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電位與電源外特性的實驗研究

鉅大LARGE  |  點擊量:2051次  |  2020年06月16日  

一實驗目的1、加深電壓與電位相互關系及電位相對性的理解,2、了解直流電壓源、電流源外特性及測試方法;3進一步掌握直流穩壓電源的使用方法和基本結構。


二、實驗原理與說明1、電位與電位差在電路中,電位的參考點選擇不同,各節點電位也相應改變,而任意兩節點間的電位差不變。即任意兩節點間電壓與參考點電位的選擇無關。2、電壓源的外特性電壓源的源電壓u(t)確定的時間函數,與流過電壓源的電流大小無關,電流的大小取決于外電路。假如是恒定直流電壓源,則其源電壓為一定值US,其外特性如圖1.2.8a所示。實際電壓源一般都含有內阻,隨著外電路電流的增大,電源的端電壓減小。它的外特性如圖1.2.8b所示。實際電壓源可用一個電壓源US和電阻RS串聯組合模型來模擬。顯然RS越大,圖1.2.8a、b兩曲線的夾角θ也越大,實際電壓源端電壓隨電流變化也越大。隨著電子工業的發展,晶體管、集成電路穩壓電源廣泛使用,它的外特性接近電壓源的外特性。


關于電壓源的外特性測試問題,一般用穩壓電源的外特性近似代替電壓源的外特性;用穩壓電源與一電阻串聯后的外特性,來模擬實際電壓源的外特性。但在測試時,外電路電流不應超過穩壓電源的額定電流。3、電流源外特性電流源的源電流I(t)也是確定的時間函數,與其端電壓大小無關,端電壓的大小取決于外電路。假如是恒定直流電流源,則源電流為一定值IS,其外特性如圖1.2.9a所示。實際電流源一般都含有內電導GS,隨著端電壓的增高,對外電路供應的電流減小。其外特性如圖1.2.9b所示。實際電流源,可用一個電流源IS和一個電導GS相并聯組合的模型來模擬。顯然GS越大圖1.2.9a、b兩曲線的夾角θ也越大。晶體管電流源的外特性,在額定電流、輸出電阻范圍內,與電流源外特性近似。據此,在測試電流源外特性時,用晶體管電流源外特性近似代替電流源的外特性,用品體管電流源并聯一電導GS后的外特性.來模擬實際電流源的外特性。


圖1.2.8電壓外特性圖圖1.2.9電流外特性圖圖1.2.10電位研究電路圖


三、實驗器材1、雙路直流穩壓電源1臺2、可調晶體管電流源1臺3、直流毫安表1塊4、直流電壓表(高內阻萬用表)1塊5、實驗電路板(或相應分立元件)1塊(元件若干)


四、實驗任務與步驟1、測量電路中各節點電位分別以點和d點作為電位參考點(零電位)測量圖1.2.10電路中各節點電位,并將測得的結果記入表1.2.8中。通過計算檢驗電路中任意兩節點間的電壓與參考點的選擇無關。


圖1.2.11電壓源外特性測試電路圖圖1.2.12電流源外特性測試電路圖


表1.2.8電位和電壓的測量數據


2、電壓源外特性測試(1)電壓源外特性測試參考電路如圖1.2.11所示。(2)測電壓源外特性。選定負載電阻RL(0-500)可變電阻,調整穩壓電源輸出電壓US=5V,然后將開關S擲向1,調節RL,測量電流、電壓并記入表1.2.9中。(3)測實際電壓源外特性。選一固定電阻RS(1O-100Ω)作為實際電壓源的內阻與US串聯,以模擬實際電壓源,然后將開關S擲向2,調節RL,測量電流、電壓并記于表1.2.10中。


表1.2.9電壓源外特性數據


表1.2.10實際電壓源外特性數據


3、電流源外特性測試(1)電流源外特性測試參考電路如圖1.2.12所示。(2)測電流源和實際電流源外特性當開關S斷開時為測試電流源外特性電路,開關S閉合時為測試實際電流源外特性電路。實驗使用的晶體管電流源額定電流IS=30mA(可調),輸出電阻為500Ω(0-500Ω)。建議GS選用l00-200Ω固定電阻與晶體管電流源并聯。調節RL,測試電流、電壓并記于學生自擬的表中。五、實驗注意事項1電壓源、電流源和各電阻元件的容量要配套,并與儀表量程相適應。2調節穩壓電源輸出電壓時,應并聯一塊電壓表,并以電壓表讀數為準。穩壓電源的電壓表指示數只作參考(監視用)。


六、思考題你能舉出幾個實際電壓源的實例嗎?做實際電壓源外特性時,為何用穩壓電源和一個電阻串聯組合來模擬?七、實驗報告要求1、根據各實驗結果數據,分別在方格紙上繪制出光滑的電壓源、電流源伏安特性曲線。2、根據實驗結果,總結、歸納電壓源、電流源的特性。3、必要的誤差分析。


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