实验一 电压源与电流源的等效变换
一、实验目的
1. 掌握电源外特性的测试方法。
2. 验证电压源与电流源等效变换的条件。
二、原理说明
1. 一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻。故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。其外特性曲线，即其伏安特性曲线U ＝f(I)是一条平行于I 轴的直线。
一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源，即其输出电流不随负载两端的电压（亦即负载的电阻值）而变。
2. 一个实际的电压源（或电流源）， 其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变，因它具有一定的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来摸拟一个实际的电压源（或电流源）。
3. 一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源Us 与一个电阻Ro 相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源Is 与一电导g o 相并联的给合来表示。如果有两个电源，他们能向同样大小的电阻供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。
一个电压源与一个电流源等效变换的条件为： 电压源变换为电流源：I s ＝U s ／R o ，g o ＝1/R o 电流源变换为电压源：U s ＝I s R o ，R o ＝ 1/ g o 如图1-1所示。
图 1-1
L
Is=U s /R 0
g 0=1/R 0
g 0
=1/R 0Is U s R 0.=L
1. 测定直流稳压电源（理想电压源）与实际电压源的外特性
(1) 利用HE-11上的元件和屏上的电流插座，按图1-2接线。Us 为＋12V 直流稳压电源。调节R 2，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。
图 1-2 图 1-3 (2) 按图1-3接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R 2，令其2. 测定电流源的外特性
按图1-4接线，Is 为直流恒流源，调节其输出为10mA ，令R o 分别为1K Ω和∞（即接入和断开），调节电位器R L （从0至1K Ω），
测出这两种情况下的电压表和电流表的读
数。自拟数据表格，记录实验数据。3. 测定电源等效变换的条件先按图1-5（a ）线路接线，记录线路中两 表的读数。然后利用图1-5(a)中右侧的元件和仪表，按图1-5(b)接线。调节恒流源的输出电流I S ，使两表的读数与1- 5(a)相等，记录Is 之值，验证等效变换条件的正确性。 图 1-4
图 1-5
五、实验注意事项
1. 在测电压源外特性时，不要忘记测空载时的电压值， 测电流源外特性时，不要忘记测短路时的电流值，注意恒流源负载电压不可超过20伏，负载更不可开路。
2. 换接线路时，必须关闭电源开关。
3. 直流仪表的接入应注意极性与量程。
六、预习思考题
1. 直流稳压电源的输出端为什么不允许短路？ 直流恒流源的输出端为什么不允许开路？
2. 电压源与电流源的外特性为什么呈下降变化趋势， 稳压源和恒流源的输出在任何负载下是否保持恒值？
七、实验报告
1. 根据实验数据绘出电源的四条外特性曲线，并总结、 归纳各类电源的特性。
2. 从实验结果，验证电源等效变换的条件。
3. 心得体会及其他。
(a)
(b)
实验二 功率因数及相序的测量
一、实验目的
1. 掌握三相交流电路相序的测量方法。
2. 熟悉功率因数表的使用方法，了解 负载性质对功率因数的影响。
二、原理说明
图2-1为相序指示器电路，用以测定 三相电源的相序A 、B 、C （或U 、V 、W ）。
它是由一个电容器和两个电灯联接成的星 图2-1
形不对称三相负载电路。如果电容器所接的是A 相，则灯光较亮的是B 相，较暗的是C 相。相序是相对的，任何一相均可作为A 相。但A 相确定后，B 相和C 相也就确定了。
为了分析问题简单起见
设 X C ＝R B ＝R C ＝R ， U .
A ＝U p ∠0°
则 R
R jR R
j U R j U jR U U P P P N N 111)1)(2321()1)(2321()1(
'·
++-+-+--+-=
)6.02.0()2
321(''·
·
·
j U j U U U U P P N N B B +----
=-= ＝U p (-0.3－j1.466)＝1.49∠-101.6°U p )6.02.0()2
3
2
1(''···j U j
U U U U P P N N C C +--+-=-= ＝Up(-0.3＋j0.266)＝0.4∠-138.4°Up
由于U .
'B ＞U .
'C ，故B 相灯光较亮。
四、实验内容
1. 相序的测定
(1) 用 220V、
15W白炽灯和1μF
/500V 电容器，按图
2-2 接线，经三相调图2-2
压器接入线电压为220V的三相交流电源，观察两只灯泡的亮、暗，判断三相交流电源的相序。
(2) 将电源线任意调换两相后再接入电路，观察两灯的明亮状态，判断三相交流电源的相序。
2. 电路功率(P)和功率因数（cosφ）的测定
按图2-2接线，按下表所述在A、B间接入不同器件，记录cosφ表及其
说明：C为4.7μF/500V，L为30W日光灯镇流器。
五、实验注意事项
每次改接线路都必须先断开电源。
六、预习思考题
根据电路理论，分析图2-1检测相序的原理。
七、实验报告
1. 简述实验线路的相序检测原理。
2. 根据U、I、P三表测定的数据，计算出cosφ，并与cosφ表的读数
比较，分析误差原因。
3. 分析负载性质与cosφ的关系。
4. 心得体会及其他。
实验三 晶体管共射极单管放大器
一、实验目的
1、 学会放大器静态工作点的调试方法，分析静态工作点对放大器性能的影响。
2、 掌握放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测试方法。
3、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实验设备的使用。
二、实验原理
图3－1为电阻分压式工作点稳定单管放大器实验电路图。它的偏置电路采用R B1和R B2组成的分压电路，并在发射极中接有电阻R E ，以稳定放大器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入信号u i 后，在放大器的输出端便可得到一个与u i 相位相反，幅值被放大了的输出信号u 0，从而实现了电压放大。
图3－1 共射极单管放大器实验电路
在图3－1电路中，当流过偏置电阻R B1和R B2 的电流远大于晶体管T 的 基极电流I B 时（一般5～10倍），则它的静态工作点可用下式估算
CC B2B1B1
B U R R R U +≈
U CE ＝U CC －I C （R C ＋R E ） 电压放大倍数
be
L C V r R R βA // -=
输入电阻
C E
BE
B
E I R U U I ≈-≈
R i ＝R B1 // R B2 // r be 输出电阻 R O ≈R C
由于电子器件性能的分散性比较大，因此在设计和制作晶体管放大电路时，离不开测量和调试技术。在设计前应测量所用元器件的参数，为电路设计提供必要的依据，在完成设计和装配以后，还必须测量和调试放大器的静态工作点和各项性能指标。一个优质放大器，必定是理论设计与实验调整相结合的产物。因此，除了学习放大器的理论知识和设计方法外，还必须掌握必要的测量和调试技术。
