《含源二端网络的输出特性及等效参数的测定》实习报告

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U S 和一个电阻R S 串联组成的实际电压源来代替，其中：电压源U S 等于这个有源二端网络的开路电压U OC , 内阻R S 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R O 。

U S 、R S 和I S 、R S 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U OC , 然后再将其输出端短路，测其短路电流I S Ｃ，且内阻为：SCOCS I U R =。

若有源二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电流。

(2)伏安法一种方法是用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图1-1所示。

开路电压为U OC ，根据外特性曲线求出斜率tg φ，则内阻为：IUR ∆∆==φtg S 。

另一种方法是测量有源二端网络的开路电压U OC ，以及额定电流I N 和对应的输出端额定电压U N ，如图1-1所示，则内阻为：NNOC S I U U R -=。

(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U OC 一半时，负载电阻R L 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R S 数值。

(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，U U NI NU I UI SC图6-1V 图6-2U SU OCU OC有源网络V有源网络图1-1图1-2为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图1-3所示。

零示法测量原理是用一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。

《电路基础》戴维南定理验证和有源二端口网络的研究实验一． 实验目的1． 用实验方法验证戴维南定理2． 掌握有源二端口网络的开路电压和入端等效电阻的测定方法，并了解各种测量方法的特点3． 证实有源二端口网络输出最大功率的条件二． 实验原理与说明 1． 戴维南定理一个含独立电源，受控源和线性电阻的二端口网络，其对外作用可以用一个电压源串联电阻的等效电源代替，其等效源电压等于此二端口网络的开路电压，其等效内阻是二端口网络内部各独立电源置零后所对应的不含独立源的二端口网络的输入电阻（或称等效电阻）如图6-1所示。

图6-1 戴维南等效电路OC图6-2 有源二端口网络的开路电压OC U 和入端等效电阻i RU OC图6-3 直接测量OC U2． 开路电压的测定方法（1） 直接测量法当有源二端口网络的入端等效电阻i R 与万用表电压档的内阻V R 相比可以忽略不计时，可以用电压表直接测量该网络的开路电压OC U 。

如图6-3所示。

（2） 补偿法当有源二端口网络的入端电阻i R 较大时，用电压表直接测量开路电压的误差较大，这时采用补偿法测量开路电压则较为准确。

图6-4中虚线框内为补偿电路，'S U 为另一个直流电压源，可变电阻器P R 接成分压器使用，G 为检流计。

当需要测量网络A 、B 两端的开路电压时，将补偿电路'A 、'B 端分别与A 、B 两端短接，调节分压器的输出电压，使检流计的指示为零，被测网络即相当于开路，此时电压表所测得的电压就是该网络的开路电压OC U 。

由于这时被测网络不输出电流，网络内部无电压降测得的开路电压数值较前一种方法准确。

图6-4 补偿法测量开路电压3． 入端等效电阻i R 的测定方法（1） 外加电源法将有源二端口网络内部的独立电压源Us 处短接，独立电流源Is 处开路，被测网络成为无独立源的二端口网络，然后在端口上加一给定的电源电压"S U ，测量流入网络的电流I ，如图6-5所示。

0~30V 0~500mA 0~300V 0~2000mA
数量
1 1 1 1 1 各1
7
戴维宁定理实验线
1
路板
备注
实验屏B区 实验屏B 区 实验屏D区 实验屏D区 自备 TKDG-05
TKDG-03
电工电子教学部
实验台的布局和使用
电源控制屏 测量仪表
其
他
实
验
模
块
可
任
意
组
电路实验模块
合
电工电子教学部
1. 电源控制屏
主要功能:
☆ 启动和停止实验台电源。 ☆ 提供 0～450 V 可调交流
电源。 ☆ 可定时与报警。
启动与停止按钮
电工电子教学部
2. 直流稳压电源
☆ 提供两路0～30 V 0.5 A 直流电源。
☆ 输出调节旋钮使输出电压 连续可调。
☆ 按键式显示切换开关控制 输出电压指示。
电压调节 电压指示
有源二端网络及等效电路外特性测量图
电工电子教学部
四、实验电路及内容
实验步骤：
1、用开路电压、短路电流法测定戴维宁等效电
路的UOC ，ISC ，并计算RO。
在电路中接入稳压电源US（12V）和恒流源IS (10mA)，负载 RL暂不接入电路中，使用直流电压表和直流电流表测量开路 电压UOC和短路电流ISC的值，并计算RO=UOC/ISC。把读数及计 算值记录在表1中。
归纳、总结实验结果。 心得体会及其他。
七、思考题
在求戴维宁等效电路时，做短路实验，测ISC的条件是 什么？在本实验中可否直接做负载短路实验吗？实验前， 对图1(a)预先做好有关参数的计算，以便调整实验线路 及测量时能准确地选取电表的量程。

有源二端网络的外特性曲线：如图可知：k=-0.05276R=|k|1000⨯=0.05276⨯1000=527.6ΩUoc=17.07I sc =5276.0071.17=32.36 mA戴维南定理验证的伏安曲线：如图可知：k=-0.05360R=|k|1000⨯=0.05360⨯1000=536ΩUoc=17.12I sc =5360.0121.17=31.94 mA由上图即计算得出：在误差范围内，戴维宁验证试验中得出的等效参数R0，Uoc，Isc与有源二端网络的参数相等。

因此戴维南定理得以验证。

诺顿定理验证的伏安特性曲线：如图可知：k=-0.05299R=|k|1000⨯=0.05299⨯1000=530ΩUoc=17.03I sc =5299.003.17=32.14 mA由上图即计算得出：在误差范围内，戴维宁验证试验中得出的等效参数R0，Uoc，Isc与有源二端网络的参数相等。

因此诺顿定理得以验证。

预习与思考在求戴维南和诺顿等效电路时，作短路试验测Isc的条件是什么？本实验可直接做负载短路试验么？答：①有源二端网络的内阻足够大，较小容易损坏其内部元件②可以，本试验就是通过此方法测得等效电阻R。

误差分析：①在用开路电压，短路电流计算等效电阻时小数的保留造成误差。

②电表读数时不稳定造成误差。

实验心得：①试验时，要特别注意线路的连接，同时读数要读准确。

②计算时要注意单位的换算。

③实验结束后要认真检查仪器是否关闭.。