电路自主设计型实验

1、姓名杨茗棋班级1104103 学号 1110410320实验日期20130607节次5-7教师签字实验名称戴维南定理和诺顿定理的验证一有源二端网络等效参数的测定1. 实验目的1. 通过实验验证戴维南定理和诺顿定理，加深对定理的理解；2. 掌握测量有源二端门网络等效参数的-般方法；3. 掌握多种测量有源二端网络等效参数的方法。2. 总体设计方案或技术路线1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究芄屮一条支路的电压和电流，则可将电路的其 余部分看作一个有源二端网络。戴维南定理指山：任何一个线性有源网络对外部电路的作用，可以用一个电压源与一个 电阻的串联來等效代替，此电压源的电动势us等于这个有源二端网

2、络的开路电压u% ,其等效p、j阻等于该网络屮所有独立源均賈零(理想电压源视为短接，理想电流源视为幵路) 时的等效电阻。诺顿定理指出：任何一个线性有源二端网络对外部电路的作用，可以用一个电流源与一 个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流/5等于这个有源二端网络的短路电流其等效内阻等于该网络中所有独立源均置零(理想电压源视为短接，理想电流源视为开 路)时的等效电阻。u%和心或者和心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，短路电流法测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%,然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流/se，则等

3、效内阻为如果二端m络的内阻很小，将其输山端口短路容易损坏其内部元件，不宜采用此法。 (2)伏安法测法一:用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性曲线，如图1所示。开路电压为u%。 根据外特性曲线求出斜率tanp，则内阻为：auoc阁1冇源二端网络外特性法二：先测量开路电压u%，再测量电流为额定值in时的输出端电压值un，则內阻 为：r 二 i-人° i,(3)半电压法测如图2所示，改变负载电阻的大小，当负载电压为被测网络开路电压u%的一半时，负载电阻(由电肌箱的读数确定)即为被测有源二端网络的等效电附值。 參參參參參蠡有源网络图2半电压法测觉电路(4)零示法测u %在测量具有高内阻有

4、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a阻的影响，往往采用零示测量法，如图3所示。零示法测量原理是用一低a阻的恒压源与被测有源二端m络进行比较，当恒压源的输出 电压与有源二端m络的开路电压相等吋，电压表的读数将为0。此吋将电路断开，测量恒压 源的输出电压即为被测有源二端网络的开路电压。 o':恒压源图3零示法测量电路3. 实验电路图b4. 仪器设备名称、型号直流稳压电源0-30v1个可调直流恒流源0-500ma1只直流毫安表0-200mv1只直流电压表0-200v1只数字万用表1只电阻箱1只电阻若干导线若干5. 理论分析或仿真分析结果1. 求开路电压

5、u %及短路电流/se短路电流/se:等效内附r2 + r 4 /(/?, +r3) = 51o +10x(330 +510) 10 +(330 +510)= 519.882q2.有源二端网络外特性实验rl/q100200300400u/v2.7424.7226.227.3911/ma27.42123.61220.73218.4785006007008009008.3339.1079.75410.30310.77416.66615.17913.93412.87711.9736. 详细实验步骤及实验结果数据记录（包括各仪器、仪表量程及内阻的记录）1. 用开路电压、短路电流测定戴维南等效电路的u%

6、、和诺顿等效电路的/5e、按实验电路图接入稳压电源us=12v和恒流源乙=10ma，不接入测出u%和/se，并计算出记录于表1中（测u%时，不接入ma表）。有源二端网络等效电路的直接测量法，见实验电路图。将被测有源网络内的所有独立源置零（去掉电流源和电压源，并在原 电压源所接的两点用一根短路导线相连），然后川伏安法或者直接川万用表的欧姆挡测定负 载开路时a、b两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻测量并将数据记录于表lo表1开路电压及短路电流实验数据uoc/v/sc/maro =uoc sc理论值测量值理论值测量值计算值直测值16.99814.1032.69627.8519.8825092.

7、有源二端网络外特性实验按实验电路图接入rh,改变rh值，测量有源二端网络的外特性曲线，记录于表2。表2旮源_ :端网络外特性实验数据rl/d100200300400500600700800900u/v2.3483.9995.246.216.997.638.168.629.001/ma22.9519.7817.3015.4513.9012.6011.5310.509.803. 验证戴维南定理用阻值为的电阻与直流稳压电源串联（调到实验内容1吋所测得的开路电压值），如实验电路图屮戴维南等效电路图所示仿照实验iaj容2测其外特性，记录于表3。对 戴维南定理进行验证。表3锁维南定理实验数据r, /q10

8、0200300400500600700800900u/v1.7703.1044.185.065.806.436.977.447.851/ma16.8515.2513.8812.6311.5510.709.989.288.754. 验证诺顿定理用阻值为的电阻与直流恒流源并联（调到实验内容1时所测得的开路电压值）， 仿照实验内容2测其外特性，记录于表4。对诺顿定理进行验证。衣-4诺顿定理实验数裾rh/q100200300400500600700800900u/v2.4874.395.927.178.229.129.8910.5511.141/ma24.4521.7519.7017.9516.481

9、5.2014.1513.2312.45. 分别用半电压法和零示法测量并记录被测咧络的等效内阻及其开路电压u%。半电压法：11v/?o=510q零示法：uoc=14. 3v7. 实验结论本实验分别川开路电压、短路电流法，伏安法，半电压法和零示法测量得到y实验巾有 源二端网络的等效参数：u%约为14v, 约为27.8ma, 约为510q ;通过比较实验 闪容2, 3, 4的有源二端网络外特性的数据，验证了戴维南定理和诺顿定理的正确性。实验数据与理论伉有误差，巾于：1. 有源二端网络内部的电压源和电流源在实验过程中会有变化，造成一定的误差；2. 实验内容3, 4屮数据有较大差异是因为实现戴维南等效和诺顿等效电路时，开路电压 和短路电流已与理论值有差异，接入等效电路中便会产生更大误差。8. 实验中出现的问题及解决对策闷题：电压源和电流源的输出值与显示值有差异。解决对策:调节电压源吋，将数字万用表并联在电压源两端,调节电压源使万用表示数 为实验所耑数值。调节电流源时，将直流电流表并联在电流源两端，调节电流源使直流电流 表示数为实验所需数值。9. 本次实验的收获和体会、对电路实验室的意见或建议1. 本实验通过验证戴维南定理和诺顿定理，加深了对这两个定理的理解。2. 本实验操作实践性与动手性强，运用了多种测量有源二端网络等效参数的方法，很 大程度地提高和锻炼了实验与工程实践的能力，获得了一