北交大黑箱实验报告

电分实验报告－黑箱实验

一、基本信息

实验人：梁3

实验地点：九教南5０1

实验题目：一阶电路“黑箱”模块的时域测量和辨别

实验目的：（1）熟练运用动态电路波形测量和时间常数测量。

（2)综合运用一阶动态电路分析理论知识，深入理解动态元件特性和一阶动态电路特有的阶跃响应波形。

二、预习内容：均采用方案A

RC串：v0(t)vsvs

vsvsRC并：v0(t)22tt

RL串：v0(t)vsvs

vsvsRL并：v0(t)22tt

波形图如图：

实验电路图：

二、实验内容和实验原理

（1）二端“黑箱”

“黑箱”是指隐藏了连接方式和元件参数的一个电阻和一个动态元件用串/并联方式构成的二端模块。在本实验中，模块作为被测量和识别的对象。一个模块中的动态元件可能是电感或电容，与电阻的连接方式可能是串联或并联。

(2)实验任务

每组学生随机领取一个“黑箱”模块，利用通用实验板上的一个已知阻值的电阻，串联“黑箱”模块构成被测电路。实验任务是用时域测量方法，测量二端一阶“黑箱”的外特性，辨别“黑箱”内部元件、元件参数及其连接方式。“黑箱”模块的两种测量方案如实验图所示。

（3）对实验测量方法的规定

在进行实验测量时,必须将外接电阻与模块串联后接入信号发生器，信号源采用幅度为lV的周期方波,用示波器测量电路的阶跃响应波形,通过初始值、稳态值和时间常数的测量来计算和辨別“黑箱”模块内部两个元件的参数值和连接方式。不允许用万用表等其他仪器或采用频域阻抗测量等方法。

三、实验数据、图片

示波器图片：

方案A(黑箱接地)

四、实验分析：选择外电阻为1kΩ；

（1）输入电压源初始值位置对应的输出电压图像上的电压值为

V（0+），即“黑箱”内的电阻占电路电压的比值，观察其值为0.5v。根据k00.5，得k0=1kΩ；k0k1

（2）根据黑箱波形图（上图）判断黑箱内部为RC串联；

（3）测时间常数：图像上V（0+）→0.632V（∞）所花时间即为时间常数，测得为10.6μs；

（4）测电容大小：根据公式RC，得C=5.3nf。

五、实验结果：

实验选择外接串联电阻阻值为1kΩ;

判断黑箱内部动态元件与电阻连接方式为RC串联。

动态元件及其参数为电容，5.3nf。

电阻值为1kΩ。

测得时间常数为10.6μs。

六、实验心得：

该实验增强了动手能力与分析能力，在实验过程中学会了深度思考，各角度分析加深了我对判定黑箱内部结构的理解。