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实验一元件伏安特性的测试 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。
一、 实验目的 1. 掌握线性电阻元件，非线性电阻元件及电源元件伏安特 性的测量方法。
2. 学习直读式仪表和直流稳压电源等设备的使用方法。
二、 实验说明 电阻性元件的特性可用其端电压 U 与通过它的电源 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。
如果将这种关系表示在 U~I 平面上，则称为伏安特性曲线。
1 .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，所有线性电阻元件都具有这种特性。
() U s 鞋 U U s 一 (a ) 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、电流不服从欧姆定律。半导体二极管的电 路符号用一「一表示，其伏安特性如图 1 - 2 所示。由图可见, 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 ( b ) 图 1 - 3 2 •电压源 能保持其端电压为恒定值且内部没有能量损失的电压源称 为理想电压源。理想电压源的符号和伏安特性曲线如图 1 所示。
理想电压源实际上是存在的，实际电压源总具有一定的能 量损失，这种实际电压源可以用理想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: 3( a)
2
U U s IR s 式中电阻 R s 为实际电压源的内阻，上式的关系曲线如图 1 - 3b 所示。显然实际电压源的内阻越小， 其特性越接近理想电压源。
实验箱内直流稳压电源的内阻很小，当通过的电流在规定的范 围内变化时，可以近似地当作理想电压源来处理。
T 1 2
图 1 - 4 3 •电压、电流的测量 用电压表和电流表测量电阻时，由于电压表的内阻不是无 穷大，电流表的内阻不是零。所以会给测量结果带来一定的方 法误差。
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，而且含有电流表内阻上的 电压降，因此电压表的读数较实际值为在，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 的阻值比电流表的内阻大得多时，电压表 宜接在 1 — 1 /处，当电压表的内阻比 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，如果这两种接法电压表 的读数差别很小，甚至无差别，即可接在 1 — 1 /处。如果两种 接法电流表的读数差别很小或无甚区别，则电压表接于 1 — 1 处或 2 — 2 /处均可。
三、仪器设备 1 •电路分析实验箱 一台 2 .直流毫安表 一只 3 、数字万用表 一只
图 1 — 5 四、实验内容与步骤 1. 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， 调节输出电压依次为表 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。
表 1 — 1 U （ V ）
6 9 12 15 18 I ( mA )
2. 测定半导体二极管的伏安特性：
选用 2CK 型普通半导体二极管作为被测元件， 实验线路如
3
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。
图 1 - 6 1) 正向特性 按图 1-6(a) 接线，经检查无误后，开启直流稳压源，调节输出 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 部位可适当多取几个点。
表 1-2
0 1 nA 10 nA 100 出 A ] 3
20 30 40 刊- —30
表 1-3 中。
3 .测定理想电压源的伏安特性 实验采用直流稳压电源作为理想电压源，因其内阻在和外电 路电阻相比可以忽略不计的情况下， 其输出电压基本维持不变， 可以把直流稳压电源视为理想电压源，按图 1-7 接线，其中 Ri=1K Q 为限流电阻， R 2 作为稳压电源的负载。
接入直流稳压电源，并调节输出电压 E=27V ，由大到小改变电 阻 R 2 的阻值，使其分别等于 6K 、 5K 、 4K 、 3K 、 2K 、 1K ，将 相应的电压、电流数值记入表 1-4 中。
表 1 — 4 R 2 ( Q ) 6K 5K 4K 3K 2K 1K U(V)
I(mA)
表 1 — 3 U(V) 4 6 10 15 20 1( g A)
2) 反向特性 按图 1-6(b) 接线，经检查无误后，接入直流稳压源，调节输 出电压为表 1-3中所列数值，并将测量所得相应的电流值记入
4. 定实际电压源的伏安特性 首先选取一个 51 Q 的电阻，作为直流稳压电源的内阻与稳 压电源串联组成一个实际电压源模型，其实验线路如图 1-8 所 示。其中负载电阻取 620 Q 、 510 Q 、 390 Q 、 300 Q 、 200 Q 、 100 Q 各值。实验步骤与前项相同，测量所得数据填入表 1-5 中。1OO-62OQ
4
+ J : —1 ―(rnAj ----------
I Q b R 1 100-620^
51D [[ F 图 1 — 8 表 1-5
R 2 ( Q ) 开路 620 510 390 300 200 100 U(V) 10
I(mA) 0
四、思考题 有一个线性电阻 R=200 Q, 用电压表、电流表测电阻 R ,已知 电压表内阻 R V
=10K Q, 电流表内阻 R A =0.2 Q ，问电压表与电 流表怎样接法其误差较小？ 五、实验报告要求 1. 用坐标纸画出各元件的伏安特性曲线， 并作出必要的分 析。
2. 回答思考题，并画出测量电路图。
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实验二基尔霍夫定律 一、 实验目的 1 .验证基尔霍夫电流、电压定律，加深对基尔霍夫定律的理 解。
2. 加深对电流、电压参考方向的理解。
二、 实验原理 基尔霍夫定律是集总电路的基本定律。它包括电流定律和电 压定律。
基尔霍夫电流定律 （ KCL）
:在集总电路中，任何时刻，对任 节点，所有支路电流的代数和恒等于零。
三、 仪器设备 1 .电路分析实验箱 一台 2 .直流毫安表 二只 3. 数字万用表 一台 2 .按图 2-1 所示接线。
3 .按图 2-1 分别将 E 1 、 E 2 两路直流稳压电源接入电路。
4.
