實(shí)驗(yàn) 二端口網(wǎng)絡(luò)測試

實(shí)驗(yàn)二端口網(wǎng)絡(luò)測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.加深理解二端口網(wǎng)絡(luò)的基本理論。2.掌握直流二端口網(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的電壓和電流之間的相互關(guān)系，并通過實(shí)驗(yàn)測定方法求取一個極其簡單的等值二端口電路來替代原網(wǎng)絡(luò)，此即為“黑盒理論”的基本內(nèi)容。1.一個二端口網(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(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，所得的方程稱為二端口網(wǎng)絡(luò)的傳輸方程，如圖1-14-1所示的無源線性二端口網(wǎng)絡(luò)（又稱為四端網(wǎng)絡(luò)）的傳輸方程為：U1＝AU2＋BI2；I1＝CU2＋DI2。式中的A、B、C、D為二端口網(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)表征了該二端口網(wǎng)絡(luò)的基本特性，它們的含義是：U1OA＝──（令I(lǐng)2＝0，即輸出口開路時）U2O無源二端網(wǎng)無源二端網(wǎng)絡(luò)B＝──（令U2＝0，即輸出口短路時）I2sI1OC＝──（令I(lǐng)2＝0，即輸出口開路時）U2OI1sD＝──（令U2＝0，即輸出口短路時）圖1-14-1I2s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)成的二端口網(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：U1OAR1O＝──＝──（令I(lǐng)2＝0，即輸出口開路時）I1OCU1sBR1s＝──＝──（令U2＝0，即輸出口短路時）I1sD然后在輸出口加電壓，而將輸入口開路和短路，測量輸出口的電壓和電流。此時可得U2ODR2O＝──＝──（令I(lǐng)1＝0，即輸入口開路時）I2OCU2sBR2s＝──＝──（令U1＝0，即輸入口短路時）I2sAR1O，R1s，R2O，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)中只有三個是獨(dú)立的（∵AD－BC＝1）。至此，可求出四個傳輸參數(shù)：A＝，B＝R2SA，C＝A/R1O，D＝R2OC3.二端口網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)后的等效二端口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)亦可采用前述的方法之一求得。從理論推得兩個二端口網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)后的傳輸參數(shù)與每一個參加級聯(lián)的二端口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)之間有如下的關(guān)系：A＝A1A2＋B1C2B＝A1B2＋B1C＝C1A2＋D1C2D＝C1B2＋D1實(shí)驗(yàn)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0～30V1DG042數(shù)字直流電壓表0～200V1D313數(shù)字直流毫安表0～200mA1D314二端口網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)電路板1DG05四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容二端口網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)線路如圖1-14-2所示。將直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓調(diào)到10V，作為二端口網(wǎng)絡(luò)的輸入。1.按同時測量法分別測定兩個二端口網(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。圖1-14-2二端口網(wǎng)絡(luò)I輸出端開路I12=0測量值計(jì)算值U11O（V）U12O（V）I11O（mA）A1B1輸出端短路U12=0U11S（V）I11S（mA）I12S（mA）C1D1二端口網(wǎng)絡(luò)II輸出端開路I22=0測量值計(jì)算值U21O（V）U22O（V）I21O（mA）A2B2輸出端短路U22=0U21S（V）I21S（mA）I22S（mA）C2D22.將兩個二端口網(wǎng)絡(luò)級聯(lián)，即將網(wǎng)絡(luò)I的輸出接至網(wǎng)絡(luò)II的輸入。用兩端口分別測量法測量級聯(lián)后等效二端口網(wǎng)絡(luò)的傳輸參數(shù)A、B、C、D，并驗(yàn)證等效二端口網(wǎng)絡(luò)傳輸參數(shù)與級聯(lián)的兩個二端口網(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(jì)算傳輸參數(shù)U1O（V）I1O（mA）R1O（KΩ）U1S（V）IIS（mA）RIS（KΩ）輸入端開路I1=0輸入端短路U1=0A=B=C=D=U2O（V）I2O（mA）R2O（KΩ）U2S（V）I2S（mA）R2S（KΩ）五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)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.計(jì)算傳輸參數(shù)時,I、U均取其正值。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(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)