電路分析報告

1、基礎(chǔ)電路分析教程實驗報告14*班*預(yù)定時間：周六上午1012點2016/1/6目錄實驗2.1 直流電路分析和仿真1實驗3.1基本電子儀器的正確使用7實驗3.2 儀器性能研究9實驗4.3 簡單電路設(shè)計和繼電器的應(yīng)用10實驗5.3 一節(jié)電路“黑箱”模塊的時域測量和辨別12實驗6.1 電路頻域特性的測量策動點阻抗16實驗6.2 電路頻域特性的測量電壓傳輸比18實驗2.1 直流電路分析和仿真實驗?zāi)康?. 學(xué)習(xí)Multisim建立電路、分析直流電路的方法2. 熟悉Multisim分析仿真模式中輸出結(jié)果的常用后處理方法3. 掌握伏安特性的仿真測量4. 通過實驗加深對疊加定理和戴維南定理的理解實驗內(nèi)容1.

2、測量二極管的伏安特性（1） 建立實驗電路圖（2） 仿真后得到的伏安特性曲線2. 驗證疊加定理（1） 建立仿真電路（2） 仿真結(jié)果：A v1作用結(jié)果B v2作用結(jié)果C v1，v2合作用個結(jié)果R1R2R3V1單獨作用8.727V3.273V3.273VV2單獨作用2.727V-2.727V2.273VV1、V2作用11.455V0.545V5.545VV12=V1+V23. 求取戴維南等效電路（1） 建立仿真電路，其中a、b端為需要等效的端口（2） 仿真結(jié)果開口電壓8.25V，等效電阻708.5。4. 驗證最大功率傳輸定理（1） 將上圖中的電流源換為一個負(fù)載電阻R4，建立仿真電路（2） 設(shè)定R4阻

3、值從500變化到1.6k，步長為0.5，輸出選擇為R4的功率，啟動分析仿真后得到R4功率隨其阻值變化的曲線（3） 打開測量游標(biāo)，查找曲線最大值，得到最大功率值及其對應(yīng)的負(fù)載電阻值最大功率對應(yīng)的負(fù)載電阻為708.5。與（2）中的等效電阻相等。實驗要求及注意事項（1） 測量二極管的伏安特性需要測量在外加電壓變化下的個點二極管電流值，需要在DC Sweep 分析對話框中設(shè)定輸出變量為被測量二極管電流。（2） 電壓表和電流表設(shè)定在DC檔。（3） 在進行參數(shù)掃描分析時，需要選擇合適的參數(shù)變化范圍和變化步長，可能需要根據(jù)仿真結(jié)果進行調(diào)整。同時注意選擇其中基本仿真類型為DC Operating Point。

4、（4） 掃描分析時注意選擇合適的輸出變量，又是可以將輸出變量組合成輸出表達式。（5） 仿真電路必須至少又一個節(jié)點連接接地符號。（6） 實驗報告要求 記錄所有仿真曲線。 驗證疊加定理時，將支路的電壓記錄在表格中并與理論值比較。 求取戴維南等效電路和驗證最大功率傳輸定理時，將理論計算值與仿真結(jié)果進行比較。 思考：如何讓軟件自動尋找曲線的最大值？可以將數(shù)據(jù)導(dǎo)出為Excel，然后排序后即可找出對應(yīng)的最大電阻值。 思考：在驗證最大功率傳輸定理時，如何同時顯示R4消耗功率和V1輸出功率的曲線？在參數(shù)掃描輸出的選項框中同時輸出P（R4）和P（V1）即可。實驗3.1基本電子儀器的正確使用實驗?zāi)康恼莆蘸瘮?shù)發(fā)生器

5、、毫伏表、直流穩(wěn)壓電源、示波器的正確使用方法。實驗儀器及器材 函數(shù)發(fā)生器、毫伏表、直流穩(wěn)壓電源、示波器、標(biāo)準(zhǔn)電阻箱。一、 實驗內(nèi)容（1） 測量示波器校準(zhǔn)信號的周期和峰-峰值實驗表3-1 示波器校準(zhǔn)信號測量數(shù)據(jù)TIME/DIVXTfV/DIVYVpp200s51000s1000Hz200mV3600mV（2） 函數(shù)發(fā)生器輸出有效值2V，頻率分別為200Hz、5kHz、2MHz的正弦信號，用毫伏表和示波器測量函數(shù)發(fā)生器在各頻率點的輸出電壓值。實驗表3-2 函數(shù)發(fā)生器正弦信號測量數(shù)據(jù)正弦毫伏表Vrms毫伏表Vpp示波器Vpp200Hz2.043V5.778V5.94V5kHz2.061V5.828V

