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1、电路实验六电路实验六二端口网络参数的测定二端口网络参数的测定 1.实验目的实验目的1）学习测量无源线性二端口网络参数的）学习测量无源线性二端口网络参数的方法；方法；2）研究二端口网络及其等效电路在有载）研究二端口网络及其等效电路在有载情况下的性能。情况下的性能。2.实验原理实验原理 2.12.1 任何一个无源二端口网络，如果我们仅对它的两对任何一个无源二端口网络，如果我们仅对它的两对端口的外部特性感兴趣，而对它的内部结构不要求了端口的外部特性感兴趣，而对它的内部结构不要求了解时，那么，不管二端口网络多么复杂，总可以找到解时，那么，不管二端口网络多么复杂，总可以找到一个极其简单的等值双端口电路来
2、替代元网络，而该一个极其简单的等值双端口电路来替代元网络，而该等值电路的电压和电流间的相互关系与原网络对应端等值电路的电压和电流间的相互关系与原网络对应端口的电压电流间的关系完全相同，这就是所谓口的电压电流间的关系完全相同，这就是所谓“黑盒黑盒理论理论”的基本内容。这一理论具有很大的实用价值。的基本内容。这一理论具有很大的实用价值。因为对任何一个线性系统，我们所关心的往往只是输因为对任何一个线性系统，我们所关心的往往只是输入端口与输出端口的特性，而对系统内部的复杂结构入端口与输出端口的特性，而对系统内部的复杂结构不需要研究。不需要研究。复杂二端口网络的端口特性往往很难用计算分复杂二端口网络的端
3、口特性往往很难用计算分析的方法求取其等效电路。因此，实用上一般都是析的方法求取其等效电路。因此，实用上一般都是用实验测试的方法来解决。所以学会双端口的参数用实验测试的方法来解决。所以学会双端口的参数的测试方法具有很大实际意义。的测试方法具有很大实际意义。2.22.2 一个二端口网络两对端口的电压电流四个变量之一个二端口网络两对端口的电压电流四个变量之间的关系可用多种形式的参数方程来表示，这决定间的关系可用多种形式的参数方程来表示，这决定于采用哪两个变量作为自变量哪两个变量作为因变于采用哪两个变量作为自变量哪两个变量作为因变量。将二端口网络的输入端电流和输出端电流作为量。将二端口网络的输入端电流
4、和输出端电流作为自变量，输入端电压和输出端电压作为因变量自变量，输入端电压和输出端电压作为因变量 如图如图1所示的无源线性双口网络的所示的无源线性双口网络的Z Z参参数数方程为：方程为：U U1 1Z Z1111I I1 1Z Z1212I I2 2 U U2 2Z Z2121I I1 1Z Z2222I I2 2 图1 式中的式中的Z Z1111、Z Z1212、Z Z2121、Z Z2222为双口网络为双口网络的的Z Z参数，这四个参数表征了该双口网络参数，这四个参数表征了该双口网络的基本特性，它们的含义是：的基本特性，它们的含义是：（输入阻抗）输入阻抗）（开路转移阻抗）（开路转移阻抗）（
5、开路转移阻抗）开路转移阻抗）（输入阻抗）输入阻抗）由上可知，只要在两个端口分别加上电压，在由上可知，只要在两个端口分别加上电压，在两个端口同时测量其电压和电流，即可求出两个端口同时测量其电压和电流，即可求出Z Z1111、Z Z1212、Z Z2121、Z Z2222四个参数，四个参数，此即为双端口同时测量法。此即为双端口同时测量法。H H参数参数 U U1 1H H1111I I1 1H H1212U U2 2 I I2 2H H2121I I1 1H H2222U U2 2（输入阻抗）输入阻抗）（电压放大倍数电压放大倍数）（电流放大倍数）电流放大倍数）（输出（输出导纳）导纳）3.实验器材与
6、设备实验器材与设备1）主要设备：直流电源、实验板、电压表等。）主要设备：直流电源、实验板、电压表等。2)实验设备中所提供的电阻元件清单：实验设备中所提供的电阻元件清单：1 1=；。的的 .实验内容及要求实验内容及要求.以下二端口网络参数的测量是建立在如图以下二端口网络参数的测量是建立在如图2 2所示的基础上。所用电源为直流电源。所示的基础上。所用电源为直流电源。图24.24.2 无源线性二端口网络实验线路无源线性二端口网络实验线路：1.选择挂箱DG05 2.绘制电路图。并标出两个端口的电压电流方向。如图3所示。图34.34.3 按按实验电路实验电路，进行进行Z参数的测量和计算。参数的测量和计算
