實(shí)驗(yàn)五 受控源的實(shí)驗(yàn)研究1

1、實(shí)驗(yàn)五 受控源的實(shí)驗(yàn)研究一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、 了解用運(yùn)算放大器組成的受控源的線路原理。2、 測(cè)試受控源轉(zhuǎn)移特性及負(fù)載特性。二、 原理說明1、 運(yùn)算放大器（簡(jiǎn)稱運(yùn)放）的電路符號(hào)及其等效電路如圖5-1所示：圖 5-1運(yùn)算放大器是一個(gè)有源三端器件，它有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，若信號(hào)從 “+”端輸入，則輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相同，故稱為同相輸入端；若信號(hào)從“-”端輸入，則輸出信號(hào)與輸入信號(hào)相位相反，故稱為反相輸入端。運(yùn)算放大器的輸出電壓為：其中是運(yùn)放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)，在理想情況下，與運(yùn)放的輸入電阻均為無窮大，因此有： 這說明理想運(yùn)放具有下列三大特征（1） 運(yùn)放的“+”端與“-”端電位相等，通常稱為“虛

2、短路”。（2） 運(yùn)放的輸入端電流為零，即其輸入電阻為無窮大，通常稱為“虛斷路”。（3） 運(yùn)放的輸出電阻為零。以上三個(gè)重要的性質(zhì)是分析所有具有運(yùn)放網(wǎng)絡(luò)的重要依據(jù)。要使運(yùn)放工作，還須接有正、負(fù)直流工作電源（稱雙電源），有的運(yùn)放可用單電源工作。2、 理想運(yùn)放的電路模型是一個(gè)受控源電壓控制電壓源（即VCVS），如圖5-1所示，在它外部接入不同的電路元件，可構(gòu)成四種基本受控源電路，以實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)的各種模擬運(yùn)算或模擬變換。3、 所謂受控源：是指其電源的輸出電壓或輸出電流是受電路的另一支路的電壓或電流所控制的。當(dāng)受控源的電壓（或電流）與控制支路的電壓（或電流）成正比時(shí)，則該受控源為線性的。根據(jù)控制變量與輸

3、出變量的不同可以分為四類受控源：即電壓控制電壓源（VCVS）、電壓控制電流源（VCCS）、電流控制電壓源（CCVS）、電流控制電流源（CCCS）。電路符號(hào)如圖5-2所示。理想受控源的控制支路中只有一個(gè)獨(dú)立變量（電壓或電流），另一變量為零，即從輸入口看理想受控源或是短路（即輸入電阻，因而）或是開路（即輸入電導(dǎo)，因而輸入電流），從輸出口看，理想受控源或是一個(gè)理想電壓源，或是一個(gè)理想電流源。圖 5-24、 受控源的控制端與受控端的關(guān)系稱為轉(zhuǎn)移函數(shù)四種受控源轉(zhuǎn)移函數(shù)參量的定義如下;（1） 壓控電壓源（VCVS） 稱為轉(zhuǎn)移電壓比。（2） 壓控電流源（VCCS） 稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)（3） 流控電壓源（CCVS）

4、 稱為轉(zhuǎn)移電阻（4） 流控電流源（CCCS） 稱為轉(zhuǎn)移電流比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5-3所示由于運(yùn)放的虛短路特性，有 圖 5-3又因?yàn)檫\(yùn)放內(nèi)阻為無窮，有因此即運(yùn)放的輸出電壓只受輸入電壓的控制與負(fù)載的大小無關(guān)。轉(zhuǎn)移電壓比 為無量綱數(shù)，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） 將圖5-3中的看成一個(gè)負(fù)載電阻，如圖5-4所示，即成為壓控電流源（VCCS）。圖5-4 此時(shí)，運(yùn)放的輸出電流即運(yùn)放的輸出電流只受輸入電壓的控制，與負(fù)載電阻無關(guān)。轉(zhuǎn)移電導(dǎo) 這里的輸入、輸出無公共接地點(diǎn)

5、，這種聯(lián)接方式稱為浮地聯(lián)接。（3） 流控電壓源（CCVS） 如圖5-5所示圖 5-5由于運(yùn)放的“+”端接地，所以為零，“-”端電壓，此時(shí)運(yùn)放的“-”端稱為虛地點(diǎn)。顯然，流過電阻R的電流就是網(wǎng)絡(luò)的輸入電流。 此時(shí)，運(yùn)放的輸出電壓即輸出電壓只受輸入電流的控制，與負(fù)載電阻無關(guān)。轉(zhuǎn)移電阻 此電路為共地聯(lián)接。（4） 流控電流源（CCCS） 如圖5-6所示：圖 5-6 即輸出電流只受輸入電流的控制，而與與負(fù)載電阻無關(guān)。轉(zhuǎn)移電流比為無量綱數(shù)，又稱為電流放大系數(shù)。此電路為浮地聯(lián)接。注：以上電路僅供參考，實(shí)際電路這里不再一一贅述。三、 實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓電源010V12可調(diào)直流恒流

6、源0200mA12直流數(shù)字毫安表13直流數(shù)字電壓表1四、 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容本次實(shí)驗(yàn)中受控源全部采用直流電源激勵(lì)，對(duì)于交流電源或者其他電源激勵(lì)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一樣的。1、 測(cè)量受控源VCVS的轉(zhuǎn)移特性，以及負(fù)載特性實(shí)驗(yàn)線路如圖5-7所示：，為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，為可調(diào)電阻箱。圖 5-7（1）固定，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓，使其在0-6V范圍內(nèi)取值，測(cè)量及相應(yīng)的值，繪制曲線，并由線性部分求出轉(zhuǎn)移電壓比。注：測(cè)量的時(shí)候，每隔0.5V測(cè)量1個(gè)點(diǎn)，直至平坦區(qū)（2）保持，令的阻值從增至，測(cè)量和，繪制曲線。2、 測(cè)量受控源VCCS的轉(zhuǎn)移特性及負(fù)載特性。實(shí)驗(yàn)線路如圖5-8所示：圖 5-8（1）固定，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓

7、，使其在0-5V范圍內(nèi)取值，測(cè)量及相應(yīng)的值，繪制曲線，并由線性部分求出轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。注：測(cè)量的時(shí)候，每隔0.5V測(cè)量1個(gè)點(diǎn)，直至平坦區(qū)（2）保持，令的阻值從增至，測(cè)量和，繪制曲線。五、 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄與處理 1、測(cè)量受控源VCVS的轉(zhuǎn)移特性， 令0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 4.50 5.00 5.50 0.981.982.963.944.925.986.947.988.929.9810.60.250 1.000 2.250 4.000 6.250 9.000 12.25 16.00 20.25 25.00 30.25 0.9603.9208.76215.5224.2135.7648.1663.6879.5799.60112.40.4901.9804.4407.88012.3017.9424.2931.9240.1449.958.30 相關(guān)系數(shù)：即2、負(fù)載特性11.522.533.943.943.943.943.943.943.962.641.981.581.3103、 測(cè)量受控源VCCS的轉(zhuǎn)移特性令：預(yù)期0.51.01.52.02.53.03.50.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 0.490.991.491.982.512.993.52