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(重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書無源網(wǎng)絡(luò)與有源網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性測量

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1、實(shí)驗(yàn)八 無源網(wǎng)絡(luò)與有源網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性測量實(shí)驗(yàn)八 無源網(wǎng)絡(luò)與有源網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性測量一、實(shí)驗(yàn)導(dǎo)讀在電子電路中,電信號(hào)是通過電路傳輸?shù)?。例如電視機(jī)的聲音、圖像。要使電路更有效、不失真地對(duì)電信號(hào)進(jìn)行傳輸,必須對(duì)電路的設(shè)計(jì)(如增益、帶寬)提出要求。因此對(duì)電信號(hào)、電路的特性分析研究是電子測量的兩個(gè)重要內(nèi)容。頻域響應(yīng)特性的測量是把幅度恒定、頻率在一定范圍內(nèi)變化的一定量激勵(lì)信號(hào)輸入到被測電路,常用頻率特性測試儀(簡稱掃頻儀)觀測電路輸出電壓或電平以及相位隨輸入信號(hào)頻率變化特性。BT-300掃頻圖示儀使用說明、特點(diǎn):1、全掃、寬掃、窄掃、點(diǎn)頻四種工作模式以滿足不同的測試需要。2、100MHz、100/10MHz

2、、10/1MHz,復(fù)合頻標(biāo)使頻率確定快捷、方便。3、單片機(jī)編程控制、數(shù)字顯示的粗細(xì)衰減比傳統(tǒng)的機(jī)械式衰減壽命長,操作簡便。4、110140mm2綠色超平管顯示,分辯率高,視覺舒適。、機(jī)型特點(diǎn):BT-300 頻率范圍 1300MHz、安全信息: : 表示通電后此處有高壓,維修時(shí)要小心。、安全注意事項(xiàng): 1、電源線保護(hù):將電源線插入或撥出時(shí),要牢靠地握住插頭;勿用濕手插撥電源插頭,電源線應(yīng)遠(yuǎn)離電烙鐵等加熱設(shè)備,勿將重物放于電源線上。2、放置地方:請(qǐng)勿將機(jī)器放于有強(qiáng)烈振動(dòng)或靠近熱源區(qū)域,或受陽光直射之處,或灰塵過多之處,為免觸電,勿擅自打開機(jī)殼。3、清潔:用干軟布清潔本機(jī),但絕不可將液體潑入機(jī)內(nèi)。1

3、、概述BT-300系列掃頻圖示儀是一種自帶顯示,能在1-300MHz頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)全掃、寬掃、窄掃、點(diǎn)頻的超高頻測量儀器。100MHz、100/10MHz、10/1MHz,復(fù)合頻標(biāo),79dB電控?cái)?shù)顯衰減功能,7英寸方形綠色顯示屏,使對(duì)各種有源、無源如寬帶放大器、雷達(dá)中、高頻放大器、高通、低通、帶通濾波器頻率特性的測試變得方便、快捷、精確。廣泛應(yīng)用于廣播電視,CATV衛(wèi)星通信,雷達(dá)接收機(jī)等生產(chǎn)科研單位及大專院校。2、性能指標(biāo)21頻率范圍:1-300MHZ22掃頻方式:全掃、守掃、窄掃、點(diǎn)頻。221全掃:300MHZ掃頻寬度。222寬掃:掃寬1070MHZ可調(diào),中心頻率可在1300MHZ內(nèi)任意設(shè)置

4、。223窄掃:掃寬330MHZ可調(diào),中心頻率可在1300MHZ內(nèi)設(shè)置。224點(diǎn)頻:在標(biāo)定的頻率范圍內(nèi)任一頻點(diǎn),可輸出單頻等幅正弦波。23輸出電平:衰減置0dB,50負(fù)載上電平有效值不小于05Vrms。24輸出平坦度:05dB(全掃、衰減置0dB)。25輸出阻抗:50。26掃頻線性:任意連續(xù)兩段相同掃寬的顯示距離之比小于1:13。27輸出衰減:271粗衰減:10dB7步進(jìn)、單片機(jī)控制、數(shù)字顯示。272細(xì)衰減:1dB9步進(jìn)、單片機(jī)控制、數(shù)字顯示。273衰減精度:誤差(02 + 03A)dB,A為標(biāo)稱衰減量。28頻率標(biāo)志:281頻標(biāo)種類:100MHZ、100/10MHZ、10/1MHZ高低脈沖復(fù)合顯

