電路分析實(shí)驗(yàn)箱--受控源特性測試
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?br />
1、熟悉四種受控電源的基本特性，掌握受控源轉(zhuǎn)移參數(shù)的測試方法。
2、加深對(duì)受控源的認(rèn)識(shí)和理解。
二、原理說明
1、電源有獨(dú)立電源（如電池、發(fā)電機(jī)等）與非獨(dú)立電源（或稱為受控源）之分。
受控源與獨(dú)立源的不同點(diǎn)是：獨(dú)立源的電勢E
S或電激流I
S是某一固定的數(shù)值或是時(shí)間的某一函數(shù)，它不隨電路其余部分的狀態(tài)而變。而受控源的電勢或電激流則是隨電路中另一支路的電壓或電流而變的一種電源。
受控源又與無源元件不同，無源元件兩端的電壓和它自身的電流有一定的函數(shù)關(guān)系，而受控源的輸出電壓或電流則和另一支路（或元件）的電流或電壓有某種函數(shù)關(guān)系。
2、獨(dú)立源與無源元件是二端器件，受控源則是四端器件，或稱為雙口元件。它有一對(duì)輸入端（U
1、I
1）和一對(duì)輸出端（U
2、I
2）。輸入端可以控制輸出端電壓或電流的大小。施加于輸入端的控制量可以是電壓或電流，因而有兩種受控電壓源（即電壓控制電壓源VCVS和電流控制電壓源CCVS）和兩種受控電流源（即電壓控制電流源VCCS和電流控制電流源CCCS）。它們的示意圖見圖7-1。
圖7-1
2、當(dāng)受控源的輸出電壓（或電流）與控制支路的電壓（或電流）成正比變化時(shí)，則稱該受控源是線性的。
理想受控源的控制支路中只有一個(gè)獨(dú)立變量（電壓或電流），另一個(gè)獨(dú)立變量等于零，即從輸入口看，理想受控源或者是短路（即輸入電阻R
1 = 0，因而U
1 = 0）或者是開路（即輸入電導(dǎo)G
1 = 0，因而輸入電流I
1 = 0）；從輸出口看，理想受控源或是一個(gè)理想電壓源或者是一個(gè)理想電流源。
4、控制端與受控端的關(guān)系式稱為轉(zhuǎn)移函數(shù)。
四種受控源的轉(zhuǎn)移函數(shù)參量的定義如下：
（1）壓控電壓源(VCVS)： U
2= f (U
1)，μ= U
2/U
1 稱為轉(zhuǎn)移電壓比。
（2）壓控電流源(VCCS)： I
2= f (U
1)，gm= I
2/U
1 稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。
（3）流控電壓源(CCVS)： U
2= f (I
1)，rm= U
2/I
1 稱為轉(zhuǎn)移電阻。
（4）流控電流源(CCCS)： I
2= f (I
1)，α= I
2/I
1 稱為轉(zhuǎn)移電流比（或電流增益）。
三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備
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序號(hào) |
名稱 |
型號(hào)與規(guī)格 |
數(shù)量 |
備注 |
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1 |
可調(diào)直流穩(wěn)壓電源 |
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1 |
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2 |
可調(diào)恒流源 |
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1 |
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3 |
直流數(shù)字電壓表 |
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1 |
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4 |
直流數(shù)字毫安表 |
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1 |
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5 |
可變電阻箱 |
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1 |
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6 |
受控源實(shí)驗(yàn)電路板 |
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1 |
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四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1、測量受控源VCVS的轉(zhuǎn)移特性U
2 = f（U
1）及負(fù)載特性U
2 = f (I
L)，實(shí)驗(yàn)線路如圖7-2。
圖7-2
（1）不接電流表，固定R
L = 1KΩ，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源輸出電壓U
1，測量U
1及相應(yīng)的U
2值，記入表7-1。在方格紙上繪出電壓轉(zhuǎn)移特性曲線U
2 = f (U
1)，并在其線性部分求出轉(zhuǎn)移電壓比μ。
表8-1
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U1( V ) |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