放大器的测量和调试一般包括：放大器静态工作点的测量与调试，消除干扰与自激振荡及放大器各项动态参数的测量与调试等。 1、 放大器静态工作点的测量与调试 1) 静态工作点的测量
测量放大器的静态工作点，应在输入信号u i ＝0的情况下进行， 即将放大器输入端与地端短接，然后选用量程合适的直流毫安表和直流电压表，分别测量晶体管的集电极电流I C 以及各电极对地的电位U B 、U C 和U E 。一般实验中，为了避免断开集电极，所以采用测量电压U E 或U C ，然后算出I C 的方法，例如，只要测出U E ，即可用
E E E C R U I I =≈算出I C （也可根据C
C
CC C R U U I -=，由U C 确定I C ），
同时也能算出U BE ＝U B －U E ，U CE ＝U C －U E 。
为了减小误差，提高测量精度，应选用内阻较高的直流电压表。 2) 静态工作点的调试
放大器静态工作点的调试是指对管子集电极电流I C （或U CE ）的调整与测试。
静态工作点是否合适，对放大器的性能和输出波形都有很大影响。如工作点偏高，放大器在加入交流信号以后易产生饱和失真，此时u O 的负半周将被削底，如图3－2(a)所示；如工作点偏低则易产生截止失真，即u O 的正半周被缩顶（一般截止失真不如饱和失真明显），如图3－2(b)所示。这些情况都不符合不失真放大的要求。所以在选定工作点以后还必须进行动态调试，即在放大器的输入端加入一定的输入电压u i ，检查输出电压u O 的大小和波形是否满足要求。如不满足，则应调节静态工作点的位置。
(a) (b)
图3－2 静态工作点对u
O
波形失真的影响
改变电路参数U
CC 、R
C
、R
B
（R
B1
、R
B2
）都会引起静态工作点的变化，如图3
－3所示。但通常多采用调节偏置电阻R
B2
的方法来改变静态工作点，如减小
R
B2
，则可使静态工作点提高等。
图3－3 电路参数对静态工作点的影响
最后还要说明的是，上面所说的工作点“偏高”或“偏低”不是绝对的，应该是相对信号的幅度而言，如输入信号幅度很小，即使工作点较高或较低也不一定会出现失真。所以确切地说，产生波形失真是信号幅度与静态工作点设置配合不当所致。如需满足较大信号幅度的要求，静态工作点最好尽量靠近交流负载线的中点。
2、放大器动态指标测试
放大器动态指标包括电压放大倍数、输入电阻、输出电阻、最大不失真输出电压（动态范围）和通频带等。
1) 电压放大倍数A
V
的测量
调整放大器到合适的静态工作点，然后加入输入电压u
i ，在输出电压u
O
不失真的情况下，用交流毫伏表测出u
i 和u
o
的有效值U
i
和U
O
，则
i
V U U ＝
A 2) 输入电阻R i 的测量
为了测量放大器的输入电阻，按图3－4 电路在被测放大器的输入端与信号源之间串入一已知电阻R ，在放大器正常工作的情况下， 用交流毫伏表测出U S 和U i ，则根据输入电阻的定义可得
R U U U ＝R
U U ＝I U ＝R i S i
R i i i i
图3－4 输入、输出电阻测量电路
测量时应注意下列几点:
① 由于电阻R 两端没有电路公共接地点，所以测量R 两端电压 U R 时必须分别测出U S 和U i ，然后按U R ＝U S －U i 求出U R 值。
② 电阻R 的值不宜取得过大或过小，以免产生较大的测量误差，通常取R 与R i 为同一数量级为好，本实验可取R ＝1～2K Ω。 3) 输出电阻R 0的测量
按图3-4电路，在放大器正常工作条件下，测出输出端不接负载 R L 的输出电压U O 和接入负载后的输出电压U L ，根据
O L
O L
L U R R R U +=
即可求出
L L
O O 1)R U U
(R -=
在测试中应注意，必须保持R L 接入前后输入信号的大小不变。 4) 最大不失真输出电压U OPP 的测量（最大动态范围）
如上所述，为了得到最大动态范围，应将静态工作点调在交流负载线的中点。为此在放大器正常工作情况下，逐步增大输入信号的幅度，并同时调节R W （改变静态工作点），用示波器观察u O ，当输出波形同时出现削底和缩顶现象（如图3－5）时，说明静态工作点已调在交流负载线的中点。然后反复调整输入信号，使波形输出幅度最大，且无明显失真时，用交流毫伏表测出U O
（有效值），则动态范围等于0U 22。或用示波器直接读出U OPP 来。
图 3－5 静态工作点正常，输入信号太大引起的失真
5) 放大器幅频特性的测量
放大器的幅频特性是指放大器的电压放大倍数A U 与输入信号频率f 之间的关系曲线。单管阻容耦合放大电路的幅频特性曲线如图3－6所示，A um 为中频电压放大倍数，通常规定电压放大倍数随频率变化下降到中频放大倍数的2/1倍，即0.707A um 所对应的频率分别称为下限频率f L 和上限频率f H ，则通频带 f BW ＝f H －f L
放大器的幅率特性就是测量不同频率信号时的电压放大倍数A U 。为此，可采用前述测A U 的方法，每改变一个信号频率，测量其相应的电压放大倍数，测量时应注意取点要恰当，在低频段与高频段应多测几点，在中频段可以少测几点。此外，在改变频率时，要保持输入信号的幅度不变，且输出波形不得失真。
6) 干扰和自激振荡的消除 参考实验附录
3DG 9011(NPN) 3CG 9012(PNP) 9013(NPN) 图 3－6 幅频特性曲线 图3－7晶体三极管管脚排列 三、实验设备与器件
三、实验设备
1、＋12V 直流电源
2、函数信号发生器
3、双踪示波器
4、交流毫伏表
5、直流电压表
6、直流毫安表
7、频率计
8、万用电表
9、晶体三极管3DG6×1(β＝50～100)或9011×1 10、电阻器、电容器若干
四、实验内容
实验电路如图3－1所示。各电子仪器可按实验要求方式连接，为防止干扰，各仪器的公共端必须连在一起，同时信号源、交流毫伏表和示波器的引线应采用专用电缆线或屏蔽线，如使用屏蔽线，则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。
1、调试静态工作点
接通直流电源前，先将R W 调至最大， 函数信号发生器输出旋钮旋至零。接通＋12V 电源、调节R W ，使I C ＝2.0mA （即U E ＝2.0V ）， 用直流电压表测量U B 、U E 、U C 及用万用电表测量R B2值。记入表3－1。
表3-1 I C ＝2mA
测 量 值
计 算 值
U B （V ） U E （V ） U C （V ） R B2（K Ω） U BE （V ） U CE （V ） I C （mA ）
2、测量电压放大倍数
在放大器输入端加入频率为1KHz 的正弦信号u S ，调节函数信号发生器的输出旋钮使放大器输入电压U i 10mV ，同时用示波器观察放大器输出电压u O 波形，在波形不失真的条件下用交流毫伏表测量下述三种情况下的U O 值，并用双踪示波器观察u O 和u i 的相位关系，记入表3－2。
表3－2 Ic ＝2.0mA U i ＝ mV R C （K Ω） R L (K Ω) U o (V) A V 观察记录一组u O 和u 1波形
2.4 ∞
1.2 ∞
2.4
2.4
3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响
置R C ＝2.4K Ω，R L ＝∞，U i 适量，调节R W ，用示波器监视输出电压波形，在u O 不失真的条件下，测量数组I C 和U O 值，记入表3－3。
表3－3 R C ＝2.4K Ω R L ＝∞ U i ＝ mV
I C (mA) 2.0 U O (V) A V
测量I C 时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使U i ＝0）。
4、观察静态工作点对输出波形失真的影响
置R