5、示、外頻標(biāo)。282頻標(biāo)精度:100MHZ晶振誤差優(yōu)于5010-6。283頻標(biāo)形狀:脈沖、亮點(diǎn)兩種。284外頻標(biāo)輸入信號(hào)電平:250mVrms。29顯示:291顯示屏有效面積:110140mm2。292垂直偏轉(zhuǎn)靈敏度:優(yōu)于15mVP-P/div。210電源:AC220V10%、50HZ5%,50VA。211重量:85Kg。212外形尺寸:320360166(mm3)。3、前面板說明(如圖一)1)電源開關(guān):按下時(shí)接通儀器電源,開關(guān)下小指示燈亮。2)顯示屏幕:7英寸綠色長余輝超平顯像管。3)顯示亮度調(diào)節(jié)旋鈕:用于調(diào)節(jié)合適的圖示亮度,順時(shí)針到底時(shí)圖形曲線最亮。4)亮點(diǎn)頻標(biāo)及電源同步掃描鍵:左鍵按下為脈

6、沖頻標(biāo),彈起為亮點(diǎn)頻標(biāo),右鍵彈起時(shí)掃描與50Hz市電同步,此時(shí)掃描調(diào)節(jié)不起作用。在亮點(diǎn)頻標(biāo)方式下,先調(diào)節(jié)亮度旋鈕顯示變暗,再調(diào)節(jié)頻標(biāo)幅度旋鈕,使亮點(diǎn)頻標(biāo)清晰。在50Hz同步掃描方式下可有效克服電源干擾。5)掃頻方式按鍵:四位互鎖按鍵開關(guān),用于選擇全掃、寬掃、窄掃、點(diǎn)頻四種工作模式。6)中心頻率調(diào)節(jié)旋鈕:順時(shí)針旋轉(zhuǎn),中心頻率升高。7)頻標(biāo)方式按鍵:四位互鎖按鍵開關(guān),用于選擇100MHz、100/10MHz、10/1MHz及外頻標(biāo)四種頻標(biāo)組合。8)頻標(biāo)幅度調(diào)節(jié)旋鈕:順時(shí)針旋轉(zhuǎn),脈沖頻標(biāo)幅度增大,亮點(diǎn)標(biāo)志變亮。9)頻標(biāo)調(diào)節(jié)旋鈕:順時(shí)針調(diào)節(jié),脈沖頻標(biāo)增寬,亮點(diǎn)標(biāo)志水平方向變寬。10)掃描速度調(diào)節(jié)旋鈕:

7、非電源同步掃描方式時(shí),可調(diào)節(jié)水平掃描速度,慢掃對(duì)窄帶網(wǎng)絡(luò)測試是需要的。11)Y移位調(diào)節(jié)旋鈕:調(diào)該旋鈕,使圖形在屏幕垂直方向上、下位移。12)Y增益調(diào)節(jié)旋鈕:按輸入信號(hào)大小調(diào)節(jié)該旋鈕,使圖形線在屏幕有效面積內(nèi)有合適的高度,以便于觀測。13)Y極性選擇按鍵:用該開關(guān)轉(zhuǎn)換顯示圖形線的方向,這對(duì)不同極性的檢波是有用的。14)Y輸入接口:輸入經(jīng)檢波的射頻信號(hào)包絡(luò),以觀測網(wǎng)絡(luò)的頻率特性。15)掃頻寬度調(diào)節(jié)旋鈕:寬掃時(shí),使掃寬在1070MHz范圍內(nèi)調(diào)節(jié),窄掃時(shí)使掃寬在330MHz范圍內(nèi)調(diào)節(jié),全掃時(shí)該旋鈕無效。16)細(xì)衰減調(diào)節(jié)按鍵:按“+”時(shí),衰減以1dB步進(jìn)增加,最大9dB,按“-”時(shí),衰減以1dB步進(jìn)減小

