《电工技术》任务1.3电源外特性的测试与分析
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
受控源：电流或电压值受到电路中其他支路电流或电压 控制的电源。
受控源是四端元件，有两对端钮，分别为输入端钮和输出端钮。 输入端为控制端，其输入端的电压或电流作为控制量； 输出端为被控制端，输出被控制的电压或电流。
2020/7/12
17
根据其控制量和被控制量的不同，可将受控源分为四 类：电流控制电压源（简称流控电压源，CCVS），电压 控制电压源（简称压控电压源，VCVS），电流控制电流 源（简称流控电流源，CCCS），电压控制电流源（简称 压控电流源，VCCS）。
理想电压源外特性测量电路
实际电压源外特性测量电路
2020/7/12
3
实训流程： （2）根据图1.24接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R2，令 其阻值从∞至200Ω变化，记录两表的读数。 （3）绘制理想电压源和实际电压源的外特性曲线。
理想电压源外特性测量电路
实际电压源外特性测量电路
2020/7/12
电流全部流过内阻R0， 电源内阻把电流源的所
有能量消耗掉。一般不 允许开路。
5）R0=∞时， I=IS ，且与负载无关，为理想电流源
2020/7/12
15
实训流程：
根据图接线，IS为直流恒流源，视为理想电 流源。调节其输出为10mA，令Ro分别为 1kΩ和∞（即接入和断开分别对应于实际 电流源和理想电流源），调节电位器RL（ 从0至470Ω），测出这两种情况下的电压 表和电流表的读数。
典型模型 ：变压器的副边输出电压受控于原边输入电压。
2020/7/12
19
3、电流控制电流源 受控量与控制量之间的关系：
I2 = I1
I1是控制量，I2是被控制量， β称为电流放大系数，单位为无量纲。
典型模型：三极管的基极电流控制集电极电流。
4、电压控制电流源 受控量与控制量之间的关系：
I2 =g U1
10
1.电流源及其VCR
I
a
u
伏
安
Uab
特
Is
性
i b
IS
特点： （1）电流源输出的电流是一个定值IS或是确定的时 间函数iS（t），与它两端电压的大小、方向无关； （2）电流源两端电压的大小和极性取决于它及其所连接的
外电路。
2020/7/12
11
1.电流源及其VCR
I
恒流源两端电压由
外电路决定
+ US _ Uab
2
R1 2
R2
b 例 设: US=10V
则： 当R1接入时 ： I=5A 当R1 、R2 同时接入时： I=10A
恒压源切忌短路
2020/7/12
8
2.实际电压源 （1）电路模型 理想电压源US或uS串联
一个电阻R0 （2）伏安特性： 电压源串上负载电阻RL后电路模型
伏安特性： U US IR0
2020/7/12
18
1、电流控制电压源 受控量与控制量之间的关系：
U2 = I1
I1是控制量，U2是被控制量， γ称为转移电阻，单位为欧姆（Ω）。
典型模型：他励直流发电机的输出电压受励磁线圈电流的控制。 2、电压控制电压源
受控量与控制量之间的关系：
U2 = U1
U1是控制量，U2是被控制量， μ称为电压放大系数，单位为无量纲。
2020/7/12
13
2.实际电流源 （1）电路模型
为理想电流源IS并 上一内阻R0
（2）伏安特性
伏安关系
U I IS R0
2020/7/12
14
2.实际电流源 （2）伏安特性 伏安关系
U I IS R0
特点：1）曲线与R0有关，R0越大，曲线斜率越大
2）有载时，I＜IS 3）开路时，I=0 ∴U=ISR0 4）短路时，U=0，I=IS
➢ 任务1.1 电流和电压的测量 ➢ 任务1.2 电阻器的认识及测试 ➢ 任务1.3 电源外特性的测试与分析 ➢ 任务1.4 电位的测定与计算 ➢ 任务1.5 电功率的测试和分析
2020/7/12
2
电压源的端电压与流过的电流的关系称为电压源的外特性。
实训流程： （1）根据图所示接线。Us为＋6V的直流稳压电压源，视为理想电压源 。调节R2，令其阻值（R1＋R2）由大至小变化（从∞至200Ω），记录两表 的读数。
（1）自拟数据表格，记录实验数据。 （2）绘制理想电流源和实际电流源的外特性曲线。 （3）根据理想电流源和实际电流源的外特性曲线总结、归纳电流源
的外特性，并与理论分析进行对比。
注意：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要超过20V，负载不要开路。
