【導(dǎo)讀】分壓和分流能夠簡化電路分析任務(wù)。分壓使我們能夠計(jì)算串聯(lián)電阻串上的總電壓在任一電阻上的壓降。本實(shí)驗(yàn)活動的目標(biāo)是驗(yàn)證電阻網(wǎng)絡(luò)的分壓和分流特性。
圖1. ADALM1000原理圖
現(xiàn)在我們開始第一個實(shí)驗(yàn)。
主題1：分壓和分流
目標(biāo)
本實(shí)驗(yàn)活動的目標(biāo)是驗(yàn)證電阻網(wǎng)絡(luò)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(wù)。分壓使我們能夠計(jì)算串聯(lián)電阻串上的總電壓在任一電阻上的壓降。對于圖2所示電路，分壓公式為：
圖2. 分壓
分流使我們能夠計(jì)算并聯(lián)電阻串上的總電流經(jīng)過任一電阻的分電流。
圖3. 分流
對于圖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(yàn)證分壓：
a. 按照圖2 所示構(gòu)建電路。設(shè)置R1 = 4.7 kΩ，R2 = 1.5 kΩ，并使用5 V 固定電源作為電壓源VS。
b. 使用ALICE 桌面工具在高阻態(tài)模式下利用AWG 通道A 和B測量電壓V1 和V2。其余設(shè)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(jìn)行顯示。或者點(diǎn)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-部分下面的Avg（平均）以顯示各通道的平均電壓。點(diǎn)擊綠色Run（運(yùn)行）按鈕開始測量。值將顯示在主網(wǎng)格下方。
圖5. 主網(wǎng)格
對R1 = R2 = 4.7 kΩ 的情況重復(fù)此步驟并記下測量結(jié)果。
c. 使用公式1 和公式2，計(jì)算每種情況的電壓V1 和V2。
d. 比較步驟1a 和1b 的結(jié)果。
2. 驗(yàn)證分流：
a. 按照圖3 所示構(gòu)建電路。設(shè)置R1 = 470 Ω，R2 = 1 kΩ， RS = 470 Ω。
b. 使用ALICE 桌面工具測量電流IS、I1 和I2。將通道A 發(fā)生器輸出連接為電壓源VS。設(shè)置CHA 產(chǎn)生5 V 直流電壓。使用通道B 作為電流計(jì)，將R1 和R2 的低端連接到通道B，并且將通道B 設(shè)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 的情況重復(fù)此步驟并記下測量結(jié)果。
c. 使用公式3 和公式4，計(jì)算電流I1 和I2。
d. 比較步驟2b 和2c 的結(jié)果。
問題
c. 實(shí)測輸出同計(jì)算輸出相比如何？請解釋為何存在差異。
d. 對于圖8 所示電路，能否應(yīng)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(shí)驗(yàn)室一樣，當(dāng)涉及與ALM1000連接器的連接和配置硬件時，我們使用以下術(shù)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(dāng)配置為驅(qū)動電壓/測量電流時，添加-V，例如CA-V；當(dāng)配置為驅(qū)動電流/測量電壓時，添加-I，例如CA-I。當(dāng)通道配置為高阻態(tài)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。
對于本文示例，我們使用的是ALICE 1.1版軟件。
文件：alice-desktop-1.1-setup.zip。請點(diǎn)擊 此處下載。
ALICE桌面軟件提供如下功能：
● 雙通道示波器，用于時域顯示和電壓/ 電流波形分析。
● 雙通道任意波形發(fā)生器(AWG) 控制。
● X 和Y 顯示，用于繪制捕捉的電壓/ 電流與電壓/ 電流數(shù)據(jù)，以及電壓波形直方圖。
● 雙通道頻譜分析儀，用于頻域顯示和電壓波形分析。
● 波特圖繪圖儀和內(nèi)置掃描發(fā)生器的網(wǎng)絡(luò)分析儀。
● 阻抗分析儀，用于分析復(fù)雜RLC 網(wǎng)絡(luò)，以及用作RLC 儀和矢量電壓表。
● 一個直流歐姆表相對于已知外部電阻或已知內(nèi)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(zhǔn)電壓源進(jìn)行電路板自校準(zhǔn)。
● Alice M1K 電壓表。
● Alice M1K 表源。
● Alice M1K 桌面工具。
圖9. ALICE桌面1.1菜單
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注：需要將ADALM1000連接到您的PC才能使用該軟件。
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