电路口袋试验

PocketLabPocketLab 实验一实验一电子元器件特性测试电子元器件特性测试 一、实验目的一、实验目的 1. 熟悉基本电子元器件的基本特性及使用方法； 2.通过硬件实验熟悉电感和电容的伏安特性； 3.掌握 PocketLab 硬件实验平台的使用方法。 二、实验使用元器件及软硬件设备二、实验使用元器件及软硬件设备 采用集成了电压源、 信号发生器、 电压表、 示波器等多种虚拟测量仪器的 PocketLab 硬件实验平台以及虚拟实验室软件 三、实验内容三、实验内容 1.11.1 恒压源特性验证：恒压源特性验证： 一、任务要求：一、任务要求： 将+5V 电压接在不同阻值电阻两侧，测量其电压是否为 5V，记录在表格 1-1 中。 表 1-1 不同电阻负载时电压源输出电压 二、实验步骤：二、实验步骤： 接在面包板的同一竖列上接入 0.1 千欧的电阻， 在两端分别用导线接在电源 5V 引脚 和功能引脚上，打开后将虚拟实验室软件功能设置调至直流电压表测量电压 三、实验结果：三、实验结果： 表 1-1 不同电阻负载时电压源输出电压 电阻 （千欧） 0.1 电源电压4.98 1 4.99 10 4.99 100 4.99 1000 4.99 1.21.2 电容的伏安特性测量：电容的伏安特性测量： 一、任务要求一、任务要求 1 按照图 1-1 在面包板上搭试电路，并将连接好的实物图截图于图 1-2 所示。 图 1-1 电容伏安特性实验电路 图 1-2 电容测试电路实物连接截图 其中信号源采用 PocketLabPocketLab 的 S1S1（（S2S2 亦可）。在信号发生器面板中，设定输入信号 为 2KHz 2KHz，，1V Vpp1V Vpp，，0 DC Offset0 DC Offset 的正弦波，点击 SetSet。将 C1、C2 接于电阻两端， C2 接电阻电容的一侧，C1 接电阻电源的一侧， 通道 2 显示的即为电容两端的电压 波形。鉴于电流波形无法测试，因此在示波器上采用（通道 1-通道 2）的电阻电压 波形表征电流波形（电阻 R 上电压电流波形同相位），以此观测电容上电流电压波 2 形的关系。 打开示波器面板， 调整时间轴和电压轴。 将 Disp Disp ModeMode 选择 CH2 CH2， 将 MATH MATH 数学运算按钮选择（（CH1-CH2CH1-CH2）），实现通道 1-通道 2，点击 RUNRUN，在示波器上显 示电容电压和表征电流相位的两路波形，请截图于图 1-3 所示。 图 1-3 电容电压电流波形截图 二二. . 实验步骤：实验步骤： 连线：电阻电容并联，将 C1、C2 接于电阻两端，C2、S1 接电阻电容的一侧， C1 接电阻电源的一侧，电容另一侧接地 三. 实验结果：实验结果：见图 1-2、1-3 截图 思考题：思考题： 请根据测试波形: 1）解释说明测试图线所表示的物理意义和相位关系； 红色线表示电阻电压波形，绿色线表示电容电压波形，电阻电压相位超前电容电 压相位九十度（四分之一个周期） 2）读取电容上电压，电流摆幅，验证电容的伏安特性表达式。 假设电路中电流初相位为 0，由于电容电压滞后 90 度可知： 由 2πf=w 得，w=2*π*2000=4000π rad/s,则 V(t)=500cos(4000πt+π/2） 1.31.3 电感的伏安特性测量：电感的伏安特性测量： 一一. .实验要求实验要求: : 根据上述电容伏安特性的测量方法，自行搭建电路实现电感伏安特性的测量。 3 将电感伏安特性的测试电路图画于图 1-4 所示（参照图 1-1 形式）；将连接好的电 路实物图截图于图 1-5 所示；获得的电感的电流电压波形，截图于图 1-6 所示。 图 1-4 电感伏安特性测试电路图 图 1-5电感测试电路实物连接截图 4 图 1-6电感电压电流波形截图 二．实验步骤：二．实验步骤：接线：同测电容伏安特性，将电容换成电感 三．实验结果：实验结果：见图 1-4、1-5、1-6 截图 思考题：思考题： 1）参照电容特性测量步骤，说明电感特性测量的步骤（包括各仪表、器件的参数设 置等）； 参数设置：频率 2000Hz1,幅度 500mV，正弦波，DIV：1ms 2）根据测试波形，解释说明测试图线所表示的物理意义和相位关系； 红色线表示电阻电压，绿色线表示电容电压。相位关系：电容电压相位超前电阻 相位 90 度 3）读取电感上电压，电流摆幅，验证电感的伏安特性表达式 4）比较图 1-3 和 1-6，理解电感、电容上电压电流之间的相位关系。对于电感而言， 电压相位超前 （超前 or 滞后） 电流相位； 对于电容而言， 电压相位滞后（超 前 or 滞后）电流相位。 5 PocketLabPocketLab 实验二实验二 一阶动态电路暂态过程分析一阶动态电路暂态过程分析 一、实验目的一、实验目的 1、研究一阶RC 电路在脉冲电压u S (t)激励下响应u C (t)的变化规律和特点，了解 时间常数对u C (t)的影响; 2、学习使用示波器观察和研究电路的响应，观测 RC 电路在脉冲信号激励下的 响应波形，掌握有关微分电路和积分电路的概念。 二、实验使用元器件及软硬件设备二、实验使用元器件及软硬件设备 PocketLab 硬件实验平台以及虚拟实验室软件 三三 、实验内容、实验内容 3.13.1：：1. 1.实验要求：实验要求： 按如图2-7所示在面包板上搭建一阶硬件实验电路， 图中输入信号源为方波信号， 低电平 0V，高电平1V，频率100Hz，占空比 50%。（占空比：在一串理想的脉 冲周期序列中（如方波），正脉冲的持续时间与脉冲总周期的比值。5msec 正脉 冲持续时间，10msec 方波周期） 图 2-7 一阶硬件实验电路 1 实验任务实验任务 1 1：：采用示波器测量电容上电压，提交实物连接截图于图 2-8 所示和示 波器测量截图于图2-9所示， 并在零状态响应或零输入响应曲线上标注时间常数。 图 2-8 一阶电路 1 实物连接截图 6 图 2-9 一阶电路 1 示波器截图（100Hz） 可知时间常数：5ms 实验任务实验任务 2 2：：将图 2-7 中的方波频率分别改为 1kHz 和 5kHz，测量输出波形，并 提交示波器测量截图于图 2-10、2-11 所示，注意观察波形的变化，并用文字详 细解释其完整的工作过程。（一个完整周期的波形） 图 2-10 一阶电路 1 示波器截图（1kHz） 7 图 2-11 一阶电路 1 示波器截图（5kHz） 时间常数：1ms 2. 2. 实验步骤：实验步骤：接线：将 C1、C2 接在电阻两端，其中 C1、S1 在同侧，C2 在电容 一侧，电容另一侧接地 参数设置：频率100Hz，幅度500mV，CH1、CH2 以及 Time 的 DIV 可以视情况而 定，触发模式为上升沿，耦合方式取 DC 3. 3.实验结果：实验结果：见上截图 思考题：思考题：在输入方波频率一定的时候， 输出响应的幅度与电路时间常数的关系如 何？ 输入方波频率一定时，时间常数越小，输出响应的幅度越大，但不超过峰值；时 间常数越大时，输出响应幅度越小