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实验报告
课程名称：电路与电子技术实验指导老师：成绩：
实验名称：直流电路测量进阶实验实验类型：电子电路实验同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、实验数据记录和处理 五、讨论、心得
一、实验目的和要求
1．掌握电工综合实验台的基本操作以及数字万用表的使用；
2．了解测量仪表量程，分辨率，准确度对测量结果的影响以及测量结果的正确表示； 3．学习和掌握对非线性元件特性曲线的测定；
4．掌握含源一端口网络等效参数以及其外特性的测量方法； 5．验证戴维南定理和诺顿定理；
6．了解实验时非理想状态对实验结果的影响；
二、实验内容和原理
实验内容
1．测定晶体二极管的伏安特性曲线；
2．测量戴维南（诺顿）等效支路的电路参数； 3．分别测量原网络和等效支路端部的伏安特性； 4．学会用Origin 处理实验数据；
实验原理(简略)
1．. 伏安法；
2．戴维南（诺顿）定理；
3．开路电压的测量：①直接测量法；②示零测量法；③两次测量法； 4．短路电流的测量；
5．含源电路等效电阻的测量方法：①直接测量法；②开路电压，短路电流法；③半电压法；④伏安法；
三、主要仪器设备
电工综合实验台；数字万用表；DG07多功能网络实验组件；导线等
四、实验数据记录和处理
1. 使用软件OrCAD 仿真二级管的伏安特性；
① 理想二极管的伏安特性曲线；
50mA
-0mA
-50mA
-100mA
-40V
I(D1)
-36V -32V -28V -24V -20V
V(D1:1)
-16V -12V -8V -4V 0V 4V
② 不同温度下二极管的伏安特性曲线（从左到右依次为-10℃，0℃，10，20℃），实验当天温度接近20℃，
可以将由实验数据得出的曲线与下图中最右侧曲线对比分析；
装订线
30mA
20mA 10mA 0A 0V
I(D1)
V(D1:1)
0.1V
0.2V
0.3V
0.4V
0.5V
0.6V
0.7V
0.8V
0.9V
1.0V
③ 交流电路中二极管两端的电压波形（可与实验中用示波器观察的波形对比）；
5V
0V
-5V
-10V
0s
V1(D1)
Time
0.2ms
0.4ms
0.6ms
0.8ms
1.0ms
1.2ms
1.4ms
1.6ms
1.8ms
2.0ms
2. 二极管实验数据处理
实验测得Us=5V时二级管两端的电压与流过二极管的电流如下表所示：
电流（m A ）
装订线
电压（V ）
比较分析：
很显然，实验所得的二极管伏安曲线与用Orcad 仿真的理想二极管伏安曲线相差较大，但与20℃下的二极管的伏安曲线较为相近。
仔细对比三张曲线图可知，当二极管两端的电压大于0.7V 时，理论上流过二极管两端的电流应该迅速变大（曲线几乎成与y 轴垂直），但实验所得的曲线虽然有这样的趋势，但总体来看依旧没那么迅速。其原因主要有：
1. 理想二极管与实际二极管必然有一定的差距，加之实验所用的仪器设备因使用时间等原
因也会对实验数据的得出产生一定影响；
2. 一般在数据曲线出现剧烈变化的地方，应该增加测量的密度，以免遗漏某些特征。很显然，此处实验所得图中在这一方面做的还不够，在电压从0.6V 变化到0.8V 的过程中应该再多测几个数值;
3. 从仿真第二张图中我们可以知道，二极管的伏安特性曲线还与二级管的温度有关。而实验时二极管长时间处于工作状态，从开始测量到结束，必定会有温度的变化。这也会对曲线的得出造成影响;
3. 含源一端口网络等效参数以及其外特性的测量（只含线性元件） 实验电路图如下所示：
A . 用软件仿真得出数据如下：
由此可得A 和B 两端电压和电流的关系：U=-0.51059I+10.07672
电压（V ）
装订线
10
8
6
4
2
电流（mA ）
B . 实际测得实验数据为：
