2009 实验1 戴维宁定理 - 有源二端网络等效参数的测定

实验一 戴维宁定理——有源二端网络等效参数的测定

一．实验目的

1．验证戴维宁定理、诺顿定理的正确性，加深对该定理的理解； 2．掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。

二．实验原理

1．戴维宁定理和诺顿定理

戴维宁定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电压源US和一个电阻RS串联组成的实际电压源来代替，其中：电压源US等于这个有源二端网络的开路电压UOC, 内阻RS等于该网络中所有独立电源均置零(电压源短接，电流源开路)后的等效电阻RO。

诺顿定理指出：任何一个有源二端网络，总可以用一个电流源IS和一个电阻RS并联组成的实际电流源来代替，其中：电流源IS等于这个有源二端网络的短路电源ISC, 内阻RS等于该网络中所有独立电源均置零(电压源短接，电流源开路)后的等效电阻RO。

US、RS和IS、RS称为有源二端网络的等效参数。 2．有源二端网络等效参数的测量方法 (1)开路电压、短路电流法

在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压UOC, 然后再将其输出端短路，测其短路电流ISＣ，且内阻为：

RS?UOC。 ISC若有源二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电流。

UUOC络的外特性曲线，如图1-1所示。开路电压为UOC，UN根据外特性曲线求出斜率tg?，则内阻为：

?U。 RS?tg???I一种方法是用电压表、电流表测出有源二端网另一种方法是测量有源二端网络的开路电压UOC，以及额定电流IN和对应的输出端额定电压

(2)伏安法

UINI图6-1图1-1 ISCU?UNUN，如图1-1所示，则内阻为：RS?OC。

IN(3)半电压法

如图1-2所示，当负载电压为被测网络开路电压UOC一半时，负载电阻RL的大小（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻RS数值。

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有源网络UOCUSVUOC图1-2 图6-2(4)零示法

在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大的误

差，为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示

有源网络V测量法，如图1-3所示。零示法测量原理是用一

USUS电压源低内阻的恒压源与被测有源二端网络进行比较，当恒压源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”，然后将电路断开，测量此时恒压源的输出电压U，即为被测有源二端网络的开路电压。

图6-3图1-3 三．实验设备

1．直流数字电压表、直流数字电流表 2．恒压源（双路0～30V可调。） 3．恒源流（0～200mA可调）

4．NEEL－11下组件或EEL－51、EEL－52、EEL－53或MEEL—05、MEEL—06

四．实验内容

被测有源二端网络如图1-4所示.

1．图1-4线路接入恒压源US＝12V和恒流源IS＝15mA/18mA及可变电阻RL。

0?33510?S1RL5110?IS0?+US图6-4图1-4 通断S2

测开路电压UOC：在图1-4电路中，断开负载RL，用电压表测量开路电压UOC，将数据记入表1-1中。

测短路电流ISＣ：在图1-5电路中，将负载RL短路，用电流表测量短路电流ISＣ，将数据记入表1-1中。

表1-1 Uoc(V) 2．负载实验

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Isc(mA) Rs=Uoc/Isc 测量有源二端网络的外特性：在图1-4电路中，改变负载电阻RL的阻值，逐点测量对应的电压、电流，将数据记入表1-2中。并计算有源二端网络的等效参数US和RS

表1-2 RL(?) U(V) I(mA) 900 800 700 600 500 400 300 200 100 3．验证戴维宁定理

有源网络mA有源网络mAVUSISV(a)图6-5图1-5 (b)测量有源二端网络等效电压源的外特性：图1-5(a)电路是图1-4的等效电压源电路，图中，电压源US用恒压源的可调稳压输出端，调整到表1-1中的UOC数值，内阻RS按表1-1中计算出来的RS（取整）选取固定电阻。然后，用电阻箱改变负载电阻RL 的阻值，逐点测量对应的电压、电流，将数据记入表1-3中。

表1-3有源二端网络等效电流源的外特性数据

RL(?) U(V) I(mA) 900 800 700 600 500 400 300 200 100 测量有源二端网络等效电流源的外特性：图1-5(b)电路是图1-4的等效电流源电路，图中，电流源IS用恒流源，并调整到表1-1中的ISC数值，内阻RS按表1-1中计算出来的RS（取整）选取固定电阻。然后，用电阻箱改变负载电阻RL 的阻值，逐点测量对应的电压、电流，将数据记入表1-4中。

表1-4有源二端网络等效电流源的外特性数据 RL(?) UAB(V) I(mA) 900 800 700 600 500 400 300 200 100 4．测定有源二端网络等效电阻(又称入端电阻)的其它方法：将被测有源网络内的所有独立源置零(将电流源IＳ去掉，也去掉电压源，并在原电压端所接的两点用一根短路导线相连)，然后用伏安法或者直接用万用表的欧姆档去测定负载RＬ开路后A，B两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻Req或称网络的入端电阻R1。

Req== (?)

3

5．用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻RS及其开路电压Uoc。

五．实验注意事项

1．测量时，注意电流表量程的更换 2．改接线路时，要关掉电源。

六．预习与思考题

1．如何测量有源二端网络的开路电压和短路电流，在什么情况下不能直接测量开路电压和短路电流？

2．说明测量有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点。

表1-5理论计算二端网络的外特性数据 RL(?) UAB(V) I(mA)

900 800 700 600 500 400 300 200 100 七．实验报告要求

1．回答思考题；

2．根据表1-1和表1-2的数据，计算有源二端网络的等效参数US和RS； 3．根据半电压法和零示法测量的数据，计算有源二端网络的等效参数US和RS； 4．实验中用各种方法测得的UOC和RS是否相等？试分析其原因；

5．根据表1-2、表1-3、表1-5和表1-4的数据，绘出有源二端网络和有源二端网络等效电路的外特性曲线（坐标纸）, 验证戴维宁定理和诺顿定理的正确性；

6．说明戴维宁定理和诺顿定理的应用场合。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7lfd.html