U (V) 1(mA) (2)按图3一5(b)接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R,令 其阻值由大至小变化，记录两表的读数。 U(V) I (mA) 2.按图3一6接线，Is为直流恒流源，调节其输出为10mA,令Ro分别为 1KQ和∞（即接入和断开），调节电位器R(从0至1KQ),测出这两种情 况下的电压表和电流表的读数。自拟数据表格，记录实验数据。 3.测定电源等效变换的条件先按图3-7 +d (a)线路接线，记录线路中两表的读数。 然后利用图3-7(a)中右侧的元件和仪表 按图3-7(b)接线。调节恒流源的输出电 流ls,使两表的读数与3.a)时的数值 相等，记录s之值，验证等效变换条件 的正确性。 图3-6测定电流源的外特性 Us 12V 510a 5109 1200 h 图3-7测定电源等效变换的条件 被测有源二端网络如图3-8(a)。 510Q 5100 12V 图38有源二端网络
11 U（V） I（mA） (2)按图 3—5（b）接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节 R2，令 其阻值由大至小变化，记录两表的读数。 U（V） I（mA） 2.按图 3—6 接线，Is 为直流恒流源，调节其输出为 10mA，令 Ro 分别为 1KΩ和∞（即接入和断开），调节电位器 RL（从 0 至 1KΩ），测出这两种情 况下的电压表和电流表的读数。自拟数据表格，记录实验数据。 3.测定电源等效变换的条件先按图 3-7 （a）线路接线，记录线路中两表的读数。 然后利用图 3-7(a)中右侧的元件和仪表， 按图 3-7(b)接线。调节恒流源的输出电 流 IS，使两表的读数与 3- 7(a)时的数值 相等，记录 Is 之值，验证等效变换条件 的正确性。 图 3-6 测定电流源的外特性 （a） (b) 图 3-7 测定电源等效变换的条件 被测有源二端网络如图 3-8(a)。 (a) (b) 图 3-8 有源二端网络 或∞ ＋ － 12V U S m A ＋ － 510Ω V ＋ R S 120Ω － ＋ － I S m A ＋ － 510Ω V ＋ － R S 120Ω ＋ － 10mA I S m A ＋ － R 0 R L 1 K V ＋ 1K －
4.用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的Uoc、R和诺顿等效电 路的sc、R。按图3-8a)接入稳压电源Us12V和恒流源s10mA, 不接入R。测出Uoc和IsC,并计算出Ro. Uoc Isc RO=Uoc/Isc (测Uoc时，不接入mA表。) () (mA) (2) 5.负载实验 按图3-8a)接入R。改变R阻值，测量 有源二端网络的外特性曲线。 U(v) 1(mA) 6.验证戴维南定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R之值， 然后今其与直流稳压由源（调到先贵“1”时所测得的开路由压】之值） 相串联，如图3-8b)所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验 证。 U(v) I (mA) 7.验证诺顿定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所 得的等效电阻R之值，然后令其与直流恒流测 (周到步辈“1”时所测得的短路电流I®之值 相并联，如图39所示，仿照步骤“2”测其外特 性，对诺顿定理进行验证。 图3-9验证诺顿定理 U(V) I (mA) 8.有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。见图3-8(a)。 将被测有源网络内的所有独立源置零（去掉电流源s和电压源Us,并在原 电压源所接的两点用一根短路导线相连)，然后用伏安法或者直接用万用表 的欧姆档去测定负载R开路时A、B两点间的电阻，此即为被测网络的等 效内阻R),或称网络的入端电阻R。 9.用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻R及其开路电压Uc,线路 及数据表格自拟。 五、实验注意事项 1.在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值，测电流源外特性时， 不要忘记测短路时的电流值，注意恒流源负载电压不要超过20伏，负载不 要开路。 2.换接线路时，必须关闭电源开关。 3.直流仪表的接入应注意极性与量程。 4.测量时应注意电流表量程的更换
12 4.用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的 Uoc、R0 和诺顿等效电 路的 ISC、R0。按图 3-8(a)接入稳压电源 Us=12V 和恒流源 Is=10mA， 不接入 RL。测出 UOc和 Isc,并计算出 R0。 （测 UOC时，不接入 mA 表。） 5.负载实验 按图 3-8(a)接入 RL。改变 RL 阻值，测量 有源二端网络的外特性曲线。 U（v） I（mA） 6.验证戴维南定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻 R0 之值， 然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压 Uoc 之值） 相串联，如图 3-8(b)所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验 证。 U（v） I（mA） 7.验证诺顿定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所 得的等效电阻 R0 之值， 然后令其与直流恒流源 （调到步骤“1”时所测得的短路电流 ISC 之值） 相并联，如图 3-9 所示，仿照步骤“2”测其外特 性，对诺顿定理进行验证。 图 3-9 验证诺顿定理 U（v） I（mA） 8.