试验五电压源电流源及其电源等效变换的研究.docxVIP

实验五 电压源、电流源及其电源等效变换的研究 一、实验目的 掌握建立电源模型的方法； 掌握电源外特性的测试方法； 加深对电压源和电流源特性的理解； 研究电源模型等效变换的条件。 二、原理说明 电压源和电流源 电压源具有端电压保持恒定不变，而输出电流大小由负载决定的特性。外特征，极端电压 U 与输出电流 I 的关系 U=f(I)是一条平行于 I 轴的直线。实验中使用的恒压源在规定的电流范围内，具有很小的内阻，可以将它视为一个电压源。 电流源具有端电流保持恒定不变，而端电压的大小由负载决定的特性。其外特征，即输出电流 I 与端电压 U 的关系 I=f(U)是一条平行于 U 轴的直线。实验中使用的恒流源在规定的电流范围内，具有很大的内阻，可以将它视为一个电流源。 实际电压源和实际电流源 实际上任何电源内部都存在电阻，通常称为内阻。因而，实际电压源可以 用一个内阻 R S 和电压源 U S 串联表示，其断电压 U 随输出电流 I 增大而降低在 实验中，可以用一个小阻值的电阻与恒压源相串联来模拟一个实际电压源. 实际电流源可以用一个内阻 R S 和电压源 U S 并联表示，其输出电流 I 随断 电压 U 增大而减小。在实验中，可以用一个大阻值的电阻与恒流源相并联来 模拟一个实际电流源. 实际电压源和实际电流源的等效互换 一个实际的电源，就其外部特征而言，既可以看成是一个电压源，又可以看成是一个电流源。若视为电压源，则可用一个电压源于一个电阻相串联来表示；若视为电流源，则可用一个电流源与一个电阻向并联来表示。若他们向同样大小的负载供出同样大小的电流和端电压，则称这两个电源是等效的，即具有相同的外特性。 实际电压源和实际电流源的等效变换的条件为： 取实际的电压源与实际的电流源的内阻均为 R 。 S U R已知实际电压源的参数为U 和R ，则实际电流源的参数为 I ? S R S S S S 和 R ，若已知实际电压源的参数为 I 和 R ，则实际电流源的参数 S 为U S 三、实验设备  ? I R S S S S 和 R 。 S 直流数字电压表、直流数字毫安表（根据型号的不同，EEL—Ι 型为单独的 MEL—06 组件，其余型号含在主控制屏上） 恒压源（EEL—Ι、Ц、Ш、Ⅳ均含在主控制屏上，根据用户的要求，可能有两种配置（1）+6v(+5v),+12v,0~30v 可调或（2）双路 0~30v 可调。） 恒流源（0~500mA 可调） EEL—23 组件（含固定电阻、电位器）或 EEL—51 组件、EEL—52 组件 四、实验内容 测定电压源（恒压源）与实际电压源的外特性 + + mA - R1 U s + + V R2 - - 图 5-1 实验电路如图 5—1 所示，图中的电源 U S 用恒压源中的+6V（+5）输出端，R 1 取 200Ω 的固定电阻，R 取 470Ω 的电位器。调节电位器R ，令其阻值由大至 2 2 小变化，将电流表、电压表的读书记入表 5—1 中。 表 5—1 电压源（恒压源）外特性数据 I(mA) I(mA) U(V) 图 5—1 电路中，将电压源改为实际电压源，如图 5—2 所示， +U + U mA - RS R 1 + V R 2 - 3 U s - 图 5-2 图中内阻 R 取 51Ω 的固定电阻，调节电位器R ，令其阻值由大至小变化，将 S 2 电流表、电压表的读书记入表 5—2 中。 I(mA)U(V) I(mA) U(V) 测定电流源（恒流源）与实际电流源的外特性 按图 5—3 接线，图中I S 为恒流源，调节其输出为5mA（用毫安表测量）， R 取 470Ω 的电位器，在 R 分别为 1KΩ 和 两种情况下，调节电位器 R ，令 2 2 2 其阻值由大至小变化，将电流表、电压表的读数记入自拟的数据表格中。 +mA - I+ I S Rs R2 V - 图 5—3 研究电源等效变换的条件 按图 5—4 电路接线，其中（a）、（b）图中的内阻 R 均为 51Ω，负载电 2 阻 R 均为 200Ω。 + - mA IRs R + I V S U + - + - mA + Rs R V - S - 图 5—4（a） 图 5—4（b） 在图 5—4（a）电路中， U S 用恒压源中的+6V 输出端，记录电压表、电 流表的读数。然后调节图 5—4（b）电路中恒流源 I S ，另两表的读数与图 5 —4（a）的数值相等，记录 I S 之值，验证等效变换条件的正确性。 五、实验注意事项 在测电压源外特性时，不要忘记测空载（I=0）时的电压值；测电流源外特 性时，不要忘记测短路（U=0）时的电流值，注意恒流源负载电压不可超过 20 伏，负载更不可开路； 换接线时，必须关闭电源开关； 直流仪