光電信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)

型?燈4:排/大號(hào)

HANGZHOUDIANZIUNIVERSITY

SANZ'

光電信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)

光電電路分析實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

黃清龍、黃春云、蔡本曉改編

目錄

第一篇基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)................................................1

實(shí)驗(yàn)一電工儀表的使用與測(cè)量誤差的計(jì)算..............................1

實(shí)驗(yàn)二電路元件伏安特性的測(cè)量.....................................4

實(shí)驗(yàn)三直流電路中電位、電壓的關(guān)系研究..............................10

實(shí)驗(yàn)四基爾霍夫定律..............................................12

實(shí)驗(yàn)五疊加定理的驗(yàn)證............................................15

實(shí)驗(yàn)六戴維南定理和諾頓定理的驗(yàn)證................................18

實(shí)驗(yàn)七電壓源與電流源的等效變換..................................23

實(shí)驗(yàn)八受控源特性測(cè)試............................................26

第二篇綜合型實(shí)驗(yàn)...............................................31

實(shí)驗(yàn)九RC一階電路的動(dòng)態(tài)過程研究實(shí)驗(yàn).............................31

實(shí)驗(yàn)十二階動(dòng)態(tài)電路響應(yīng)的研究....................................34

實(shí)驗(yàn)H??一RLC元件在正弦電路中的特性實(shí)驗(yàn).........................36

實(shí)驗(yàn)十二RLC串聯(lián)諧振電路的研究.................................39

實(shí)驗(yàn)十三雙口網(wǎng)絡(luò)測(cè)試............................................42

實(shí)驗(yàn)十四RC選頻網(wǎng)絡(luò)特性測(cè)試.....................................45

實(shí)驗(yàn)十五負(fù)阻抗變換器............................................48

實(shí)驗(yàn)十六回轉(zhuǎn)器..................................................52

第三篇設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)...............................................56

實(shí)驗(yàn)十七萬用表設(shè)計(jì)與制作.......................................56

附1典型電信號(hào)的觀察與測(cè)量......................................97

光電信息技術(shù)實(shí)驗(yàn)一一電路分析實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

第一篇基礎(chǔ)型實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一常用電工儀表的使用與測(cè)量誤差的計(jì)算

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、熟悉各類測(cè)量儀表、各類電源的布局及使用方法

2、掌握電壓表、電流表內(nèi)電阻的測(cè)量方法

3、熟悉電工儀表測(cè)量誤差的計(jì)算方法

二、實(shí)驗(yàn)說明

1、為了準(zhǔn)確地測(cè)量電路中實(shí)際的電壓和電流，必須保證儀表接入電路不會(huì)

改變被測(cè)電路的工作狀態(tài)，這就要求電壓表的內(nèi)阻為無窮大；電流表的內(nèi)阻為

零。而實(shí)際使用的電工儀表都不能滿足上述要求。因此，當(dāng)測(cè)量儀表一旦接入

電路，就會(huì)改變電路原有的工作狀態(tài)，這就導(dǎo)致儀表的讀數(shù)值與電路原有的實(shí)

際值之間出現(xiàn)誤差，這種測(cè)量誤差值的大小與儀表本身內(nèi)阻值的大小密切相關(guān)。

2、本實(shí)驗(yàn)測(cè)量電流表的內(nèi)阻采用“分流法”，如圖1-1所示。

A為被測(cè)電阻（RA）的直流電流表，測(cè)量時(shí)先斷開開關(guān)S,調(diào)節(jié)電流源的

輸出電流I使A表指針滿偏轉(zhuǎn)，然后合上開關(guān)S,并保持I值不變，調(diào)節(jié)電阻

箱RB的阻值，使電流表的指針指在1/2滿偏轉(zhuǎn)位置，此時(shí)有IA=IS=l/2,

RA=RB//R1,R1為固定電阻器之值，RB由電阻箱的刻度盤上讀得。

3、測(cè)量電壓表的內(nèi)阻采用分壓法，如圖1-2所示。

V為被測(cè)內(nèi)阻（RV）的電壓表，測(cè)量時(shí)先將開關(guān)S閉合，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓源

的輸出電壓，使電壓表V的指針為滿偏轉(zhuǎn)。然后斷開開關(guān)S,調(diào)節(jié)RB使電壓

表V的指示值減半。此時(shí)有

RV=RB+R1

電阻箱刻度盤讀出值RB加上固定電阻R1,即為被測(cè)電壓表的內(nèi)阻值。

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圖1-2可調(diào)穩(wěn)壓源圖1-3

電壓表靈敏度為

S=RV/U(Q/V)

4、儀表內(nèi)阻引入的測(cè)量誤差(通常稱之為方法誤差，而儀表本身構(gòu)造上引

起的誤差稱這儀表基本誤差)的計(jì)算。

以圖1-3所示電路為例，R1上的電壓為

R1

UR\=-----U,若島=/?2,則=

R1+R22

現(xiàn)有一內(nèi)阻為RV的電壓表來測(cè)量URI值，當(dāng)RV與R1并聯(lián)后，=3二

Rv+Ri

以此來替代上式中的R1,則得

RvRi

u'R\=_Ry±&-u

RvRi.

