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】

VCVS

U1 + _

2

+

__

+

U1

VCCS

(a) (b)

CCVS

_

+

U2

CCCS

(c) (d)

（1）压控电压源（VCVS）如图1所示

U1

+

_

图1

由于运放的输入“虚短”路特性，即 1u u u n p == 所以有 2

122R u R u i n == 又因运放内阻为∞，有21i i = 因此12

1212121222112)1()()(u R R R R R u R R i R i R i u +=+=

+=+= 即运放的输出电压2u 只受输入电压1u 的控制而与负载L R 大小无关，电路模型如图（a ）所

示。

转移电压比

2

1121R R

u u +==

μ μ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L R ，如图2所示，即成为压控电流源VCCS 。

U 1

U 2+_

+

_

图2

此时，运放的输出电流 R

u R u i i n R L 1

==

=。即运放的输出电流L i 只受输入电压1u 的控制，与负载L R 大小无关。电路模型如图（b ）所示。 转移电导 )(11s R

u i g L m ==

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=p u ，“—”端电压n u 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S i 。

此时，运放的输出电压R i i u S R -=-=12，即输出电压2u 只受输入电流S i 的控制，与负载L R 大小无关，电路模型如图（c ）所示。

转移电阻 )(2

Ω-==

R i u r s

m ，此电路为共地联接。

R

2i s

i 1

图3

（４） 流控电流源（CCCS ） 如图4所示

i s

2

图4

1122R i R i u a -=-=

S L i R R i R R i R R i i i i )1()1(2

1121121121+=+=+

=+= 即输出电流只受输入电流S i 的控制，与负载L R 大小无关。电路模型如图（d ）所示 转移电流比

)1(2

1R R

i i S L +==

α α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

r

m

、g （S ）与后面的测试数据算出来的

r

m

，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)(1U I f L =及负载特性U R U L f /)(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：

U

1

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R L 之间串入直流数字哈南表；R L

用可调电阻，取自KHDL-1型电路实验箱右下角可调电阻，是R L =2k Ω；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U 1，使其在0~10V 范围内取值，测量

U

1

及相应

I

L

,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)(1U I

f L

。

（4）保持U 1=2V ，改变可调电阻旋钮位置，阻值从1k Ω逐渐增加到10k Ω，测量相应的I

L

和

U

1

（用万用表20V 档测），将他们填入表2中。

（5）根据表2数据绘制受控源VCCS 的负载特性V f U R U

L 2)(12

==丨曲线，并求出他的

转移电导g

m

。

3.测量受控源CCVS 的转移特性

)(2

I U

S f =及负载特性I R I S L L f /)(=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：

I

S

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；U

2

用万用表直流2V 档。