实验五 戴维南定理的验证最全word资料.docx
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实验五戴维南定理的验证最全word资料
实验五戴维南定理的验证
一、实验目的
1.验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解。
2.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。
二、原理说明
1、任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络。
戴维南定理指出：
任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电压Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。
Uoc（Us）和R0或者ISC（IS）和R0称为有源二端网络的等效参数。
2、有源二端网络等效参数的测量方法
（1）开路电压、短路电流法测R0
在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压Uoc，然后再将其输出端短路，用电流表测其短路电流Isc，则等效内阻为
Uoc
R0＝──
Isc
如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路
则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。
（2）伏安法测R0
用电压表、电流表测出有源二端网图1
络的外特性曲线，如图1所示。
根据
外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻
△U Uoc
R0＝tgφ＝──＝──。
△I Isc
也可以先测量开路电压Uoc，
再测量电流为额定值IN时的输出端电压值UN，
图2
Uoc－UN
则内阻为R0＝────。
IN
（3）半电压法测R0
如图2所示，当负载电压为被测网络开
路电压的一半时，负载电阻即为被测有源
二端网络的等效内阻值。
（4）零示法测UOC图3
在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表直接测量会造成较大的误差。
为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示测量法，如图3所示.。
零示法测量原理是用一低内阻的稳压电源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数将为“0”。
然后将电路断开，测量此时稳压电源的输出电压，即为被测有源二端网络的开路电压。
三、实验设备
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
可调直流稳压电源
0～30V
1
2
可调直流恒流源
0～500mA
1
3
直流数字电压表
0～200V
1
4
直流数字毫安表
0～200mA
1
5
万用表
1
6
可调电阻箱
0～99999.9Ω
1
7
电位器
1K/2W
1
8
戴维南定理实验电路板
1
四、实验电路
（a）图4（c）
图5
图4（b）
五、实验内容
Uoc
（v）
Isc
（mA）
R0=Uoc/Isc
（Ω）
被测有源二端网络如图4（a）或图4（b）。
1、用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的
Uoc、R0。
按图4（a）接入稳压电源Us=12V和恒流源Is=10mA，不接入RL。
测出UOc和Isc,并计算出R0。
（测UOC
时，不接入mA表。
）
2、负载实验
按图4（a）接入RL。
改变RL阻值，测量有源二端网络的外特性曲线。
RL（Ω）
U（v）
I（mA）
3、验证戴维南定理：
从电阻箱上取得按步骤“1”所得的等效电阻R0之值，然后令其与直流稳压电源（调到步骤“1”时所测得的开路电压Uoc之值）相串联，如图4（c）所示，仿照步骤“2”测其外特性，对戴氏定理进行验证。
RL（Ω）
U（v）
I（mA）
4、有源二端网络等效电阻（又称入端电阻）的直接测量法。
