零示法测量高内阻有源二端网络原理及实例分析

1）戴维南定理和诺顿定理

任何—个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。

戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个等效电压源来代替，此电压源的电动势ES等于这个有源二端网络的开路电压UOC，其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。ES和R0称为有源二端网络的等效参数。

诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流IS等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻R0定义同戴维南定理。

UOC和R0或者ISC和R0称为有源二端网络的等效参数。

2）有源二端网络等效参数的测量方法

（1）开路电压UOC和短路电流ISC的测量

①直接测量法

当有源二端网络的等效内阻R0远小于电压表内阻RV时，可将有源二端网络的待测支路开路，直接用电压表测量其开路电压UOC，再将其输出端短路，用电流表测其短路电流ISC。

图3.4.1　零示法测试电路

②零示法

在测量具有高内阻有源二端网络的开路电压时，用电压表进行直接测量会造成较大的误差，为了消除电压表内阻的影响，往往采用零示法测量，如图3.4.1 所示。

零示法测量原理是用理想电压源与被测有源二端网络进行比较，当稳压电源的输出电压与有源二端网络的开路电压相等时，电压表的读数为0，然后将电路断开，测量此时理想电压电源的输出电压，即为被测有源端网络的开路电压UOC。

（2）等效电阻R0的测量

分析有源二端网络的等效参数，关键是求等效电阻R0。

①直接测量法(www.xing528.com)

先将有源二端网络中所有独立电源置零，即理想电压源视为短路，理想电流源开路，把电路变换为无源二端网络，再用万用表的电阻挡接在开路端口测量，其读数就是R0值。

②短路电流法

在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测其输出端的开路电压UOC，再将其输出端短路，用电流表测其短路电流ISC，则等效内阻为

如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。

③伏安法

若网络端口不允许短路（如二端网络的等效电阻很小）时，可以接一个可变的电阻负载RL，用电压表、电流表测出有源二端网络的外特性如图3.4.2 所示。根据伏安特性曲线求出斜率tan φ，则等效内阻R0为

可以先测量开路电压UOC，在端口AB 处接上已知负载电阻RN，再测量在RN下的电压UN和电流IN，则等效内阻为

④半电压法

若二端网络的内阻很小时，则不宜测其短路电流。测试方式如图3.4.3 所示，当负载电压为被测网络开路电压一半时，负载电阻（由电阻箱的读数确定）即为被测有源二端网络的等效内阻值。即

图3.4.2　伏安特性曲线

图3.4.3　半电压法测试电路