戴维南定理有源二端网络等效参数的测定.doc

实验二、 一、实验目的 1．验证戴维南定理的正确性 2．掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。 ? 二、原理说明及测量方法 1．任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个等效电压源来代替，次电压源的电动势Es等于这个有源二端网络的开路电压Uoc，其等效内阻Ro等于该网络中所有独立源都置零（理想电压源短路，理想电流源开路）时的等效电阻。Uoc和Ro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）开路电压法、短路电流法（二端网络内阻很低时，不宜采用此法） 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，然后再用电流表直接接到输出端测其短路电流Isc，则内阻Ro为 ? ???????????????????????????????? 表3-1? UOC（V） ISC（mA） RO=Uoc/Isc (Ω) ? ? ? ? 2）伏安法 ?用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图3-1所示。根据外特性曲线求出斜率tg，则内阻Ro为 ? ???????????????????????????? ???????????????????????????????????? 图3-1 ?伏安法主要测量开路电压及电流为额定值IN时的输出端电压UN，则内阻为 (3)半电压法 ? 如图3-2所示，当负载电压为被测网络 开路电压一半时，负载电阻RL即为被测有 源二端网络的等效内阻值。 ???????????????????????????????  图3-2 （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，采用零示测量法，如图3-3所示。 ? 图3-3 ?原理：用一低内阻稳压电源于被测有源二端网络进行比较，当稳压电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，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压Uoc。  ???????????? 图3-4（a） 图3-4b） 三、实验仪器及材料 1．可调直流稳压电源GP-4303TP 2．电路原理试验箱KHDL-3 3．台式万用表DM-441B ? 四、实验内容及步骤 实验电路如图3-4（a）所示。 1．? 用开路电压、短路电流法测定被测有源二端网络的等效参数Uoc和Ro。 按图3-4（a）接入稳压电源Es和可变电阻RL，测定Uoc和Ro。 2．? 按图3-4（a）改变RL的值，用伏安法测量有源二端网络的外特性，数据填入表3-2中。? 表3-2? RL(Ω) 100 200 300 400 500 600 U（V） ? ? ? ? ? ? I（mA） ? ? ? ? ? ? ? 3．? 用一只1KΩ的电位器，将其阻值调整到等于步骤1所得的等效电阻Ro之值，然后令其于直流稳压电源（输出电压调到步骤1时所测得的开路电压Uoc之值）相串联，如图3-4（b）所示，仿照步骤2测其外特性，对戴氏定理进行验证。? 表3-3? RL(Ω) 100 200 300 400 500 600 U（V） ? ? ? ? ? ? I（mA） ? ? ? ? ? ? ??? 4? 测定有源二端网络等效电阻的其他方法：将被测有源网络内的所有独立源置零（电压源去掉，用一小段导线代替，电流源断开），然后用直接用万用表电阻档去测量去掉RL后得到输出端两点间的电阻R，则被测网络的等效内阻Ro=R。 ??? 5．? 用半电压法和零示值法测量被测网络的等效参数（Uoc和Ro），数据表格自拟。 五‘实验注意事项 1．? 交替测量电压、电流时，注意台式万用表的功能切换和表笔当前所处插孔位置是否正确。 2．? 用台式万用表直接测量Ro时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。 3．? 步骤4中电压源置零时，不可直接将稳压电源的输出电压直接短路。 4．? 改接线路时，必须先关闭电源。 六、预习及思考 1．在求戴维南等效电路时，做短路实验，测Isc的条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？实验前对线路3-4（a）进行预先计算，以便调整试验线路及测量时课准确地选取万用表的量程。 2．列举测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。 七、实验报告 1．根据步骤2和3，分别绘出曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误差的原因。 2．根据步骤1、4、5各种