運(yùn)算放大器與受控電源

運(yùn)算放大器與受控電源實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>

實(shí)驗(yàn)原理

實(shí)驗(yàn)儀器

實(shí)驗(yàn)步驟

實(shí)驗(yàn)報告要求

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析

實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識

實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)報告

1可編輯ppt實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由顚κ芸仉娫吹睦斫?/p>

。學(xué)習(xí)運(yùn)算放大器的使用方法，形成有源器件的概念

。測量電壓控制型電流源和電壓源，電流控制型電流源和電壓源的特性。2可編輯ppt實(shí)驗(yàn)原理電壓控制型電壓源（VCVS）：

由于運(yùn)算放大器的輸入端“+”、“?”為虛短路，所以又由于運(yùn)算放大器的虛斷特性，故有：考慮以上關(guān)系有：

3可編輯ppt即運(yùn)算放大器的輸出電壓u2受輸入電壓u1的控制，其電壓比為：，

稱為電壓放大系數(shù)。該電路是一個同相比例放大器。電壓控制型電壓源模型電壓控制型電壓源電路4可編輯ppt電壓控制型電流源VCCS:

運(yùn)算放大器輸出電流為，即只受輸入電壓控制，與負(fù)載電阻無關(guān)（實(shí)際上為有限值）。轉(zhuǎn)移電導(dǎo)為：。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。5可編輯ppt電壓控制型電流源電壓控制型電流源6可編輯ppt電流控制型電流源（CCVS）:

由于運(yùn)算放大器的“虛地”特性，流過電阻R的電流即為輸入電流i1。運(yùn)算放大器的輸出電壓為，即輸出電壓u2受輸入電流i1控制。轉(zhuǎn)移電阻為：電流控制型電壓源模型電流控制型電壓源電路7可編輯ppt電流控制型電流源（CCCS）:

運(yùn)算放大電路如圖5.2.9（a）所示。由于正相輸入端“+”接地，“－”端虛地，電路中d點(diǎn)的電壓為，電流為，輸出端電流，即輸出電流i2受輸入電流i1控制，與負(fù)載電阻無關(guān)。輸出電流比為。8可編輯ppt電流控制電流源模型電流控制電流源電路9可編輯ppt實(shí)驗(yàn)儀器雙路穩(wěn)壓電源 1臺有源電路實(shí)驗(yàn)板1塊直流電流表 2只數(shù)字萬用表 1只可調(diào)電阻箱 1只

10可編輯ppt雙路穩(wěn)壓電源11可編輯ppt電路實(shí)驗(yàn)板12可編輯ppt直流電流表13可編輯ppt數(shù)字萬用表14可編輯ppt可調(diào)電阻箱15可編輯ppt實(shí)驗(yàn)步驟1.按圖5.2.10測定電壓控制型電壓源的特性。（1）給R1=R2=2kΩ定，按照表5.2.1測定VCVS性能，并計(jì)算μ。給定值u1/V0.51.01.52.02.5VCVS測試值u1/V實(shí)測測試值u2/V計(jì)算值表5.2.116可編輯ppt圖5.2.10VCVS實(shí)驗(yàn)電路

17可編輯ppt（2）在輸出端接入可調(diào)RL電阻箱，改變阻值，

u1=1.0V，測量電壓控制型電壓源的輸出電壓。給定值RL/Ω1k2k4k8kVCVS測試值u2/V18可編輯ppt按圖5.2.11測定電壓控制型電流源的特性。給定u1=2V，R=2kΩ，RL接可調(diào)電阻箱，按照下表測定VCCS性能，并計(jì)算。實(shí)測給定值RL/V1k2k3k4k5kVCCS測試值i2/mA計(jì)算值19可編輯ppt圖5.2.11VCCS實(shí)驗(yàn)電路

