线性与非线性电阻伏安特性、戴维宁和诺顿

1、线性与非线性电阻伏安特性线性与非线性电阻伏安特性戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理一、一、DF1731S直流稳压电源直流稳压电源电源电源开关开关限流调限流调节旋钮节旋钮输出输出电压电压/电流电流表表电表转换开关电表转换开关输出方式转换开关输出方式转换开关输出电输出电压调节压调节旋钮旋钮输出电输出电压负端压负端输出电输出电压正端压正端仪器外壳仪器外壳接地端接地端正常输正常输出电压出电压指示灯指示灯限流限流状态状态指示指示灯灯DF1731S直流稳压电源直流稳压电源 使用注意事项：使用注意事项：输出不可短路。输出不可短路。接入电路时不可接错极性，务必认清接接入电路时不可接错极性，务必认清接线柱

2、上方的线柱上方的“+”、“-”号。号。电压表指示精度差，输出电压值以万用电压表指示精度差，输出电压值以万用表测量为准。表测量为准。CC灯亮时，已进入限流状态，输出电压灯亮时，已进入限流状态，输出电压将下降。将下降。DF1731S直流稳压电源直流稳压电源调节限流的方法调节限流的方法调节调节“VOLTAGE”钮，使输出电压为钮，使输出电压为23V。“CURRENT”钮逆时针旋转到底（钮逆时针旋转到底（“CC”灯亮此灯亮此时输出电流时输出电流=0）。）。万用表置相应电流档后插入稳压源输出插座（注万用表置相应电流档后插入稳压源输出插座（注意极性）。意极性）。调节调节“CURRENT”钮，使电流表读数为

3、所需限流钮，使电流表读数为所需限流值后取下表棒（值后取下表棒（“CC”灯灭，灯灭，“CV”灯亮）。灯亮）。重调重调“VOLTAGE”钮，使输出电压符合实验所钮，使输出电压符合实验所需电压值。需电压值。二、线性与非线性电阻伏安特性二、线性与非线性电阻伏安特性实实 验验 原原 理理l在以电压为横坐标，电流为纵坐标的在以电压为横坐标，电流为纵坐标的平面上，非线性器件的伏安特性曲线平面上，非线性器件的伏安特性曲线不是一条通过不是一条通过坐标原点坐标原点的的直线直线。即其。即其电压与电流的比值不是常数。因此，电压与电流的比值不是常数。因此，通常情况下用它的伏安特性曲线来表通常情况下用它的伏安特性曲线来表

4、示其特性。线性和非线性伏安特性曲示其特性。线性和非线性伏安特性曲线分别如图线分别如图a和和b所示。所示。线性与非线性电阻伏安特性图图a a 线性器件伏安特性曲线线性器件伏安特性曲线图图b b 非线性器件二极管的伏安特性曲线非线性器件二极管的伏安特性曲线正向导通压降VB反向击穿电压VBR正向导通压降正向导通压降VB：0.3V（锗管）、（锗管）、0.7V（硅管）、（硅管）、 1.52.3V（发光管）（发光管）反向击穿电压反向击穿电压VBR：几伏：几伏几百伏几百伏用万用表判断二极管的极性用万用表判断二极管的极性 此时发光二极管不亮，此时发光二极管不亮，说明没有导通。说明没有导通。 调换两管脚测量调换

5、两管脚测量此时发光二极管发光，说明已导通，此时发光二极管发光，说明已导通，红表笔接的是二极管的正极红表笔接的是二极管的正极。稳压管正、反向特性稳压管正、反向特性 稳压管的特性是接正向电压时其等效稳压管的特性是接正向电压时其等效电阻很小，且电流在较大范围内变化时，电阻很小，且电流在较大范围内变化时，其正向电压变化量很小。接反向电压时等其正向电压变化量很小。接反向电压时等效电阻很大，且电压在较大范围内变化时效电阻很大，且电压在较大范围内变化时，反向电流变化量很小，当达到某一电压，反向电流变化量很小，当达到某一电压时，电流会增加很快，此时电压在一定范时，电流会增加很快，此时电压在一定范围内基本不变。

