1、實驗二 受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的實驗一、實驗?zāi)康?、了解用運(yùn)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(zhuǎn)移特性及負(fù)載特性。二、原理說明1、運(yùn)算放大器（簡稱運(yùn)放）的電路符號及其等效電路如圖A所示。圖A運(yùn)算放大器是一個有源三端器件，它有兩個輸入端和一個輸出端，若信號從“+”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(yùn)算放大器的輸出電壓為：UO=AO（UP-Un）其中AO是運(yùn)放的開環(huán)電壓放大倍數(shù)，在理想情況下，AO與運(yùn)放的輸入電阻R1均為無窮大，因此有UP=Un iP=UP/RiP=0

2、 in=Un/Rin=0這說明理想運(yùn)放具有下列三大特征:（1）運(yùn)放的“+”端與“-”端電位相等，通常稱為“虛短路”。（2）運(yùn)放輸入端電流為零，即其輸入電阻為無窮大。（3）運(yùn)放的輸出電阻為零。以上三個重要的性質(zhì)是分析所有具有運(yùn)放網(wǎng)絡(luò)的重要依據(jù)，要使運(yùn)放工作，還須接有正、負(fù)直流工作電源（稱雙電源），有的運(yùn)放也可用單電源工作。2、理想運(yùn)放的電路模型是一個電壓控制電壓源（即VCVS），如圖A（b）所示，在它的外部接入一個不同的電路元件，可構(gòu)成四種基本受控源電路，以實現(xiàn)對輸入信號的各種模擬運(yùn)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(dāng)受控源的電壓（或電

3、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(jù)控制變量與輸出變量的不同可分為四類受控源：即電壓控制電壓源（VCVS）、電壓控制電流源（VCCS）、電流控制電壓源（CCVS）、電流控制電流源（CCCS）。電路符號如圖B所示。理想受控源的控制支路中只有一個獨立變量（電壓或電流），另一個變量為零，即從輸入口看理想受控源或是短路（即輸入電阻Ri=0，因而Ui=0）或是開路（即輸入電導(dǎo)Gi=0，因而輸入電流I1=0），從輸出口看，理想受控源或是一個理想電壓源或是一個理想電流源。圖B4、受控源的出端與受控端的關(guān)系稱為轉(zhuǎn)移函數(shù)四種受控源轉(zhuǎn)移函數(shù)參量的定義如下：（1）壓控電壓源（VCVS）U

4、2=f（U1） U=U2/U1 稱為轉(zhuǎn)移電壓比（或電壓增益）。（2）壓控電流源（VCCS）I2=f（U1） gm=I2/U1 稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。（3）流控電壓源（CCVS）U2=f（I1） r m=U2/I1 稱為轉(zhuǎn)移電阻。（4）流控電流源（CCCS）I2=f（I1） a=I2/I1 稱為轉(zhuǎn)移電流比（或電流增益）。5、用運(yùn)放構(gòu)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C所示圖C由于運(yùn)放的虛短路特性，有UP=Un=U1 i2=Un/R2=U1/R2又因運(yùn)放內(nèi)阻為 有i1=i2因此U2=i1R1+i2R2=i2（R 1+R2）=U1/R2（R1+R2）=（1+R1/R2）U1即

5、運(yùn)放的輸出電壓U2只受輸入電壓U1的控制與負(fù)載RL大小無關(guān)，電路模型如圖B（a）所示 轉(zhuǎn)移電壓比：=U2/U1=1+R1/R2 為無量綱，又稱為電壓放大系數(shù)。（2）壓控電流源（VCCS），如圖D所示，即成為壓控電流源VCCS。圖D此時，運(yùn)放的輸出電流 IL=iR=Un/R=UI/R 即運(yùn)放的輸出電流iL只受輸入電壓UI的控制，與負(fù)載RL大小無關(guān)。電路模型如圖B（b）所示。轉(zhuǎn)移電導(dǎo)gm=iL/UI=I/R （S）這里的輸入、輸出無公共接地點，這種聯(lián)接方式稱為浮地聯(lián)接。（3）流控電壓源（CCVS），如圖E所示。圖E由于運(yùn)放的“+”端接地，所以UP=0，“-”端電壓Un也為零，此時運(yùn)放的“-”端稱為

