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1、一、实验目的一、实验目的 1. 验证戴维南定理和诺顿定理的正确性，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。二、原理说明二、原理说明1. 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（或称为含源一端口网络） 。 戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效 代替，此电压源的电动势 Us 等于这个有源二端网络的开路电压 Uoc，其等效内阻 R0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。诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源
2、与一个电阻的并联组合来等 效代替，此电流源的电流 Is 等于这个有源二端网络的短路电流 ISC，其等效内阻 R0定义同 戴维南定理。Uoc（Us）和 R0或者 ISC（IS）和 R0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 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 3-1 所示。根据
3、外特性曲线求出 斜率 tg，则内阻图 3-1 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 3-2 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 3-2 (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 3-3 所示。零示法测量原理是用一 低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
4、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 UOC。三、仪器设备和选用挂箱三、仪器设备和选用挂箱序号名 称数量备 注1万用表1外购2稳压、稳流源1DG04、05 或 GDS-033实验电路板或直流电路实验、负载1GDS-06A、GDS-074直流电压、电流表1DG31-2 或 GDS-10四、实验内容四、实验内容 被测有源二端网络如图 3-4(a)所示。图 3-4 1. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的 Uoc、R0和诺顿等效电路的 ISC、R0。 按图 3-4(a)接入稳压电源 Us = 12V 和恒流源 Is = 10mA，不接入 R
5、L。测出 UOc和 Isc,并计算 出 R0。 （测 UOC时，不接入直流毫安表。 ） 表 3-1 用开路电压、短路电流法测定 Uoc 和 ISC2. 负载实验 按图 3-4(a)接入 RL。改变 RL阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。 表 3-2 测量有源二端网络的外特性RL（K）01234567U（v）011.0813.4014.4114.9715.3215.5715.7616.90I（mA）31.63011.09 06.7004.8053.7443.0702.6002.25703. 验证戴维南定理 从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻 R0之值，然后令其与直流稳压电源（调到步 骤“
6、1”时所测得的开路电压 Uoc 之值）相串联，如图 3-4(b)所示，仿照步骤“2”测其外 特性，对戴氏定理进行验证。 表 3-3 测量戴维南等效电路的外特性RL（K）01234567U（v）011.2713.6314.6515.2215.5815.8416.0216.16I（mA）32.3911.2806.8184.8883.8113.1232.6462.29604. 验证诺顿定理：从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻 R0之值，然后令其与直流 恒流源（调到步骤“1”时所测得的短路电流 ISC之值）相并联，如图 3-5 所示，仿照步骤“2”测其外特性，对诺顿定理进行验证。Uoc(v)Is
7、c(mA)R0 = Uoc/Isc()16.9631.80533图 3-5 表 3-4 验证诺顿定理RL（K）01234567U（v）010.8113.0814.0614.6214.9715.2015.3816.82I（mA）30.9810.8206.5434.6923.6603.0002.5402.20405. 有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。见图 3-4（a） 。将被测有源网 络内的所有独立源置零（去掉电流源 IS和电压源 US，并在原电压源所接的两点用一根短路 导线相连） ，然后用伏安法或者直接用万用表的欧姆档去测定负载 RL开路时 A、B 两点间 的电阻，此即为被测网
8、络的等效内阻 R0，或称网络的入端电阻 Ri 。用此法测得的电阻为:527 6. 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 Uoc。线路及数据表格自 拟。 表 35 电阻和开路电压的测量值电阻 R0/开路电压 U/V52617.08五、实验注意事项五、实验注意事项 1. 测量时应注意电流表量程的更换（对 GDS-10） 。 2. 步骤“5”中，电压源置零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. 用零示法测量 UOC时，应先将稳压电源的输出调至接近于 UOC，再按图 3-3 测量。
9、 5. 改接线路时，要关掉电源。 6. 在戴维南、诺顿等效电路中的内阻 R0为计算值，实验挂箱上无此电阻，需要用 DG09 挂箱上的电位器提供该电阻。调节电位器，并用万用表测量。使用万用表时转换开关要调 节到相应的量程档位上。六、实验数据处理六、实验数据处理（1）戴维南定理的验证（2）诺顿定理的验证(3)R0的理论值为(330+510)*10/(330+510+10)+510=520,则： 由 1 中测得的 R0值的相对误差为:(533-520)/520*100%=2.5%; 由 5 中测得的 R0值的相对误差为:（527-520）/520*100%=1.35%; 由 6 中测得的 R0值的相
10、对误差为：（526-520）/520*100%=1.15%. U 的理论值为 12+520*0.01=17.2v,则： 由 1 中测得的 U 值的相对误差为：（17.2-16.69）/17.2*100%=2.97%； 由 6 中测得的 U 值的相对误差为：（17.2-17.08）/17.2*100%=0.70%。七、实验结论及误差分析七、实验结论及误差分析有以上二图分析可知，在实验测定误差允许的范围内，等效电路与原电路外特性一致。 戴维南原理正确，即任何有缘二端口网络均可等效为一个电压源和一个电阻串联组合，其 中电压源 US 大小就是有源二端电路的开路电压 Uoc；电阻 R0 大小是有源二端电路除去电 源的等效电阻 R0。用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻 R0及其开路电压时存在 一定的误差,这些误差主要来源于实验操作的不当,读数时存在差异,实验仪器本身的不精确 等等,这些都是导致误差的原因。
