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1、实验八 受控源研究一实验目的一实验目的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 81（a）所示，其特性为：12uu其中：称为转移电压比（即电12
2、 uu压放大倍数） 。 （2）电压控制电流源（VCCS） ， 如图 81（b）所示，其特性为：12ugi 其中：称为转移电导。12 muig（3）电流控制电压源（CCVS） ，如图 81（c）所示，其特性为：12iru其中：称为转移电阻。12 iur （4）电流控制电流源（CCCS） ，如图 81（d）所示， 其特性为：其中：称为转移电流比（即电12ii12 ii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 82 所示，具有两个输入端： 同相输入端和反相输入端，一个输出端，放大倍数为 A，则 A（） 。1u 12uu(a)1u12ugi(b) 12iru1i 12ii
3、1i(c)(d)图 8-1图 8-2+ + -Ouuu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：+_； 特性 2：+_。（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 81（a）所示，转移电压比：。)1 (2f RR+-mAU1 030V+- R2 10kRf10k2kRLI+I-+VCC-VCCIfILI2U+U-+-
4、UL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，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 81（b）所示。转移电导为：21 Rg +-mAU1 030V+- R2 1k2kRLI+I-+VCC-VCCILI2U+U-+-UL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
5、i1的控制。其电路模型如图 81（c）所示。转移电阻为：。fRr 10kR1UL-+U-U+I2ILIf-VCC+VCCRL 2k2kRf6.8kR2mA2-+mA1I1 0200mA+-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 所示。因为 ， 所以，。令，称为转移电流比或电流增益，)+1 (f RR无量纲，则 。1LII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81（d）所示。转移电流比 )+1 (f RRaR 20kIR10kR1UL-+U-U+I2ILIf-VCC+VCCRL 2k20kRf6.8k
6、R2mA2-+mA1I1 0200mA+-图 8-6 CCCS 电路三实验设备三实验设备1直流数字电压表、直流数字电流表； 2恒压源（双路 030V 可调） ； 3恒流源（0200mA 可调） ； 4NEEL30B 组件。四实验内容四实验内容1测试电压控制电流源（VCVS）特性 按图 83 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 RL2。 （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 06V 电压，用电压表 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
7、出转移电压比。 表 81 VCVS 的转移特性数据U1/V0123456U2/V 。 （2）测试 VCVS 的负载特性 UL=f（RL） 保持 U12V，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 82 中。绘制负载特性曲线。 表 82 VCVS 的负载特性数据RL/50701002003004005001k2kU2/V2测试电流控制电压源（VCCS）特性 按图 84 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 RL2。 （1）测试 VCCS 的转移特性 IL=f（U1） 调节恒压源输出电压 U1（以电压表读数为准） ， 使 U1输
8、出 04V 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 83 VCCS 的转移特性数据U1/V00.51.52.5 3.5IL/mA （2）测试 VCC 的负载特性 IL=f（RL） 保持 U12V，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 84 中。绘制负载特性曲线。 表 84 VCCS 的负载特性数据RL/200500123k5k102050kIL/mA3测试电压控制电压源（CCVS）特性 按图 85 连接电路，1用恒流源，调节负载电阻，使 RL2。 （1）测
9、试 CCVS 的转移特性 UL=f（I1） 调节恒流源输出电流 I1（以电流表读数为准） ，使其在 03.5mA 内取 8 个数值，用电 压表测量对应的输出电压 UL，将数据记入表 85 中。绘制 UL=f（I1）曲线，并由线性部 分求出转移电阻。 表 85 CCVS 的转移特性数据I1/ mA00.51.5.3.5UL/V （2）测试 CCVS 的负载特性 U2=f（RL） 保持 I12mA，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 86 中。绘制负载特性曲线。 表 86 CCVS 的负载特性数据RL/501005001k5k10k20k30k50
10、kUL/V测试电流控制电流源（CCCS）特性 按图 86 连接电路，1用恒流源，调节负载电阻，使 RL2。 （1）测试 CCCS 的转移特性 IL=f（I1） 调节恒流源输出电流 I1（以电流表读数为准） ，使其在 03.5mA 范围内取 8 个数值， 用电流表测量对应的输出电流 IL，I1、IL分别用 NEEL30B 组件中的电流插座 I1、I2测量，将数据记入表 87 中。绘制 IL=f（I1）曲线，并由其线性部分求出转移电流比。 表 87 CCCS 的转移特性数据I1/mA00.511.5 22.5 3 3.5IL/mA（）测试 CCCS 的负载特性 IL=f（RL） 保持12，负载电阻
11、 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 88 中。绘制负载特性曲线。 表 88 CCCS 的负载特性数据RL/501005001k5k10k20k30k50kIL/mA五实验注意事项五实验注意事项1用恒流源供电的实验中，不允许恒流源开路。 2运算放大器输出端不能与地短路，输入端电压不宜过高（小于 5V） 。六预习与思考题六预习与思考题1什么是受控源？了解四种受控源的缩写、电路模型、控制量与被控量的关系。 2四种受控源中的转移参量 、g、r 和 的意义是什么？如何测得？ 3若受控源控制量的极性反向，试问其输出极性是否发生变化？ 4如何由两个基本的 CCVC 和 VCCS 获得其它两个 CCCS 和 VCVS，它们的输入输 出如何连接？ 5了解运算放大器的特性，分析四种受控源实验电路的输入、输出关系。七七实验报告要求实验报告要求1根据实验数据，在方格纸上分别绘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 、g、r 和 。 2参考实验数据，说明转移参量 、g、r 和 受电路中哪些参数的影响？如何改变 它们的大？ 3回答预习与思考题中的 3、4 题。 4对实验的结果作出合理地分析和结论，总结对四种受控源的认识和理解。
