大学电路分析基础实验-实验3.戴维南.ppt

实验四：线性有源二端网络 的测量（戴维南定理） 电路分析实验课（3） 基础实验中心 实验四：线性有源二端网络 的测量 一、实验目的：一、实验目的： 1、加深对戴维南定理的理解。 2、学习线性有源二端网络等效电路 参数的测量方法。 3、验证戴维南定理。 二、实验仪器：二、实验仪器： 1 1、直流稳压电源、直流稳压电源 2 2、万用表、万用表 3 3、电路实验箱、电路实验箱 三、实验原理： 1 1、戴维南定理、戴维南定理 戴维南定理：任何一个线性有源二端戴维南定理：任何一个线性有源二端 网络对外部电路的作用，可用一个等效电压网络对外部电路的作用，可用一个等效电压 源和电阻串联来代替。该电压源的电动势等源和电阻串联来代替。该电压源的电动势等 于这个有源二端网络的开路电压于这个有源二端网络的开路电压U UOCOC，其等效，其等效 内阻等于这个网络中各电源均为零（电压源内阻等于这个网络中各电源均为零（电压源 短路、电流源开路）时无源二端网络的输入短路、电流源开路）时无源二端网络的输入 电阻。电阻。 所谓等效，是指它们的外部特性完全所谓等效，是指它们的外部特性完全 相同。如在两个电路接相同的负载时，则流相同。如在两个电路接相同的负载时，则流 过负载的电流相同。过负载的电流相同。 戴维南定理 （a）有源二端网络(b)等效电路 戴维南定理等效电路 2 2、有源二端网络的开路电压、有源二端网络的开路电压U UOC OC的测量的测量 方法方法 （1 1）直接测量法）直接测量法 当含源二端网络的入端电阻Ri与电 压表内阻Rv相比，可以忽略不计时，可 直接用电压表测量其开路电压。 （2 2）补偿法）补偿法 当含源二端网络的入端电阻Ri与电压 表内阻Rv相比不可以忽略时,会给测量结果 带来一定的误差。 采用补偿电路测量电压时，可以排除 仪表内阻对测量结果的影响。电流表数值 为0。 补偿法测量电路 3 3、输入端电阻的测量方法、输入端电阻的测量方法 ： 测量有源二端网络输入端电阻Ri 的方法有多种。下面介绍几种测量的 方法。 （1 1）开路短路法）开路短路法 如果采用测量有源二端网络的开 路电压UOC和短路电流Is方法，则根据 欧姆定理可知Ri= UOC /Is。这种方法 最简便，但是对于不允许将外部电路 直接短路的网络（例如有可能因短路 电流过大而损坏网络内部的器件时） ，不能采用此方法。 （2 2）带载法（二次电压法）带载法（二次电压法） 测量电路如图，在第1次测量出有源 二端网络的开路电压UOC 后，在端口处接 一已知负载电阻RL，然后第2次测出负载 电阻的端电压URL。 因为 URL=UOC RL/(Ri+RL) 所以入端电阻为：Ri=RL(UOC /URL-1) 注意RL与Ri不能 相差太大 （5 5）半电压法）半电压法 半电压法是带载法的特例。 测量电路如图。调节负载电阻RL， 当电压URL为开路电压UOC的一半时，此 时负载电阻RL即为所求的入端电阻Ri。 当Ri太大时，带载法和半电压法的 测量误差会加大 （3 3）直接测量法和（）直接测量法和（4 4）端口电压法）端口电压法 把有源二端网络中的所有独立电源置 零，网络中只有电阻。然后可以用欧姆表 直接测量（直接测量法）；也可以在端口 处外加一个给定电压u，测得流入端口的 电流I，则R=u/I（端口电压法）。 外加电 压测量 法 四、实验内容：四、实验内容： 1、按图接线，其中E=5V，R1=470， R2=470，R3=100，R4=100。 有源线性二端网络 2 2、测量有源二端网络的外部伏安特性：、测量有源二端网络的外部伏安特性： 根据表4-1提供外接电阻RL的阻值 ，测量通过电阻RL的电流和电阻RL两端 的电压，将测量结果填入表4-1。 RL（）0104701K开路 I（mA） U（V） 表4-1 3 3、测量有源二端网络的开路电压：、测量有源二端网络的开路电压： 用直接测量方法测量有源二端网络 的开路电压UOC ，将测量结果填入表4-2 。 表4-2 直接测量法UOC =Ri= 开路短路法UOC =I=Ri= 半电压法UOC=1/2 UOC =Ri= 带载法(RL= )UOC =URL=Ri= 端口电压法U=I=Ri= 4 4、测量有源二端网络的输入端电阻：、测量有源二端网络的输入端电阻： 用直接测量法测量有源二端网络 的输入端电压。 然后用开路短路法、带载法（RL 值选几十到几百欧姆，标明数值）、 半电压法、端口电压法测量有源二端 网络的输入端电阻。（时间不够可选 择两种方法测量有源二端网络的输入 端电阻。注意至少有一种要有电流测 量）将测量结果填入表4-2中。 5、验证戴维南定理： 如图。调节直流 稳压电源输出电压，使 之等于开路电压UOC， 用电位器代替测出的Ri 。接入负载电阻，按表 4-3的阻值测量通过电 阻的电流和电阻两端的 电压，将测量结果填入 表4-3。 比较表4-1和表4-3，验证戴维南定理。 电阻（）0104701K 电流（mA） 电压（V） 表4-3 六、常见实验错误 现象1、电阻上无电压、电流 原因：稳压电源接线错误、导线断 现象2、无法测电流 原因：万用表表笔插错或保险管断 现象3、接入电路后电压下降 原因：稳流电流太