实验三项目名称：电源的等效变换
一、实验目的
1、验证电压源与电流源等效变换的条件。
2、掌握电源外特性的测试方法。
二、实验原理
一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源E S与一个电阻R0相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源I S与一电导G0相并联来表示。若它们向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有同样的外特性。
三、实验设备
四、实验内容
（A）（B）
图3-1 实验线路图
1、按照图3-1（A）接线，其中E S=6V，R0 = 1KΩ，改变电阻器R L的阻值将I和U记录于
表（1）中。
2、按照图3-1（B）接线，其中I S = E S / R0=6V/1KΩ= 6mA，R0 = 1KΩ，改变电阻器R L的
阻值将I和U记录于表（2）中。
3、按照图3-1（A）接线，其中E S=6V，R0 = 200Ω，改变电阻器R L的阻值将I和U记录于
表（3）中。
4、按照图3-1（B）接线，其中I S = E S / R0=6V/200Ω= 30mA，R0 = 200Ω，改变电阻器R L
的阻值将I和U记录于表（4）中。
五、实验注意事项
1.在测试电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值：在改变负载时，不容许负
载短路。测试电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值：在改变负载时，不容许负载开路。
2. 换接线路时，必须关闭电源开关。。
3. 直流仪表的接入应注意极性与量程。
六、实验总结及数据分析（留一面）
1.根据表（1）、表（2）、表（3）、表（4）的实验数据，绘出其电源的外特性。
2. 并且通过绘制其电源的外特性曲线相互重合，从而验证电源等效变换条件I S = E S / R0的正确性。
实验二等效电源定理 一、实验目的 1. 验证戴维宁定理和诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解。 2. 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 二、原理说明 1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。 戴维宁定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。 诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短路电流I SC，其等效内阻R0定义同戴维宁定理。 Uoc（Us）和R0或者I SC（I S）和R0称为有源二端网络的等效参数。 2. 有源二端网络等效参数的测量方法 (1) 开路电压的测量 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc。 （2）短路电流的测量 在有源二端网络输出端短路，用电流表测其短路电流Isc。 （3）等效内阻R0的测量 Uoc R0＝── Isc 如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路，则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。 三、实验设备
四、实验内容 被测有源二端网络如图5-1(a)所示，即HE-12挂箱中“戴维宁定理/诺顿定理”线路。 (a) (b) 图5-1 1. 用开路电压、短路电流法测定戴维宁等效电路的Uoc、R0。 按图5-1(a)接入稳压电源Us=12V和恒流源Is=10mA，不接入R L。测出U O c和Isc，并计算出R0（测U OC时，不接入mA表。），并记录于表1。 表1 实验数据表一 2. 负载实验 按图5-1(a)接入可调电阻箱R L。按表2所示阻值改变R L阻值，测量有源二端网络的外特性曲线，并记录于表2。 3. 验证戴维宁定理 把恒压源移去，代之用导线连接原接恒压源处；把恒流源移去，这时，A、B两点间的电阻即为R0，然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压Uoc之值）相串联，如图5-1(b)所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证，数据记录于表3。
实验一戴维南定理 班级：17信息姓名：张晨瑞学号：20 一、实验目的 1.深刻理解和掌握戴维南定理。 2.掌握测量等效电路参数的方法。 3.初步掌握用Multisim软件绘制电路原理图的方法。 4.初步掌握Multisim软件中的Multimeter、Voltmeter、Ammeter等仪表的使用方法以及DC Operating Point、Parameter Sweep等SPICE仿真分析方法。 5.掌握电路板的焊接技术以及直流电源、万用表等仪器仪表的使用方法。 6.初步掌握Origin绘图软件的应用方法。 二、实验原理 一个含独立源、线性电阻的受控源的一端口网络，对外电路来说，可以用一个电压源和电子的床帘组合来等效置换，去等效电压源的电压等于该一端口网络的开路电压，其等效电阻等于该一端口网络中所有独立源都置为零后的输入电阻。这一定理成为戴维南定理。 三、实验方法 1.比较测量法 戴维南定理是一个等效定理，因此应想办法验证等效前后对其他电路的影响是否一致，即等效前后的外特性是否一致。 实验中首先测量原电路的外特性，在测量等效电路的外特性，最后比较两者是否一致，等效电路中的等效参数的获取，可通过测量得到，并同根据电路结构所推到计算出的结果相比较。 实验中期间的参数应使用实际测量值。实际值和期间的标称值是有差别的，所有的理论计算应基于器件的实际值。 2.等效参数的获取