6、若能控制电流在一定范围围内基本不变。若能控制电流在一定范围内，这就是所谓的稳压。内，这就是所谓的稳压。稳压管正、反向连接稳压管正、反向连接图图2-4-1 2-4-1 稳压管正、反向连接稳压管正、反向连接限流电阻保证稳压管在正向限流电阻保证稳压管在正向状态下，不因正向电阻小导状态下，不因正向电阻小导致电流过大烧毁管子致电流过大烧毁管子限流电阻，保证稳压管限流电阻，保证稳压管在反向状态下，控制反在反向状态下，控制反向电流不至于过大击穿向电流不至于过大击穿管子，导致管子损坏管子，导致管子损坏 按图按图1电路接线，按电路接线，按表表1给定的电压值测量对给定的电压值测量对应的电流值，数据记录应的电流值，

7、数据记录于表于表1中。中。1 1、测电阻伏安特性、测电阻伏安特性 表表 1 1UR(V)00.511.522.533.544.5IR(mA) 0图图1 1 线性电阻测量电路线性电阻测量电路（1）按图）按图2(a)电路接线，电路接线，按表按表2(a)给定的电压值给定的电压值测量发光二极管的正向测量发光二极管的正向特性，电流值记录于表特性，电流值记录于表2(a)中。中。2 2、测发光二极管伏安特性、测发光二极管伏安特性 表表 2 2（a a）Id(mA) 013571012151820Ud(V)0图图2(a) 2(a) 正向测量电路正向测量电路实验箱上的实验箱上的 接接 线线 示意图：示意图：（2

8、）按图）按图2(b)电路接电路接线，按表线，按表2(b)给定的给定的电压值测量发光二极电压值测量发光二极管的反向特性，电流管的反向特性，电流值记录于表值记录于表2(b)中。中。表表 2(b)2(b)Ud(V)0-1-2-3-5-10-20Id(uA)0测发光二极管伏安特性测发光二极管伏安特性 图图2(b)2(b)反向测量电路反向测量电路提问：提问：流过电流表的读数与流过发光二极管流过电流表的读数与流过发光二极管的电流是否一致。的电流是否一致。回答：回答：是不一致的。原因是电压表上有内是不一致的。原因是电压表上有内阻阻=10V20K20K=200K=200K，有一定的分流作，有一定的分流作用。但

9、是，由于发光二极管的正向电阻很用。但是，由于发光二极管的正向电阻很小只有几十或几百小只有几十或几百，R R电表内阻电表内阻RR二极管内阻二极管内阻其其分流作用很小可以忽略不分流作用很小可以忽略不计。这时，可认为流过计。这时，可认为流过电流表的读数与流过发电流表的读数与流过发光二极管的电流是一致。光二极管的电流是一致。（1）按图）按图3(a) 电路接线，电路接线，根据表根据表3(a)给定的电压给定的电压值，测量稳压管的正向值，测量稳压管的正向特性，数据记录于表特性，数据记录于表2 3(a)中。中。3.3.测稳压管的伏安特性测稳压管的伏安特性 图图3(a)3(a)正向测量电路正向测量电路表表 3(

10、a)Id(mA) 013571012151820Ud(V)0提问：提问：电压表的读数与稳压管上的电压是否一电压表的读数与稳压管上的电压是否一致。致。回答：回答：是不一致的。原因是电流表上有内是不一致的。原因是电流表上有内阻阻=0.25V/25mA=10/25mA=10，有一定的分压作用。，有一定的分压作用。但是，由于稳压管的反向导通电阻很大只但是，由于稳压管的反向导通电阻很大只有几百有几百K K或几或几M M，R R电表内阻电表内阻RR稳压管反向内阻稳压管反向内阻其其分压作用很小可以忽略不分压作用很小可以忽略不计。这时，可认为计。这时，可认为电压表的读数与稳电压表的读数与稳压管上的电压基本上压