C ＝2.4KΩ，R
L
＝2.4KΩ， u
i
＝0，调节R
W
使I
C
＝2.0mA，测出U
CE
值，
再逐步加大输入信号，使输出电压u
足够大但不失真。然后保持输入信号不
变，分别增大和减小R
W ，使波形出现失真，绘出u
的波形，并测出失真情况
下的I
C 和U
CE
值，记入表3－4中。每次测I
C
和U
CE
值时都要将信号源的输出旋
钮旋至零。
表3－4 R
C ＝2.4KΩ R
L
＝∞ U
i
＝mV
I C (mA) U
CE
(V) u
波形失真情况管子工作状态
2.0
5、测量最大不失真输出电压
置R
C ＝2.4KΩ，R
L
＝2.4KΩ，按照实验原理2.4)中所述方法，同时调节输
入信号的幅度和电位器R
W ，用示波器和交流毫伏表测量U
OPP
及U
O
值，记入表
3－5。
表3－5 R
C ＝2.4K R
L
＝2.4K
I C (mA) U
im
(mV) U
om
(V) U
OPP
(V)
*6、测量输入电阻和输出电阻
置R
C ＝2.4KΩ，R
L
＝2.4KΩ，I
C
＝2.0mA。输入f＝1KHz的正弦信号，在输
出电压u
o 不失真的情况下，用交流毫伏表测出U
S
，U
i
和U
L
记入表3-6。
保持U
S 不变，断开R
L
，测量输出电压U
o
，记入表3-6。
表3-6 I
c ＝2mA R
c
＝2.4KΩ R
L
＝2.4KΩ
U
S (mv)
U
i
(mv)
R
i
（KΩ）U
L
（V）
U
O
（V）
R
（KΩ）测量值计算值测量值计算值
*7、测量幅频特性曲线
取I C ＝2.0mA ，R C ＝2.4K Ω，R L ＝2.4K Ω。 保持输入信号u i 的幅度不变，改变信号源频率f ，逐点测出相应的输出电压U O ，记入表3－7。
表3－7 U i ＝ mV
为了信号源频率f 取值合适，可先粗测一下，找出中频范围， 然后再仔细读数。
说明：本实验内容较多，其中6、7可作为选作内容。
五、实验总结
1、 列表整理测量结果，并把实测的静态工作点、电压放大倍数、输入电阻、输出电阻之值与理论计算值比较（取一组数据进行比较），分析产生误差原因。
2、总结R C ，R L 及静态工作点对放大器电压放大倍数、输入电阻、输出电阻的影响。
3、讨论静态工作点变化对放大器输出波形的影响。
4、分析讨论在调试过程中出现的问题。
六、预习要求
1、阅读教材中有关单管放大电路的内容并估算实验电路的性能指标。 假设：3DG6 的β＝100，R B1＝20K Ω，R B2＝60K Ω，R C ＝2.4K Ω，R L ＝2.4K Ω。 估算放大器的静态工作点，电压放大倍数A V ，输入电阻R i 和输出电阻R O
2、阅读实验附录中有关放大器干扰和自激振荡消除内容。
3、 能否用直流电压表直接测量晶体管的U BE ？ 为什么实验中要采用测U B 、U E ，再间接算出U BE 的方法？
4、怎样测量R B2阻值？
5、当调节偏置电阻R B2，使放大器输出波形出现饱和或截止失真时，晶体管的管压降U CE 怎样变化？
6、改变静态工作点对放大器的输入电阻R i 有否影响？改变外接电阻R L 对输出电阻R O 有否影响？
7、在测试A V ，R i 和R O 时怎样选择输入信号的大小和频率？ 为什么信号频率一般选1KHz ，而不选100KHz 或更高？
8、测试中，如果将函数信号发生器、交流毫伏表、示波器中任一仪器的二个测试端子接线换位（即各仪器的接地端不再连在一起），将会出现什么问题？
注：附图3－1所示为共射极单管放大器与带有负反馈的两级放大器共用实验模块。如将K 1、K 2断开，则前级（Ⅰ）为典型电阻分压式单管放大器；如将K 1、K 2接通，则前级（Ⅰ）与后级（Ⅱ）接通，组成带有电压串联负反馈两级放大器。
附图3－1
实验四 差动放大器
一、实验目的
1、加深对差动放大器性能及特点的理解
2、学习差动放大器主要性能指标的测试方法
二、实验原理
图4－1是差动放大器的基本结构。 它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。当开关K 拨向左边时，构成典型的差动放大器。调零电位器R P 用来调节T 1、T 2管的静态工作点，使得输入信号U i ＝0时，双端输出电压U O ＝0。R E 为两管共用的发射极电阻， 它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。
图4－1 差动放大器实验电路
当开关K 拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。 它用晶体管恒流源代替发射极电阻R E ，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。 1、静态工作点的估算
典型电路
E
BE
EE
E R U U I -≈ （认为U B1＝U B2≈0） E C2C1I 2
1
I I ==
恒流源电路
E3
BE
EE CC 2
12
E3C3R U )U (U R R R I I -++≈
≈ C3C1C1I 2
1
I I ==
2、差模电压放大倍数和共模电压放大倍数
当差动放大器的射极电阻R E 足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数A d 由输出端方式决定，而与输入方式无关。
双端输出: R E ＝∞，R P 在中心位置时，
P
be B C
i
O d β)R (12
1r R βR △U △U A +++-
== 单端输出
d i C1d1A 21
△U △U A ==
d i C2d2A 2
1
△U △U A -==
当输入共模信号时，若为单端输出，则有
若为双端输出，在理想情况下
0△U △U A i
O
C ==
实际上由于元件不可能完全对称，因此A C 也不会绝对等于零。 3、 共模抑制比CMRR
为了表征差动放大器对有用信号（差模信号）的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比
c d A A CMRR = 或()dB A A
20Log CMRR c d =
差动放大器的输入信号可采用直流信号也可采用交流信号。本实验由函数
信号发生器提供频率f ＝1KHZ 的正弦信号作为输入信号。
三、实验设备与器件
1、±12V 直流电源
2、函数信号发生器
3、双踪示波器
4、交流毫伏表
E C E
P be B C i C1C2C12R R )2R R 21β)((1r R βR △U △U A A -≈++++-===
5、直流电压表
6、晶体三极管3DG6×3，要求T
1、T
2
管特性参数一致。
（或9011×3）。
电阻器、电容器若干。
四、实验内容
1、典型差动放大器性能测试
按图4-1连接实验电路，开关K拨向左边构成典型差动放大器。
1) 测量静态工作点
①调节放大器零点
信号源不接入。将放大器输入端A、B与地短接，接通±12V直流电源，
用直流电压表测量输出电压U
O ，调节调零电位器R
P
，使U
O
＝0。调节要仔细，
力求准确。
②测量静态工作点
零点调好以后，用直流电压表测量T
1、T
2
管各电极电位及射极电阻R
E
两端
电压U
RE
，记入表4－1。
表4-1
2) 测量差模电压放大倍数
断开直流电源，将函数信号发生器的输出端接放大器输入A端，地端接放大器输入B端构成单端输入方式，调节输入信号为频率f＝1KHz的正弦信号，
并使输出旋钮旋至零，用示波器监视输出端（集电极C
1或C
2
与地之间）。
接通±12V直流电源，逐渐增大输入电压U
i
（约100mV），在输出波形无失
真的情况下，用交流毫伏表测 U
i ，U
C1
，U
C2
，记入表6－2中，并观察u
i
，u
C1
，
u C2之间的相位关系及U
RE
随U
i
改变而变化的情况。
3) 测量共模电压放大倍数
