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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
2、用一个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=ISRSS S S S S S图47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 U 和 R 的 ss 电压源变换为一个参数为 I 和 R 的等效电流源。同时可知理想电压源与理想电流源两者 sS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
3、)接线，毫安表接线使用电流插孔，R使用1KQ电位器。L2) 调节恒流源输出，使I为10mA。，S3) 按表 4-1 调整 R 值,观察并记录电流表、电压表读数变化。将测试结果填入表L4-1 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R值，将测试的结果填入表4-1中。L3、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U=I R=10mAXlKQ =10V，内阻R仍为1KQ，按表4-1调整R值，将测试结果S S S S L 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
4、变换R (Q)L02003005101K理想I (mA)S电流源U (V)实际I (mA)L电流源U (V)等效实际I (mA)L电压源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
5、-1所示。(1)(2)(3)(4)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),2、四种受控源的转移函数参量的定义如下：U=f(U),p =U/U称为转移电压比(或电压增益)。2 1 2 1I=f(U),g=I/U 称为转移电导。21 m 2 1U=f(I),r=U/I 称为转移电阻。21 m 2 1I=f(I),a =1/1称为转移电流比(或电流增益)。2 1 2 1三、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
6、地线接好。1、受控源 VCVS 的转移特性 U=f（U ）及外特性 U =f（I ）2 1 2 L 按表5-1调节稳压电源输出电压U，测量U及相应的U值，填入表5-1中。1 1 2 绘制U=f（U）曲线，并由其线性部分求出转移电压比p。VCVS表 5-1U（V）1012345U (V)2（2）保持U=2V,按表5-1调节R值，测量U及I值，填入表5-2中，并绘制U=f（I）1 L 2 L 2 L 曲线。VCVS表 5-2R (KQ )L0短路121030100OO开路U (V)2I (mA)L- 12、受控源VCCS的转移特性I=f（U ）及外特性I =f （U）L 1 L 2（1）按图5-3
7、接线，R取2KQ。L 按表5-3调节稳压电源输出电压U，测量U及相应的I值，填入表5-3中。 1 1 L 绘制I = f (U )曲线，由其线性部分求出转移电导g。L 1 mVCCS 表 5-3U ( V )100.511.522.533.54I (mA)L(2)保持U=4V，按表5-4调节R值，测量I及U值，填入表5-4中，并绘制I=f(U)1 L L 2 L 2 曲线。VCCS表 5-4R (KQ )012345I (mA)U (V )3、CCVS 的转移特性 U =f(I )及外特性 U=f(I)2 1 2 L(1)按图5-4接线，I为可调恒流源。R取2KQ。SL1K11图 CCVS 按
8、表5-5调节恒流源输出电流I，测量I及相应的U值，填入表5-5中。SS2 绘制转移特性曲线U=f(I),由线性部分求出转移电阻r。2SmCCVS表 5-5I ( mA )S00.81.21.62.0U ( V )2I =1mA，按表5-6调整R，测量U及I值，填入表5-6中。并绘制负载特性曲S线 U=f(I) 。2LL2LCCVS表 5-6R (KQ )T121030100ooU ( V)2I (mA)T4、受控源CCCS的转移特性I=f (I )及外特性I =f(U )。L 1 L 2(1)按图5-5接线，I为可调恒流源。R取2KQ。SL 按表5-7调节恒流源的输出电流I，测量相应的I值，填
9、入表5-7中。SL 绘制I二f(I )曲线，并由其线性部分求出转移电流比a。LS1CCCS表 5-7I (mA)00.20.40.60.81I (mA)L(2) I =0.4mA，按表5-8调整R，测量I及U值，填入表5-8中。并绘制负载特性 SLL2曲线I =f (U )曲线。L2CCCS表 5-8R ( K )L00.10.2101630I (mA)LU ( V)2六、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、实验目的1、了解负阻抗变换器的组成原理。2、学
10、习负阻抗变换器的测试方法。3、加深对负阻抗变换器的认识。二、原理及说明1、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6 - 1所示。在理想情况下，其电压、电流关系为：U= U21I = KI (K 为 电 流增益)21如果在INIC的
11、输出端接上负载Z，如图6-2所示，则它的输入阻抗为Z为:L12、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：U =U =U =U1+-2运放输入“虚短”)I=I=-I=-I1342运放输入不取电流)Z =R =1KQ、11. I Z=I Z1 1 2 2时，则有：3磊二是呼Z =R =300Q2Z=RLL时，则：2l=joC则：Zi = -KZL = -KK JOL 其中:wL=l/ wCZl= ML其中：则：wL=l/ wC三、仪器设备1、电工实验装置 ：DG011 、 DG053 、 DY031 、 DY04 、 D
12、Y0532、双踪示波器1、负电阻的伏安特性，计算电流增益K及等值负阻四、实验内容连接DG011实验板与电源DY04之间的12V线及地线。 按图6-4接线，Z =3000。LU1INIC负阻抗电路+按表 6-1 选取 U 值，分别测量 INIC 的输入电压 U 及输入电流 I ，将测量结 1 1 1 果填入表 6-1 中。表6-1 Z =3000时INIC负阻抗电路的伏安特性LU (V)100.20.60.81I (mA)1R (K0 )2、使Zl=600Q,重复上述的测量。表6-2 Z =6000时INIC负阻抗电路的伏安特性LU (V)100.20.60.81I (mA)1R (K0 )3、
13、 计算：等效负阻：电流增益实验测量值：理论计算值：RL=-KZE= yXRL4、负阻的伏安特性曲线 U1=f（I1）5、阻抗变换及相位观察 按图6-5接线，U和U接双踪示波器（示波器内部已共地），图中Z选用0.47mF1 S L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U的波形，间接反映电流I的相位）。11 调节正弦波信号使U W2V、f=200Hz，用双踪示波器观察并绘制U与U的幅度1P-P S 1 及相位差。信号发生器 改变频率，观察并记录两波形幅度和相位的变化情况。六、报告要求1、完成计算与绘制特性曲线。2、解释实验现象。3、总结对INIC的认