将直流毫安表串联在 1 1 、 1 2 、 1 3 支路中（ 注意：直流毫 I 3 安表的“ + 、 - ”极与电流的参考方向 ）
，设各电阻两端电压 U R1 、 U R1 、 U R1 与流过其电流为关联参考方向。
5.
认连线正确后，再通电，将直流毫安表的值记录在表 2-1 内。
6 .用数字万用表分别测量两路电源及电阻元件上的电压值， 记录在表 2-1 内 表 2 - 1 被测量 I 1 (mA) I 2 (mA) I 3 (mA) U R1 (V) U R2 (V) U R3 (V) 计算值
测量值
相对误差
注：相对误差 =（| 测量值 |-| 计算值 |）/1 计算值 | * 100% p R 1
= 5.1K Q I 2
R 2
=5.1K Q R 3
=4.7K Q +_L —E 1
=5V 五、实验报告要求 1 .选定实路电路中的任一节点， 将测量数据代入基尔霍夫 电流定律加以验证。
2 .选定实验电路中的任一闭合电路， 将测量数据代入基尔 霍夫电压定律，加以验证。
3 .将计算值与测量值比较，分析误差原因。实验三叠加定理 由于功率是电压或电流的二次函数，因此叠加定理不能用 来直接计算功率。例如在图 3 - 1 中一、 实验目的 1. 验证叠加定理 2. 正确使用直流稳压电源和万用电表。
二、 实验原理 叠加原理不仅适用于线性直流电路，也适用于线性交流电 路，为了测量二 r- E 2
=12V 四、实验内容与步骤 1 .实验前先任意设定三条支路的电流参考方向， 可米用如图 2-1 中 1 仆 1 2 、 I 3 所示。
图 3 - 1 6
方便，我们用直流电路来验证它。叠加原理可简 述如下：
在线性电路中，任一支路中的电流 （ 或电压 ）
等于电路中各 个独立源分别单独作用时在该支路中产生的电流 （ 或电压 ）
的代 数和，所谓一个电源单独作用是指除了该电源外其他所有电源 的作用都去掉，即理想电压源所在处用短路代替，理想电流源 所在处用开路代替， 但保留它们的内阻， 电路结构也不作改变。
(b) (c) 1 1 1 1 1 1 1
2 1
2 1
2 1
3 1
3 1
3 显然 P R 1
（I 1 ）
2 R 1 （h ）
2 R 三、 仪器设备 1 •电路分析实验箱 一台 2 .直流毫安表 二只 3 .数字万用表 一台 四、 实验内容与步骤
1 •实验箱电源接通 220V 电源，调节输出电压，使第一路 输出端电压 E 1 = 10V ;第二路输出电压 E 2 = 6V ,（须用万用表 重新测定），断开电源开关待用。按图 3 - 2 接线，经教师检查
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线路后，再接通电源开关。
2 •测量 E i 、 E 2 同时作用和分别单独作用时的支路电流 1 3 并将数据记入表格 3 - 1 中。
注意：一个单独作用时，另一个电源需从电路中取出，并 将空出的两点用导线连起来。还要注意电流（或电压）的正、 负极性。（注意：用指针表时，凡表针反偏的表示该量的实际方 向与参考方向相反，应将表针反过来测量，数值取为负值。
4 •选一个回路，测定各元件上的电压，将数据记入表格 3 - 1 中。
表 3 — 1
实验值 计算值 丨 3 (mA) U R 1 (V) U R2 (V) U R3 (V) I 3 (mA) U R 1 (V) U R2 (V) U R 3 (V) E 1 、E 2 同 时作用
E 1 单独作 用
E 2 单独作 用
五、实验报告要求 1 •用实验数据验证支路的电流是否符合叠加原理， 并对实 验误差进行适当分析。
2 .用实测电流值、电阻值计算电阻 R 3 所消耗的功率为多 少？能否直接用叠加原理计算？试用具体数值说明之。
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实验四戴维南定理 一、 实验目的 1. 验证戴维南定理 2. 测定线性有源一端口网络的外特性和戴维南等效电路 的外特性。
