儀器內(nèi)阻、有源網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、學(xué)生序號(hào)6沖滬丿摻實(shí)驗(yàn)報(bào)告課程名稱：電路與模擬電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師:張冶沁成績(jī)： 實(shí)驗(yàn)名稱：儀器內(nèi)阻、有源網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)測(cè)量實(shí)驗(yàn)類型:電路實(shí)驗(yàn) 同組學(xué)生姓名： 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵螅ū靥睿?三、主要儀器設(shè)備（必填） 五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理七、討論、心得二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理（必填） 四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（必填）、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?、了解電壓表、電流表內(nèi)阻的測(cè)量方法；2、理解儀表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量誤差的影響；3、掌握修正儀表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量誤差影響的方法；4、驗(yàn)證戴維南定理和諾頓定理；5、驗(yàn)證電壓源與電流源相互進(jìn)行等效轉(zhuǎn)換的條件；6、了解實(shí)驗(yàn)時(shí)電源的非理想狀態(tài)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和原理儀表

2、內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響和修正儀表內(nèi)阻是指儀表在工作狀態(tài)下，在儀表兩個(gè)輸入端子之間所呈現(xiàn)的等效電阻或阻抗。在精確測(cè) 量中，必須考慮由于輸入電阻有限所引起的測(cè)量誤差。儀表內(nèi)阻的測(cè)量方法：1、萬用表直接測(cè)量2、伏安法3、半偏法儀表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量值的影響及修正方法使用內(nèi)阻為Rv的電壓表測(cè)量圖 所示電阻R2兩端的電壓值為 V，利用戴維南定理從電壓表兩 端將原電路簡(jiǎn)化，得到如圖（b）所示等效電路，其中 Uoc是待測(cè)的理想電壓值（表內(nèi)阻為無限大時(shí)測(cè) 量，應(yīng)該得到的電壓值），V是電壓表的指示值，等效電阻上的電壓降就是由于電壓表內(nèi)阻造成的誤卩=_差。電壓誤差的大小為兀:珀-z(a)(b)實(shí)驗(yàn)名稱： 姓名： 學(xué)號(hào)： 有

3、源網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)測(cè)量任何一個(gè)線性網(wǎng)絡(luò)，如果只研究其中一條支路的電壓和電流，則可將電路的其余部分看作是一個(gè) 含源的一端口網(wǎng)絡(luò)。這時(shí)可用一個(gè)等效電壓源來代替其對(duì)外部電路的作用，該電壓源的電動(dòng)勢(shì)等于這 個(gè)含源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓，其等效內(nèi)阻等于這個(gè)含源一端口網(wǎng)絡(luò)中各電源均為零時(shí)的無源一端口網(wǎng)絡(luò)的入端電阻，這個(gè)結(jié)論就是戴維南定理。如果這個(gè)含源一端口網(wǎng)絡(luò)用等效電流源來代替，其等效電流就等于這個(gè)含源一端口網(wǎng)絡(luò)的短路電流，其等效內(nèi)電導(dǎo)等于這個(gè)含源一端口網(wǎng)絡(luò)各電源均為零時(shí)的無源一端口網(wǎng)絡(luò)的入端電導(dǎo)，這個(gè)結(jié)論 就是諾頓定理。實(shí)驗(yàn)電路圖:為計(jì)算依據(jù)335 Q，下面以此將A、B兩端左側(cè)電路做戴維南等效，理論計(jì)算求得

4、等效電壓為 將A、B兩端左側(cè)電路做諾頓等效，理論計(jì)算求得等效電流為US=10.7，等效電阻為Rf335 QI s=31.9mA,等效電阻為 Ri=335 Q三、主要儀器設(shè)備MES-1電工實(shí)驗(yàn)臺(tái)直流部分相關(guān)儀表：雙路直流電壓源、直流電流源、直流電壓表、直流電流表MY61萬用表實(shí)驗(yàn)板四、操作方法和實(shí)驗(yàn)步驟A、實(shí)驗(yàn)原理1任務(wù)：1、分別測(cè)量直流微安表和直流電壓表的內(nèi)阻值。實(shí)驗(yàn)名稱： 姓名： 學(xué)號(hào)： 2、測(cè)量圖7-2-4中各元件上的電壓和各支路的電流，其中Us 9V, Is疋28mA R1的標(biāo)稱值為180 Q ,R2的標(biāo)稱值為150Q。圖中元件電壓用直流電壓表測(cè)量，各支路電流用直流微安表測(cè)量。測(cè)量數(shù)據(jù)表