将放大器A、B短接，信号源接A端与地之间，构成共模输入方式，调
节输入信号f=1kHz，U
i =1V，在输出电压无失真的情况下，测量U
C1
， U
C2
之值
记入表4－2，并观察u
i ， u
C1
， u
C2
之间的相位关系及U
RE
随U
i
改变而变化的情
况。
表4-2
2、具有恒流源的差动放大电路性能测试
将图4－1电路中开关K拨向右边，构成具有恒流源的差动放大电路。重复内容1－2)、1－3)的要求，记入表4－2。
五、实验总结
1、整理实验数据，列表比较实验结果和理论估算值，分析误差原因。
1) 静态工作点和差模电压放大倍数。
2) 典型差动放大电路单端输出时的CMRR实测值与理论值比较
3) 典型差动放大电路单端输出时CMRR的实测值与具有恒流源的差动放
大器CMRR实测值比较。
2、比较u
i ，u
C1
和u
C2
之间的相位关系。
3、根据实验结果，总结电阻R
E
和恒流源的作用。
六、预习要求
1、根据实验电路参数，估算典型差动放大器和具有恒流源的差动放大器
的静态工作点及差模电压放大倍数（取β
1＝β
2
＝100）。
2、测量静态工作点时，放大器输入端A、B与地应如何连接？
3、实验中怎样获得双端和单端输入差模信号？怎样获得共模信号？画出
A、B端与信号源之间的连接图。
4、怎样进行静态调零点？用什么仪表测U
O
？
5、怎样用交流毫伏表测双端输出电压U
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实验五集成运算放大器指标测试
一、实验目的
1、掌握运算放大器主要指标的测试方法。
2、通过对运算放大器μA741指标的测试，了解集成运算放大器组件的主要参数的定义和表示方法。
二、实验原理
集成运算放大器是一种线性集成电路，和其它半导体器件一样，它是用一些性能指标来衡量其质量的优劣。为了正确使用集成运放，就必须了解它的主要参数指标。集成运放组件的各项指标通常是由专用仪器进行测试的，这里介绍的是一种简易测试方法。
本实验采用的集成运放型号为μA741（或F007），引脚排列如图5－1所示，它是八脚双列直插式组件，②脚和③脚为反相和同相输入端，⑥脚为输出端，⑦脚和④脚为正、负电源端，①脚和⑤脚为失调调零端，①⑤脚之间可接入一只几十KΩ的电位器并将滑动触头接到负电源端。⑧脚为空脚。
1、μA741主要指标测试
图5－1 μA741管脚图图5－2 U
0S 、I
0S
测试电路
1）输入失调电压U
0S
理想运放组件，当输入信号为零时，其输出也为零。但是即使是最优质的集成组件，由于运放内部差动输入级参数的不完全对称，输出电压往往不为零。这种零输入时输出不为零的现象称为集成运放的失调。
输入失调电压U
0S
是指输入信号为零时，输出端出现的电压折算到同相输入端的数值。
关于受控电源的简要分析 摘要：利用等效变换把受控源支路等效为电阻或电阻与独立电压源串联组合求解含有受控源的现行电路。 关键词：受控电源；等效变换；独立电源 前言： 在求解含有受控源的线性电路中，存在着很大的局限性．下面就此问题作进一步的探讨．受控源支路的电压或电流受其他支路电压、电流的控制．受控源又间接地影响着电路中的响应．因此，不同支路的网络变量间除了拓扑关系外，又增加了新的约束关系，从而使分析计算复杂化．如何揭示受控源隐藏的电路性质，这对简化受控源的计算是非常重要的．本文在对受控源的电路性质进行系统分析的基础上，给出了含受控源的线性电路的等效计算方法． 正文：概述：在电路基础课程中，对含受控源的线性电路分析一直以来都是一个难点。究其原由，是因为受控源具有与独立源完全不同的特性，它描述电路中两条支路电压或电流间的约束关系。它的存在通常与两个量有关，一个是独立电源，另一个是受控源的控制量，其中独立源是根本，没有独立源也就没有控制量和受控源。一般电路理论文献认为:独立源产生控制量，控制量作用于受控源，受控源不能脱离控制量而存在，控制量变，受控源也变。在运用节点法、回路法以及受控源的等效变换方面，可将受控源当作独立源处理;而一旦运用到叠加定理及求含受控源电路的戴维南等效电阻时，受控源却不能像独立源一样处理了。如在叠加定理应用中，指出在每个分电路中受控源要和电阻一样始终保留在电路中，即是将受控源当作电阻处理。因此，受控源总是担负着一种既不是独立源又不是纯电阻的尴尬角色，具有两重性，从而使含受控源的电路分析计算难度加深。其实，受控源的这一两重性是辨证统一的，如果在处理含受控源电路时，或者将受控源视为“独立源”，或者将受控源视为“电阻”，将使电路分析计算大大简化。 根据受控源的控制量所在支路的位置不同，分别采取如下3种等效变换法． 1. 1.当电流控制型的受控电压源的控制电流就是该受控电压源支路的电流、 或当电压控制型的受控电流源的控制电压就是该受控电流源支路两端的电压时，该受控源的端电压与电流之间就成线性比例关系，其比值就是该受控源的控制系数．因此，可采用置换定理，将受控源置换为一电阻，再进一步等效化简． 例1-1：如图求解图a中所示电路的入端电阻R AB． 解：首先，将电压控制型的受控电流源gu 1与R 1 并联的诺顿支路等效变化成电压 控制型的受控电压源gu 1R 1 与电阻R 1 串联的等效戴维南支路，如图b所示．在电 阻R 1与电阻R 2 串联化简之前，应将受控电压源的控制电压转换为端口电流i，即 u 1＝－R 2 i．然后，将由电压u 1 控制的电压控制型受控电压源gu 1 R 1 转化为电流控 制型的受控电压源－gR 1R 2 i，如图c所示．由图c可知，由于该电流控制型的受 控电压源的控制电流i就是该受控电压源支路的电流，因此，可最终将该电流控 制型的受控电压源简化成一个电阻，其阻值为－gR 1R 2 ．这样，该一端口网络的入 端电阻R AB＝R 1＋R 2 －gR 1 R 2 ．
线性电路分析中受控电源的等效方法 摘 要：利用等效变换把受控源支路等效为电阻或电阻与独立电压源串联组合 求解含有受控源的现行电路。 关键词：受控电源；等效变换；独立电源 前言： 在求解含有受控源的线性电路中，存在着很大的局限性．下面就此问题作进一步的探讨． 受控源支路的电压或电流受其他支路电压、电流的控制．受控源又间接地影响着电路中的响应．因此，不同支路的网络变量间除了拓扑关系外，又增加了新的约束关系，从而使分析计算复杂化．如何揭示受控源隐藏的电路性质，这对简化受控源的计算是非常重要的．本文在对受控源的电路性质进行系统分析的基础上，给出了含受控源的线性电路的等效计算方法． 正文：根据受控源的控制量所在支路的位置不同，分别采取如下3种等效变换法． 1. 1. 当电流控制型的受控电压源的控制电流就是该受控电压源支路的电流、 或当电压控制型的受控电流源的控制电压就是该受控电流源支路两端的电压时，该受控源的端电压与电流之间就成线性比例关系，其比值就是该受控源的控制系数．因此，可采用置换定理，将受控源置换为一电阻，再进一步等效化简． 例1-1：如图求解图a 中所示电路的入端电阻R AB ． + _R 2u 1 R 1 -u A B i gu 1a + 解：首先，将电压控制型的受控电流源gu 1与R 1并联的诺顿支路等效变化成电压控制型的受控电压源gu 1R 1与电阻R 1串联的等效戴维南支路，如图b 所示．在电阻R 1与电阻R 2串联化简之前，应将受控电压源的控制电压转换为端口电流i ，即u 1＝－R 2i ．然后，将由电压u 1控制的电压控制型受控电压源gu 1R 1转化为电流控制型的受控电压源－gR 1R 2i ，如图c 所示．由图c 可知，由于该电流控制型的受控电压源的控制电流i 就是该受控电压源支路的电流，因此，可最终将该电流控制型的受控电压源简化成一个电阻，其阻值为－gR 1R 2．这样，该一端口网络的入 端电阻R AB ＝R 1＋R 2－gR 1R 2．