7、。4.2.14.2.1 将输出开路（将输出开路（I I2=0=0），），在输入端加一直流在输入端加一直流电源电源U=10VU=10V，测量输入端口的电压测量输入端口的电压U U1和电流和电流I I1，输出端口的电压输出端口的电压U U2 2，则，则Z Z1111=U=U1 1/I/I1 1，Z Z2121=U=U2 2/I/I1 1；4.2.24.2.2 输入开路（输入开路（I I1 1=0=0），），在输出端加一直流电在输出端加一直流电源源U=10VU=10V，测量输出端口的电压，测量输出端口的电压U U2 2和电流和电流I I2 2，输输入端口的电压入端口的电压U U1 1，则，则Z Z2
8、222=U=U2 2/I/I2 2，Z Z1212=U=U1 1/I/I2 2。将将以上测量数据填入表以上测量数据填入表1。表表1 二端口网络的二端口网络的Z Z参数的测量参数的测量输输出开路（出开路（I2=0）输输入开路（入开路（I1=0）U1VI1/mAI2/mAU1V计计算算值值测测量量值值 Z11=U1/I1=，Z21=U2/I1=Z22=U2/I2=，Z12=U1/I2=写出写出Z Z参数方程参数方程4.44.4 H H参数的测量参数的测量4.3.1 4.3.1 将输出短路（将输出短路（U U2 2=0=0），），在输入端加一直在输入端加一直流电源流电源U=10VU=10V ，测量输
9、入端口的电压，测量输入端口的电压U1U1和电和电流流I I1 1，输出端口的电流输出端口的电流I I2 2，则，则H H1111=U=U1 1/I/I1 1，H H2121=I=I2 2/I/I1 1；4.3.2 4.3.2 输入开路（输入开路（I I1 1=0=0），），在输出端加一直流在输出端加一直流电源电源U=10VU=10V ，测量输出端口的电压，测量输出端口的电压U U2 2和电流和电流I I2 2，输入端口的电压输入端口的电压U U1 1，则，则H H2222=I=I2 2/U/U2 2，H H1212=U=U1 1/U/U2 2。将以上测量数据填入表将以上测量数据填入表2 2。表
10、表2 二端口网络的二端口网络的H H参数的测量参数的测量输输出短路（出短路（U2=0）输输入开路（入开路（I1=0）U1VI1/mAI2/mAU2VI2/mAU1V计计算算值值测测量量值值 H11=U1/I1=，H21=I2/I1=H22=I2/U2=，H12=U1/U2=写出写出H H参数方程参数方程4.4 4.4 带负载时输入阻抗的测量带负载时输入阻抗的测量 在输出端接一负载在输出端接一负载RL(200RL(200欧欧)，在输入端，在输入端加上直流电源，测量此时的加上直流电源，测量此时的U U1 1、I I1 1，则，则ZiZi=U=U1 1/I/I1 1。5.5.预习要求预习要求5.1
11、预习网络参数计算及测量的有关知识和方法。预习网络参数计算及测量的有关知识和方法。5.2 设计并列出实验计算表格，填写计算数据：设计并列出实验计算表格，填写计算数据：5.2.1 列出列出Z参数特征方程，并计算参数特征方程，并计算Z参数；参数；5.2.2 列出列出H参数特征方程，并计算参数特征方程，并计算H参数；参数；5.2.3 在两端口网络输出端接一负载在两端口网络输出端接一负载ZL（自定），计自定），计算网络的输入阻抗算网络的输入阻抗Zi；5.2.4 根据参数转换关系验证根据参数转换关系验证Z、H参数和参数和Zi，并判断并判断网络是否互易或对称；网络是否互易或对称；5.2.5 列出实验测试表格，备用，并提前进行计算，将列出实验测试表格，备用，并提前进行计算，将计算值填入表格中。计算值填入表格中。6.思考题1）如何判断所设计的两端口网络是否互易或对）如何判断所设计的两端口网络是否互易或对称？称？2）网络参数（）网络参数（Z、H）是否与外加电压电流有是否与外加电压电流有关？为什么？关？为什么？