电子学试验三戴维宁等效电路量测试验.PPT

戴維寧等效電路量測實驗 通訊工程系 四年甲班 陳昱志 內容 左側之實際電路是由信號產生器與內部電路R1與R2串接而成，並由R1與R2中央拉出輸出電壓Vout。請同學利用學理計算出圖右側之戴維寧等效電路，並用PSPICE驗證左右兩電路在輸出端加入任意相同負載下，輸出至負載之電壓、電流、功率都會相同。 步驟一 左側實際電路的AFG3000輸出阻抗調成50 Ohm，設定輸出Sine wave，Frequency=1 kHz，Amplitude=1Vpp，Voffset=0VDC(關閉直流輸出)。自選圖左側實際電路中之電阻R1及R2= 1k~10kOhm，每位同學選取之電阻值不可雷同。 步驟二 請同學利用項目(一)之結論與戴維寧等效電路之定理計算出圖右側之戴維寧等效電壓VTH(Vpeak)、戴維寧等效電阻RTH。 Step1:求RTH 求RTH 1.將獨立電壓源短路 2.外加一電壓源於Vout 3.利用歐姆定律計算出戴維寧等效電阻 續step1 Step2:求VTH 求VTH 1.令負載為無窮大(開路) 2.流經Vout電流為零 3.Rs與R1無壓降 4.VTH等於Vout 續step2 續步驟二 步驟三 建立實際電路模型 問題:VAMPL(Vpeak)=根據項目(一)步驟五之結論適當設定之 ANS: AFG3000 Amplitude電壓(Vpp)轉換成Vpeak再乘以2 故為1Vp 步驟三-1 繪出戴維寧等效電路,並將步驟二所算出之戴維寧等效電壓及戴維寧等效 　　電阻帶入 步驟四 利用Transient Analysis分別驗證(1) RL=自行選擇接近3*RTH時(請選 　　擇電阻板上有的電阻值)，實際電路與等效電路輸出至負載之電壓、電 　　流、功率是否會相同？ (2) RL=自行選擇接近RTH/3時(請選擇電阻板上 　　有的電阻值)，實際電路與等效電路輸出至負載之電壓、電流、功率是否 　　會相同？ 負載選擇 RL=3*RTH=1.5kΩ , RL=1/3RTH=0.17kΩ 步驟四-1(RL=0.17kΩ時,Vuot之實際電壓模擬) 步驟四-2(RL=0.17kΩ時,Vuot之等效電壓模擬) 步驟四-3(RL=0.17kΩ時,Vuot之實際電流模擬) 步驟四-4(RL=0.17kΩ時,Vuot之等效電流模擬) 步驟四-5(RL=0.17kΩ時,Vuot之實際功率模擬) 步驟四-6(RL=0.17kΩ時,Vuot之等效功率模擬) 步驟四-7(RL=1.5kΩ時,Vuot之實際電壓模擬) 步驟四-8(RL=1.5kΩ時,Vuot之等效電壓模擬) 步驟四-9(RL=1.5kΩ時,Vuot之實際電流模擬) 步驟四-10(RL=1.5kΩ時,Vuot之等效電流模擬) 步驟四-11(RL=1.5kΩ時,Vuot之實際功率模擬) 步驟四-12(RL=1.5kΩ時,Vuot之等效功率模擬) 比較(RL=0.17kΩ時) 比較(RL=1.5kΩ時) 步驟五 利用外加負載電阻於步驟一所架設之實際電路輸出端(可利用步驟四所選 取的負載電阻值)，使用數位示波器測試不同負載條件下之實際電路輸出 電壓，重複項目(一)步驟二至步驟四的方法求出戴維寧等效電壓 VTH(Vpeak)、戴維寧等效電阻RTH。 步驟五-1(RL=0.17kΩ) 當RL=0.17kΩ時 Vout的電壓為244mVpp 頻率為1kHz 步驟五-1(RL=1.5kΩ) 當RL=1.5kΩ時 Vout的電壓為736mVpp 頻率為1kHz 計算VTH與RTH 續計算 步驟五與步驟二 步驟六 AFG3000輸出阻抗調成戴維寧等效電阻RTH,驗證步驟五的實際電路與戴維寧等效電路在輸出端分別加入任意相同負載下(可利用步驟四所選取的負載電阻值)，輸出至負載之電壓、電流、功率都會相同。 問題:設定輸出Sine wave，Frequency=1 kHz，Amplitude=根據項目 (一)步驟五之結論適當設定之 ANS:戴維寧等效電壓VTH(Vpeak)轉換成Vpp再除以2,故應為0.497Vpp 步驟六-1(RL=0.17kΩ) 當RL=0.17kΩ時 Vout的電壓為238mVpp 頻率為1kHz 步驟五-2(RL=1.5kΩ) 當RL=1.5kΩ時 Vout的電壓為698mVpp 頻率為1kHz 比較 1.4% 1% 誤差率 0.497 0.5