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1、目录上页下页目录上页下页目目 录录实验目的实验目的实验目的实验目的13实验仪器实验仪器实验仪器实验仪器4实验原理实验原理实验原理实验原理5实验步骤实验步骤实验步骤实验步骤67实验提示实验提示实验提示实验提示8实验报告实验报告实验报告实验报告思思思思 考考考考 题题题题2预习要求预习要求预习要求预习要求目录上页下页1 1利用利用EDAEDA软件对受控源电路进行仿真分析软件对受控源电路进行仿真分析实验目的实验目的3 3了解测量仪器内阻对测试精度的影响了解测量仪器内阻对测试精度的影响 2 2初步掌握初步掌握MultisimMultisim软件的用法软件的用法 目录上页下页受控源电路的仿真分析受控源电
2、路的仿真分析 预预 习习 要要 求求 1.1.1.1.了解了解了解了解MultisimMultisimMultisimMultisim软件的操作方法软件的操作方法软件的操作方法软件的操作方法 2.2.2.2.复习理论课关于受控源电路部分的内容。复习理论课关于受控源电路部分的内容。复习理论课关于受控源电路部分的内容。复习理论课关于受控源电路部分的内容。目录上页下页 微机微机微机微机1 1 1 1台（装有台（装有台（装有台（装有MultisimMultisimMultisimMultisim软件）软件）软件）软件） 实实 验验 仪仪 器器 受控源电路的仿真分析受控源电路的仿真分析 目录上页下页实实
3、 验验 原原 理理受控源电路的仿真分析受控源电路的仿真分析 一、运算放大器简述一、运算放大器简述 目录上页下页实实 验验 原原 理理 1. 1.运算放大器的电路符号运算放大器的电路符号图2-15-5运算放大器电路符号输出端同相输入端反相输入端+目录上页下页实实 验验 原原 理理 受控源通常都是由运算放大器构成的。运算放大受控源通常都是由运算放大器构成的。运算放大器是一种器是一种有源有源二端元件，图二端元件，图2-15-52-15-5表示的是它的电路表示的是它的电路符号。它有两个输入端，一个输出端。信号从符号。它有两个输入端，一个输出端。信号从“”端输入时，输出信号与输入信号反相，故称端输入时，
4、输出信号与输入信号反相，故称“”端端为反相输入端；从为反相输入端；从“+”+”端输入时，输出信号与输入端输入时，输出信号与输入信号同相，故称信号同相，故称“+”+”端为同相输入端。端为同相输入端。目录上页下页实实 验验 原原 理理 2. 2.运算放大器的工作电源运算放大器的工作电源 除了两个输入端外，运算放大器还有两个工作电除了两个输入端外，运算放大器还有两个工作电源端。一个为正电源端，另一个为负电源端，只有接源端。一个为正电源端，另一个为负电源端，只有接有正、负电源的运算放大器才能正常工作。当然也有有正、负电源的运算放大器才能正常工作。当然也有一些运算放大器只有一个工作电源端，即单电源工作一
5、些运算放大器只有一个工作电源端，即单电源工作的运算放大器。的运算放大器。 目录上页下页实实 验验 原原 理理 3. 3.理想运放模型理想运放模型 & & 两个重要结论两个重要结论VVRi=Ro=0Ao(VV)图2-15-6 理想运放模型+目录上页下页实实 验验 原原 理理 不管是双还是单电源工作的运算放大器，其基本不管是双还是单电源工作的运算放大器，其基本电路模型是一样的。如图电路模型是一样的。如图2-15-62-15-6所示。其中所示。其中V V和和V V分别为同相输入端和反相输入端的对地电压，分别为同相输入端和反相输入端的对地电压，V Vo o是输是输出端对地电压，出端对地电压，A Ao
6、o是运算放大器的开环电压放大倍数，是运算放大器的开环电压放大倍数，在理想情况下在理想情况下A Ao o和输入端的电阻和输入端的电阻R Ri i为无穷大，输出电为无穷大，输出电阻阻R Ro o为零。根据输出电压为零。根据输出电压V Vo=(o=(V VV V) )A Ao o式可见，式可见，当输出电压当输出电压V Vo o为有限值时，则有为有限值时，则有V V= =V V，且有，且有i i= =V V/ /R Ri=0i=0，i i= =V V/ /R Ri=0i=0目录上页下页实实 验验 原原 理理由这些式子可引出两个重要的结论：由这些式子可引出两个重要的结论： (1) (1)运算放大器的运算