6、6.00V2MHz2.098V5.927V6.06V（3） 函數(shù)發(fā)生器分別輸出頻率為3kHz，峰峰值2V，直流偏置0.5V，占空比為50%和10%方波和三角波，用毫伏表和示波器測量函數(shù)發(fā)生器輸出電壓值。實驗3-3 函數(shù)發(fā)生器輸出信號測量數(shù)據(jù)輸出波形占空比毫伏表Vrms示波器Vpp方波50%1.127V2.11V10%0.207V2.10V三角波50%0.572V2.08V10%0.571V2.08V（4） 從直流穩(wěn)壓電源輸出端連接出±15V直流電壓，并正確選擇儀表測量輸出的-15V電壓。要求： 在實驗圖中畫出±15V連線示意圖和測量-15V電壓的實驗電路圖。 畫出測量-15

7、V電壓時的波形圖。 V +15V 15 s V -15V +15V -15V s -15 直流穩(wěn)壓電源 + 地 - + 地 - 實驗圖3-1 測試穩(wěn)壓電源實驗電路圖和波形實驗要求及注意事項（1） 預(yù)習(xí)基本電子儀器原理、使用方法及儀器手冊。（2） 示波器熒光屏顯示的波形應(yīng)大小適中，便于觀察取數(shù)。測量信號頻率和峰-峰值時，相應(yīng)的微調(diào)旋鈕應(yīng)放在校準(zhǔn)位置。實驗3.2 儀器性能研究實驗?zāi)康耐ㄟ^對儀器特性的研究，加深對其性能的認(rèn)識，從而正確地使用儀器。實驗儀器示波器、函數(shù)發(fā)生器、直流穩(wěn)壓電源、毫伏表、電路實驗箱。實驗內(nèi)容1 函數(shù)發(fā)生器負(fù)載特性的測量函數(shù)發(fā)生器輸出峰峰值為5V、頻率為1kHz的正弦信號。分別

8、在函數(shù)發(fā)生器的輸出端開路，并聯(lián)50和100k的電阻Rl條件下，用毫伏表測量函數(shù)發(fā)生器的輸出電壓，并將測量結(jié)果記錄在表中。實驗表3-4 函數(shù)發(fā)生器在不同負(fù)載下輸出電壓峰峰值負(fù)載Rl開路Rl=50Rl=100k輸出電壓Vpp4.927V2.105V4.30V解釋電壓變化的原因： 函數(shù)發(fā)生器自身存在內(nèi)阻 計算函數(shù)發(fā)生器內(nèi)阻R0的公式：V=Rl（R0+Rl）Vpp R0=（VppV-1）Rl 函數(shù)發(fā)生器內(nèi)阻： 522 示波器輸入阻抗對測量的影響直流穩(wěn)壓電源輸出8V直流電壓和兩個1M電阻組成分壓電路，用示波器測量電阻上直流分壓比，看是否和理論值相符，并分析原因，計算出此時示波器輸入阻抗中的電阻值。1M電

9、路上理論電壓值：4V 示波器測量電壓值：2.6V 解釋電壓變化的原因：示波器自身的阻抗影響 示波器輸入阻抗中的電阻值：0.929*106 3 測量直流穩(wěn)壓電源空載時的波紋電壓。實驗要求及注意事項（1） 認(rèn)真閱讀教材的相關(guān)內(nèi)容、（2） 波紋電壓的定義參見教材穩(wěn)壓電源部分，測量時，示波器的輸入耦合方式應(yīng)置于AC。由于波紋電壓較小，所以示波器的電壓靈敏度開關(guān)應(yīng)放在（mV）級檔位。實驗4.3 簡單電路設(shè)計和繼電器的應(yīng)用實驗?zāi)康模?） 學(xué)習(xí)繼電器、電阻器、發(fā)光二極管等常用器件的測試方法和使用。（2） 學(xué)習(xí)簡單電路的設(shè)計及電路連接。（3） 進一步掌握示波器測量交、直流電壓的方法。實驗儀器及器材直流穩(wěn)壓電源

10、、萬用表、示波器、實驗箱。實驗內(nèi)容（1） 用萬用表判別出給定9V單刀雙擲繼電器的管腳。 2 3 1 5 4 方法：線圈端：一可讀示數(shù)電阻值常開端：電阻無窮大常閉端：電阻為0結(jié)果：1刀，2常開點，3常閉點，4 5線圈端（2） 用萬用表測量出線圈電阻：220.9。繼電器線圈的功率為0.36W，計算出繼電器線圈兩端允許電壓的最大值：8.92V 。（3） 測量繼電器的吸合電壓、釋放電壓、并確定工作電壓。計算出三種電壓下線圈中的電流，將數(shù)據(jù)填入實驗表。實驗表4-1 繼電器特性數(shù)據(jù)吸合電壓吸合電流釋放電壓釋放電流工作電壓工作電流5.8V0.026A1.8V0.001A9V0.041A（4） 設(shè)計一個繼電器