μ |
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U2( V ) |
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（2）接入電流表，保持U
1 = 3V，調(diào)節(jié)R
L可變電阻箱的阻值，測U
2及I
L，繪制負(fù)載特性曲線U
2 = f (I
L)。
|
RL(Ω) |
50 |
70 |
100 |
200 |
300 |
400 |
500 |
∞ |
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U2(V) |
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I2( mA ) |
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2、受控源VCCS的轉(zhuǎn)移特性I
L = f (U
1)及負(fù)載特性I
L = f (U
2)，實(shí)驗(yàn)線路如圖7-3。
圖7-3
（1）固定R
L = 1KΩ，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U
1，測出相應(yīng)的I
L值，繪制I
L = f (U
1)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電導(dǎo)gm。
|
U1( V ) |
2.8 |
3.0 |
3.2 |
3.5 |
3.7 |
4.0 |
4.2 |
4.5 |
gm |
|
IL( mA) |
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（2）保持U
1 =3V，令R
L從大到小變化，測出相應(yīng)的I
L及U
2，繪制I
L = f (U
2)曲線。
|
RL(KΩ) |
1 |
0.8 |
0.7 |
0.6 |
0.5 |
0.4 |
0.3 |
0.2 |
0.1 |
0 |
|
IL( mA ) |
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U2( V ) |
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測量受控源CCVS的轉(zhuǎn)移特性U
2 = f (I
1)與負(fù)載特性U
2 = f (I
L)，實(shí)驗(yàn)線路如圖7-4。
圖7-4
（1）固定R
L = 1KΩ，調(diào)節(jié)恒流源的輸出電流I
S，使其在0.05～0.7mA范圍內(nèi)取8個(gè)數(shù)值，測出U
2值，繪制U
2 = f (I
1)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電阻rm。
（2）保持I
S = 0.5mA，令R
L值從1KΩ增至8KΩ，測出U
2及I
L，繪制負(fù)載特性曲線U
2 = f (I
L)。
4、測量受控源CCCS的轉(zhuǎn)移特性I
L = f (I
1)及負(fù)載特性I
L = f (U
2)，實(shí)驗(yàn)線路如圖7-5。
圖7-5
（1）固定R
L = 1KΩ，調(diào)節(jié)恒流源的輸出電流I
S，使其在0.05～0.7mA范圍內(nèi)取8個(gè)數(shù)值，測出I
L，繪制I
L = f (I
1)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電流比α。
（2）保持IS = 0.05mA，令R
L值從0，100Ω，200Ω增至20KΩ，測出I
L，繪制I
L = f (U
2)曲線。
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RL(KΩ) |
0 |
0.2 |
0.4 |
0.6 |
0.8 |
1 |
2 |
5 |
10 |
20 |
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IL(mA) |
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U2(V) |
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五、實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)
1、每次組裝線路，必須事先斷開供電電源，但不必關(guān)閉電源總開關(guān)。
2、用恒流源供電的實(shí)驗(yàn)中，不要使恒流源的負(fù)載開路。
六、預(yù)習(xí)思考題
1、受控源和獨(dú)立源相比有何異同點(diǎn)？比較四種受控源的控制量與被控量的關(guān)系如何？
2、四種受控源中的rm、gm、α和μ的意義是什么？如何測得？
3、若受控源控制量的極性反向，試問其輸出極性是否發(fā)生變化？
4、受控源的控制特性是否適合于交流信號(hào)？
5、如何由兩個(gè)基本的CCVS和VCCS獲得其它兩個(gè)CCCS和VCVS，它們的輸入輸出應(yīng)如何連接？
七、實(shí)驗(yàn)報(bào)告
1、根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在方格紙上分別繪出四種受控源的轉(zhuǎn)移特性和負(fù)載特性曲線，并求出相應(yīng)的轉(zhuǎn)移參量。
2、對(duì)預(yù)習(xí)思考題作必要的回答。
3、對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果作出合理的分析和結(jié)論，總結(jié)對(duì)四種受控源的認(rèn)識(shí)和理解。