20可編輯ppt給定RL=5kΩ，R=2kΩ

，改變u1/V

。給定值u1/V1.02.03.04.05.0VCCS測試值u1/V測試值i2/mA計(jì)算值21可編輯ppt按圖5.2.12測定電流控制型電壓源的特性給定，測定電流控制型電壓源性能，并計(jì)算。實(shí)測給定值R1/Ω1k2k3k4k5k測試值i1/mAu2/V計(jì)算值22可編輯ppt圖5.2.12CCVS實(shí)驗(yàn)電路23可編輯ppt將R1改為固定電阻2kΩ，，在 輸出端接入可調(diào)變阻箱RL

給定值RL/Ω1k2k4k8kCCVS測試值i1/mAu2/V24可編輯ppt按圖5.2.13測定電流控制型電流源的特性。給定u1=2.0V，R1=R2=R3=2kΩ

，測定RL由0～3kΩ

變化時，i1、u2

的值。（由此算得i2

值），并計(jì)算β

。圖5.2.13CCCS實(shí)驗(yàn)電路25可編輯ppt給定值RL/Ω1k2k3ku1=2.0V，R1=R2=R3=2kΩ測試值RL/Ωi1/mAu2/V計(jì)算值i2/mAβ實(shí)測26可編輯ppt令RL=2kΩ，R1接可調(diào)電阻箱，測量電流控制型 電流源的特性給定值R1/Ω1k2k4k8kCCCS測試值i1/mAi2/mAu2/V27可編輯ppt實(shí)驗(yàn)報告計(jì)算各受控源的、、和。分析各受控源的伏安特性。28可編輯ppt實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象電壓控制型電壓源：輸出端的電壓隨輸入端的電壓變化而變化。電壓控制型電流源：輸出端的電流隨輸入端的電壓變化面變化。電流控制型電壓源：輸出端的電壓受輸入端電流控制。電流控制型電流源：輸出端的電流受輸入端的流控制。29可編輯ppt實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析電壓控制型電壓源電路中的R1和電流控制型電壓源中的R對受控電源的參數(shù)起著什么作用？答：R1越大電壓控制型電壓源的電壓放大系數(shù)越大。R越大電流控制型電壓源的轉(zhuǎn)移電阻越大。

在有源電路實(shí)驗(yàn)中，影響測試精度的主要因素是什么？答：影響高度精度的主要因素：電路中電阻的精度。30可編輯ppt為什么輸入電壓或電流要在規(guī)定的范圍內(nèi)？答：使運(yùn)算放大器工作在線性放大區(qū)域。31可編輯ppt實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識預(yù)習(xí)要求 相關(guān)知識點(diǎn) 注意事項(xiàng)

32可編輯ppt預(yù)習(xí)要求預(yù)習(xí)運(yùn)算放大器的工作原理和使用方法預(yù)習(xí)正、負(fù)電源的連接方法預(yù)習(xí)四種受控電源的基本原理及特性33可編輯ppt相關(guān)知識點(diǎn)電路和電路元件的分類