§2-3 方块图的等效变换 物理系统的动态特性也可以用方块图表示。利用这种方块图，能方便地对环节或系统进行研究。另外，通过方块图的变换，可以方便地用图解法消去中间变量得出物理系统总的传递函数。 自动控制系统的方块图一般包含四种基本单元。 （l ）函数方块 它表示系统中某一环节或元件的动态特性。方块中所写的便是这个环节或元件的传递函数)(s G 或)(s H （如图2-13 ( b ）所示）。它表示对信号进行数学变换。显然，函数方块的输出变量等于该方块输人变量与传递函数的乘积。即 )()()(0s X s G s X e =； )()()(0s X s H s X f =。 （2）信号线 带箭头的直线，箭头表示信 号的传递方向，线上标有信号的时间函数或象函数。 （3）分支点（又称引出点或测量点） 图上的“O ”点表示信号引出或测量的位置。同一位置引出的信号在数值和性质方面完全相同。 （4）汇合点（又称比较点） 对两个以上信号进行代数运算。‘ + 示。 任何复杂系统都是由许多元件组成的。每一个元件的传递函数可以独立确定，因而每个元件在系统中可作为一个单向性的方块来表示，而整个控制系统的方块图可按照系统中信号传递程序，用信号线依次将各方块连接而成。 系统方块图实质上已将原理图与数学模型结合起来，因而方块图也是系统的一种数学模型，它可以对系统进行全面的描述。利用各元件方块组成的系统方块图，通过等效变换后，可 图2-13 自动控制系统方块图 O （ a ） （b ） 图2-14 环节串联方框图
简化为一个等效方块图，从而求得系统的传递函数。 1．串联方块的等效 图2-14（a ）所示的传递函数为 (s)G 1和(s)G 2两个方块，若(s)G 1的输出量作为(s)G 2的输人量，则(s)G 1和(s)G 2称为串联连接，图2-14（b ）是它的等效方块图。从图2-14（a ）得到 )()()(11s X s G s X i = )()()(12s X s G s X o = 所以 )()()()()()(21s X s G s X s G s G s X i i o == 因而 )()()(21s G s G s G = 即串联方块的等效方块的传递函数为各串联方块传递函数之积。 2．并联方块的等效 图2-15（a ）所示传递函数分别为(s)G 1和(s)G 2两个方块，如果它们有相同的输人量，而输出量等于两个方块输出量的代数和，则(s)G 1和(s)G 2称为并联连接，图2-15（b ）是它的等效方块图。 从图2-15中可见， )()()(22s X s G s X i = )()()(21s X s X s X o ±= 从而得到 )()()())()(()(21s X s G s X s G s G s X i i o =±= 因而 )()()(21s G s G s G ±= 所以并联方块的等效方块的传递函数为各并联方块传递函数之代数和。 3．方块图中反馈连接的等效 图2-16所示的具有反馈的方块图体现了自动控制系统的基本特点，其中(s)G 1称为前向传递函数， H(s)称为反馈传递函数。有 )()()(11s X s G s X o = )()()(s X s H s X o f = 图2-15 环节并联方框图 X i (s) )(s X o （a ） （b ） 图2-16 反馈环节方框图
线性电路分析中受控电源的等效方法 摘要：利用等效变换把受控源支路等效为电阻或电阻与独立电压源串联组合求解含有受控源的现行电路。 关键词：受控电源；等效变换；独立电源 前言： 在求解含有受控源的线性电路中，存在着很大的局限性．下面就此问题作进一步的探讨． 受控源支路的电压或电流受其他支路电压、电流的控制．受控源又间接地影响着电路中的响应．因此，不同支路的网络变量间除了拓扑关系外，又增加了新的约束关系，从而使分析计算复杂化．如何揭示受控源隐藏的电路性质，这对简化受控源的计算是非常重要的．本文在对受控源的电路性质进行系统分析的基础上，给出了含受控源的线性电路的等效计算方法． 正文：根据受控源的控制量所在支路的位置不同，分别采取如下3种等效变换法． 1. 1.当电流控制型的受控电压源的控制电流就是该受控电压源支路的电流、 或当电压控制型的受控电流源的控制电压就是该受控电流源支路两端的电压时，该受控源的端电压与电流之间就成线性比例关系，其比值就是该受控源的控制系数．因此，可采用置换定理，将受控源置换为一电阻，再进一步等效化简． 例1-1：如图求解图a中所示电路的入端电阻R AB． 解：首先，将电压控制型的受控电流源gu 1与R 1 并联的诺顿支路等效变化成电压 控制型的受控电压源gu 1R 1 与电阻R 1 串联的等效戴维南支路，如图b所示．在电 阻R 1与电阻R 2 串联化简之前，应将受控电压源的控制电压转换为端口电流i，即 u 1＝－R 2 i．然后，将由电压u 1 控制的电压控制型受控电压源gu 1 R 1 转化为电流控 制型的受控电压源－gR 1R 2 i，如图c所示．由图c可知，由于该电流控制型的受 控电压源的控制电流i就是该受控电压源支路的电流，因此，可最终将该电流控 制型的受控电压源简化成一个电阻，其阻值为－gR 1R 2 ．这样，该一端口网络的入 端电阻R AB＝R 1＋R 2 －gR 1 R 2 ． 例1—2 例1—2求解图a中所示电路的入端电阻R AB． 解：可对该一端口网络连续运用戴维南－诺顿等效变换，最后可得到图 b所示的电路．由于电压控制型的受控电流源 u1 8Ω的控制量u1就是它的端电压，且二者的假定正方向相反，因此，可将其简化为一阻值为－8Ω的电阻．这样，该一端口网络的入端电阻 R AB=1/(1 2+1 2-1 8)=8 7 2. 2.受控源的控制量为网络的端口电压或电流时，可将各支路进行等效变 换，可将受控源作为独立源处理．当电路等效到端口时，若控制量是端口电流，则可将电路等效成受控电压源、独立电压源和电阻的串联组合；若控制量是端口电压，则可将电路等效成受控电流源、独立电流源和电阻的并联组合．再进一步将受控源置换为一电阻，最后可求出最简单的等效电路． 例2—1 例2—1简化图a所示电路．
实验一 电压源与电流源的等效变换 一、实验目的 1． 掌握电源外特性的测试方法； 2． 验证电压源与电流源等效变换的条件。 二、原理说明 1． 一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻，故在实用中，常将它视为一个 理想电压源，即输出电压不随负载电流而变，其外特性，即伏安特性)(i f u =是一条平行于i 轴的直线；同理，一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源。 2． 一个实际的电压源（或电流源），其端电压（或输出电流）不可能不随负载而变，因它具 有一定的内阻值，故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大阻值的电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来模拟一个实际的电压源（或电流源）的情况。 3． 一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流 源，若视为电压源，则可以用一个理想电压源S E 与一个电阻O R 相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源s I 与一个电阻O R 相并联的组合来表示。若它们向同样大小的负载提供出同样大小的电流和端电压，则这两个电源针对外电路而言是等效的，即具有相同的外特性。 一个电压源与一个电流源等效变换的条件为O S s R E I /=或O S S R I E =如图1-1所示： 图1-1 电压源与电流源的等效变换条件 三、实验设备 1． 电源：恒压源、恒流源 2． 负载：可调变阻器、定值电阻若干（EEL-23组件） 3． 测量仪表：直流电压表、直流毫安表