11、控制發(fā)光管工作電路。實驗時提供一個9V單刀雙擲繼電器，2個直插式紅色發(fā)光管，實驗箱中的系列電阻。設(shè)計一個繼電器控制電路，要求通過繼電器工作電壓控制兩個發(fā)光管交替工作。發(fā)光管工作電路電源電壓為5.6V，要求發(fā)光管工作電流一個為10mA，另一個為5mA，按設(shè)計搭接調(diào)試電路。電路工作正常后，用示波器測量發(fā)光管點亮?xí)r的管壓降VLED1：1.84V和VLED2：1.78V，并核實各發(fā)光管電流ILED1：10.44mA和ILED2：5.09mA，看是否滿足設(shè)計要求。 （5） 將發(fā)光管工作電路電源電壓的直流換成3Vrms正弦信號，調(diào)節(jié)頻率從1Hz變化到100Hz，觀察LED的發(fā)光情況，并記錄100Hz時發(fā)光

12、管上電壓波形。實驗要求及注意事項（1） 預(yù)習(xí)繼電器基本參數(shù)和檢測方法。（2） 預(yù)習(xí)發(fā)光二極管的特性及使用方法。（3） 預(yù)習(xí)電阻器的分壓及限流作用。（4） 電源接入電路前應(yīng)先檢查其輸入電壓是否合適，調(diào)整繼電器工作電壓時應(yīng)慢慢調(diào)節(jié)，且不得大于繼電器標(biāo)稱工作電壓，避免電壓過高燒壞電路元件。（5） 用示波器測量電路中電壓時，注意示波器地線一定要其他儀器的地線連接在一起。實驗5.3 一節(jié)電路“黑箱”模塊的時域測量和辨別實驗?zāi)康模?） 熟練運用動態(tài)電路波形測量和時間常數(shù)測量法。（2） 綜合運用一階動態(tài)電路分析理論知識，深入理解動態(tài)元件特性和一節(jié)動態(tài)電路特有的階躍響應(yīng)波形。實驗儀器和器材信號發(fā)生器、示波器、

13、“黑箱”模塊、實驗箱。實驗內(nèi)容1. 二端“黑箱”“黑箱”是指隱藏了連接方式和元件參數(shù)的一個電阻和一個動態(tài)元件用串/并聯(lián)方式構(gòu)成的二端模塊。在本實驗中，模塊作為被測量和識別的對象。一個模塊中的動態(tài)元件可能是電感或電容，與電阻的連接方式可能是串聯(lián)或并聯(lián)。2. 實驗任務(wù)每組學(xué)生隨機領(lǐng)取一個“黑箱”模塊，利用通用實驗板上的一個已知阻值的電阻，串聯(lián)“黑箱”模塊構(gòu)成被測電路。實驗任務(wù)是用時域測量方法，測量二端一階“黑箱”的外特性，辨別“黑箱”內(nèi)部元件、元件參數(shù)及其連接方式?！昂谙洹蹦K的兩種測量方案如實驗圖所示。 R1 Vs V0 Vs R1 V0 （a）方案A（黑箱接地） （b）方案B（電阻接地）3.

14、對實驗測量方法的規(guī)定在進行實驗測量時, 必須將外接電阻與模塊串聯(lián)后接入信號發(fā)生器，信號源采用幅度為l V的周期方波, 用示波器測量電路的階躍響應(yīng)波形, 通過初始值、穩(wěn)態(tài)值和時間常數(shù)的測量來計算和辨別 “黑箱”模塊內(nèi)部兩個元件的參數(shù)值和連接方式。不允許用萬用表等其他儀器或采用頻域阻抗測量等方法。實驗要求及注意事項（1） 做好預(yù)習(xí)，推導(dǎo)四中模塊組合與電阻串聯(lián)時其端電壓階躍響應(yīng)表達式，也可用仿真方法預(yù)先得到波形。設(shè)計好實驗測量方案，準(zhǔn)備好計算公式。（2） 預(yù)習(xí)并熟悉一種時間常數(shù)的測量方法。（3） 用兩種不同的接地方式測量輸出電壓波形。注意使用適當(dāng)阻值的外接串聯(lián)電阻，可以使波形參數(shù)的測量更容易。（4）

