含源二端网络的输出特性及等效参数的测定

含源二端网络的输出特性及等效参数的测定

中国石油大学（华东）现代远程教育

实验报告

课程名称：电工电子学

实验名称：含源二端网络的输出特性及等效参数的测定

实验形式：在线模拟+现场实践 提交形式：在线提交实验报告

学生姓名： 石占明 学 号： 11953253008 年级专业层次： 网络11春 钻井技术 高起专

学习中心： 东白城石油学习中心

提交时间： 2012 年 6 月 15 日

一、实验目的 1．通过实验加深对戴维宁定理和等效变换概念的理解。 2．学会线性有源二端网络的输出特性及等效参数的测量方法。 二、实验原理 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（或称为含源二端口网络）。 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US和一个电阻RS串联组成的实际电压源来代替，其中：电压源US等于这个有源二端网络的开路电压UOC，内阻RS等于该网络中所有独立电源均置零（电压源短路，电流源开路）后的等效电阻R0。 Uoc（Us）和R0称为有源二端网络的等效参数。 1． 外特性及其测量方法 含源二端网络的两个输出端上的电压和电流关系称为输出特性或外特性。它可通过在网络

输出端接一个可变电阻RL作负载，给电阻RL取不同数值时测出电压和电流而得到。对线性二端网络，此特性为一直线，如图2所示。

对应于A点，I = 0，U = Uoc（此电压称为开路电压），相当于RL时。 对应于B点，U = 0，I = Isc（此电流称为短路电流），相当于RL= 0时。 2．对于线性含源二端网络，可以用实验方法测出网络的开路电压，而网络除源后的等效电阻Ro，可以用以下方法测定。 （1） 开路电压、短路电流法测R0 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，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc，则等效内

阻为 如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。 （2）伏安法测R0 用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图3所示。 根据外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻 也可以先测量开路电压Uoc，再测量电流为额定值IN时的输出端电压值UN，则内阻为 （3）半电压法测R0 如图3所示，当负载电压为被测网络开路电压的一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。 图3

（4）零示法测UOC 在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图4所示。 图4 三、实验设备 1. DG011 2. 万用表 3. DG053 4. DY031

四、实验内容及步骤 1．测量电压，使直流稳压电源输出10V电压。 2．按下图5含源电路连接电路；接通电源，测量数据；填入表格1。 图5 含源电路连接电路 3．重新调节电源，使等效电路的电源电压等于含源时开路电压。 4．按下图6等效电路连接线路；接通电源，测量数据；填入数据表格1。 图6 戴维宁等效电路 表1 实验数据表格 R 源 I 电(mA) 0 100 200 400 600 800 ∞ 含U（V）

路 等U（V） 效 电I (mA) 路 五、实验数据及分析 表1 实验实测数据 R 源 电0 100 200 400 600 800 ∞ 含U（V） 0.08 1.33 2.27 3.31 4.03 4.55 7.14 15.61 12.85 10.80 8.47 6.89 5.74 0 (mA) 路 0.11 1.44 2.24 3.32 4.03 4.53 7.14 等U（V）效 I 15.49 12.56 10.80 8.42 6.85 5.76 0 电(mA) I

路 六、实验结论 1、含源二端线性网络可以使用一个实际的电压源模型代替。 2、等效电压源的电压是：含源网络负载开路时的开路电压。 3、等效电压源内阻为：含源网络除源后，端口开路电阻。

七、思考题 1、说明测量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？ 答： （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 UOC, 然后再将其输出 端短路，测其短路电流 ISC，且内阻为： 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 11－1 所示。开路电压 为 UOC，根据外特性曲线求出斜率 tgφ，则内阻为： (3)半电压法 当负载电压为被测网络开路电压 UOC 一半时，负载电阻 RL 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 RS 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， 为了消除电

压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图 11－3 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。 2、如何测量有源二端网络的开路电压和短路电流，在什么情况下不能直接测量开路电压和短路电流？ 答： 开路电压可以直接用 V 表直接量出来；然后接一个负载电阻，再量端口电压，该电压除以 该电阻得电流，用该电流去除两次电压测量的差值，得等效内阻，于是，开路电压除以等效 内阻得短路电流。开路电压和短路电流可以直接用电压表和电流表测得， 当有源二端网络的内阻很小时，不宜侧其电流，容易损坏电流表，当内

阻很大时，若用电压表直接测电压，会引起很大的测量误差。