等效电压Uoc：直接测量被测电路的开路电压，该电压就是等效电压。 等效电阻Ro：将电路中所有电压源短路，所有电流源开路，使用万用表阻挡测量。 3.测量点个数以及间距的选取 测试过程中测量的点个数以及间距的选取与测量特性和形状有关。对于直线特性，应使测量间距尽量平均，对于非线性特性应在变化陡峭处多测些点。测量的目的是为了用有限的点描述曲线的整体形状和细节特征。因此应注意测试过程中测量的点个数以及间距的选取。 为了比较完整地反映特性和形状，一般选取10个以上的测量点。 本实验中由于特性曲线是直线形状，因此测量点应均匀选取。为了办政策亮点分布合理，迎新测量特性的最大值和最小值，再根据点数合理选择测量间距。 4.电路的外特性测量方法 在输出端口上接可变负载（如电位器），改变负载（调节电位器）测量端口的电压和电流。 四、实验仪器与器件 1.计算机一台 2.通用电路板一块 3.万用表两只 4.直流稳压电源一台 5.电阻若干 五、实验内容 1.测量电阻的实际值，填表，并计算等效电源电压和等效电阻 2.Multisim仿真 (1)创建电路； (2)用万用表测量端口开路电压和短路电流，并计算等效电阻； (3)用万用表的Ω挡测量等效电阻，与（2）比较，将测量结果 填入表1中；
Multisim的认识及戴维南等效电路 一，Multisim的认识 1.Multisim是一款提供从电路仿真设计到版图生成全过程 的EDA平台（EDA是电子设计自动化的英文缩写）。 2.电路的基本分析方法 实验电路图如下（单级放大电路，包含电阻（2k欧，5.1k 欧，18k欧），直流电源（12伏），电压信号源，可变电 阻（200k欧））。 3．实验内容 a)运用multisim画出该电路。 b)分析单级放大器在静态时节点2,节点3的电压以及电阻 R5的电流。 c)分析单机放大器的频率响应特性。
d)分析单级放大器的节点1和节点5的电压波形。 e)分析单级放大器节点5的电压信号的频谱。 f)分析单级放大器集电极（节点3）电位随电源V1的变化。 g)分析单级放大器的基极偏置电阻R3对输出信号的影响。二，戴维南等效电路 1.实验原理及思路 一个含独立源，线性电阻和受控源的一端口网络，对外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置换，其等效电压源的电压等于该一端口网络的开路电压，其等效内阻是将该一端口网络中所有的独立源都置为零后从从外端口看进去的等效电阻。这一定理称为戴维南定理。 本实验采用如下所示的实验电路图a 50%等效后的电路图如下b所示
50% 测它们等效前后的外特性，然后验证等效前后对电路的影响。 2. 实验内容及结果 a) 计算等效电压和电阻 计算等效电压：电桥平衡。∴=,331131R R R R Uoc=3 11R R R +=2.6087V 。 计算等效电阻：R= ??? ??? ? ?+++ ??? ??? ? ?++33111221 31121 R R R R R R =250.355 b) 用Multisim 软件测量等效电压和等效电阻 测量等效电阻是将V1短路,开关断开如下图所示 50% Ro=250.335
等效电源定理 戴维南定理和诺顿定理分别能把含源二端网络等效成为一个实际电压源支路和实际电流源支路，故统称等效电源定理。 1、戴维南定理 任一线性含源二端网络，对外电路讲，可以等效为一个电压源和电阻串联的组合，电压源的电压为该网络的开路电压u oc，串联电阻等于该网络中所有独立源为零时的入端等效电阻R o。 2、诺顿定理 任一线性含源二端网络，对外电路讲，可以等效为一个电流源和电阻并联的组合，电流源的电流为该网络的短路电流isc，并联电阻等于该网络中所有独立源为零值时的入端等效电阻R o。 图(a)所示为一接有外电路的含源二端网络，根据替代定律，把R L 支路分别用流过它的电流i和两端电压u作为电压源等效替代，然后运用叠加定理分别得到 u＝u oc－R o i＝i sc－u/R o 等效电源电路如图（b）所示。 这两条定律所得到的电压源支路和电流源支路可以互相等效，所以人们多应用戴维南等效电压源定律，然后变化为诺顿等效电流源电路，如图（b）上、下图所示。戴维南定律对求解电路中某一支路的电压、电流和功率，特别是负载吸收的最大功率最为方便。求解时含源二端网络必须是线性的，待求支是线性的或非线性、有源或无源均可。
应用这两条定律，一般分三个步骤： (1)断开待求支路或将待求支路短路，分别求得开路电压u oc和短路电流i sc; (2)让全部独立源为零，求入端等效电阻R o。 (3)画出等效电源电路，接上待求支路，求解待求量。 3、用戴维南定律分析含受控源电路 根据受控源的性质和等效电源定律的要求，当用戴维南定律和诺顿定律分析受控源电路时，必须掌握： (1)当控制量在端口上时，它要随端口开路或短路变化，必须用变化了的控制量来表示受控源的电压或电流。 (2)当控制量在网络内，则在短路或开路时，必须保证受控源及其控制量同在含源二端网络内。 (3)受控源不能充当激励，具有电阻性。 在求戴维南等效电阻时，独立源为零，受控源和电阻一样要保留，故