四、实验步骤 1． 测定理想电压源与实际电压源外特性 （1） 理想电压源（恒压源）（0-20V/0-200mA ） 按图1-2接线，S E 为＋6V 的恒压源，调节变阻器2R 令其阻值由大到小变化，记录电压表及电流表两表读数填入表1-1： 表1-1 理想电压源特性数据表格 图1-2 测定理想电压源的外特性 图1-3 测定实际电压源的外特性 （2） 实际电压源（恒压源串联一内阻）（0-20V/0-200mA ） 按图1-3接线，虚线框可模拟为一个实际电压源，调节变阻器2R ，令其阻值由大到小变化，读两表数据并填入表1-2： 表1-1 实际电压源特性数据表格 2．测定理想电流源与实际电流源外特性(0-20V/0-20mA) 理想电流源（恒流源）和实际电流源（恒流源并联一内阻） 按图1-4接线，s I 为直流恒流源，调节其输出为5mA ，令O R 阻值分别等于∞和Ωk 1，调节变阻器2R ，测出这两种情况下的电压表及电流表读数。填入表1-3和1-4。 图1-4 测定电流源外特性
电压源与电流源（理想电流源与理想电压源）的串、并、和混联 1. 电压源的串联，如图2-1-7所示： 计算公式为： u s ＝u s1＋u s2+u s3 2. 电压源的并联，如图2-1-8所示：只有电压源的电压相等时才成立。 12==s s s u u u 3. 电流源的串联，如图2-1-9所示： 只有电流源的电流相等时才成立。 12 s s s i i i == 4. 电流源的并联，如图2-1-10所示：公式为：12s s s I I I =+ 5. 电流源和电压源的串联，如图2-1-11所示： u s1 u s2 u s3u s I 图2-1-7 电压源串联 图2-1-8 电压源并联 u I I 图2-1-9 电流源串联
6. 电流源和电压源的并联，如图2-1-12所示： 实际电源模型及相互转换 我们曾经讨论过的电压源、电流源是理想的、实际上是不存在的。那实际电源是什么样的呢？下面我门作具体讨论。 1. 实际电压源模型 实际电压源与理想电压源的区别在于有无内阻R s 。我们可以用一个理想电压源串一个内阻Rs 的形式来表示实际电压源模型。如图2-1-13所示 u s1 u s2 I s3 Is3 I I 图2-1-11 电流源和电压源串联 u I I I 图2-1-12 电流源和电压源的并联 a b R s U a b I U （ａ）实际电源 （ｂ）实际电压源模型
依照图中U 和I 的参考方向 得 S S U U R I =- （2-1-5） 由式（2-1-5）得到图2-1-13（c ）实际电压源模型的伏安关系。该模型用U S 和R s 两个参数来表征。其中U S 为电源的开路U oc 。从式（2-1-5）可知，电源的内阻R s 越小，实际电压源就越接近理想电压源，即U 越接近U S 。 2. 实际电流源模型 实际电流源与理想电流源的差别也在于有无内阻R s ，我们也可以用一个理想电流源并一个内阻R s 的形式来表示实际的电流源，即实际电流源模型。如图2-1-14所示： 若实际的电流源与外电阻相接后如图2-1-14（b ）可得外电流 U I Is R s =- （2-1-6） Is ：电源产生的定值电流 U R s ：内阻R s 上分走的电流 由式（2-1-6）可得：实际电流源模型的伏安特性曲线，又知端电压U 越高，则内阻分流越大，输出的电流越小。显然实际电流源的短路电流等于定值电流Is 。因此，实际电源可由它们短路电流sc s I I =以及内阻R s 这两个参数来表征。由上式可知，实际电源的内阻越大，内部分流作用越小，实际电流源就越接近于理想电流源，即I 接近I s 。 3. 实际电压源与实际电流源的互换 依据等效电路的概念，以上两种模型可以等效互换。对外电路来说，任何一个有内阻的电源都可以用电压源或电流源表示。因此只要实际电源对外电路的影响相同，我们就认为两种实际电源等效。对外电路的影响表现在外电压和外电流上。换句话说，两种模型要等效，它们的伏安特性就要完全相同。下面以实际电压源转换成实际电流源为例说明其等效原理。 U I I I s I U （ａ）电流源模型 （ｂ）与外电阻相接 （ｃ）电流源模型的伏安特性 图2-1-14实际电流源模型
实验四 电压源与电流源的等效变换 一、实验目的 1.掌握电压源与电流源外特性的测试方法。 2.验证电压源与电流源等效变换的条件。 二、原理说明 1.能向外电路输送定值电压的装置被称为电压源。理想电压源的内阻为零，其输出电压值与流过它的电流的大小和方向无关，即不随负载电流而变；流过它的电流是由定值电压和外电路共同决定的。它的外特性即伏安特性U ＝f(I)是一条平行于I 轴的直线。而具有一定内阻值的非理想电压源，其端电压不再如理想电压源一样总是恒定值了，而是随负载电流的增加而有所下降。 一个质量高的直流稳压电源，具有很小的内阻，故在一定的电流范围内，可将它视为一个理想的电压源。 非理想电压源的电路模型是由理想电压源Us 和内阻Rs 串联构成的，如图4-1所示，其输出电压 U ＝Us —I Rs 2.能向外电路输送定值电流的装置被称为电流源。理想电流源的内阻为无穷大，其输出电流与其端电压无关，即不随负载电压而变；电流源两端的电压值是由定值电流Is 和外电路共同决定的。它的伏安特性I ＝f(U)是一条平行于U 轴的直线。对于非理想的电流源，因其内阻值不是无穷大，输出电 流不再是恒定值，而是随负载端电压的增加 有所下降。一个质量高的恒流源其内阻值做得很大，在一定的电压范围内，可将它视为一个理想的电流源。 非理想电流源的电路模型是由理想电流源Is 和内阻Rs 并联构成的，如图4-2 所示，其输出电流 I= L R Rs Is Rs . 3.一个实际的电源，就其外部特性而言，即可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源Us 与一个电阻Ro 相串联的组 合来表示；若视为电流源，则可用一个理想电流源Is 与一电导g o 相并联的给合来表示， 若 它们向同样大小的负载提供同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具 图4-1 电压源的电路模型 图4-2电流源的电路模型
电压源和电流源区别 wang1jin原创 个人博客: https://www.doczj.com/doc/126846839.html,/blog/wang1jin/ 推荐网站:http//https://www.doczj.com/doc/126846839.html, 欢迎大家参观我的博客,我博客上有很多电子方面的资料,也会每天更新,希望大家多多支持谢谢!!! 电压源电流源名字上仅差一个字…HE HE.有一些朋友对此不太明白.所以特此说明下…并以软件仿真…详细介绍工作原理…以及注意事项…. 下面就是电压源和电流的符号…左边是电流源,右边是电压源. 电压源… 电压源其实就是我们普通经常用的一种电源.比如说电池呀电瓶或自己做的稳压电路.一般属于电压源…电压源的特性是: 输出端,可以开路,但不能短路…总而言之电压源的输出电压是恒定的…比如5V电压源输出的电压就是5V.随不同的负载会改变电流… 比如在5V的电压源上加一个1欧的负载…流过的电流就是5/1=5A电流…如果接的电阻为2欧.流过电流就等于5/2=2.5A….这个简单的计算相信谁都会… 电流源 电流源和电压源区别比较大…电流源输出端不能开路,但可以短路…为什么不能开路呢…HE HE…是因为开路了…电流源输出的电压就为无限高了…(实际上电压也是有一定值的)总而言之电流源的输出电流是恒定的.不管你负载的大小…就是你短路了.他的电流还是保持不变.改变的是电压…比如一个1A的恒流源…你接上一个1欧的负载…他输出的电压是. 1x1=1V电压…当你接上一个10欧电阻的时候…他就是1x10=10V电压输出…
