传输线实验

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传输线实验

实验原理:见教材。

实验内容

一、将脉冲信号发生器输出的信号直接引至示波器CH1通道,打开电源,测量其上升时间、脉宽、幅值,并画出其波形。

六格法测幅度:以通道1(CH1)为例。将波形的底端水平线调整到与倒数第二格水平线对齐,通过CH1的幅度调节旋钮(注意:幅度调节默认为粗调,屏幕右边有一个按钮可以切换至细调,再按一次又切换回粗调),调节幅度,使得波形的顶端与正数第二格水平线对齐,这样使得信号的幅度占据整个屏幕上6个格子。因此,幅度就是6乘以当前每个格子代表的幅度值(在示波器左下角显示)。

六格法测上升时间:如上所述,将信号幅度调节到占据6个格子,那么上升时间定义为信号幅度的10%到90%的时间,这个时间可以用游标来测量。按下游标按钮cursor,屏幕上出现游标。利用示波器上面的两个旋钮调节。(游标可以选择时间或幅度,在屏幕右边有一个按钮。)由于占了6个格子,那么10%对应0.6个格子,即三个小格,找到波形在三个小格处的位置,将一个游标与之重合;90%的地方同理,将另一个游标与之重合,两个游标之间的时间差即为上升时间。

二、连接仪器观察波形

将脉冲发生器信号接入传输线的输入端,传输线的始端与终端输出分别接入示波器的CH1通道和CH2通道,观察二者的波形。最好使CH1和CH2每一小格代表的幅度值保持一致。

在始端不匹配的情况下观察波形:【注:始端匹配旋钮扭向最左边时为始端匹配,向右扭一个角度以后即为不匹配,最好扭一个较大的角度】

终端负载分别为短路、开路、匹配情况下,观察并记录下始端波形与终端波形,并测量二者的时差。时差可以通过二者前沿的差值来测量,利用游标。

记录波形的要求:记录形状、幅度与时间信息。如果波形由多个部分组成,应画出整个波形的大致形状(或者拍照),并逐段记录每一小段的宽度、幅度等信息。整个实验中要求记录波形的情况下都遵循此要求。

试验结束后应分析始端波形与终端波形产生此形状的原因。

三、观察始端匹配、终端短路情况下的始端波形

要求记录下波形。已知传输线总长度为18m,要求计算出电信号的传输速度。

四、观察始端匹配、终端负载开路、匹配情况下的始端波形。

终端负载为开路时,记录始端波形。

终端负载为匹配时,调节终端匹配旋钮,使得始端与终端达到最佳匹配【如何判断达到最佳匹配?】达到最佳匹配后,记录始端波形。观察始端波形与终端波形,可以发现,脉冲方波的上升沿和下降沿不再接近无穷快,这是传输线电抗分布参数作用的结果。

关掉信号脉冲发生器电源,用万用表测量终端负载阻值,即传输线的特性阻抗Z c的值。

思考题

1为了使叠加的波形较为明显,对信号源有什么要求?

2为什么波形叠加的幅度不是严格相等的?

3如下图所示,直流信号源内阻Rs=33Ω,电压幅度1V,传输线阻抗50Ω,终端负载150Ω,画出开关闭合后,传输线电压Vi与终端电压Vo的变化波形,并计算最终达到稳态后,始端与终端电压。

4采用哪些方法可以消除传输线的反射带来的影响?

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