戴维南定理 学号：1128403019 姓名：魏海龙班级：传感网技术 一、实验目的： 1、深刻理解和掌握戴维南定理。 2、掌握测量等效电路参数的方法。 3、初步掌握用multisim软件绘制电路原理图。 4、初步掌握multisim软件中的multimeter、voltmeter、ammeter 等仪表的使用以及DC operating point、paramrter sweep等 SPICE仿真分析方法。 5、掌握电路板的焊接技术以及直流电源、万用表等仪器仪表的使 用。 6、初步掌握Origin绘图软件的应用。 二、实验器材： 计算机一台、通用电路板一块、万用表两只、直流稳压电源一台、电阻若干。 三、实验原理：一个含独立源、线性电阻和受控源的一端口网络，对 外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置 换，其等效电压源的电压等于该一端口网络的开路电压，其等 效电阻等于该一端口网络中所有独立源都置为零后的数日电 阻。 四、实验内容： 1、电路图：
2、元器件列表： 2、实验步骤： （1）理论分析： 计 算等效电压： 电桥平衡。∴=,331131R R R R Uoc=3 11 R R R +=2.6087V 。 计算等效电阻：R= ??? ??? ? ?+++ ??? ??? ? ?++3311111221 3111121 R R R R R R =250.355
（2）测量如下表中所列各电阻的实际值，并填入表格： 然后根据理论分析结果和表中世纪测量阻值计算出等效电源电压和等效电阻，如下所示： Uc=2.6087V R=250.355Ω （3）multisim仿真： a、按照下图所示在multisim软件中创建电路 b、用万用表测量端口的开路电压和短路电流，并计算等 效电阻，结果如下：Us= 2.609V I= 10.42mA R=250.38Ω
实验二码型变换AMI/HDB3实验 一．实验目的 1．了解二进制单极性码变换为AMI/HDB3 码的编码规则； 2．熟悉AMI码与HDB3 码的基本特征； 3．熟悉HDB3 码的编译码器工作原理和实现方法； 4．根据测量和分析结果，画出电路关键部位的波形； 二．实验仪器 1．JH7001 通信原理综合实验系统一台 2．双踪示波器一台 3．函数信号发生器一台 三、实验任务与要求 1实验原理和电路说明 1．1．1 实验原理 AMI 码的全称是传号交替反转码。这是一种将消息代码0（空号）和1（传号）按如下规则进行编码的码：代码的0 仍变换为传输码的0，而把代码中的1 交替地变换为传输码的+1、–1、+1、–1…由于AMI 码的传号交替反转，故由它决定的基带信号将出现正负脉冲交替，而0 电位保持不变的规律。由此看出，这种基带信号无直流成分，且只有很小的低频成分，因而它特别适宜在不允许这些成分通过的信道中传输。 由AMI 码的编码规则看出，它已从一个二进制符号序列变成了一个三进制符号序列，即把一个二进制符号变换成一个三进制符号。把一个二进制符号变换成一个三进制符号所构成的码称为1B/1T 码型。。AMI 码对应的波形是占空比为0.5 的双极性归零码，即脉冲宽度τ与码元宽度（码元周期、码元间隔）TS 的关系是τ=0.5TS。 AMI 码除有上述特点外，还有编译码电路简单及便于观察误码情况等优点，它是一种基本的线路码，并得到广泛采用。但是，AMI 码有一个重要缺点，即接收端从该信号中来获取定时信息时，由于它可能出现长的连0 串，因而会造成提取定时信号的困难。为了保持AMI 码的优点而克服其缺点，人们提出了许多种类的改进AMI 码，HDB3 码就是其中有代表性的一种。 HDB3码的全称是三阶高密度双极性码。它的编码原理是这样的：先把消息代码变换成AMI码，然后去检查AMI 码的连0串情况，当没有4个以上连0串时，则这时的AMI码就是HDB3码；当出现4个以上连0串时，则将每4个连0小段的第4个0变换成与其前一非0符号（＋1 或–1）同极性的符号。显然，这样做可能破坏“极性交替反转”的规律。这个符号就称为破坏符号，用V 符号表示（即+1 记为+V, –１记为–V）。为使附加V符号后的序列不破坏“极性交替反转”造成的无直流特性，还必须保证相邻V符号也应极性交替。这一点，当相邻符号之间有奇数个非０符号时，则是能得到保证的；当有偶数个非0 符号时，则就得不到保证，这时再将该小段的第1个0 变换成+B 或–B符号的极性与前一非0 符号的相反，并让后面的非0符号从V 符号开始再交替变化。 虽然HDB3码的编码规则比较复杂，但译码却比较简单。从上述原理看出，每一个破坏
戴维南定理实验报告
戴维南定理 班级：14电信学号：1428403003 姓名：王舒成绩：一实验原理及思路 一个含独立源，线性电阻和受控源的二端网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的. 等效电源代替，其等效电压源的电压等于该二端网络的开路电压，其等效内阻是将该二端网络中所有的独立源都置为零后从从外端口看进去的等效电阻。这一定理称为戴维南定理。 本实验采用如下所示的实验电路图a: 等效后的电路图如下b: 测它们等效前后的外特性，然后验证等效前后对电路的影响。 二实验内容及结果
⒈计算等效电压和电阻 计算等效电压：电桥平衡。∴=,33 1131R R R R Θ Uoc=3 11 R R R +=2.609V 。 计算等效电阻：R= ??? ??? ? ?+++ ??? ??? ??++3311111221 3111121 R R R R R R =250.355 ⒉用Multisim 软件测量等效电压和等效电阻 测量等效电阻是将V1短路,开关断开如下图所示： -+ Ro=250.335O Ω 测量等效电压是将滑动变阻器短路如下图 V120 V R11.8kΩ R2220Ω R112.2kΩ R22270Ω R33330ΩR3270Ω 50% 2 4 J1Key = A XMM1 6 a 1 7 Uo=2.609V ⒊用Multisim 仿真验证戴维南定理 仿真数据
