长江大学：《电路与系统实验》课程教学课件（PPT讲稿）3.单口网络的测试及等效电路

单口网络的测试及等效电路二、实验目的1.1.学习单口网络外特性的测量方法1.2.测量单口网络等效参数，验证戴维南定理1.3、半压法和零示法等典型掌握有源二端网络的伏安法、的电路参数测量方法2.实验设备与实验器材直流稳压电源2.1、2.2、模拟电路实验箱或电路板2.3.数字万用表及可调电阻（电位器）等2.4.附：有关仪器的使用说明2025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 1 二、单口网络的测试及等效电路 2.1、直流稳压电源。 2.2、模拟电路实验箱或电路板。 2.3、数字万用表及可调电阻（电位器）等。 2.4、附：有关仪器的使用说明。 1、实验目的 2、实验设备与实验器材 1.1、学习单口网络外特性的测量方法。 1.2、测量单口网络等效参数，验证戴维南定理。 1.3、掌握有源二端网络的伏安法、半压法和零示法等典型 的电路参数测量方法

1）直流稳压电源图-1SS3323直流电源使用说明SUINGTMSS3323可跟踪直流稳定电源一3C设定设定3.2福输出输出CH1/CH2电流联接按键电流电压电压按左键：指示指示电源串联按两键：电源井联IOUTPUTCH3VOLTAGECURRENTVOLTAGECURRENTNDEPO显示V电压电流电压电流选择旋钮旋钮旋钮旋钮CeSERESPARIPARALLELCHICH2输出SLAVEMASTERITRACKING开关GNDCHI-CH2++VOLTAGI电源GNa32V/3A开关0-32V输出2输出1输出3长江大学龙从玉2025/11/15

2 电源 开关 输出 开关 电压 旋钮 电压 旋钮 电流 旋钮 电流 旋钮 输出3 电压 指示 电压 指示 设定 电流输出 电流 1）直流稳压电源 SS3323直流电源使用说明 图-1 设定 电流输出 电流 CH3 显示 选择 2025/11/15 长江大学 龙从玉 2 输出2 输出1 CH1/CH2 联接按键 按左键: 电源串联 按两键:电 源并联

3、实验原理3.1、！单口网络的外特性任何二端元件的外特性都可用该元件的端电压与通过该元件的电流的函数关系：/=f(u）来表示。关系曲线一伏安特性曲线单口网络外特性用实际电压源代换，其伏安关系：U=Us-Rsl3.2、戴维南定理：任何线性有源二端电路都可以用一个电压源UTH与电阻RTH串联的等效电路代换，其中电压源UTH大小就是有源二端电路的开路电压Uoc：电阻RTH大小是有源二端电路除去电源的等效电阻Ro戴维南电路有源RTPO0二端网络戴维南DuO定理的验证.图-1戴维南定理示意图32025/11/15长江大学龙从玉

戴 维 南 电 路 2025/11/15 长江大学 龙从玉 3 3.2 、戴维南定理：任何线性有源二端电路都可以用一个电压 源UTH与电阻RTH串联的等效电路代换，其中电压源UTH大小就 是有源二端电路的开路电压UOC；电阻RTH大小是有源二端电 路除去电源的等效电阻RO 。 图-1 戴维南定理示意图 3.1、单口网络的外特性 任何二端元件的外特性都可用该元件的端电压与通过该元件 的电流的函数关系：I=f(u)来表示。关系曲线—伏安特性曲线。 单口网络外特性用实际电压源代换，其伏安关系:U=US-RSI。 3、实验原理 有源 二端 网络 a b UOC ＋ UTH － RTH UOC a b 戴维南 定理的验证 RL I RL I

3.3、线性有源单口网络等效参数的测量方法1）伏安法测量单口网络内阻Ro：在改变外接电阻的状态下测量二端网络端口的外特性-伏安曲线如图-2，此特性曲线的斜率tan=△U/N/为此二端网络内阻Ro即 : Ro=△U/N Uoc事实上，开路电压法与短路电流法是伏安法的两个特殊测量点-短路法的使用前，应了解网络特性，防止因短路对Isc内网络的损坏O0图-2有源二端网络伏安特性曲线分别测量二端网络端口开路电压2）开路电压短路电流法-Uoc，测量端口短路电流Isc则等效电阻：Ro=△U/N/=Uoc/Isc，如图-2。2025/11/15长江大学龙从玉4

