線性與非線性電阻伏安特性戴維寧和諾頓分析PPT課件

1、一、DF1731S直流穩(wěn)壓電源電源開關(guān)限流調(diào)節(jié)旋鈕輸出電壓/電流表電表轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出方式轉(zhuǎn)換開關(guān)輸出電壓調(diào)節(jié)旋鈕輸出電壓負(fù)端輸出電壓正端儀器外殼接地端正常輸出電壓指示燈限流狀態(tài)指示燈第1頁(yè)/共29頁(yè)DF1731S直流穩(wěn)壓電源 使用注意事項(xiàng)：使用注意事項(xiàng)：輸出不可短路。輸出不可短路。接入電路時(shí)不可接錯(cuò)極性，務(wù)必認(rèn)清接接入電路時(shí)不可接錯(cuò)極性，務(wù)必認(rèn)清接線柱上方的線柱上方的“+”、“-”號(hào)。號(hào)。電壓表指示精度差，輸出電壓值以萬(wàn)用電壓表指示精度差，輸出電壓值以萬(wàn)用表測(cè)量為準(zhǔn)。表測(cè)量為準(zhǔn)。CC燈亮?xí)r，已進(jìn)入限流狀態(tài)，輸出電壓燈亮?xí)r，已進(jìn)入限流狀態(tài)，輸出電壓將下降。將下降。第2頁(yè)/共29頁(yè)DF1731S直流

2、穩(wěn)壓電源調(diào)節(jié)限流的方法調(diào)節(jié)限流的方法調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)“VOLTAGE”鈕，使輸出電壓為鈕，使輸出電壓為23V?！癈URRENT”鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底（鈕逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到底（“CC”燈亮此燈亮此時(shí)輸出電流時(shí)輸出電流=0）。）。萬(wàn)用表置相應(yīng)電流檔后插入穩(wěn)壓源輸出插座（注萬(wàn)用表置相應(yīng)電流檔后插入穩(wěn)壓源輸出插座（注意極性）。意極性）。調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)“CURRENT”鈕，使電流表讀數(shù)為所需限流鈕，使電流表讀數(shù)為所需限流值后取下表棒（值后取下表棒（“CC”燈滅，燈滅，“CV”燈亮）。燈亮）。重調(diào)重調(diào)“VOLTAGE”鈕，使輸出電壓符合實(shí)驗(yàn)所鈕，使輸出電壓符合實(shí)驗(yàn)所需電壓值。需電壓值。第3頁(yè)/共29頁(yè)二、線性與非線性電阻伏安特性

3、實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 原原 理理l在以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)的在以電壓為橫坐標(biāo)，電流為縱坐標(biāo)的平面上，非線性器件的伏安特性曲線平面上，非線性器件的伏安特性曲線不是一條通過不是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)坐標(biāo)原點(diǎn)的的直線直線。即其。即其電壓與電流的比值不是常數(shù)。因此，電壓與電流的比值不是常數(shù)。因此，通常情況下用它的伏安特性曲線來(lái)表通常情況下用它的伏安特性曲線來(lái)表示其特性。線性和非線性伏安特性曲示其特性。線性和非線性伏安特性曲線分別如圖線分別如圖a和和b所示。所示。第4頁(yè)/共29頁(yè)線性與非線性電阻伏安特性圖圖a a 線性器件伏安特性曲線線性器件伏安特性曲線圖圖b b 非線性器件二極管的伏安特性曲線非線性器件二極管的

4、伏安特性曲線正向?qū)▔航礦B反向擊穿電壓VBR正向?qū)▔航礦B：0.3V（鍺管）、0.7V（硅管）、 1.52.3V（發(fā)光管）反向擊穿電壓VBR：幾伏幾百伏第5頁(yè)/共29頁(yè)用萬(wàn)用表判斷二極管的極性用萬(wàn)用表判斷二極管的極性 此時(shí)發(fā)光二極管不亮，此時(shí)發(fā)光二極管不亮，說明沒有導(dǎo)通。說明沒有導(dǎo)通。 調(diào)換兩管腳測(cè)量調(diào)換兩管腳測(cè)量此時(shí)發(fā)光二極管發(fā)光，說明已導(dǎo)通，此時(shí)發(fā)光二極管發(fā)光，說明已導(dǎo)通，紅表筆接的是二極管的正極紅表筆接的是二極管的正極。第6頁(yè)/共29頁(yè)穩(wěn)壓管正、反向特性 穩(wěn)壓管的特性是接正向電壓時(shí)其等效穩(wěn)壓管的特性是接正向電壓時(shí)其等效電阻很小，且電流在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，電阻很小，且電流在較大范圍內(nèi)變