等效电压Uoc=2.609V 等效电阻Ro=250.355Ω 电压/V 2.6 09 2.4 08 2.3 87 2.3 62 2.3 31 2.2 9 2.2 36 2.1 58 2.0 41 1.8 41 1.4 22 电流/mA 0 0.8 03 0.8 85 0.9 84 1.1 1 1.2 72 1.4 9 1.7 99 2.2 68 3.0 68 4.7 4 电压/V 2.6 09 2.4 08 2.3 87 2.3 63 2.3 3 2.2 91 2.2 36 2.1 58 2.0 41 1.8 41 1.4 22 电流/mA 0 0.8 03 0.8 85 0.9 85 1.1 1 1.2 72 1.4 9 1.7 99 2.2 68 3.0 68 4.7 5
戴维南定理 学号：19 姓名：魏海龙班级：传感网技术 一、实验目的： 1、深刻理解和掌握戴维南定理。 2、掌握测量等效电路参数的方法。 3、初步掌握用multisim软件绘制电路原理图。 4、初步掌握multisim软件中的multimeter、voltmeter、ammeter 等仪表的使用以及DC operating point、paramrter sweep等 SPICE仿真分析方法。 5、掌握电路板的焊接技术以及直流电源、万用表等仪器仪表的使 用。 6、初步掌握Origin绘图软件的应用。 二、实验器材： 计算机一台、通用电路板一块、万用表两只、直流稳压电源一台、电阻若干。 三、实验原理：一个含独立源、线性电阻和受控源的一端口网络，对 外电路来说，可以用一个电压源和电阻的串联组合来等效置 换，其等效电压源的电压等于该一端口网络的开路电压，其等 效电阻等于该一端口网络中所有独立源都置为零后的数日电 阻。 四、实验内容： 1、电路图：
2、元器件列表： 2、实验步骤： （1）理论分析： 计算等效电压：电桥平衡。 ∴=,331131R R R R Θ Uoc=3 11 R R R +=。 计算等效电阻：R= ??? ??? ? ?+++ ??? ??? ? ?++3311111221 3111121 R R R R R R = （2）测量如下表中所列各电阻的实际值，并填入表格：
然后根据理论分析结果和表中世纪测量阻值计算出等效电源 电压和等效电阻，如下所示： Uc= R=Ω （3）multisim 仿真： a 、按照下图所示在multisim 软件中创建电路 b 、用万用表测量端口的开路电压和短路电流，并计算等效电阻，结果如下：Us= I= R=Ω c 、用万用表的欧姆档测量等效电阻，与b 中结果比较，将测量结果填入下表中：
实验二HDB3码型变换实验 一、实验目的 1、了解几种常用的数字基带信号的特征和作用。 2、掌握HDB3码的编译规则。 3、了解滤波法位同步在的码变换过程中的作用。 二、实验器材 1、主控&信号源、2号、8号、13号模块各一块 2、双踪示波器一台 3、连接线若干 三、实验原理 1、HDB3编译码实验原理框图
HDB3编译码实验原理框图 2、实验框图说明 我们知道AMI编码规则是遇到0输出0，遇到1则交替输出+1和-1。而HDB3编码由于需要插入破坏位B，因此，在编码时需要缓存3bit的数据。当没有连续4个连0时与AMI编码规则相同。当4个连0时最后一个0变为传号A，其极性与前一个A的极性相反。若该传号与前一个1的极性不同，则还要将这4个连0的第一个0变为B，B的极性与A相同。实验框图中编码过程是将信号源经程序处理后，得到HDB3-A1和HDB3-B1两路信号，再通过电平转换电路进行变换，从而得到HDB3编码波形。 同样AMI译码只需将所有的±1变为1，0变为0即可。而HDB3译码只需找到传号A，将传号和传号前3个数都清0即可。传号A的识别方法是：该符号的极性与前一极性相同，该符号即为传号。实验框图中译码过
程是将HDB3码信号送入到电平逆变换电路，再通过译码处理，得到原始码元。 四、实验步骤 实验项目一HDB3编译码（256KHz归零码实验） 概述：本项目通过选择不同的数字信源，分别观测编码输入及时钟，译码输出及时钟，观察编译码延时以及验证HDB3编译码规则。 1、关电，按表格所示进行连线。 2、开电，设置主控菜单，选择【主菜单】→【通信原理】→【HDB3编译码】→【256K归零码实验】。将模块13的开关S3分频设置拨为0011，即提取512K同步时钟。 3、此时系统初始状态为：编码输入信号为256K的PN序列。 4、实验操作及波形观测。
实验十五码型变换实验 一、实验目的 1、了解几种常用的数字基带信号。 2、掌握常用数字基带传输码型的编码规则。 3、掌握常用CPLD实现码型变换的方法。 二、实验内容 1、观察NRZ码、RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码的波形。 2、观察全0码或全1码时各码型的波形。 3、观察HDB3码、AMI码的正负极性波形。 4、观察RZ码、AMI码、HDB3码、CMI码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。 5、自行设计码型变换电路，下载并观察波形。 三、实验器材 1、信号源模块一块 2、⑥号模块一块 3、⑦号模块一块 4、20M双踪示波器一台 5、连接线若干 四、实验原理 （一）基本原理 在数字通信中，有些场合可以不经过载波调制和解调过程而让基带信号直接进行传输。例如，在市区内利用电传机直接进行电报通信，或者利用中继方式在长距离上直接传输PCM 信号等。这种不使用载波调制装置而直接传送基带信号的系统，我们称它为基带传输系统，它的基本结构如图15-1所示。 信道信号形成器信道接收 滤波器 抽样 判决器 基带脉冲 输出 基带脉冲 输入 干扰 图15-1 基带传输系统的基本结构 该结构由信道信号形成器、信道、接收滤波器以及抽样判决器组成。这里信道信号形成