6、虛地點。顯然，流過電租R的電流iI，就等于網(wǎng)絡(luò)的輸入電流is。此時，運(yùn)放的輸出電壓U2= -i1R=isR，即輸出電壓U2只受輸入電流is控制，與負(fù)載RL大小無關(guān)，電路模型如圖B（c）所示。移轉(zhuǎn)電阻r m = U2/is = -R（）此電路為共地聯(lián)接。（4）流控電流源（CCCS），如圖F所示。圖FUa = -i2R2 = -i1R1 iL=i1+i2=i1+R1/R2×i1=（1+R1/R2）is即輸出電流iL只受輸入電流is的控制，與負(fù)載RL大小無關(guān)。電路模型如圖B（d）所示。轉(zhuǎn)移電流比 a=iL/is=（1+R1/R2）a為無量綱，又稱為電流放大系數(shù)。此電路為浮地聯(lián)接。三、實驗設(shè)

7、備1、RXDI-1A電路原理實驗箱 1臺2、萬用表 1臺四、實驗內(nèi)容及步驟1、測量受控源VCCS的轉(zhuǎn)移特性IL=f（U1）及負(fù)載特性IL=f（U2）。實驗線路如圖G圖G（1）固定RL=2K，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓U1，使其中0-5V范圍內(nèi)取值。測量U1及相應(yīng)的IL，繪制IL=f（U1）曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電導(dǎo)gm。測量值U11V2V3V4VIL實驗計算值gm(S)理論計算值gm(S)（2）保護(hù)U1=2V 令RL從0增至5K，測量相應(yīng)的IL及U2，繪制IL=f（U2）曲線。RL(K)1 K2 K3K4 K5 KIL(mA)U2(V)2、測量受控源CCVS的轉(zhuǎn)移特性U2=f（IS）及負(fù)載

8、特性U2=f（IL）實驗線路如圖H，IS為可調(diào)直流恒流源，RL為可調(diào)電阻。圖H（1）固定RL=2K，調(diào)節(jié)直流恒流源輸出電流IS，使其在0-0.8mA范圍內(nèi)取值，測量IS及相應(yīng)的U2值，繪制U2=f（IS）曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電阻rm。測量值IS(mA)0.1mA0.2mA0.4mA0.6mAU2(V)實驗計算值rm(K)理論計算值rm(K)（2）保持IS=0.3mA，令RL從1K增至，測量U2及IL值，繪制負(fù)載特性曲線U2=f（IL）。RL(K)1 K5 K10K15 KU2(V)IL(mA)3、 根據(jù)不同類型的受控源可以進(jìn)行級聯(lián)以形成等效的另一類型的受控源，如受控源CCVS與VCCS

9、進(jìn)行適當(dāng)?shù)穆?lián)接組成CCCS或VCVS。如圖Q所示，CCVS與VCCS組成CCCS。圖Q（1）固定RL=2K，調(diào)節(jié)直流恒流源輸出電流IS，使其在0-0.8mA范圍內(nèi)取值，自擬表格、填表測IS及相對應(yīng)的IL值，繪制IL=f（IS）曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電流比a。（2）保持IS=0.3mA，令RL從0增至4K，測量IL及U2值。繪制負(fù)載特性曲線IL=f（U2）曲線，自擬表格填表。4、將CCVS與VCCS組成VCVS，如圖R所示。圖R（1）固定RL=2K，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓電源輸出電壓U1，使其在0-6V范圍內(nèi)取值（自擬表格填表），測量U1及相應(yīng)的U2值，繪制U2=f（U1）曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電壓比。（2）保持U1=2V，令RL阻值從1K增至，測量U2及IL，繪制U2=f（IL）曲線。（自擬表格填表）。五