電工實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書：受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的實(shí)驗(yàn)研究

1、.受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的實(shí)驗(yàn)研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)測(cè)試受控源的外特性及其轉(zhuǎn)移參數(shù)，進(jìn)一步理解受控源的物理概念，加深對(duì)受控源的認(rèn)識(shí)和理解。二、原理說(shuō)明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)立源的電勢(shì)Es或電激流Is是某一固定的數(shù)值或是時(shí)間的某一函數(shù)，它不隨電路其余部分的狀態(tài)而變。而受控源的電勢(shì)或電激流則是隨電路中另一支路的電壓或電流而變的一種電源。受控源又與無(wú)源元件不同，無(wú)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。2. 獨(dú)立源與無(wú)

2、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）。它們的示意圖見圖10-1。3. 當(dāng)受控源的輸出電壓（或電流）與控制支路的電壓（或電流）成正比變化時(shí)，則稱該受控源是線性的。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），另一個(gè)獨(dú)立變量等于零，即從輸入口看，理想受控源或者是短路（即輸入電阻R10，因而U10）或者是

3、開路（即輸入電導(dǎo)G10，因而輸入電流I10）；從輸出口看，理想受控源或是一個(gè)理想電壓源或者是一個(gè)理想電流源。 VCCS VCVS CCCSCCVS 圖 10-14. 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)，gmI2/U1 稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。(3) 流控電壓源(CCVS)：U2f(I1)，rmU2/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）。三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備序號(hào)名

4、 稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注1可調(diào)直流穩(wěn)壓源030V12可調(diào)直流恒流源0200mA13直流數(shù)字電壓表0200V14直流數(shù)字毫安表0500mA15可變電阻箱099999.91DGJ-056受控源實(shí)驗(yàn)電路板1DGJ-08或控制屏上四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 測(cè)量受控源VCVS的轉(zhuǎn)移特性U2f(U1)及負(fù)載特性U2f(IL) ，實(shí)驗(yàn)線路如圖10-2。 VCVS VCCS 圖10-2 圖10-3(1)不接電流表，固定RL2K，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源輸出電壓U1，測(cè)量U1及相應(yīng)的U2值，記入下表。U1（V）01235789U2（V）在方格紙上繪出電壓轉(zhuǎn)移特性曲線U2f(U1)， 并在其線性部分求出轉(zhuǎn)移電壓比。(2) 接入電流表，

5、保持U12V，調(diào)節(jié)RL可變電阻箱的阻值，測(cè)U2及IL，繪制負(fù)載特性曲線U2f(IL)。RL（）5070100200300400500U2（v）IL（mA）2. 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10-3。 (1) 固定RL2K，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U1，測(cè)出相應(yīng)的I L值，繪制ILf(U1)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電導(dǎo)gm。 U1（V）0.10.51.02.03.03.53.74.0gmIL（mA）(2) 保持U12V，令RL從大到小變化，測(cè)出相應(yīng)的IL及U2，繪制ILf(U2)曲線。RL（K）54210.50.40.30.20.10IL（

6、mA）U2（v）3. 測(cè)量受控源CCVS的轉(zhuǎn)移特性 U2f(I1)與負(fù)載特性U2f(IL) ，實(shí)驗(yàn)線路如圖10-4。(1) 固定RL2K，調(diào)節(jié)恒流源的輸出電流Is，按下表所列Is值，測(cè)出U2，繪制U2f(I1)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電阻rm。I1（mA）0.11.03.05.07.08.09.09.5rmU2（v）(2) 保持Is2mA，按下表所列RL值，測(cè)出U2及IL， 繪制負(fù)載特性曲線U2f(IL)。RL（K）0.51246810U2（v）IL（mA）4. 測(cè)量受控源CCCS的轉(zhuǎn)移特性 ILf(I1)及負(fù)載特性ILf (U2)，實(shí)驗(yàn)線路如圖10-5。CCVS CCCS圖 10-4 圖

7、 10-5(1) 參見3(1)測(cè)出IL，繪制ILf(I1)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電流比。I1（mA）0.10.20.511.522.2IL（mA）(2)保持Is1mA，令RL為下表所列值，測(cè)出IL， 繪制ILf(U2)曲線。RL（K）002040.60.81251020IL（mA）U2（v）五、實(shí)驗(yàn)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)。1. 如果只有VCCS和CCVS兩種線路, 要做VCVS或CCCS實(shí)驗(yàn)，須利用VCCS和CCVS兩線路進(jìn)行適當(dāng)連接。六、預(yù)習(xí)思考題1. 受控源和獨(dú)立源相比有何異同點(diǎn)？比較四種受控源的代號(hào)、 電路模型、控制量與被控量的關(guān)系如何？2. 四種受控源中的rm、gm、和的意義是什么？如何測(cè)得？3. 若受控源控制量的極性反向，試問(wèn)其輸出極性是否發(fā)生變化？4. 受控源的控制特性是否適合于交流信號(hào)？5. 如何由兩個(gè)基本的CCVS和VCCS獲得其它兩個(gè)CCCS和VCVS， 它們的輸入輸出如何連接？七、