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電路分析實驗箱-雙口網(wǎng)絡測試

一、實驗目的
1.加深理解雙口網(wǎng)絡的基本理論。
2.掌握直流雙口網(wǎng)絡傳輸參數(shù)的測量技術(shù)。
二、原理說明
對于任何一個線性網(wǎng)絡,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,通過實驗測定方法求取一個極其簡單的等效值雙口電路來替代原網(wǎng)絡,此即為“黑盒理論”的基本內(nèi)容。
1.一個雙口網(wǎng)絡兩端口的電壓和電流四個變量之間的關(guān)系,可以用多種形式的參數(shù)方程來表示。本實驗采用輸出口的電壓U2和電流I2作為自變量,以輸入口的電壓U1和電流I1作為應變量,所得的方程稱為雙口網(wǎng)絡的傳輸方程,如圖13-1所示的無源線性雙口網(wǎng)絡(又稱為四端網(wǎng)絡)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)絡的傳輸參數(shù),其值完全決定于網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)及各支路元件的參數(shù)值,這四個參數(shù)表征了該雙口網(wǎng)絡的基本特性,它們的含義是:
A= U1/U2 (令I(lǐng)2=0,即輸出口開路時)
B= U1/I2 (令U2=0,即輸出口短路時)
C= I1/U2 (令I(lǐng)2=0,即輸出口開路時)
D= I1/I2 (令U2=0,即輸出口短路時)
由上可知,只要在網(wǎng)絡的輸入口加上電壓,在兩個端口同時測量其電壓和電流,即可求出A、B、C、D四個參數(shù),此即為雙端口同時測量法。
2.若要測量一條遠距離輸電線構(gòu)成的雙口網(wǎng)絡,采用同時測量法就很不方便,這時可采用分別測量法,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)
R1S= U1S/I1S=B/D (令U2=0,即輸出口短路時)
然后在輸出口加電壓測量,而將輸入口開路和短路,此時可得
R20= U20/I20=D/C(令I(lǐng)2=0,即輸入口開路時)
R2S= U2S/I2S=B/A(令U2=0,即輸入口開路時)
R10、R1S、R20、R2S分別表示一個端口開路和短路時,另一端口的等效輸入電阻,這四個參數(shù)有三個是獨立的( ∵R10/R20=R1S/R2S=A/D)即AD—BC=1。
至此,可求出四個傳輸參數(shù):
,,, 
3.雙口網(wǎng)絡級聯(lián)后的等效雙口網(wǎng)絡的傳輸參數(shù)亦可采用前述的方法之一求得,從理論推出兩雙口網(wǎng)絡級聯(lián)后的傳輸參數(shù)與每一個參加級聯(lián)的雙口網(wǎng)絡的傳輸參數(shù)之間有如下的關(guān)系:
A=A1A2+B1C2      B=A1A2+B1D2
C=C1A2+D1C2      D=C1B2+D1D2
三、實驗設備

序號 名稱 型號與規(guī)格 數(shù)量 備注
1 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源      
2 數(shù)字直流電壓表      
3 數(shù)字直流毫安表      
4 雙口網(wǎng)絡實驗電路板      
四、實驗內(nèi)容
雙口網(wǎng)絡實驗線路如圖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)絡的輸入。
1.按同時測量法分別測定兩個雙口網(wǎng)絡的傳輸參數(shù)A1、B1、C1、D1和A2、B2、C2、D2,并列出它們的傳輸方程。



網(wǎng)

I
輸出端開路
I12=0
測量值 計算值
U110(V) U120(V) I110(mA) A1 B1
         
輸出端短路
U12=0
U11S(V) I11S(V) I12S(mA) C1 D1
         
 


網(wǎng)

輸出端開路
I22=0
測量值 計算值
U210(V) U220(V) I210(mA) A2 B2
         
輸出端短路
U22=0
U21S(V) I21S(V) I22S(mA) C2 D2
         
2.將兩個雙口網(wǎng)絡級聯(lián)后,用兩端口分別測量法測量級聯(lián)后等效雙口網(wǎng)絡的傳輸參數(shù)A、B、C、D,并驗證等效雙口網(wǎng)絡傳輸參數(shù)與級聯(lián)的兩個雙口網(wǎng)絡傳輸參數(shù)之間的關(guān)系。
輸出端開路I2=0 輸出端短路U2=0 計算
傳輸
參數(shù)
U10
(V)
I10
(V)
R10
(V)
U1S
(V)
I1S
(V)
R1S
(V)
           
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=
           
五、實驗注意事項
1.用電流插頭插座測量電流時,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)。
2.兩個雙口網(wǎng)絡級聯(lián)時,應將一個雙口網(wǎng)絡I的輸出端與另一雙口網(wǎng)絡的輸入端聯(lián)接。
六、預習思考題
1.試述雙口網(wǎng)絡同時測量法與分別測量法的測量步驟、優(yōu)缺點及其適用情況。
2.本實驗方法可否用于交流雙口網(wǎng)絡的測定?
七、實驗報告
1.完成對數(shù)據(jù)表格的測量和計算任務。
2.列出參數(shù)方程。
3.驗證級聯(lián)后等效雙口網(wǎng)絡的傳輸參數(shù)與級聯(lián)的兩個雙口網(wǎng)絡傳輸參數(shù)之間的關(guān)系。
4.總結(jié)、歸納雙口網(wǎng)絡的測試技術(shù)。

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