電路(下)實驗---二端口網絡的搭接與測試

2023年12月30日發(作者：可愛的小雞)

實驗二 二端口網絡的搭接與測試

一、實驗目的

1. 加深理解二端口網絡的基本理論知識。

2. 掌握直流二端口網絡傳輸參數的測量方法。

二、實驗設備

直流穩壓電源 數字直流電壓表 數字直流毫安表 按鍵開關2個

電阻200Ω2只 300Ω2只 510Ω2只

三、實驗原理

對于任何一個線性網絡，我們所關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系，并通過實驗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絡，此即為“黑盒理論”的基本內容。

1. 一個二端口網絡兩端口的電壓和電流四個變量之間的關系， 可以用多種形式的參數方程來表示。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作為應變量，所得的方程稱為二端口網絡的傳輸方程，如圖2-1所示的無源線性二端口網絡（又稱為四端網絡）的傳輸方程為： U1＝AU2＋BI2； I1＝CU2＋DI2。

式中的A、B、C、D為二端口網絡的傳輸參數，其值完全決定于網絡的拓撲結構及各支路元件的參數值。這四個參數表征了該二端口網絡的基本特性，它們的含義是：

U1O

A＝ ── （令I2＝0，即輸出口開路時）

U2O

U1s

I1+ B＝ ── （令U2＝0，即輸出口短路時）

U1I2s

I1O

C＝ ── （令I2＝0，即輸出口開路時）

U2O

I1s

D＝ ── （令U2＝0，即輸出口短路時） 圖 2-1

I2s

I2+U2 由上可知，只要在網絡的輸入口加上電壓，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，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成的二端口網絡， 采用同時測量法就很不方便。這1

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：

U1O A

R1O＝ ──＝──（令I2＝0，即輸出口開路時）

I1O

C

U1s B

R1s＝ ──＝──（令U2＝0，即輸出口短路時）

I1s

D

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

U2O

D

R2O＝ ──＝──（令I1＝0，即輸入口開路時）

I2O

C

U2s B

R2s＝ ──＝ ──（令U1＝0，即輸入口短路時）

I2s

A

R1O，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

數中只有三個是獨立的（∵ AD－BC＝1）。至此，可求出四個傳輸參數：

A＝R1O/(R2O?R2S)， B＝R2SA， C＝A/R1O， D＝R2OC

3. 二端口網絡級聯后的等效二端口網絡的傳輸參數亦可采用前述的方法之一求得。

從理論推得兩個二端口網絡級聯后的傳輸參數與每一個參加級聯的二端口網絡的傳輸參數之間有如下的關系： A＝A1A2＋B1C2 B＝A1B2＋B1D2

C＝C1A2＋D1C2

D＝C1B2＋D1D2

四、實驗內容及步驟

二端口網絡實驗線路如圖2-2所示。將直流穩壓電源的輸出電壓調到10V，作為二端口網絡的輸二端口網絡 I+U11I11200Ω300Ω510ΩI12+U12入。

1. 按同時測量法分別測定兩個二端口網絡的傳輸參數A1、B1、C1、D

1和A2、B2、C2、D2，并列出它們的傳輸方程。

2

+U21I21510Ω

I22200Ω300Ω+U22二端口網絡 II

圖2-2

二端

口

網

絡

I

二端

口

網

絡

II

輸出端短路U22=0

輸出端開路I12=0

輸出端短路U12=0

輸出端開路I22=0

測 量 值

U11O（V） U12O（V） I11O（mA）

計 算 值

A1

C1

B1

D1

U11S（V） I11S（mA） I12S（mA）

測 量 值

U21O（V） U22O（V） I21O（mA）

計 算 值

A2

C2

B2

D2

U21S（V） I21S（mA） I22S（mA）

2. 將兩個二端口網絡級聯，即將網絡I的輸出接至網絡II的輸入。 用兩端口分別測量法測量級聯后等效二端口網絡的傳輸參數A、B、C、D，并驗證等效二端口網絡傳輸參數與級聯的兩個二端口網絡傳輸參數之間的關系。

輸出端開路I2=0

U1O

（V）

I1O R1O

（mA） （KΩ）

輸入端開路I1=0

U2O

（V）

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（根據所給的電路參數，估算電流表量程）。

2. 計算傳輸參數時, I、U均取其正值。

3

輸出端短路U2=0

U1S

（V）

IIS RIS

（mA） （KΩ）

輸入端短路U1=0

U2S

（V）

A=

B=

計 算

傳輸參數

I2O R2O

（mA） （KΩ）

I2S R2S C=

（mA） （KΩ） D=

六、預習思考題

1. 試述雙口網絡同時測量法與分別測量法的測量步驟， 優缺點及其適用情況。

2. 本實驗方法可否用于交流雙口網絡的測定？

七、實驗報告

1. 完成對數據表格的測量和計算任務。

2. 列寫參數方程。

3. 驗證級聯后等效雙口網絡的傳輸參數與級聯的兩個雙口網絡傳輸參數之間的關系。

4. 總結、歸納雙口網絡的測試技術。

5. 心得體會及其他。

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