见图4（a）或图4（b）。
将被测有源网络内的所有独立源置零（去掉电流源IS和电压源US，并在原电压源所接的两端用一根短路导线相连），然后直接用万用表的欧姆档去测定负载RL开路时A、B两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻R0，或称网络的入端电阻Ri。
RO=。
5、用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻R0及其开路电压Uoc。
线路及数据表格自拟。
六、实验注意事项
1、测量时应注意电流表量程的更换。
2、步骤“4”中，电压源置零时不可将稳压源短接。
3、用万表直接测R0时，网络内的独立源必须先置零，以免损坏万用表。
其次欧姆档必须经调零后再进行测量。
4、用零示法测量UOC时，应先将稳压电源的输出调至接近于UOC，再按图3测量。
5、改接线路时，要关掉电源。
七、预习思考题
1、在求戴维南等效电路时，作短路试验，测ISC的条件是什么？
在本实验中可否直接作负载短路实验？
请实验前对线路4（a）预先作好计算，以便调整实验线路及测量时可准确地选取电表的量程。
2、说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法，并比较其优缺点。
八、实验报告要求
1、根据步骤2、3，分别绘出曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误差的原因。
2、根据步骤1、4、5的几种方法测得的Uoc与R0与预习时电路计算的结果作比较，你能得出什么结论。
3、归纳、总结实验结果。
4、心得体会及其他。
实验五受控源特性的研究
一、实验目的
1、加深对受控源概念的理解；
2、测试VCVS、VCCS或CCVS、CCCS加深受控源的受控特性及负载特性的认识。
二、原理及说明
1、根据控制量与受控量电压或电流的不同，受控源有四种：
电压控制电压源（VCVS）；
电压控制电流源（VCCS）；
电流控制电压源（CCVS）；
电流控制电流源（CCCS）。
其电路模型如图5-1所示。
2、四种受控源的转移函数参量的定义如下：
（1）电压控制电压源（VCVS），U2=f（U1）,μ=U2/U1称为转移电压比（或电压增益）。
（2）电压控制电流源（VCCS），I2=f（U1）,gm=I2/U1称为转移电导。
（3）电流控制电压源（CCVS），U2=f（I1）,rm=U2/I1称为转移电阻。
（4）电流控制电流源（CCCS），I2=f（I1）,α=I2/I1称为转移电流比（或电流增益）。
三、实验设备
电工实验装置：
DG011、DY04、DY031、DG053
四、实验内容
将DG011试验箱和DY04电源板的±12V偏置电压及地线接好。
1、受控源VCVS的转移特性U2=f（U1）及外特性U2=f（IL）
（1）按图5-2接线，RL取2KΩ。
●按表5-1调节稳压电源输出电压U1，测量U1及相应的U2值，填入表5-1中。
●绘制U2=f（U1）曲线，并由其线性部分求出转移电压比μ。
VCVS表5-1
U1（V）
0
1
2
3
4
5
U2（V）
499。
.817n
2．001
4．001
6．001
8.001
10．001
（2）保持U1=2V，按表5-1调节RL值，测量U2及IL值，填入表5-2中，并绘制U2=f（IL）曲线。
VCVS表5-2
RL（KΩ）
0短路
1
2
10
30
100
∞开路
U2（V）
4.994uf
10.002n
4.001
4.001
4.001
4.001
4.001
IL（mA）
4.994
10.002KA
4.001
399.68uA
133.227uA
39.968uA
888.178nA
2、受控源VCCS的转移特性IL=f（U1）及外特性IL=f（U2）
（1）按图5-3接线，RL取2KΩ。
●按表5-3调节稳压电源输出电压U1，测量U1及相应的IL值，填入表5-3。
●绘制IL=f（U1）曲线，由其线性部分求出转移电导gm。
VCCS表5-3
U1（V）
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
IL（mA）
499.817nA
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