受控電源

34可編輯ppt注意事項(xiàng)在做此實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)檢查運(yùn)算放大器是否正常工作。運(yùn)算放大器輸出端不能與地短路，且輸出電壓不宜過高（應(yīng)小于10V）。運(yùn)算放大器外部電路需要改接時（包括改變負(fù)載電阻的阻值），應(yīng)當(dāng)先切斷供電電源是否正常。35可編輯ppt實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)報告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康募由顚κ芸仉娫吹睦斫?。學(xué)習(xí)運(yùn)算放大器的使用方法，形成有源器件的概念。測量電壓控制型電壓源和電流源，電流控制型電壓源和電流源的特性。36可編輯ppt二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容電壓控制型電壓源的特性。測定電壓控制型電流源的特性。測定電流控制型電壓源的特性。測定電流控制型電流源的特性。37可編輯ppt三、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備 雙路穩(wěn)壓電源1臺 電路實(shí)驗(yàn)板1塊 直流電流表2只 數(shù)字萬用表1只38可編輯ppt四、實(shí)驗(yàn)用詳細(xì)電路圖電壓控制電壓源39可編輯ppt2.電壓控制型電流源40可編輯ppt3.電流控制型電壓源電路41可編輯ppt4.電流控制電流源模型42可編輯ppt五、實(shí)驗(yàn)有關(guān)原理，所應(yīng)用的公式1.受控電源是多端元件，具有一個以上支路，而且元件中一個支路上的支路電壓或電流受到其他支路的電壓或電流控制。受控電源可分為四類：電壓控制型電壓源VCVS：電壓控制型電流源VCCS：43可編輯ppt電流控制型電壓源CCVS：電流控制型電流源CCCS：44可編輯ppt2.在運(yùn)算放大器外部接以不同的電阻器所構(gòu)成的電路，可以實(shí)現(xiàn)不同類型的受控電源。（1）VCVS： 運(yùn)算放大器的輸出電壓u2受輸入電壓u1的控制，其電壓比為：，稱為電壓放大系數(shù)。該電路是一個同相比例放大器。

（2）VCCS： 運(yùn)算放大器輸出電流i2只受輸入電壓u1控制，與負(fù)載電阻RL無關(guān)（實(shí)際上RL為有限值）。轉(zhuǎn)移電導(dǎo)為：。45可編輯ppt該電路輸入、輸出無公共接地點(diǎn)，這種聯(lián)接方式稱為浮地聯(lián)接。（3）CCVS： 由于運(yùn)算放大器的“虛地”特性，流過電阻R的電流即為輸入電流i1。運(yùn)算放大器的輸出電壓為u2=－i1R，即輸出電壓u2受輸入電流i1控制。轉(zhuǎn)移電阻為：。（4）CCCS： 運(yùn)算放大器的輸出電流i2受輸入電流i1控制，與負(fù)載電阻RL無關(guān)。輸出電流比為46可編輯ppt六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄測定電壓控制型電壓源的特性。 給定R1=R2=1kΩ，測定VCVS性能，并計(jì)算μ實(shí)測給定值u1/V0.51.01.52.02.5VCVS測試值u1/V0.5151.0031.4772.0732.556測試值u2/V1.0272.0072.9504.1355.101計(jì)算值μ1.9942.0012.0071.9951.99647可編輯ppt在輸出端接入可調(diào)電阻箱RL，改變阻值

給定值RL/Ω1k2k4k8kVCVS測試值u2/V2.0212.0002.0122.02048可編輯ppt2.測定電壓控制型電流源的特性。 （1）給定，RL接可調(diào)電阻箱，并計(jì)算。實(shí)測給定值RL/Ω1k2k3k4k5kVCCS測試值i2/mA1.01.01.01.01.0計(jì)算值0.50.50.50.50.549可編輯ppt（2）給定。給定值u1/V1.02.03.0VCCS測試值u1/V1.022.002.98測試值i2/mA0.511.001.50計(jì)算值0.50.50.5，改變u150可編輯ppt3.測定電流控制型電壓源的特性。 (1)給定u1=3.0V，R=2kΩ，測定CCVS性能，并計(jì)算。實(shí)測給定值RL/Ω1k2k3k4k5k測試值i1/mA3.071.541.030.780.62u2/V-6.175-3.090-2.061-1.587-1.238計(jì)算值-2.01-2.0-2.0-2.03-2.051可編輯ppt(2)將R1換為固定電阻2kΩ，，在輸出端接入可調(diào)變阻箱RL

。給定值RL/Ω5002k4k8kCCVS測試值i1/mA1.541.541.551.55u2/V-3.082-3.089-3.086-3.08552可編輯ppt4.測定電流控制型電流源的特性，(1)給定，測定RL由變化時i1、u2（由此算得i2）值，并計(jì)算。實(shí)測