电路分析实验箱--双口网络测试

一、实验目的
1、加深理解双口网络的基本理论。
2、掌握直流双口网络传输参数的测量技术。
 
二、原理说明
对于任何一个线性网络，我们所关心的往往只是输入端口和输出端口电压和电流间的相互关系，通过实验测定方法求取一个极其简单的等效值双口电路来替代原网络，此即为“黑盒理论”的基本内容。
1、一个双口网络两端口的电压和电流四个变量之间的关系，可以用多种形式的参数方程来表示。本实验采用输出口的电压U2和电流I2作为自变量，以输入口的电压U1和电流I1作为应变量，所得的方程称为双口网络的传输方程，如图13-1所示的无源线性双口网络（又称为四端网络）的传输方程为：

图13-1
U1=AU2+BI2
I1=CU2+DI2
式中的A、B、C、D为双口网络的传输参数，其值完全决定于网络的拓扑结构及各支路元件的参数值，这四个参数表征了该双口网络的基本特性，它们的含义是：
A= U1/U2 （令I2=0，即输出口开路时）
B= U1/I2 （令U2=0，即输出口短路时）
C= I1/U2 （令I2=0，即输出口开路时）
D= I1/I2 （令U2=0，即输出口短路时）
由上可知，只要在网络的输入口加上电压，在两个端口同时测量其电压和电流，即可求出A、B、C、D四个参数，此即为双端口同时测量法。
2、若要测量一条远距离输电线构成的双口网络，采用同时测量法就很不方便，这时可采用分别测量法，即先在输入口加电压，而将输出口开路和短路，在输入口测量电压和电流，由传输方程可得：
R10= U10/I10=A/C（令I2=0，即输出口开路时）
R1S= U1S/I1S=B/D (令U2=0，即输出口短路时）
然后在输出口加电压测量，而将输入口开路和短路，此时可得
R20= U20/I20=D/C（令I2=0，即输入口开路时）
R2S= U2S/I2S=B/A（令U2=0，即输入口开路时）
R10、R1S、R20、R2S分别表示一个端口开路和短路时，另一端口的等效输入电阻，这四个参数有三个是独立的（ ∵R10/R20=R1S/R2S=A/D）即AD—BC=1。
至此，可求出四个传输参数：
，，， 
3、双口网络级联后的等效双口网络的传输参数亦可采用前述的方法之一求得，从理论推出两双口网络级联后的传输参数与每一个参加级联的双口网络的传输参数之间有如下的关系：
A=A1A2+B1C2      B=A1A2+B1D2
C=C1A2+D1C2      D=C1B2+D1D2
 
三、实验设备

序号	名称	型号与规格	数量	备注
1	可调直流稳压电源
2	数字直流电压表
3	数字直流毫安表
4	双口网络实验电路板

 
四、实验内容
双口网络实验线路如图13-2所示。


图13-2
 
将直流稳压电源的输出电压调到10V，作为双口网络的输入。
1、按同时测量法分别测定两个双口网络的传输参数A1、B1、C1、D1和A2、B2、C2、D2，并列出它们的传输方程。
 

双 口 网 络 I	输出端开路 I12=0	测量值			计算值
		U110（V）	U120（V）	I110（mA）	A1	B1
	输出端短路 U12=0	U11S（V）	I11S（V）	I12S（mA）	C1	D1

 

双 口 网 络 Ⅱ	输出端开路 I22=0	测量值			计算值
		U210（V）	U220（V）	I210（mA）	A2	B2
	输出端短路 U22=0	U21S（V）	I21S（V）	I22S（mA）	C2	D2

 
2、将两个双口网络级联后，用两端口分别测量法测量级联后等效双口网络的传输参数A、B、C、D，并验证等效双口网络传输参数与级联的两个双口网络传输参数之间的关系。
 

输出端开路I2=0			输出端短路U2=0			计算 传输 参数
U10 (V)	I10 (V)	R10 (V)	U1S (V)	I1S (V)	R1S (V)
输入端开路I1=0			输入端短路U1=0
U20 (V)	I20 (mA)	R20 (KΩ)	U2S (V)	I2S (mA)	R2S (KΩ)	A= B= C= D=

 
五、实验注意事项
1、用电流插头插座测量电流时，要注意判别电流表的极性及选取适合的量程（根据所给的电路参数，估算电流表量程）。
2、两个双口网络级联时，应将一个双口网络I的输出端与另一双口网络的输入端联接。
 
六、预习思考题
1、试述双口网络同时测量法与分别测量法的测量步骤、优缺点及其适用情况。
2、本实验方法可否用于交流双口网络的测定？
 
七、实验报告
1、完成对数据表格的测量和计算任务。
2、列出参数方程。
3、验证级联后等效双口网络的传输参数与级联的两个双口网络传输参数之间的关系。
4、总结、归纳双口网络的测试技术。