7、放大器的“+”+”端和端和“”端之间等电位。端之间等电位。若其中一个输入端是接地的，则另一个输入端虽未接若其中一个输入端是接地的，则另一个输入端虽未接地，也可以认为是零电位。故称此端为地，也可以认为是零电位。故称此端为“虚地虚地”，或，或把同相输入端和反相输入端之间标为把同相输入端和反相输入端之间标为“虚短路虚短路”。 (2) (2)运算放大器的输入端电流等于零。运算放大器的输入端电流等于零。 这两个重要性质是简化分析含有运算放大器网络这两个重要性质是简化分析含有运算放大器网络的依据。的依据。目录上页下页实实 验验 原原 理理 4. 4.运算放大器的实例（运算放大器的实例（LM358LM358
8、）图2-15-7 LM358型运算放大器引出端功能+Ec(a)23LM3588Vo276V2+541V1+V1-Vo1V2-+Ec84321+-(b)目录上页下页实实 验验 原原 理理 两个需要注意的地方：两个需要注意的地方： (1)LM358 (1)LM358是一片双运放是一片双运放( (一块集成片内含有两个一块集成片内含有两个性能相近的运算放大器且共用一组工作电压性能相近的运算放大器且共用一组工作电压) )。 (2)(2)工作电源为单电源，其中工作电源为单电源，其中8 8脚为其工作电源脚为其工作电源端，一般接端，一般接+15V+15V电压方可工作。电压方可工作。目录上页下页实实 验验 原原
9、 理理二、四种受控源基本电路二、四种受控源基本电路 1.1.电压控制电压源电压控制电压源(VCVS) (VCVS) V+i+图2-15-8(b)V-V1+R2i2RfV1V1V2=1+Rf /R2+-V2ifi-图2-15-8(a)VCVS目录上页下页实实 验验 原原 理理图图2-15-8(a)2-15-8(a)所示电路是一个电压控制电压源。由图可所示电路是一个电压控制电压源。由图可知：知： V V=V=V=V=V1 1 i i=i=i=0=0 i if f=i=i2 2=V=V/R/R2 2=V=V1 1/R/R2 2 所以所以 V V2 2=i=if fR Rf f+i+i2 2R R2
10、2=(R=(Rf f+R+R2 2)V)V1 1/R/R2 2=(1+R=(1+Rf f/R/R2 2)V)V1 1 令令 =1+R=1+Rf f/R/R2 2 则则 V V2 2=V=V1 1其中其中 是无量纲的常数，称为电压转移系数是无量纲的常数，称为电压转移系数( (或称电压或称电压放大倍数放大倍数) )。图图2-15-8(b)2-15-8(b)为为VCVSVCVS理想电路模型。理想电路模型。目录上页下页实实 验验 原原 理理2.2.电压控制电流源电压控制电流源(VCCS) (VCCS) V-V1+R2i2+V2-V1gmV1RLis+-+-gm=1/R2图2-15-9(a)图2-15-
11、9(b)RLV+isV2+-VCCS目录上页下页实实 验验 原原 理理将图将图2-15-8(a)2-15-8(a)中的中的R Rf f看作是一个负载电阻看作是一个负载电阻R RL L，这样，这样就构成一个电压控制电流源。如图就构成一个电压控制电流源。如图2-15-9(a)2-15-9(a)所示。所示。由图可见受控源的输出电流由图可见受控源的输出电流: : i is s=i=i2 2=V=V/R/R2 2=V=V1 1/R/R2 2 令令 g gm m=1/R=1/R2 2 则则 i is s= =g gm mV V1 1其中其中gmgm具有电导的量纲，称为转移电导。具有电导的量纲，称为转移电导
