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1、电压源与电流源的等效变换一、实验目的1、 加深理解电压源、电流源的概念。2、 掌握电源外特性的测试方法。二、原理及说明1、 电压源是有源元件，可分为理想电压源与实际电压源。理想电压源在一定的电流范围内，具有很小的电阻，它的输出电压不因负载而改变。而实际电压源的端电压随着电流变化而变化，即它具有一定的内阻值。理想电压源与实际电压源以及它们的伏安特性如图4-1所示(参阅实验一内容)。 2、电流源也分为理想电流源和实际电流源。理想电流源的电流是恒定的，不因外电路不同而改变。实际电流源的电流与所联接的电路有关。当其端电压增高时，通过外电路的电流要降低，端压越低通过外电路的电流越大。实际电流源可以用一个
2、理想电流源和一个内阻RS并联来表示。图4-2为两种电流源的伏安特性。3、电源的等效变换一个实际电源，尤其外部特性来讲，可以看成为一个电压源，也可看成为一个电流源。两者是等效的，其中IS=US/RS 或 US=ISRS图4-3为等效变换电路，由式中可以看出它可以很方便地把一个参数为Us和Rs的电压源变换为一个参数为Is和RS的等效电流源。同时可知理想电压源与理想电流源两者之间不存在等效变换的条件。三、仪器设备电工实验装置 ： DG011、 DG053 、 DY04 、 DYO31 四、实验内容1、理想电流源的伏安特性1) 按图4-4(a)接线，毫安表接线使用电流插孔，RL使用1K电位器。2) 调
3、节恒流源输出，使IS为10mA。，3) 按表4-1调整RL值,观察并记录电流表、电压表读数变化。将测试结果填入表4-1中。2、实际电流源的伏安特性按照图4-4(b)接线，按表4-1调整RL值，将测试的结果填入表4-1中。3、电流源与电压源的等效变换按照等效变换的条件，上述电流源可以方便地变换为电压源，如图4-5所示，其中US=ISRS=10mA1K=10V，内阻RS仍为1K，按表4-1调整RL值，将测试结果填入表4-1中，并与实际电流源的数据比较，验证其等效互换性。表4-1 电流源与电压源的等效变换RL ()02003005101K理 想电流源IS (mA)U (V)实 际电流源IL (mA)
4、U (V)等效实际电压源IL (mA)U (V)五、报告要求1.根据测试数据绘出各电源的伏安特性曲线。2.比较两电源互换后的结果，如有误差分析产生的原因。受控源特性的研究一、实验目的1、 加深对受控源概念的理解；2、测试VCVS、VCCS或CCVS、CCCS加深受控源的受控特性及负载特性的认识。二、原理及说明1、 根据控制量与受控量电压或电流的不同，受控源有四种：电压控制电压源(VCVS)；电压控制电流源(VCCS)；电流控制电压源(CCVS)；电流控制电流源(CCCS)。其电路模型如图5-1所示。2、四种受控源的转移函数参量的定义如下：(1) 电压控制电压源（VCVS），U2=f(U1),=
5、U2/U1称为转移电压比（或电压增益）。(2) 电压控制电流源（VCCS），I2=f(U1),gm=I2/U1称为转移电导。(3) 电流控制电压源（CCVS），U2=f(I1),rm=U2/I1称为转移电阻。(4) 电流控制电流源（CCCS），I2=f(I1),=I2/I1称为转移电流比（或电流增益）。三、实验设备电工实验装置 ：DG011 、DY04 、DY031 、DG053 四、实验内容将DG011试验箱和DY04电源板的12V偏置电压及地线接好。1、 受控源VCVS的转移特性U2=f（U1）及外特性U2=f（IL）（1）按图5-2接线，RL取2K。l 按表5-1调节稳压电源输出电压U1
6、，测量U1及相应的U2值，填入表5-1中。l 绘制U2=f（U1）曲线，并由其线性部分求出转移电压比。 VCVS 表5-1U1（V）012345U2 (V)（2）保持U1=2V，按表5-1调节RL值，测量U2及IL值，填入表5-2中，并绘制U2=f(IL)曲线。 VCVS 表5-2RL(K)0短路121030100开路U2(V)IL(mA) 2、受控源VCCS的转移特性IL=f（U1）及外特性IL=f（U2）（1）按图5-3接线，RL取2K。l 按表5-3调节稳压电源输出电压U1，测量U1及相应的IL值，填入表5-3中。l 绘制IL = f（U1）曲线，由其线性部分求出转移电导gm。 VCCS