（实验中当电阻低于100Ω时电流源示数将发生变化，由发出功率变为吸收功率，此时不能再将两个电源同时结束电路进行测量，而要依据叠加定理分别测出电压源和电流源对电路的贡献，所以表格右侧有两组
数据。）
由表中数据制图，得到：U=-0.51969I+10.41595
电压（V ）
装订线
10
8
6
4
2
电流（mA ）
C. 电压电流修正后数据：
（电压修正∆U
=−
URV
Req ,U=U测−∆U; 电流修正∆I =−
IReq
RA,I=I测−∆I; 其中
Req =513.7Ω, RV=5MΩ，RA=5Ω）
由表中数据制图，得到：U=-0.51481I+10.41666
电压（V ）
10
8
6
4
2
电流（mA ）
装订线
综上可得该二端口网络参数：
分析比较：
① 对比仿真曲线和实验曲线可知，实验所得曲线与仿真所得曲线基本一致。
② 从三张图中可均可得电压与电流成明显的线性关系，因此戴维南定理得到验证。 ③ 由实验图表可得A 和B 两端的开路电压U=10.4V,等效电阻为r=519.7Ω。 ④ 由电路原理知识可得，A 和B 间的等效电阻即左侧标示为510Ω的阻值，实验时用万用表测得其实
际阻值为513.7Ω，可见直接用万用表测量值与实验图表所得值基本接近；同时由电路原理知识计算可得A 和B 两端开路电压为10.17V, 与实验图表值10.4V 也比较接近。
⑤ 修正后的等效电阻和两端电压显然比实验值更加接近仿真值和理论计算值，可见仪器内阻对实验
精度的影响； 误差分析：
1．首先计算时不能用实验室提供的电路板上标示的各个元器件的值，必须自己测量，测量时带来的误差在所难免；而仿真时时按照电路板上标示值进行仿真的，所以会有一定的差距；
2. 实验中电压源和电流源并不是理想的，电压源和电流源的实际输出值会随着外部电阻的变化而发生变化，在实验时并未对其变化进行处理所以导致戴维南等效电路的电压与实际的仿真值有出入；
4. 含源一端口网络等效参数以及其外特性的测量（含非线性元件二极管） 实验带电路图如下：
由表可得U=U=-0.51267I+10.0671
电压（V ）
装订线
76543210
电流（mA ）
实际测得数据处理如下：
由表可得U=-0.52924I+10.21564
电压（V ）
装订线
6
5
4
3
2
1
[1**********]20
电流（mA ）
分析比较：
同“含源一端口网络等效参数以及其外特性的测量（只含线性元件）”实验内容可知，含非线性原件的电路也满足戴维南定理。
但若仔细分析实验数据可知，实验时二极管都工作在其线性区域，并未涉及二极管为非线性区时的工作。因此可以设计仿真实验如下：
则当滑动变阻器的SET 在0.9~1之间变化时，可得AB 之间的伏安特性曲线如下：
8.0V
6.0V
4.0V
2.0V
装订线
0V 0A
0.1A
V(A) - V(B)
0.2A
0.3A
0.4A
0.5A
0.6A
0.7A
0.8A
0.9A
1.0A
1.1A
1.2A
1.3A
1.4A
1.5A
I(I1) + I(D1)
很显然，此时的二端口网络不再是线性的了。因此其也就不满足戴维南定理。
所以，我们可以这样认为：当非线性原件工作在其线性区域时，包含该非线性原件的二端口网络仍可戴维南等效，否则则不行。
五、讨论、心得
1. 实验过程中稳压源不能短路，稳流源不能开路。后者在实验过程中还不会有什么影响，但一旦稳压源短路，则实验台中稳压源的保险丝必定会熔断（此次实验中就因为不小心短路稳压源而烧断了保险丝）；
2. 在测量过程中切忌要注意各个仪器的量程，量程太大则测量数据误差加大，量程太小则在调试过程中容易出现超量程工作而使得实验台报警（由于此次是初次实验，实验台一报警就容易紧张，其实只要找到是哪儿出问题然后复位即可）；
3. 一般实验连线好后都必须检查一遍后再接通电源，否者由于电路连线复杂后连线很容易出问题，盲目接通电源很有可能会损坏实验仪器；
4. 实验连线尽量求简单，这样既利于测量和分析，也不会因为线路过于复杂而增大安全隐患；