+R2

Rv+RT

\

RVRT

Rv+R\Ri

為ku=U'Ri-UR1=U

RvRi工R島+/?2

----FA2

\Rv+R\

-R^RiU

化簡后得AU

RV，(R2I+2R1R2+曉2)+陽&(陽+&)

若R1=R2=RV,則得

At/=-—

6

-II/6

相對(duì)誤差△U%=------------X100%=---------X100%=-33.3

URIUH

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注

1可調(diào)直流穩(wěn)壓源1

1可調(diào)恒流源1

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3萬用表MF500B或其它1

4電位器10KQ1

5電阻器8.2KQ,10KQ

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、根據(jù)“分流法”原理測(cè)定MF500B型(或其他型號(hào))萬用表直流毫安1mA

和10mA檔量限的內(nèi)阻，線路如圖1-1所示。

被測(cè)電流S斷開時(shí)的S閉合時(shí)的RBRI計(jì)算內(nèi)阻

表量限IA(mA)I'A(mA)(Q)(。)RA(Q)

1mA

10mA

2、根據(jù)“分壓法”原理按圖1-2接線，測(cè)定萬用表直流電壓10V和50V檔量

限的內(nèi)阻。

被測(cè)電壓S閉合時(shí)的S斷開時(shí)表RBR1計(jì)算內(nèi)阻S

表量限讀數(shù)(V)讀數(shù)(V)(KQ)(KU)RV(KQ)(Q/V)

10V

50V

3、用萬用表直流電壓50V檔量程測(cè)量1-3電路中R1上的電壓U/n之值，并計(jì)

算測(cè)量的絕對(duì)誤差與相對(duì)誤差。

計(jì)算值

R50V實(shí)測(cè)值U"絕對(duì)誤相對(duì)誤差

UR2RIURI

(KQ)RI(V)差A(yù)U—xlOO%

RI(V)U

20V10KQ20m

五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：

1、實(shí)驗(yàn)臺(tái)上提供所有實(shí)驗(yàn)的電源，直流穩(wěn)壓電源和恒流源均可調(diào)節(jié)其輸出

量，并由數(shù)字電壓表和數(shù)字毫安表顯示其輸出量的大小，啟動(dòng)電源之前，應(yīng)使

其輸出旋鈕置于零位，實(shí)驗(yàn)時(shí)再緩緩地增、減輸出。

2、穩(wěn)壓源的輸出不允許短路，恒流源的輸出不允許開路。

3、電壓表應(yīng)與電路并聯(lián)使用，電流表與電路串聯(lián)使用，并且都要注意極性

與量程的合理選擇。

六、思考題

1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1和2,若已求出1mA檔和10V檔的內(nèi)阻，可否直接計(jì)

算得出10mA檔和50V檔的內(nèi)阻？

2、用量程為10A的電流表測(cè)實(shí)際值為8A的電流時(shí)，實(shí)際讀數(shù)為8.1A,

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求測(cè)量的絕對(duì)誤差和相對(duì)誤差。

3、如圖1-4(a)、(b)為伏安法測(cè)量電阻的兩種電路，被測(cè)電阻的實(shí)際值為

RX,電壓表的內(nèi)阻為RV,電流表的內(nèi)阻為RA,求兩種電路測(cè)電阻RX的相對(duì)

誤差。

七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、列表記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并計(jì)算各被測(cè)儀表的內(nèi)阻值。

2、計(jì)算實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3的絕對(duì)誤差與相對(duì)誤差。

3、對(duì)思考題的計(jì)算。

實(shí)驗(yàn)二電路元件伏安特性的測(cè)量

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、學(xué)會(huì)識(shí)別常用電路和元件的方法。

2、掌握線性電阻、非線性電阻元件及電壓源和電流源的伏安特性的測(cè)試方

法。

3、學(xué)會(huì)常用直流電工儀表和設(shè)備的使用方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理

任何一個(gè)二端元件的特性可用該元件上的端電壓U與通過該元件的電流I

之間的函數(shù)關(guān)系I=f(U)表示，即I-U平面上的一條曲線來表征，即元件的伏安

特性曲線。

1、線性電阻器的伏安特性曲線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，如圖2-1中a

曲線所示，該直線的斜率等于該電阻器的電阻值。

2、一般的白熾燈在工作時(shí)燈絲處于高溫狀態(tài)，其燈絲電阻隨著溫度的升高

而增大。通過白熾燈的電流越大，其溫度越高，阻值也越大。一般燈泡的“冷電

阻''與"熱電阻”的阻值相差兒倍至兒十倍，所以它的伏安特性曲線如圖2-1中b

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曲線所示。

3、一般的半導(dǎo)體二極管是一個(gè)非線性電阻元件，其伏安特性曲線如圖2-1

中c曲線所示。正向壓降很?。ㄒ话愕腻e(cuò)管約為0.2?0.3V,硅管約為0.5?0.7V）,

正向電流隨正向壓降的升高而急劇上升，而反向電壓從零一直增加到兒十伏時(shí),

其反向電流增加很小，粗略地可視為零?？梢?，二極管具有單向?qū)щ娦?，但?/p>

向電壓加得過高，超過管子的極限值，則會(huì)導(dǎo)致管子擊穿損壞。

4、穩(wěn)壓二極管是一種特殊的半導(dǎo)體二極管，其正向特性與普通二極管類似,

但其反向特性較特別，如圖2-1中d曲線所示。在反向電壓開始增加時(shí)，其反

向電流兒乎為零，但當(dāng)電壓增加到某一數(shù)值時(shí)（稱為管子的穩(wěn)壓值，有各種不

同穩(wěn)壓值的穩(wěn)壓管）電流將突然增加，以后它的端電壓將維持恒定，不再隨外

加的反向電壓升高而增大。注意：流過穩(wěn)壓二極管的電流不能超過管子的極限

值，否則管子會(huì)被燒壞。

圖2-1各種電路元件的伏安特性曲線

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注

1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0?30V或0?12V1

2萬用表MF500B或其他1

3直流數(shù)字毫安表1

4直流數(shù)字電壓表1

5可調(diào)電位器或滑線變阻器1

6二極管2CP15（或IN4004）1

7穩(wěn)壓管2CW511

8白熾燈12V1

9線性電阻1KQ/1W1

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、測(cè)定線性電阻器的伏安特性

按圖2-2接線，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U,從0伏開始緩慢地增加，一直

到10V,記下相應(yīng)的電壓表和電流表的讀數(shù)UR、L

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2、測(cè)定非線性白熾燈泡的伏安特性

將圖2-2中的RL換成一只12V的汽車燈泡，重復(fù)1的步驟。

UR（V）03457810

I(mA)

