电压源与电流源的等效变换

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1、实验一 电压源与电流源的等效变换一、实验目的1. 掌握电源外特性的测试方法。2. 验证电压源与电流源等效变换的条件 。二、原理说明1. 一个直流稳压电源在一定的电流范围内， 具有很小的内阻。故在实用中，常将它视为一个理 想的电压源，即其输出电压不随负载电流而变。其 外特性曲线，即其伏安特性曲线Uf(I)是一条平行 于I轴的直线。一个恒流源在实用中，在一定的电压范围内 ，可视为一个理想的电流源，即其输出电流不随负 载两端的电压（亦即负载的电阻值）而变。 2. 一个实际的电压源（或电流源）， 其端电压（ 或输出电流）不可能不随负载而变，因它具有一定 的内阻值。故在实验中，用一个小阻值的电阻（或 大

2、电阻）与稳压源（或恒流源）相串联（或并联） 来摸拟一个实际的电压源（或电流源）。3. 一个实际的电源，就其外部特性而言，既可以 看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若 视为电压源，则可用一个理想的电压源Us与一个电 阻Ro相串联的组合来表示；若视为电流源，则可用 一个理想电流源Is与一电导go相并联的给合来表示 。如果有两个电源，他们能向同样大小的电阻供出 同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效 的，即具有相同的外特性。 一个电压源与一个电流源等效变换的条件为： 电压源变换为电流源：IsUsRo，go1/Ro 电流源变换为电压源：UsIsRo，Ro 1/ go 如图1-1所示。图

3、1-1四、实验内容 1. 测定直流稳压电源（理想电压源）与实际电 压源的外特性 (1) 利用HE-11上的元件和屏上的电流插座，按 图1-2接线。Us为12V直流稳压电源。调节R2， 令其阻值由大至小变化，记录两表的读数。 图 1-2 图 1- 3(2) 按图1-3接线，虚线框可模拟为一个实际的电 压源。调节R2，令其阻值由大至小变化，记录两表 的读数。 2. 测定电流源的外特性 按图1-4接线，Is为直流恒流 源，调节其输出为10mA，令 Ro分别为1K和（即接入和 断开），调节电 位器RL（从0 至1K），测出这两种情况下的电压表和电流表的读数 。自拟数据表格，记录实验 数据。 3. 测定

4、电源等效变换的条件 先按图1-5（a）线路接线，记录线路中两表的 读数。然后利用图1-5(a)中右侧的元件和仪表，按图1- 5(b)接线。调节恒流源的输出电流IS，使两表的读数与 1- 5(a)时的数值相等，记录Is之值，验证等效变换条件 的正确性。 五、实验注意事项1. 在测电压源外特性时，不要忘记测空载时 的电压值， 测电流源外特性时，不要忘记测短路时 的电流值，注意恒流源负载电压不可超过20伏，负 载更不可开路。2. 换接线路时，必须关闭电源开关。3. 直流仪表的接入应注意极性与量程。实验二 功率因数及相序的测量一、实验目的1. 掌握三相交流电路相序的测量方法 。2. 熟悉功率因数表的使

5、用方法，了解 负载性质对功率因数的影响。二、原理说明图2-1为相序指示器电路，用以测定三相电源 的相序A、B、C（或U、V、W）。它是由一个电容 器和两个电灯联接成的星形不对称三相负载电路。 如果电容器所接的是A相，则灯光较亮的是B相， 较暗的是C相。相序是相对的，任何一相均可作为 相。但A相确定后，B相和C相也就确定了。图2-2 四、实验内容 1. 相序的测定 (1) 用 220V、15W白炽灯和1F/500V 电容器，按 图2-2 接线，经三相调压器接入线电压为220V的三相 交流电源，观察两只灯泡的亮、暗，判断三相交流电 源的相序。 (2) 将电源线任意调换两相后再接入电路，观察两 灯的

