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1、线性与非线性电阻伏安特性线性与非线性电阻伏安特性戴维宁定理与诺顿定理戴维宁定理与诺顿定理一、一、DF1731S直流稳压电源直流稳压电源电源电源开关开关限流调限流调整旋钮整旋钮输出输出电压电压/电流电流表表电表转换开关电表转换开关输出方式转换开关输出方式转换开关输出电输出电压调整压调整旋钮旋钮输出电输出电压负端压负端输出电输出电压正端压正端仪器外壳仪器外壳接地端接地端正常输正常输出电压出电压指示灯指示灯限流限流状态状态指示指示灯灯DF1731S直流稳压电源直流稳压电源运用留意事项：运用留意事项：输出不行短路。输出不行短路。接入电路时不行接错极性，务必认清接入电路时不行接错极性，务必认清接线柱上方
2、的接线柱上方的“+”、“-”号。号。电压表指示精度差，输出电压值以万电压表指示精度差，输出电压值以万用表测量为准。用表测量为准。CC灯亮时，已进入限流状态，输出电灯亮时，已进入限流状态，输出电压将下降。压将下降。DF1731S直流稳压电源直流稳压电源调整限流的方法调整限流的方法调整调整“VOLTAGE”钮，使输出电压为钮，使输出电压为23V。“CURRENT”钮逆时针旋转究竟（钮逆时针旋转究竟（“CC”灯亮灯亮此时输出电流此时输出电流=0）。）。万用表置相应电流档后插入稳压源输出插座万用表置相应电流档后插入稳压源输出插座（留意极性）。（留意极性）。调整调整“CURRENT”钮，使电流表读数为所
3、需限钮，使电流表读数为所需限流值后取下表棒（流值后取下表棒（“CC”灯灭，灯灭，“CV”灯亮）灯亮）。重调重调“VOLTAGE”钮，使输出电压符合试验所钮，使输出电压符合试验所需电压值。需电压值。二、线性与非线性电阻伏安特性二、线性与非线性电阻伏安特性实实 验验 原原 理理在以电压为横坐标，电流为纵坐标的平在以电压为横坐标，电流为纵坐标的平面上，非线性器件的伏安特性曲线不是面上，非线性器件的伏安特性曲线不是一条通过坐标原点的直线。即其电压与一条通过坐标原点的直线。即其电压与电流的比值不是常数。因此，通常状况电流的比值不是常数。因此，通常状况下用它的伏安特性曲线来表示其特性。下用它的伏安特性曲线
4、来表示其特性。线性和非线性伏安特性曲线分别如图线性和非线性伏安特性曲线分别如图a和和b所示。所示。线性与非线性电阻伏安特性图图a a 线性器件伏安特性曲线线性器件伏安特性曲线图图b b 非线性器件二极管的伏安特性曲线非线性器件二极管的伏安特性曲线正向导通压降VB反向击穿电压VBR正向导通压降正向导通压降VB：0.3V（锗管）、（锗管）、0.7V（硅管）、（硅管）、1.52.3V（发光管）（发光管）反向击穿电压反向击穿电压VBR：几伏：几伏几百伏几百伏用万用表推断二极管的极性用万用表推断二极管的极性 此时发光二极管不亮，此时发光二极管不亮，说明没有导通。说明没有导通。调换两管脚测量调换两管脚测量
5、此时发光二极管发光，说明已导通，此时发光二极管发光，说明已导通，红表笔接的是二极管的正极红表笔接的是二极管的正极。稳压管正、反向特性稳压管正、反向特性 稳压管的特性是接正向电压时其等效电稳压管的特性是接正向电压时其等效电阻很小，且电流在较大范围内变更时，其阻很小，且电流在较大范围内变更时，其正向电压变更量很小。接反向电压时等效正向电压变更量很小。接反向电压时等效电阻很大，且电压在较大范围内变更时，电阻很大，且电压在较大范围内变更时，反向电流变更量很小，当达到某一电压时，反向电流变更量很小，当达到某一电压时，电流会增加很快，此时电压在确定范围内电流会增加很快，此时电压在确定范围内基本不变。若能限
