受控源的研究实验报告

受控源的研究实验报告

一、实验目的：

1. 获得运算放大器的感性认识，了解由运算放大器组成各类受控源的原理和方法，理解受控源的实际意义。

2. 掌握受控源特性的测量方法。通过测试受控源的外特性及其转移参数，进一步理解受控源的物理概念，加深对受控源的认识和理解。

二、实验原理：

1、运算放大器的基本原理（在上一次实验中已经介绍了，本次再补充说明一下）

运算放大器是一种有源二端口元件，图3-1是理想运算放大器的模型及其电路符号。

它有两个输入端，一个输出端和一个对输入、输出信号的参考地线端。信号从“－”端输入时，其输出信号U0与输入信号反相，故称“－”端为反相输入端；信号从“＋”

端输入时，其输出信号U0与输入信号同相，故称“＋”端为同相输入端。U0为输出端的对地电压，AO是运放的开环电压放大倍数，在理想情况下，AO和输入电阻Ri均为无穷大，而输出电阻RO为零。

理想运算放大器的电路模型为一个受控源，它具有以下重要的性质：当输出端与反相输入端“－”之间接入电阻等元件时，形成负反馈。这时，“－”端和“＋”端是等电位的，称为“虚短”，若其中一个输入端接地，另一输入端虽然未接地，但其电位也为0，称它为“虚地”；理想运算放大器的输入端电流约等于0。上述性质是简化分析含有运算放大器电路的重要依据。

本实验将研究由运算放大器组成的4种受控源电路的特性，选用LM741型或LM324型的集成运算放大器。LM741运算放大器的引脚功能如图3-2所示。

2、由运算放大器构成四种受控源的原理

（1）电压控制电压源（VCVS）

上图电路是由运算放大器构成的电压控制电压源，图中是反馈电阻，是负载电阻。因为

，且

所以，

又因为

令，称为转移电压比或电压增益，是无量纲的常数，则

（2）电压控制电流源（VCCS）

上图电路是由运算放大器构成的电压控制电流源。因为，所以，

令，称为转移电导，具有电导量纲，则

（14.2-3）

（3）电流控制电压源（CCVS）

电流控制电压源的电路如上图所示。因为，，所以

。令，称为转移电阻，具有电阻的量纲，则（14.2-4）（4）电流控制电流源（CCCS）

电流控制电流源的电路如图3-6所示。因为

，

所以，。令，称为转移电流比或电流增益，无量纲，则

三、实验内容：

1.测试电压控制电压源（VCVS）特性

（1）实验电路图：

（2）实验数据记录：

输入电压/V 0.490 0.395 0.297 0.366 0.094 0.000

0.967 0.779 0.586 0.369 0.184 0.000

输出电压/V

（未接负载）

0.965 0.780 0.583 0.366 0.183 0.000

输出电压/V

（接负载）

（3）实验分析：从以上表格显示可知，实验结果与理论结论一致。

2.测试电压控制电流源（VCCS）特性

（1）实验电路：

输入电压/V 0.500 0.399 0.298 0.197 0.099 0.000

（3）实验分析：从以上表格显示可知，实验结果与理论结论一致。

四、实验注意事项：

1、用电流源供电的实验中，不要使电流源的负载开路。

2、实验结束后，拔除电源插头，使之断电。

3、输入电压在0.5V以内。

五、实验总结及心得：

本实验较为简单，但由于对受控源的理论知识掌握不够，导致在实验中对有些步骤或者操作不是很熟悉，这个问题得靠平时积累以及电路分析课程的透彻学习和理解。有所进步的是对于万用表的使用和电路的连接。