受控源的实验研究

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1、受控源的实验研究一、实验目的1.了解用运算放大器组成四种类型受控源（VCVS、VCCS、CCVS、CCCS）的线路原理2.测试受控源转移特性及负载特性二、原理说明1.运算放大器（简称运放）的电路符号及其等效电路如图4-1所示9UDDinip►Unl>g+4--O+UoUp6Uss(a)十Uo运算放人器是一个有源三端器件，它有两个输入端和一个输出端，若信号从“+”端输入，则输出信号与输入信号相位相同，故称为同相输入端；若信号从“一”端输入，则输出信号与输入信号相位相反，故称为反和输入端。运算放大器的输出电压为知=人）（知—叫）英中血是运算的开环电压放大倍数，在理想

2、情况下，血与运放的输入电阻&均为无穷大，因此有UP=UnUP=0=0这说明理想运放具有下列三大特性（1）运放的“+”端与“一”端电位相等，通常称为“虚短路”。（2）运放输入端电流为零，即其输入电阻为无穷人。通常称为“虚断路”。（3）运放输出电阻为零以上三个重要的性质是分析所有具有运放网络的重耍依据。耍使运放工作，还须接有止、负直流工作电源。2、理想运放的电路模型是一个受控源一电压控制电压源（即VCVS）,如图4・2（b）所示,在它的外部接入不同的电路元件，可构成四种基木受控源电路，以实现对输出信号的各种模拟运算或模拟变换。3、所谓受控源，是指其电源的输出电压或电

3、流是受电路另一支路的电压或电流所控制的。当受控源的电压（或电流）与控制支路的电压（或电流）成正比时，则该受控源为线性的。根据控制变量打输出变量的不同可分为四类受控源：即电压控制电压源（VCVS）、电压控制电流源（VSCS）、电流控制电压源（CCVS）、电流控制电流源（CCCS）o电路符号如图4・2所示。理想受控源的控制支路中只冇一个独立变量（电压或电流），另一个变量为零，即从输入口看理想受控源或是短路（即输入电阻=0,因而S=0）或是开路（即输入电导G,.=0,因而输入电流=0）,从输出口看，理想受控源或是一个理想电压源或是一个理想电流源。VCVSVCCS心〈〉

4、IU2+—I——U'gmUI令（c）图4・24、受控源的控制端与受控端的关系称为转移函数四种受控源转移函数参量的定义如下(1)电压控制电压源（VCVS）匕=W)^=U2/U｝称为转移电压比（或电压增益）(2)电压控制电流源(VCCS)/2=m)gm=l2〔U称为转移电导(3)电流控制电压源(CCVS)G=UJ1称为转移电阻(4)电流控制电流源(CCCS)/2=/(/.)a=IJI｛称为转移电流比（或电流增益）5、用运放构成四种类型基本受控源的线路原理分析（1）压控电压源（VCVS）如图4・3所示U1图4-3由于运放的虚短路特性，有r2~r2又因运放内阻为有i

5、}=i2因此u2=/,/?!+i2R2=i2(R}+/?2).yR才(&+/?2)=(1+訥及运放的输出电压如只受输入电压妁的控制而与负载心大小无关,所示。转移电压比“=丝=1+鱼W)R°“为无量纲，又称为电压放大系数。这里的输入、输出冇公共接地点，这种联接方式称为共地联接(2)压控电流源(VCCS)将图4-4的尺看成一个负载电阻心，压控电流源VCCS。电路模型如图4・2(a)如图牛4所示，即成为+U1图4・4此时，运放的输出电流即运放的输出电流匚只受输入电压如的控制，与负载心大小无关。电路模型如图4-2(b)所示。转移电导g”严Z=这里的输入、输出无公共接地点

6、，这种联接方式称为浮地联接(3)流控电压源(CCVS)如图4-5所示由于运放的“+”端接地，所以知=0,“一”端电压叫也为零，此时运放的“一”端称为虚接地点。显然，流过电阻R的电流人就等于网络的输入电流S。此时，运放的输出电压u2=-ilR=-isR,即输出电压“2只受输入电流「的控制，与负载大小无关，电路模型如图4-2(c)所示。转移电阻口=空=-尺(。)此电路为共地联接。图4-5(4)流控电流源(CCCS)如图4-6所示R4PRL12luIK图4・6Ua=~hR2=一也—+，T+籌=(1+善儿/v21^2即输出电流只受输入电流，S的控制，与负载人厶人小无关。

7、电路模型如图4・2(d)所示转移电流比0~30V1台0〜200mA1台1台1台0-99999.9Q1台1块Q为无量纲，又称为电流放大系数此电路为浮地联接三、实验设备1可调直流稳压电源2可调胄流恒流源3直流数字电压表4直流数字毫安表5可调电阻箱6受控源实验电路板四、实验内容木次实验中受控源全部采用口流电源激励，对于交流电源或其他电源激励，实验结果是-样的。1.测量受控源CCVS的转移特性t/2=/(/5)及负载特性U2=f(IL)实验线路如图4・7。厶为可调直流恒流源，/?厶为可调电阻箱ccvsII图4-7(1)固定心=2kG,调节直流恒流源输出电流厶，使其在0〜

8、0.8mA范围内取值，测