3、測(cè)定半導(dǎo)體二極管的伏安特性

按圖2-3接線，R為限流電阻器。測(cè)二極管的正向特性時(shí)，其正向電流不得

超過35mA,二極管D的正向施壓UD+可在0?0.75V之間取值，特別是在0.5?

0.75V之間更應(yīng)多取兒個(gè)測(cè)量點(diǎn)。做反向特性實(shí)驗(yàn)時(shí)，只需將圖2-3中的二極

管D反接，且其反向施壓UD-可加到30V。

正向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

UD+(V)0.100.300.500.550.600.650.700.75

I(mA)

反向特性實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

UD-(V)-3-5-10-20-30一35-40

I(mA)

4、測(cè)定穩(wěn)壓二極管的伏安特性

只要將圖2-3中的二極管換成穩(wěn)壓二極管，重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容3的測(cè)量。測(cè)量

點(diǎn)自定。

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按圖2-4連接電路圖，調(diào)節(jié)U為5V,改變RL的值，測(cè)量U和I的值。記

入下表中：

RL（Q）100200300500600700800

I(mA)

u（v）

6、測(cè)定電流源伏安特性

圖2-5

按圖2-5接好電路圖，調(diào)節(jié)RL的值，測(cè)出各種不同RL值時(shí)的I和U,記

入表中：

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RL（Q）100200300500600700800

I(mA)

U(V)

六、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1、測(cè)二極管正向特性時(shí)，穩(wěn)壓電源輸出應(yīng)由小至大逐漸增加，應(yīng)時(shí)刻注意

電流表讀數(shù)不得超過35mA。

2、進(jìn)行不同實(shí)驗(yàn)時(shí)，應(yīng)先估算電壓和電流值，合理選擇儀表的量程，切勿

使儀表超量程，儀表的極性亦不可接錯(cuò)。

七、思考題

1、線性電阻與非線性電阻的概念是什么？電阻器與二極管的伏安特性有何

區(qū)別？

2、設(shè)某器件伏安特性曲線的函數(shù)式為I=f（U）,試問在逐點(diǎn)繪制曲線時(shí)，

其坐標(biāo)變量應(yīng)如何放置？

3、在圖2-3中，設(shè)U=3V,UD+=0.7V,則毫安表（mA）表讀數(shù)為多少？

4、穩(wěn)壓二極管與普通二極管有何區(qū)別，其用途如何？

八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、根據(jù)各實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，分別在方格紙上繪制出光滑的伏安特性曲線。（其中二

極管和穩(wěn)壓管的正、反向特性均要求畫在同一張圖中，正、反向電壓可取為不

同的比例尺）。

2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)、歸納各被測(cè)元件的特性。

3、必要的誤差分析。

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一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

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1、驗(yàn)證電路中電位與電壓的關(guān)系。

2、掌握電路電位圖的繪制方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理

在一個(gè)閉合電路中，各點(diǎn)電位的高低視所選的電位參考點(diǎn)的不同而改變，

但任意兩點(diǎn)間的電位差（即電壓）則是絕對(duì)的，它不因參考點(diǎn)的變動(dòng)而改變。

據(jù)此性質(zhì)，我們可用一只電壓表來測(cè)量出電路中各點(diǎn)的電位及任意兩點(diǎn)間的電

壓。

電位圖是一種平面坐標(biāo)一、四象限內(nèi)的折線圖，其縱坐標(biāo)為電位值，橫坐

標(biāo)為各被測(cè)點(diǎn)。要制作某一電路的電位圖，應(yīng)先以一定的順序?qū)﹄娐分懈鞅粶y(cè)

點(diǎn)編號(hào)。以圖3-1的電路為例，如圖中A?F,并在坐標(biāo)軸上按順序、均勻間隔

標(biāo)上A、B、C、D、E、F、Ao再根據(jù)測(cè)得的各點(diǎn)電位值，在各點(diǎn)所在的垂直

線上描點(diǎn)。用直線依次連接相鄰兩個(gè)電位點(diǎn)，即得該電路的電位圖。在電位圖

中，任意兩個(gè)被測(cè)點(diǎn)的縱坐標(biāo)值之差即為兩點(diǎn)之間的電壓值。在電路中電位參

考點(diǎn)可任意選定。對(duì)于不同的參考點(diǎn)，所繪出的電位圖形是不同的，但其各點(diǎn)

