北交大黑箱实验报告

电分实验报告－黑箱实验
一、基本信息
⏹ 实验人：吴靖钦
⏹ 实验地点：九教南５０１
⏹ 实验时间：每周五晚７点-9点
⏹ 实验题目：一阶电路“黑箱”模块的时域测量和辨别
⏹ 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。

⏹ 实验环境：无特别要求，实验室环境即可。

二、预习内容：均采用方案A
RC 串：s t
s v v t v +-=-τ )(0 RC 并：22)(0s t
s v v t v +-=-τ RL 串：s t
s v v t v +=-τ )(0 RL 并：22)(0s t
s v v t v -=-τ
波形图如图：
实验电路图：
二、实验内容和实验原理
（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。

三、实验数据、图片
电路连接图：
示波器图片：
方案A(黑箱接地)
四、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0.5v 。

根据5.01
00=+k k k ，得k 0=1k Ω； （2）根据黑箱波形图（上图）判断黑箱内部为RC 串联；
（3）测时间常数τ：图像上V （0+）→0.632*V （∞）所花时间即为时间常数τ，测得为10.6μs ；
（4）测电容大小：根据公式RC =τ，得C=5.3nf 。

五、实验结果：
实验选择外接串联电阻阻值为1k Ω; 判断黑箱内部动态元件与电阻连接方式为RC 串联。

动态元件及其参数为电容，5.3nf 。

电阻值为1k Ω。

测得时间常数为10.6μs 。

六、实验心得：
该实验加深了我对判定黑箱内部结构的理解。