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实验三戴维南定理验证及有源单口网络等效参数的测量
2. 根据各种方法测得的UOC与RO与预习时电路计算的结果作比较，能得出什么结论。
3. 归纳、总结实验结果
用proteus做虚拟实验 一、实验目的
1. 验证戴维南定理的正确性，加深对该定理的理解。
2. 掌握含源二端网络的开路电压和等效电阻的测定方法，并了解各种测量方法的特点
二、实验原理
1. 戴维南定理
任何一个线性含源的电路，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将该支路从电路中分离出来，把电路的其余部分看作是一个含源二端网络。戴维南定理指出：任何一个线性含源的二端网络，都可以用一个电压源和一个电阻串联的支路来等效。电压源的电压US等于这个含源二端网络的开路电压UOC，电阻RO等于该网络中所有独立源均取0（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。UOC和RO称为含源二端网络的戴维南等效参数。
2. 含源二端网络的戴维南等效参数的测量方法
含源二端网络的戴维南等效参数中，开路电压的测量比较简单，只要在该二端网络开路时，用电压表直接测量即可。对等效电阻的测量，可以用下列方法：
(1) 开路电压、短路电流测量法 在含源二端网络输出端开路时，用电压表直接
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测其输出端的开路电压UOC，然后再将其输出端短路，测其短路电流ISC，则等效电阻为
这种方法虽然比较简便，但是，可能因短路电流过大会损坏电路内部的器件。对于等效电阻较小的二端网络，一般不宜采用。 (2) 两次电压测量法
图3-1所示电路中，第一次先测量A、B两端的开路电压UOC；第二次在A、B端接一个已知的负载电阻RL，测量此时A、B两端的负载电压U。这样，A、B端的等效电阻为
(3) 半电压测量法
图3-2所示电路中，调节负载电阻RL的大小，当负载电压等于被测含源二端网络开路电压的一半时，负载电阻的值即为被测含源二端网络的等效电阻值，即
。
图3-1两次电压测量法 图3-2半电压测量法
三、实验内容及步骤
实验步骤如下：
(1) 打开 PROTEUS 软件，选中主菜单 view/选项中的 Show grid,使得 绘图区域
中出现均匀的网格线，并将绘图尺寸调节到最佳snap。 (2) 在常用工具栏中点击
，然后在对象选择器窗口中点击选取对象选择按钮P，打
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开pick devices,在元件分类categroy中选取相应的分类，查询元件库的结果便显示在results中。从元件库中调出1 个Ground（接地点）和1个simulator primitives Vsource（直流电压源）器件和1个simulator primitives Csource（直流电流源），5 个Resistor（电阻）器件，其中一个是可变电阻，1个sw-DPDT，最后在
测量器件库中调个出
DC Voltmeter（直流电压表）和DC AMMETER（直流电流表）器件。 (3) 将各元器件的标号、参数值亦改变成与图 3-3 所示一致。
(b)
图3-3 含源二端网络外特性测试的实验电路
(4) 将所有的元器件通过连线连接起来。注意：电压源、电压表的正负极性。 (5) 检查电路有无错误。
(6) 对该绘图文件进行保存，注意文件的类型为design file。
(7) 利用控制键使得开关sw-DPDT 将负载RL 接入，将电流表、电压表正确的接入电路（也可以用电压表和电流表探针方法测量），按下proteus界面左下方按纽对文件进行仿真。 (8)含源二端网络的外特性测试
按表3-1中给定的值改变负载电阻RL的值，测量含源二端网络的外特性。将测量数据记入表3-1中。将该读数记录下来，并填到表 3-1 的相应表格中。
表3-1 RL/Ω 990 900 800 700 600 500 400 300 200 100 理论UAB/V 计算IAB/mA 值 8.29 7.89 7.39 6.84 6.22 5.52 4.72 3.81 2.74 1.49 仿真UAB/V 数据 IAB/mA 16.7 17.5 18.5 19.5 20.7 22.1 23.6 25.4 27.4 29.8
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(9) 利用控制键 A 使得开关1个sw-DPDT将负载RL接入和断开，对该绘图文件进行仿真，进行含源二端网络戴维南等效参数的测定 。
（A）开路电压、短路电流法测定等效电阻
图3-3（a）所示电路中，先断开负载电阻RL，测量A、B两端的开路电压UOC；再短接A、B两端 ，测量短路电流ISC，则二端网络的等效电阻R0=UOC/ISC。将测量数据UOC、ISC记入表3-2中，并计算RO。
表3-2 开路电压/短路电流法测量等效电阻
理论计算值 仿真数据 UOC（V） ISC（mA） RO=UOC/ISC （B）用万用表直接测定等效电阻
将被测二端网络中的所有独立源IS、US都去掉，并在原电压源所接的两点处用一根导线相连，然后用万用表的欧姆档测定负载RL开路后A、B两点间的电阻，此即为被测网络的等效内阻RO。将测量数据记入表3-3中，并与仿真结果相比较。
表3-3 用万用表测定等效电阻
仿真数据 RO（Ω） (C) 半电压法测定等效内阻
图3-3（a）所示电路中，调节负载电阻的阻值，同时用电压表监视负载电压，当电压表的读数等于开路电压UOC的一半时，关闭电压源和电流源，将负载电阻从电路中断开，用万用表欧姆档测量负载电阻的阻值。将数据记入表3-4中。
表3-4 半电压法测定等效电阻
仿真数据 RO（Ω） （10）含源二端网络等效电路的外特性测试
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在按图3-3（b）搭接实验电路，调节电压源的电压，使之等于表3-2中的UOC的值；等效电阻RO是表3-2中RO的值；负载电阻RL选用按表3-5中给定的RL值，调节负载电阻的大小，测定负载电压UAB和负载电流IAB，记入表3-5中。按照表3-1和表3-5的实测数据作出外特性曲线，对戴维南定理进行验证。
表3-5 含源二端网络等效电路的外特性
理论计算值 仿真数据 RL/Ω 990 900 800 700 600 500 400 300 200 100 UAB/V IAB/mA IAB/mA UAB/V
四、注意事项
(1) 每个电路中均必须接有接地点，且与电路可靠连接（即接地点与电路的连接处有黑色的结点出现）。
(2) 注意调节可变电阻使得其阻值为 0，进行仿真会出问题。 (3)注意电流源和电压源的极性。
(4)验完成后，将保存好的绘图文件另存到教师指定的位置，并结合实验数据完成实验报 告的撰写。
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