電位變化的規(guī)律卻是一樣的。

在作電位圖或?qū)嶒?yàn)測(cè)量時(shí)必須正確區(qū)分電位和電壓的高低，按照慣例，是

以電流方向上的電壓降為正，所以，在用電壓表測(cè)時(shí)，若儀表指針正向偏轉(zhuǎn)，

則說明電表正極的電位高于負(fù)極的電位。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注

1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0?30V或0?12V1

2直流穩(wěn)壓電源6V、12V

3萬用表MF500B或其他1

4直流數(shù)字毫安表1

5直流數(shù)字電壓表1

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

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E820D680C電流插座

圖3-1

按圖3-1接線。

1、分別將兩路直流穩(wěn)壓電源接入電路，令U1=6V,U2=12Vo（先調(diào)整輸

出電壓值，再接入實(shí)驗(yàn)線路中。電壓應(yīng)該用萬用表測(cè)）。

2、以圖3-1中的A點(diǎn)作為電位的參考點(diǎn)，分別測(cè)量B、C、D、E、F各點(diǎn)

的電位值（p及相鄰兩點(diǎn)之間的電壓值UAB、UBC、UCD、UDE、UEF及UFA,

數(shù)據(jù)列于表中。

3、以D點(diǎn)作為參考點(diǎn)，重復(fù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容2的測(cè)量，測(cè)得數(shù)據(jù)填入表中。

電

UUUU

位①①①①①①UUF

①與UABCD

參考ABCDEFEFA

BCDE

點(diǎn)

計(jì)算值

測(cè)量值

A

相對(duì)誤

差

計(jì)算值

測(cè)量值

D

相對(duì)誤

差

五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1、本實(shí)驗(yàn)電路單元可設(shè)計(jì)多個(gè)實(shí)驗(yàn)，在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)根據(jù)給出的電路圖選擇

開關(guān)位置，連成本實(shí)驗(yàn)電路。

2、測(cè)量電位時(shí)，用萬用表的直流電壓檔或用數(shù)字直流電壓表測(cè)量時(shí)，用負(fù)

表棒（黑色）接參考電位點(diǎn)，用正表棒（紅色）接被測(cè)點(diǎn)，若指針正向偏轉(zhuǎn)或

顯示正值，則表明該點(diǎn)電位為正（即高于參考點(diǎn)電位）；若指針反向偏轉(zhuǎn)或顯示

負(fù)值，此時(shí)應(yīng)調(diào)換萬用表的表棒，然后讀出數(shù)值，此時(shí)在電位值之前應(yīng)加一負(fù)

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號(hào)（表明該點(diǎn)電位低于參考點(diǎn)電位）。

六、思考題

若以F點(diǎn)為參考電位點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)測(cè)得各點(diǎn)的電位值，現(xiàn)令E點(diǎn)作為參考電位

點(diǎn)，試問此時(shí)各點(diǎn)的電位值應(yīng)有何變化？

七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制兩個(gè)電位圖形，并對(duì)照觀察各對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的電壓情

況。兩個(gè)電位圖的參考點(diǎn)不同，但各點(diǎn)的相對(duì)順序應(yīng)一致，以便對(duì)照。

2、完成數(shù)據(jù)表格中的計(jì)算，對(duì)誤差作必要的分析。

3、總結(jié)電位相對(duì)性和電壓絕對(duì)性的結(jié)論。

實(shí)驗(yàn)四基爾霍夫定律

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、加深對(duì)基爾霍夫定律的理解，用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證基爾霍夫定律。

2、學(xué)會(huì)用電流表測(cè)量各支路電流。

二、實(shí)驗(yàn)原理

1、基爾霍夫電流定律（KCL）：基爾霍夫電流定律是電流的基本定律。即

對(duì)電路中的任一個(gè)節(jié)點(diǎn)而言，流入到電路的任一節(jié)點(diǎn)的電流總和等于從該節(jié)點(diǎn)

流出的電流總和，即應(yīng)有21=0。

2、基爾霍夫電壓定律（KVL）：對(duì)任何一個(gè)閉合回路而言，沿閉合回路電

壓降的代數(shù)總和等于零，即應(yīng)有2U=0。這一定律實(shí)質(zhì)上是電壓與路徑無關(guān)性質(zhì)

的反映。

基爾霍夫定律的形式對(duì)各種不同的元件所組成的電路都適用，對(duì)線性和非

線性都適用。運(yùn)用上述定律時(shí)必須注意各支路或閉合回路中電流的正方向，此

方向可預(yù)先任意設(shè)定。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注

1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0-30V或0?12V1

2直流穩(wěn)壓電源6V、12V

3萬用表MF500B或其他1

4直流數(shù)字毫安表1

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5直流數(shù)字電壓表1

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)線路如圖4-1。把開關(guān)K1接通UI,K2接通U2,K3接通R4。就可以

圖4-2

1、實(shí)驗(yàn)前先任意設(shè)定三條支路和三個(gè)閉合回路的電流正方向。圖4-2中的

II、12、13的方向已設(shè)定。三個(gè)閉合回路的電流正方向可設(shè)為ADEFA、BADCB、

FBCEFo

2、分別將兩路直流穩(wěn)壓源接入電路，令U1=8V,U2=12Vo

3、用電流表分別測(cè)量三條支路的電流，并記錄電流值。

4、用直流數(shù)字電壓表分別測(cè)量兩路電源及電阻元件上的電壓值，記錄之。

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UAUAucUD

111213UIU2UFA

被測(cè)值BDDE

mAmAmA(V)(V)(V)

(V)(V)(V)(V)

計(jì)算值

測(cè)量值

相對(duì)誤差

五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1、所有需要測(cè)量的電壓值，均以電壓表測(cè)量的讀數(shù)為準(zhǔn)。UI、U2也需測(cè)