器用来产生适合于信道传输的基带信号，信道可以是允许基带信号通过的媒质（例如能够通过从直流至高频的有线线路等）；接收滤波器用来接收信号和尽可能排除信道噪声和其他干扰；抽样判决器则是在噪声背景下用来判定与再生基带信号。 若一个变换器把数字基带信号变换成适合于基带信号传输的基带信号，则称此变换器为数字基带调制器；相反，把信道基带信号变换成原始数字基带信号的变换器，称之为基带解调器。 基带信号是代码的一种电表示形式。在实际的基带传输系统中，并不是所有的基带电波形都能在信道中传输。例如，含有丰富直流和低频成分的基带信号就不适宜在信道中传输，因为它有可能造成信号严重畸变。单极性基带波形就是一个典型例子。再例如，一般基带传输系统都从接收到的基带信号流中提取定时信号，而收定时信号又依赖于代码的码型，如果代码出现长时间的连“0”符号，则基带信号可能会长时间出现0电位，而使收定时恢复系统难以保证收定时信号的准确性。归纳起来，对传输用的基带信号的主要要求有两点：（1）对各种代码的要求，期望将原始信息符号编制成适合于传输用的码型；（2）对所选码型的电波形要求，期望电波形适宜于在信道中传输。 （二）编码规则 1、 NRZ 码 NRZ 码的全称是单极性不归零码，在这种二元码中用高电平和低电平（这里为零电平）分别表示二进制信息“1”和“0”，在整个码元期间电平保持不变。例如： ＋E 0 1 0 1 0 0 1 1 0 2、 RZ 码 RZ 码的全称是单极性归零码，与NRZ 码不同的是，发送“1”时在整个码元期间高电平只持续一段时间，在码元的其余时间内则返回到零电平。例如： 1 0 1 0 0 1 1 0 ＋E 0 3、 AMI 码 AMI 码的全称是传号交替反转码。这是一种将信息代码0(空号)和1(传号)按如下方式进行编码的码：代码的0仍变换为传输码的0,而把代码中的1交替地变换为传输码的+1，-1，
实验1 直流电路中的基本测量—电源外特性及等效变换 一、实验目的 1．学习正确使用常用的直流电表及直流稳压电源。 2．学习测定电压源和电流源的外特性。 3．掌握电压源和电流源等效变换的条件和方法。 4．学习通过实验来实现有源二端线性网络的等效变换。 二、实验原理 1．直流电路中基本测量包括对直流电压、电流及电阻的测量。直流电压和电流的测量，可用万用表的直流电压（DCV ）及直流电流（DCmA ）档；当要求较高的准确度时，应选用准确度等级为0.5～1.0级的磁电式直流电压表和直流电流表（本实验采用此类仪表）。电阻的测量可用伏安法、电桥法，一般情况下，常用万用表的电阻（Ω）档测量。测量结果的准确度不仅与仪表的准确度等级有关，还与所选用的量程有关。。 2．一个具有一定内阻的电源，可以用电压源模型来表示，也可以用电流源模型来表示。 直流稳压电源在额定电流的范围内，其输出电压不随负载电流改变，近似为恒定值，所以可视为一个恒压源（理想电压源）。如果用一个模拟电源内阻的电阻与稳压电源串联，即构成一个具有内阻值的电压源。 构成恒流源（理想电流源）的电路有很多形式，本实验利用晶体管的恒流特性，构成一个近似于理想的电流源，其电路如图1.1（a ）所示。将此恒流电源的（其电流 mA 15I =S ）与电阻并联（即在图1 (a) 中将a 、b 两端接0R ），便 构成了具有一定内阻0R 的电流源，如图1.1（b ）所示。
a b 15+输出端 S (a) （b ） 图1..1 恒流源和电流源 (a) 恒流源 （b ） 电流源 在保持外特性相同的条件下，电压源模型和电流源模型可以相互等效变换，但恒压源和恒流源不能等效互换。 3．一个有源二端线性网络可用一个恒压源和内阻串联的电路模型来等效。等效电压源的端电压等于此有源二端网络的开路电压o U ，内阻0R 等于此有源二端网络中，除去独立电源后在其端口处的等效电阻。这就是戴维宁定理，这个等效电路称为戴维宁等效电路。 本实验用电压源、电流源和电阻元件组成有源二端线性网络，如图2中外点划线方框所示，用实验中测得的开路电压U 和短路电流SC I 可以计算有源二端网 络的等效内阻。 ) I U （R R SC 00 = 。图中L R 由图.3中6321R ,R ,R ,R 组成。
实验四 等效电源定理与叠加定理 一、 实验目的 1． 加深对等效电源定理（戴维南定理和诺顿定理）与叠加定理的理解。 2． 学习线性含独立源一端口网络等效电路参数的测量方法。 二、 实验仪器 直流电压表 直流电流表 万用表 直流稳压电源 直流稳流电源 相关电阻元件 三、 预习要求 1. 复习等效电源定理和叠加定理。 2. 确定等效电源电阻的几种方法及其优缺点。 3. 含独立源二端网络及其戴维南等效电路的等效条件。 四、 实验原理 1． 叠加定理 具有唯一解的线性电路，由几个独立源共同作用所产生的各支路电流或电压，是各个独立电源分别单独作用时产生的各支路电流或电压的代数叠加。 2． 等效电源定理 （1） 戴维南定理：任一线性含独立源一端口网络，其对外作用可以用一个电压源串 电阻的等效电源代替，该电压源的电压等于此一端口网络的开路电压，该电阻等于此一端口网络内部各独立源置零后的等效电阻。 （2） 诺顿定理：任一线性含独立源一端口网络，其对外作用可以用一个电流源并电 导的等效电源代替，该电流源的电流等于此一端口网络的短路电流，该电导等于此一端口网络内部各独立源置零后的等效电导。 线性含源一端口网络的等效电路如图1-19所示。 图1-19 等效电源定理 3． 等效电源电路参数的测定 （1） 测定开路电压。如果电压表的内阻相对于被测一端口网络的内阻大很多，电压 表几乎不取网络电流，可以直接用电压表或万用表的电压档测定。 （2） 测定短路电流。如果电流表的内阻相对于被测一端口网络的内阻小很多，其上 电压降可忽略不计，可以直接用电流表测定。 线性含源一端口a b Ro Uoc +-a b a b 或
