電路信號與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)

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1、實(shí)驗(yàn)一戴維南定理理論一、實(shí)驗(yàn)原理任何一個(gè)線性網(wǎng)絡(luò)，如果只研究其中的一個(gè)支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看做一個(gè)有源一端口網(wǎng)絡(luò)。而任何一個(gè)線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)對外部電路的作用，可用一個(gè)等效電壓源和等效電阻串聯(lián)來代替。等效電壓源的電壓等于一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓Uoc，等效內(nèi)阻等于一端口網(wǎng)絡(luò)中各電源均為零時(shí)（電壓源短接，電流源斷開）無源一端口網(wǎng)絡(luò)的輸入電阻R0。這個(gè)結(jié)論就是戴維南定理。圖2.1戴維南定理二、實(shí)驗(yàn)方法1.比較測量法戴維南定理是一個(gè)等效定理，因此應(yīng)想辦法驗(yàn)證等效前后對其他電路的影響是否一致，即等效前后的外特性是否一致。整

2、個(gè)實(shí)驗(yàn)過程首先測量原電路的外特性，再測量等效電路的外特性。最后進(jìn)行比較兩者是否一致。等效電路中等效參數(shù)的獲取，應(yīng)根據(jù)電路結(jié)構(gòu)推導(dǎo)計(jì)算出。實(shí)驗(yàn)中器件的參數(shù)應(yīng)使用實(shí)際測量值，實(shí)際值和器件的標(biāo)稱值是有差別的。所有的理論計(jì)算應(yīng)基于器件的實(shí)際值。2.測量電路的選取21關(guān)于測量電路的選取，其實(shí)戴維南定理對所有線性網(wǎng)絡(luò)都適用，但在實(shí)際測量電路的選擇時(shí)必須考慮實(shí)際器件的其他參數(shù)。如一個(gè)電阻，在原理圖中理論上可以讓它流過1000A電流，但對一個(gè)實(shí)際的電阻來說器件將很快因溫度升高而燒毀，因此為了保證實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)電路必須保證所有器件能正常工作

3、。因此本實(shí)驗(yàn)電路中所有電阻的功率都在實(shí)際器件的承受范圍。本實(shí)驗(yàn)采用圖2.2的實(shí)驗(yàn)電路。圖2.2實(shí)驗(yàn)電路1.測量點(diǎn)個(gè)數(shù)以及間距的選取測試過程中測量點(diǎn)個(gè)數(shù)以及間距的選取，與測量特性和形狀有關(guān)。對于直線特性，應(yīng)使測量間隔盡量平均，對于非線性特性應(yīng)在變化陡峭處多測些點(diǎn)。測量的目的是為了用有限的點(diǎn)描述曲線的整體形狀和細(xì)節(jié)特征。因此應(yīng)注意測試過程中測量點(diǎn)個(gè)數(shù)以及間距的選取。為了比較完整反應(yīng)特性形狀，一般取測量點(diǎn)10個(gè)以上。本實(shí)驗(yàn)中由于特性曲線是直線形狀，因此測量點(diǎn)應(yīng)均勻選取。為了保證測量點(diǎn)分布合理，應(yīng)先測量特性的最大值和最小值，再根據(jù)點(diǎn)數(shù)合

4、理選擇測量間距。2.電路的外特性測量方法在輸出端口上接可變負(fù)載（如電位器），改變負(fù)載（調(diào)節(jié)電位器）測量端口的電壓和電流。三、注意事項(xiàng)1.電流表的使用。由于電流表內(nèi)阻很小，防止電流過大毀壞電流表。先使用大量程（A）粗測，再使用常規(guī)量程。2.等效電源電壓和等效電阻的理論值計(jì)算，應(yīng)根據(jù)實(shí)際測量值，而不是標(biāo)稱值。3.為保證外特性測量點(diǎn)的分布合理，應(yīng)先測出最大值和最小值。再根據(jù)外特性線性的特征均勻取點(diǎn)。21基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.掌握原理圖轉(zhuǎn)化成接線圖的方法。2.掌握定理的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方法。二、實(shí)驗(yàn)儀器與器件1.萬用表2.直流穩(wěn)壓電源3.電阻