量，不應(yīng)取電嫄本身的顯示值。

2、防止穩(wěn)壓電源兩個(gè)輸出端碰線短路。

3、所讀得的電壓或電流值的正、負(fù)號(hào)應(yīng)根據(jù)設(shè)定的電流參考方向來判斷。

4、測(cè)量時(shí)，應(yīng)先估算電流、電壓的大小，以選擇合適的量程，以免損壞電

表。

5、若用指針式電流表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，若指針反偏（電流為負(fù)值時(shí)），此時(shí)必

須調(diào)換電流表極性，重新測(cè)量，此時(shí)指針正偏，但讀得的電流值必須冠以負(fù)號(hào)。

六、預(yù)習(xí)思考題

1、根據(jù)圖4-2的電路測(cè)量參數(shù)，計(jì)算出待測(cè)的電流n、12、13和各電阻上

的電壓值，記入表中，以便實(shí)驗(yàn)測(cè)量時(shí)，可正確地選定毫安表和電壓表的量程。

2、實(shí)驗(yàn)中，若用指針式萬用表直流毫安檔測(cè)各支路電流，在什么情況下可

能出現(xiàn)指針反偏，應(yīng)如何處理？在記錄數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意什么？若用直流數(shù)字毫安

表進(jìn)行測(cè)量時(shí)，則會(huì)有什么顯示呢？

七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選定節(jié)點(diǎn)A,驗(yàn)證KCL的正確性。

2、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，選定實(shí)驗(yàn)電路中的任一個(gè)閉合回路，驗(yàn)證KVL的正確

性。

3、將支路和閉合回路的電流方向重新設(shè)定，重復(fù)1、2兩項(xiàng)驗(yàn)證。

4、誤差原因分析。

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實(shí)驗(yàn)五疊加定理的驗(yàn)證

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、驗(yàn)證線性電路疊加原理的正確性，加深對(duì)線性電路的疊加性和齊次性的

認(rèn)識(shí)和理解。

2、學(xué)習(xí)復(fù)雜電路的連接方法

二、實(shí)驗(yàn)原理

如果把獨(dú)立電源稱為激勵(lì)，由它引起的支路電壓、電流稱為響應(yīng)，則疊加

原理可以簡述為：在有多個(gè)獨(dú)立源共同作用下的線性電路中，通過每一個(gè)元件

的電流或其兩端的電壓，可以看成是每一個(gè)獨(dú)立源單獨(dú)作用時(shí)在該元件上所產(chǎn)

生的電流或電壓的代數(shù)和。

在含有受控源的線性電路中，疊加定理也是適用的。但疊加定理不適用于

功率計(jì)算，因?yàn)樵诰€性網(wǎng)絡(luò)中，功率是電壓或者電流的二次函數(shù)。

線性電路的齊次性是指當(dāng)激勵(lì)信號(hào)（某獨(dú)立源的值）增加或減少K.倍時(shí)，

電路的響應(yīng)（即在電路其他各電阻元件上所建立的電流和電壓值）也將增加或

減小K倍。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注

1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0-30V或0?12V1

2直流穩(wěn)壓電源6V、12V切換

3萬用表MF500B或其他1

4直流數(shù)字毫安表1

5直流數(shù)字電壓表1

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

實(shí)驗(yàn)線路如圖5-1所示。

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圖5-1疊加原理驗(yàn)證單元

1、將兩路穩(wěn)壓源的輸出分別調(diào)節(jié)為12V和6V,接到U1和U2處。

2、令U1電源單獨(dú)作用（將開關(guān)K1投向U1,開關(guān)K2投向短路側(cè)）。用直

流數(shù)字電壓表和毫安表分別測(cè)量各支路電流及各電阻元件兩端的電壓，數(shù)據(jù)記

入表5-1o

表5-1

測(cè)量項(xiàng)

I.bI3

目U1U2ABADDEEA

(mA(mA(mAUUcDUUU

實(shí)驗(yàn)內(nèi)(V)(V)(V)(V)(V)(V)(V)

)))

容

U1單

獨(dú)作

用

U2單

獨(dú)作

用

U1、U2共

同作用

3、令U2電源單獨(dú)作用（將開關(guān)K1投向短路側(cè)，開關(guān)K2投向U2側(cè)），

重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟2的測(cè)量并記錄，數(shù)據(jù)記入表5-1。

4、令U1和U2共同作用（開關(guān)K1和開關(guān)K2分別投向U1和U2側(cè)），重

復(fù)上述測(cè)量，重復(fù)實(shí)驗(yàn)步驟2的測(cè)量并記錄，數(shù)據(jù)記入表5-1。

5、將U2的數(shù)值調(diào)至+12V,重復(fù)上述第3項(xiàng)的測(cè)量并記錄，數(shù)據(jù)記入表5-1o

6、將R4換成二極管IN4004,把開關(guān)K3打向二極管IN4004側(cè)，重復(fù)步驟

1?5。數(shù)據(jù)記入表5-2。

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表5-2

測(cè)量項(xiàng)【

U1U21.213

目實(shí)驗(yàn)(mA(mA(mAUABUcDUADUDEUEA

(V)(V)(V)(V)(V)(V)(V)

內(nèi)容)))

U1單

獨(dú)

作用

U2單獨(dú)

作用

UI、U2

共同作用

五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1、用電流表測(cè)量各支路電流時(shí)，或者用電壓表測(cè)量電壓降時(shí)，應(yīng)注意儀表