12、。VCCSVCCS的理想的理想电路模型如图电路模型如图2-15-9(b)2-15-9(b)所示。所示。 目录上页下页实实 验验 原原 理理3.3.电流控制电压源电流控制电压源(CCVS) (CCVS) i1ER1R2i1RfV2V2rmi1rm=Rf图2-15-10(a)图2-15-10(b)+-CCVS目录上页下页实实 验验 原原 理理图图2-15-10(a)2-15-10(a)所示电路是一个电流控制电压源。所示电路是一个电流控制电压源。由图可知：由图可知： V V=V=V=0=0，i if f=i=i1 1+i+i=i=i1 1 所以所以 V V2 2=i=i1 1R Rf f 令令 r
13、rm m=R=Rf f 则则 V V2 2=i=i1 1r rm m其中其中r rm m具有电阻的量纲，称为转移电阻。具有电阻的量纲，称为转移电阻。CCVSCCVS的理想的理想电路模型如图电路模型如图2-15-10(b)2-15-10(b)所示。所示。目录上页下页实实 验验 原原 理理4.4.电流控制电流源电流控制电流源(CCCS) (CCCS) ifiLaER1R2i1RfRLRiRi1iLRLi1=1+Rf/R图2-15-11(a)图2-15-11(b)+-CCCS目录上页下页实实 验验 原原 理理图图2-15-11(a)2-15-11(a)是一个电流控制电流源的电路。因为是一个电流控制电
14、流源的电路。因为 V Va a=i=if fR Rf f=i=i1 1R Rf f， i iR R= =V Va a/R=/R=i i1 1R Rf f/R/R所以所以 i iL L=i=if fi iR R =i=i1 1+i+i1 1R Rf f/R/R =(1+R =(1+Rf f/R)i/R)i1 1。令令 =1+R=1+Rf f/R/R，则则 i iL L=i=i1 1。其中其中无量纲，称为电流转移系数无量纲，称为电流转移系数( (或称电流放大倍或称电流放大倍数数) )。CCCSCCCS的理想电路模型如图的理想电路模型如图2-15-11(b)2-15-11(b)所示。所示。目录上页下
15、页实实 验验 步步 骤骤受控源电路的仿真分析受控源电路的仿真分析 目录上页下页实实 验验 步步 骤骤 一、测试一、测试VCVSVCVS的外特性的外特性 图2-15-1 VCVS目录上页下页实实 验验 步步 骤骤按照图按照图2-15-12-15-1搭好电路，调整搭好电路，调整V V2 2=2V=2V（1 1）固定）固定V V2 2=2V=2V，按表，按表2-15-12-15-1中中1-11-1项要求的阻值，项要求的阻值，分别调节可变电阻阻值分别调节可变电阻阻值R R3 3，测出相应的，测出相应的V VR R3 3值并记录于值并记录于表中，作表中，作V VR R3 3-R-R3 3的关系曲线。的关
16、系曲线。（2 2）固定）固定R R3 3=5K=5K，按表，按表2-15-12-15-1中中1-21-2项的要求调整项的要求调整V V2 2, ,并测出相应的并测出相应的V V2 2值并记录于表中，作值并记录于表中，作V V2 2-V-VR R3 3的关系的关系曲线，求出电压转移系数曲线，求出电压转移系数。目录上页下页实实 验验 步步 骤骤 二、测试二、测试VCCSVCCS的外特性的外特性 图2-15-2 VCCS目录上页下页实实 验验 步步 骤骤按照图按照图2-15-22-15-2搭好电路，调整搭好电路，调整Vi2=2VVi2=2V（1 1）固定）固定Vi2=2VVi2=2V，按表，按表2-
17、15-12-15-1中中2-12-1项要求的阻值，项要求的阻值，分别调节可变电阻阻值分别调节可变电阻阻值RLRL，测出相应的电流，测出相应的电流ISIS值记值记录于表中，作录于表中，作IS-RLIS-RL的关系曲线。的关系曲线。定定RL=5KRL=5K，按表，按表2-15-12-15-1中中2-22-2项的要求调整项的要求调整Vi2Vi2，并，并测出相应的电流测出相应的电流ISIS值记录于表中，作值记录于表中，作IS-Vi2IS-Vi2的关系的关系曲线，求出转移电导曲线，求出转移电导gmgm目录上页下页实实 验验 步步 骤骤 三、测试三、测试CCVSCCVS的外特性的外特性 图2-15-3 V
