电位与电源外特性的研究

2011-03-21 17:46:06来源: 互联网

一 实验目的

1、加深电压与电位相互关系及电位相对性的理解,

2、了解直流电压源、电流源外特性及测试方法;

3 进一步掌握直流稳压电源的使用方法和基本结构。

二、实验原理与说明

1、电位与电位差 在电路中,电位的参考点选择不同,各节点电位也相应改变,而任意两节点间的电位差不变。即任意两节点间电压与参考点电位的选择无关。

2、 电压源的外特性 电压源的源电压u(t)确定的时间函数,与流过电压源的电流大小无关,电流的大小取决于外电路。如果是恒定直流电压源,则其源电压为一定值US,其外特性如图1.2.8a所示。实际电压源一般都含有内阻,随着外电路电流的增大,电源的端电压减小。它的外特性如图1.2.8b所示。实际电压源可用一个电压源US和电阻RS串联组合模型来模拟。显然RS越大,图1.2.8a、b两曲线的夹角θ也越大,实际电压源端电压随电流变化也越大。随着电子工业的发展,晶体管、集成电路稳压电源广泛使用,它的外特性接近电压源的外特性。

对于电压源的外特性测试问题,一般用稳压电源的外特性近似代替电压源的外特性;用稳压电源与一电阻串联后的外特性,来模拟实际电压源的外特性。但在测试时,外电路电流不应超过稳压电源的额定电流。

3、电流源外特性 电流源的源电流I(t)也是确定的时间函数,与其端电压大小无关,端电压的大小取决于外电路。如果是恒定直流电流源,则源电流为一定值IS,其外特性如图1.2.9a所示。实际电流源一般都含有内电导GS,随着端电压的增高,对外电路提供的电流减小。其外特性如图1.2.9b所示。实际电流源,可用一个电流源IS和一个电导GS相并联组合的模型来模拟。显然GS越大图1.2.9a、b两曲线的夹角θ也越大。晶体管电流源的外特性,在额定电流、输出电阻范围内,与电流源外特性近似。据此,在测试电流源外特性时,用晶体管电流源外特性近似代替电流源的外特性,用品体管电流源并联一电导GS后的外特性.来模拟实际电流源的外特性。

图1.2.8 电压外特性图 图1.2.9 电流外特性图 图1.2.10 电位研究电路图

三、实验器材

1、双路直流稳压电源 1台

2、可调晶体管电流源 1台

3、直流毫安表 1块

4、直流电压表(高内阻万用表) 1块

5、实验电路板(或相应分立元件) 1块(元件若干)

四、实验任务与步骤

1、测量电路中各节点电位 分别以点和d点作为电位参考点(零电位) 测量图1.2.10电路中各节点电位,并将测得的结果记入表1.2.8中。通过计算检验电路中任意两节点间的电压与参考点的选择无关。

图1.2.11 电压源外特性测试电路图 图1.2.12电流源外特性测试电路图

表1.2.8 电位和电压的测量数据

2、电压源外特性测试

(1)电压源外特性测试参考电路如图1.2.11所示。

(2)测电压源外特性。选定负载电阻RL(0-500)可变电阻,调整稳压电源输出电压US=5V,然后将开关S掷向1,调节RL,测量电流、电压并记入表1.2.9中。

(3)测实际电压源外特性。选一固定电阻RS(1O-100Ω)作为实际电压源的内阻与US串联,以模拟实际电压源,然后将开关S掷向2,调节RL,测量电流、电压并记于表1.2.10中。

表1.2.9 电压源外特性数据

表1.2.10实际电压源外特性数据

3、电流源外特性测试

(1)电流源外特性测试 参考电路如图1.2.12所示。

(2)测电流源和实际电流源外特性 当开关S断开时为测试电流源外特性电路,开关S闭合时为测试实际电流源外特性电路。实验使用的晶体管电流源额定电流IS=30mA(可调),输出电阻为500Ω(0-500Ω)。建议GS选用l00-200Ω固定电阻与晶体管电流源并联。调节RL,测试电流、电压并记于学生自拟的表中。

五、实验注意事项

1 电压源、电流源和各电阻元件的容量要配套,并与仪表量程相适应。

2 调节稳压电源输出电压时,应并联一块电压表,并以电压表读数为准。稳压电源的电压表指示数只作参考(监视用)。

六、思考题

你能举出几个实际电压源的实例吗? 做实际电压源外特性时,为什么用稳压电源

和一个电阻串联组合来模拟?

七、实验报告要求

1、根据各实验结果数据,分别在方格纸上绘制出光滑的电压源、电流源伏安特性曲线。

2、根据实验结果,总结、归纳电压源、电流源的特性。

3、必要的误差分析。

关键字:电源  研究

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2011/0321/article_5888.html
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