实验1 电源外特性及等效变换

实验1 直流电路中的基本测量—电源外特性及等效变换一、实验目的

1．学习正确使用常用的直流电表及直流稳压电源。

2．学习测定电压源和电流源的外特性。

3．掌握电压源和电流源等效变换的条件和方法。

4．学习通过实验来实现有源二端线性网络的等效变换。

二、实验原理

1．直流电路中基本测量包括对直流电压、电流及电阻的测量。直流电压和电流的测量，可用万用表的直流电压（DCV）及直流电流（DCmA）档；当要求较高的准确度时，应选用准确度等级为0.5～1.0级的磁电式直流电压表和直流电流表（本实验采用此类仪表）。电阻的测量可用伏安法、电桥法，一般情况下，常

用万用表的电阻（Ω）档测量。测量结果的准确度不仅与仪表的准确度等级有关，还与所选用的量程有关。。

2．一个具有一定内阻的电源，可以用电压源模型来表示，也可以用电流源模型来表示。

直流稳压电源在额定电流的范围内，其输出电压不随负载电流改变，近似为恒定值，所以可视为一个恒压源（理想电压源）。如果用一个模拟电源内阻的电阻与稳压电源串联，即构成一个具有内阻值的电压源。

构成恒流源（理想电流源）的电路有很多形式，本实验利用晶体管的恒流特性，构成一个近似于理想的电流源，其电路如图1.1（a）所示。将此恒流电源

的（其电流

mA

15

I=

S）与电阻并联（即在图1 (a) 中将a、b两端接0R），便

构成了具有一定内阻0R的电流源，如图1.1（b）所示。

a

b

15+输出端

S

(a) （b ）

图1..1 恒流源和电流源

(a) 恒流源 （b ） 电

流源

在保持外特性相同的条件下，电压源模型和电流源模型可以相互等效变换，

但恒压源和恒流源不能等效互换。

3．一个有源二端线性网络可用一个恒压源和内阻串联的电路模型来等效。等效电压源的端电压等于此有源二端网络的开路电压o U ，内阻0R 等于此有源二端网络中，除去独立电源后在其端口处的等效电阻。这就是戴维宁定理，这个等效电路称为戴维宁等效电路。

本实验用电压源、电流源和电阻元件组成有源二端线性网络，如图2中外点划线方框所示，用实验中测得的开路电压U 和短路电流SC I 可以计算有源二端网

络的等效内阻。

)

I U （R R SC 0

00=

。图中L R 由图.3中6321R ,R ,R ,R 组成。

图1.2 有源二端网络原理接线图

三．实验仪器和设备

直流稳压电源1台（双路0.5～15V，1A）；直流毫安表1个（0～15～30mA 0.5级）；直流电压表1个（0～15～30V，0.5级）；万用表1个；实验底板（自制，含电流源）。

四．实验内容和步骤

实验底板布置图如图1.3所示。

图1..3实验底板布置图

1.测恒流源和电流源外特性

+ +负载电阻

),,321R R )

,,321R R R

（a ）

（b ）

图1..44恒流源及电流源特性的测试原理图

（a ）测恒流源外特性 （b ）测电流源外特性

S

U 负载电阻

)

,,(321R R R P

Q

图1..5电压源外特性的测试原理图

2．测电压源的外特性

3.通过实验实现有源二端线性网络的等效变换

（1）测量网络的开路电压0U ；短路电流SC I 。 （2）测定网络的外特性

（3）测定戴维宁等效电路的外特性 五．预习内容

1．计算图1.2电路中a 、P 两 端的开路电压和戴维宁等效内阻。如何用实

验方法测出上述两参数？

2．根据实验内容1.3（4）的要求。画出实验电路图。