的極性，正確判斷測(cè)得值的十、一號(hào)后，記入數(shù)據(jù)表格。

2、注意儀表量程的及時(shí)更換。

六、預(yù)習(xí)思考題

1、可否直接將不作用的電源（U1或U2）短接置零？

2、實(shí)驗(yàn)電路中，若有一個(gè)電阻器改為二極管，試問疊加原理的疊加性與齊

次性還成立嗎？為什么？

七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表格，進(jìn)行分析、比較、歸納、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，即驗(yàn)證線

性電路的疊加性與齊次性。

2、各電阻器所消耗的功率能否用疊加原理計(jì)算得出？試用上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，

進(jìn)行計(jì)算并作結(jié)論。

3、通過實(shí)驗(yàn)步驟6及分析表格5-2的數(shù)據(jù)，你能得出什么樣的結(jié)論？

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實(shí)驗(yàn)六戴維南定理和諾頓定理的驗(yàn)證

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、驗(yàn)證戴維南定理和諾頓定理，加深對(duì)戴維南定理和諾頓定理的的理解。

2、掌握有源二端口網(wǎng)絡(luò)等效電路參數(shù)的測(cè)量方法。

二、實(shí)驗(yàn)原理

1、任何一個(gè)線性含源網(wǎng)絡(luò)，如果僅研究其中一條支路的電壓和電源，則可

將電路的其余部分看作是一個(gè)有源二端口網(wǎng)絡(luò)(或稱為有源二端網(wǎng)絡(luò))。

戴維南定理指出：任何一個(gè)線性有源二端口網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個(gè)電壓源和

一個(gè)電阻的串聯(lián)來等效代替，如圖6-1

任

線性有源意

負(fù)

二端口網(wǎng)絡(luò)載

(a)原電路

(b)戴維南等效電路

圖6-1

其電壓源的電動(dòng)勢(shì)Us等于這個(gè)有源二端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓U℃，其等效內(nèi)

阻Ro等于該網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源均置零(理想電壓源視為短接，理想電流源視為

開路)時(shí)的等效電阻。

諾頓定理指出：任何一個(gè)線性有源網(wǎng)絡(luò)，總可以用一個(gè)電流源與一個(gè)電阻

并聯(lián)組成來等效代替，如圖6-2

任

線性有源意

負(fù)

二端口網(wǎng)絡(luò)載

(a)原電路(b)諾頓定理等效電路

圖6-2

此電流源的電流Is等于這個(gè)有源二端口網(wǎng)絡(luò)的短路電流Ise，其等效內(nèi)阻

Ro定義同戴維南定理。

U℃(Us)和Ro或者kc(Is)和Ro稱為有源二端口網(wǎng)絡(luò)的等效參數(shù)。

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2、有源二端口網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)的測(cè)量方法

(1)開路電壓、短路電流法測(cè)Ro

在有源二端口網(wǎng)絡(luò)輸出端開路時(shí)，用電壓表直接測(cè)其輸出端的開路電壓

Uoc，然后再將其輸出端短路，用電流表測(cè)其短路電流Isc，其等效內(nèi)阻為Ro=

Uoc/Isco如果二端網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)阻很小，若將其輸出端口短路則易損壞其內(nèi)部元件,

因此不宜用此法。

(2)伏安法

用電壓表、電流表測(cè)出有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性，如圖6-3。根據(jù)外特性曲線

求出斜率tg①,則內(nèi)阻為RO=°Q@o

IN

用伏安法，主要是測(cè)量開路電壓及電流為額定值IN時(shí)的輸出端電壓值UN，

則內(nèi)阻為R0=U”電。

(3)半電壓法測(cè)Ro

如圖6-4所示，當(dāng)負(fù)載RL的電壓為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)開路電壓的一半口寸，負(fù)載電阻

(由電阻箱的讀數(shù)確定)即為被測(cè)有源二端口網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻值。

第

網(wǎng)

絡(luò)

圖6-4

(4)零示法測(cè)Uoc

在測(cè)量具有高內(nèi)阻有源二端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓時(shí)，用電壓表直接測(cè)量會(huì)造

成較大的誤差。為了消除電壓表內(nèi)阻的影響，往往采用零示測(cè)量法，如圖6-5

所示。

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零示法測(cè)量原理是用?低內(nèi)阻的穩(wěn)壓電源與被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行比較，

當(dāng)穩(wěn)壓電源的輸出電壓與有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓相等時(shí)，電壓表的讀數(shù)將為

“0”。然后將電路斷開，測(cè)量此時(shí)穩(wěn)壓電源的輸出電壓，即為被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)

的開路電壓。

第

穩(wěn)

有

壓

源

US電

網(wǎng)

RO源

絡(luò)

圖6-5

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注

1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0-30V或0?12V1

2可調(diào)直流恒流源1

3萬用表MF500B或其他1

4直流數(shù)字毫安表1

5直流數(shù)字電壓表1

6電位器470。1

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

被測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)如圖6-6

圖6-6

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（C）

圖6-6

1、用開路電壓、短路電流法測(cè)定戴維南等效電路的Uoc、Ro和諾頓等效電

路的Isc'Ro°按圖6-6（a）接入穩(wěn)壓電源Us2=10V和恒流源卜2=10mA。接

入負(fù)載RL（自己選定）。測(cè)出Uoc和Isc，并計(jì)算出Ro（測(cè)Uoc時(shí)，不接入mA

表）。

Uoc(V)Isc(mA)Ro=Uoc/Isc(Q)

2、負(fù)載實(shí)驗(yàn)

按圖6-6（a）接入RL,改變RL阻值，測(cè)量有嫄二端口網(wǎng)絡(luò)的外特性曲線。

Ri(Q)

U(V)

I(mA)