5、化時(shí)，其正向電壓變化量很小。接反向電壓時(shí)等其正向電壓變化量很小。接反向電壓時(shí)等效電阻很大，且電壓在較大范圍內(nèi)變化時(shí)效電阻很大，且電壓在較大范圍內(nèi)變化時(shí)，反向電流變化量很小，當(dāng)達(dá)到某一電壓，反向電流變化量很小，當(dāng)達(dá)到某一電壓時(shí)，電流會(huì)增加很快，此時(shí)電壓在一定范時(shí)，電流會(huì)增加很快，此時(shí)電壓在一定范圍內(nèi)基本不變。若能控制電流在一定范圍圍內(nèi)基本不變。若能控制電流在一定范圍內(nèi)，這就是所謂的穩(wěn)壓。內(nèi)，這就是所謂的穩(wěn)壓。第7頁(yè)/共29頁(yè)穩(wěn)壓管正、反向連接圖圖2-4-1 2-4-1 穩(wěn)壓管正、反向連接穩(wěn)壓管正、反向連接限流電阻保證穩(wěn)壓管在正向狀態(tài)下，不因正向電阻小導(dǎo)致電流過大燒毀管子限流電阻，保證穩(wěn)壓管在反向

6、狀態(tài)下，控制反向電流不至于過大擊穿管子，導(dǎo)致管子損壞第8頁(yè)/共29頁(yè) 按圖按圖1電路接線，按電路接線，按表表1給定的電壓值測(cè)量對(duì)給定的電壓值測(cè)量對(duì)應(yīng)的電流值，數(shù)據(jù)記錄應(yīng)的電流值，數(shù)據(jù)記錄于表于表1中。中。1 1、測(cè)電阻伏安特性、測(cè)電阻伏安特性 表表 1 1UR(V)00.511.522.533.544.5IR(mA) 0圖圖1 1 線性電阻測(cè)量電路線性電阻測(cè)量電路第9頁(yè)/共29頁(yè)（1）按圖）按圖2(a)電路接線，電路接線，按表按表2(a)給定的電壓值給定的電壓值測(cè)量發(fā)光二極管的正向測(cè)量發(fā)光二極管的正向特性，電流值記錄于表特性，電流值記錄于表2(a)中。中。2 2、測(cè)發(fā)光二極管伏安特性、測(cè)發(fā)光二

7、極管伏安特性 表表 2 2（a a）Id(mA) 013571012151820Ud(V)0圖圖2(a) 2(a) 正向測(cè)量電路正向測(cè)量電路第10頁(yè)/共29頁(yè)實(shí)驗(yàn)箱上的實(shí)驗(yàn)箱上的 接接 線線 示意圖：示意圖：第11頁(yè)/共29頁(yè)（2）按圖）按圖2(b)電路接電路接線，按表線，按表2(b)給定的給定的電壓值測(cè)量發(fā)光二極電壓值測(cè)量發(fā)光二極管的反向特性，電流管的反向特性，電流值記錄于表值記錄于表2(b)中。中。表表 2(b)2(b)Ud(V)0-1-2-3-5-10-20Id(uA)0測(cè)發(fā)光二極管伏安特性測(cè)發(fā)光二極管伏安特性 圖圖2(b)2(b)反向測(cè)量電路反向測(cè)量電路第12頁(yè)/共29頁(yè)提問：流過電流

8、表的讀數(shù)與流過發(fā)光二極管的電流是否一致?；卮穑菏遣灰恢碌?。原因是電壓表上有內(nèi)阻=10V20K20K=200K=200K，有一定的分流作用。但是，由于發(fā)光二極管的正向電阻很小只有幾十或幾百，R R電表內(nèi)阻RR二極管內(nèi)阻其分流作用很小可以忽略不計(jì)。這時(shí)，可認(rèn)為流過電流表的讀數(shù)與流過發(fā)光二極管的電流是一致。第13頁(yè)/共29頁(yè)（1）按圖3(a) 電路接線，根據(jù)表3(a)給定的電壓值，測(cè)量穩(wěn)壓管的正向特性，數(shù)據(jù)記錄于表2 3(a)中。3.3.測(cè)穩(wěn)壓管的伏安特性測(cè)穩(wěn)壓管的伏安特性 圖圖3(a)3(a)正向測(cè)量電路正向測(cè)量電路表表 3(a)Id(mA) 013571012151820Ud(V)0第14頁(yè)/共