8、。17)外頻標(biāo)輸入接口:18)粗衰減調(diào)節(jié)按鍵:按“+”時(shí),衰減以10dB步進(jìn)增加,最大70dB,按“-”時(shí),衰減以10dB步進(jìn)減小。19)接地端:20)射頻輸出接口:21)射頻衰減值dB數(shù)顯示:范圍079dB。4、儀器后面板功能介紹(見圖二)1)電源插座:要求220V10%、50HZ5%,波形無嚴(yán)重畸變的交流電源,用本機(jī)附帶的專用電源線連接。2)保險(xiǎn)絲座:250V/1A,更換時(shí)只可按此規(guī)格。5、工作原理(參考圖整機(jī)方框圖)51電源部分輸入交流220V市電經(jīng)變壓器降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓,輸出12V、5V、24V直流穩(wěn)定電壓。52高壓發(fā)生器7英寸顯像管所需的第一、第二陽極電壓由高壓發(fā)生器產(chǎn)生,這實(shí)

9、際上是一個(gè)自激式振蕩電路,振蕩脈沖經(jīng)高頻變壓器升壓,整流得到7.5KV直流高壓,供顯像管第一陽極,振蕩脈沖經(jīng)倍壓整流電路產(chǎn)生400V直流中壓供顯像管第二陽極。53控制電路531鋸齒波發(fā)生器:該電路輸出的鋸齒波分兩路:一路送水平偏轉(zhuǎn)放大器,為顯像管提供水平掃描電流,一路送掃頻方式控制電路。鋸齒波最高頻率為50HZ,為抑制市民干擾,50Hz掃描時(shí)鋸齒波與市電頻率同步。532掃頻方式控制電路四位互鎖按鍵開關(guān)變換鋸齒波的分壓比,再經(jīng)放大與中心頻率控制直流電平疊加后送線性校正網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)把鋸齒波變形以補(bǔ)償掃頻變?nèi)荻O管的非線性,以期限得到隨時(shí)間線性變化的掃頻信號(hào)。54掃頻信號(hào)發(fā)生器該部分由定頻、掃頻、混

10、頻、前置放大四部分組成,改變加于變?nèi)莨軆啥说匿忼X波電壓,即可改變掃頻寬度,定頻信號(hào)與掃頻信號(hào)經(jīng)雙平衡混頻器,產(chǎn)生1300MHZ的掃頻信號(hào),經(jīng)前置放大輸出。55寬帶放大器掃頻信號(hào)發(fā)生送來的信號(hào)經(jīng)該部分功率放大,幅度穩(wěn)定,使50負(fù)載上得到大于0.5Vrms穩(wěn)幅掃頻信號(hào)。穩(wěn)幅實(shí)際上是一個(gè)自動(dòng)閉環(huán)反饋過程,寬放末級(jí)取樣檢波信號(hào)在一個(gè)高增益運(yùn)算放大器中與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,用其輸出控制寬放輸入端PIN管的衰減大小。自動(dòng)調(diào)節(jié)寬放輸入大小,使輸出電平穩(wěn)定。56電控衰減器電控衰減器的使用,免去傳統(tǒng)式機(jī)械衰減器因機(jī)械接觸帶來的衰減誤差和短壽命,使衰減操作變得輕松直觀。57頻標(biāo)電路晶體振蕩器產(chǎn)生的100MHz信號(hào)經(jīng)

11、放大整形后與寬放來的掃頻信號(hào)混頻、濾波、放大、產(chǎn)生100MHz頻標(biāo)信號(hào)送到Y(jié)放大器,迭加在掃頻線上。10MHz和1MHz頻標(biāo)信號(hào)經(jīng)分頻,而得來的,這兩個(gè)信號(hào)經(jīng)放大和整形,使其產(chǎn)生豐富的諧波分量,再與寬放來的掃頻信號(hào)混頻,放大,取其差拍附近的低頻信號(hào),即為10MHz,1MHz頻標(biāo)。頻標(biāo)組合方式由四位互鎖開關(guān)控制選擇。58Y前置及偏轉(zhuǎn)放大器被測信號(hào)經(jīng)檢波后,經(jīng)垂直前置及偏轉(zhuǎn)放大,送到顯像管垂直偏轉(zhuǎn)線圈,在屏上顯示被測設(shè)備的特性曲線。6、使用注意事項(xiàng)61使用前,應(yīng)仔細(xì)閱讀本說明書,熟悉前面板各旋鈕,開關(guān)的功能后,才可開機(jī)使用。62測量前,要校驗(yàn)儀器的主要技術(shù)指標(biāo),特別要強(qiáng)調(diào)的是為了保證您的測量結(jié)果,