有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。见图 3-8（a）。 将被测有源网络内的所有独立源置零（去掉电流源 IS和电压源 US，并在原 电压源所接的两点用一根短路导线相连），然后用伏安法或者直接用万用表 的欧姆档去测定负载 RL 开路时 A、B 两点间的电阻，此即为被测网络的等 效内阻 R0，或称网络的入端电阻 Ri 。 9.用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻 R0 及其开路电压 Uoc。线路 及数据表格自拟。 五、实验注意事项 1.在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值， 测电流源外特性时， 不要忘记测短路时的电流值，注意恒流源负载电压不要超过 20 伏，负载不 要开路。 2.换接线路时，必须关闭电源开关。 3.直流仪表的接入应注意极性与量程。 4.测量时应注意电流表量程的更换。 Uoc (v) Isc (mA) R0=Uoc/Isc (Ω) ＋ － IS ＋ m A － R V ＋ － R0 L
5.步骤“5”中，电压源置零时不可将稳压源短接。 6.用万表直接测R。时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。其 次，欧姆档必须经调零后再进行测量。 7.用零示法测量Uoc时，应先将稳压电源的输出调至接近于UoC,再按图 3-9测量。 8.改接线路时，要关掉电源 六、预习思考题 1,通常直流稳压电源的输出端不允许短路，直流恒流源的输出端不允许开 路，为什么？ 2.电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势，稳压源和恒流源的输 出在任何负载下是否保持恒值？ 3.在求戴维南或诺顿等效电路时，作短路试验，测1sc的条件是什么？在本 实验中可否直接作负载短路实验？请实验前对线路94()预先作好计算，以 便调整实验线路及测量时可准确地选取电表的量程。 .说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点。 七、实验报告 根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、归纳各类电源的特 性。 2.从实验结果，验证电源等效变换的条件 3.心得体会及其他。 4.根据步骤2、3、4，分别绘出曲线，验证戴维南定理和诺顿定理的正确性， 并分析产生误差的原因。 5.根据步骤1、5、6的几种方法测得的oc与R0与预习时电路计算的结果 作比较，你能得出什么结论。 6.归纳、总结实验结果。 7.心得体会及其他
13 5.步骤“5”中，电压源置零时不可将稳压源短接。 6.用万表直接测 R0 时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。其 次，欧姆档必须经调零后再进行测量。 7.用零示法测量 UOC 时，应先将稳压电源的输出调至接近于 UOC，再按图 3-9 测量。 8.改接线路时，要关掉电源。 六、预习思考题 1.通常直流稳压电源的输出端不允许短路，直流恒流源的输出端不允许开 路，为什么？ 2.电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势， 稳压源和恒流源的输 出在任何负载下是否保持恒值？ 3.在求戴维南或诺顿等效电路时，作短路试验，测 ISC的条件是什么？在本 实验中可否直接作负载短路实验？请实验前对线路 9-4(a)预先作好计算，以 便调整实验线路及测量时可准确地选取电表的量程。 4.说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点。 七、实验报告 1.根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、 归纳各类电源的特 性。 2.从实验结果，验证电源等效变换的条件。 3.心得体会及其他。 4.根据步骤 2、3、4，分别绘出曲线，验证戴维南定理和诺顿定理的正确性， 并分析产生误差的原因。 5.根据步骤 1、5、6 的几种方法测得的 Uoc 与 R0 与预习时电路计算的结果 作比较，你能得出什么结论。 6.归纳、总结实验结果。 7.心得体会及其他
实验四 一阶电路的脉冲响应 一、实验目的 1.测定C一阶电路的零输入响应，零状态响应及完全响应。 2.学习电路时间常数的测定方法。 3.掌握有关微分电路和积分电路的概念。 4.进一步学会用示波器测绘图形。 二、实验原理 1.动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程，对时间常数τ较大的 电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。然而能用一般的双踪 示波器观察过渡过程和测量有关的参数，必须使这种单次变化的过程重复出 现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即令方波 输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号：方波下降沿作为零输入响 应的负阶跃激励信号，只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ， 电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响和直流电源接通与断开 的过渡过程是基本相同的。 2RC一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其 变化的快慢决定于电路的时间常数T。 3时间常数的测定方法 图4-1()所示电路用示波器测得零输入响应的波形如图41(b)所示。 根据一阶微分方程的求解得知 uc=Ee-1/RC=Ee-V t 当1=r时，UC()=0.368E,此时所对应的时间就等于t。 亦可用零状态响应波形增长到0.632E所对应的时间测得，如图41(c) 所示 )零输入响应 (a)RC一阶电路 (c)零状态响应 图4-1C一阶电路的零输入响应和零状态响应