3、驗(yàn)證戴維南定理：用一只470Q的電位器作為R0,將其阻值調(diào)整到等于

按步驟“1”所得的等效電阻R0之值，然后令其與直流穩(wěn)壓電源Usi（調(diào)到步驟“1”

時(shí)所測(cè)得的開路電壓Uoc之值）相串聯(lián)，如圖6-6（b）所示，把Usi和RL串聯(lián)

成一個(gè)回路。仿照步驟“2”測(cè)其外特性，對(duì)戴氏定理進(jìn)行驗(yàn)證。

RL(Q)

U(V)

I(mA)

4、驗(yàn)證諾頓定理：用一只470Q的電位器作為R0,將其阻值調(diào)整到等于按

步驟“1”所得的等效電阻R0之值，然后拿其與直流恒流源卻（調(diào)到步驟“1”時(shí)

所測(cè)得的短路電流Isc之值）相并聯(lián)，如圖6-6（c）,把4和Ro并聯(lián)，然后再

與RL串聯(lián)。把RL改換不司的阻值測(cè)其外特性，對(duì)諾頓定理進(jìn)行驗(yàn)證。

RL(Q)

u（v）

I(mA)

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5、有有二端網(wǎng)絡(luò)等效電阻（又稱入端電阻）的直接測(cè)量法。見圖6-6（a）。

將被測(cè)有源網(wǎng)絡(luò)的所有獨(dú)立源置零（去掉電流源Is和電壓源Us，并在原電壓源

所接的兩點(diǎn)用一根短路導(dǎo)線相連），然后用伏安法或者直接用萬用表的歐姆檔去

測(cè)定負(fù)載RL開路時(shí)A、B兩點(diǎn)間的電阻，此即為被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Ro,或

稱網(wǎng)絡(luò)的入端電阻Ri。

6、用半電壓法和零示法測(cè)量被測(cè)網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻Ro及其開路電壓U8。

線路及數(shù)據(jù)表格自擬。

五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1、測(cè)量時(shí)，應(yīng)注意電流表量程的更換。

2、步驟“5”中，電壓源置零時(shí)不可將穩(wěn)壓源短接。

3、用萬用表直接測(cè)Ro時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨(dú)立源必須先置零，以免損壞萬用表;

其次，歐姆表必須經(jīng)調(diào)零后再進(jìn)行測(cè)量。

4、改接線路時(shí)，要關(guān)掉電源。

六、預(yù)習(xí)思考題

1、在求戴維南或諾頓等效電路時(shí)，作短路實(shí)驗(yàn)，測(cè)Isc的條件是什么？在

本實(shí)驗(yàn)中可否直接作負(fù)載短路實(shí)驗(yàn)？請(qǐng)實(shí)驗(yàn)前對(duì)線路圖6-6預(yù)先作好計(jì)算，以

便調(diào)整實(shí)驗(yàn)線路及測(cè)量時(shí)可準(zhǔn)確地選取電表的量程。

2、說明測(cè)有源二端網(wǎng)絡(luò)開路電壓及等效內(nèi)阻的幾種方法，并比較其優(yōu)缺點(diǎn)。

七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、據(jù)步驟2、3、4,分別繪出曲線，驗(yàn)證戴維南定理和諾頓定理的正確性,

并分析產(chǎn)生誤差的原因。

2、根據(jù)步驟1、5、6的兒種方法測(cè)得Uoc與Ro與預(yù)習(xí)時(shí)電路計(jì)算的結(jié)果

作比較。

3、歸納、總結(jié)實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

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實(shí)驗(yàn)七電壓源與電流源的等效變換

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、掌握電源外特性的測(cè)試方法。

2、驗(yàn)證電壓源與電流源等效變換的條件。

二、實(shí)驗(yàn)原理

1、一個(gè)直流穩(wěn)壓電源在一定的電流范圍內(nèi)，具有很小的內(nèi)阻。故在實(shí)用中，

常將它視為一個(gè)理想的電壓源，即其輸出電壓不隨電流而變化。其外特性曲線,

即其伏安特性曲線U=f（I）是一條平行于I軸的直線。

一個(gè)恒流源在使用中，在一定的電壓范圍內(nèi)，可視為一個(gè)理想的電流源。

2、一個(gè)實(shí)際的電壓源（或電流源），其端電壓（或輸出電流）不可能不隨

負(fù)載而變，因?yàn)樗哂幸欢ǖ膬?nèi)阻值。故在實(shí)驗(yàn)中，用一個(gè)小阻值的電阻（或

大電阻）與穩(wěn)壓源（或恒流源）相串聯(lián)（或并聯(lián)）來模擬一個(gè)實(shí)際的電壓源（或

電流源）。

3、一個(gè)實(shí)際的電源，就其外部特性而言，既可以看成是一個(gè)電壓源，又可

以看成是一個(gè)電流源。若視為電壓源，則可用一個(gè)理想的電壓源Us與一個(gè)電阻

Ro相串聯(lián)的組合來表示：若視為一個(gè)電流源，則可用一個(gè)理想的電流源Is與一

電導(dǎo)gO相并聯(lián)的組合來表示。如果這兩種電源能向同樣大小的負(fù)載供出同樣大

小的電流和端電壓，則稱這兩個(gè)電源是等效的，即具有相同的外特性。

一個(gè)電壓源和一個(gè)電流源等效變換的條件為：

Is=Us/Ro，gO=1/Ro

或Us=IsRo，Ro=1/gOo

如圖7-1所示。

圖7-1

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三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注