2025/11/15 长江大学 龙从玉 4 1）伏安法测量单口网络内阻RO：在改变外接电阻的状态下， 测量二端网络端口的外特性-伏安曲线如图-2，此特性曲线的斜 率tanφ=∆U/∆I 为此二端网络内阻RO 即：RO=∆U/∆I 。 图-2 有源二端网络伏安特性曲线 △I △U 3.3、线性有源单口网络等效参数的测量方法 0 I U 2）开路电压、短路电流法:分别测量二端网络端口开路电压 UOC，测量端口短路电流ISC。 则等效电阻：RO =∆U/∆I =UOC/ISC，如图-2。 U0C ISC A B 事实上，开路电压法与 短路电流法是伏安法的两个 特殊测量点。 短路法的使用前，应了 解网络特性，防止因短路对 内网络的损坏

3.3、线性有源单口网络等效参数的测量方法3）半压法测量网络内阻Ro：调节二端网络端口所外接电阻值RL，使UL'=Uocl2，测量相应的RL值，则Ro=RL'，如图-3半压法是最常用的网路内阻测量法4）零示法测量Uoc：调节与单口网络并联的可调电源电压使二者的电压差V=0，测量相应UL值，UL=UoC。如图-4。零示法通常用来测量高内阻或小电流网络端口电压.UV=0有源有源可调RL00二端二端电源UL=Uoc/2网络网络UsRL'=Rob图-4零示法去测开路电压Uoc图-3半压法测输出电阻Ro上述两种间接测量法又称替代测量法52025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 5 4）零示法测量UOC：调节与单口网络并联的可调电源电压， 使二者的电压差V=0，测量相应UL值，UL=UOC。如图-4。 零示法通常用来测量高内阻或小电流网络端口电压。 3） 半压法测量网络内阻RO：调节二端网络端口所外接电阻 值RL，使 UL’ =UOC/2，测量相应的RL’ 值，则RO=RL ’，如图-3。 半压法是最常用的网路内阻测量法。 3.3、线性有源单口网络等效参数的测量方法 UL=UOC/2 RL’ =RO 图-3 半压法 测输出电阻RO 有源 二端 网络 可调 电源 US V=0 图-4 零示法 测开路电压UOC 有源 二端 网络 a b UOC RL I UL 上述两种间接测量法又称替代测量法

实验内容与实验步骤R22k-a4.1、单口网络等效参数测量R4R5R3一电路如图-5。开路法测量开3k5.1k3k路电压Uoc，半压法等效电1kR1R阻Ro，记录在表-1中￥表-1单口网络等效参数测量表Us2Us18vUoc/ VRo/kQ测试参数12v条件ORL=00U=Uoc/2b测量值图-5单口网络参数与特性测量电路4.2、不有源单口网络的伏安特性测量。改变RL阻值，测量单口网络的伏安特性。并根据测量值作其伏安特性曲线表-2有源单口网络伏安特性测量表01K2K3K5.1K10k标称值80RL=RoRL测量值0UN测量值Uoc=Uoc/2=0VmA实验值Isc=6长江大学龙从玉2025/11/15

2025/11/15 长江大学 龙从玉 6 表-2 有源单口网络伏安特性测量表 RL 标称值 0 1K 2K 3K 5.1K 10k ∞ RL=R0 测量值 U/V 测量值 0 U0C= U0C/2= I/mA 实验值 ISC= 0 4.2、有源单口网络的伏安特性测量。改变RL阻值，测量单口网 络的伏安 特性。并根据测量值作其伏安特性曲线。 V 表-1单口网络等效参数测量表 测试参数 U0C/ V RO/kΩ 条件 RL=∞ U=UOC/2 测量值 图- 5 单口网络参数与特性测量电路 ＋a ＋ US1 - 12v －b R1 ＋ US2 - 8v R4 R5 R2 R3 1k 2k 3k 5.1k 3k 4、实验内容与实验步骤 RL 4.1、单口网络等效参数测量 电路如图-5。开路法测量开 路电压UOC ，半压法等效电 阻RO，记录在表-1 中

