23受控源的研究

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1、2.3受控源的研究一、实验目的(1)仿真研究由集成运放构成的受控源。(2)研究由集成运放构成的受控源特性。二、受控源的仿真研究受控源可分为:电压控制电压源(VCVS)、电流控制电压源(CCVS)、电压控制电流源(VCCS)和电流控制电流源(CCCS)四种类型。所谓理想受控源,是指受控电源的控制端(输入端)和受控端(输出端)都是理想的。在控制端,控制量为电压的受控电源,其输入端电阻为无穷大(人=0);控制量为电流的受控电源,其输入端电阻为零(5=0);这样,控制端消耗的功率为零。在受控端,受控制电压源,其

2、输出电阻为零,输出电压为恒定;受控电流源,其输出电阻为无穷大,输出电流恒定,这点和理想独立的电压源、电流源相同。四种理想受控电源的控制关系为VCVS:U2=pUCCVS:U2=rl}VCCS:I2=gU}CCCS:I2=叭式屮,比r、g、和0称为控制系数,英屮,卩和B是无量纲的纯数,r具有电阻的量纲,g具有电导的量纲。当这些控制系数均为常数时,被控量与控制量成正比,这种受控源为线性受控源。图2.3・1市集成运放构成的电压控制电压源(VCVS),输出电压Vo受输入电压Vi控制,其控制关系为R1R2图2.

3、3-1电压控制电压源(VCVS)匕=(1+警口KI利用电子工作平台(EWB)的参数扫描测量功能,可以对VCVS的转移特性卩2=»U和负载特性”2=f(IL)进行测量。1.转移特性测量在EWB的分析菜单中选择“参数扫描分析”,弹出参数扫描对话框如图2.3-2所示。测量转移特性时,以U1为变量,选择好取值范I韦I(1-5V)和扫描增量值(1V)o以节点2(U2)的电压为观测点,选择适当的扫描方式,按下参数扫描对话框中的仿真按钮,出现如图2.3-3所示的VCVS转移特性。U2随U1线性变化。图2.3-2转移

4、特性参数扫描对话框图2.3-3VCVS转移特性图2.3-4以R2为变量的参数扫描对话框,图2.3-5以R2为变量VCVS特性。改变R2,即改变控制系数,此时U2与U1仍是线性关系。图2.3-4以R2为变量的参数扫描对话框宀AnalysisGr^hs-Inlxi□

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12、IParameterVCVC.ewb103图2.3-5以R2为变量VCVS特性2.负载特性测量负载特性”2=WJ,表示负载电流变化时(通过改变图2.3-1中的R2)引起5变化的情况。在EWB的分析菜单中

13、选择“参数打描分析”,弹出参数扫描对话框如图2.3-6所示。测量负载特性时,以R3为变量,选择好取值范围(0」-10kQ)和扫描增量值(0」kQ)。以节点2(U2)的电压为观测点,选择适当的扫描方式,按下参数扫描对话框中的仿真按钮,出现如图2.3-7所示的VCVS负载特性。可见负载电流在一定范南变化时,U2不受其影响。具有理想电压源的负载特性。ParameterSweepSimulateSettransientoptionsSetACoptionsIslaJAl^lelIAnalysisStartval

14、ueI01kExidvalueI10dkSweeptype(LinearJIncrementstepsizeI01TkOutputnodeI2JSweepfor:—QDCOperatingPoint?「TransientAnalysis「ACFrequencyAnalysis图2.3-6负载特性参数扫描对话框Parametervcvc.ewb3.46.710R3Resistance(kOhms)S2.3-7VCVS负载特性三、实验器材与设备模拟电子技术实验箱;直流电压表;直流电流表;数字万用表;直流稳压

15、电源等。四、实验内容与要求(1)设计VCCS实验电路,接上受控源的电源,测量VCCS的转移特性12=gmU}和负载特性/=/(/』,计算卧。(2)设计VCVS实验电路,接上受控源的电源,测量VCVS的转移特性和负载特性/=/(人),计算人(3)测量实际受控源VCCS和VCVS的控制量U

16、的调节范围。(4)受控源的链接(选做题目)1)把VCVS的输出经电阻分压后,输出给VCCS的输入端,实现两个受控源的链接。试设计出电路图,并确定分压电阻阻值。2)测量VCVS的输入电压U,和VCCS的输出电流【2,计算并

17、分析总的转移电导g,n=五、实验注意事项(1)运算放大器本身必须外接一组直流工作电源才能正常工作,电源电压不应超过规定数值(±15V),以免损坏运算放大器。(2)实验中,作受控源的运算放大器输出端不能与地端短接,否则将损坏运算放大器。(3)实验电路确认无误之后,方可接通运算放大器的供电电源,每次在运算放大器外部换接电路元件时,必须事先断开供电电源。(4)在做电流源实验时,不要使电流源负载开路。(5)实验中数据有问题时,应首先检查供电电源是否

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