實驗5 雙口網絡測試

2023年12月30日發(作者：國史大綱)

實驗五 雙口網絡測試

一、實驗目的

1. 加深理解雙口網絡的基本理論。

2. 掌握直流雙口網絡傳輸參數的測量技術。

二、原理說明

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雙口電路來替代原網絡，此即為“黑盒理論”的基本內容。

1. 一個雙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，所得的方程稱為雙口網絡的傳輸方程，如圖6-1 所示的無源線性雙口網絡（又稱為四端網絡）的傳輸方程為：式中的A、B、C、D 為雙口網絡的傳輸參數，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雙口網絡的基本特性，它們的含義是：

圖6-1無源線性雙口網絡

U10U20I1sI2s A=(I2=0,既輸出口開路時); B=(U2=0,既輸出口短路時);

C=I10U20(I2=0,既輸出口開路時); D=I1SI2S(U2=0,既輸出口短路時);

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雙口網絡， 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：

R10=U10A= (令I2?0,既輸出口開路時 ) ；

I10C1 / 4

R1S=U1SB? (令U2?0,既輸出口短路時)

I1SD然后在輸出口加電壓, ，而將輸出口開路和短路，在輸出口測量電壓和電流，此時可得:

R20?U20D? (令I1?0,既輸出口開路時 ) ；

I20C

R2S?U2SB? (令U1?0,既輸出口短路時);

I2SAR10,R1S,R20,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,這四個參數中的有三個是獨立的( 因為：

R10RA?1S?) 既 AD-BC=1, 至此,可求出四個傳輸參數,

R20R2SDA?R10A；D?R20C. ,

B?R2SA；C?R10(R20?R2S)* 3. 雙口網絡級聯后的等效雙口網絡的傳輸參數，亦可采用前述的方法之一求得，從理論推導得兩雙口網絡級聯后的傳輸參數，與每一個參加級聯的雙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

三、實驗設備:

電路原理實驗箱1臺; 數字萬用表一個; 直流數字毫安表一臺;實驗插接線若干.

四、實驗內容：

雙口網絡實驗線路如圖6-2所示，將直流電壓調到10V，作為雙口網絡的輸入。

圖6-2 雙口網絡實驗線路

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1、按同時測量法，分別測定兩個網絡雙口的傳輸參數，A1 、B1

C1、

D1 和

A2 、B2、

C2、D2 并列出他們的傳輸方程。

雙口網絡Ⅰ

輸出端開路

測 量 值 計 算 值

I12?0

U110(V)

U120(V)

I110(mA)

A1

B1

輸出端短路

U11S(V)

U12S(V)

測 量 值

I11S(mA)

C1

D1

U12?0

雙口網絡Ⅱ

輸出端開路

計 算 值

I22?0

U210(V)

U220(V)

I210(mA)

A2

B2

輸出端短路

U21S(V)

I22S(V)

I22S(mA)

C2

D2

U22?0

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2. 將兩個雙口網絡及聯后,用兩端口分別測量及聯后等效雙口網絡的傳輸參數A、B、C、D，并驗證等效雙口網絡傳輸參數與級聯的兩個雙口網絡傳輸參數的關系。

輸出端開路I2?0 輸出端短路U2?0

計算傳輸參數:

U10(V)

I10(mA)

R10(K?)

U1S(V)

I1S(mA)

R1S(K?)

A=

B=

輸入端開路I1?0 輸入端短路U1?0

C=

U20(V)

I20(mA)

R20(K?)

U2S(V)

I2S(mA)

R2S(K?)

D=

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。

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。

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