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《虚拟仪器技术》实验2

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《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?

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