9、29頁(yè)提問：電壓表的讀數(shù)與穩(wěn)壓管上的電壓是否一致?；卮穑菏遣灰恢碌?。原因是電流表上有內(nèi)阻=0.25V/25mA=10/25mA=10，有一定的分壓作用。但是，由于穩(wěn)壓管的反向?qū)娮韬艽笾挥袔装貹 K或幾M M，R R電表內(nèi)阻RR穩(wěn)壓管反向內(nèi)阻其分壓作用很小可以忽略不計(jì)。這時(shí)，可認(rèn)為電壓表的讀數(shù)與穩(wěn)壓管上的電壓基本上是一致的。第15頁(yè)/共29頁(yè)（2）按圖3(b)電路接線，先按表3(b)給定的電壓值，測(cè)量穩(wěn)壓管的反向電流，然后按給定的電流值測(cè)量反向電壓記錄于表3(b)中。測(cè)穩(wěn)壓管的伏安特性測(cè)穩(wěn)壓管的伏安特性 圖圖3(b)3(b)反向測(cè)量電路反向測(cè)量電路表表3(b)3(b)Ud(V)0-1-5Id

10、(uA)0-1-2-3-4-5-7-10-12-15-20第16頁(yè)/共29頁(yè)4 4、繪制伏安特性曲線、繪制伏安特性曲線 根據(jù)實(shí)際測(cè)量的數(shù)據(jù)，繪制電阻、發(fā)光二極管和穩(wěn)壓管的伏安特性曲線。 第17頁(yè)/共29頁(yè) 測(cè)量發(fā)光管和穩(wěn)壓二極管的正反向特性時(shí)，要弄清楚它們的正極和負(fù)極。 需用兩塊萬(wàn)用表，一塊作為電流表串聯(lián)在電路中，一塊作為電壓表，并聯(lián)在電路中，要注意正、反向時(shí)的表的連接。4 4、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 第18頁(yè)/共29頁(yè)19三、戴維寧定理與諾頓定理三、戴維寧定理與諾頓定理代維寧定理指出，任何一個(gè)線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)，對(duì)代維寧定理指出，任何一個(gè)線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外部電路來(lái)說，總可以用一個(gè)理

11、想電壓源與電阻串聯(lián)外部電路來(lái)說，總可以用一個(gè)理想電壓源與電阻串聯(lián)組合來(lái)代替。其理想電壓源的電壓等于原網(wǎng)絡(luò)端口的組合來(lái)代替。其理想電壓源的電壓等于原網(wǎng)絡(luò)端口的開路電壓開路電壓Uoc，電阻等于原網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源為零值，電阻等于原網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源為零值時(shí)的入端等效電阻時(shí)的入端等效電阻Req。諾頓定理是代維寧定理的對(duì)偶形式，它指出任何一個(gè)諾頓定理是代維寧定理的對(duì)偶形式，它指出任何一個(gè)線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外部電路來(lái)說，總可以用一線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外部電路來(lái)說，總可以用一個(gè)理想電流源與電導(dǎo)并聯(lián)組合來(lái)代替。其理想電流源個(gè)理想電流源與電導(dǎo)并聯(lián)組合來(lái)代替。其理想電流源的電流等于原網(wǎng)絡(luò)端口的短路電流的電流等

12、于原網(wǎng)絡(luò)端口的短路電流Isc，電導(dǎo)等于原網(wǎng)，電導(dǎo)等于原網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源為零值時(shí)的入端等值電導(dǎo)絡(luò)中所有獨(dú)立源為零值時(shí)的入端等值電導(dǎo)Geq(Go=1/Req)。 第19頁(yè)/共29頁(yè)20實(shí)驗(yàn)電路示實(shí)驗(yàn)電路示例例第20頁(yè)/共29頁(yè)1、測(cè)量電路的開路電壓Uoc方法一：直接測(cè)量21開路電壓Uoc第21頁(yè)/共29頁(yè)1、測(cè)量電路的開路電壓Uoc方法二：零示法22調(diào)節(jié)Us，使電壓表示數(shù)為0；斷開Us，測(cè)量Us的電壓值即為開路電壓Uoc第22頁(yè)/共29頁(yè)2、測(cè)量電路的短路電流Isc方法：直接測(cè)量23短路電流Isc第23頁(yè)/共29頁(yè)3、測(cè)量電路的等效電阻Req方法一：直接測(cè)量等效電阻Req第24頁(yè)/共29頁(yè)3、測(cè)量電路的等效電阻Req方法二：外加電壓法等效電阻Req=外加電壓U/電流表示數(shù)I第25頁(yè)/共29頁(yè)3、測(cè)量電路的等效電阻Req方法三：半電壓法調(diào)節(jié)Rx，使電壓表的示數(shù)為Uoc/2；斷開Rx，測(cè)量其阻值即為等效