6、制电流在确定范围内，基本不变。若能限制电流在确定范围内，这就是所谓的稳压。这就是所谓的稳压。稳压管正、反向连接稳压管正、反向连接图图2-4-1 2-4-1 稳压管正、反向连接稳压管正、反向连接限流电阻保证稳压管在正向限流电阻保证稳压管在正向状态下，不因正向电阻小导状态下，不因正向电阻小导致电流过大烧毁管子致电流过大烧毁管子限流电阻，保证稳压管限流电阻，保证稳压管在反向状态下，限制反在反向状态下，限制反向电流不至于过大击穿向电流不至于过大击穿管子，导致管子损坏管子，导致管子损坏实实 验验 步步 骤骤 按图按图1电路接线，按电路接线，按表表1给定的电压值测量对给定的电压值测量对应的电流值，数据记录
7、应的电流值，数据记录于表于表1中。中。1 1、测电阻伏安特性、测电阻伏安特性 表表 1 1UR(V)00.511.522.533.544.5IR(mA)0图图1 1 线性电阻测量电路线性电阻测量电路实实 验验 步步 骤骤（1）按图）按图2(a)电路接线，电路接线，按表按表2(a)给定的电压值测给定的电压值测量发光二极管的正向特量发光二极管的正向特性，电流值记录于表性，电流值记录于表2(a)中。中。2 2、测发光二极管伏安特性、测发光二极管伏安特性 表表 2 2（a a）Id(mA)013571012151820Ud(V)0图图2(a)2(a)正向测量电路正向测量电路试验箱上的试验箱上的 接接
8、线线 示意图：示意图：（2）按图）按图2(b)电路接电路接线，按表线，按表2(b)给定的给定的电压值测量发光二极电压值测量发光二极管的反向特性，电流管的反向特性，电流值记录于表值记录于表2(b)中。中。表表 2(b)2(b)Ud(V)0-1-2-3-5-10-20Id(uA)0测发光二极管伏安特性测发光二极管伏安特性 图图2(b)2(b)反向测量电路反向测量电路提问：流过电流表的读数与流过发光二极管提问：流过电流表的读数与流过发光二极管的电流是否一样。的电流是否一样。回答：是不一样的。缘由是电压表上有内阻回答：是不一样的。缘由是电压表上有内阻=10V20K=200K，有确定的分流作用。，有确定
9、的分流作用。但是，由于发光二极管的正向电阻很小只有但是，由于发光二极管的正向电阻很小只有几十或几百几十或几百，R电表内阻电表内阻R二极管内阻二极管内阻其分流作用很小可以忽视不其分流作用很小可以忽视不计。这时，可认为流过计。这时，可认为流过电流表的读数与流过发电流表的读数与流过发光二极管的电流是一样。光二极管的电流是一样。（1）按图）按图3(a)电路接线，电路接线，依据表依据表3(a)给定的电压给定的电压值，测量稳压管的正向值，测量稳压管的正向特性，数据记录于表特性，数据记录于表2 3(a)中。中。3.3.测稳压管的伏安特性测稳压管的伏安特性 图图3(a)3(a)正向测量电路正向测量电路表表 3
10、(a)Id(mA)013571012151820Ud(V)0提问：电压表的读数与稳压管上的电压是否一提问：电压表的读数与稳压管上的电压是否一样。样。回答：是不一样的。缘由是电流表上有内阻回答：是不一样的。缘由是电流表上有内阻=0.25V/25mA=10，有确定的分压作用。，有确定的分压作用。但是，由于稳压管的反向导通电阻很大只有但是，由于稳压管的反向导通电阻很大只有几百几百K或几或几M，R电表内阻电表内阻R稳压管反稳压管反向内阻其分压作用很小可以忽视不向内阻其分压作用很小可以忽视不计。这时，可认为计。这时，可认为电压表的读数与稳电压表的读数与稳压管上的电压基本上压管上的电压基本上是一样的。是一