5、（220、兩個(gè)270、330、1.8KΩ、2.2KΩ）三、預(yù)習(xí)要求1.電路的串并聯(lián)原理。2.等效參數(shù)的計(jì)算。根據(jù)實(shí)驗(yàn)電路推算出等效參數(shù)的計(jì)算公式。3.開路電壓和短路電流的理論計(jì)算。4.萬用表的使用。5.準(zhǔn)備數(shù)據(jù)記錄表。四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.測量器件的實(shí)際值，計(jì)算等效電源電壓和等效電阻。R等效=？2.連接實(shí)驗(yàn)電路。R0的測試值：需要在輸入端預(yù)留插口兩個(gè)可變電位器預(yù)留插口注意：考慮到電流表串聯(lián)，預(yù)留插口3.測量實(shí)驗(yàn)電路的外特性。為了完整描述外特性，建議測量十點(diǎn)以上。4.連接等效電路，并測量實(shí)驗(yàn)電路的外特性。21URL(V)Uoc0實(shí)驗(yàn)值I

6、(mA)等效前I(mA)等效后仿真值I(mA)等效前I(mA)等效后一、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1.繪制實(shí)驗(yàn)接線圖。2.根據(jù)測量數(shù)據(jù)，在同一個(gè)坐標(biāo)下繪制等效前后外特性。比較分析，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)論。二、實(shí)驗(yàn)思考題1.為何開路電壓理論值和實(shí)際測量值一樣，而短路電流卻不一樣。2.本實(shí)驗(yàn)原理圖是按照安培表外接法繪制的，考慮安培表外接和內(nèi)接對本實(shí)驗(yàn)有何差別。實(shí)驗(yàn)二階電路的動(dòng)態(tài)響應(yīng)?理論一、實(shí)驗(yàn)原理圖6.1RLC串聯(lián)二階電路用二階微分方程描述的動(dòng)態(tài)電路稱為二階電路。圖6.1所示的線性RLC串聯(lián)電路是一個(gè)典型的二階電路?？梢杂孟率龆A線性常系數(shù)微分方程來描述

7、：21（6-1）初始值為求解該微分方程，可以得到電容上的電壓uc(t)。再根據(jù)：可求得ic(t)，即回路電流iL(t)。?式（6-1）的特征方程為：特征值為：(6-2)定義：衰減系數(shù)（阻尼系數(shù)）自由振蕩角頻率（固有頻率）由式6-2可知，RLC串聯(lián)電路的響應(yīng)類型與元件參數(shù)有關(guān)。1．零輸入響應(yīng)動(dòng)態(tài)電路在沒有外施激勵(lì)時(shí)，由動(dòng)態(tài)元件的初始儲能引起的響應(yīng)，稱為零輸入響應(yīng)。電路如圖6.2所示，設(shè)電容已經(jīng)充電，其電壓為U0，電感的初始電流為0。(1)，響應(yīng)是非振蕩性的，稱為過阻尼情況。電路響應(yīng)為：21響應(yīng)曲線如圖6.3所示。可以看出：uC(t

8、)由兩個(gè)單調(diào)下降的指數(shù)函數(shù)組成，為非振蕩的過渡過程。整個(gè)放電過程中電流為正值，且當(dāng)時(shí)，電流有極大值。（2），響應(yīng)臨界振蕩，稱為臨界阻尼情況。電路響應(yīng)為t≥0響應(yīng)曲線如圖6.4所示。圖6.4二階電路的臨界阻尼過程(3)，響應(yīng)是振蕩性的，稱為欠阻尼情況。電路響應(yīng)為t