12、射頻穩(wěn)幅指標(biāo)是要經(jīng)常校驗(yàn)的。63測量時(shí)必須注意阻抗匹配,本機(jī)射頻輸出和檢波器輸出均為50,若您的網(wǎng)絡(luò)為75阻抗,就要使用5075阻抗匹配器。64射頻連接電纜要盡量短。65被測設(shè)備的輸出、輸入不允許有直流,過高的直流會(huì)導(dǎo)致儀器損壞。7、開機(jī)和基本調(diào)節(jié)71接上電源線,把50檢波器接至RF輸出端,檢波器輸出接至Y輸入,便可開機(jī)。72按電源開關(guān)(1),電源開,電源指示燈亮,調(diào)節(jié)亮度鈕使掃描或掃頻線亮度適當(dāng)。掃頻方式置全掃,頻標(biāo)選擇置100MHz,電控衰減器置0dB,調(diào)節(jié)Y移位,Y增益旋鈕,使掃描基線和掃頻線在有效面積之內(nèi),其高度以便于觀測為原則。8、檢查儀器的主要性能指標(biāo)為得到正確的測試結(jié)果,不只是新

13、購進(jìn)的儀器,就是運(yùn)行中的儀器,也應(yīng)定期進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)問題時(shí),及時(shí)調(diào)整,以免延誤您的測試。81頻率范圍的檢查把掃頻方式置全掃,頻標(biāo)選擇置100MHz,對(duì)于BT-300,屏幕有效面積之內(nèi)應(yīng)有三個(gè)100MHz頻標(biāo)。82頻標(biāo)標(biāo)組合的檢查掃頻方式置寬掃,頻標(biāo)選擇置100/10MHz,每兩個(gè)100MHz大脈沖頻標(biāo)間應(yīng)有九個(gè)10MHz小脈沖頻標(biāo)。掃頻方式置寬掃,頻標(biāo)選擇置10/10MHz,每兩個(gè)10MHz大脈沖頻標(biāo)間應(yīng)有九個(gè)1MHz小脈沖頻標(biāo)。83掃寬和頻率的檢查掃頻方式置寬掃,頻標(biāo)選擇置10/10MHZ,當(dāng)中心頻率旋鈕從左至點(diǎn)旋至右至點(diǎn)時(shí),用頻標(biāo)計(jì)數(shù)中心頻率及掃頻寬度應(yīng)符合規(guī)定。掃頻方式置窄掃,重復(fù)上述步

14、驟。84掃頻線性檢查在全掃或?qū)拻?、窄掃任一工作方式時(shí)在儀器規(guī)定的頻率范圍內(nèi),任意連續(xù)兩段相同掃寬的顯示距離之比小于1:13。85輸出功率檢查把超高頻毫伏表接到儀器輸出口,儀器衰減置0dB,掃頻方式置點(diǎn)頻,調(diào)節(jié)中心頻率旋鈕從左至右,在規(guī)定的頻率范圍內(nèi),毫伏表指示大于05Vrms。86顯示平坦度的檢查:儀器衰減置0dB,掃頻方式置全掃,用50檢波器連接儀器的射頻輸出接口與Y輸入,其它如基本調(diào)節(jié),在儀器規(guī)定的頻率范圍內(nèi),顯示起伏不得大于05dB。(測量時(shí)可用1dB細(xì)衰減定度)為進(jìn)行較詳細(xì)的觀測,掃頻方式可置寬(窄)掃,脈沖頻標(biāo)幅度調(diào)到最窄,幅度不宜過大。87Y偏轉(zhuǎn)靈敏度的檢查給Y輸入6mVP-P正弦

