实验四-验证戴维南定理和诺顿定理.doc

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1、实验四验证戴维南定理和诺顿定理一、实验目的（1）进一步熟悉PSPICE仿真软件中绘制电路图，初步掌握符号参数、分析类型的设置。（2）学习Probe窗口的简单设置。（3）加深对戴维宁定理与诺顿定理的理解。二、原理与说明戴维南定理指出，任一线性有源一端口网络，对外电路来说，可以用一个电压源与电阻串联的支路来代替，该电压源的电压US等于原网络的开路电压UOC，电阻RO等于原网络的全部独立电源置零后的输入电阻Req。原网络如图4-1（a），其等效变换如图4-1（b）。诺顿定理指出，任一线性有源一端口网络，对外电路来说，可以用一个电流源与电导并联的支路来代替，该电流源的电流IS

2、等于原网络的短路电流ISC，其电导GO等于原网络的全部独立电源置零后的输入电导Geq(Geq=1／Req)。其等效变换如图4-1（c）。等效内阻的测量图如图4-2所示。图4-1实验原理与说明图4-2等效内阻的测量三、实验设备个人计算机、OrCAD/PSpice9.2软件。四、实验内容（1）测量有源一端口网络（如图4-3）等效入端电阻Req和对外电路的伏安特性。其中U1=5V，R1=100Ω，U2=4V，R2=50Ω，R3=150Ω。（2）根据（1）中测出的开路电压UOC、输入电阻Req，组成图4-1(b)的等效有源一端口网络，测量其对外电路的伏安特性。（3）根据（1）

3、中测出的短路电流ISC、输入电阻Req，组成图4-1(c)的等效有源一端口网络，测量其对外电路的伏安特性。图4-3原理图五、实验步骤图4-4绘制的电路图（1）在Capture环境下绘制图4-4电路原理图，包括取元件、连线、输入参数和设置节点等。分别编辑原电路、戴维宁等效电路和诺顿等效电路（等效参数待定，电压源和电流源默认值为0），检查无误后存盘。（2）为测量原网络的伏安特性，图4-4中的RL是电阻值需改变。为此，RL的阻值要在“PARAM”中定义一个全局变量var（参数值可任意选择如10Ω、1kΩ，同时把RL的阻值也设为该变量{var}。注：PARAM设置方法是从sp

4、ecial库中选取PARAM放置在电路图上，双击该器件在属性栏左上角的NewColumn，输入名称var，值1k。如要显示该名称和值在电路图上，在数据栏上右键单击，修改display属性。（3）为测电路的开路电压UOC及短路电流ISC，设定分析类型为“DCSweep”，扫描变量为全局变量var，并具体设置线性扫描的起点、终点和步长。因需要测短路电流，故扫描的起点电阻要尽量小，但不能是0。而欲测开路电压，扫描的终点电阻要尽量大。所以线性扫描的起点可设为1P，终点设为1G，步长设为1MEG，如图4-5。此时不需要中间数据，为了缩短分析时间，步长还可以设置大一些。图4-5D

5、CSweep设置（4）启动分析后，系统自动进入Probe窗口。启动分析后，系统自动进入Probe窗口。选择Plot=>AddPlottoWindow增加一坐标轴，选择Trace=>AddTrace分别在两轴上加I(RL)和V(RL:2)变量，显示如图4-6。然后执行Trace=>Cursor=>Display启动光标测量功能，从而读取电流的最大值和电压的最大值。通过读取波形测得I(RL)最大值即短路电流ISC=130mA，V(RL:2)最大值即UOC为3.5455V，则输入端电阻Req=3.5455/0.13=27.273Ω。图4-6开路电压和短路电流波形图回到绘图界

6、面，按测得的等效参数修改电路参数值，如图4-7所示。图4-7修改参数后的电路图重新设定扫描参数，扫描变量仍为全局变量var，线性扫描的起点为1P，终点为10K，步长为10K。重新启动分析，进入Probe窗口。选择Plot=>AddPlottowindow增加两个波形显示区，选择Plot=>AxisSettings（X坐标）=>AxisVariable，设置横轴为V(RL:2)，选择Trace=>AddTrace分别在三个轴上加I(RL)、I(RLd)和I(RLn)变量。显示结果如图4-8。图4-8原电路及等效电路外特性的显示结果选择Trace=>Cursor=>Dis

7、play显示坐标值列表，点击I(RL)、I(RLd)和I(RLn)前面的小方块，数值列表中将显示相应坐标中的坐标值。用鼠标拖动十字交叉线，可显示不同电压时的相应电流值。六、思考与讨论1、比较三条伏安特性曲线，验证戴维南定理和诺顿定理。七、预习要求1、复习有关维南定理和诺顿定理等有关内容。2、熟悉Pspice有关直流扫描的设置和分析方法以及Probe波形的查看。八、实验心得