二、 实验原理 戴维南定理指出：任何一个线性有源一端口网络，对于外 电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻的串联形式代替， 理想电压源的电压等于原一端口开路电压 U oc ，其电阻（又称 等效内阻）等于网络中所有独立源置零时的入端等效电阻 R eq, 见图 4 — 1 。
图 4 — 1 1. 开路电压的测量方法 方法一：直接测量法。当有源二端网络的等效内阻 R eq 与 电压表的内阻 R v 相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量 开路电压。
方法二：补偿法。其测量电路如图 4 — 2 所示， E 为高精度 的标准电压源， R 为标准分压电阻箱， G 为高灵敏度的检流计。
调节电阻箱的分压比， C 、 d 两端的电压随之改变，当 U cd = U ab 时，流过检流计 G 的电流为零，因此 分压比 K 就查可求得开路电压 U ab ,因为电路平衡时 | G =
0 ,不 消耗电能，所以此法测量精度较高。
2 .等效电阻 R eq 的测量方法 对于已知的线性有源一端口网络，其入端等效电阻 R eq 可 以从原网络计算得出，也可以通过实验测出，下面介绍几种测 量方法：
方法一：将有源二端网络中的独立源都去掉，在 ab 端外加 一已知电压 U ，测量一端口的总电流 I ，则等效电阻 R eq
= U 。
实际的电压源和电流源都具有一定的内阻，它并不能与电 源本身分开，因此在去掉电源的同时， 也把电源的内阻去掉了， 无法将电源内阻保留下来，这将影响测量精度，因而这种方法 只适用于电压源内阻较小和电流源内阻较大的情况。
方法二：测量 ab 端的开路电压 U oc 及短路电流 I sc 则等效 电阻 R eq = U oc /| sc
1,
「■
—X 1 ( [)诚| 源二1 - r 邑 f " 1
hlo
i_ —
U
ab U
cd — R ^E KE R 1 R 2 式中 K R 2 R 1 R 2 为电阻箱的分压比。根据标准电压 图 4 — 彼厠电路
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这种方法适用于测量 ab 端等效电阻 R eq 较大，而短路电流 不超过额定值的情形，否则有损坏电源的危险。
根据戴维南定理将 AB 以左的电路化简为戴维南等效电路。即 计算图示虚线部分的开路电压 U OC , 等效内阻 R eq 及 A 、 B 直接
图 4 — 3 方法三：两次电压测量法 测量电路如图 4 — 3 所示，第一次测量 ab 端的开路电压 U OC ,
第二次在 ab 端接一已知电阻 R L
(负载电阻)，测量此时 a 、 b 端的负载电压 U ，贝 U a 、 b 端的等效电阻 R eq 为：
R eq oc 1)R L
第三种方法了克服了第一和第二种方法的缺点和局限性， 在实际测量中常被采用。
3. 如果用电压等于开路电压 U OC 的理想电压源与等效电阻 R eq 相串联和电路(称为戴维南等效电路， 参见图 4 — 4 )来代替 原有源二端网络，则它的外特性 U=f(l) 应与有源二端网络的外 特性安全相同。实验原理电路见图 4 — 5b 。
三、预习内容 在图 4 — 5( a )中设 E j = 10V , E 2
= 6V , R 1
R 2
1K Q ------------
(b) 图 4 — 5 四、仪器设备 1 •电路分析实验箱 一台 2 .直流毫安表 3 .数字万用表 一只 .一-台 短路时的短路电流 图 4 — 4 確测电路 I sc 之值，填入自拟的表格中。
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五、实验内容与步骤 1. 用戴维南定理求支路电流 1 3 测定有源二端网络的开路电压 U oc 和等效电阻 R eq 按图 4 - 5 ( a )接线，经检查无误后，采用直接测量法测定 有源二端网络的开路电压 U oc 。电压表内阻应远大于二端网络 的等效电阻 R eq 。
