深圳大學(xué)受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS

1、深 圳 大 學(xué)實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告課程名稱： 電路分析基礎(chǔ) 實(shí)驗(yàn)序號(hào)： 實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱：受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的實(shí)驗(yàn)研究學(xué) 院： 光電工程學(xué)院 專 業(yè)： 指導(dǎo)教師： 陳丹妮 實(shí) 驗(yàn) 時(shí) 間： 2015 年 12 月 日?qǐng)?bào)告提交時(shí)間： 2015 年 12 月 日?qǐng)?bào)告人：學(xué)號(hào)： 姓名： 班級(jí)： 一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?1、了解用運(yùn)算放大器組成四種類型受控源的線路原理。2、測(cè)試受控源轉(zhuǎn)移特性及負(fù)載特性。二、實(shí)驗(yàn)原理：1、電源有獨(dú)立電源（如電池、 發(fā)電機(jī)等）與非獨(dú)立電源（或稱為受控源）之分。受控源與獨(dú)立源的不同點(diǎn)是：獨(dú)立源向外電路提供的電壓或電流是某一固定的數(shù)值或是時(shí)間的某一函數(shù)，它不隨電路其余

2、部分的狀態(tài)而變。而受控源向外電路提供的電壓或電流則是受電路中另一支路的電壓或電流所控制的一種電源。 受控源又與無源元件不同，無源元件兩端的電壓和它自身的電流有一定的函數(shù)關(guān)系，而受控源的輸出電壓或電流則和另一支路（或元件）的電流或電壓有某種函數(shù)關(guān)系。 圖 5-12、獨(dú)立源與無源元件是二端器件，受控源則是四端器件， 或稱為雙口元件。它有一對(duì)輸入端（U1、I1）和一對(duì)輸出端（U2、I2）。輸入端可以控制輸出端電壓或電流的大小。施加于輸入端的控制量可以是電壓或電流，因而有兩種受控電壓源（即電壓控制電壓源VCVS和電流控制電壓源CCVS）和兩種受控電流源（即電壓控制電流源VCCS和電流控制電流源CCCS

3、）。它們的示意圖見圖 5-1。4、受控源的控制端與受控端的關(guān)系式稱為轉(zhuǎn)移函數(shù)。 四種受控源的轉(zhuǎn)移函數(shù)參量的定義如下：(1) 壓控電壓源(VCVS)：U2f(U1)，U2/U1 稱為轉(zhuǎn)移電壓比（或電壓增益）。(2) 壓控電流源(VCCS)：I2f(U1)，gI2/U1 稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。 (3) 流控電壓源(CCVS)：U2f(I1)，rU2/I1 稱為轉(zhuǎn)移電阻。 (4) 流控電流源(CCCS)：I2f(I1)，I2/I1 稱為轉(zhuǎn)移電流比（或電流增益）。5. 用運(yùn)放構(gòu)成四種類型基本受控源的線路原理分析 (1)壓控電壓源（VCVS）如圖5-2所示。圖5-2由于運(yùn)放的虛短路特性，有： 又因運(yùn)放的輸入電阻

4、為 有因此 即運(yùn)放的輸出電壓u2 只受輸入電壓u1 的控制，與負(fù)載RL 大小無關(guān)。電路模型如圖5-1(a)所示。轉(zhuǎn)移電壓比 為無量綱，又稱為電壓放大系數(shù)。這里的輸入、輸出有公共接地點(diǎn)，這種聯(lián)接方式稱為共地聯(lián)接。（2）壓控電流源（VCCS）如圖 5-3 所示。圖 5-3此時(shí)，運(yùn)放的輸出電流：即運(yùn)放的輸出電流i L只受輸入電壓u 1的控制，與負(fù)載R L大小無關(guān)。電路模型如圖5-1（b）所示。轉(zhuǎn)移電導(dǎo) 這里的輸入、輸出無公共接地點(diǎn)，這種聯(lián)接方式稱為浮地聯(lián)接。（3）流控電壓源（CCVS）如圖5-4所示圖5-4由于運(yùn)放的“+”端接地，所以u(píng)= 0，“”端電壓u也為零，此時(shí)運(yùn)放的“”端稱為虛地點(diǎn)。顯然，流

5、過電阻R的電流i 就等于網(wǎng)絡(luò)的輸入電流iS。 此時(shí)，運(yùn)放的輸出電壓，即輸出電壓u2只受輸入電流iS的控制，與負(fù)載RL大小無關(guān)。電路模型如圖5-1（c）所示。轉(zhuǎn)移電阻 此電路為共地聯(lián)接。（4）流控電流源（CCCS）如圖5-5 所示圖5-5即輸出電流i L只受輸入電流i S的控制，與負(fù)載RL大小無關(guān)。電路模型如圖5-1（d）所示。轉(zhuǎn)移電流比為無量綱，又稱為電流放大系數(shù)。此電路為浮地聯(lián)接。三、實(shí)驗(yàn)儀器：1、萬用表 2、RXDI-1型電路原理實(shí)驗(yàn)箱四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：1、 測(cè)量受控源VCCS的轉(zhuǎn)移特性 ILf（U1）及負(fù)載特性 ILf（U2）。 實(shí)驗(yàn)線路如圖5-6。U1用可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。 圖5-6(1)