5、 格自擬。3、據(jù)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備條件，選擇合適的方法，分別修正各電表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響。4、分析實(shí)驗(yàn)任務(wù)2中由于電表內(nèi)阻對(duì)測(cè)量產(chǎn)生的誤差。B實(shí)驗(yàn)原理2任務(wù)：1、 按圖7-5-1 （b）接線，改變可調(diào)電阻R測(cè)量Uab和 Ir的關(guān)系曲線，特別注意要測(cè)出R*及R=0時(shí)的電壓和電流。（任務(wù)1）2、測(cè)量無源一端口網(wǎng)絡(luò)的入端電阻。將電流源開路，同時(shí)將電壓源短路，再將負(fù)載電阻開路，用伏安法或直接用萬用表測(cè)量 A B兩點(diǎn)間的電阻，即為該網(wǎng)絡(luò)的入端電阻RAB3、 將A、B兩端左側(cè)電路做戴維南等效（請(qǐng)繪制等效電路圖），重復(fù)測(cè)量Uxb和I r的關(guān)系曲線并與任務(wù)1所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證戴維南定理。（任務(wù)2）4、 將

6、A B兩端左側(cè)電路做諾頓等效（請(qǐng)繪制等效電路圖），重復(fù)測(cè)量Ub和Ir的關(guān)系曲線，并與任務(wù)1所測(cè)得的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證諾頓定理。（任務(wù)3）五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和處理1.測(cè)量直流微安表和電壓表的內(nèi)阻值用數(shù)字式萬用表測(cè)量直流微安表內(nèi)阻（短接示數(shù)0.5 Q）直流微安表量程/mA2202002000內(nèi)阻測(cè)量值/量程9.9 Q /200 Q1.7 Q /200 Q1.6 Q /200 Q0.7 Q /200 Q修正內(nèi)阻測(cè)量值/量程9.4 Q /200 Q1.2 Q /200 Q1.1 Q /200Q0.2 Q /200 Q測(cè)量不確定度/ Q (0.8%*9.4+0.1*3) (0.8%*1.2+0.1*3)

7、(0.8%*1.1+0.1*3) (0.8%*0.2+0.1*3)測(cè)量結(jié)果/Q9.4 0.41.2 0.31.1 0.30.2 0.3用數(shù)字式萬用表測(cè)量直流電壓表內(nèi)阻（短接示數(shù)過小故忽略）直流電壓表量程/V0.2220200內(nèi)阻測(cè)量值/量程55.8k Q /200k Q5.52M Q /20M Q5.51M Q /20M Q5.05M Q /20M Q測(cè)量不確定度/ Q (0.8%*55.8k+100*1) (1%*5.52M +0.01M*1) (1%*5.51M+0.01M*1) (1%*5.05M+0.01M*1)測(cè)量結(jié)果/Q(55.8 0.5)k(5.52 0.06)M(5.51 0.

8、06)M(5.05 0.06)M2.測(cè)量圖7-2-4中各元件上的電壓和電流I 1/量程12/量程Ui/量程U2/量程14.49mA/20mA42.3mA/200mA2.60V/20V6.35V/20V按照?qǐng)D7-2-4接線，調(diào)整穩(wěn)壓源 US=9V,恒流源ls=28mA用直流電壓表和直流微安表測(cè)得3.按右圖接線，分別測(cè)量原電路和戴維南、諾頓等效電路的伏安特性原電路伏安特性，并測(cè)得入端電阻FAb=349Q，負(fù)載為1685Q時(shí)電壓源被倒灌，示數(shù)為 8VR/ Q03005008001000300050008000INFINITYU/V/5.16.517.698.179.8610.2810.5310.87

9、I/mA31.816.812.89.483.11.91.2/戴維南等效電路伏安特性，按照之前的測(cè)量結(jié)果，等效電壓為U=10.87V，等效電阻為Fd=349Q:Rd ： ： ： A ：；1 ： R| ：Ikn；R/ Q03005008001000300050008000INFINITYU/V/5.036.427.608.099.8010.2210.4810.93I/mA30.916.612.79.37.93.11.91.2/諾頓等效電路伏安特性，按照之前的測(cè)量結(jié)果，等效電流為ls=31.8mA,等效電阻為 R=349QR/ Q03005008001000300050008000INFINITYU

10、/V/5.006.387.558.049.7310.1610.4110.90I/mA30.716.512.69.37.93.11.91.2/六、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析1.經(jīng)過對(duì)比查閱直流微安表和電壓表的技術(shù)手冊(cè)，測(cè)量的內(nèi)阻值在相應(yīng)的檔位上和廠家標(biāo)注的內(nèi)阻值比較接近，萬用表測(cè)電阻誤差很小，可以認(rèn)為測(cè)量結(jié)果較為可靠。I 1/mA12/mAU1/VU/V測(cè)量值14.4942.32.606.35理論值14.5542.552.626.382.實(shí)驗(yàn)過程中，恒流源和穩(wěn)壓源輸出基本穩(wěn)定，將測(cè)得的電流和電壓值和理論計(jì)算值進(jìn)行比較:RVZR2電壓表兩端得到的電壓測(cè)量等效電路如右圖：其中U是電壓表測(cè)得的電壓值，實(shí)際為電表內(nèi)

