1、實驗七 受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的實驗研究一、實驗目的1了解用運算放大器組成四種類型受控源的線路原理。2測試受控源轉移特性及負載特性。二、原理說明1運算放大器（簡稱運放）的電路符號及其等效電路如圖81所示：圖61“”端輸入，則輸出信號與輸入信號相位相同，故稱為同相輸入端；若信號從“”端輸入，則輸出信號與輸入信號相位相反，故稱為反相輸入端。運算放大器的輸出電壓為uA(u-u)p00n其中A是運放的開環電壓放大倍數，在理想情況下，A與運放的輸入電阻R00i均為無窮大，因此有uupnuui p 0i n 0pnRRin這說明理想運放具有下列三大特征（1）運放的“”端與“”端電位相

2、等，通常稱為“虛短路”。（2）運放輸入端電流為零，即其輸入電阻為無窮大。（3）運放的輸出電阻為零。以上三個重要的性質是分析所有具有運放網絡的重要依據。要使運放工作，還須接有正、負直流工作電源（稱雙電源），有的運放可用單電源工作。實現對輸入信號的各種模擬運算或模擬變換。3、所謂受控源，是指其電源的輸出電壓或電流是受電路另一支路的電壓或電流所控制的。當受控源的電壓（或電流）與控制支路的電壓（或電流）成正比時，則該受控源為線性的。根據控制變量與輸出變量的不同可分為四類受控源：有一個獨立變量（電壓或電流），另一個變量為零，即從輸入口看理想受控源或0，因而輸入i1i電流i0），從輸出口看，理想受控源或是

3、一個理想電壓源或是一個理想電流1源。圖624、受控源的控制端與受控端的關系稱為轉移函數四種受控源轉移函數參量的定義如下（1）壓控電壓源（VCVS）Uf(U) U/U稱為轉移電壓比（或電壓增益）。2211（2）壓控電流源（VCCS）If(U) gI/U稱為轉移電導。221m1（3）流控電壓源（CCVS）Uf(I) rU/I稱為轉移電阻。21m21（4）流控電流源（CCCS）If(I) I/I稱為轉移電流比（或電流增益）。22115、用運放構成四種類型基本受控源的線路原理分析（1）壓控電壓源（VCVS）如圖83所示圖63由于運放的虛短路特性，有uuuuupi2n1n1RR22又因運放內阻為有 ii

4、12uR因此 uiR+iRi(R+R) (R+R)(1+ )u1121122212R12R122即運放的輸出電壓u只受輸入電壓u的控制與負載R大小無關，電路模型如L21圖92(a)所示。uuRR轉移電壓比 12112為無量綱，又稱為電壓放大系數。這里的輸入、輸出有公共接地點，這種聯接方式稱為共地聯接。（2）壓控電流源（VCCS） 將圖83的R看成一個負載電阻R，如圖84L1所示，即成為壓控電流源VCCS。圖64此時，運放的輸出電流uuiiLn1RRR即運放的輸出電流i只受輸入電壓u的控制，與負載R大小無關。電路模型LL1如圖82(b)所示。i1Rg 轉移電導（S）Lum1這里的輸入、輸出無公共

5、接地點，這種聯接方式稱為浮地聯接。（3）流控電壓源（CCVS） 如圖95所示也為零，此時運放的np“”端稱為虛地點。顯然，流過電阻R的電流i就等于網絡的輸入電流i。S1-iR-i只受輸入電流i的控制，221SS與負載R大小無關，電路模型如圖82(c)所示。Lu轉移電阻r m R（）2Si此電路為共地聯接。圖65（4）流控電流源（CCCS） 如圖86所示：圖66u-iR-iR1a221RRii+ii+ i(1+ )i =(1+ )iR111L121R1R1RS222即輸出電流i只受輸入電流iLLS2(d)所示iiRR轉移電流比 (1)LS12為無量綱，又稱為電流放大系數。此電路為浮地聯接。三、實

6、驗設備序號名稱型號與規格 數量備注1234可調直流穩壓電源可調直流恒流源直流數字電壓表直流數字毫安表1111四、實驗內容本次實驗中受控源全部采用直流電源激勵，對于交流電源或其它電源激勵，實驗結果是一樣的。1測量受控源VCVS的轉移特性U=f(U)及負載特性U=f(I)221L實驗線路如圖87。U為可調直流穩壓電源，R為可調電阻箱。L1圖67L1測量U及相應的U值，繪制Uf(U)曲線，并由其線性部分求出轉移電壓比。2121實驗計算值理論計算值及If(I)曲線。L1L22LU(V)2I(mA)L2測量受控源VCCS的轉移特性If(U)及負載特性If(U)LL12實驗線路如圖88圖68（1）固定R2

7、K，調節直流穩壓電源輸出電壓U，使其在05V范圍內取1L值。測量U及相應的I,繪制If(U)曲線，并由其線性部分求出轉移電導g。11LLm理論計算值 g(S)m（2）保持U2V，令R從0增至5K，測量相應的I及U，繪制If(U)曲線。21LLL2U (V)23、測量受控源CCVS的轉移特性Uf(I)及負載特性Uf(I)22SL實驗線路如圖89。I為可調直流恒流源，R為可調電阻箱。LS圖69LS及相應的Uf(I。SS22m理論計算值 r(K)m及I值，繪制負載特性曲線2SLLUf(I)。L2I(mA)L4測量受控源CCCS的轉移特性If(I)及負載特性If(U)LLS2實驗線路如圖910。圖61

8、0LS值，測量I及相應的I值，繪制If(I)曲線，并由其線性部分求出轉移電流比LSLS。實驗計算值理論計算值（2）保持I0.3mA，令R從0增至4K，測量I及U值，繪制負載特性曲線LSL2I=f(U)曲線。2LU(V)2五、實驗注意事項1實驗中，注意運放的輸出端不能與地短接，輸入電壓不得超過10V。2在用恒流源供電的實驗中，不要使恒流源負載開路。六、預習思考題1參閱有關運算放大器和受控源的基本理論。2受控源與獨立源相比有何異同點？3試比較四種受控源的代號、電路模型，控制量與被控制量之間的關系。4四種受控源中的、g、r和的意義是什么？如何測得？mm5若令受控源的控制量極性反向，試問其輸出量極性是否發生變化？6受控源的輸出特性是否