電路分析實驗箱--雙口網(wǎng)絡(luò)測試

一、實驗?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(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)。