电路分析实验报告.doc

电压源与电流源的等效变换

一、实验目的

1、加深理解电压源、电流源的概念。

2、掌握电源外特性的测试方法。

二、原理及说明

1、电压源是有源元件，可分为理想电压源与实际电压源。理想电压源在一定的电流

范围内，具有很小的电阻，它的输出电压不因负载而改变。而实际电压源的端电压随着电流变化而变化，即它具有一定的内阻值。理想电压源与实际电压源以及它们的伏安特性如图4-1所示(参阅实验一内容)。

2、电流源也分为理想电流源和实际电流源。

理想电流源的电流是恒定的，不因外电路不同而改变。实际电流源的电流与所联接的电路有关。当其端电压增高时，通过外电路的电流要降低，端压越低通过外电路的电流越大。实际电流源可以用一个理想电流源和一个内阻R S并联来表示。图4-2为两种电流源的伏安特性。

3、电源的等效变换

一个实际电源，尤其外部特性来讲，可以看成为一个电压源，也可看成为一个

电流源。两者是等效的，其中I

S =U

S

/R

S

或 U

S

=I

S

R

S

图4-3为等效变换电路，由式中可以看出它可以很方便地把一个参数为U s和R s的电压源变换为一个参数为I s和R S的等效电流源。同时可知理想电压源与理想电流源两者之间不存在等效变换的条件。

三、仪器设备

电工实验装置： DG011、 DG053 、 DY04 、 DYO31

四、实验内容

1、理想电流源的伏安特性

1)按图4-4(a)接线，毫安表接线使用电流插孔，R L使用1KΩ电位器。

2)调节恒流源输出，使I S为10mA。，

3)按表4-1调整R L值,观察并记录电流表、电压表读数变化。将测试结果填入表

4-1中。

2、实际电流源的伏安特性

按照图4-4(b)接线，按表4-1调整R L值，将测试的结果填入表4-1中。

3、电流源与电压源的等效变换

按照等效变换的条件，上述电流源可以方便地变换为电压源，如图4-5所示，其中U S=I S R S=10mA×1KΩ=10V，内阻R S仍为1KΩ，按表4-1调整R L值，将测试结果填入表4-1中，并与实际电流源的数据比较，验证其等效互换性。

表4-1 电流源与电压源的等效变换

五、报告要求

1.根据测试数据绘出各电源的伏安特性曲线。

2.比较两电源互换后的结果，如有误差分析产生的原因。

受控源特性的研究

一、实验目的

1、加深对受控源概念的理解；

2、测试VCVS、VCCS或CCVS、CCCS加深受控源的受控特性及负载特性的认识。

二、原理及说明

1、根据控制量与受控量电压或电流的不同，受控源有四种：

电压控制电压源(VCVS)；

电压控制电流源(VCCS)；

电流控制电压源(CCVS)；

电流控制电流源(CCCS)。

其电路模型如图5-1所示。

2、四种受控源的转移函数参量的定义如下：

(1) 电压控制电压源（VCVS），U2=f(U1),μ=U2/U1称为转移电压比（或电压增益）。

(2) 电压控制电流源（VCCS），I2=f(U1),g m=I2/U1称为转移电导。

(3) 电流控制电压源（CCVS），U2=f(I1),r m=U2/I1称为转移电阻。

(4) 电流控制电流源（CCCS），I2=f(I1),α=I2/I1称为转移电流比（或电流增益）。

三、实验设备

电工实验装置：DG011 、DY04 、DY031 、DG053

四、实验内容

将DG011试验箱和DY04电源板的±12V偏置电压及地线接好。

1、受控源VCVS的转移特性U2=f（U1）及外特性U2=f（I L）

（1）按图5-2接线，R L取2KΩ。

●按表5-1调节稳压电源输出电压U1，测量U1及相应的U2值，填入表5-1中。

●绘制U2=f（U1）曲线，并由其线性部分求出转移电压比μ。

VCVS 表5-1

（2）保持U1=2V，按表5-1调节R L值，测量U2及I L值，填入表5-2中，并绘制U2=f(I L)曲线。

VCVS 表5-2

2、受控源VCCS的转移特性I L=f（U1）及外特性I L=f（U2）

（1）按图5-3接线，R L取2KΩ。

●按表5-3调节稳压电源输出电压U1，测量U1及相应的I L值，填入表5-3中。

●绘制I L = f（U1）曲线，由其线性部分求出转移电导g m。

VCCS 表5-3

（2）保持U1=4V，按表5-4调节R L值，测量I L及U2值，填入表5-4中，并绘制I L=f(U2)曲线。

VCCS 表5-4

3、CCVS的转移特性U2=f(I1)及外特性U2=f(I L)

（1）按图5-4接线，I S为可调恒流源。R L取2KΩ。

●按表5-5调节恒流源输出电流I S，测量I S及相应的U2值，填入表5-5中。

●绘制转移特性曲线U2=f(I S)，由线性部分求出转移电阻r m。

CCVS 表5-5

(2) I S=1mA，按表5-6调整R L，测量U2及I L值，填入表5-6中。并绘制负载特性曲

线U2=f(I L)。

CCVS 表5-6

4、受控源CCCS的转移特性I L=f（I1）及外特性I L=f(U2)。

（1）按图5-5接线，I S为可调恒流源。R L取2KΩ。

●按表5-7调节恒流源的输出电流I S，测量相应的I L值，填入表5-7中。

●绘制I L=f（I S1）曲线，并由其线性部分求出转移电流比α。

CCCS 表5-7

(2) I S=0.4mA，按表5-8调整R L，测量I L及U2值，填入表5-8中。并绘制负载特性

曲线I L=f（U2）曲线。

CCCS 表5-8

六、实验报告

1、根据实验数据，在方格纸上分别画出四种受控源的转移特性和负载特性曲线，

并求出相应的转移参量。

2、对实验结果作合理分析和结论，总结对四种受控源的认识和理解。