受控源的電路分析

1、受控源的電路分析電信 132 班 33 張世東【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?. 了解用運(yùn)算放大器組成四種類型受控源（VCVS 、VCCS 、CCVS 、CCCS）的線路原理2. 測(cè)試受控源轉(zhuǎn)移特性及負(fù)載特性【實(shí)驗(yàn)設(shè)備和材料】1. 計(jì)算機(jī)及 Mulitisim7.0 電子仿真軟件。2.KHDL-1 型電路實(shí)驗(yàn)箱。3. MF-500 型萬用表，數(shù)字萬用表?！緦?shí)驗(yàn)原理】VCVS+U1+U2VCCS+U1(a)CCVS(b)CCCS+U2(d)(c)1）壓控電壓源（ VCVS ） 如圖 1所示U1U2圖1由于運(yùn)放的輸入“虛短”路特性，即upun u1 所以有i2unR2u1R2又因運(yùn)放內(nèi)阻為，有 i1 i2因此 u2

2、 i1R1 i2R2 i2(R1 R2 )u1R2R1(R1 R2) (1 1 )u1R2即運(yùn)放的輸出電壓 u2只受輸入電壓 u1的控制而與負(fù)載 RL 大小無關(guān)，電路模型如圖（ a）所示。u2R1轉(zhuǎn)移電壓比 2 1 1 u1R2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） 將圖 2 的R1看成一個(gè)負(fù)載電阻 RL，如圖 2所示，即成為壓控電流源 VCCS 。+U2圖2此時(shí)，運(yùn)放的輸出電流 iL i R un u1 。即運(yùn)放的輸出電流 i L只受輸入電壓 u1的控制， RR與負(fù)載 RL 大小無關(guān)。電路模型如圖（ b）所示。iL

3、 1轉(zhuǎn)移電導(dǎo) gm （s）u1 R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（） 流控電壓源（ CCVS） 如圖 3 所示由于運(yùn)放的“ +”端接地，所以 up 0 ，“”端電壓 un 也為零，此時(shí)運(yùn)放的“”端稱為虛接地點(diǎn)。顯然，流過電阻 R 的電流 i1就等于網(wǎng)絡(luò)的輸入電流 iS 。此時(shí)，運(yùn)放的輸出電壓 u2i1Ri SR ，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（ c）所示。轉(zhuǎn)移電阻 rm u2R（ ） ，此電路為共地聯(lián)接。is+U2圖3） 流控電流源（ CCCS） 如圖 4 所示i1RU2轉(zhuǎn)移電流比iL i1 i2 i1 R2 i1(1

4、 RR12)i1 (1 RR21 )iS即輸出電流只受輸入電流iS的控制，與負(fù)載 RL 大小無關(guān)。電路模型如圖（ d）所示uai 2R2i1R1iL (1 R1 ) i SR2為無量綱，又稱為電流放大系數(shù)。此電路為浮地聯(lián)接。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容】1. 實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)（ 1）實(shí)驗(yàn)中，注意運(yùn)放的輸出端不能與地短接，輸入電壓不得超過10V（2）在用恒流源供電的實(shí)驗(yàn)中，不要使恒流源負(fù)載開路。（3）受控源部分的“ +12V ”、“ -12V ”、”地”三個(gè)孔要與“直流穩(wěn)壓源”孔內(nèi)對(duì)應(yīng)插 孔相連。（4）實(shí)驗(yàn)表格中給出的測(cè)試點(diǎn)僅供參考，測(cè)試過程中藥保證受控源工作在線性區(qū)。同一個(gè)表格中，當(dāng)發(fā)現(xiàn)前面的測(cè)試數(shù)據(jù)算出來r m 、

5、 g（ S）與后面的測(cè)試數(shù)據(jù)算出來的 rm，g（S）相差比較大時(shí)，說明此事受控源已工作在非線性區(qū)。2.測(cè)量時(shí)受控源 VCCS的轉(zhuǎn)移特性 IL f （U 1）及負(fù)載特性 U2 f（RL）/U 定值1）在 KHD=1型電路實(shí)驗(yàn)箱上搭建如圖 4-5 所示的實(shí)驗(yàn)電路。其中： U 1 為可調(diào)直流穩(wěn)壓源，取自 KHDL=1型電路實(shí)驗(yàn)箱左下角直流穩(wěn)壓電源，“輸出粗調(diào)”旋鈕置010V 檔，先將“輸出細(xì)調(diào)”旋鈕逆時(shí)針旋到底；將受控源和負(fù)載電阻 R L 之間串入直流數(shù)字哈南表； R L用可調(diào)電阻，取自 KHDL-1型電路實(shí)驗(yàn)箱右下角可調(diào)電阻，是RL=2k；V用 VC890D萬用表直流電壓 20V 檔測(cè)量。2）打開

