
姓名:
班级:
学号:
组号:
一、基本信息:
1.实验人:
2.实验地点:九教南501
3.实验时间:
4.实验题目:电路频域特性的测量—策动点阻抗
5.实验目的:
1)掌握策动点阻抗的测量方法
2)掌握示波器测量相位差的方法
二.实验仪器和器材
信号发生器、示波器、毫伏表、实验箱
三.实验内容
1.RC串并联电路策动点阻抗的测量
RC串并联电路如下图所示,图中R=1.2KΩ,C1=0.47μF,C2=0.047μF。分别测量频率为500Hz、2KHz、4KHz、10KHz时的策动点阻抗。
2.RC串联电路策动点阻抗的测量
RC串联电路如下图所示,图中R=510Ω,C=0.1μF。分别测量频率为200Hz、2KHz、5KHz、10kHz时的策动点阻抗。
四.实验原理分析及实验电路
1.RC串并联电路策动点阻抗的测量
电路图如下:
1)f=500HZ:
Z=rCH1/CH2=10(9.8850.067691)=1460
=CH1-CH2=-214.3952000360=-38.6度
2)f=2KHZ:
Z=rCH1/CH2=10(9.9690.091334)=1091
=CH1-CH2=-61.256500360=-44.1度
3)f=4KHZ:
Z=rCH1/CH2=10(9.8220.130573)=752
=CH1-CH2=-39.816250360=-57.3度
4)f=10KHZ:
Z=rCH1/CH2=10(9.9650.277067)=360
=CH1-CH2=-19.908100=-71.7度
2.RC串联电路策动点阻抗的测量
电路图如下:
1)f=200HZ:
Z=rCH1/CH2=1(9.8660.00125)=73
=CH1-CH2=-1.2255360=-88.2度
2)f=2kHZ:
Z=rCH1/CH2=1(9.8770.010591)=933
=CH1-CH2=-70.444500360=-50.8度
3)f=5kHZ:
Z=rCH1/CH2=1(9.8200.0160821)=611
=CH1-CH2=-24.502200360=-44.1度
4)f=10kHZ:
Z=rCH1/CH2=1(9.8850.018341)=539
=CH1-CH2=-5.360100360=-19.296度
3.计算公式
1)测量电流采用接入小电阻r的间接测量法。7参考点,测量的电压存在一定误差,所以阻r应尽可能小(取10)以减小测量误差
2)双迹法:通过测量波形数据可以得到电压波形的特征值,V1m和V2m是两个正弦电压最大值,T是两个正弦电压的周期,周期频率和角频率分别为f=1/T和w=2π/T相位差=-2π/T。
3)椭圆法:示波器选择X-Y工作方式,输入耦合开关接地(GND),调节位移旋钮,使光电位于荧光屏中心或某一个水平、垂直线的交叉点上(建立坐标系原点o)。输入耦合开关置于AC,接入信号,调节“电压灵敏度”旋钮,使显示的波形大小适当。测出a,b的长度,由ψ=arcsin (a/b) 计算出相位差。
五、实验数据处理与结果分析
1.实验数据记录与各频点阻抗结果
RC串并联电路
| 频率f | 500Hz | 2kHz | 4kHz | 10kHz |
| CH1/V | 9.95 | 9.95 | 9.90 | 9.95 |
| CH2/V | 0.070 | 0.094 | 0.138 | 0.288 |
| m/ms | 0.21 | 0.065 | 0.04 | 0.02 |
| n/ms | 2 | 0.5 | 0.25 | 0.1 |
| a/V | 0.044 | 0.066 | 0.114 | 0.268 |
| b/V | 0.070 | 0.097 | 0.138 | 0.285 |
| 测量阻抗模Z/Ω | 1421 | 1059 | 717 | 345 |
| 理论阻抗模Z/Ω | 1452 | 1081 | 742 | 350 |
| 阻抗模误差 | 2.13% | 2.04% | 3.37% | 1.43% |
| 理论相位差 | 38.6 | 44.1 | 57.3 | 71.4 |
| 双迹法相位差 | 37.8 | 46.8 | 57.6 | 72 |
| 双迹法误差 | 2.07% | 6.12% | 0.52% | 0.84% |
| 椭圆法相位差 | 38.9 | 42.9 | 55.7 | 70.1 |
| 椭圆法误差 | 0.77% | 2.72% | 2.79% | 1.82% |
| 频率f | 200Hz | 2kHz | 5kHz | 10kHz |
| CH1/V | 10.45 | 9.95 | 9.65 | 9.25 |
| CH2/V | 0.675 | 5.40 | 7.95 | 8.80 |
| m/ms | 1.22 | 0.072 | 0.024 | 0.0055 |
| n/ms | 5 | 0.5 | 0.2 | 0.1 |
| a/V | 0.2 | 4.3 | 5.8 | 3.05 |
| b/V | 0.65 | 5.45 | 8.25 | 9 |
| 测量阻抗模Z/Ω | 76 | 940 | 619 | 536 |
| 理论阻抗模Z/Ω | 71 | 931 | 610 | 538 |
| 阻抗模误差 | 0.06% | 0.96% | 1.47% | 0.37% |
| 理论相位差 | 88.2 | 50.8 | 44.1 | 19.296 |
| 双迹法相位差 | 87.84 | 51.84 | 43.2 | 19.8 |
| 双迹法误差 | 0.41% | 2.05% | 2.04% | 2.61% |
| 椭圆法相位差 | 81.0 | 52.6 | 44.7 | 19.8 |
| 椭圆法误差 | 8.16% | 3.54% | 1.36% | 2.61% |
3.RC串联电路2kHz时的双迹波形
4.测量RC串联电路的策动点阻抗时不需要加入测量电流用的小电阻,因为R,C串联可以直接测量R的电流就是回路的电流。
六、实验收获
在实验中学会了椭圆法(李萨如图形)测量相位差的方法,虽然学习过程很曲折,让我更加懂得合作学习的重要性。
