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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. 受控源向外电路提供的电压或电流是受其它支路的电流或电压的控制，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之间的不同组合，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：其中： 称为转移电压比（即电压放大倍数）。（2） 电压
2、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。（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 运算放大器的电流符号如图8-2所示，具有两个输入端：同向输入端 和反向输入端 ，一个输出端 。放大倍数为 ，则对于理想运算放大器，放大倍数为，输入电阻为 ，输出电阻为 ，由此可得两个特性：特性1： 特性2：（1） 电压控制电压源（VCVS）电压控制电压源电路如图8-3所示。由运算放大器的特
3、性1可知：则 由运算放大器的特性2可知： 代入 ， 得：可见，运算放大器的输出电压受输入电压 的控制，其电路模型如图8-1（a）所示转移电压比：（2） 电压控制电流源（VCCS）电压控制电流源电路如图8-4所示。由运算放大器的特性1可知： 则由运算放大器的特性2可知： 即 只受输入电压 控制，与负载无关 （实际上要求 为有限制）。 其电路模型如图8-1（b）所示转移电导为： （3） 电流控制电压源（CCVS）电流控制电压源电路如图8-5所示。由运算放大器的特性1可知： 由运算放大器的特性2可知： 代入上式，得： 即输出电压受输入电流 控制。 其电路模型如图8-1（c）所示转移电阻为 （4） 电
4、流控制电流源（CCCS）电流控制电流源电路如图8-6所示。由运算放大器的特性1可知： 由运算放大器的特性2可知： 代入上式，即输出电流只受输入电流 的控制，与负载 无关。它的电路模型如图8-1（d）所示转移电流比：三 实验设备1. 直流数字电压表，直流数字毫安表（根据型号的不同，EELI型为单独的MEL-06组见，其余型号含在主控制屏上）2. 恒压源（EEL-I,II,III,IV均含在主控制屏上，根据用户的要求，有可能有两种配置（1）+6V(+5V),+12V,0 30V可调成（2）0 30V双路可调）3. 恒流源（0 500mA可调）4. EEL-31组件或EEL-54组件四 实验内容1.
5、 测试电压控制电压源（VCVS）特性实验电路如图8-7所示，图中， 用恒压源的可调电压输出端， , （用电阻箱）。（1） 测试VCVS的转移特性 调节恒压源输出电压（以电压表读数为准），用电压表测量对应的输出电压 ，将数据记入表8-1中。 表8-1 VCVS的转移特性数据 012345678 改变电阻，使其 =20 ，按上述方法测量对应的输出电压，用 表示，并将数据记入表8-1中。（2） 测试VCVS的负载特性 保持，负载电阻 用电阻箱，并调节其大小，用电压表测量对应的输出电压 ，并将数据记入表8-2中。 表8-2 VCVS的负载特性数据507010020030040050010002000
6、2. 测试电压控制电流源（VCCS）特性实验电路如图8-8所示，图中，用恒压源的可调电压输出端， , （用电阻箱）。（1） 测试VCCS的转移特性 调节恒压源输出电压（以电压表读数为准），用电流表测量对应的输出电流 ，将数据记入表8-3中。 表8-3 VCCS的转移特性数据 00.511.522.533.54 （2） 测试VCCS的负载特性 保持，负载电阻 用电阻箱，并调节其大小，用电流表测量对应的输出电流 ，并将数据记入表8-4中。表8-4 VCCS的负载特性数据5020105310.50.20.1 3. 测试电流控制电压源（CCVS）特性实验电路如图8-9所示，图中， 用恒流源， , （用
7、电阻 箱）。（1） 测试CCVS的转移特性 调节恒流源输出电流（以电流表读数为准），用电压表测量对应的输出电压 ，将数据记入表8-5中表8-5 CCVS的转移特性数据 00.050.10.150.20.250.30.4 （2） 测试CCVS的负载特性 保持，负载电阻 用电阻箱，并调节其大小，用电压表测量对应的输出电压 ，并将数据记入表8-6中表8-6 CCVS的负载特性数据501001502005001K2K10K80K 4. 测试电流控制电流源（CCCS）特性实验电路如图8-10所示，图中， 用恒流源， , （用电阻箱）。（1） 测试CCCS的转移特性 调节恒流源输出电流（以电流表读数为准）
8、，用电流表测量对应的输出电流 ， , 分别用EEL-31组件中的电流插座5-6和17-18测量，将数据记入表8-7中。 表8-7 CCCS的转移特性数据 00.050.10.150.20.250.30.4 （2） 测试CCCS的负载特性 保持，负载电阻 用电阻箱，并调节其大小，用电流表测量对应的输出电流 ，并将数据记入表8-8中表8-8 CCCS的负载特性数据501001502001K2K10K80K 五 注意事项1. 用恒流源供电的实验中，不许恒流源开路；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1. 什么是受控源？了解四种受控源的缩写，电路模型，控
9、制量与被控制量的关系；2. 四种受控源中的转移参量, , , 的意义是什么？如何测的？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出，输入关系。七 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曲线和负载特性曲线，并求出相应的转移参量；2. 参考表的数据，说明转移参量受电路中那些参数的影响？如何改变它们的大小？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的分析和结论，并总结对四种受控源的认识和理解。