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实验报告
课程名称：电路与电子技术实验指导老师：成绩：
实验名称：直流电路测量进阶实验实验类型：电子电路实验同组学生姓名： 一、实验目的和要求（必填） 二、实验内容和原理（必填） 三、主要仪器设备（必填） 四、实验数据记录和处理 五、讨论、心得
一、实验目的和要求
1．掌握电工综合实验台的基本操作以及数字万用表的使用；
2．了解测量仪表量程，分辨率，准确度对测量结果的影响以及测量结果的正确表示； 3．学习和掌握对非线性元件特性曲线的测定；
4．掌握含源一端口网络等效参数以及其外特性的测量方法； 5．验证戴维南定理和诺顿定理；
6．了解实验时非理想状态对实验结果的影响；
二、实验内容和原理
实验内容
1．测定晶体二极管的伏安特性曲线；
2．测量戴维南（诺顿）等效支路的电路参数； 3．分别测量原网络和等效支路端部的伏安特性； 4．学会用Origin 处理实验数据；
实验原理(简略)
1．. 伏安法；
2．戴维南（诺顿）定理；
3．开路电压的测量：①直接测量法；②示零测量法；③两次测量法； 4．短路电流的测量；
5．含源电路等效电阻的测量方法：①直接测量法；②开路电压，短路电流法；③半电压法；④伏安法；
三、主要仪器设备
电工综合实验台；数字万用表；DG07多功能网络实验组件；导线等
四、实验数据记录和处理
1. 使用软件OrCAD 仿真二级管的伏安特性；
① 理想二极管的伏安特性曲线；
50mA
-0mA
-50mA
-100mA
-40V
I(D1)
-36V -32V -28V -24V -20V
V(D1:1)
-16V -12V -8V -4V 0V 4V
② 不同温度下二极管的伏安特性曲线（从左到右依次为-10℃，0℃，10，20℃），实验当天温度接近20℃，
可以将由实验数据得出的曲线与下图中最右侧曲线对比分析；
装订线
30mA
20mA 10mA 0A 0V
I(D1)
V(D1:1)
0.1V
0.2V
0.3V
0.4V
0.5V
0.6V
0.7V
0.8V
0.9V
1.0V
③ 交流电路中二极管两端的电压波形（可与实验中用示波器观察的波形对比）；
5V
0V
-5V
-10V
0s
V1(D1)
Time
0.2ms
0.4ms
0.6ms
0.8ms
1.0ms
1.2ms
1.4ms
1.6ms
1.8ms
2.0ms
2. 二极管实验数据处理
实验测得Us=5V时二级管两端的电压与流过二极管的电流如下表所示：
电流（m A ）
装订线
电压（V ）
比较分析：
很显然，实验所得的二极管伏安曲线与用Orcad 仿真的理想二极管伏安曲线相差较大，但与20℃下的二极管的伏安曲线较为相近。
仔细对比三张曲线图可知，当二极管两端的电压大于0.7V 时，理论上流过二极管两端的电流应该迅速变大（曲线几乎成与y 轴垂直），但实验所得的曲线虽然有这样的趋势，但总体来看依旧没那么迅速。其原因主要有：
1. 理想二极管与实际二极管必然有一定的差距，加之实验所用的仪器设备因使用时间等原
因也会对实验数据的得出产生一定影响；
2. 一般在数据曲线出现剧烈变化的地方，应该增加测量的密度，以免遗漏某些特征。很显然，此处实验所得图中在这一方面做的还不够，在电压从0.6V 变化到0.8V 的过程中应该再多测几个数值;
3. 从仿真第二张图中我们可以知道，二极管的伏安特性曲线还与二级管的温度有关。而实验时二极管长时间处于工作状态，从开始测量到结束，必定会有温度的变化。这也会对曲线的得出造成影响;
3. 含源一端口网络等效参数以及其外特性的测量（只含线性元件） 实验电路图如下所示：
A . 用软件仿真得出数据如下：
由此可得A 和B 两端电压和电流的关系：U=-0.51059I+10.07672
电压（V ）
装订线
10
8
6
4
2
电流（mA ）
B . 实际测得实验数据为：