6、 KHDK-1型實(shí)驗(yàn)箱電源，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源輸出U 1 ，使其在 010V范圍內(nèi)取值，測(cè)量U 1及相應(yīng) I L ,將數(shù)據(jù)填入表 1中。測(cè)量值U1（V）1234567IL （mA）-0.09-0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7理論計(jì)算 值g（S）-0.09-0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7實(shí)驗(yàn)計(jì)算 值g（S）-0.09-0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7表13）根據(jù)表 1 數(shù)據(jù)繪制受控源 VCCS的轉(zhuǎn)移特性曲線 I L f （U 1）。（4）保持 U =2V，改變可調(diào)電阻旋鈕位置， 阻值從 1k逐漸增加到 10k ，測(cè)量相應(yīng)的 I L 和U 1 （用萬用表

7、20V檔測(cè)），將他們填入表 2 中。RL （k）12345678910I L（ mA）-0.19-0.19-0.19-0.19-0.19-0.19-0.19-0.19-0.19-0.19U1（V）-0.20-0.40-0.59-0.79-0.99-1.19-1.39-1.59-1.79-1.98表25）根據(jù)表 2 數(shù)據(jù)繪制受控源 VCCS的負(fù)載特性 U 2 f （RL丨）U1 2V 曲線，并求出他的轉(zhuǎn)移電導(dǎo) gm3.測(cè)量受控源 CCVS的轉(zhuǎn)移特性 U2 f（I S）及負(fù)載特性 I L f（RL）/I S定值：（1）在 KHDL-1型電路實(shí)驗(yàn)箱上搭建如圖 6 所示實(shí)驗(yàn)電路。其中： I S 取自

8、KHDL-1型電路 實(shí)驗(yàn)箱左下角直流恒流源， “輸出粗調(diào)” 旋置 2mA檔，先將“輸出細(xì)調(diào)” 旋鈕逆時(shí)針旋到底； 電流表用直流數(shù)字毫安表 2mA檔； U 2 用萬用表直流 2V檔。（2）固定 R2=2k，調(diào)節(jié)直流源輸出電流 I S ，使其在 00.5 范圍內(nèi)取值， 測(cè)量相應(yīng)的 U 2 值，將它填入表 3 中。測(cè)量值I S （ mA）0.10.20.250.30.350.40.450.5U 2 （ V）-1.98-3.92-4.99-5.88-6.88-8.04-9.02-9.97理論計(jì)算值rm（k）2020202020202020實(shí)驗(yàn)計(jì)算值rm（k）19.819.619.919.619.620

9、.12019.9表3（3）根據(jù)表 3數(shù)據(jù)繪制受控源 CCTS的轉(zhuǎn)移特性 U 2 f（I S）曲線，并且在其線性部分 求出轉(zhuǎn)移電阻 rm。4）保持 I S =0.3mA，調(diào)節(jié) RL從1k到 10k，測(cè)量U 2和I L值，將它們填入表 4中。RL（k）12345678910IL（mA）-5.72-2.88-1.92-1.44-1.15-0.96-0.82-0.72-0.64-0.56U2（V）-5.8-5.8-5.8-5.8-5.8-5.8-5.8-5.8-5.8-5.8表4(5)根據(jù)表 4數(shù)據(jù)繪制受控源 CCVS的負(fù)載特性 I L f(RL)|I S 0.3mA曲線，并求出它 的轉(zhuǎn)移電阻 r m?！舅伎碱}】1. 若令受控源的控制量極性方向反向，其輸出量極性是否發(fā)生變化？ 答：改變控制量的方向，相應(yīng)激勵(lì)量也會(huì)隨之改變。2. 受控源與獨(dú)立源相比有何異同點(diǎn)？ 答：不同點(diǎn)：受控源的示數(shù)是又其他元器件決定的，而獨(dú)立源是由自 身決定的；相同點(diǎn)：獨(dú)立源和受控源都是統(tǒng)稱電源。都是向外電路提 供電能的裝置。3. 四種受控源中的 、 gm、 rm和 的意義是什么？如何測(cè)得？ 答：受控源受控系數(shù)。 rm是電流控制電壓； gm 是電壓控制電流； 是電流控制電 流； 是電壓控制電壓。4. 受控源的輸出特性是否適于交流信號(hào)？ 答：控源的輸出特性適用于交流信號(hào)