7、 表5-3U1( V )00.511.522.533.54IL(mA)（2）保持U1=4V，按表5-4调节RL值，测量IL及U2值，填入表5-4中，并绘制IL=f(U2)曲线。VCCS 表5-4RL(K)012345IL (mA)U2( V )3、CCVS的转移特性U2=f(I1)及外特性U2=f(IL) （1）按图5-4接线，IS为可调恒流源。RL取2K。l 按表5-5调节恒流源输出电流IS，测量IS及相应的U2值，填入表5-5中。l 绘制转移特性曲线U2=f(IS)，由线性部分求出转移电阻rm。 CCVS 表5-5IS( mA )00.81.21.62.0U2 ( V )(2) IS=1m
8、A，按表5-6调整RL，测量U2及IL值，填入表5-6中。并绘制负载特性曲线U2=f(IL)。CCVS 表5-6RL(K)121030100U2 ( V )IL (mA) 4、受控源CCCS的转移特性IL=f（I1）及外特性IL=f(U2)。（1）按图5-5接线，IS为可调恒流源。RL取2K。l 按表5-7调节恒流源的输出电流IS，测量相应的IL值，填入表5-7中。l 绘制IL=f（IS1）曲线，并由其线性部分求出转移电流比。CCCS 表5-7IS(mA)00.20.40.60.81IL(mA) (2) IS=0.4mA，按表5-8调整RL，测量IL及U2值，填入表5-8中。并绘制负载特性曲线
9、IL=f（U2）曲线。 CCCS 表5-8RL( K )00.10.2101630IL (mA)U2( V )六、实验报告1、 根据实验数据，在方格纸上分别画出四种受控源的转移特性和负载特性曲线，并求出相应的转移参量。2、 对实验结果作合理分析和结论，总结对四种受控源的认识和理解。负阻抗变换器一、实验目的 、了解负阻抗变换器的组成原理。 、学习负阻抗变换器的测试方法。 、加深对负阻抗变换器的认识。二、原理及说明 、负阻抗是电路理论中一个重要基本概念，在工程实践中广泛的应用。负阻抗的产生除某些线性元件(如燧道二极管)在某个电压或电流的范围内具有负阻特性外，一般都由一个有源双口网络来形成一个等值的
10、线性负阻抗。该网络由线性集成电路或晶体管等元件组成，这样的网络称作负阻抗变换器。按有源网络输入电压和电流与输出电压和电流的关系，可分为电流倒置型和电压倒置形两种(INIC及VNIC)，电流倒置型电路模型(INIC)如图-所示。 在理想情况下，其电压、电流关系为：U2 = U1 I2 = KI1 (K为电流增益)如果在INIC的输出端接上负载ZL，如图6-2所示，则它的输入阻抗为Z1为： 2、本实验用线性运算放大器组成如图6-3所示的INIC电路，在一定的电压、电流范围内可获得良好的线性度。 根据运放理论可知： U1=U+=U-=U2 （运放输入“虚短”） I1=I3=-I4=-I2 （运放输入
11、不取电流） I1Z1=I2Z2若Z1=R1=1K、Z2=R2=300时，则有： 若 ZL=RL 时， 则： 若 则： 其中：若 ， 则： 其中：三、仪器设备1、 电工实验装置 ：DG011 、 DG053 、 DY031 、 DY04 、 DY0532、 双踪示波器四、实验内容、 负电阻的伏安特性，计算电流增益及等值负阻l 连接DG011实验板与电源DY04之间的12V线及地线。l 按图6-4接线，ZL=300。l 按表6-1选取U1值，分别测量INIC的输入电压U及输入电流I1，将测量结果填入表6-1中。表6-1 ZL=300时INIC负阻抗电路的伏安特性U1(V)00.20.60.81I1
12、(mA)R-(K)、 使ZL=600,重复上述的测量。表6-2 ZL=600时INIC负阻抗电路的伏安特性U1(V)00.20.60.81I1(mA)R-(K) 3、 计算：等效负阻： 实验测量值： 理论计算值：电流增益： 4、负阻的伏安特性曲线U1=f(I1)5、阻抗变换及相位观察l 按图-接线，U1和US接双踪示波器（示波器内部已共地），图中ZL选用0.47F电容和1K电阻元件串联,信号发生器选正弦波，图中的1K为电流取样电阻（电阻两端的电压波形与电流波形同相，用示波器观察U1的波形，间接反映电流I1的相位）。l 调节正弦波信号使U1P-P、f=200Hz，用双踪示波器观察并绘制US与U1的幅度及相位差