用两种方法测定有源二端网络的等效电阻 R eq A .采用原理中介绍的方法二测量：
首先利用上面测得的开路电压 U °c 和预习中计算出的 &q 估算网络的短路电流 I sc 大小，在 I sc 之值不超过直流稳压电源 电流的额定值和毫安表的最大量限的条件下，可直接测出短路 电流，并将此电路短路电流 I sc 数据记入表格 4 — 1 中。
B .采用原理中介绍的方法三测量：
接通负载电阻 R L , 调节电位器 R 4 ，使 R L
= 1K Q, 使毫安 表短接，测出此时的负载端电压 U ，并记入表格 4 — 1 中。
表 4 — 1 项目 U oc (V) U ( V ) I sc (mA) R eq ( Q ) 数值
况下，测量相应的负载电压和流过负载的电流，共取五个点将 数据记入自拟的表格中。测量时注意，为了避免电表内阻的影 响，测量电压 U 时，应将接在 AC间的毫安表短路，测量电流 主 I 时，将电压表从 A 、 B 端拆除。若采用万用表进行测量， 要 特别注意换档。
3. 测定戴维南等效电路的外特性。
将另一路直流稳压电源的输出电压调节到等于实测的开路 电压 U oc 值，以此作为理想电压源，调节电位器 R 6 ,使 R 5
R 6
R eq ，并保持不变，以此作为等效内阻，将两者串联 起来组成戴维南等效电路。按图 4 — 5 ( b )接线，经检查无误 后，重复上述步骤测出负载电压和负载电流，并将数据记入自 拟的表格中。
六、实验报告要求 1• 应用戴维南定理，根据实验数据计算 R 3 支路的电流丨 3 ，并与 计算值进行比较。
2• 在同一坐标纸上作出两种情况下的外特性曲线，并作适当分 析。判断戴维南定理的正确性取 A 、 B 两次测量的平均值作为 R eq ( | 3 的计算在实验报 告中完成) 2. 测定有源二端网络的外特性 调节电位器 R 4 即改变负载电阻 R L 之值，在不同负载的情
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实验五运算放大器和受控源 一、 实验目的 1. 获得运算放大器有源器件的感性认识。
2. 测试受控源特性，加深对它的理解。
二、 实验说明 1 .运算放大器是一种有源三端元件，图 5 - 1 ( a )为运放的电 路符号。
F V Uo
( a ) (b) 图 5 - 1 它有两个输入端，一个输出端和一个对输入和输出信号的 参考地线端。"+ ”端称为非倒相输入端，信号从非倒相输入端 输入时，输出信号与输入信号对参考地线来说极性相同。
“-” 端称为倒相输入端，信号从倒相输入端输入时，输出信号与输 入信号对参考地线来说极性相反。运算放大器的输出端电压 U o A(U b U a ) 其中 A 是运算放大器的开环电压放大倍数。在理想情况下， A 和输入电阻 R in 均为无穷大，因此有 U b U a 上述式子说明：
(1) 运算放大器的“ + ”端与“-”端之间等电位，通常 称为“虚短路”。
(2) 运算放大器的输入端电流等于零。称为“虚断路” 此外，理想运算放大器的输出电阻为零。这些重要性质是 简化分析含运算放大器电路的依据。
除了两个输入端、一个输出端和一个参考地线端外，运算 放大器还有相对地线的电源正端和电源负端。运算放大器的工 作特性是在接有正、负电源(工作电源)的情况下才具有的。
运算放大器的理想电路模型为一受控源。如图 5 - 1 所示。在它的外部接入不同的电路元件可以实现信号的模拟运 算或模拟变换，它的应用极其广泛。含有运算放大器的电路是 一种有源网络，在电路实验中主要研究它的端口特性以了解其 功能。本次实验将要研究由运算放大器组成的几种基本受控源 电路。
5 — 2 所示的电路是一个电压控制型电压源( 运算放大器的“ + ”和“-”端为虚短路，有 U a U b U 1 VCVS )。
i b U b R n 0 , U a R in (b) 由于 故 又因 所以 U b U 1 i R2 R 2 R 2 i
R1 i
R2 U2 i
R1 R 1 i
R2 R 2 i
R2 ( R 1 R 2 )