戴维南定理（有源二端网络等效参数的测定） 一、 实验目的 1、验证戴维南定理的正确性。 2、掌握测量有源二端网络等效参数的一般办法。 二、 原理说明 1、 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中的一条支路的电压和电流，则可以将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或者称为含源——端口网络）。 戴维南定理指出，任何一个线性有源网络，总可以用一个等效电压源来代替，此电压源的电动势s E 等于这个有源二端网络的开路电压oc U ，其等效内阻0R 等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电路。 oc U 和0R 称为有源二端网络的等效参数。 2、 有源二端网络等效参数的测量方法 （1） 开路电压、短路电流法 在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测量其输出端的开路电压oc U ，然 后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流sc I ，则内阻为：sc oc I U R =0 （2） 伏安法 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图3-1所示，根据外特性曲线求出斜率 ?tan 则内阻： sc oc I U I U R =??= =?tan 0 用伏安法，主要是测量开路电压及电流为额定值N I 时的输出端电压N U ，则内阻为： N N oc I U U R -= 若二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电流。
（3）半电压法 如图3-2所示，当负载电压为被测网 络开路电压的一半时，负载电阻（由 电阻箱的读数确定）即为被测有源二 端网络的等效内阻值。 （4）零示法 在测量具有高内阻有源二端网络的 开路电压时，用电压表直接测量会造 成较大的误差，为了消除电压表内阻 的影响，往往采用零示测量法，如图 3-3所示。 零示法测量原理是用一低内阻的稳 压电源与被测有源二端网络进行比 较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”，然后电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为有源二端网络的开路电压。 三、实验设备
实验三码型变换实验 一、实验目的 1．了解几种常见的数字基带信号。 2．掌握常用数字基带传输码型的编码规则。 3．掌握用FPGA实现码型变换的方法。 二、实验内容 1．观察NRZ、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码的波形。2．观察全0码或全1码时各码型波形。 3．观察HDB3码、AMI码、BNRZ码正、负极性波形。 4．观察NRZ码、RZ码、BRZ码、BNRZ码、AMI码、CMI码、HDB3码、BPH码经过码型反变换后的输出波形。 5．自行设计码型变换电路，下载并观察输出波形。 三、实验器材 1．信号源模块 2．码型变换模块 3．20M双踪示波器一台 4．频率计（可选）一台 5．PC机（可选）一台 6．连接线若干 四、实验原理 1．编码规则 ①NRZ码(见教材) ②RZ码(见教材) ③BNRZ码－双极性不归零码 1 0 1 0 0 1 1 0 ＋E -E ④BRZ码－双极性归零码 1 0 1 0 0 1 1 0 ＋E -E ⑤AMI码(见教材) ⑥HDB3码(见教材) ⑦BPH码
BPH码的全称是数字双相码（Digital Diphase），又叫分相码(Biphase，Split-phase)或曼彻斯特码（Manchester），其编码规则之一是： 0 01（零相位的一个周期的方波）； 110（π相位的一个周期的方波）。例如： 代码： 1 1 0 0 1 0 1 双相码： 10 10 01 01 10 01 10 这种码既能提取足够的定时分量，又无直流漂移，编码过程简单。但带宽要宽些。⑧CMI码 CMI码的全称是传号反转码，其编码规则如下：信息码中的“1”码交替用“11”和“00”表示，“0”码用“01”表示。例如： 代码： 1 1 0 1 0 0 1 0 CMI码： 11 00 01 11 01 01 00 01 这种码型有较多的电平跃变，因此，含有丰富的定时信息。该码已被ITU-T推荐为PCM四次群的接口码型。在光纤传输系统中有时也用CMI码作线路传输码型。 2．电路原理 将信号源产生的NRZ码和位同步信号BS送入U900（EPM7128SLC84-15）进行变换，可以直接得到各种单极性码和各种双极性码的正、负极性编码信号。解码时同样也需要送入FPGA进行解码，得到NRZ码。 ①NRZ码 从信号源“NRZ”点输出的数字码型即为NRZ码，请参考信号源工作原理。 ②BRZ、BNRZ码 将NRZ码和位同步信号BS分别送入双四路模拟开关U902（4052）的控制端作为控制信号，在同一时刻，NRZ码和BS信号电平高低的不同组合（00、01、10、11）将控制U902分别接通不同的通道，输出BRZ码和BNRZ码。X通道的4个输入端X0、X1、X2、X3分别接－5V、GND、＋5V、GND，在控制信号控制下输出BRZ码；Y通道的4个输入端Y0、Y1、Y2、Y3分别接－5V、－5V、＋5V、＋5V，在控制信号控制下输出BNRZ 码。解码时通过电压比较器U907（LM339）将双极性的BRZ和BNRZ码转换为两路单极性码，即双—单（极性）变换，再送入U900进行解码，恢复出原始的NRZ码。 ③RZ、BPH码 同BRZ、BNRZ，因是单极性码，其编解码过程全在U900中完成，在这里不再赘述。 ④AMI码 由于AMI码是双极性的码型，所以它的变换过程分成了两个部分。首先，在U900中，将NRZ码经过一个时钟为BS的JK触发器后，再与NRZ信号相与后得到控制信号AMIB，该信号与NRZ码作为控制信号送入单八路模拟开关U905（4051）的控制端，U905的输出即为AMI码。解码过程与BNRZ码一样，也需先经过双—单变换，再送入U900进行解码。 ⑤HDB3码 HDB3码的编、解码框图分别如图3-1、3-2所示，其编、解码过程与AMI码相同，这里不再赘述。
等效原理的本质说明 ——灵遁者 等效原理是广义相对论的基石，这是我们都知道的。可是等效原理的本质是什么？其实这个我在关于“惯性的本源”论述中，已经有提到了。即等效原理的本质就是引力是惯性的源泉！惯性是由引力决定的。 爱氏说“等效原理”是他一生中最开心的构想，那么到底具体这个构想是咋样的，我们一起来看看。 等效原理，尤其是强等效原理，在广 义相对论的引力理论中十分重要，它 的重要性首先是被爱因斯坦分别在1911年的《关于引力对光传播的影响》及1916年的《广义相对论的基础》中被提出来。 等效原理共两个不同程度的表述：弱等效原理及强等效原理。它们的区别是什么？思考一下，往下看。 对此原理，爱因斯坦曾说：“我为它的存在感到极为惊奇，并且猜想其中必有一把可以更深入了解惯性和引力的钥匙。” 等效原理揭示了，在任何一个时空点上都可以选取适当的参考系，使
一切物质的运动方程中不再含有引力项，即引力可以局部地消除。如果认为这种消除了引力的参考系是惯性系，那么，等效原理告诉我们，在任何一个时空点，一定存在局部惯性系。 伽利略最早注意到，不同物体沿斜面的下滑运动是一样的,即引力加速度与物体的组成无关。后来牛顿单摆实验，其实也注意到了这一点。牛顿根据单摆周期的测量发现，周期只与摆长有关，而与摆锤的质量和材料无关。这些结果都表明，任何物体的引力质量与惯性质量之比都是一样的。十九世纪末，匈牙利物理学家厄缶作了更精确的实验。 根据这个性质，只要选择适当 的参考系，在所有力学方程 中，引力与惯性力都可相互抵 消掉。这个性质称为弱等效原理。再进一步推广，在参考系中，力学方程和一切运动方程中的引力作用都被抵消掉，这就是等效原理，或称为强等效原理。 等效原理是广义相对论的第一个基本原理，也是整个广义相对论的核心。其基本含义是指重力场与以适当加速度运动的参考系是等价的。 先来具体看看弱等效原理：弱等效原理原是指观测者不能在局部的区域内分辨出由加速度所产生的惯性力或由物体所产生的引力，而它是
1．探究力的平行四边形定则的实验原理是等效原理，其等效性是指() A．使两分力与合力满足平行四边形定则 B．使两次橡皮筋与细绳套的结点都与某点O重合 C．使两次橡皮筋伸长的长度相等 D．使弹簧秤在两种情况下发生相同的形变 【答案】 B 2. 在验证力的平行四边形定则实验中，如右图所示，使b弹簧秤按图示位 置开始沿顺时针方向缓慢转动，在这个过程中，保持O点位置不变和a弹簧秤 的拉伸方向不变，则整个过程中关于a、b弹簧秤的读数变化是() A．a增大，b减小 B．a减小，b先减小后增大 C．a减小，b先增大后减小 D．a减小，b增大 【答案】 B 3．在“验证力的平行四边形定则”实验中，需要将橡皮条的一端固定在 水平木板上，另一端系上两根细绳，细绳的另一端都有绳套(如右图所示)．实 验中需用两个弹簧秤分别勾住绳套，并互成角度地拉橡皮条．某同学认为在 此过程中必须注意以下几项： A．两根细绳必须等长 B．橡皮条应与两绳夹角的平分线在同一直线上 C．在使用弹簧秤时要注意使弹簧秤与木板平面平行 其中正确的是________．(填入相应的字母) 【解析】该实验验证两个分力的效果等效于其合力的效果，不必要求两分力等大，故B错；与两绳长短无关，A错；但需使两分力与合力在同一平面内，故C正确． 【答案】 C 4．关于验证平行四边形定则的实验，请回答下列问题： (1)在该实验中，合力与分力的概念是一种________的科学思想方法． (2)某同学在做该实验时，弹簧测力计平行于木板如图a放置，然后记录力的大小和方向，请你指出这样操作的问题：________ (3)某同学完成该实验后得到的图形如图b所示，图上所画的四个力中，由一个弹簧测力计拉橡皮条得到的力是________． 【答案】(1)等效替代(2)弹簧测力计的轴线与细线套不在同一直线上，导致测量数据不准确(3)F应按照实验要求做好实验，重视实验中的几个注意点，本题中的F′是以F1、F2为邻边所作的平行四边形的对角线，故F是用一个弹簧测力计拉橡皮条得到的力．