15、信號(hào),當(dāng)Y增益旋鈕最大時(shí),屏幕大于4格。9、測量方法按被測試網(wǎng)絡(luò)的特性選擇頻度范圍,射擊隊(duì)頻輸出大小。被測網(wǎng)絡(luò)的輸入、輸出阻抗與儀器的射頻輸出、檢波器輸入阻抗必須匹配,若你的被測網(wǎng)絡(luò)阻抗為75,則必須使用5075阻抗變換器,其它如基本調(diào)節(jié),以下介紹幾種典型的測量方法,供參考。91無源網(wǎng)絡(luò)傳輸特性的測量如圖接線,衰減置0dB,調(diào)節(jié)相關(guān)旋鈕,使圖形曲線在屏幕有效面積內(nèi)便于觀測,一旦調(diào)定,Y增益、移位不可再動(dòng),此時(shí)曲線的最高線為0dB,用頻標(biāo)確定網(wǎng)絡(luò)的通帶、阻帶;用細(xì)衰減確定其3dB,用粗衰減確定帶外衰減置,當(dāng)細(xì)衰減向下步進(jìn)3dB時(shí),0dB線位移處即為-3dB線,記住其位置,-3dB線水平方向所包括

16、的頻率范圍即3dB帶寬。粗、細(xì)衰減配合向下步進(jìn)到圖形0dB線與帶外某頻率段的高度一致,衰減值即該頻率段的衰減量。92有源網(wǎng)絡(luò)傳輸特性的測量有源網(wǎng)絡(luò)的測量,被測網(wǎng)絡(luò)的輸入,輸出端應(yīng)無直流,否則,應(yīng)用電容隔直;還必須按被測網(wǎng)絡(luò)的增益及最大輸出電平估算輸入到被測件射擊隊(duì)頻的大小,電平太高時(shí),被測件飽和失真,電平太低時(shí),顯示圖形太小,影響面容,另外,被測件送給檢波的電平不大于100mW,以免燒壞檢波管。例如測量某寬帶放大器,首先校驗(yàn)儀器;把檢波器接到射頻輸出,衰減置0dB,其它的如基本調(diào)節(jié),使黑穗病基屏幕有效面積之內(nèi),以便于觀察和分辯。調(diào)好之后,Y增益和位移不可再動(dòng),此時(shí)的電平線作為0dB電平線,為便

17、于確定被測件的頻率范圍,開始時(shí)讓儀器工作于全掃狀態(tài),精確測量時(shí),可按被測件的頻率特性確定掃寬和中心頻率。儀器校準(zhǔn)后把被測件接在射頻輸出和檢波器間,粗衰減置30dB或40dB(根據(jù)放大器增益估計(jì)),接通放大器電源,再調(diào)粗、細(xì)衰減,便電平線回到原來的0dB位置,此時(shí)衰減讀數(shù)即為放大器的增益(dB)。用與無源網(wǎng)絡(luò)測量同樣的方法,確定其3dB帶寬和帶內(nèi),帶外衰減。放大器的頻率范圍由頻標(biāo)確定。93諧振回路的測量50的射擊隊(duì)頻輸入及50檢波器的接入,都會(huì)使被測件諧振曲線被阻尼,圖形變寬,幅度變小;檢波器的分布電容還會(huì)改變被測件的諧振頻率,頻率越高,這種影響越大,為此,必須使儀器與被測件松耦合,例如在被測件