（2）保持U1=4V，按表5-4调节RL值，测量IL及U2值，填入表5-4中，并绘制IL=f（U2）曲线。
VCCS表5-4
RL（KΩ）
0
1
2
3
4
5
IL（mA）
2.051
2
1.999
2
2
2
U2（V）
1.776f
2
4.001
6.001
8.002
10.002
3、CCVS的转移特性U2=f（I1）及外特性U2=f（IL）
（1）按图5-4接线，IS为可调恒流源。
RL取2KΩ。
●按表5-5调节恒流源输出电流IS，测量IS及相应的U2值，填入表5-5中。
●绘制转移特性曲线U2=f（IS），由线性部分求出转移电阻rm。
CCVS表5-5
IS（mA）
0
0.8
1.2
1.6
2.0
U2（V）
500.754uv
-7.999
-11.999
-15.999
-19.999
（2）IS=1mA，按表5-6调整RL，测量U2及IL值，填入表5-6中。
并绘制负载特性曲线U2=f（IL）。
CCVS表5-6
RL（KΩ）
1
2
10
30
100
∞
U2（V）
-9.999
-9.999
-9.999
-9.999
-9.999
-9.999
IL（mA）
-10.001
-4.999
-998.313u
-332.179u
-99.476u
-1.776u
4、受控源CCCS的转移特性IL=f（I1）及外特性IL=f（U2）。
（1）按图5-5接线，IS为可调恒流源。
RL取2KΩ。
●按表5-7调节恒流源的输出电流IS，测量相应的IL值，填入表5-7中。
●绘制IL=f（IS1）曲线，并由其线性部分求出转移电流比α。
CCCS表5-7
IS（mA）
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
IL（mA）
-1.0842pA
0.399486
0.799472
1.199
1.599
1.999
（2）IS=0.4mA，按表5-8调整RL，测量IL及U2值，填入表5-8中。
并绘制负载特性曲线IL=f（U2）曲线。
CCCS表5-8
RL（K）
0
0.1
0.2
10
16
30
IL（mA）
0.799472
0.799472
0.799472
0.799472
0.799472
0.799472
U2（V）
0.833fv
79.948m
159.887m
7.993
12.788
23.976
六、实验报告
1、根据实验数据，在方格纸上分别画出四种受控源的转移特性和负载特性曲线，并求出相应的转移参量。
2、对实验结果作合理分析和结论，总结对四种受控源的认识和理解。
实训十三 OTL功率放大器
一、实训目的
1.理解OTL功率放大器的工作原理。
2.学会OTL电路的调试及主要性能指标的测试方法。
二、实训电路
图13-1OTL功率放大器实训电路
三、实训设备与器件
序号
名称
型号与规格
数量
备注
1
直流稳压电源
＋5V
1路
实训台
2
函数信号发生器
1个
实训台
3
频率计
1个
实训台
4
双踪示波器
1台
自备
5
交流毫伏表
1只
自备
6
直流电压表
1只
实训台
7
直流毫安表
1只
实训台
8
电解电容
10uF、1000uF
各1个
DDZ-21
9
电解电容
100uF
2个
DDZ-21
10
三极管
3DG6、3DG12、3CG12
各1个
DDZ-21
11
二极管
1N4007
1个
DDZ-21
12
电阻
10、100、510、680、2.4k、3.3k
各1个
13
电位器
1k、100k
各1个
DDZ-12
四、实训内容与步骤
1.按照图13-1连接好OTL功率放大器实训电路。
2.将实训台上的＋5V直流稳压电源连接到实训线路上。
3.用直流电压表测中点UA电位，同时调节RW1电位器，使UA=2.5V。
4.在输入端加入频率为1kHz的正弦波信号，输入信号由零逐渐增大（大约10mV），输出端用示波器测试波形，调整RW2电位器，使IC2=IC3=5～10mA，此时如有削顶失真，再调RW1电位器和输入信号幅度，使之达到最大不失真状态。
5.测试静态工作点
关闭信号源，用直流电压表测量各级静态工作点，记入表13-1。
表13-1IC2=IC3=mAUA=2.5V
T1
T2
T3
UB（V）
UC（V）
UE（V）
注意：
①在调整RW2时，要注意旋转方向，不要调得过大，更不能开路，以免损坏输出管。
