实验四_验证戴维南定理和诺顿定理

实验四验证戴维南定理和诺顿定理

一、实验目的

（1）进一步熟悉PSPICE 仿真软件中绘制电路图，初步掌握符号参数、分析类型的设置。

（2）学习Probe窗口的简单设置。

（3）加深对戴维宁定理与诺顿定理的理解。

二、原理与说明

（1）进一步熟悉PSPICE 仿真软件中绘制电路图，初步掌握符号参数、分析类型的设置。

（2）学习Probe窗口的简单设置。

（3）加深对戴维宁定理与诺顿定理的理解。

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图4-1 实验原理与说明图4-2 等效内阻的测量

三、实验设备

个人计算机、OrCAD/PSpice9.2软件。

四、实验内容

（1）测量有源一端口网络（如图4-3）等效入端电阻Req和对外电路的伏安特性。其中U1= 5V，R1= 100Ω，U2= 4V，R2= 50Ω，R3=150Ω。

（2）根据（1）中测出的开路电压U OC、输入电阻Req，组成图4-1(b) 的等效有源一端口网络，测量其对外电路的伏安特性。

（3）根据（1）中测出的短路电流I SC、输入电阻Req，组成图4-1(c) 的等效有源一端口网络，测量其对外电路的伏安特性。

图4-3 原理图五、实验步骤

R1 100R2

50

R3

150

RL

{v ar}

V1

5v

V2

4v

PARAMETERS:

v ar = 1K

R0

1k

RLd

1k

V3

Is

G0

1k

RLn

1k

图4-4 绘制的电路图

（1）在Capture环境下绘制图4-4电路原理图，包括取元件、连线、输入参数和设置节点等。分别编辑原电路、戴维宁等效电路和诺顿等效电路（等效参数待定，电压源和电流源默认值为0），检查无误后存盘。

（2）为测量原网络的伏安特性，图4-4 中的R L是电阻值需改变。为此，R L 的阻值要在“PARAM”中定义一个全局变量var（参数值可任意选择如10Ω、1kΩ，同时把R L的阻值也设为该变量{var}。

注：PARAM设置方法是从special库中选取PARAM放置在电路图上，双击该器件在属性栏左上角的New Column，输入名称var，值1k。如要显示该名称和值在电路图上，在数据栏上右键单击，修改display属性。

（3）为测电路的开路电压U OC及短路电流I SC，设定分析类型为“DC Sweep”，扫描变量为全局变量var，并具体设置线性扫描的起点、终点和步长。因需要测短路电流，故扫描的起点电阻要尽量小，但不能是0。而欲测开路电压，扫描的终点电阻要尽量大。所以线性扫描的起点可设为1P，终点设为1G，步长设为1MEG，如图4-5。此时不需要中间数据，为了缩短分析时间，步长还可以设置大一些。

图4-5 DC Sweep设置

（4）启动分析后，系统自动进入Probe 窗口。

启动分析后，系统自动进入Probe窗口。选择Plot=>Add Plot to Window增加一坐标轴，选择Trace=>Add Trace分别在两轴上加I(R L) 和V(R L:2) 变量，显示如图4-6。然后执行Trace=>Cursor=>Display 启动光标测量功能，从而读取电流的最大值和电压的最大值。通过读取波形测得I(R L)最大值即短路电流I SC=130mA，V(R L:2)最大值即U OC为3.5455V，则输入端电阻Req=3.5455/0.13=27.273Ω。

图4-6 开路电压和短路电流波形图

回到绘图界面，按测得的等效参数修改电路参数值，如图4-7所示。

R1100R250

R3150

RL {v ar}

V15v

V2

4v

PARAMETERS:

v ar = 1K

R027.273RLd

{v ar}

V3

3.5455

Is

130mA

G027.273

RLn {v ar}

图4-7 修改参数后的电路图

重新设定扫描参数，扫描变量仍为全局变量var ，线性扫描的起点为1P ，终点为10K ，步长为10K 。重新启动分析，进入Probe 窗口。选择Plot=>Add Plot to window 增加两个波形显示区， 选择Plot=> Axis Settings （X 坐标） =>Axis Variable ，设置横轴为V(R L :2) ， 选择Trace=>Add Trace 分别在三个轴上加I(R L )、I(RLd)和I(RLn)变量。显示结果如图4-8。

图4-8 原电路及等效电路外特性的显示结果

选择Trace=>Cursor=>Display 显示坐标值列表，点击I(RL)、I(RLd)和I(RLn)

前面的小方块，数值列表中将显示相应坐标中的坐标值。用鼠标拖动十字交叉线，可显示不同电压时的相应电流值。

六、思考与讨论

1、比较三条伏安特性曲线，验证戴维南定理和诺顿定理。

七、预习要求

1、复习有关维南定理和诺顿定理等有关内容。

2、熟悉Pspice有关直流扫描的设置和分析方法以及Probe波形的查看。

八、实验心得