受控源的电路分析

受控源的电路分析电信132班33张世东【实验目的】1.了解用运算放大器组成四种类型受控源(VCVS、VCCS、CCVS、CCCS)的线路原理2.测试受控源转移特性及负载特性【实验设备和材料】1.计算机及Mulitisim7.0电子仿真软件。2.KHDL-1型电路实验箱。3.MF-500型万用表，数字万用表。【实验原理】VCVSU1+_U2+_μu1_+U1VCCSgmu1(a)(b)CCVSrmi1_+U2CCCSai1(c)(d)（1）压控电压源（VCVS）如图1所示UnUpU1R1R2RU210K10K+_+_图1由于运放的输入“虚短”路特性，即1uuunp所以有2122RuRuin又因运放内阻为∞，有21ii因此121212121222112)1()()(uRRRRRuRRiRiRiu即运放的输出电压2u只受输入电压1u的控制而与负载LR大小无关，电路模型如图（a）所示。转移电压比21121RRuu为无量纲，又称为电压放大系数。这里的输入、输出有公共接地点，这种联接方式称为共地联接。（2）压控电流源（VCCS）将图2的1R看成一个负载电阻LR，如图2所示，即成为压控电流源VCCS。UpUnU1R1KRLU2ILIR+_+_图2此时，运放的输出电流RuRuiinRL1。即运放的输出电流Li只受输入电压1u的控制，与负载LR大小无关。电路模型如图（b）所示。转移电导)(11sRuigLm这里的输入、输出无公共接地点，这种联接方式称为浮地联接（３）流控电压源（CCVS）如图3所示由于运放的“+”端接地，所以0pu，“—”端电压nu也为零，此时运放的“—”端称为虚接地点。显然，流过电阻R的电流1i就等于网络的输入电流Si。此时，运放的输出电压RiiuSR12，即输出电压2u只受输入电流Si的控制，与负载LR大小无关，电路模型如图（c）所示。转移电阻)(2Riursm，此电路为共地联接。RRLU2isUnUp+_i1iL图3（４）流控电流源（CCCS）如图4所示R1K1KR2RLUnUpisU2+_i1i2图41122RiRiuaSLiRRiRRiRRiiii)1()1(21121121121即输出电流只受输入电流Si的控制，与负载LR大小无关。电路模型如图（d）所示转移电流比)1(21RRiiSL为无量纲，又称为电流放大系数。此电路为浮地联接。【实验内容】1.实验注意事项（1）实验中，注意运放的输出端不能与地短接，输入电压不得超过10V（2）在用恒流源供电的实验中，不要使恒流源负载开路。（3）受控源部分的“+12V”、“-12V”、”地”三个孔要与“直流稳压源”孔内对应插孔相连。（4）实验表格中给出的测试点仅供参考，测试过程中药保证受控源工作在线性区。同一个表格中，当发现前面的测试数据算出来rm、g（S）与后面的测试数据算出来的rm，g（S)相差比较大时，说明此事受控源已工作在非线性区。2.测量时受控源VCCS的转移特性)(1UIfL及负载特性URULf/)(2定值（1）在KHD=1型电路实验箱上搭建如图4-5所示的实验电路。其中：U1为可调直流稳压源，取自KHDL=1型电路实验箱左下角直流稳压电源，“输出粗调”旋钮置0~10V档，先将“输出细调”旋钮逆时针旋到底；将受控源和负载电阻RL之间串入直流数字哈南表；RL用可调电阻，取自KHDL-1型电路实验箱右下角可调电阻，是RL=2kΩ；V用VC890D万用表直流电压20V档测量。（2）打开KHDK-1型实验箱电源，调节直流稳压电源输出U1，使其在0~10V范围内取值，测量U1及相应IL,将数据填入表1中。表1（3）根据表1数据绘制受控源VCCS的转移特性曲线)(1UIfL。测量值U1（V）1234567IL（mA)-0.09-0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7理论计算值g（S）-0.09-0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7实验计算值g（S）-0.09-0.2-0.3-0.4-0.5-0.6-0.7（4）保持U1=2V，改变可调电阻旋钮位置，阻值从1kΩ逐渐增加到10kΩ，测量相应的IL和U1（用万用表20V档测），将他们填入表2中。表2（5）根据表2数据绘制受控源VCCS的负载特性VfURUL2)(12丨曲线，并求出他的转移电导gm。3.测量受控源CCVS的转移特性)(2IUSf及负载特性IRISLLf/)(定值：（1）在KHDL-1型电路实验箱上搭建如图6所示实验电路。其中：IS取自KHDL-1型电路实验箱左下角直流恒流源，“输出粗调”旋置2mA档，先将“输出细调”旋钮逆时针旋到底；电流表用直流数字毫安表2mA档；U2用万用表直流2V档。RL（kΩ）12345678910IL（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（2）固定R2=2kΩ，调节直流源输出电流IS，使其在0~0.5范围内取值，测量相应的U2值，将它填入表3中。表3（3）根据表3数据绘制受控源CCTS的转移特性)(2IUSf曲线，并且在其线性部分求出转移电阻rm。（4）保持IS=0.3mA，调节RL从1kΩ到10kΩ，测量U2和IL值，将它们填入表4中。表4测量值IS（mA）0.10.20.250.30.350.40.450.5U2（V）-1.98-3.92-4.99-5.88-6.88-8.04-9.02-9.97理论计算值rm（kΩ）2020202020202020实验计算值rm（kΩ）19.819.619.919.619.620.12019.9RL（kΩ）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（5）根据表4数据绘制受控源CCVS的负载特性mAfIRISLL3.0|)(曲线，并求出它的转移电阻rm。【思考题】1.若令受控源的控制量极性方向反向，其输出量极性是否发生变化？答：改变控制量的方向，相应激励量也会随之改变。2.受控源与独立源相比有何异同点？答：不同点：受控源的示数是又其他元器件决定的，而独立源是由自身决定的；相同点：独立源和受控源都是统称电源。都是向外电路提供电能的装置。3.四种受控源中的、mg、mr和的意义是什么？如何测得？答：受控源受控系数。mr是电流控制电压；mg是电压控制电流；是电流控制电流；μ是电压控制电压。4.受控源的输出特性是否适于交流信号？答：控源的输出特性适用于交流信号。受控源与信号种类无关。受控源对外提供的能量，既非取自控制量又非受控源内部产生的，而是由电子器件所需的电源供给。所以受控源实际上是一种能量转换装置。受控源的电流或电压由控制支路的电流或电压控制，当对受控源输入交流信号时，则受控源的电压、电流受交流信号控制，此时受控源的输出特性同样适用于交流信号。