電路分析實(shí)驗(yàn)箱--雙口網(wǎng)絡(luò)測(cè)試
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
1、加深理解雙口網(wǎng)絡(luò)的基本理論。
2、掌握直流雙口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)的測(cè)量技術(shù)。
二、原理說明
對(duì)于任何一個(gè)線性網(wǎng)絡(luò)，我們所關(guān)心的往往只是輸入端口和輸出端口電壓和電流間的相互關(guān)系，通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法求取一個(gè)極其簡(jiǎn)單的等效值雙口電路來替代原網(wǎng)絡(luò)，此即為“黑盒理論”的基本內(nèi)容。
1、一個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)兩端口的電壓和電流四個(gè)變量之間的關(guān)系，可以用多種形式的參數(shù)方程來表示。本實(shí)驗(yàn)采用輸出口的電壓U2和電流I2作為自變量，以輸入口的電壓U1和電流I1作為應(yīng)變量，所得的方程稱為雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸方程，如圖13-1所示的無源線性雙口網(wǎng)絡(luò)（又稱為四端網(wǎng)絡(luò)）的傳輸方程為：
圖13-1
U1=AU2+BI2
I1=CU2+DI2
式中的A、B、C、D為雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)，其值完全決定于網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及各支路元件的參數(shù)值，這四個(gè)參數(shù)表征了該雙口網(wǎng)絡(luò)的基本特性，它們的含義是：
A=
U1/U2 （令I(lǐng)2=0，即輸出口開路時(shí)）
B=
U1/I2 （令U2=0，即輸出口短路時(shí)）
C=
I1/U2 （令I(lǐng)2=0，即輸出口開路時(shí)）
D=
I1/I2 （令U2=0，即輸出口短路時(shí)）
由上可知，只要在網(wǎng)絡(luò)的輸入口加上電壓，在兩個(gè)端口同時(shí)測(cè)量其電壓和電流，即可求出A、B、C、D四個(gè)參數(shù)，此即為雙端口同時(shí)測(cè)量法。
2、若要測(cè)量一條遠(yuǎn)距離輸電線構(gòu)成的雙口網(wǎng)絡(luò)，采用同時(shí)測(cè)量法就很不方便，這時(shí)可采用分別測(cè)量法，即先在輸入口加電壓，而將輸出口開路和短路，在輸入口測(cè)量電壓和電流，由傳輸方程可得：
R10=
U10/I10=
A/C（令I(lǐng)2=0，即輸出口開路時(shí)）
R1S=
U1S/I1S=
B/D (令U2=0，即輸出口短路時(shí)）
然后在輸出口加電壓測(cè)量，而將輸入口開路和短路，此時(shí)可得
R20=
U20/I20=D/C（令I(lǐng)2=0，即輸入口開路時(shí)）
R2S=
U2S/I2S=B/A（令U2=0，即輸入口開路時(shí)）
R10、R1S、R20、R2S分別表示一個(gè)端口開路和短路時(shí)，另一端口的等效輸入電阻，這四個(gè)參數(shù)有三個(gè)是獨(dú)立的（ ∵R10/R20=R1S/R2S=A/D）即AD—BC=1。
至此，可求出四個(gè)傳輸參數(shù)：
，
，
，
3、雙口網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)后的等效雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)亦可采用前述的方法之一求得，從理論推出兩雙口網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)后的傳輸參數(shù)與每一個(gè)參加級(jí)聯(lián)的雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)之間有如下的關(guān)系：
A=A1A2+B1C2 B=A1A2+B1D2
C=C1A2+D1C2 D=C1B2+D1D2
三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
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序號(hào) |
名稱 |
型號(hào)與規(guī)格 |
數(shù)量 |
備注 |
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1 |
可調(diào)直流穩(wěn)壓電源 |
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2 |
數(shù)字直流電壓表 |
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3 |
數(shù)字直流毫安表 |
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4 |
雙口網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)電路板 |
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四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
雙口網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)線路如圖13-2所示。
圖13-2
將直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓調(diào)到10V，作為雙口網(wǎng)絡(luò)的輸入。
1、按同時(shí)測(cè)量法分別測(cè)定兩個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)A1、B1、C1、D1和A2、B2、C2、D2，并列出它們的傳輸方程。
雙
口
網(wǎng)
絡(luò)
I |
輸出端開路
I12=0 |
測(cè)量值 |
計(jì)算值 |
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U110（V） |
U120（V） |
I110（mA） |
A1 |
B1 |
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|
輸出端短路
U12=0 |
U11S（V） |
I11S（V） |
I12S（mA） |
C1 |
D1 |
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雙
口
網(wǎng)
絡(luò)
Ⅱ |
輸出端開路
I22=0 |
測(cè)量值 |
計(jì)算值 |
|
U210（V） |
U220（V） |
I210（mA） |
A2 |
B2 |
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|
|
|
|
輸出端短路
U22=0 |
U21S（V） |
I21S（V） |
I22S（mA） |
C2 |
D2 |
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2、將兩個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)后，用兩端口分別測(cè)量法測(cè)量級(jí)聯(lián)后等效雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)A、B、C、D，并驗(yàn)證等效雙口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)與級(jí)聯(lián)的兩個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)之間的關(guān)系。
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輸出端開路I2=0 |
輸出端短路U2=0 |
計(jì)算
傳輸
參數(shù) |
U10
(V) |
I10
(V) |
R10
(V) |
U1S
(V) |
I1S
(V) |
R1S
(V) |
|
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輸入端開路I1=0 |
輸入端短路U1=0 |
U20
(V) |
I20
(mA) |
R20
(KΩ) |
U2S
(V) |
I2S
(mA) |
R2S
(KΩ) |
A=
B=
C=
D= |
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五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
1、用電流插頭插座測(cè)量電流時(shí)，要注意判別電流表的極性及選取適合的量程（根據(jù)所給的電路參數(shù)，估算電流表量程）。
2、兩個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)級(jí)聯(lián)時(shí)，應(yīng)將一個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)I的輸出端與另一雙口網(wǎng)絡(luò)的輸入端聯(lián)接。
六、預(yù)習(xí)思考題
1、試述雙口網(wǎng)絡(luò)同時(shí)測(cè)量法與分別測(cè)量法的測(cè)量步驟、優(yōu)缺點(diǎn)及其適用情況。
2、本實(shí)驗(yàn)方法可否用于交流雙口網(wǎng)絡(luò)的測(cè)定？
七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1、完成對(duì)數(shù)據(jù)表格的測(cè)量和計(jì)算任務(wù)。
2、列出參數(shù)方程。
3、驗(yàn)證級(jí)聯(lián)后等效雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)與級(jí)聯(lián)的兩個(gè)雙口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)之間的關(guān)系。
4、總結(jié)、歸納雙口網(wǎng)絡(luò)的測(cè)試技術(shù)。