2020/7/12
16
独立源：电压或电流是定值或是时间的函数，与电路其 他地方的电压或电流无关的电源。
Is
U
例 设: IS=1 A 则: R=1 时， U =1 V。 R=10 时， U =10 V。
恒流源切忌开路
2020/7/12
R
12
恒流源举例
晶体三极管
Ib +b - Ube
Ic
c
Uce
e
+
-
Ic Ib
Uce
Ic Ib
当 I b 确定后，I c 就基本确定了。在 IC 基本恒定的范 围内 ，I c 可视为恒流源 (电路元件的抽象) 。
4
实训流程： 表1-13 理想电压源外特性的测量
U（V） I（mA） 0
表1-14 实际电压源外特性的测量
U（V） I（mA） 0
【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。 （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。
2020/7/12
5
2020/7/12
9
2.实际电压源
2020/7/12
短路电流 大，一般 不允许短 路
伏安特性：
U US IR0
特点：1）曲线与R0有关，
R0越大， 曲线斜率越大。
2）有载时，U＜US
3）开路时，I=0 ∴U=US 4）短路时，RL=0，
I
US R0
IS
5）R0=0时， U=US ，且与 负载无关， 为理想电压源
U1是控制量，I2是被控制量， g为转移电导，单位为西门子（S）。
典型模型：场效应管的栅源极电压控制漏极电流。
2020/7/12
20
电源是向电路提供能量或信号的元件或设备。干电池、 蓄电池、发电机和各种信号源都是常见的电源。电源有两 种类型，即电压源和电流源。
干电池
叠层电池 纽扣电池
蓄电池
稳压电源
各种直流电源
电压源：给外电路提供稳定电压，如各种电池、发电机等。 分
电流源：给外电路提供稳定电流，如电子电路合成电源。
2020/7/12
6
1.电压源及其VCR
RO= 0 时的电压源.
Ia
或者恒压源
u
+
US
US _
Uab
i
b
伏安特性
特点：（1）电压源输出的电压是一个定值US或是确定的时 间函数uS（t），它由自身情况决定，与流经它的电流大小 、方向无关；
（2）电压源输出的电流由它与外接电路的情况共同决定。
2020/7/12
7
Байду номын сангаас
1.电压源及其VCR Ia
受控源是四端元件，有两对端钮，分别为输入端钮和输出端钮。 输入端为控制端，其输入端的电压或电流作为控制量； 输出端为被控制端，输出被控制的电压或电流。
2020/7/12
17
根据其控制量和被控制量的不同，可将受控源分为四 类：电流控制电压源（简称流控电压源，CCVS），电压 控制电压源（简称压控电压源，VCVS），电流控制电流 源（简称流控电流源，CCCS），电压控制电流源（简称 压控电流源，VCCS）。
理想电压源外特性测量电路
实际电压源外特性测量电路
2020/7/12
3
实训流程： （2）根据图1.24接线，虚线框可模拟为一个实际的电压源。调节R2，令 其阻值从∞至200Ω变化，记录两表的读数。 （3）绘制理想电压源和实际电压源的外特性曲线。
理想电压源外特性测量电路
实际电压源外特性测量电路
2020/7/12
电流全部流过内阻R0， 电源内阻把电流源的所
有能量消耗掉。一般不 允许开路。
5）R0=∞时， I=IS ，且与负载无关，为理想电流源
2020/7/12
15
实训流程：
根据图接线，IS为直流恒流源，视为理想电 流源。调节其输出为10mA，令Ro分别为 1kΩ和∞（即接入和断开分别对应于实际 电流源和理想电流源），调节电位器RL（ 从0至470Ω），测出这两种情况下的电压 表和电流表的读数。
典型模型 ：变压器的副边输出电压受控于原边输入电压。
2020/7/12
19
3、电流控制电流源 受控量与控制量之间的关系：
I2 = I1
I1是控制量，I2是被控制量， β称为电流放大系数，单位为无量纲。
典型模型：三极管的基极电流控制集电极电流。
4、电压控制电流源 受控量与控制量之间的关系：
I2 =g U1
10
1.电流源及其VCR
I
a
u
伏
安
Uab
特
Is
性
i b
IS
特点： （1）电流源输出的电流是一个定值IS或是确定的时 间函数iS（t），与它两端电压的大小、方向无关； （2）电流源两端电压的大小和极性取决于它及其所连接的
外电路。
2020/7/12
11
1.电流源及其VCR
I
恒流源两端电压由