4.3、戴维南等效电路的外特性测量用电压源UTH=UoC，电阻RTH=Ro戴维南电路的戴维南等效电路代换有源单口网络RT改变外电阻RL的大小，测量等效电路的伏安特性，作出戴维南等效电路的伏安特性曲线注意：戴维南电路中的UTH是单口网络的开路电压Uoc，不是网络内实际电压源Us！图-6戴维南电路伏安特性测量电路V、Ro=表-3戴维南等效电路的伏安特性测量表UTH=01K2K3K5.1K10k标称值8RL测量值0UNUoc=测量值0I/mA实验值Isc=比较有源二端网络的伏安特性与戴维南等效电路的伏安特4.4.性曲线。验证戴维南定理。分析误差产生的原因72025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 7 4.3、戴维南等效电路的外特性测量 图- 6 戴维南电路伏安特性测量电路 用电压源 UTH= UOC，电阻RTH=RO 的戴维南等效电路代换有源单口网络。 改变外电阻RL的大小，测量等效电路 的伏安特性，作出戴维南等效电路的 伏安特性曲线。 注意：戴维南电路中的UTH是单口网络的开路 电压UOC，不是网络内实际电压源Us！ 表- 3 戴维南等效电路的伏安特性测量表 UTH= V、RO= RL 标称值 0 1K 2K 3K 5.1K 10k ∞ 测量值 U/V 测量值 0 U0C= I /mA 实验值 ISC= 0 4.4、比较有源二端网络的伏安特性与戴维南等效电路的伏安特 性曲线。验证戴维南定理。分析误差产生的原因！ 戴 维 南 电 路 ＋ UTH － RTH UOC a b RL I

5、实验注意事项5.1、欲用欧姆表测量有源二端网络的等效电阻Ro，必须先除去其内部电源！（切断电压源，再将该处两点短接）5.2、半压法测量有源二端网络等效电阻时，先调负载电阻RL使UL=Uoc/2，再用电阻档测出此时的负载电阻RL，Ro=RL。5.3、量戴维南等效电路的电压源UTH要用有源二端网络的开路电压Uoc，不可用有源二端网内的实际电源电压Us！!！5.4、在实验电路图中要标注电压源与各个电阻的参数值！6实验报告要求6.1.根据实验数据，分别绘出有源二端网络与戴维南等效电路的伏安特性曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误差的原因。6.2、用几种方法测量所得的开路电压Uc与等效电阻Ro与电路理论计算的结果作比较，分析、归纳、总结实验结果6.3、分别阐述有源二端网络各种测量方法的适用范围82025/11/15长江大学龙从玉

2025/11/15 长江大学 龙从玉 8 6.1、根据实验数据，分别绘出有源二端网络与戴维南等效电 路的伏安特性曲线，验证戴维南定理的正确性，并分析产生误 差的原因。 6.2、用几种方法测量所得的开路电压Uoc与等效电阻R0与电路 理论计算的结果作比较，分析、归纳、总结实验结果。 6.3、分别阐述有源二端网络各种测量方法的适用范围。 5.1、欲用欧姆表测量有源二端网络的等效电阻Ro，必须先除 去其内部电源！（切断电压源，再将该处两点短接）。 5.2、半压法测量有源二端网络等效电阻时，先调负载电阻RL， 使UL=UOC/2，再用电阻档测出此时的负载电阻RL，Ro=RL。 5.3、戴维南等效电路的电压源UTH要用有源二端网络的开路 电压UOC，不可用有源二端网内的实际电源电压Us!!! 5.4、在实验电路图中要标注电压源与各个电阻的参数值！ 5、实验注意事项 6、实验报告要求

33239图8直店8.0V12V0324附、模拟电路实验箱中直流电源接法VA翼双正电源接法GND为负极右下角元件展示区元器件展示区O-电位话电源指示电源指示92025/11/15长江大学龙从玉

双正电源接法 GND为负极 2025/11/15 长江大学 龙从玉 9 8.0V 12V 电源 开关 附、模拟电路实验箱中直流电源接法 电源 开关 右下角元件展示区