18、CCS目录上页下页实实 验验 步步 骤骤按照图按照图2-15-332-15-33搭好电路，调整搭好电路，调整Vi2=2VVi2=2V（1 1）固定）固定Vi2=2VVi2=2V，按表，按表2-15-12-15-1中中2-12-1项要求的阻值，项要求的阻值，分别调节可变电阻阻值分别调节可变电阻阻值RLRL，测出相应的电流，测出相应的电流ISIS值记值记录于表中，作录于表中，作IS-RLIS-RL的关系曲线。的关系曲线。定定RL=5KRL=5K，按表，按表2-15-12-15-1中中2-22-2项的要求调整项的要求调整Vi2Vi2，并，并测出相应的电流测出相应的电流ISIS值记录于表中，作值记录于
19、表中，作IS-Vi2IS-Vi2的关系的关系曲线，求出转移电导曲线，求出转移电导gmgm目录上页下页实实 验验 步步 骤骤 四、测试四、测试CCCSCCCS的外特性的外特性 图2-15-4 VCCS目录上页下页实实 验验 步步 骤骤按照图按照图2-15-42-15-4搭好电路，调整搭好电路，调整Vi2=2VVi2=2V（1 1）固定）固定Vi2=2VVi2=2V，按表，按表2-15-12-15-1中中2-12-1项要求的阻值，项要求的阻值，分别调节可变电阻阻值分别调节可变电阻阻值RLRL，测出相应的电流，测出相应的电流ISIS值记值记录于表中，作录于表中，作IS-RLIS-RL的关系曲线。的关
20、系曲线。定定RL=5KRL=5K，按表，按表2-15-12-15-1中中2-22-2项的要求调整项的要求调整Vi2Vi2，并，并测出相应的电流测出相应的电流ISIS值记录于表中，作值记录于表中，作IS-Vi2IS-Vi2的关系的关系曲线，求出转移电导曲线，求出转移电导gmgm目录上页下页步骤参数测试条件和测量值1-1RL（K）101520253050VO1（V）1-2Vi1（V）123456VO1（V）2-1RL（K）101520253050IS(mA)2-2Vi2（V）24681012IS(mA)g gm m= =3-1RL（K）203040506070VO3（V）3-2Ii（A）10020
21、0300400500600VO3（V）r rm m= =4-1RL（K）0.10.40.81.52.54IL(mA)4-2Ii（A）100200300400500600IL(mA)= =表2-15-1目录上页下页实实 验验 提提 示示 注意注意LM358LM358的管脚方向。的管脚方向。 受控源电路的仿真分析受控源电路的仿真分析 LM358LM358的工作电源选择的工作电源选择18V18V。 目录上页下页实实 验验 思思 考考 题题1 1理想运算放大器的主要特点有哪些？理想运算放大器的主要特点有哪些？2 2请模拟一下，看受控源的控制特性是否适用于请模拟一下，看受控源的控制特性是否适用于交流信号
22、？加大输入信号后，输出电压波形会产交流信号？加大输入信号后，输出电压波形会产生什么形状？生什么形状？3 3在运算放大器电源引出线的负端加一负向电源在运算放大器电源引出线的负端加一负向电源电压电压-15-15伏，重复问题伏，重复问题1 1，观察输出波形。，观察输出波形。目录上页下页实实 验验 报报 告告 要要 求求实验名称；实验名称；实验目的；实验目的；实验仪表（应写明具体型号）；实验仪表（应写明具体型号）；实验原理及实验电路图；实验原理及实验电路图；实验数据：填写数据表格实验数据：填写数据表格, ,根据实验数据画根据实验数据画相应的关系曲线，分析实验结果和误差原因；相应的关系曲线，分析实验结果和误差原因； 实验小结：总结实验的情况，实验的收获和实验小结：总结实验的情况，实验的收获和体会。体会。目录上页下页 实验结束后，整理好工具包，正确摆放仪实验结束后，整理好工具包，正确摆放仪器，并将实验箱放入实验台右侧柜子中。器，并将实验箱放入实验台右侧柜子中。实实 验验 结结 束束目录上页下页地址：南京市栖霞区文苑路地址：南京市栖霞区文苑路9 9号教学号教学3 3号楼西区号楼西区http:/http:/E-E-Mail:Mail: 中心办公室：教学中心办公室：教学3 3号楼西区二楼西号楼西区二楼西207207室室 联系电话：联系电话：