所以大家可以看出电压源和电流源区别是比较大的…电压源一般用在各种需要恒定电压的地方.比如说给MUC供电等需要稳定电压的地方..电流源一般用在充电电路..等需要恒流的地方. 下面就二个电源我们来做下实验…HE HE… 有了实验就更能明白了…HE HE. 在ORCAD9.2中按下图画好电压源和电流源… 并按图设置…电流源设置为1A.R1为10 电压源设计为5V.R2为10.观察电流源和电压源的输出电压和电流情况… 大家可以按图操作…刚学ORCAD的朋友请去我博客找一些教程学习下就可以… 设置好仿真参数…
第十五周（第 1、2 讲） 课题电流源与电压源的等效变换课型新授课 教学目标掌握电压源电流源之间的等效变换方法，理解两种电源模型的特性。 教学重点电压源和电流源之间的等效变换方法。 教学难点电压源和电流源之间的等效变换方法。 教学手段使用多媒体演示平台 【教学过程】： 导入新课： 电路中的电能都是由电源来提供的，对负载来说，电源是电压的提供者，也可以看成是电流的提供者。 讲授新课： 一、电压源 为电路提供一定电压的电源可以用电压源来表征 1、理想电压源(恒压源)：电源内阻为零，并能提供一个恒定不变的电压。所以也称恒压源。如图1-a所示。 2、恒压源的两个特点：（1）提供给负载的电压恒定不变；（2）提供给负载的电流可任意。 3、实际电压源：可以用一个电阻（相当于内阻）与一个理想的电压源串联来等效。它提供的端电压受负载影响。如图1-b虚线框内所示。 图 1 二、电流源 为电路提供一定电流的电源可用电流源来表征。 1、理想电流源（恒流源）：电源的内阻为无穷大，并能提供一个恒定不变的电源。所以也称为恒流源。如图2-a所示。 2、恒流源的两个特点：（1）提供给负载的电流是恒定不变的；（2）提供给负
载的电压是任意的。 3、实际电流源：实际上电源的内阻不可能为无穷大，可以把理想电流源与一个内阻并联的组合等效为一个电流源。如图2-b 所示。 图 2 三、两种电源模型的等效变换 等效变换的作用是：为了化简电路，引入了电压源、电流源的概念，有时候把电路中的电压源等效变换成电流源，电路就被简化成简单电路； 讨论问题：两种电源模型的等效变换的条件是什么？ 对外电路，只要负载上的电压与流过的电流是相等的，则两个不同的电源等效。 ;;00S S S S S r I E r E r E I r r ?=??=== 或者： （1）电压源等效为电流源： 0r E I S = 0r r s = （2）电流源等效为电压源： s S r I E = s r r =0 即：内阻相等，电流源的恒定电流等于电压源的短路电流：或电压源的恒定电压等于电流源的开路电压。 要注意一个理想电压源是不能等效变换为一个理想电流源的，反之也一样。
课题课时上课时间课型任课教师 电压源与电流源的等效变换39---40 新课王老师 教学目标专业能力掌握电压源与电流源的等效变换相关条件 社会能力培养学生理论指导实践的能力，增强同学间的团结协作的意识协作能力、组织能力 方法能力探究式学习，发挥学生学习的主动性，理实结合 重点电压源与电流源的等效变换条件难点电压源与电流源的等效变换注意事项 解决结合电路讲解 方法强化记忆 课 前 训 时间分课堂设计教学设想配 复习电流源、电流源向外电路输出电流计算公式、理想电流源 导语我们已经学习了电压源和电流源的相关知识，本节课我们在学习他们互换的条件 新课一、电压源与电流源的等效变换条件 内容1、同一个电源即可用电压源来代替也可以用电流源来代替，电压源与内阻串联，电流源与内阻并联。 2 、对于同一个负载来说，电压源和电流源是等效的。 3 、电压源的输出 I E - U 电流源的输出 I I S U 4 、等效变换条件： I E r0 r0 r0 r0 r0 r0 二、注意事项 1、电压源与电流源的等效变换只是对外电路而言，两种电源的内部不等效。当发生短路时，电 压源内部没有电流，电流源内部有电流。 2、由于理想电压源的内阻定义为零，理想电流源的奶子定义为无穷大，因此两者之间不能等效 变换 3、电源的等效方法可以推广，如果理想电压源与外接电阻串联，可以把外接电阻看做是电源的 内阻，等效互换为电流源的形式，理想电流源与外接电阻并联，可以把外接电阻看做是电源的 内阻，等效互换为电压源的形式 4、电压源的电动势 E 和电流源的恒定电流 Is 在电路中保持方向一致，即，Is 的方向从 E 的“ - ”端指 向“ +”端 三、例题 1、电动势为12V、内阻为3Ω的电压源等效变换为电流源 解： Is=E/r0=4A内阻为3Ω 2、如图所示电路，恒定电流为2A，内阻为1Ω，等效变换为电压源 解： E=Is r o=2V r o=1Ω 小结作业回顾板书，强调知识点 注意事项 电压源与电流源的等效变换条件、注意事项、整理例题
电源的等效变换 一. 填空题 1.电源可分 和 . 2.实际电压源的电路模型由 与 二者联而成,我们把内阻R 0=0的电 压源叫做 或 . 3.实际电流源的电路模型由 与 二者联而成。我们把内阻R 0=0的电压 源叫做, 或 . 4.恒压源与恒流源 等效变换.只有 电压源与 电流源之间才能 等效变换,条件是 ,公式是 和 .这里的所谓“等效”，是对 电路 而言的，对于 电路并不等效。 5．恒压源是输出 不随负载改变；恒流源的输出 不随负载改变。 6．理想电压源不允许 ，理想电流源不允许 ，否则可能引发事故。 二．选择题 1．理想电压源是内阻为（ ） A ．零 B.无穷大 C.任意值 2.实际电流源是恒流源与内阻( ) 的方式 A.串联 B.并联 C.混联 3.若一电压源U S =5V,r S =1Ω,则I S ,r S 为( ) A. 5A,1Ω B.1/5A,1 Ω C.1Ω, 5A. 4.电压源与电流源等效变换时应保证( ) A.电压源的正极端与电流源的电流流出端一致 B.电压源的正极端与电流源的电流流入端一致 C.电压源与电流源等效变换时不用考虑极性 5.多个电压源的串联可简化为( ) A.一个电压源 B.一个电流源 C.任何电源即可 三.判断题 1.电压源是恒压源与内阻串联的电路( ) 2.恒流源是没有内阻的理想电路模型( ) 3.电压源与电流源等效变换时不需要重要重要条件( ) 4.理想电压源与理想电流源可等效 变换( ) ５．电压源与电流源等效变换是对外电路等效（ ） 四.计算题 1.如图电源U S =6V,r 0=0.4Ω,当接上R=5.6Ω的负载电阻时,用电压源与电流源两种方法,计 算负载电阻上流过电流的大小. 2.如图,E 1=17V,R 1=1Ω,E 2=34V.R 2=2Ω,R 3=5Ω.试用电压源与电流源等效变换的方法求流过R 的电流 R1R2 E2 E1
实验一电压源与电流源的等效变换 学号：132021520 姓名：XXX 班级：13通信X班 指导老师：X老师实验组号：5 实验地点：1实203 实验日期：2014年5月18日 一、实验目的和要求： 1．掌握电源外特性的测试方法； 2．验证电压源与电流源等效变换的条件。 二、实验仪器： 一、可调直流稳压电源1台 二、直流恒流源1台 三、直流数字电压表1只 四、直流数字毫安表1只 五、电阻器1个 三、实验原理： 1、一个直流稳压电源在一定的电流范围内，具有很小的内阻，故在实用中，常将它视为一个理想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变，其外特性，即其伏安特性U=f(I)是一条平行于I轴的直线。 一个恒流源在使用中，在一定的电压范围内，可视为一个理想的电流源，即其输出电流不随负载的改变而改变。 2．一个实际的电压源（或电流源），其端电压（或输出电压）不可能不随负载而变，因它具有一定的内组值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或大电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联）来模拟一个电压源（或电流源）的情况。 3．一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个理想的电压源ES与一个电导g O相并联的组合来表示，若它们向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。 一个电压源与一个电流源等效变换条件为