U 1 R 2 (R 1 R 2 )
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U 2 l i即运算放大器的输出电压 u 2 受输入电压 u 1 的控制，它的理 g m 具有电导的量纲称为转移电导。
图 5 - 4 所示电路中，输入、 输出无公共接地点，这种联接方式称为浮地联接。
图 5 - 5 想电路模型如图 5 - 3 所示。其电压比 U 2 1 R_ U i R 2 卩无量纲，称为电压放大倍数。该电路是一个非倒相比例 放大器，其输入和输出端钮有公共接地点。这种联接方式称为 共地联接。
3 •将图 5 - 2 电路中的 R i 看作一个负载电阻，这个电路就 成为一个电压控制型电流源（ VCCS ）如图 5 - 4 所示，运算放 大器的输出电流 U a U i i s I R R R 即 I s 只受运算放大器输入电压 U i 的控制，与负载电阻 R L 无关。
图 5 - 5 是它的理想电路模型。比例系数：
图 5 — 6 图 5 - 7 4 •一个简单的电流控制型电压源（ CCVS ）电路如图 5 - 6 所示。由于运算放大器的“ + ”端接地，即 U b 0 ，所以“-” 端电压 U a 也为零，在这种情况下，运算放大器的“-”端称为 “虚地点”，显然流过电阻 R 的电流即为网络输入端口电流 | 1 , 运算放大器的输出电压 U 2
l i R ，它受电流 1 1 所控制。图 5 — 7 是它的理想电路模型。其比例系数：
U i
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5 .运算放大器还可构成一个电流控制电流源（ CCCS ）如 图 5 - 8 所示，由于 u c
i R2 R 2
i 1
R 2
叫-尽
即输出电流 i s 受输入端口电流 i i 的控制，与负载电阻 R L 无关。
它的理想电路模型如图 5 — 9 所示。其电流比 L 1 电 i 1 R 3 无量纲称为电流放大系数。这个电路实际上起着电流放大的 作用，联接方式为浮地联接。
6 •本次实验中，受控源全部采用直流电源激励（输入）
，对于 交流电源激励和其它电源激励，实验结果完全相同。由于运算 放大器的输出电流较小， 因此测量电压时必须用高内阻电压表， 如用万用表等。
三、仪器设备 四、实验内容与步骤 1. 测试电压控制电压源和电压控制电流源特性。
实验线路及参数如图 5 — 10所示。
表 5 — 1 给定值 U 1 ( V ) 0 0.5 1 1.5 2 2.5 VCVS 测量值 U 2 ( V )
计算值 □ /
VCCS 测量值 I s ( mA )
计算值 g m (s) /
①电路接好后，先不给激励电源 U^i ，将运算放大器“ + ”端对 地短路，接通实验箱电源工作正常时，应有 u 2
= 0 和 I s = 0 。
② 接入激励电源 5，取 U 1 分别为 0.5V 、 1V 、 1.5V 、 2V 、 2.5V （操作时每次都要注意测定一下），测量 U 2 及 I s 值并逐一记入 表 5 — 1 中。
③保持 U i 为 1.5V ，改变 R i （即 R L ）
的阻值，分别测量 U 2 及 I s 值并逐一记入表 5 — 2 中。
表 5 — 2 1 . 2 . 3 . 电路分析实验箱 一台 直流毫安表 二只 数字万用表 图 5 — 10
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给定值 R 1 ( K Q) 1 2 3 4 5 VCVS 测量值 U 2 ( V )
计算值 □ /
VCCS 测量值 I s ( mA )
计算值 g m (S ) /
④核算表 5 — 1 和表 5 — 2 中的各□和 g m 值，分析受控源特性。
2. 测定电流控制电压源特性 实验电路如图 5 — 11 所示，输入电流由电压源 U S 与串联电阻 Ri 所提供。
① 给定 R 为 1K Q, U s 为 1.5V ，改变 R i 的阻值，分别测量 1