戴维南定理实验报告 一、实验目的 1、验证戴维南定理 2、测定线性有源一端口网络的外特性和戴维南等效电路的外特性。 二、实验原理 戴维南定理指出：任何一个线性有源一端口网络，对于外电路而言，总可以用一个理想电压源和电阻的串联形式来代替，理想电压源的电玉等于原一端口的开路电压Uoc，其电阻(又称等效内阻)等于网络中所有独立源置零时的入端等效电阻Req，见图4-1。 图4- 1 图4- 2 1、开路电压的测量方法 方法一：直接测量法。当有源二端网络的等效内阻Req与电压表的内阻Rv?相比可以忽略不计时，可以直接用电压表测量开路电压。 方法二：补偿法。其测量电路如图4-2所示，E为高精度的标准电压源，R为标准分压电阻箱，G为高灵敏度的检流计。调节电阻箱的分压比，c、d两端的电压随之改变，当Ucd=Uab时，流过检流计G的电流为零，因此 Uab=Ucd =[R2/(R1+ R2)]E=KE 式中 K= R2/(R1+ R2) 为电阻箱的分压比。根据标准电压E 和分压比Κ就可求得开路电压Uab,因为电路平衡时IG= 0，不消耗电能，所以此法测量精度较高。
2、等效电阻Req的测量方法 对于已知的线性有源一端口网络，其入端等效电Req可以从原网络计算得出，也可以通过实验测出，下面介绍几种测量方法： 方法一：将有源二端网络中的独立源都去掉，在ab端外加一已知电压U， 测量一端口的总电流I总则等效电阻 Req= U/I总 实际的电压源和电流源具有一定的内阻，它并不能与电源本身分开，因此在去掉电源的同时，也把电源的内阻去掉了，无法将电源内阻保留下来，这将影响测量精度，因而这种方法只适用于电压源内阻较小和电流源内阻较大的情况。 方法二：测量ab端的开路电压Uoc及短路电流Isc则等效电阻 Req= Uoc/Isc 这种方法适用于ab端等效电阻Req较大，而短路电流不超过额定值的情形，否则有损坏电源的危险。 图4 – 3 图 4-4 方法三：两次电压测量法 测量电路如图4-3所示，第一次测量ab端的开路Uoc，第二次在ab端接一已知电阻RL(负载电阻)，测量此时a、b端的负载电压U，则a、b端的等效电阻Req为： Req =[(Uoc/ U)-1]RL 第三种方法克服了第一和第二种方法的缺点和局限性，在实际测量
实验三 基尔霍夫定律、戴维南定理的的验证 一、实验目的 1. 加深对基尔霍夫定律、戴维南定理的理解。 2. 加深对参考方向、等效电路概念的理解。 3. 进一步熟悉直流稳压电源、万用表的使用。 二、实验仪器及设备 电工实验箱、直流稳压电源、万用表 三、实验原理 基尔霍夫定律是电路的基本定律。测量某电路的各支路电流及每个元件两端的电压，应能分别满足基尔霍夫电流定律（KCL ）和电压定律（KVL ）。即对电路中的任一个节点而言，应有ΣI ＝0；对任何一个闭合回路而言，应有ΣU ＝0。 戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us 等于这个有源二端网络的开路电压Uoc ， 其等效内阻R 0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。 四、实验内容及步骤 1. 基尔霍夫定律的验证 ⑴验证KCL 定律，在图3-1所示电路中，任选一个节点，测量流入流出节点的各支路电流数值和方向，记入表3-1. ⑵验证KVL 定律，在图3-1所示电路中，任选一回路，测量回路内所有支路的元件电压值和电压方向，对应记入表3-1。 图3-1 2. 验证戴维南定理 ⑴在图3-2所示电路中，测量有源二端网络的开路 电压U oc （1-1′）。 ⑵在图3-2所示电路中，测量有源二端网络的等效电阻R 0。 ⑶验证戴维南定理, 理解等效概念 1〉戴维南等效电路外接负载。首先组建戴维南等效电路，即用外电源Us2（其值调到U oc 值）与戴维南等效电阻R 0相串后，外接R L =100Ω的负载，然后测电阻R L 两端电压U RL 和流过R L 的电流值I RL ，记入表3-2。 2〉原有源二端网络1-1′外接负载。同样接R L =100Ω的负载，测电压U RL 与电流I RL ，结果记入表3-2，与1〉测试结果进行比较，验证戴维南定理。 五、数据记录与分析 表3-1基尔霍夫定律的验证 图3-2 120Ω 360Ω 240Ω 180Ω
姓名：学号：班级： 第周星期第大节 实验名称：CMI码型变换 一、实验目的 1.掌握CMI编码规则。 2.掌握CMI编码和解码原理。 3.了解CMI同步原理和检错原理。 二、实验仪器 1.ZH5001A通信原理综合实验系统 2.20MHz双踪示波器 三、实验内容 1.CMI码编码规则测试 (1)7位m序列输入，无加错，CMI输出。用示波器观测如下数据： 2.“1”码状态记忆测试 (2)7位m序列输入。用示波器观测如下数据： ?CMI编码输入数据（TPX01），1码状态记忆输出（TPX03）
3.CMI码编解码波形测试 用示波器观测如下数据： 4.CMI码编码加错波形观测 用示波器观测4个加错点加错时和不加错时的输出波形
加错无错 加错无错 加错无错
5.CMI码检错功能测试 (1)输入数据为Dt，人为加入错码。用示波器观测如下波形 (2)输入数据为M，人为加入错码。用示波器观测如下波形 ?加错指示点（TPX06），检测错码检测点（TPY05）
有些加错点对应的检错点都没有影响，说明输入M序列有些加错点没有 6.CMI译码同步观测 (1)输入Dt，不经过CMI编码。错码。用示波器观测如下波形 (2)输入Dt，经过CMI编码。错码。用示波器观测如下波形 ?检测错码检测点（TPY05）
经过CMI编码后处在同步状态，因为周期的输入加错，所以示波器中出 7.抗连0码性能测试 (1)输入全0。用示波器观测如下波形 (2)看输入数据和输出数据是否相同。用示波器观测如下波形 ?CMI编码输入数据（TPX01），输出编码数据（TPY07）