实验二_戴维宁定理_有源二端网络等效参数的设定

广东第二师范学院学生实验报告

院系名称 专业名称 物理与信息工程系 电子信息 工程 电子信息 工程 A班 姓名 学号 电路 戴维宁定理-有源二端网络等效参数的设定 实验地点 指导教师签名 物理楼六楼实验室 翁剑鹏 16550618027 班级 实验课程名称 实验项目名称 实验时间 实验成绩 2017.5.27 实验报告内容包含：实验目的、实验仪器、实验原理，实验内容、实验步骤、实验数据整理与归纳（数据、图表、计算等）、实验结果分析、实验思考题、实验心得。 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、实验仪器 1．电路实验箱一台 2．万用表一块 三、 实验原理 1． 戴维南定理 戴维南定理指出：任何一个有源二端网络，对外电路来说，总可以用一个电压源US和一个电阻RS的串联组合等效置换，此电压源的电压等于一端口的开路电压UOC，电阻等于一端口的全部电源置零后的输入电阻RO。其等效转换示意图如图3.3.1。 1有源网络1RSRL+U12－+U12－+US－RL22图3.3.1 戴维南定理的等效转换示意图 专业知识分享

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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 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，然后在将其输出端短路，测其电路端口处电流ISC，其内阻RS为：RSUOCISC。 （2） 伏安法 当有源二端网络的外负载变化时，端口处电流与电压之间的关系称为有源二端网络的外特性。用电压表、电流表可测出有源二端网络的外特性曲线，如图3.3.2所示。有源二端网络的开路电压为UOC，短路电流为ISC。由外特性曲线可求出斜率tan，则RStanURI。 S内阻为： UUOC △U△IISCI图3.3.2 伏安法测等效有源二端网络的外特性曲线 （3） 半电压法 当负载电压为被测网络开路电压一半时，负载电阻即为被测有源二端网络的等效内阻值。如图3.3.3所示。 专业知识分享

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图3.3.3 半电压法测等效有源二端网络的内阻值 （4） 零示法 电路如图3.3.4所示，在等效具有高内阻有源二端网络时用零示法。其方法是用一低内阻的稳压电源与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。 图3.3.4 零示法测等效有源二端网络的开路电压 四、实验内容和步骤 1. 依照接线图3.3.5所示，将稳压电源调至Us12V，断开RL测A、B两点间UAB即为开路电压UOC，再短接RL测短路电流ISC，则R0=UOCISC。把数据填入表3.3.1并计算内阻R0。 专业知识分享

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AR1300ΩUsRL12 V R3510ΩR4200ΩR2510ΩB 图 3.3.5 测量戴维宁等效内阻 表3.3.1 由开路电压和短路电流计算内阻值 UOC(V) 4.04 2. 负载实验 ISC(mA) 11.94 R0=UOCISCC 337.69 按表3.3.2改变RL阻值，测量有源二端网络的输出电压U和电流I。 表3.3.2 负载实验 RL() U(V) 1000 3.01 3.02 800 2.84 3.56 600 2.58 4.32 400 2.17 5.48 200 1.49 7.51 0 0 11.92 I (mA) 3. 验证戴维宁定理 将1kΩ可变电阻器，阻值调整到等于按步骤“1”所得的等效电阻R0值，然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压UOC之值）相串联，仿照步骤“2”测其特性，对戴维宁定理进行验证。将数据记录到表3.3.3. 表3.3.3 验证戴维宁定理 专业知识分享

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RL() U(V) 1000 3.00 301 800 2.83 3.55 600 2.56 4.31 400 2.16 5.47 200 1.49 7.48 0 0 11.87 I(mA) 4. 测量有源二端网络等效电阻(又称入端电阻)的其它方法：将被测有源网络内的所有独立源置零(将电流源开路，电压源短路)，用万用表的欧姆档去测负载RL开路后A、B两点间的电阻，即为被测网络的等效内阻Req或称网络的输入端电阻R0。 解得：R0=331Ω 五、实验报告要求 整理测试结果，绘出原电路等效的戴维宁等效电路。说明为什么两者是等效的。 答：戴维宁等效电路如图所示。两者对于AB端口外的电路，即RL中的电压、电流是等效的，因此两者是等效的。 A Uoc 4.04 V RL Req 337.69Ω B 六、实验注意事项 1. 注意测量时，及时更换电流表的量程。 2. 电压源短路时不可将稳压源短接。 3. 用万用表直接测R0时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表，其次，欧姆档必须经调零后再进行测量。 4. 改接线路时，要关掉电源。 专业知识分享

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七、思考题 1. 戴维宁等效的意思，是指外电路的等效还是内电路的等效，为什么？ 答：戴维宁等效指的是外电路的等效。因为当一端口用戴维宁等效电路置换后，端口以外的电路（即外电路）中的电压、电流均保持不变，因此这种等效是对外等效。 2. 如果电路中含有受控源，是否也能用戴维宁等效法去化简电路？ 答：电路中含有受控源，也可用戴维宁等效化简电路。利用戴维宁定理时，受控源不能作任何处理，要原封不动地保持在电路中。 八、实验心得 理论与现实实验得出的结果难免存在一定的误差，做的时候不能一直想着要对着理论结果来做。当在得出的结果误差过大时，应回过头检查在哪一步出现错误，及时修正。 专业知识分享