（实验中当电阻低于100Ω时电流源示数将发生变化，由发出功率变为吸收功率，此时不能再将两个电源同时结束电路进行测量，而要依据叠加定理分别测出电压源和电流源对电路的贡献，所以表格右侧有两组
数据。）
由表中数据制图，得到：U=-0.51969I+10.41595
电压（V ）
装订线
10
8
6
4
2
电流（mA ）
C. 电压电流修正后数据：
（电压修正∆U
=−
URV
Req ,U=U测−∆U; 电流修正∆I =−
IReq
RA,I=I测−∆I; 其中
Req =513.7Ω, RV=5MΩ，RA=5Ω）
由表中数据制图，得到：U=-0.51481I+10.41666
电压（V ）
10
8
6
4
2
电流（mA ）
装订线
综上可得该二端口网络参数：
分析比较：
① 对比仿真曲线和实验曲线可知，实验所得曲线与仿真所得曲线基本一致。
② 从三张图中可均可得电压与电流成明显的线性关系，因此戴维南定理得到验证。 ③ 由实验图表可得A 和B 两端的开路电压U=10.4V,等效电阻为r=519.7Ω。 ④ 由电路原理知识可得，A 和B 间的等效电阻即左侧标示为510Ω的阻值，实验时用万用表测得其实
际阻值为513.7Ω，可见直接用万用表测量值与实验图表所得值基本接近；同时由电路原理知识计算可得A 和B 两端开路电压为10.17V, 与实验图表值10.4V 也比较接近。
⑤ 修正后的等效电阻和两端电压显然比实验值更加接近仿真值和理论计算值，可见仪器内阻对实验
精度的影响； 误差分析：
1．首先计算时不能用实验室提供的电路板上标示的各个元器件的值，必须自己测量，测量时带来的误差在所难免；而仿真时时按照电路板上标示值进行仿真的，所以会有一定的差距；
2. 实验中电压源和电流源并不是理想的，电压源和电流源的实际输出值会随着外部电阻的变化而发生变化，在实验时并未对其变化进行处理所以导致戴维南等效电路的电压与实际的仿真值有出入；
4. 含源一端口网络等效参数以及其外特性的测量（含非线性元件二极管） 实验带电路图如下：
由表可得U=U=-0.51267I+10.0671
电压（V ）
装订线
76543210
电流（mA ）
实际测得数据处理如下：
由表可得U=-0.52924I+10.21564
电压（V ）
装订线
6
5
4
3
2
1
[1**********]20
电流（mA ）
分析比较：
同“含源一端口网络等效参数以及其外特性的测量（只含线性元件）”实验内容可知，含非线性原件的电路也满足戴维南定理。
但若仔细分析实验数据可知，实验时二极管都工作在其线性区域，并未涉及二极管为非线性区时的工作。因此可以设计仿真实验如下：
则当滑动变阻器的SET 在0.9~1之间变化时，可得AB 之间的伏安特性曲线如下：
8.0V
6.0V
4.0V
2.0V
装订线
0V 0A
0.1A
V(A) - V(B)
0.2A
0.3A
0.4A
0.5A
0.6A
0.7A
0.8A
0.9A
1.0A
1.1A
1.2A
1.3A
1.4A
1.5A
I(I1) + I(D1)
很显然，此时的二端口网络不再是线性的了。因此其也就不满足戴维南定理。
所以，我们可以这样认为：当非线性原件工作在其线性区域时，包含该非线性原件的二端口网络仍可戴维南等效，否则则不行。
五、讨论、心得
1. 实验过程中稳压源不能短路，稳流源不能开路。后者在实验过程中还不会有什么影响，但一旦稳压源短路，则实验台中稳压源的保险丝必定会熔断（此次实验中就因为不小心短路稳压源而烧断了保险丝）；
2. 在测量过程中切忌要注意各个仪器的量程，量程太大则测量数据误差加大，量程太小则在调试过程中容易出现超量程工作而使得实验台报警（由于此次是初次实验，实验台一报警就容易紧张，其实只要找到是哪儿出问题然后复位即可）；
3. 一般实验连线好后都必须检查一遍后再接通电源，否者由于电路连线复杂后连线很容易出问题，盲目接通电源很有可能会损坏实验仪器；
4. 实验连线尽量求简单，这样既利于测量和分析，也不会因为线路过于复杂而增大安全隐患；