1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源0?30V或072V1

2可調(diào)直流恒流源1

3萬用表MF500B或其他1

4直流數(shù)字毫安表1

5直流數(shù)字電壓表1

6電位器470Q1

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1、測(cè)定直流穩(wěn)壓電源與實(shí)際電壓源的外特性

（1）按圖7-2（a）接線。Us為+6V直流穩(wěn)壓電源。調(diào)節(jié)R2,令其阻值由大至

小變化，記錄兩表的讀數(shù)。

U（v）

I(mA)

（2）按圖7-2（b）接線，虛線框可模擬為一個(gè)實(shí)際的電壓源。調(diào)節(jié)R2,令其

阻值由大至小變化，記錄兩表的讀數(shù)。

u（v）

I(mA)

2、測(cè)定電流源的外特性

按圖7-3接線，Is為直流恒流源，調(diào)節(jié)其輸出為10mA,令R0分別為200Q

和8（即接入和斷開），調(diào)節(jié)電位器RL（從0至1KQ）,測(cè)出這兩種情況下的電

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壓表和電流表的讀數(shù)。目擬數(shù)據(jù)表格，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

圖7-3

3、測(cè)定電源等效變換的條件

先按圖7-4(a)線路接線，記錄線路中兩表的讀數(shù)。然后再按圖7-4(b)接

線。調(diào)節(jié)恒流源的輸出電流Is。使兩表的讀數(shù)與圖7-4(a)時(shí)的數(shù)值相等，記

錄Is之值，驗(yàn)證等效變換條件的正確性

(a)一(b)

圖7-4

五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

1、在測(cè)量電壓源外特性時(shí).，不要忘記測(cè)空載時(shí)的電壓值，測(cè)電流源外特性

時(shí)，不要忘記測(cè)短路時(shí)的電流值，注意恒流源負(fù)載電壓不要超過20伏，負(fù)載不

要開路。

2、換接線路時(shí)，必須關(guān)閉電源開關(guān)。

3、直流儀表的接入應(yīng)注意極性與量程。

六、預(yù)習(xí)思考題

1、通常直流穩(wěn)壓電源的輸出端不允許短路，直流恒流源的輸出端不允許開

路，為什么？

2、電壓源與電流源的外特性為什么呈下降變化趨勢(shì)，穩(wěn)壓源與恒流源的輸

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出在任何負(fù)載下是否保持恒值？

七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪出電源的四條外特性曲線，并總結(jié)、歸納各類電源的特

性。

2、從實(shí)驗(yàn)結(jié)果，驗(yàn)證電源等效變換的條件。

實(shí)驗(yàn)八受控源特性測(cè)試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

1、熟悉四種受控電源的基本特性，掌握受控源轉(zhuǎn)移參數(shù)的測(cè)試方法。

2、加深對(duì)受控源的認(rèn)識(shí)和理解。

二、原理說明

1、電源有獨(dú)立電源（如電池、發(fā)電機(jī)等）與非獨(dú)立電源（或稱為受控源）

之分。

受控源與獨(dú)立源的不同點(diǎn)是:獨(dú)立源的電勢(shì)Es或電激流Is是某一固定的數(shù)

值或是時(shí)間的某一函數(shù)，它不隨電路其余部分的狀態(tài)而變。而受控源的電勢(shì)或

電激流則是隨電路中另一支路的電壓或電流而變的一種電源。

受控源又與無源元件不同，無源元件兩端的電壓和它自身的電流有一定的函

數(shù)關(guān)系，而受控源的輸出電壓或電流則和另一支路（或元件）的電流或電壓有

某種函數(shù)關(guān)系。

2、獨(dú)立源與無源元件是二端器件，受控源則是四端器件，或稱為雙口元件。

它有一對(duì)輸入端（5、L）和一對(duì)輸出端（U2、12）。輸入端可以控制輸出端電

壓或電流的大小。施加于輸入端的控制量可以是電壓或電流，因而有兩種受控

電壓源（即電壓控制電壓源VCVS和電流控制電壓源CCVS）和兩種受控電流

源（即電壓控制電流源VCCS和電流控制電流源CCCS）。它們的示意圖見圖

8-10

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<>叫U1

電壓控制電流源(vccs)

電流控制電流源(ccvs)電流控制電壓源(cccs)

圖8-1

2、當(dāng)受控源的輸出電壓(或電流)與控制支路的電壓(或電流)成正比變

化時(shí)，則稱該受控源是線性的。

理想受控源的控制支路中只有一個(gè)獨(dú)立變量(電壓或電流)，另一個(gè)獨(dú)立變

量等于零，即從輸入口看，理想受控源或者是短路(即輸入電阻R1=0,因而

5=0)或者是開路(即輸入電導(dǎo)Gi=O,因而輸入電流卜=0)；從輸出口看，

理想受控源或是一個(gè)理想電壓源或者是一個(gè)理想電流源。

4、控制端與受控端的關(guān)系式稱為轉(zhuǎn)移函數(shù)。

四種受控源的轉(zhuǎn)移函數(shù)參量的定義如下：

稱為轉(zhuǎn)移電壓比。

(1)壓控電壓源(VCVS)：U2=f(U|),g=U2/U)

稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。

(2)壓控電流源(VCCS)：I2=f(Ui),gm=b/Ui

(3)流控電壓源(CCVS)：U2=f(Ii),rm=U2/I1稱為轉(zhuǎn)移電阻。

(4)流控電流源(CCCS)：l2=f(h),0=b/Il稱為轉(zhuǎn)移電流比(或電流

增益)。

三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注

1可