1 和 U 2 的值，并逐一记录于表 5 — 3 中，注意U 2 的实际方向。
表 5 — 3 给定值 R i ( K Q) 1 2 3 4 5 测量值 l 1 ( mA)
U 2 ( V )
计算值 r m ( Q)
② 保持 U s 为 1.5V ,改变改变 R i 为 1K Q 的阻值，分别测量 1 1 和 U 2 的值，并逐一记录于表 5 — 4 中。
表 5 — 4 给定值 R ( K Q) 1 2 3 4 5 测量值 1 1 (mA)
U 2 ( V )
计算值 r m ( Q)
③ 核算表 5 — 3 和表 5 — 4 中的各 r m 值，分析受控源特性。
2. 测试电流控制电流源特性，实验电路及参数如图 5 — 12 所 示。
① 给定 U s 为 1.5V , R i 为 3K Q, R 2 和 R 3 为 1 K Q, 负载分 别到 0.5 K Q 、 2 K Q 、 3 K Q 逐一测量并测量 I 1 和 | 2 的数值。
② 保持 U s 为 1.5V , &为 1K Q, R 2 和 R 3 为 1 K Q, 分别 取 R i
为 3 K Q 、 2.5 K Q 、 2 K Q 、 1.5 K Q 、 1K Q, 逐一测量并测 量 1 1 和I 2 的数值。
③ 保持 U s 为 1.5V , R L 为 1K Q 、 R i 为 3K Q, 分别取 R 2 （或 R 3 ）为 1 K Q 、 2 K Q 、 3 K Q 、 4 K Q 、 5K Q, 逐一测量并记录 1 1
和 I 2 的数值。以上各实验记录表格仿前自拟。
④ 核算各种电路参数下的 a 值，分析受控源特性。
五、 注意事项 1 . 实验电路确认无误后，方可接通电源，每次在运算放大 器外部换接电路元件时，必须先断开电源。
2 •实验中，作受控源的运算放大器输出端不能与地端短接。
1. 做电流源实验时，不要使电流源负载开路。
六、 实验报告要求 1. 整理各组实验数据，并从原理上加以讨论和说明。
2. 写出通过实验对实际受控源特性所加深的认识。
3 •试分析引起本次实验数据误差的原因。
15
16
实验六一阶、二阶动态电路
即：当 很小时，输出电压 U se 近似与输入电压 U sr 对时间的导
数成正比，所以称图 8 - 1 电路为“微分电路”
、实验说明 1. 用示波器研究微分电路和积分电路。
（ 1 ）微分电路 微分电路在脉冲技术中有广泛的应用。在图 8 - 1 电路中, u se
Ri RC dU£
( 1 ) dt
图 8 — 1 图 8 - 2 （ 2 ）积分电路 将图 8 - 1 电路中的 R 、 C 位置对调，就得到图 8 - 2 电路。
电路中
即输出电压 U se 与电容电压 U e 对时间的导数成正比。当电 1 1 U R 1
U se idt R dt U R dt ( 4 ) C C R RC
路的时间常数 RC 很小， U e
>> U se 时，输入电压 U sr 与电 容电压 U e 近似相等。
U sr ~ U e (2) 将（ 2 ）代入（ 1 ）得 u
se dt (3) 即输出电压 U se 电阻电压 U R 对时间的积分成正比。
汉电路的时间常数 RC 很大、 U R
>> U se 时，输入电压 U sr 与电阻电压 U R 近似相等， U sr ~ U R
（ 5 ）
将（ 5 ）代入（ 4 ）时 、实验目的 1 .加深对 RC 微分电路和积分电路过渡过程的理解。
2 .研究 R 、 L 、 C 电路的过渡过程。
1 17
下的振荡角频率，习惯上称为无阻尼振荡电路的固有角频率,Usc
RC Usrdt
(6) 在 R 0 时，放电电路的固有振荡角频率 将随 即：当 很大时，输出电压 U se 近似与输入电压 U sr 对时间的积 R 2L 增加而下降; 分成正比，所以称图 8 - 2 电路为“积分电路”。
2 . R 、 L 、 C 电路的过度过程。
( 1 )将图 8 — 3 电路接至直流电压，当电路参数不同时, 电路的过渡过程有不同的特点：
