5、戴维南定理——有源二端网络等效参数的测定

5、戴维南定理——有源二端网络等效参数的测定

戴维南定理——有源二端网络等效参数的测定 ‎ （1） 实验目的 ‎① 验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解。‎ ‎② 掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。‎ ‎ （2） 实验方法 ‎① 戴维南定理 一个线性有源二端网络，可以用一个理想电压源US和内阻R0串联电路来表示，该电压源的电动势US等于这个有源二端网络的开路电压UOC,其等效内阻RO等于该网络中所有独立源均置零(理想电压源短路，理想电流源开路)时的等效电阻Req，US和RO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 ‎ a 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，则内阻为 ‎ （2-21）‎ ‎ 若有源二端网络的内阻很低时，则不宜测其短路电流。‎ ‎ b 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，如图2-19所示。根据外特性曲线求出图中斜率显然为tg，则内阻 ‎ （2-22）‎ 若二端网络的内阻值很低时，则不宜测其短路电流，可采用伏安法测量开路电压及电流为额定值I时的输出端电压值UN，则内阻为 ‎ （2-23）‎ ‎ 图2-19 有源二端网络外特性 图2-20 半电压法测量电路 c 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，电路如图2-20所示。 ‎ d 零示法电路如图3-21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，测量此时被测电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。‎ 图2-21 零示法测量电路 ‎ （3） 实验仪器 ‎① 万用表、电流表；‎ ‎② 恒压源；‎ ‎③ 恒流源（0～500mA可调）；‎ ‎④ 电阻箱。‎ ‎ （4） 实验内容 被测有源二端网络如图2-22(a)所示 ‎① 将稳压电源调至US＝12V和恒流源IS＝20mA，断开RL测A、B两点间UAB即为开路电压U0C，再短接RL测短路电流Isc，则R0＝UOC／ISC。数据填入表2-20。‎ 表2-20 开路电压、短路电流实验数据 U0C (V)‎ ISC(mA)‎ R0=U0C/ISC ‎ ② 负载实验按表2-21改变RＬ阻值，测量有源二端网络的输出电压U和电流I。数据填入表2-21。‎ 表2-21 有源二端网络外特性实验数据 ‎ RL(W)‎ ‎990‎ ‎900‎ ‎800‎ ‎700‎ ‎600‎ ‎500‎ ‎400‎ ‎300‎ ‎200‎ ‎100‎ ‎ U(V)‎ ‎ I(mA)‎ ‎ ③ 验证戴维南定理 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RΟ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U0C之值）相串联，电路如图2-22(b)所示，仿照步骤“2”测其特性，对戴氏定理进行验证。数据填入表2-22。‎ ‎ 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或称网络的入端电阻RO。‎ 表2-22 戴维南定理实验数据 RL(W)‎ ‎990‎ ‎900‎ ‎800‎ ‎700‎ ‎600‎ ‎500‎ ‎400‎ ‎300‎ ‎200‎ ‎100‎ U(V)‎ I(mA)‎ ‎⑤ 用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻R0及其开路电压U0C,数据填入表2-23。‎ 表2-23 有源二端网络等效电阻、开路电压实验数据 ‎ RO(W)‎ ‎ UOC(V)‎ ‎ ‎ ‎ 图2-22 被测有源二端网络 ‎ （5） 实验要点 ‎① 测量时，及时更换电流表的量限。‎ ‎② 电压源短路时不可将稳压源短接。 ‎③ 用万用表直接测RO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。‎ ‎ （6） 预习与解答 ‎ ① 在求戴维南等效电路时，短路测ISC条件是什么？在本实验中可否直接作负载短路实验？请实验前对线路2-22(a)预先作好计算，以便调整实验线路及测量时可准确地选取电压表和电流表的量限。‎ ‎② 说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点及适用范围。‎ ‎③ 若含源二端口网络不允许短路或开路，你如何用其它方法测出等效电阻RO。‎ ‎ （7） 实验要求 ‎① 根据步骤2和3,分别绘出曲线,验证戴维南定理的正确性,并分析产生误差的原因。‎ ‎② 根据步骤1、4、5方法测得的U0C和RO与电路计算的结果作比较，你能得出什么结论。