6、明亮状态，判断三相交流电源的相序。 2. 电路功率(P)和功率因数（cos）的测定按图2-2接线，按下表所述在A、B间接入不同器 件，记录cos表及其它各表的读数，并分析负载性质 。 五、实验注意事项 每次改接线路都必须先断开电源 。实验三 晶体管共射极单管放大器一、实验目的1、 学会放大器静态工作点的调试方 法，分析静态工作点对放大器性能的影响。2、 掌握放大器电压放大倍数、输入 电阻、输出电阻及最大不失真输出电压的测 试方法。3、 熟悉常用电子仪器及模拟电路实 验设备的使用。 二、实验原理 图31为电阻分压式工作点稳定单管放大器实 验电路图。它的偏置电路采用RB1和RB2组成的分 压电路，

7、并在发射极中接有电阻RE，以稳定放大 器的静态工作点。当在放大器的输入端加入输入 信号ui后，在放大器的输出端便可得到一个与ui 相位相反，幅值被放大了的输出信号u0，从而实 现了电压放大。图31 共射极单管放大器实验电路三、实验设备1、12V直流电源 2、函数信号发生器3、双踪示波器 4、交流毫伏表 5、直流电压表 6、直流毫安表7、频率计 8、万用电表9、晶体三极管3DG61(50100)或 9011110、电阻器、电容器若干四、实验内容实验电路如图31所示。各电子仪器可按实 验要求方式连接，为防止干扰，各仪器的公共端必 须连在一起，同时信号源、交流毫伏表和示波器的 引线应采用专用电缆线或

8、屏蔽线，如使用屏蔽线， 则屏蔽线的外包金属网应接在公共接地端上。1、调试静态工作点接通直流电源前，先将RW调至最大， 函数 信号发生器输出旋钮旋至零。接通12V电源、调节 RW，使IC2.0mA（即UE2.0V）， 用直流电压 表测量UB、UE、UC及用万用电表测量RB2值。 2、测量电压放大倍数在放大器输入端加入频率为1KHz的正弦 信号uS，调节函数信号发生器的输出旋钮使 放大器输入电压Ui10mV，同时用示波器观察 放大器输出电压uO波形，在波形不失真的条 件下用交流毫伏表测量下述三种情况下的UO 值，并用双踪示波器观察uO和ui的相位关系 ， 3、观察静态工作点对电压放大倍数的影响置R

9、C2.4K，RL，Ui适量，调节RW，用 示波器监视输出电压波形，在uO不失真的条件下，测量 数组IC和UO值， 测量IC时，要先将信号源输出旋钮旋至零（即使Ui 0）。4、观察静态工作点对输出波形失真的影响置RC2.4K，RL2.4K， ui0，调节RW使 IC2.0mA，测出UCE值，再逐步加大输入信号，使输 出电压u0 足够大但不失真。 然后保持输入信号不变， 分别增大和减小RW，使波形出现失真，绘出u0的波形 ，并测出失真情况下的IC和UCE值，记入表34中。每 次测IC和UCE 值时都要将信号源的输出旋钮旋至零。实验四 差动放大器一、实验目的1、加深对差动放大器性能及特点的理解2、学

10、习差动放大器主要性能指标的测试方 法 二、实验原理 图41是差动放大器的基本结构。 它由两个元 件参数相同的基本共射放大电路组成。当开关K拨向 左边时，构成典型的差动放大器。调零电位器RP用 来调节T1、T2管的静态工作点，使得输入信号Ui 0时，双端输出电压UO0。RE为两管共用的发射 极电阻， 它对差模信号无负反馈作用，因而不影响 差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈 作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。三、实验设备与器件1、12V直流电源 2、函数信号发生器3、双踪示波器 4、交流毫伏表5、直流电压表 6、电阻器、电容器若干。6、晶体三极管3DG63，要求T1、T2管特性

11、参数一致。 四、实验内容 典型差动放大器性能测试 按图4-1连接实验电路，开关K拨向左边构成典型差动放大器 。1) 测量静态工作点调节放大器零点信号源不接入。将放大器输入端A、B与地短接，接通 12V直流电源，用直流电压表测量输出电压UO，调节调零电位 器RP，使UO0。 调节要仔细，力求准确。测量静态工作点 零点调好以后，用直流电压表测量T1、T2管各电极电位及射 极电阻RE两端电压URE，记入表41。2) 测量差模电压放大倍数断开直流电源，将函数信号发生器的输出端接 放大器输入A端，地端接放大器输入B端构成单端输 入方式，调节输入信号为频率f1KHz的正弦信号， 并使输出旋钮旋至零， 用示

