浙江大学-含源一端口网络等效参数和外特性的测量-实验报告

专业：机械电子工程 姓名： 陈笑行 实验报告

学号： 3120102261 日期： 2014/9/11 地点： 课程名称： 电路原理实验（乙） 指导老师： 聂曼_ 成绩： 实验名称：含源一端口网络等效参数和外特性的测量 实验类型： 验证型 同组学生姓名：李东轩

一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、操作方法和实验步骤 五、实验数据记录和处理 六、实验结果与分析（必填） 七、讨论、心得 一、

实验目的和要求

? 记忆：能绘出戴维南等效电路、诺顿等效电路的电路结构 能描述伏安测量法测电压、电流的方法 ? 理解：能简述戴维南等效、诺顿等效的等效方法

能解释戴维南等效电路中开路电压、等效电阻的求取方法 能解释诺顿等效电路中短路电流、等效电阻的求取方法 ? 应用：会运用戴维南等效方法简化复杂含源一端口网络 会运用诺顿等效方法简化复杂含源一端口网络

能绘制简化前后含源一端口网络对负载的电压电流关系曲线 ? 分析：比较简化前后电压电流关系曲线，分析简化前后电路是否等效

? 评价：判断简化前后电压电流关系是否均保持一致，与非理想电源是否有关 ? 创新：线性网络中加入非线性元件后，是否还能运用戴维南等效、诺顿等效

二、 实验内容和原理

实验任务1：

? 运用戴维南等效电路简化AB端口左侧含源网络，理论计算戴维南等效参数，画

出你等效后的电路图

? 运用诺顿等效电路简化AB端口左侧含源网络，理论计算诺顿等效参数，画出你

等效后的电路图

实验任务2（提高部分）：

? 含源一端口网络中加入非线性元件“普通二极管”，重复实验任务1中的操作，

判断能否用同样的方法对此电路进行戴维南等效或诺顿等效？为什么？交换二极管的正负极再试试？

三、

主要仪器设备

MES-1电工实验台直流部分相关仪表：

双路直流电压源、直流电流源、直流电压表、直流电流表 MY61万用表 实验板

四、 操作方法和实验步骤

实验任务1：

经计算所得的戴维南等效电路

其等效开路电压为10.59V 等效电阻为330Ω

经计算所得的诺顿等效电路

其等效开路电路为32.1mA 等效电阻为330Ω

五、

实验数据记录和处理

原电路、戴维南等效电路、诺顿等效电路的伏安特性

U（V） 0.02 0.34 1.43 2.11 2.48 I(mA) 31.9 31 27.7 25.7 24.6 U（V） 0.03 0.34 1.43 2.11 2.47 I(mA) 31.9 30.9 27.6 25.6 24.5 U（V） 0.02 0.34 1.42 2.1 2.46 I(mA) 31.8 30.8 27.6 25.5 24.4 R(Ω) 0 10 50 80 100 300 500 700 1000 3000 6000 10000 ∞ 15105005.06 6.41 7.23 8.02 9.61 10.12 10.33 10.68 16.8 12.7 10.2 7.9 3.1 1.5 0.9 0 5.05 6.39 7.22 8 9.59 10.09 10.31 10.65 1510516.7 12.7 10.2 7.8 3 1.5 0.9 0 5.03 6.37 7.2 7.97 9.56 10.06 10.28 10.63 16.7 12.7 10.2 7.8 3 1.5 0.9 0 U-I特性（原电路）y = -0.3324x + 10.641U-I特性（诺顿等效）y = -0.3324x + 10.581I(mA)线性…102030400I(mA)线性…010203040

1210864200I(mA)线性…10203040U-I特性（戴维南等效）y = -0.3321x + 10.605

拟合公式对比：

原电路：U0=-0.3324I+10.641 诺顿等效: U1=-0.3324I+10.581 诺顿等效: U2=-0.3321I+10.605 截距相对误差

E1=abs(U0-U1)/U0=0.56% E1=abs(U0-U2)/U0=0.34%

可见误差非常之小故可验证戴维南等效和诺顿等效。

非线性电路二极管正向、反向以及戴维南等效电路伏安特性

R(Ω) 0 10 50 80 100 300 500 700 1000 U（V） 0.00 0.21 0.91 1.38 1.65 3.72 4.97 5.81 6.68 I（mA） 19.5 19.1 17.8 16.8 16.3 12.3 9.8 8.2 6.5 U（V） 0.01 0.20 0.91 1.38 1.65 3.71 4.97 5.81 6.67 I（mA） 19.5 19.1 17.8 16.8 16.3 12.3 9.8 8.2 6.5 U（V） 0.00 0.20 0.91 1.39 1.64 3.71 4.97 5.81 6.67 I（mA） 19.5 19.1 17.8 16.8 16.3 12.3 9.8 8.2 6.5 3000 6000 10000 ∞ 8.62 9.31 9.61 10.10 2.7 1.4 0.8 0.0 8.62 9.30 9.60 10.10 2.7 1.4 0.8 0.0 8.63 9.32 9.62 10.12 2.7 1.4 0.8 0.0 非线性元件的伏安特性线性拟合曲线

由于我们并不能确认线性拟合的正确性，所以我们需要对残差图进行观察

拟合残差图

可以看到残差的分布比较具有随机性，可以认为线性拟合的方式是合理的。 根据matlab的拟合公式，我们能得到: f(x) = p1*x + p2

p1 = -0.5145 (-0.5167, -0.5123) p2 = 10.04 (10.01, 10.06)

而二极管反接之后数据与原来的十分相似，故不再进行重复拟合。 六、 讨论、心得

经过简单地分析我们就可以发现，非线性电路的线性拟合之所以成立，是因为 1、 第一种接法，二极管一直处在截止状态，在电路里相当于开路。所以电路仍然保持线性。 2、 第二种接法，二极管一直处在导通状态，而且由于电压变化范围不大，压降基本保持在

0.69v左右，其非线性特性表现的不是很明显。 但是以上两点都无法解释二极管反接后为何曲线不变。 我们从电路上进行分析。

由于原实验有两个变量：i.负载阻值 ii.二极管方向。

我们为了控制变量，把负载断开进行分析。则电路等效为：

当二极管正向导通时相当于短路，可以计算得 Ub=Ua+Us=Is*R1+U1;

当二极管反向截止时相当于开路，可以计算得 Ub=Ua+Us=Is*R1+U1;

故其原因在于由于电路的特殊性，两种电路的接法，Ub均相等。 而不是上课说的R1=R2造成的。

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