外电路决定
+ US _ Uab
2
R1 2
R2
b 例 设: US=10V
则： 当R1接入时 ： I=5A 当R1 、R2 同时接入时： I=10A
恒压源切忌短路
2020/7/12
8
2.实际电压源 （1）电路模型 理想电压源US或uS串联
一个电阻R0 （2）伏安特性： 电压源串上负载电阻RL后电路模型
伏安特性： U US IR0
2020/7/12
18
1、电流控制电压源 受控量与控制量之间的关系：
U2 = I1
I1是控制量，U2是被控制量， γ称为转移电阻，单位为欧姆（Ω）。
典型模型：他励直流发电机的输出电压受励磁线圈电流的控制。 2、电压控制电压源
受控量与控制量之间的关系：
U2 = U1
U1是控制量，U2是被控制量， μ称为电压放大系数，单位为无量纲。
2020/7/12
13
2.实际电流源 （1）电路模型
为理想电流源IS并 上一内阻R0
（2）伏安特性
伏安关系
U I IS R0
2020/7/12
14
2.实际电流源 （2）伏安特性 伏安关系
U I IS R0
特点：1）曲线与R0有关，R0越大，曲线斜率越大
2）有载时，I＜IS 3）开路时，I=0 ∴U=ISR0 4）短路时，U=0，I=IS
➢ 任务1.1 电流和电压的测量 ➢ 任务1.2 电阻器的认识及测试 ➢ 任务1.3 电源外特性的测试与分析 ➢ 任务1.4 电位的测定与计算 ➢ 任务1.5 电功率的测试和分析
2020/7/12
2
电压源的端电压与流过的电流的关系称为电压源的外特性。
实训流程： （1）根据图所示接线。Us为＋6V的直流稳压电压源，视为理想电压源 。调节R2，令其阻值（R1＋R2）由大至小变化（从∞至200Ω），记录两表 的读数。
（1）自拟数据表格，记录实验数据。 （2）绘制理想电流源和实际电流源的外特性曲线。 （3）根据理想电流源和实际电流源的外特性曲线总结、归纳电流源
的外特性，并与理论分析进行对比。
注意：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要超过20V，负载不要开路。
2020/7/12
16
独立源：电压或电流是定值或是时间的函数，与电路其 他地方的电压或电流无关的电源。
Is
U
例 设: IS=1 A 则: R=1 时， U =1 V。 R=10 时， U =10 V。
恒流源切忌开路
2020/7/12
R
12
恒流源举例
晶体三极管
Ib +b - Ube
Ic
c
Uce
e
+
-
Ic Ib
Uce
Ic Ib
当 I b 确定后，I c 就基本确定了。在 IC 基本恒定的范 围内 ，I c 可视为恒流源 (电路元件的抽象) 。
4
实训流程： 表1-13 理想电压源外特性的测量
U（V） I（mA） 0
表1-14 实际电压源外特性的测量
U（V） I（mA） 0
【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。 （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。
2020/7/12
5
2020/7/12
9
2.实际电压源
2020/7/12
短路电流 大，一般 不允许短 路
伏安特性：
U US IR0
特点：1）曲线与R0有关，
R0越大， 曲线斜率越大。
2）有载时，U＜US
3）开路时，I=0 ∴U=US 4）短路时，RL=0，
I
US R0
IS
5）R0=0时， U=US ，且与 负载无关， 为理想电压源
U1是控制量，I2是被控制量， g为转移电导，单位为西门子（S）。
典型模型：场效应管的栅源极电压控制漏极电流。
2020/7/12
20
电源是向电路提供能量或信号的元件或设备。干电池、 蓄电池、发电机和各种信号源都是常见的电源。电源有两 种类型，即电压源和电流源。
干电池
叠层电池 纽扣电池
蓄电池
稳压电源
各种直流电源
电压源：给外电路提供稳定电压，如各种电池、发电机等。 分
电流源：给外电路提供稳定电流，如电子电路合成电源。
2020/7/12
6
1.电压源及其VCR
RO= 0 时的电压源.
Ia
或者恒压源
u
+
US
US _
Uab
i
b
伏安特性
特点：（1）电压源输出的电压是一个定值US或是确定的时 间函数uS（t），它由自身情况决定，与流经它的电流大小 、方向无关；
（2）电压源输出的电流由它与外接电路的情况共同决定。
2020/7/12
7
Байду номын сангаас
1.电压源及其VCR Ia