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负载效应

仅当由于负载的变化而引起输出稳定量的变化的效应

负载效应是指：仅当由于负载的变化而引起输出稳定量的变化的效应称为负载效应。

简介
负载效应本来是指在电路系统中后级与前级相连时，由于后级阻抗的影响造成系统阻抗发生变化的一种效应。推广至一般系统，则表示当一个装置（环节）连接到另一个装置（环节）时，由于其相互作用和影响，所产生的一种效应。
两个环节连接，发生能量交换，有两种现象：两环节的连接处甚至整个系统的状态和输出都将发生变化；两个环节共同构成一个新的整体，该整体保留两环节的主要特征，但与原系统直接串联或并联后的特征不一致。
负载效应产生的后果，有的可以忽略，有的却是很严重的，不能对其掉以轻心。
负载效应的影响
下面以简单的实例来考察负载效应的影响。如图1所示。为简单的直流电路，E为供电电源，则电阻R2的电
压降为U0 = R2·E/（R1+R2），为了测得该电压值，在R2两端并联一个内阻为Rm的电压表。此时，由于Rm的接入，电压表测得的电压实际为R2和Rm并联电阻RL = R2Rm/（R2+Rm）的输出电压，为
U=R2Rm/[R1(Rm+R2)+RmR2]
显然，由于接入测量电表，原电路（被测系统）及被测量（R2的电压降）都发生了变化，即U0≠U，两者的差值随着Rm的增大而减小。若E=200 V，R1=R2=100 kΩ，当Rm=100 kΩ时，则U0=100 V，U=67 V，相对误差达到33.3%；若Rm=1 MΩ，则U=99.95 V，误差为5%。因此，后接负载阻抗的取值，即负载效应对测量结果的影响有时候是很大的。
再如集成电路芯片温度虽高，但功耗很小，约几十毫瓦，相当于一个小功率的热源。若用一个带探针的温度计测其结点温度，则温度计会从芯片上吸收热量成为芯片的散热元件。这样不仅不能正确地测出结点的工作温度，而且整个电路的工作温度都会下降。又如，在一个简单的质量一阻尼系统中，质量块m上连接个质量为mf的传感器，致使参与振动的质量块为m+mf，从而导致系统同有频率的下降。
负载效应测量
用于测试因负载变化而引起的输出电压的变化量。
1．测量线路连接
测试连接如图2所示。
2．测量方法步骤
（1）按图2所示连接好测试系统。
（2）接通电源，保持输入电压和负载为额定值，测出输出电压为U1。
（3）保持输入电压为额定值，使负载从额定值变到最小值（由产品规范规定），测出输出电压U2。
（4）使负载从最小值变化到额定值。参照（3）、（4）两条测出相应的输出电压。
（5）使输入电压分别为下限值和上限值，重复（3）、（4）、（5）条测试。
（6）按下式来计算负载效应：E=（（U2-U1）/U1）×100%
减轻负载效应的措施
减轻负载效应需要根据具体环节和装置来具体分析后再采取相应的措施。对于电压输出的环节，减轻负载效应的措施如下：
（1）提高后续环节（负载）的输入阻抗。
（2）在原来两个相连接的环节中，插入高输入阻抗、低输出阻抗的放大器，以减少后一环节从前一环节吸收能力，同时使前一环节能承受后一环节（负载）又能减少电压输出变化。
（3）使用反馈或零点测量原理，使后面的环节几乎不从前面环节吸取能量。如用电位差计测量电压等。
总之，负载效应是一种必须考虑的现象，因为它影响到测量的实际结果。通过适当选择测试装置的各项参数，使之与被测系统阻抗匹配；同时也可采用频域分析的手段，如傅里叶变换、均方功率谱密度函数等，将这种效应降至最小。
示例
一个处于稳压工作状态的电源，其空载输出电压为100V，电源最大负载能力为5A， 其空载与加满载时输出电压的变化量如下：
负载效应=∣△Uo∣/Uo =∣U-Uo∣/Uo =∣99.7-100∣/100=0.3%
即电源工作在100V时，其负载效应为0.3%。（注意：在测量负载效应时，应努力使输入电压保持在标准值）
以上在叙述源效应和负载效应时，其输出稳定量都是以稳定电压来举例的，事实上电源处于恒流工作状态时，照理输出电流是一个稳定量，但事实上当负载发生变化时，输出电流也会发生一些微小的变化，这种变化就是恒流状态时的负载效应。
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