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驗證電阻網絡的分壓和分流特性

發布時間：2021-02-22 來源：Doug Mercer 責任編輯：wenwei

【導讀】分(fen)壓(ya)和(he)分(fen)流(liu)能(neng)夠(gou)簡(jian)化(hua)電(dian)路(lu)分(fen)析(xi)任(ren)務(wu)。分(fen)壓(ya)使(shi)我(wo)們(men)能(neng)夠(gou)計(ji)算(suan)串(chuan)聯(lian)電(dian)阻(zu)串(chuan)上(shang)的(de)總(zong)電(dian)壓(ya)在(zai)任(ren)一(yi)電(dian)阻(zu)上(shang)的(de)壓(ya)降(jiang)。本(ben)實(shi)驗(yan)活(huo)動(dong)的(de)目(mu)標(biao)是(shi)驗(yan)證(zheng)電(dian)阻(zu)網(wang)絡(luo)的(de)分(fen)壓(ya)和(he)分(fen)流(liu)特(te)性(xing)。

圖1. ADALM1000原理圖

現在我們開始第一個實驗。

主題1：分壓和分流

目標

本實驗活動的目標是驗證電阻網絡的分壓和分流特性。

背景知識

分壓和分流能夠簡化電路分析任務。分壓使我們能夠計算串聯電阻串上的總電壓在任一電阻上的壓降。對於圖2所示電路，分壓公式為：

圖2. 分壓

分流使我們能夠計算並聯電阻串上的總電流經過任一電阻的分電流。

圖3. 分流

對於圖3所示電路，分流公式為：

材料

● 安裝了ALICE 軟件的ADALM1000 硬件模塊（請參閱本文末尾的注釋部分）。

● 各種電阻：470 Ω、1 kΩ、4.7 kΩ 和1.5 kΩ。

程序

1. 驗證分壓：

a. 按照圖2 所示構建電路。設置R₁ = 4.7 kΩ，R₂ = 1.5 kΩ，並使用5 V 固定電源作為電壓源V_S。

b. 使用ALICE 桌麵工具在高阻態模式下利用AWG 通道A 和B測量電壓V₁ 和V₂。其餘設置對目前而言不重要。在Curves（曲線）下拉菜單中，選擇CA-V、CB-V、CA-I和CB-I跡線進行顯示。或者點擊All（全部）以選擇所有四種跡線。

圖4. ALICE下拉菜單

在CA和CB Meas（測量）下拉菜單中，選擇-CA-V-和-CB-V-部分下麵的Avg（平均）以顯示各通道的平均電壓。點擊綠色Run（運行）按鈕開始測量。值將顯示在主網格下方。

圖5. 主網格

對R₁ = R₂ = 4.7 kΩ 的情況重複此步驟並記下測量結果。

c. 使用公式1 和公式2，計算每種情況的電壓V₁ 和V₂。

d. 比較步驟1a 和1b 的結果。

2. 驗證分流：

a. 按照圖3 所示構建電路。設置R1 = 470 Ω，R2 = 1 kΩ， RS = 470 Ω。

b. 使用ALICE 桌麵工具測量電流I_S、I₁ 和I₂。將通道A 發生器輸出連接為電壓源V_S。設置CHA 產生5 V 直流電壓。使用通道B 作為電流計，將R₁ 和R₂ 的低端連接到通道B，並且將通道B 設置為0 V，以交替測量I₁ 和I₂。

圖6. 測量I1和I2

為顯示各通道的平均電流，請選擇Meas（測量）菜單-CA-I-和-CB-I-部分中的Avg（平均）。

圖7. 測量下拉菜單

對R₁ = R₂ = 470 Ω 的情況重複此步驟並記下測量結果。

c. 使用公式3 和公式4，計算電流I₁ 和I₂。

d. 比較步驟2b 和2c 的結果。

問題

c. 實測輸出同計算輸出相比如何？請解釋為何存在差異。

d. 對於圖8 所示電路，能否應用分流獲得I₁ 和I₂ ？請簡要說明。

圖8. 示例電路

注釋

與所有ALM實驗室一樣，當涉及與ALM1000連接器的連接和配置硬件時，我們使用以下術語。綠色陰影矩形表示與ADALM1000模擬I/O連接器的連接。模擬I/O通道引腳被稱為CA和CB。當配置為驅動電壓/測量電流時，添加-V，例如CA-V；當配置為驅動電流/測量電壓時，添加-I，例如CA-I。當通道配置為高阻態模式以僅測量電壓時，添加-H，例如CA-H。

示波器跡線同樣按照通道和電壓/電流來指稱，例如：CA-V和CB-V指電壓波形，CA-I和CB-I指電流波形。

對於本文示例，我們使用的是ALICE 1.1版軟件。

文件：alice-desktop-1.1-setup.zip。請點擊此處下載。

ALICE桌麵軟件提供如下功能：

● 雙通道示波器，用於時域顯示和電壓/ 電流波形分析。

● 雙通道任意波形發生器(AWG) 控製。

● X 和Y 顯示，用於繪製捕捉的電壓/ 電流與電壓/ 電流數據，以及電壓波形直方圖。

● 雙通道頻譜分析儀，用於頻域顯示和電壓波形分析。

● 波特圖繪圖儀和內置掃描發生器的網絡分析儀。

● 阻抗分析儀，用於分析複雜RLC 網絡，以及用作RLC 儀和矢量電壓表。

● 一個直流歐姆表相對於已知外部電阻或已知內部50 Ω 電阻測量未知電阻。

● 使用ADALP2000 模擬器件套件中的AD584 精密2.5 V 基準電壓源進行電路板自校準。

● Alice M1K 電壓表。

● Alice M1K 表源。

● Alice M1K 桌麵工具。

圖9. ALICE桌麵1.1菜單

欲了解更多信息，請點擊此處。

注：需要將ADALM1000連接到您的PC才能使用該軟件。

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