15、 調(diào)整信號發(fā)生器的方波輸出周期，以便清楚觀測電壓波形中完整過渡過程。（5） 實驗報告要求。 預(yù)習(xí)內(nèi)容：用三要素法計算出四種黑箱與電阻串聯(lián)時，黑箱端電壓的階躍式響應(yīng)表達式；給出表達式和波形圖或仿真結(jié)果，確定測試方案。 記錄實際測試電路連接，測試步驟，測試數(shù)據(jù)和波形結(jié)果。實驗檢查要點（1） 檢查預(yù)習(xí)：四種可能的黑箱連接時V0的一個周期波形 RL并聯(lián)（2） 實驗中選擇的外接串聯(lián)電阻阻值為1k。（3） 判斷黑箱內(nèi)部動態(tài)元件與電阻連接方式為R、L并聯(lián)。動態(tài)元件及其參數(shù)為 L=5H 電阻值為 1k （4） 測得時間常數(shù)為 45s （5） 在實驗圖中畫出兩種接地方式下輸出波形的草圖，標(biāo)出關(guān)鍵數(shù)據(jù)（初始值，穩(wěn)

16、態(tài)值等）。實驗6.1 電路頻域特性的測量策動點阻抗實驗?zāi)康模?） 掌握策動點阻抗的測量方法。（2） 掌握示波器測量相位差的方法。實驗儀器和器材信號發(fā)生器、示波器、毫伏表、實驗箱。實驗內(nèi)容1. RC串并聯(lián)電路策動點阻抗的測量RC串聯(lián)電路實驗圖如圖所示，圖中R=1.2k，C1=0.47uF，C2=0.047uF，分別測量頻率為500Hz，2kHz，5kHz，10kHz時的策動點阻抗。2. RC串聯(lián)電路策動點阻抗的測量RC串聯(lián)電路如實驗圖所示，圖中R=510，C=0.1uF。分別測量頻率為200Hz，2kHz，5kHz，10kHz時的策動點阻抗。V10信發(fā)Tt500HZ34 mV5.02V2.01m

17、s0.185ms2KHZ55.5 mV5.04497us77us4KHZ65 mV5.02V252us42us10KHZ133.5 mV4.96101us20.6us實驗要求及注意事項（1） 在測量策動點阻抗模值時，每當(dāng)信號頻率改變后，要對Vs重新調(diào)整和測量幅度，保證其輸出電壓幅度不變。（2） 用雙軌跡法和橢圓法測量相位差時，要注意調(diào)整基線或坐標(biāo)原點的位置及圖形的形狀，以減小測量誤差。（3） 記錄實驗圖電路2kHz時的雙軌跡波形及橢圓圖形，并標(biāo)出原始數(shù)據(jù)。（4） 實驗報告要求。 實驗原理、實驗電路、 設(shè)計合理的數(shù)據(jù)表格，詳細記錄每一個測量數(shù)據(jù)，各頻點阻抗結(jié)果。 將測量值與理論值比較，并分析誤差

18、的原因。 討論改善實驗效果的措施，并總結(jié)實驗經(jīng)驗。實驗檢查要點在實驗圖中活出實驗圖6-2所示RC串聯(lián)電路2kHz時的雙軌跡波形及橢圓圖形，并標(biāo)出原始數(shù)據(jù)。f500HZ2KHZ4KHZ10KHZ理論阻抗1163-i883799-i735399-i65088-i347理論阻抗(模)14611085762358測量阻抗(模)14611101760367理論阻抗(相)36425876測量阻抗(相)35415557實驗結(jié)論測量策動點阻抗可以通過額外加一個小電阻間接測量，由于有電容的存在，信號的頻率會顯著影響阻抗，隨著頻率的增大，阻抗變小。在測量高頻率時誤差較高實驗6.2 電路頻域特性的測量電壓傳輸比實驗

19、目的（1） 掌握傳輸電壓比頻率特性的兩種測量表示方法。（2） 理解低通和高通濾波器的頻率特性。實驗儀器和器材信號發(fā)生器、示波器、毫伏表、實驗箱。實驗內(nèi)容1. 測量一階RC低通電路的頻率特性電路如圖，R=5.1k，C=0.047uF。電路的輸入端輸出一個電平為0dB的正弦信號，頻率范圍為50赫茲到20000赫茲。連接好后，首先改變信號源的頻率（從高到低），用毫伏表或示波器觀測輸出端電壓的變化，粗略地看一下電路是否具有低通特性，測量并記錄-3dB截止頻率。然后逐點測量該低通頻率的頻率特性。2. 測量一階RC高通電路的頻率特性電路如圖，R=5.1k，C=0.047uF。電路的輸入端輸出一個電壓為1V的正弦信號，頻率范圍為50赫茲到20000赫茲。如圖連接好電路，首先改變信號源的頻率（從高到低），用毫伏表或示波器觀測輸出端電壓的變化，粗略地看一下電路是否具有高通特性，