当电阻 R 0 过程 图 8 - 3 ■II 当 R 2 L 时，过渡过程中的电压、电流具有非周期振 \ C 荡的特点。
2J 丄时，过渡过程中的电压、电流具有“衰减振荡” C 的特点：此时衰减系数 2L 0 是在 R = 0 情况 vLC 就变为非振荡性质了。
( 2 )将图 8 — 4 电路接直流电压，当电路参数不同时，其 过渡过程也有不同的特点: 2 一时，响应是非振荡性质的。
R 乍 g 时，响应将形成衰减振荡。这时电路的衰减系 1 数 —。
2RC 2 .如何用示波器观察电路的过渡过程 电路中的过渡过程，一般经过一段时间后，便达到稳定。
由于这一过程不是重复的，所以无法用普通的阴极示波器来观 察(因为普通示波器只能显示重复出现的、即周期性的波形) 为了能利用普通示波器研究一个电路接到直流电压时时的过渡 过程，可以采用下面的方法。
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图 8 - 5 在电路上加一个周期性的“矩形波”电压（图 8 — 5 ）。它 对电路的作用可以这样来理解：在 t 1 、 t 3 等时刻，输入电压由 零跳变为 U ° ,这相当于使电路突然在与一个直流电压 U ° 接 通；在 t 2 、 t 4 等时刻，输入电压由 U 。
跳变为零，这相当于使电 路输入端突然短路。由于不断地使电路接通与短路，电路便出 现重复性的过渡过程，这样就可以用普通示波器来观察了。如 果要求在矩形波作用的半个周期内， 电路的过渡过程趋于稳态， 则矩形波的周期应足够大。
三、 仪器设备 1 .双踪示波器 1 台 2. 方波发生器 1 台 3 •电路分析实验箱 1 台 四、 预习内容 1 .图 8 — 6 电路中设 U 入 为一阶跃电压，其幅度为 U = 3V ; 2 .图 8 — 7 电路中设 U 入 为一矩形脉冲电压，其幅度为 U = 6V ;频率为 1KHZ , C = 0.033 卩 F ，试分别画出 R = 3 .图 8 — 8 电路中设 U 入 为一矩形脉冲电压，其幅度为 U = 6V ;频率为 1KHZ , C = 0.033 卩 F , R = 10K 。试画出 u 出 的 曲线。
C = 20 卩 F 。试分别画出 R = 100K , R = 10K , R = 1K 时U 由 -4 Uo 图 8 — 6 100K 及 R = 10K 时 U 出 的曲线。
图 8 — 7
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卩 F ，定性判断 R = 2K 及 R = 11K 两种情况下 u C 的波形是否振 荡。
五、实验内容与步骤 1 .按图 8 - 9 接线，用示波器观察作为电源的矩形脉冲电 压。周期 T = 1ms 。
2. 图 8 — 10 接线，使 R 为 10K ，分别观察和记录 C = 0.01 卩 F 、 0.1 卩 F 、 1 卩 F 荧光屏上显示的波形。
4. 按图 8 — 3 电路接线 L = 0.2H , C = 0.1 卩 F接入 T = 10ms 的矩形脉冲观察并描绘 R = 500 及 R = 2K 两种情况下的 U se 波形。记录必要的数据。
5 .按图 8 — 4 接线 L = 0.2H , C = 0.1 卩 F 接入 T = 10ms 的 矩形脉冲观察并描绘 R = 4K 及 R = 500 , R = 270 三种情 况下的 U se 波形。记录必要的数据。
六、实验报告要求 1 .将实验任务 1 、 2 、 3 、 4 、 5 中记录的波形整理在坐标纸 上。
2 •总结微分和积分电路区别。图 8 — 9 图 8 — 10 3. 按图 8 — 11 接线。使 R 为 10K ，分别观察和记录 C = 0.5 卩 F 、 0.01 F 两种情况下荧光屏上显示的波形。
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F. 11由 图 8 — 11 4 .已知图 8 - 3 , R 、 L 、 C 串联电路中， L = 0.2H , C = 0.02