o R Es Is = g O =Ro 1 或 0g Is Es = R O =g0 1 如下图6-1所示： 四、实验内容： 1．测定电压源的外特性 （1）按图6-2（a ）接线，E S 为+6V 直流稳压电源，调节R ，令其阻值由大至小变化，记录两表的读数 图6-2（a ） 图6-2（b ） R(Ω) 200 300 500 800 1000 1500 2000 ∞ U(V) 6.01 6.01 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 6.00 I(mA) 29.34 19.60 11.96 7.51 6.00 4.02 3.01 （2）按图6-2（b ）接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源，调节R 阻值，记录两表读数。 R(Ω) 200 300 500 800 1000 1500 2000 ∞ U(V) 4.79 5.12 5.44 5.64 5.70 5.80 5.80 6.00
第五讲 电压源与电流源的等效变换 一、实际电源的两种电源模型 实际电源的电路模型由两部分组成：理想电源元件、理想电阻元件 1、电压源 （1）等效电路：理想电压源和内阻的串联表示。如图所示。 实际电压源的伏安特性关系式为：o s R u u i ?-= （2）伏安特性曲线：如图（b ）所示。 (a) (b) 图1-2-9实际电压源及其伏安特性 结论：电压源内阻越小，输出电压变化就越小，输出电压越稳定。 当R 0＝0时，U ＝U S ,电压源的输出电压恒定不变，电压源为理想电压源。当R o ＜＜R L 时，认为电压源是理想电压源。 电压源的电压和电压源的电流一般取非关联参考方向，此时电压源发出的功率为：P ＞0时，电压源发出功率；当P ＜0时，电压源吸收功率。 2、电流源 （1）等效电路：理想电流源和内阻的并联。图1-2-10(a)为一实际电流源的等效模型。由图1-2-10(a)可得o s R u i i - = i 为负载电流，o s R u i s = 为电流源的电流，o s R u 为流经内阻的电流。 电流源的输出电流i 随电压的变化而变化，伏安特性如图(b)所示。 （2）伏安特性：电流源电阻越大，输出电流变化越小，输出电流越稳定。
图 1-2-10实际电流源及其伏安特性 当内阻R o ＝∞时，s i i =，电流源输出电流恒定不变，与端电压无关，为理想电流源。在实际中，当R o ＞＞R L 时，近似认为是理想电流源。 小结：电流源的电压和电流源的电流一般取非关联参考方向，当P ＞0时，电流源发出功率；当P ＜0时，电流源吸收功率。 3、两种电源的转换 电源转换条件：输出电压U 和输出电流I 不变；电源内阻R 0相等，且 （1）所谓等效，只是对电源的外电路而言的，对电源内部则是不等效的。 （2）变换时要注意两种电路模型的极性必须一致，即电流源流出电流的一端与电压源的正极性端相对应。 （3）理想电压源与理想电流源不能相互等效变换。 （4）变换关系中，R 0不限于内阻，可扩展至任一电阻。 二、利用电源等效求图所示电路中的电流I 和电压U 。 s E I R =E Is E 1＝V (a) I s1＝＝2 Ω (b) R 0＝2 I (c)
第四讲电压源与电流源及其等效变换
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《电工基础》教案 课题：第四讲电压源与电流源及其等效变换 教学目的:1、了解电压源与电流源的基本知识； 2、掌握电压源与电流源的等效变换。 教学重点:电压源与电流源的等效条件 教学难点：电压的与电流源的等效变换 教学方法：讲授法举例法 教学课时：2课时 教学过程时间分配I、新课导入： 任何一种实际电路必须有电源持续不断地向电路提供 能量。电源有很多种，如干电池、蓄电池、光电池、发电机 及电子线路中的信号源等。在电路理论中任何一个实际电源 都可以用电压源或电流源这两种模型来表示。 4 II、新课讲授： 一、电压源： 1、任何一个实际电源，都可以用恒定电动势E和内阻r0串 联的电路来表示，我们称之为电压源。 2、电压源是以输出电压的形式向负载供电的，输出电压的 大小可由下式求出： U=E-I r0 由于式中E和r0均为常数，所以随着I的增加，内阻r0上的 电压降增大，输出电压U就降低，因此要求电压源的内阻 越小越好。如果电源内阻r0=0，电源始终输出恒定电压，即 U=E。 75’
3、理想电压源（恒压源）：内阻r0=0的电压源叫理想电压源。通常情况下，性能良好的干电池、蓄电池、直流发电机都可以看做是理想电压源。 二、电流源： 1、电流源是一种不断向外电路输出电流的装置。 如光电池在具有一定照度的光线照射下，光电池将被激了产生定值的电流，电流的大小与照度成正比。 2、实际电流源的电流总有一部分在电池内部流动的，而不能全部流出，实际电流源： I=Is-U/r0 式中，Is——电流源的定值电流； U/r0——内阻上的电流； I——电流源的输出电流。 当电流源定值电流Is及内阻r0一定时，随着输出电压的增大，内阻分流增大，使用权输出电流减小。 3、理想电流源： 当r0=∞时，则输出电流I接近于定值电流Is，即与输出电压无关，这种电流源称为理想电流源。 三、电压源与电流源的等效变换 1、电压源以输出电压的形式向负载供电，电流源以输出电流的形式向负载供电。实际上，对于同一个电源，既可以用电压源来表示，也可以用电流源来表示，而且两者之间可以等效互换。 2、当实际电源由电压源表示时，外电路电流为 I=(E-U) / r0=E/ r0-U/r0 3、当实际电源由电流源表示时，外电路为 I=Is-I0=Is-U/r0 4、当电压源与电流源进行等效变换时，只需把电压源的短路电流E/ r0作为电流源的恒定电流Is，内阻数值不变，
第十五周（第 1、2 讲） 【教学过程】： 导入新课： 电路中的电能都是由电源来提供的，对负载来说，电源是电压的提供者，也可以看成是电流的提供者。 讲授新课： 一、电压源 为电路提供一定电压的电源可以用电压源来表征 1、理想电压源(恒压源)：电源内阻为零，并能提供一个恒定不变的电压。所 以也称恒压源。如图1-a所示。 2、恒压源的两个特点：（1）提供给负载的电压恒定不变；（2）提供给负载的 电流可任意。 3、实际电压源：可以用一个电阻（相当于内阻）与一个理想的电压源串联来 等效。它提供的端电压受负载影响。如图1-b虚线框内所示。 图 1 二、电流源 为电路提供一定电流的电源可用电流源来表征。 1、理想电流源（恒流源）：电源的内阻为无穷大，并能提供一个恒定不变的电 源。所以也称为恒流源。如图2-a所示。 2、恒流源的两个特点：（1）提供给负载的电流是恒定不变的；（2）提供给负
载的电压是任意的。 3、实际电流源：实际上电源的内阻不可能为无穷大，可以把理想电流源与一 个内阻并联的组合等效为一个电流源。如图2-b 所示。 图 2 三、两种电源模型的等效变换 讨论问题：两种电源模型的等效变换的条件是什么？ 对外电路，只要负载上的电压与流过的电流是相等的，则两个不同的电源等效。 ;;00S S S S S r I E r E r E I r r ?=??=== 或者： （1）电压源等效为电流源： 0r E I S = 0r r s = （2）电流源等效为电压源： s S r I E = s r r =0 即：内阻相等，电流源的恒定电流等于电压源的短路电流：或电压源的恒定电压等于电流源的开路电压。 要注意一个理想电压源是不能等效变换为一个理想电流源的，反之也一样。只有电流源和电压源之间才能等效变换。但是这种等效变换是对外电路而言的，电源内部并不等效。 例题讲解：76页例1