11、样的。（2）按图）按图3(b)电路接线，电路接线，先按表先按表3(b)给定的电压值，给定的电压值，测量稳压管的反向电流，测量稳压管的反向电流，然后按给定的电流值测然后按给定的电流值测量反向电压记录于表量反向电压记录于表3(b)中。中。测稳压管的伏安特性测稳压管的伏安特性 图图3(b)3(b)反向测量电路反向测量电路表表3(b)3(b)Ud(V)0-1-5Id(uA)0-1-2-3-4-5-7-10-12-15-204 4、绘制伏安特性曲线、绘制伏安特性曲线 依据实际测量的数据，绘制电阻、发光二极管和稳压管的伏安特性曲线。测量发光管和稳压二极管的正反向特性测量发光管和稳压二极管的正反向特性时，要
12、弄清晰它们的正极和负极。时，要弄清晰它们的正极和负极。需用两块万用表，一块作为电流表串联需用两块万用表，一块作为电流表串联在电路中，一块作为电压表，并联在电在电路中，一块作为电压表，并联在电路中，要留意正、反向时的表的连接。路中，要留意正、反向时的表的连接。4 4、试验留意事项、试验留意事项 20三、戴维宁定理与诺顿定理三、戴维宁定理与诺顿定理代维宁定理指出，任何一个线性有源一端口网络，对外代维宁定理指出，任何一个线性有源一端口网络，对外部电路来说，总可以用一个志向电压源与电阻串联组合部电路来说，总可以用一个志向电压源与电阻串联组合来代替。其志向电压源的电压等于原网络端口的开路电来代替。其志向
13、电压源的电压等于原网络端口的开路电压压Uoc，电阻等于原网络中全部独立源为零值时的入端，电阻等于原网络中全部独立源为零值时的入端等效电阻等效电阻Req。诺顿定理是代维宁定理的对偶形式，它指出任何一个线诺顿定理是代维宁定理的对偶形式，它指出任何一个线性有源一端口网络，对外部电路来说，总可以用一个志性有源一端口网络，对外部电路来说，总可以用一个志向电流源与电导并联组合来代替。其志向电流源的电流向电流源与电导并联组合来代替。其志向电流源的电流等于原网络端口的短路电流等于原网络端口的短路电流Isc，电导等于原网络中全部，电导等于原网络中全部独立源为零值时的入端等值电导独立源为零值时的入端等值电导Geq
14、(Go=1/Req)。21试验电路示例1、测量电路的开路电压、测量电路的开路电压Uoc方法一：干脆测量方法一：干脆测量22开路电压Uoc1、测量电路的开路电压、测量电路的开路电压Uoc方法二：零示法方法二：零示法23调整调整Us，使电压表示数为，使电压表示数为0；断开；断开Us，测量，测量Us的电压值即为开路电压的电压值即为开路电压Uoc2、测量电路的短路电流、测量电路的短路电流Isc方法：干脆测量方法：干脆测量24短路电流Isc3、测量电路的等效电阻、测量电路的等效电阻Req方法一：干脆测量方法一：干脆测量等效电阻等效电阻Req3、测量电路的等效电阻、测量电路的等效电阻Req方法二：外加电压
15、法方法二：外加电压法等效电阻等效电阻Req=外加电压外加电压U/电流表示数电流表示数I3、测量电路的等效电阻、测量电路的等效电阻Req方法三：半电压法方法三：半电压法调整调整Rx，使电压表的示数为，使电压表的示数为Uoc/2；断开；断开Rx，测，测量其阻值即为等效电阻量其阻值即为等效电阻Req。28谢谢 谢！谢！29 将档位开关置二极管测量档，红黑表笔将档位开关置二极管测量档，红黑表笔分别接二极管的两个引脚，视察显示屏的分别接二极管的两个引脚，视察显示屏的数值，然后互换两表笔，再次视察显示屏数值，然后互换两表笔，再次视察显示屏的数值。若显示屏显示的数值。若显示屏显示“1”，则说明二极，则说明二极管未导通；若显示屏显示具体数值，则说管未导通；若显示屏显示具体数值，则说明二极管导通，且此时的红表笔接的是二明二极管导通，且此时的红表笔接的是二极管的正极，黑表笔接的是负极。极管的正极，黑表笔接的是负极。(4)测量二极管