受控源实验指导书

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1、实验八受控源研究一．实验目的1．加深对受控源的理解。2．熟悉由运算放大器组成受控源电路的分析方法，了解运算放大器的应用。3．掌握受控源特性的测量方法。二．实验原理1．受控源受控源向外电路提供的电压或电流是受其它支路的电压或电流控制，因而受控源是双口元件：一个为控制端口，或称输入端口，输入控制量（电压或电流），另一个为受控端口或称输出端口，向外电路提供电压或电流。受控端口的电压或电流，受控制端口的电压或电流的控制。根据控制变量与受控变量的不同组合，受控源可分为四类：（1）电压控制电压源（VCVS），如图8－1（a）所示，其特性为：°°°°+-1u+-12uum=(a)°°°

2、°+-1u12ugi=(b)°°°°+-12iru=1i°°°°12iib=1i(c)(d)图8-1其中：称为转移电压比（即电压放大倍数）。（2）电压控制电流源（VCCS），如图8－1（b）所示，其特性为：其中：称为转移电导。（3）电流控制电压源（CCVS），如图8－1（c）所示，其特性为：其中：称为转移电阻。图8-2+¥++-Ou=u+u-（4）电流控制电流源（CCCS），如图8－1（d）所示，其特性为：其中：称为转移电流比（即电流放大倍数）。2．用运算放大器组成的受控源运算放大器的电路符号如图8－2所示，具有两个输入端：同相输入端ｕ＋和反相输入端ｕ－，一个输出端ｕｏ，

3、放大倍数为A，则ｕｏ＝A（ｕ＋－ｕ－）。对于理想运算放大器，放大倍数A为∞，输入电阻为∞，输出电阻为0，由此可得出两个特性：特性1：ｕ+＝ｕ_；特性2：ｉ+＝ｉ_＝０。（1）电压控制电压源（VCVS）图8-3所示电路是由运算放大器构成的电压控制电压源，图中是反馈电阻，是负载电阻。因为，且所以，又因为令，称为转移电压比或电压增益，是无量纲的常数，则    ；可见，运算放大器的输出电压uL受输入电压u1控制，其电路模型如图8－1（a）所示，转移电压比：。图8-3  VCVS电路（2）电压控制电流源（VCCS）图8-4所示电路是由运算放大器构成的电压控制电流源。因为，所以，令，

4、称为转移电导，具有电导量纲，则                                                    可见iL只受输入电压u1控制，与负载RL无关（实际上要求RL为有限值）。其电路模型如图8－1（b）所示。转移电导为：图8-4  VCCS电路（3）电流控制电压源（CCVS）电流控制电压源的电路如图3-5所示。因为，，所以。令，称为转移电阻，具有电阻的量纲，则（14.2-4）可见输出电压uL受输入电流i1的控制。其电路模型如图8－1（c）所示。转移电阻为：。图8-5 CCVS电路（4）电流控制电流源（CCCS）电流控制电流源的电路如图8-6所

5、示。因为，所以，。令，称为转移电流比或电流增益，无量纲，则  。可见输出电流i2只受输入电流i1的控制。与负载RL无关。它的电路模型如图8－1（d）所示。转移电流比图8-6 CCCS电路三．实验设备1．直流数字电压表、直流数字电流表；2．恒压源（双路0～30V可调）；3．恒流源（0~200mA可调）；4．NEEL－30B组件。四．实验内容1．测试电压控制电流源（VCVS）特性按图8－3连接电路，图中，U1用恒压源的可调电压输出端，调节负载电阻，使RL＝2ｋΩ。（1）测试VCVS的转移特性UL=f（U1）调节恒压源输出电压U1（以电压表读数为准），使U1输出0～6V电压，用

6、电压表测量对应的输出电压UL值。记入表8-1。在方格纸上绘出电压转移特性曲线，并在其线性部分求出转移电压比。表8－1VCVS的转移特性数据U1/V0123456U2/V。（2）测试VCVS的负载特性UL=f（RL）保持U1＝2V，负载电阻RL用电阻箱，并调节其大小，用电压表测量对应的输出电压UL，将数据记入表8－2中。绘制负载特性曲线。表8－2VCVS的负载特性数据RL/Ω50701002003004005001k2kU2/V2．测试电流控制电压源（VCCS）特性按图8－4连接电路，图中，U1用恒压源的可调电压输出端，调节负载电阻，使RL＝2ｋΩ。（1）测试VCCS的转移

7、特性IL=f（U1）调节恒压源输出电压U1（以电压表读数为准），使U1输出0～4V电压，用电流表测量对应的输出电流IL值，将数据记入表8-3。绘制IL=f（U1）的曲线，并由其线性部分求出转移电导。表8－3VCCS的转移特性数据U1/V00.5１1.5２2.5３3.5４IL/mA（2）测试VCCＳ的负载特性IL=f（RL）保持U1＝2V，负载电阻RL用电阻箱，并调节其大小，用电流表测量对应的输出电流IL，将数据记入表8－4中。绘制负载特性曲线。表8－4VCCS的负载特性数据RL/Ω2005001ｋ2ｋ3k5k10ｋ20ｋ50k