②输出管静态电流调好，如无特殊情况，不得随意旋动RW2的位置。
6.最大输出功率Pom和效率η的测试
（1）测量Pom
输入端接f=1kHz的正弦信号ui，输出端用示波器观察输出电压u0波形。
逐渐增大ui，使输出电压达到最大不失真输出，用交流毫伏表测出负载RL上的电压Uom,计算Pom。
（2）测量η
当输出电压为最大不失真输出时，读出直流毫安表中的电流值，此电流即为直流电源供给的平均电流IdC（有一定误差），由此可近似求得电源输出功率PE=UCCIdc，再根据上面测得的Pom，即可求出效率η。
五、实训总结
1.整理实训数据，计算静态工作点、最大不失真输出功率Pom、效率η等，并与理论值进行比较。
2.绘出所观察到的波形。
3.讨论实训中发生的问题及解决办法。
实验五场效应管放大器
一．实验目的
1．了解场效应管共源极放大器的性能特点。
2．掌握放大器主要性能指标的测试方法。
二．预习要求
1．复习场效应管共源极放大器的工作原理。
2．熟悉本实验中测量Au、Ri、Ro、fL、fH的方法。
三．实验原理
场效应管共源极放大器具有以下特点：
输入阻抗高，电压放大倍数较小。
场效应管在组成放大器时，需要由偏置+UDD
电路建立一个合适又稳定的静态工作点，由RdC2
于场效应管是电压控制器件，因此，它只需D
要给栅极加上合适的偏压，一般采用自给偏C1G
压的方法给栅极加上合适的偏压。
如图1所SRLUo
示的共源极放大器就是由N沟道结型场效应uiRGRSCS
管构成的自给偏压电路。
由于栅极电流IG近似为零，所以栅极电图1自偏压式场效应管共源极放大器
阻RG上的压降近似为零，栅极G与地同电位，即UG=0。
对结型场效应管来说，即使在UGS=0时，也存在漏极电流ID，因此在没有外加栅极电源的情况下，仍然有静态电流IDQ流经源极电阻RS，在源极电阻RS上产生压降US（US=IDQRS），使源极电位为正，结果在栅极与源极间形成一个负偏置电压：
UGSQ=UGQ–USQ=–IDQRS
（1）
这个偏置电压是由场效应管本身的电流IDQ产生的，所以称为自给偏压。
为了减小RS对交流信号的影响，可在RS两端并联一个交流旁路电容CS。
四．场效应管共源极放大器的直流与交流参数
1．场效应管共源极放大器的直流参数
为了使放大器正常工作，必须对场效应管放大器设置合适的静态工作点，场效应管放大器的静态工作点是指直流量UGSQ、IDQ和UDSQ。
静态工作点可采用图解法或计算法确定。
在本实验中采用计算法来确定静态工作点。
根据图1电路可得到如下静态时的关系式。
UDSQ=UDD–IDQ（RS+Rd）
（2）
UGSQ=–IDQRS（3）
（4）
将已知的UDD、RS、Rd、UP和IDSS代入以上方程，联立求解，就可算出静态工作点UGSQ、IDQ和UDSQ（UP和IDSS分别为夹断电压和漏极饱和电流）。
2．场效应管共源极放大器的交流参数
场效应管共源极放大器的交流参数可由下几个式子求出：
（1）电压放大倍数Au：
（5）
其中负号表示输出电压的相位与输入电压相反，rDS（约为几十千欧）是场效应管的动
态电阻。
由于结型场效应管的gm较小，若要提高电压放大倍数，则应增大Rd和RL，相应地也要提高电源电压UDD的值。
（2）输入电阻Ri：
（6）
（3）输出电阻Ro：
（7）
五．实验仪器设备
名称
型号或规格
数量
示波器
日立V—252
1
直流稳压电源
JWD—2
1
函数信号发生器
GFG－8020G（或8016G）
1
晶体管毫伏表
DA—16
1
万用表
YX—960TR或其它型号
1
六．实验内容及测试方法µA
DID
1．测量夹断电压UPGUDS=10V
按图2所示连接电路，改变UGS的大小，S
使ID=50μA。
此时测出UGS的值就得到夹断UGSV
电压UP的值。
即此时的UGS=UP。
结型场效
应管的UP为负，其绝对值一般小于9伏。
图2测量UP的电路
2．测量漏极饱和电流IDSSµA
按图3所示连接电路，UGS=0，UDS=10V，DIDSS
此时测出的漏极电流就是饱和漏极电流IDSS。
GUDS=10V
3DJ6型的IDSS<10mA。
S
3．在本实验中取IDQ=1.5mA，将IDQ和上
面测出来的夹断电压UP、饱和电流IDSS代入图3测量IDSS的电路
（4）式中，求出UGSQ。
然后利用公式：
求出跨导gm。
+UDD