6、固定RL2K，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓 U1，使其在 08V范圍內(nèi)取值。測(cè)出相應(yīng)的IL值，繪制ILf(U1)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電導(dǎo) g 。記錄在表1(2) 保持U14V，令RL從0增至10K，測(cè)出相應(yīng)的IL及 U2，繪制ILf（U2）曲線。記錄在表2注意：（1）實(shí)驗(yàn)時(shí)將可調(diào)穩(wěn)壓電源負(fù)極與±12V電源公共地（GND）用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接到一起。 （2）輸入電壓不得超過10V，以免損壞運(yùn)放電路。（3）運(yùn)算放大器是有源元件，需接 ±12v直流電源才能工作。2、測(cè)量受控源CCVS的轉(zhuǎn)移特性 U2f（Is）與負(fù)載特性 U2f（IL) 。 實(shí)驗(yàn)線路如圖5-7，IS用可調(diào)直流恒流源。(

7、1) 固定 RL2K，調(diào)節(jié)恒流源的輸出電流 Is，使其在 08mA 范圍內(nèi)取值。測(cè)出U2，繪制U2f(Is)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電阻r。記錄在表3圖5-7(2) 保持 Is3mA，令 RL從 1K增至，測(cè)出 U2及 IL，繪制負(fù)載特性曲線U2f（IL）。記錄在表4注意：實(shí)驗(yàn)時(shí)將可調(diào)直流恒流源負(fù)極與±12V電源公共地（GND）用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連接到一起。3、根據(jù)不同類型的受控源可以進(jìn)行級(jí)聯(lián)，以形成等效的另一類型的受控源，如受控源CCVS與VCCS進(jìn)行適當(dāng)?shù)穆?lián)接組成CCCS，如圖5-8所示，其等效電路如圖5-9所示。圖5-8圖5-9（1） 測(cè)量受控源 CCCS 的轉(zhuǎn)移特性 ILf（Is

8、）及負(fù)載特性 ILf（U2），實(shí)驗(yàn)線路如圖5-8。記錄在表5注意：級(jí)聯(lián)實(shí)驗(yàn)注意連線，前級(jí)CCVS連線如圖5-7所示，所不同的是，其輸出端不僅要接電阻，而且還要將其輸出端用導(dǎo)線連接到VCCS的輸入端。VCCS輸出端的接法如圖5-6所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)注意CCVS輸出電壓的極性，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況倒換極性。(2)保持Is1mA，令RL從0增至4 K，測(cè)量IL及 U2 值，繪制 ILf（U2）曲線。記錄在表64、受控源VCCS與CCVS進(jìn)行適當(dāng)?shù)穆?lián)接組成VCVS，如圖5-10所示 ，等效電路如圖5-11所示。測(cè)量受控源VCVS的轉(zhuǎn)移特性U2f（U1）及負(fù)載特性U2f（IL）。圖5-10 圖5-11(1) 按圖

9、5-10所示的電路圖接線。固定RL2K，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源輸出電壓U1，使其在 08V范圍內(nèi)取值。測(cè)量U1及相應(yīng)的U2值，記錄在表7。注意：級(jí)聯(lián)實(shí)驗(yàn)注意連線，前級(jí)VCCS連線如圖5-6所示，所不同的是，需在其輸出端接一個(gè)100W（或200W）的電阻，同時(shí)還要將其輸出端用導(dǎo)線連接到CCVS的輸入端。CCVS輸出端的接法如圖5-7所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)注意CCVS輸出電壓的極性，可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)情況倒換極性。繪制電壓轉(zhuǎn)移特性曲線U2f（U1）， 并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電壓比。 (2)保持U14V，調(diào)節(jié)RL阻值從1K增至，測(cè) U2 及 IL，繪制負(fù)載特性曲線U2f（IL）。記錄在表8五、注意事項(xiàng) 1、每次組裝線路，必須事先斷開供電電源，但不必關(guān)閉電源總開關(guān)。 2、在用恒流源供電的實(shí)驗(yàn)中，不要使恒流源的負(fù)載開路。3、實(shí)驗(yàn)中，注意運(yùn)放的輸入電壓不得超過10V。五、數(shù)據(jù)記錄：組號(hào)： ；姓名 表1U1(V)IL（mA）表2RL(K）IL（mA）U2（V）表3Is（mA）U2(V)表4RL（K）U2(V)IL（mA）表5IS（mA）IL（mA）表6RL（K）I