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。
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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。
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● 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。
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