4．按图4（图中元件值分别取：
Rd=3kΩ，RdC2
RL=20kΩ，RG=1MΩ，RS=100Ω，RW1=1kΩ，D
UDD=12V，C1=0.1μF，C2=10μF，CS=100μF），C1G
在实验板上安装和连接电路，检查无误后，接S
通直流电源，然后调节Rw1使Rd两端的电压R´SRLUo
为4.5V，则场效应管放大器的静态工作电流：
UiRGCS
RW1
图4场效应管共源极放大器
5．测量场效应管放大器的电压放大倍数Au：
输入f=1kHz，Ui=20mV的正弦波信号，用毫伏表在放大器的输出端测量输出电压Uo。
按下式算出电压放大倍数：
将上面算出的Au值与用（5）式算出的电压放大倍数相比较。
6．测量场效应管放大器的输入电阻Ri：
+UDD
按图5所示连接电路，先将输入信号Rd
Ui=20mV接到放大器的输入端，将开关C2
S1板向1点，测出此时放大器的输出电压1C1
Uo；然后将开关S1板向2点，在放大器的S1
输入端串接一个电位器RW2，输入信号电2RW2R´SRLUo
压Ui=20mV接到电位器RW2的一端，调USRGCS
节RW2，使放大器的输出电压U'o下降到UiRW1
Ui接1点时输出电压Uo的一半,即
U'o=Uo/2。
接着去掉输入信号Ui，用万
用表的10kΩ档测量电位器RW2的电阻值，图5场效应管放大器输入电阻测量电路
该阻值就是放大器的输入电阻Ri。
（图中：
RW2=2MΩ）
7．测量场效应管放大器的输出电阻Ro：
+UDD
按图6所示连接电路，保持输入电RdC2
压Ui=20mV，将开关S2断开，测出放
大器不接负载时的输出电压Uo；然后C1
将开关S2接通，在放大器的输出端接上S2
一个电位器RW3，调节RW3使放大器的R´SUo
输出电压U'o下降到开关S2断开时输出UiRGCSRW3
电压Uo的一半，即U'o=Uo/2。
然后再RW1
将开关S2断开，用万用表的1kΩ（或
100Ω）档测量电位器RW3的电阻值，该
阻值就是放大器的输出电阻Ro。
图6场效应管放大器输出阻抗测量电路
8．用示波器测量放大器的上、下限频率：
（RW3=10kΩ）
调节RW1，使IDQ=3mA，输入f=1kHz、Ui=20mV的正弦波信号，用示波器测出放大器的输出电压Uo。
调节示波器的“V/div”及其微调旋钮，使放大器输出波形的高度正好为五格。
然后保持输入信号Ui=20mV不变，逐渐升高放大器输入信号的频率，则输出波形的高度将会随着信号频率的升高而逐渐降低，当输出波形的高度降到原来高度的0.7时（即3.5格），信号发生器上所显示的频率就是被测放大器的上限频率fH。
用同样的方法，从1kHz开始，使放大器输出波形的高度正好为五格，保持输入信号Ui=20mV不变。
然后逐渐降低输入信号的频率，当输出波形的高度降到原来高度的0.7时（即3.5格），信号发生器上所显示的频率就是被测放大器的下限频率fL。
放大器的频带宽度为：
BW=Δf=fH-fL
七．实验报告要求
1．实验目的
2．实验仪器
3．标有元件值的电路原理图
4．各项指标参数的测量步骤
5．实验数据处理与实验结果分析
6．说明本实验中测量Ri、Ro的原理。
八．思考题
1．如何用万用表判断场效应管管脚？
2．如何利用图示仪测量场效应管的转移特性。
实验十三 低频功率放大器（Ⅰ）
─OTL功率放大器─
一、实验目的
1、进一步理解OTL功率放大器的工作原理
2、学会OTL电路的调试及主要性能指标的测试方法
二、实验原理
图16－1所示为OTL低频功率放大器。
其中由晶体三极管T1组成推动级（也称前置放大级），T2、T3是一对参数对称的NPN和PNP型晶体三极管，它们组成互补推挽OTL功放电路。
由于每一个管子都接成射极输出器形式，因此具
图16－1OTL功率放大器实验电路
有输出电阻低，负载能力强等优点，适合于作功率输出级。
T1管工作于甲类状态，它的集电极电流IC1由电位器RW1进行调节。
IC1的一部分流经电位器RW2及二极管D，给T2、T3提供偏压。
调节RW2，可以使T2、T3得到合适的静态电流而工作于甲、乙类状态，以克服交越失真。
静态时要求输出端中点A的电位
，可以通过调节RW1来实现，又由于RW1的一端接在A点，因此在电路中引入交、直流电压并联负反馈，
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