實驗五 受控源的實驗研究1

1、實驗五 受控源的實驗研究一、 實驗目的1、 了解用運算放大器組成的受控源的線路原理。2、 測試受控源轉移特性及負載特性。二、 原理說明1、 運算放大器（簡稱運放）的電路符號及其等效電路如圖5-1所示：圖 5-1運算放大器是一個有源三端器件，它有兩個輸入端和一個輸出端，若信號從 “+”端輸入，則輸出信號與輸入信號相位相同，故稱為同相輸入端；若信號從“-”端輸入，則輸出信號與輸入信號相位相反，故稱為反相輸入端。運算放大器的輸出電壓為：其中是運放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)，在理想情況下，與運放的輸入電阻均為無窮大，因此有： 這說明理想運放具有下列三大特征（1） 運放的“+”端與“-”端電位相等，通常稱為“虛

2、短路”。（2） 運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） 運放的輸出電阻為零。以上三個重要的性質是分析所有具有運放網(wǎng)絡的重要依據(jù)。要使運放工作，還須接有正、負直流工作電源（稱雙電源），有的運放可用單電源工作。2、 理想運放的電路模型是一個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，可構成四種基本受控源電路，以實現(xiàn)對輸入信號的各種模擬運算或模擬變換。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。當受控源的電壓（或電流）與控制支路的電壓（或電流）成正比時，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）。電路符號如圖5-2所示。理想受控源的控制支路中只有一個獨立變量（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，因而輸入電流），從輸出口看，理想受控源或是一個理想電壓源，或是一個理想電流源。圖 5-24、 受控源的控制端與受控端的關系稱為轉移函數(shù)四種受控源轉移函數(shù)參量的定義如下;（1） 壓控電壓源（VCVS） 稱為轉移電壓比。（2） 壓控電流源（VCCS） 稱為轉移電導（3） 流控電壓源（CCVS）

4、 稱為轉移電阻（4） 流控電流源（CCCS） 稱為轉移電流比5、 用運放構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所示由于運放的虛短路特性，有 圖 5-3又因為運放內阻為無窮，有因此即運放的輸出電壓只受輸入電壓的控制與負載的大小無關。轉移電壓比 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，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中的看成一個負載電阻，如圖5-4所示，即成為壓控電流源（VCCS）。圖5-4 此時，運放的輸出電流即運放的輸出電流只受輸入電壓的控制，與負載電阻無關。轉移電導 這里的輸入、輸出無公共接地點

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由于運放的“+”端接地，所以為零，“-”端電壓，此時運放的“-”端稱為虛地點。顯然，流過電阻R的電流就是網(wǎng)絡的輸入電流。 此時，運放的輸出電壓即輸出電壓只受輸入電流的控制，與負載電阻無關。轉移電阻 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，而與與負載電阻無關。轉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，實際電路這里不再一一贅述。三、 實驗設備序號名稱型號與規(guī)格數(shù)量備注1可調直流穩(wěn)壓電源010V12可調直流恒流

6、源0200mA12直流數(shù)字毫安表13直流數(shù)字電壓表1四、 實驗內容本次實驗中受控源全部采用直流電源激勵，對于交流電源或者其他電源激勵，實驗結果是一樣的。1、 測量受控源VCVS的轉移特性，以及負載特性實驗線路如圖5-7所示：，為可調直流穩(wěn)壓電源，為可調電阻箱。圖 5-7（1）固定，調節(jié)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓，使其在0-6V范圍內取值，測量及相應的值，繪制曲線，并由線性部分求出轉移電壓比。注：測量的時候，每隔0.5V測量1個點，直至平坦區(qū)（2）保持，令的阻值從增至，測量和，繪制曲線。2、 測量受控源VCCS的轉移特性及負載特性。實驗線路如圖5-8所示：圖 5-8（1）固定，調節(jié)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓

7、，使其在0-5V范圍內取值，測量及相應的值，繪制曲線，并由線性部分求出轉移電導。注：測量的時候，每隔0.5V測量1個點，直至平坦區(qū)（2）保持，令的阻值從增至，測量和，繪制曲線。五、 實驗數(shù)據(jù)記錄與處理 1、測量受控源VCVS的轉移特性， 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 相關系數(shù)：即2、負載特性11.522.533.943.943.943.943.943.943.962.641.981.581.3103、 測量受控源VCCS的轉移特性令：預期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