TPE-DG实验指导书(电路分析实验指导书).docx

TPE-DG电路分析试验箱

实验指导书

清华大学科教仪器厂

目 录

试验一元件的伏安特性的测试 〔1〕

试验二基尔霍夫定律 〔7〕

试验三叠加定理 〔9〕

试验四戴维南定理 〔12〕

试验五运算放大器和受控源 〔17〕

试验六一阶、二阶动态电路争论 〔25〕

试验七R、L、C元件性能的争论 〔30〕

试验八RLC串联电路的幅频特性和谐振现象 〔34〕

试验一元件伏安特性的测试

一、试验目的

把握线性电阻元件，非线性电阻元件及电源元件伏安特性的测量方法。

学习直读式仪表和直流稳压电源等设备的使用方法。

二、试验说明

电阻性元件的特性可用其端电压U与通过它的电流I之间的函数关系来表示，这种U与I的关系称为电阻的伏安关系。假设将这种关系表示在U~I平面上，则称为伏安特性曲线。

线性电阻元件的伏安特性曲线是一条通过坐标原点的直线，该直线斜率的倒数就是电阻元件的电阻值。如图1-1所示。由图可知线性电阻的伏安特性对称于坐标原点，这种性质称为双向性，全部线性电阻元件都具有这种特性。

I

I

I

0

U

0

U

图1-1 图1-2

半导体二极管是一种非线性电阻元件，它的阻值随电流的变化而变化，电压、电流不听从欧姆定律。半导体二极管的电路符号用表示，其伏安特性如图1-2所示。由图可见，半导体二极管的伏安特性曲线对于坐标原点是不对称的，具有单向性特点。因此，半导体二极管的电阻值随着端电压的大小和极性的不同而不同，当直流电源的正极加于二极管的阳极而负极与阴极联接时，二极管的电阻值很小，反之二极管的电阻值很大。

电压源

能保持其端电压为恒定值且部没有能量损失的电压源称为抱负电压源。抱负电压源的符号和伏安特性曲线如图1-3(a)所示。

抱负电压源实际上是不存在的，实际电压源总具有肯定的能量损失，这种实际电压源可以用抱负电压源与电阻的串联组合来作为模型〔见图1-3b〕。其端口的电压与电流的关系为：

U?U ?IR

S S

IU+UI+-US+

I

U

+

U

I

+

-US

+

US

-US

U

US

RS

-

0

I

0

I

(b)

图1-3

电压、电流的测量

用电压表和电流表测量电阻时，由于电压表的阻不是无穷大，电流表的阻不是零。所以会给测量结果带来肯定的方法误差。

图1-4

例如在测量图1-4中的R支路的电流和电压时，电压表在线路中的连接方法有两种可供选择。如图中的1-1′点和2-2′点，在1-1′点时，电流表的读数为流过R的电流值，而电压表的读数不仅含有R上的电压降，而且含有电流表阻上的电压降，因此电压表的读数较实际值为大，当电压表在2-2′处时，电压表的读数为R上的电压降，而电流表的读数除含有电阻R的电流外还含有流过电压表的电流值，因此电流表的读数较实际值为大。

显而易见，当R的阻值比电流表的阻大得多时，电压表宜接在1-1′处，当电压表的阻比R的阻值大得多时则电压表的测量位置应选择在2-2′处。实

际测量时，某一支路的电阻常常是未知的，因此，电压表的位置可以用下面方法选定：先分别在1-1′和2-2′两处试一试，假设这两种接法电压表的读数差异很小，甚至无差异，即可接在1-1′处。假设两种接法电流表的读数差异很小或无甚区分，则电压表接于1-1′处或2-2′处均可。

三、仪器设备

电路分析试验箱 一台

直流毫安表 一只

数字万用表 一只

四、试验容与步骤

测定线性电阻的伏安特性：

按图1-5接好线路，经检查无误后，接入直流稳压电源，调整输出电压依次为表1-1中所列数值，并将测量所得对应的电流值记录于表1-1中。

图1-5

表1-1

U

U(V)

I(mA)

0

2

4

6

8

10

测定半导体二极管的伏安特性：

选用2CK型一般半导体二极管作为被测元件，试验线路如图1-6(a)(b)所示。图中电阻R为限流电阻，用以保护二极管。在测二极管反向特性时，由于二极管的反向电阻很大，流过它的电流很小，电流表应选用直流微安档。

R

R

R

A A

+

-

200Ω

200Ω

2CK

E

V

+

-

V

E

2CK

(a) 图1-6 (b)

正向特性

按图1-6(a)接线，经检查无误后，开启直流稳压源，调整输出电压，使电流表读数分别为表1-2中的数值，对于每一个电流值测量出对应的电压值，记入表1-2中，为了便于作图在曲线的弯曲部位可适当多取几个点。

I(mA)

I(mA)

0 1?A

10?A

100?A

1

3

10

20

30

40

50…

…90

150

U

〔V〕

反向特性

按图1-6(b)接线，经检查无误后，接入直流稳压电源，