验证电阻网络的分压和分流特性实验方案

分压和分流能够简化电路分析任务。分压使我们能够计算串联电阻串上的总电压在任一电阻上的压降。本实验活动的目标是验证电阻网络的分压和分流特性。

图1. ADALM1000原理图

现在我们开始第一个实验。

主题1：分压和分流

目标

本实验活动的目标是验证电阻网络的分压和分流特性。

背景知识

分压和分流能够简化电路分析任务。分压使我们能够计算串联电阻串上的总电压在任一电阻上的压降。对于图2所示电路，分压公式为：

图2. 分压

分流使我们能够计算并联电阻串上的总电流经过任一电阻的分电流。

图3. 分流

对于图3所示电路，分流公式为：

材料

●     安装了ALICE 软件的ADALM1000 硬件模块（请参阅本文末尾的注释部分）。

●     各种电阻：470 Ω、1 kΩ、4.7 kΩ 和1.5 kΩ。

程序

1. 验证分压：

a. 按照图2 所示构建电路。设置R1 = 4.7 kΩ，R2 = 1.5 kΩ，并使用5 V 固定电源作为电压源VS。

b. 使用ALICE 桌面工具在高阻态模式下利用AWG 通道A 和B测量电压V1 和V2。其余设置对目前而言不重要。在Curves（曲线）下拉菜单中，选择CA-V、CB-V、CA-I和CB-I迹线进行显示。或者点击All（全部）以选择所有四种迹线。

图4. ALICE下拉菜单

在CA和CB Meas（测量）下拉菜单中，选择-CA-V-和-CB-V-部分下面的Avg（平均）以显示各通道的平均电压。点击绿色Run（运行）按钮开始测量。值将显示在主网格下方。

图5. 主网格

对R1 = R2 = 4.7 kΩ 的情况重复此步骤并记下测量结果。

c. 使用公式1 和公式2，计算每种情况的电压V1 和V2。

d. 比较步骤1a 和1b 的结果。

2. 验证分流：

a. 按照图3 所示构建电路。设置R1 = 470 Ω，R2 = 1 kΩ， RS = 470 Ω。

b. 使用ALICE 桌面工具测量电流IS、I1 和I2。将通道A 发生器输出连接为电压源VS。设置CHA 产生5 V 直流电压。使用通道B 作为电流计，将R1 和R2 的低端连接到通道B，并且将通道B 设置为0 V，以交替测量I1 和I2。

图6. 测量I1和I2

为显示各通道的平均电流，请选择Meas（测量）菜单-CA-I-和-CB-I-部分中的Avg（平均）。

图7. 测量下拉菜单

对R1 = R2 = 470 Ω 的情况重复此步骤并记下测量结果。

c. 使用公式3 和公式4，计算电流I1 和I2。

d. 比较步骤2b 和2c 的结果。

问题

c. 实测输出同计算输出相比如何？请解释为何存在差异。

d. 对于图8 所示电路，能否应用分流获得I1 和I2 ？请简要说明。

图8. 示例电路

注释

与所有ALM实验室一样，当涉及与ALM1000连接器的连接和配置硬件时，我们使用以下术语。绿色阴影矩形表示与ADALM1000模拟I/O连接器的连接。模拟I/O通道引脚被称为CA和CB。当配置为驱动电压/测量电流时，添加-V，例如CA-V；当配置为驱动电流/测量电压时，添加-I，例如CA-I。当通道配置为高阻态模式以仅测量电压时，添加-H，例如CA-H。

示波器迹线同样按照通道和电压/电流来指称，例如：CA-V和CB-V指电压波形，CA-I和CB-I指电流波形。

对于本文示例，我们使用的是ALICE 1.1版软件。

文件：alice-desktop-1.1-setup.zip。请点击 此处下载。

ALICE桌面软件提供如下功能：

●     双通道示波器，用于时域显示和电压/ 电流波形分析。

●     双通道任意波形发生器(AWG) 控制。

●     X 和Y 显示，用于绘制捕捉的电压/ 电流与电压/ 电流数据，以及电压波形直方图。

●     双通道频谱分析仪，用于频域显示和电压波形分析。

●     波特图绘图仪和内置扫描发生器的网络分析仪。

●     阻抗分析仪，用于分析复杂RLC 网络，以及用作RLC 仪和矢量电压表。

●     一个直流欧姆表相对于已知外部电阻或已知内部50 Ω 电阻测量未知电阻。

●     使用ADALP2000 模拟器件套件中的AD584 精密2.5 V 基准电压源进行电路板自校准。

●     Alice M1K 电压表。

●     Alice M1K 表源。

●     Alice M1K 桌面工具。

图9. ALICE桌面1.1菜单

欲了解更多信息，请点击 此处。

注：需要将ADALM1000连接到您的PC才能使用该软件。
编辑：hfy