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实验一 电压源、电流源特性研究. 实验目的. 1 .掌握建立电源模型的方法; 2 .掌握电源外特性的测试方法; 3. 了解电压源电流源及其伏安特性。 4 .加深对电压源和电流源特性的理解; 5 .研究电源模型等效变换的条件。 预习要求 预习电源模型的有关章节,熟练掌握实际电压源与电流源的互换方法。. 实验原理. 一、电压源 理想电压源具有两个基本性质: 它的电压是定值。 流过理想电压源的电流不是由电压源本身决定,而是由与它相接的外电路来确定。 理想的电压源并不存在,但有些实际电源在一定条件下可近似地看作理想的电压源。 - PowerPoint PPT Presentation
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实验一 电压源、电流源特性研究
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实验目的 1 .掌握建立电源模型的方法; 2 .掌握电源外特性的测试方法; 3. 了解电压源电流源及其伏安特性。 4 .加深对电压源和电流源特性的理解; 5 .研究电源模型等效变换的条件。
预习要求 预习电源模型的有关章节,熟练掌握实际电压源与电流源的互换方法。
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实验原理• 一、电压源• 理想电压源具有两个基本性质:• <1> 它的电压是定值。• <2> 流过理想电压源的电流不是由电压源本身决定,而是由与它相接的外电路来确定。• 理想的电压源并不存在,但有些实际电源在一定条件下可近似地看作理想的电压源。• 实际的电源可以用一个理想电压源和一个小电阻串联的模型来表示. 当电压源中有电
流流过时 , 必然在内阻上产生电压降 , 因此,实际电压源的端电压 U 可表示为:
U=E-IR0
+-
E +-E
R0
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• 二、电流源• 理想电流源具有两个基本性质:• 〈 1 〉它的电流是定值,或是一定的时间函数。• 〈 2 〉 它的端电压不是由电流源本身决定,而是由与它相接的外电路来确定。• 理想的电流源并不存在,但有些实际电源在一定条件下可近似地看作理想的电流源。如
晶体三极管。晶体三极管共基极连接,当 UBC 在一定范围内变化时,集电极电流 IC 近乎恒值,可将其视为理想电流源。
• 实际的电源可以用一个理想电流源和一个电阻并联的模型来表示。
IS
I
R
I
IS
U理想电流源
IS
I
R0
I’
R
I
U0 0
实际电流源
IS
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• 三、电源的等效变换
• 如果两种电源的参数满足: R0=R0’ E/R0 =Is 则电压源与电流源可以互相转换,而对
外电路不发生任何影响。见图
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实验内容、步骤• 一、测定直流稳压电源的伏安特性• 1 、一般情况下,晶体稳压电源内阻远小于负载电阻,可将其视为理想电压源。如好线
路,开启晶体稳压电源,调节输出电压 U0 等于 10 伏,调节可变电阻 RL, 测量的输出电压。
I(mA) 0 10 20 30 40 50
U(V)
晶体管
稳压源
mA
V
R=200 欧
RL
UU0
理想电压源实验电路
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• 2 、将一个 51 欧电阻与稳压电源串联,组成一个实际电压源,如图。接好电路,启动电源,调节输出电压 U0 为 10 伏。改变电阻 RL 数值,测量相应的输出电压 U 。
I(mA) 0 40 80 120 150
U(V)
晶体管
稳压源R0=51 欧
U0 V
mAI
U
实际电压源实验电路
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• 二、测试电流源的伏安特性• 1 、理想电流源的伏安特性• 如图连接好电路。 RL=0, 接通电源,调节电位器,使 IC=10mA 。调节 RL ,测定相应
的电流 I.
Is
mA
RL
等效电路
I(mA)
0 10 20 30 40 50
U(V)
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• 2 、实际电流源的伏安特性• 如图接好电路。 RL=0, 接通电源,调节电位器,使 IC=10mA 。这时对于 RL 而言,前面所
接的含源二端网络相当 Is=10mA 内阻 R0=510 欧的实际电流源。调节 RL ,测定相应的电流 I. mA
510 欧 RLIs
等效电路
RL
( 欧 )100 300 500 700 900 1000
I(mA) 测量值I(mA) 计算值误差 %
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• 3 、电源的等效变换• 用电压源——串联一个电阻的模型,代替电流源——并联电阻模型。 本实验中, E=IR0
=10mA×510Ώ=5.1V ,相应的电压源电路如图 2 。调节 RL, 测量相应的电流值。
RL
( 欧 )100 300 500 700 900 1000
I(mA) 测量值I(mA) 计算值误差 %
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实验设备、仪器• 晶体管稳压电源 一台• 实验电路板 一块• 直流毫安表 一只• 万用表 一只
思考题1 、电压源和电流源等效变换的条件是什么?所谓‘等效’是对谁而言?
2 、理想电流源和理想电压源能否进行等效变换?为什么?3 、说明电压源和电流源的特性,其输出是否在任何负载下能保持恒值? 答案
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拓展内容• 研究电源等效变换的条件是• 方法一:用电压源——串联一个电阻的模型,代替电流源——并联电阻模型。
E=IR0=10mA×510Ώ=5.1V ,相应的电压源电路如图 2 。调节 RL, 测量相应的电流值。
• 方法二:内阻 R0 为标称值,可能与实际值有出入。因此,先用万用表测出 R0
的实际值,再用方法一的步骤计算 E 。相应的电压源电路如图 2 。调节 RL,测量相应的电流值。
• 方法三:测量实际电流源的开路输出电压 Uab ,令电压源的开路电压即 E=Uab 。相应的电压源电路如图 2 。调节 RL, 测量相应的电流值。
• 方法四:调节电路中恒压源 E ,令图 2 中电流表、万用表的读数图 1 的数值相等,记录 E之值,验证等效变换条件的正确性。
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实验报告要求 • 1 . 根据实验数据表格绘出电源的五条外特性曲线; 2 .从实验结果,验证电源等效变换的条件;
3 .回答思考题。
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晶体管稳压电源
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直流电流表的使用
( 1 )应将直流电流表串联在待测电流的支路中;
( 2 ) 接线时,必须使电流从电流表的“ +” 端 流 入 ,“ -” 端 流 出 , 不得反接;
( 3 ) 根据被测电流的大小,选择适当的电流表量限,测量中尽量使指针偏转在; 2/3 量限以上。
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直流电压表的使用( 1 )应将直流电压表
并接在待测电压的两端;
( 2 ) 电压表的接线,一般使用表笔,把红表笔接至电 压 表 的“ +” 端 ,黑表笔接至电压表的“ -”端,测量时将红表笔接至被测电压的正极,黑表笔接至负极;
( 3 ) 根据被测电压的大小,选择适当的电压表量程,测量中尽量使指针偏转在 2/3量程以上。
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电路板
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电阻箱
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思考题的参考答案
1 、电压源和电流源等效变换的条件是什么?所谓‘等效’是对谁而言?
答: R0=R0’ E/R0 =Is 其中, R0 、 R0’ 为电压源内阻和电流源内阻。所谓等效是对外电路而言的。
2 、理想电流源和理想电压源能否进行等效变换?为什么?答:不能。因为理想电压源的内阻为 0,利用等效变换条件 E/R0 = Is 等效
电流源的 Is 为无穷大,不能得到有限值。同理,理想电流源也不能等效为电压源。
3 、说明电压源和电流源的特性,其输出是否在任何负载下能保持恒值?答:不是在任何负载下能保持恒值。当电压源的负载电阻很小时输出电
压会减小;当电流源的负载电阻很大时输出电流会减小。