运算放大器和受控源.docx
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运算放大器和受控源
运算放大器和受控源（4）
电路分析实验（课程）
实验题目
运算放大器和受控源
实验性质
基础性
实验学时
2
面向专业
电信、生命学院
开课学期
第2学期
开课单位
电工电子实验教学中心
实验地点
东区1教510
实验目的
1.理解、掌握受控源的外特性。
2.了解运算放大器组成受控源的基本原理。
3.测试VCVS、VCCS、CCVS加深对受控源的受控特性的认识。
实验仪器
1、电路分析实验箱
2、数字万用表两台
实验原理
1.原理说明
1.根据控制量与受控量电压或电流的不同，受控源有四种：
电压控制电压源（VCVS）；电压控制电流源（VCCS）；电流控制电压源（CCVS）；电流控制电压源（CCCS）
a
（
）VCVS
b）VCCS
d）CCCS
图4-1受控源电路模型四种受控源的转移函数参量的定义如下：
（1）电压控制电压源（VCVS）：
U2f（U1），U2/U1称为转移电压比（或电压增益）。
（2）电压控制电流源（VCCS）：
ILf（U1），gmIL/U1称为转移电导。
（3）电流控制电压源（CCVS）：
U2f（I1），rmU2/I1称为转移电阻。
（4）电流控制电压源（CCCS）：
ILf（I1），IL/I1称为转移电流比（或电流增益）。
2.运算放大器是一种有源三端元件，图4-2（a）为运放的电路符号。
图4-2
它有两个输入端，一个输出端和一个对输入和输出信号的参考地线端。
“+”端称为非倒相输入端，信号从非倒相输入端输入时，输出信号与输入信号对参考地线端来说极性相同。
“－”端称为倒相输入端，信号从倒相输入端输入时，输出信号与输入信号对参考地线端来说极性相反。
运算放大器的输出端电压u0A（ubua）其中A是运算放大器的开环电压放大倍数。
（1）运算放大器的“+”端与“－”端之间等电位，通常称为“虚短路”。
（2）运算放大器的输入端电流等于零。
称为“虚断路”。
运算放大器的理想电路模型为一受控电源。
如图4-2（b）所示。
本次实验将要研究由运算放
大器组成的几种基本受控源电路。
（1）图4-3所示的电路是一个电压控制型电压源（vcvs）。
u2
u1
1R1
R2
图4-3
无量纲，称为电压放大倍数
（2）将图4-4电路中的RL看作一个负载电阻，
（vccs）
这个电路就成为一个电压控制型电流源
图4-5
rm具有电阻的量纲、称为转移电阻，
4）如图4-6为一个电流控制电流源（cccs）。
iS1R2
i1R3
图4-6无量纲，称为电流放大系数。
预习要求
1、复习理论课讲授的受控源及运放的知识2、预习报告中要求写清楚实验目的、实验仪器、实验原理并画出实验电路图及表格3、计算表4-1、4-2、4-3、4-4转移函数参量的理论值
1.1.测试电压控制电压源和电压控制电流
源特性。
实验线路及参数如图4-7所示。
图4-7
表4-1
给定值
U1（V）
0
0.5
1
1.5
2
2.5
vcvs
测
量
值
U2（V）
计算值
/
理论值
vccs
测
量值
IS（mA）
计算值
gm（s）
/
理论值
gm（s）
①电路接好后，先不给激励放大器“+”端对地短路，接通实作正常时，应有U2=0和IS=0。
②接入激励电源U1，取U1分别1.5V、2V、2.5V（操作时每次都一下），测量U2及IS值并逐一记入
③保持U1为1.5伏，改变R1（分别测量U2及IS值并逐一记入表表4-2
电源U1,将验箱电源
为0.5V要注意测表4-1中即RL）的阻
4-2中。
运算
工
、1V、
定
值，
给定值
R1（K）
1
2
3
4
5
vcvs
测
量
值
U2（V）
计算值
理论值
vccs
测
量值
IS（mA）
计算值
gm（s）
理论值
gm（s）
④核算表4-1和表4-2中的各和gm值，分析受控源特性。
2.测试电流控制电压源特性
实验电路如图4-8所示，输入电流由电压源US与串联电阻Ri所提供。
图4-8
①给定R为1K，US为1.5V，改变Ri的阻值，分别测量I1和U2的值，并逐一记录于表4-3中，注意U2的实际方向。
表4-3
给定值
Ri（K）
1
2
3
4
5
测量值
I1（mA）
U2（V）
计算值
rm（）
理论值
rm（）
②保持US为1.5V，改变Ri为1K的阻值，分别测量I1和U2的值，并逐一记录于表4-4中。
表4-4
给定值
R（K）
1
2
3
4
5
测量值
I1（mA）
U2（V）
计算值
rm（）
理论rm（）值
③核算表4-3和表4-4中的各rm值，分
析受
控源特性。
注意事项
1.实验电路确认无误后，方可接通电源，每次在运算放大器外部换接电路元件时，必须先断开电源。
2.实验中，作受控源的运算放大器输出端不能与地端短接。
3.做电流源实验时，不要使电流源负载开路。
思考题
1.受控源和独立源相比有何异同点？
2.四种受控源中、gm、rm、α意义是什么？
如何测得？
3.如果令受控源控制极性反向，请问其输出极性是否发生变化？
实验报告要求
（1）实验目的：
（2）原理简述：
（3）实验内容：
含实验步骤、实验电路、表格、数据
教师签字：
4）实验数据误差分析：
5）思考题回答;
6）结论：
7）体会：
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