11、阻的上的電壓, 由此得電壓表內(nèi)阻造成的誤差為根據(jù)前面測(cè)得數(shù)據(jù)，20V量程下電壓表的內(nèi)阻為 5.51MQ，代入公式得修正值：A Ui=-3.86 X 10-5V , A U2=-9.43X 10-5V修正量過小，可以忽略，而實(shí)際上因?yàn)殡妷罕韮?nèi)阻比等效電阻大4個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)電路基本沒有影響，測(cè)得的數(shù)據(jù)基本和理論值一致，剩下微小的誤差可以認(rèn)為是偶然誤差。電流表兩端得到的電流測(cè)量等效電路如右圖：胃一恥其中I是電流表測(cè)得的電流值，實(shí)際為經(jīng)過電流表內(nèi)阻的電流, 由此得電流表內(nèi)阻造成的誤差為根據(jù)前面測(cè)得數(shù)據(jù)，20mA和200mA下電流表內(nèi)阻分別為 1.2 和1.1 Q，帶入公式得修正值:A 11 =-0.05

12、mA , A 12=-0.14mA因?yàn)殡娏鞅韮?nèi)阻和等效電阻相差在2個(gè)數(shù)量級(jí)左右，對(duì)電路有輕微影響，有必要進(jìn)行修正，修正之后I 1=14.54mA, l2=42.44mA,與理論值更加接近了，剩下的微小誤差可以認(rèn)為是偶然誤差。I 1/mA12/mAU1/VU/V修正值14.5442.442.606.35理論值14.5542.552.626.38實(shí)驗(yàn)誤差0.010.110.020.033.首先發(fā)現(xiàn)當(dāng)負(fù)載電阻達(dá)到約 1685 Q時(shí)電壓源被倒灌，這是由于實(shí)驗(yàn)室電壓源并非是理想電壓源, 當(dāng)負(fù)載達(dá)到一定大小時(shí)，電流將會(huì)流入電壓源，造成其電壓升高，此時(shí)給電壓源并聯(lián)一個(gè)大阻值 的電阻可以保護(hù)電壓源并維持電路正

13、常工作。犀電路伏安待性3530250 5 02 11戴維商電路伏安特性諾鎖電路伏安特性3025201510lb1，表明回歸系數(shù)準(zhǔn)確度較高，對(duì)兩斜率截距戴維南電路和原電路誤差值（絕對(duì)值）0.07720.887相對(duì)誤差2.65%2.79%諾頓電路和原電路誤差值（絕對(duì)值）0.08221.095相對(duì)誤差2.82%3.45%根據(jù)測(cè)得的數(shù)據(jù)對(duì)三個(gè)電路分別進(jìn)行擬合，相關(guān)系數(shù)基本為 種等效電路的擬合系數(shù)和原電路進(jìn)行對(duì)比：本次實(shí)驗(yàn)中，可能由于電表接觸原因，以及電路中電阻的不穩(wěn)定，未能達(dá)到很高的精度。但總體而言，誤差較小，說明在誤差允許范圍內(nèi)，戴維南電路和諾頓電路和原電路等效。 戴維南等效和諾頓等效僅適用于含源一

14、端口線性網(wǎng)絡(luò)，且戴維南等效不適用于網(wǎng)絡(luò)為理想電流源的情況，諾頓等效不適用于網(wǎng)絡(luò)為理想電壓源的情況。七、討論、心得通過本次實(shí)驗(yàn)，我加深了對(duì)電壓表和電流表測(cè)量誤差的理解，大致了解了它們的內(nèi)阻范圍，因此在選 用電表以及選擇內(nèi)外接方式的時(shí)候都需要考慮被測(cè)電路電阻和電表內(nèi)阻的大小關(guān)系，同時(shí)也了解了簡(jiǎn)單的修正方法。對(duì)戴維南、諾頓定理的驗(yàn)證讓我更加熟悉了這兩種電路分析理論的本質(zhì)，也見證了它們?cè)趯?shí)際電路中 應(yīng)用的有效性。AU1DC It?5 055Lf2 DC IflMOhmKMKlMultisim實(shí)驗(yàn)仿真原電路仿真測(cè)量等效電阻（電流源斷路，電壓源短路）得等效 電阻335 Q ;恢復(fù)電源后測(cè)得開路電壓為10.7V，短路電流為31.94mA再按照下圖仿真測(cè)量電壓和電流得n a XaAt :：3琲flW ；10 7V:5150，Ri KiriW-r-.UN I or lOMOhra:_L *1二 W ：T；： ; R2 Wr516Q IVMdltinneter-XMM1 I335 OhmS6t. . r5 055SK(?y=A: IjIWDC 1e-0090hm11 ： lR1 ：.：3-1 DC OMOhni:R/ Q3005008001000300050008000U/V5.0556.4077.5418.0159.62510.02710.269I/mA17139.