《虚拟仪器技术》实验2

《虚拟仪器技术》实验指导书

实验2 交流电路实验

实验序号：1 实验名称：交流电路实验 适用专业：电子信息工程、通信工程 学时数：2学时 一、实验目的

该实验使用NI ELVIS II+进行交流电路的参数测量，介绍测量交流电路参数的工具：数字万用表、函数发生器、示波器、阻抗分析仪和波特图分析仪。 二、实验要求

（1）学会使用NI ELVIS II+中的数字万用表、函数发生器、示波器、阻抗分析仪和波特图分析仪。

（2）要求认真且完成电子电路的参数测量。

（3）在NI ELVIS II+ 的实验板上搭电路以及测量数据时，注意不能短路，以免烧坏实验平台中的元器件。

（4）注意仪器设备的规范使用以及测量步骤正确的顺序。 （5）编写程序要规范、正确，有问题的程序能够通过调试解决。 （6）做完实验后给出本实验的实验报告。 三、实验设备、环境 （1）NI ELVIS II+ 实验平台

（2）至少PIII计算机，装有LabVIEW软件和NI ELVIS II+硬件驱动。 四、实验中的元器件 （1）一个1.0kΩ电阻R； （2）一个1μF电容C； 五、实验步骤及内容 1、元器件参数测量

利用数字万用表中的欧姆表和电容表测量电阻R和电容C，填写表1。

R C 实测值 标称值 0.9715 0.9753 1.0KΩ 1μF 表1 电阻和电容测量值

2、阻抗Z参数测量

（1）选择仪器面板中的阻抗分析仪，如图1所示。

图1 阻抗分析仪

（2）将1KΩ电阻连接到阻抗分析仪的DUT+和DUT-端。 （3）给面包板上电，并点击运行。

（4）记录该电阻的阻抗966.75-4.78j或966.65《359.72 。 （5）将1μF电容连接到DUT+和DUT-端。

（6）记录该电容的阻抗 4.63-160.j ；默认测量频率为1000Hz，调整频率观察电容容抗（向量的长度）的变化，发现规律 频率越高容抗越小 ，理论解释是 R-j/wc 。 （7）将串联的电阻电容（1kΩ 和1μF）连接到阻抗分析仪。

（8）将该频率从100Hz到500Hz、1000Hz和1500Hz改变，观察阻抗的变化 频率越高阻抗越小 。

（9）调整频率，直至容抗幅值|Xc|和电阻阻值R相等，此时阻抗相位为 276.19 度，

该阻抗幅值为 256.75 ，频率为 165 Hz，理论计算的频率为 167.97 Hz。

3、用函数发生器和示波器测试RC电路实验

（1）在面包板上搭建图2所示由1μF电容和1KΩ电阻构建的分压电路。

接函数发生器

接地

1uF ACH0+

1kΩ ACH0-

图2 RC电路连接图1

（2）将RC电路的输入与实验板上的函数发生器和地相连。（3）选择仪器面板中的函数信号发生器（FGEN），如图3所示。

（4）选择波形为正弦波、2000Hz、2 Vpk-pk，点击运行，实验板上的FGEN接口将输出正弦波。

（5）选择仪器面板中的示波器（Scope），如图4所示，将FGEN接口的信号接入示波器显示。

（6）调节信号发生器中信号，观察示波器中的显示。

图3 函数发生器

图4 示波器

（7）读取RC电路电阻两端的电压信号，对比与输入信号的相位关系：频率越高相位相差越小 。

（8）利用FGEN的频率扫频功能观察输入信号与输出信号的相位关系。设置FGEN为：起

始频率：5Hz、停止频率：5KHz、步进频率：50Hz。

观察输入信号与输出信号的相位关系： 。可知该RC电路是一个无源 高通 滤波器。

4、RC电路的增益/相位波特图实验

（1）选择仪器面板中的波特图分析仪（Bode），如图6所示。 （2）根据图5所示连接电路。 （3）从波特图中可以看出幅值下降3dB处的频率与相角为 44.59 处频率相同。

ACH1- 接地

图5 RC电路连接图2

1kΩ ACH0-

接函数发生器 ACH1+ 1uF ACH0+

图6 波特图分析仪

5、另一种RC电路实验

交换图2中RC电路中电阻和电容的位置，重复执行步骤3和步骤4，记录下相应参数和图形。

六、实验问题

1、阻抗Z参数测量中的第（9）步，当容抗幅值|Xc|和电阻阻值R相等时，如何计算此时的频率？

2、从两种RC电路的测量数据能得出怎样的结论？