實(shí)驗(yàn)七 受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的實(shí)驗(yàn)研究

1、實(shí)驗(yàn)七 受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的實(shí)驗(yàn)研究一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解用運(yùn)算放大器組成四種類型受控源的線路原理。2測試受控源轉(zhuǎn)移特性及負(fù)載特性。二、原理說明1運(yùn)算放大器（簡稱運(yùn)放）的電路符號及其等效電路如圖81所示：圖61“”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(yùn)算放大器的輸出電壓為uA(u-u)p00n其中A是運(yùn)放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)，在理想情況下，A與運(yùn)放的輸入電阻R00i均為無窮大，因此有uupnuui p 0i n 0pnRRin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

2、等，通常稱為“虛短路”。（2）運(yùn)放輸入端電流為零，即其輸入電阻為無窮大。（3）運(yùn)放的輸出電阻為零。以上三個重要的性質(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。實(shí)現(xiàn)對輸入信號的各種模擬運(yùn)算或模擬變換。3、所謂受控源，是指其電源的輸出電壓或電流是受電路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，則該受控源為線性的。根據(jù)控制變量與輸出變量的不同可分為四類受控源：有一個獨(dú)立變量（電壓或電流），另一個變量為零，即從輸入口看理想受控源或0，因而輸入i1i電流i0），從輸出口看，理想受控源或是

3、一個理想電壓源或是一個理想電流1源。圖624、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）Uf(U) U/U稱為轉(zhuǎn)移電壓比（或電壓增益）。2211（2）壓控電流源（VCCS）If(U) gI/U稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。221m1（3）流控電壓源（CCVS）Uf(I) rU/I稱為轉(zhuǎn)移電阻。21m21（4）流控電流源（CCCS）If(I) I/I稱為轉(zhuǎn)移電流比（或電流增益）。22115、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83所示圖63由于運(yùn)放的虛短路特性，有uuuuupi2n1n1RR22又因運(yùn)放內(nèi)阻為有 ii

4、12uR因此 uiR+iRi(R+R) (R+R)(1+ )u1121122212R12R122即運(yùn)放的輸出電壓u只受輸入電壓u的控制與負(fù)載R大小無關(guān)，電路模型如L21圖92(a)所示。uuRR轉(zhuǎn)移電壓比 12112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83的R看成一個負(fù)載電阻R，如圖84L1所示，即成為壓控電流源VCCS。圖64此時，運(yùn)放的輸出電流uuiiLn1RRR即運(yùn)放的輸出電流i只受輸入電壓u的控制，與負(fù)載R大小無關(guān)。電路模型LL1如圖82(b)所示。i1Rg 轉(zhuǎn)移電導(dǎo)（S）Lum1這里的輸入、輸出無公共

5、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95所示也為零，此時運(yùn)放的np“”端稱為虛地點(diǎn)。顯然，流過電阻R的電流i就等于網(wǎng)絡(luò)的輸入電流i。S1-iR-i只受輸入電流i的控制，221SS與負(fù)載R大小無關(guān)，電路模型如圖82(c)所示。Lu轉(zhuǎn)移電阻r m R（）2Si此電路為共地聯(lián)接。圖65（4）流控電流源（CCCS） 如圖86所示：圖66u-iR-iR1a221RRii+ii+ i(1+ )i =(1+ )iR111L121R1R1RS222即輸出電流i只受輸入電流iLLS2(d)所示iiRR轉(zhuǎn)移電流比 (1)LS12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)

6、驗(yàn)設(shè)備序號名稱型號與規(guī)格 數(shù)量備注1234可調(diào)直流穩(wěn)壓電源可調(diào)直流恒流源直流數(shù)字電壓表直流數(shù)字毫安表1111四、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，對于交流電源或其它電源激勵，實(shí)驗(yàn)結(jié)果是一樣的。1測量受控源VCVS的轉(zhuǎn)移特性U=f(U)及負(fù)載特性U=f(I)221L實(shí)驗(yàn)線路如圖87。U為可調(diào)直流穩(wěn)壓電源，R為可調(diào)電阻箱。L1圖67L1測量U及相應(yīng)的U值，繪制Uf(U)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電壓比。2121實(shí)驗(yàn)計算值理論計算值及If(I)曲線。L1L22LU(V)2I(mA)L2測量受控源VCCS的轉(zhuǎn)移特性If(U)及負(fù)載特性If(U)LL12實(shí)驗(yàn)線路如圖88圖68（1）固定R2

7、K，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓U，使其在05V范圍內(nèi)取1L值。測量U及相應(yīng)的I,繪制If(U)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電導(dǎo)g。11LLm理論計算值 g(S)m（2）保持U2V，令R從0增至5K，測量相應(yīng)的I及U，繪制If(U)曲線。21LLL2U (V)23、測量受控源CCVS的轉(zhuǎn)移特性Uf(I)及負(fù)載特性Uf(I)22SL實(shí)驗(yàn)線路如圖89。I為可調(diào)直流恒流源，R為可調(diào)電阻箱。LS圖69LS及相應(yīng)的Uf(I。SS22m理論計算值 r(K)m及I值，繪制負(fù)載特性曲線2SLLUf(I)。L2I(mA)L4測量受控源CCCS的轉(zhuǎn)移特性If(I)及負(fù)載特性If(U)LLS2實(shí)驗(yàn)線路如圖910。圖61

8、0LS值，測量I及相應(yīng)的I值，繪制If(I)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電流比LSLS。實(shí)驗(yàn)計算值理論計算值（2）保持I0.3mA，令R從0增至4K，測量I及U值，繪制負(fù)載特性曲線LSL2I=f(U)曲線。2LU(V)2五、實(shí)驗(yàn)注意事項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。六、預(yù)習(xí)思考題1參閱有關(guān)運(yùn)算放大器和受控源的基本理論。2受控源與獨(dú)立源相比有何異同點(diǎn)？3試比較四種受控源的代號、電路模型，控制量與被控制量之間的關(guān)系。4四種受控源中的、g、r和的意義是什么？如何測得？mm5若令受控源的控制量極性反向，試問其輸出量極性是否發(fā)生變化？6受控源的輸出特性是否