12、波器监视输出端（集电 极C1或C2与地之间）。 接通12V直流电源，逐渐增大输入电压Ui（约 100mV），在输出波形无失真的情况下，用交流毫 伏表测 Ui，UC1，UC2，记入表62中，并观察ui， uC1，uC2之间的相位关系及URE随Ui改变而变化的 情况。 3) 测量共模电压放大倍数将放大器A、B短接，信号源接A端与地之间 ，构成共模输入方式， 调节输入信号f=1kHz， Ui=1V，在输出电压无失真的情况下，测量UC1， UC2之值记入表42，并观察ui， uC1， uC2之间的 相位关系及URE随Ui改变而变化的情况。实验五 集成运算放大器指标测试一、实验目的1、 掌握运算放大器主

13、要指标的测试方法。2、 通过对运算放大器A741指标的测试，了 解集成运算放大器组件的主要参数的定义和表示方 法。 二、实验原理集成运算放大器是一种线性集成电路，和其 它半导体器件一样，它是用一些性能指标来衡量其 质量的优劣。为了正确使用集成运放，就必须了解 它的主要参数指标。集成运放组件的各项指标通常 是由专用仪器进行测试的，这里介绍的是一种简易 测试方法。三、实验设备与器件1、12V 直流电源 4、交流毫伏表2、函数信号发生器 5、直流电压表3、双踪示波器 6、集成运算放大器A7411电阻器、电容器若干 四、实验内容实验前看清运放管脚排列及电源电压极性及数值 ，切忌正、负电源接反。1、 测

14、量输入失调电压U0S 按图52连接实验电路，闭合开关K1、K2，用直 流电压表测量输出端电压U01 ，并计算U0S 。2. 测量输入失调电流I0S 实验电路如图52，打开开关 K1、K2，用直流电压表 测量 U02，并计算I0S 。3、测量开环差模电压放大倍数Aud 按图53连接实验电路，运放输入端加频率 100Hz ，大小约3050mV正弦信号，用示波器监视 输出波形。用交流毫伏表测量U0和Ui，并计算Aud 。记入表51。4、测量共模抑制比CMRR 按图54连接实验电路，运放输入端加 f 100Hz ，UiC12V正弦信号，监视输出波形。测 量U0C 和UiC，计算AC及CMRR。记入表5

15、1。5、测量共模输入电压范围Uicm及输出电压最 大动态范围UOPP。自拟实验步骤及方法 实验六 集成运算放大器的基本应用一、实验目的1、研究由集成运算放大器组成的比例、加法、减法和积 分等基本运算电路的功能。2、了解运算放大器在实际应用时应考虑的一些问题。 二、实验原理集成运算放大器是一种具有高电压放大倍数的直接耦合 多级放大电路。当外部接入不同的线性或非线性元器件组成输入 和负反馈电路时，可以灵活地实现各种特定的函数关系。在线性 应用方面，可组成比例、加法、减法、积分、微分、对数等模拟 运算电路。理想运算放大器特性在大多数情况下，将运放视为理想运放，就是将运放的 各项技术指标理想化，满足下列条件的运算放大器称为理想运放 。 开环电压增益 Aud= 输入阻抗 ri=输出阻抗 ro=0 带宽 fBW= 失调与漂移均为零等。 理想运放在线性应用时的两个重要特性： （1）输出电压UO与输入电压之间满足关系式 UOAud（U+U） 由于Aud=，而UO为有限值，因此，U+U 0。即U+U，称为“虚短”。 （2）由于ri=，故流进运放两个输入端的电流 可视为零，即IIB0，称为“虚断”。这说明运放对 其前级吸取电流极小。 上述两个特性是分析理想运放应用电路的基本原 则，可简化运放电路的计算。基本运算电路1) 反相比例运算电路 电路如图61所示。对于理想运