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電路分析實驗箱-雙口網(wǎng)絡(luò)測試

一、實驗?zāi)康?/strong>
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)的測量技術(shù)。
二、原理說明
對于任何一個線性網(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(luò)，此即為“黑盒理論”的基本內(nèi)容。
1.一個雙口網(wǎng)絡(luò)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(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）
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(luò)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(yuǎn)距離輸電線構(gòu)成的雙口網(wǎng)絡(luò)，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(luò)級聯(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)級聯(lián)后的傳輸參數(shù)與每一個參加級聯(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、實驗設(shè)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(luò)實驗電路板      
四、實驗內(nèi)容
雙口網(wǎng)絡(luò)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(luò)的輸入。
1.按同時測量法分別測定兩個雙口網(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
         
 
雙
口
網(wǎng)
絡(luò)
Ⅱ		 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(luò)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(luò)的傳輸參數(shù)A、B、C、D，并驗證等效雙口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)與級聯(lián)的兩個雙口網(wǎng)絡(luò)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(luò)級聯(lián)時，應(yīng)將一個雙口網(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(luò)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(wù)。
2.列出參數(shù)方程。
3.驗證級聯(lián)后等效雙口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)與級聯(lián)的兩個雙口網(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)的測試技術(shù)。
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