11、管上的电压基本上是一致的。是一致的。（2）按图）按图3(b)电路接线电路接线，先按表，先按表3(b)给定的电压给定的电压值，测量稳压管的反向值，测量稳压管的反向电流，然后按给定的电电流，然后按给定的电流值测量反向电压记录流值测量反向电压记录于表于表3(b)中。中。测稳压管的伏安特性测稳压管的伏安特性 图图3(b)3(b)反向测量电路反向测量电路表表3(b)3(b)Ud(V)0-1-5Id(uA)0-1-2-3-4-5-7-10-12-15-204 4、绘制伏安特性曲线、绘制伏安特性曲线 根据实际测量的数据，绘制电根据实际测量的数据，绘制电阻、发光二极管和稳压管的伏安特阻、发光二极管和稳压管的伏

12、安特性曲线。性曲线。 测测量发光管和稳压二极管的正反向特性量发光管和稳压二极管的正反向特性时，要弄清楚它们的正极和负极时，要弄清楚它们的正极和负极。 需用两块万用表，一块作为电流表串联需用两块万用表，一块作为电流表串联在电路中，一块作为电压表，并联在电在电路中，一块作为电压表，并联在电路中，要注意正、反向时的表的连接。路中，要注意正、反向时的表的连接。4 4、实验注意事项、实验注意事项 20三、戴维宁定理与诺顿定理三、戴维宁定理与诺顿定理 代维宁定理指出，任何一个线性有源一端口网络，对外代维宁定理指出，任何一个线性有源一端口网络，对外部电路来说，总可以用一个理想电压源与电阻串联组合部电路来说，

13、总可以用一个理想电压源与电阻串联组合来代替。其理想电压源的电压等于原网络端口的来代替。其理想电压源的电压等于原网络端口的开路电开路电压压Uoc，电阻等于原网络中所有独立源为零值时的入端，电阻等于原网络中所有独立源为零值时的入端等效电阻等效电阻Req。 诺顿定理是代维宁定理的对偶形式，它指出任何一个线诺顿定理是代维宁定理的对偶形式，它指出任何一个线性有源一端口网络，对外部电路来说，总可以用一个理性有源一端口网络，对外部电路来说，总可以用一个理想电流源与电导并联组合来代替。其理想电流源的电流想电流源与电导并联组合来代替。其理想电流源的电流等于原网络端口的短路电流等于原网络端口的短路电流Isc，电导

14、等于原网络中所有，电导等于原网络中所有独立源为零值时的入端等值电导独立源为零值时的入端等值电导Geq(Go=1/Req)。 21实验电路示例1、测量电路的开路电压、测量电路的开路电压Uoc方法一：直接测量方法一：直接测量22开路电压Uoc1、测量电路的开路电压、测量电路的开路电压Uoc方法二：零示法方法二：零示法23调节调节Us，使电压表示数为，使电压表示数为0；断开；断开Us，测量，测量Us的电压值即为开路电压的电压值即为开路电压Uoc2、测量电路的短路电流、测量电路的短路电流Isc方法：直接测量方法：直接测量24短路电流Isc3、测量电路的等效电阻、测量电路的等效电阻Req方法一：直接测量方法一：直接测量等效电阻等效电阻Req3、测量电路的等效电阻、测量电路的等效电阻Req方法二：外加电压法方法二：外加电压法等效电阻等效电阻Req=外加电压外加电压U/电流表示数电流表示数I3、测量电路的等效电阻、测量电路的等效电阻Req方法三：半电压法方法三：半电压法调节调节Rx，使电压表的示数为，使电压表的示数为Uoc/2；断开；断开Rx，测，测量其阻值即为等效电阻量其阻值即为等效电阻Req。28谢谢 谢！谢！29 将档位开关置二极管测量档，红黑表将档