18、輸入端加電阻,最好采用高阻探頭,并在探頭輸入加一小電容與被測件耦合,以減小被測回路可能產(chǎn)生的失諧和阻尼。諧振頻率,3dB帶寬的確定方法同前。94振蕩頻率的測量把被測件的信號(hào)接至儀器的外頻標(biāo)輸入,工作方式置全掃,頻標(biāo)方式置外,當(dāng)被測件振蕩輸出幅度不小于300mV時(shí),在掃頻線上應(yīng)能看到脈沖頻標(biāo)信號(hào),再利用內(nèi)頻標(biāo)與其對(duì)比,便可知被測件的信號(hào)頻率。95電纜頻率特性的測量把被測電纜看作一個(gè)四端網(wǎng)絡(luò),與測無源網(wǎng)絡(luò)傳輸特性的方法一樣,確定其頻率特性線。二、實(shí)驗(yàn)類型本實(shí)驗(yàn)為演示性實(shí)驗(yàn)。三、實(shí)驗(yàn)類別技術(shù)(專業(yè))基礎(chǔ)。四、實(shí)驗(yàn)條件掃頻儀一臺(tái)(包括附件、連接線等)、展臺(tái)、投影、無源傳輸網(wǎng)絡(luò)(電纜代用)、有源網(wǎng)絡(luò)(K

19、P-12高頻頭代用)、電源等。五、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解掃頻儀的功能和作用,認(rèn)識(shí)掃頻儀的面板組成。2、掌握掃頻儀的操作方法。3、重點(diǎn)是正確、安全地利用掃頻儀對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)的測量。4、難點(diǎn)是在實(shí)踐中,通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和研究,優(yōu)選改造方法,提高網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量。六、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟(一)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1、無源網(wǎng)絡(luò)傳輸特性測量(可用電纜代替)。2、有源網(wǎng)絡(luò)幅頻特性測量(KP-12型高頻)。3、振蕩頻率測量。(二)實(shí)驗(yàn)要求1、該實(shí)驗(yàn)為演示性實(shí)驗(yàn)。2、通過本演示實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到任意放大器都有一定的帶寬,并在帶內(nèi)各頻率成份放大增益是不等的。3、理論與實(shí)踐相結(jié)合。(三)操作步驟1、無源網(wǎng)絡(luò)傳輸特性測量。開機(jī)和基本調(diào)

20、節(jié)(記住設(shè)置掃頻線所在位置為0dB,參見說明書第七節(jié),以下不再說明,如圖一)。將被測網(wǎng)絡(luò)連接于掃頻儀RF輸出與檢波器之間(如圖二)。用頻標(biāo)確定網(wǎng)絡(luò)的通帶、阻帶;用細(xì)衰減確定其3dB帶寬。用粗衰減確定帶外衰減量。2、有源網(wǎng)絡(luò)幅特性測量。開機(jī)和基本調(diào)節(jié)。將被測網(wǎng)絡(luò)連接于掃頻儀RF輸出與檢波器之間。注意:檢波器的輸入電平應(yīng)在05Vrms-100mw之間,并且網(wǎng)絡(luò)的輸入輸出端無直流電平,否則,應(yīng)用電容隔直。根據(jù)放大器增益估計(jì)衰減調(diào)節(jié)的分貝值,接通放大器電源,再調(diào)粗、細(xì)衰減,使掃頻電平線回到原來0dB位置,此時(shí)衰減讀數(shù)即放大器的增益(dB)。其它數(shù)據(jù)測量方法如同無源網(wǎng)絡(luò)測量。3、振蕩頻率測量開機(jī)和基本調(diào)節(jié)。被測信號(hào)(幅值不小于300mV)接至儀器的外頻標(biāo)輸入,工作方式置全掃,頻標(biāo)方式置外,在掃頻線上能看到脈沖頻標(biāo)信號(hào)。利用內(nèi)頻標(biāo)與其對(duì)比,讀出脈沖頻標(biāo)與近似重合的內(nèi)頻標(biāo)指示值,就是外頻信號(hào)的頻率。(四)實(shí)驗(yàn)記錄1、根據(jù)演示填寫下表。測量網(wǎng)絡(luò)名稱通帶阻帶帶寬帶外衰減增益頻率2、畫出各測量網(wǎng)絡(luò)的幅頻特性圖。七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、根據(jù)記錄在幅頻特性圖標(biāo)明各數(shù)據(jù)所指頻率范圍。2、簡要說明各幅頻特性圖的特點(diǎn)。八、問題與思考根據(jù)KP-12高頻頭幅頻特性曲線與標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的對(duì)比,指出該曲線所要修改的參數(shù)。實(shí)驗(yàn)十 搖表、鉗形電流表的使用

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