纳)元件组成的T型或П型等效电路来代替.满足:,,
,,
4,由A,B,C,D求出双口T型和П型网络的电阻值.用电阻箱组成的T型和П型等效电路后,在它们的输出端接同一个负载电阻RL,,改变U1,测量II,U2和I2.测量电路和记录表格自拟.
5,列出仪器设备和器材清单.
四,实验注意事项
1,确定电源电压值.
2,正确选择测量仪器设备和仪表量程.
确保被测电路的正确接线.
测量T型或П型等效电路时,注意选用测量原电路的仪器设备和仪表量程,以减少误差.
五,实验报告要求:
1,画出自己设计的测试电路.
2,整理自拟的数据表格,计算出是双口网络的传输参数A,B,C,D以及等效的T型和П型网络的电阻值.
出U2和I2的外特性,验证等效网络的有效性.并分析误差.
六,思考与总结
1,双口网络的参数为什么与外加电压和电流无关
2,从测得的传输参数判别本实验所研究的网络是否具有互易性
3, 设计总结
设计性实验项目4: 受控源电路的研究
一,实验目的:
1,通过实验加深对受控源概念的理解;
2,通过实验熟悉运算放大器的使用.
3,学习测定受控源电路的输入电阻和输出电阻;
4,通过实验说明戴维南定理在分析含受控源电路时的正确性.
二,设计要求
1,测试电压控制电压源(VCVS)的受控特性和负载特性,并自拟实验线路.
2,测试电压控制电流源(VCCS)的受控特性和负载特性,并自拟实验线路.
3,分别测出图6所示电路模型中的输入电阻Ri,输出电阻R0及VCVS的电压放大倍数μ.
4,测定图6中去除负载RL所得电路的戴维南等效电路的开路电压,并自拟实验线路.
5,列出仪器设备和器材清单.
三,设计提示
1,图1所示的电路是一个电压控制电压源(VCVS).由于运算放大器的"+"和"-"端虚短路,有

故
又因
所以
图 1 电压控制电压源 图 2 VCVS电路模型

即运算放大器的输出电压u0受输入电压ui的控制,它的理想电路模型如图2所示,其电压比

μ无量纲,又称为电压放大倍数.
2,将图1电路中R1看作负载电阻,这个电路就成为一个电压控制电流源(VCCS)如图3所示.运算放大器的输出电流
即is只受运算放大器输入电压ui的控制,与负载电阻RL无关.图4是它的理想电路模型.比例系数为
图 3 电压控制电流源 图 4 VCCS电路模型
gm具有电导的量纲,称为转移电导.图3所示电路中,输入,输出无公共接地点,这种联接方式为浮地联接.
3,求含有受控源电路的输入电阻,通常用半压法.求电路的输出电阻,常用负载电阻两值法,也可以通过测量输出端的伏安特性曲线间接求得.
半压法:用一内阻足够大的电压表测出有源二端网络N的开路电压,然后将该电压表与可调标准电阻同时并接在N的端口,改变电阻箱阻值
的大小,使电压表读数降至开路电压的一半.此时电阻
箱的电阻值即为有源二端网络A的等效电阻.
负载电阻两值法:如图5所示,改变负载电阻R
值两次,分别测得两组电压电流值(U1,I1)和(U2,
I2),等效电阻R0的计算公式为:
图 5 负载电阻两值法


图6 原理电路 图 7 等效电路
电路的输入电阻是指从电路的输入端纽(如图6的1-1' 端口)看进去的等效电阻.电路的输出电阻是指从电路输出端纽(如图6的2-2' 端口)看进去的等效电阻.图6电路的等效电路如图7所示.
四,实验注意事项
1,运算放大器输出端不能短路,输入电压不宜太高
2,运算放大器工作电流(±15V)的正负极性不能接错,负载不能开路;
3,运算放大器外部电路需改接时,应先切断电源再操作.
五,实验报告要求
1,自拟没有给出的记录表格;
2,根据所测数据分别计算μ,gm值;
3,将测量结果与理论值比较,分析误差产生原因;
4,将测量结果与理论值比较,进行误差分析.
六,思考与总结
1,分析受控源参数的误差;
2,为什么运算放大器的负载不能开路
3, 设计总结