一阶电路“黑箱”模块的时域测量和辨别实验报告
姓名：宋姝
班级：通信1402 学号：14211048
实验地点：九教南501
2015/12/12
一阶电路“黑箱”模块的时域测量和辨别
1. 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。
2.电路原理
（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l V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。
RC串：v0(t)??vs??t?t?v?vv0(t)??s???s?vsRC并：22
ttRL串：v0(t)?vs??vs??vsv(t)????vsRL并：022
四种情况波形图和电路图如下：
3．实验仪器及器材
信号发生器、“黑箱”模块（动态原件和电阻的结合）示波器、实验箱。
4.实验方案
（1）按方案A连接好电路，信号源产生VPP=1V，f=10kHz的方波，外部串联 R。=1kΩ
（2）根据波形判断黑箱内连接方式，再进行计算。
5．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v。根据 ，得R0=2.132kΩ； （2）根据黑箱波形图（上图）判断黑箱内部为LC并联；
（3）测时间常数 ：图像上0.368*V（0+）→0.632*V（∞）所花时间即为时间常数τ，测得为τ=9.00μs；
（4）测电感大小：根据公式 ，得L=0.009H。
6．实验结果
（1）检查预习。假定外加方波峰-峰-值为1V，半周期等于6倍时间常数，外接串联电阻等于黑箱内部电阻，画出四种可能连接方式的一个周期的波形。
（2）实验中选择的外接串联电阻阻值为2kΩ。
（3）判断黑箱内部动态元件与电阻连接方式为：电感与电阻并联。 动态元件及其参数为：L=0.009H。电阻值为：R=2.132Ω。 （4）测得时间常数为：τ=9.00μs
（5）画出两种接地方式下波形的草图，标出关键数据（初始值，稳态值等）。
初始值为，稳态值为。
7.实验总结
通过本次实验了解了动态元件特性和一阶动态电路特有的阶跃响应波形。