双口网络实验-有数据

1、实验五双口网络测试一、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的电压和电流之间 的相互关系，并通过实验测定方法求取一个极其简单的等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|2作为自变量，以输入口的电压Ul和电流|1作为应变量，所得的方程称为双口网络的传输方程，如图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：U1 = AU 2+ BI 2

2、；|1= 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：U1OA =U20U1s（令I2= 0，即输出口开路时）B =（令U2= 0,即输出口短路时）+ Y无滅二端11网络I 2C=|2sI1O（令I2= 0 ,即输出口开路时）U1U2U2O11sD =（令U2= 0,即输出口短路时）图1+|2s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

3、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：A（令|2= 0,即输出口开路时）CBU1OR10 =I 1O U1sRis =-（令 U2= 0,即输出口短路时）Iis D然后在输出口加电压，而将输入口开路和短路，测量输出口的电压和电流。此时可得R2O =|2OU2sR2s=I 2sU2O D（令|1= 0,即输入口开路时）CB（令Ui= 0,即输入口短路时）AR1O，R1s，R2O，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，这四个参数中只有三个是独立的（ad BC = 1）。至此，可求出四个传输参

4、数：A = JR1O /（R2OR2S），B= R2sA，C = A/R1O，D = R20C3. 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。从理论推得两个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 + B1C2B= A1B2 + B1D2D = CiB2 + DiD2C= C1A2 + D1C21.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0 30V12数字直流电压表0 200V13数字直流毫安表0 200mA14双口网络实验电路板1自制四、实验内容双口网络实验线路如图 2所示。将直 流稳压电源的输出电压调

5、到 10V，作为双 口网络的输入。I11 IU11 J !J I121I r IZZHY20 0Q I 300 Q I4-1I lJQ J510Q !U 12二歸口网络I _I21 - 1 1221. 按同时测量法分别测定两 个双口网络的传输参数A1、B1、C1、D 1 和 A2、B2、C2、D2,并列 出它们的传输方程。二端口网络II图2双 口 网 络I输出端开路112=0测量值计 算 值U11O (V)U12O (V)111O (mA )A1B1107'18114.0831.39210.6176输出端短路U12=0U11S (V)I11S (mA)I 12s ( mA)C1D110

6、0.0260.0161.96091.5884双 口 网 络II输出端开路|22=0测量值计 算 值U21O (V)U22O (V)I 21o ( mA)A2B2103.7040.0622.69970.5099输出端短路U22=0U21S (V)I21S (mA)I 22s ( mA)C2D2100.0690.02016.8323.5499双口网络1的传输方程：Ui=l.391U2+0.618l2li=1.961 U2+1.588I22.将两个双口网络级联，即将网络I的输出接至网络II的输入。 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

7、两个双口网络传输参数之间的关系。 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 V110 mAR10 KU1S V11S mAR1S K1022.6270.441951022.8710.437235输入端开路I1 0输入端短路U10A=14.15515B=2.902549C=32.02886D=6.638243U20 V120 mAR20 KU2S V12S mAR2S K1048.2490.2072581048.7680.205052BAi B2B1D2CC1A2 D1C2DC1 B2D1D2验证：A AA2 B1C2按照上述公式将 A1, A2, B1, C2 代

8、入 A=1.392175971*2.699784+0.6176652254*16.83234=14.15533近似等于14.15515近似等于 近似等于 近似等于同理按照公式代入实验数据得2.90254932.028866.638243B=2.902703C=32.03024D=6.638785五、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. 计算传输参数时，I、U均取其正值。六、预习思考题优缺点及其适用情况。1.试述双口网络同时测量法与分别测量法的测量步骤，(1)同时测量法传输方程中四个T参数 故可在输出端(I

9、 2=0)或短路(U2=0)的情况下，在输入口加上电压，在两个端口同时测量其电压、电流值，即可求出四个 T参数，这种方法称之为同时测量法。(2)分别测量法在实际测量由远距离输电线构成的双口网络的参数时， 采用同时测量法或混合测量法就很不方便，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，在输入端测量电压和电流。由传输方程可得:然后将输入口开路和短路在输出口加电压并测量，此时有:Ri。、Ris、R。、Rs分别表示一端口开路和短路时另一端口的等效输入电阻。同时测量法比分别测量法时的数据要来的快， 分别测量法，可使用于远距离测试。2. 本实验方法可否用于交流双口网络的测定? 可用于

10、低频的交流双口网络测定七、实验报告1.完成对数据表格的测量和计算任务。输出端开路12 0输出端短路U2 0双口 网 络I输出端开路I 12=0测量 值计 算 值U11O（ V）U12O（ V）|11O（ mA）A1B1107'18114.0831.39210.6176输出端短路Ul2=0U11S（ V）I11S（ mA）I12S（ mA）C1D1100.0260.0161.960911.5884双 口 网 络II输出端开路|22=0测量 值计 算 值U21O（ V）U22O（ V）I210（ mA）A2 IB2103.7040.0622.69970.5099输出端短路U22=0U21S

11、（ V）I21S（ mA）122S（ mA）C2D2100.0690.02016.8323.5499Uio V1 io mARio kUis V1 IS mARis k传输参数1O22.6270.441951O22.8710.437235输入端开路Ii o输入端短路U i oA=14.15515B=2.9O2549C=32.O2886D=6.638243U20 VI 2O mAR20 KU2S VI 2S mAR2S K1O48.2490.2072581O48.7680.2050522.列写参数方程。双口网络1的传输方程:Ui=1.391U2+0.618I2Ii=1.961 U2+I.588I

12、2Ui=2.700U2+0.510I2双口网络2的传输方程:I i=16.832U2+3.550I2验证：A AA2 B1C2BAi B2Bi D2CC i A2DiC 2DC1 B2D1D23. 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。按照上述公式将 A1, A2, B1, C2 代入 A=1.392175971*2.699784+O.6176652254*16.83234=14.15533近似等于14.15515同理按照公式代入实验数据得近似等于2.902549近似等于32.02886近似等于6.638243B=2.9O27O3C=32.O3O24D=6.6387854. 总结、归纳双口网络的测试技术。双口网络有两个端口电压和两个端口