14 实验四 一阶电路的脉冲响应 一、实验目的 1.测定 RC 一阶电路的零输入响应，零状态响应及完全响应。 2.学习电路时间常数的测定方法。 3.掌握有关微分电路和积分电路的概念。 4.进一步学会用示波器测绘图形。 二、实验原理 1.动态网络的过渡过程是十分短暂的单次变化过程， 对时间常数τ较大的 电路，可用慢扫描长余辉示波器观察光点移动的轨迹。然而能用一般的双踪 示波器观察过渡过程和测量有关的参数，必须使这种单次变化的过程重复出 现。为此，我们利用信号发生器输出的方波来模拟阶跃激励信号，即令方波 输出的上升沿作为零状态响应的正阶跃激励信号；方波下降沿作为零输入响 应的负阶跃激励信号，只要选择方波的重复周期远大于电路的时间常数τ， 电路在这样的方波序列脉冲信号的激励下，它的影响和直流电源接通与断开 的过渡过程是基本相同的。 2.RC 一阶电路的零输入响应和零状态响应分别按指数规律衰减和增长，其 变化的快慢决定于电路的时间常数τ。 3.时间常数τ的测定方法 图 4-1(a)所示电路 用示波器测得零输入响应的波形如图 4-1(b)所示。 根据一阶微分方程的求解得知 uc＝Ee-t/RC＝Ee-t/τ 当 t＝τ时，Uc(τ)＝0.368E，此时所对应的时间就等于τ。 亦可用零状态响应波形增长到 0.632E 所对应的时间测得，如图 4-1(c) 所示。 (b) 零输入响应 (a) RC 一阶电路 (c) 零状态响应 图 4-1 RC 一阶电路的零输入响应和零状态响应 0.368 t t R C t t 0.632 0 0 0 0 + uc u Um uc uc u u Um Um Um
4.微分电路和积分电路是RC一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数 和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的RC串联电路，在方波序列 脉冲的重复激扇下，当满足t=RC《子时(T为方波脉冲的重复周期)，且 由R端作为响应输出，如图4-2(a)所示。这就构成了一个微分电路，因为此 时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。若将图4-2()中的R 与C位置调换一下，即由C端作为响应输出，且当电路参数的选择满足T =RC,子条件时，如图42间所示即枸成积分电路，因为此时电路的输出信 号电压与输入信号电压的积分成正比。 从输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程 中仔细观察与记录。 几uRT 几-4R>Tn (a)微分电路 ()积分电路 图4-2C一阶电路的微分电路和积分电路 三、实验仪器及设备 序号 名称 型号与规格 数量 备注 1 函数信号发生器 1 2 双踪示波器 四、实验内容与步骤 实验线路板上认清R、C元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等 1.选择动态线路板上R、C元件，令 (1)R=10KQ,C=1000PF 组成如图4-1（所示的RC充放电电路，E为函数信号发生器输出，取 Um=3V,f=1KHz的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源u 和响应uc的信号分别连至示波器的两个输入口YA和YB,这时可在示波器 的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，求测时间常数t,并描绘u及u© 波形。 少量改变电容值或电阻值，定性观察对响应的影响，记录观察到的现象。 (2)令R=10KQ,C=3300PF,观察并描绘响应波形，继续增大C之值， 定性观察对响应的影响。 2.洗择动态板上R、C元件组成如图42(a)所示微分申路今C=3300PF,R
15 4.微分电路和积分电路是 RC 一阶电路中较典型的电路，它对电路元件参数 和输入信号的周期有着特定的要求。一个简单的 RC 串联电路，在方波序列 脉冲的重复激励下，当满足τ＝RC« T 2 时（T 为方波脉冲的重复周期），且 由 R 端作为响应输出，如图 4-2(a)所示。这就构成了一个微分电路，因为此 时电路的输出信号电压与输入信号电压的微分成正比。若将图 4-2(a)中的 R 与 C 位置调换一下，即由 C 端作为响应输出，且当电路参数的选择满足τ ＝RC» T 2 条件时，如图 4-2(b)所示即构成积分电路，因为此时电路的输出信 号电压与输入信号电压的积分成正比。 从输出波形来看，上述两个电路均起着波形变换的作用，请在实验过程 中仔细观察与记录。 (a)微分电路 (b) 积分电路 图 4-2 RC 一阶电路的微分电路和积分电路 三、实验仪器及设备 序号 名 称 型号与规格 数量 备注 1 函数信号发生器 1 2 双踪示波器 1 四、实验内容与步骤 实验线路板上认清 R、C 元件的布局及其标称值，各开关的通断位置等 等。 1.选择动态线路板上 R、C 元件，令 (1)R＝10KΩ，C＝1000PF 组成如图 4-1(a)所示的 RC 充放电电路，E 为函数信号发生器输出，取 Um＝3V，f＝1KHz 的方波电压信号，并通过两根同轴电缆线，将激励源 u 和响应 uc 的信号分别连至示波器的两个输入口 YA 和 YB，这时可在示波器 的屏幕上观察到激励与响应的变化规律，求测时间常数τ，并描绘 u 及 uc 波形。 少量改变电容值或电阻值，定性观察对响应的影响，记录观察到的现象。 (2)令 R＝10KΩ，C＝3300PF，观察并描绘响应波形，继续增大 C 之值， 定性观察对响应的影响。 2.选择动态板上 R、C 元件,组成如图 4-2(a)所示微分电路,令 C＝3300PF，R R R <<T/2 i c u uR R R c >>T/2 C ui uc