受控源的特性曲线实验报告

实验名称：受控源VCCS、VCVS、CCVS、CCCS的特性曲线

课程名称 实验学生姓名 实验设备台号

电路原理 班级 指导教师 实验日期 报告日期 一．实验目的：

1． 加深对受控源的理解。

2． 熟悉由运算放大器组成受控源电路的分析方法，了解运算放大器的应用。 3． 掌握受控源特性的测量方法。

二．实验原理与说明：

1． 受控源是双口元件，一个为控制端口，另一个为受控端口。受控端口的电流或电压受到控制端口的电流或电压的控制。根据控制变量与受控变量的不同组合，受控源可分为四类：

图6-1 受控源

(1) 电压控制电压源（VCVS），如图6-1（a）所示，其特性为：

us???uc

ic?0

(2) 电压控制电流源（VCCS），如图6-1（b）所示，其特性为： is?gm?uc

ic?0

① 电流控制电压源（CCVS），如图6-1（c）所示，其特性为：

us???ic

uc?0

② 电流控制电流源（CCCS），如图6-1（d）所示，其特性为： is???ic

uc?0

2． 运算放大器与电阻元件组成不同的电路，可以实现上述四种类型的受控源。各电路特性分析如下。 (1) 电压控制电压源（VCVS）：

运算放大器电路如图6-2所示。由运算放大器输入端“虚短”特性可知：

u??u??u1

iR2?u1 R2由运算放大器的“虚断”特性，可知： iR1?iR2

u1?R1?R2? R2

式（6-1）

u2?iR1?R1?iR2?R2??R1?????1??u1???u1 ??R2?即运算放大器的输出电压u2受输入电压u1控制。其电路模型如图6-1（a）所示。转移电压比：

??1?R1 R2该电路是一个同相比例放大器，其输入与输出有公共接地端，这种连接方式称为共地连接。

(2) 电压控制电流源（VCCS）：

运算放大器电路如图6-3所示。根据理想运放“虚短”、“虚断”特性，输出

电流为：i2?iR?u1 R 式（6-2）

该电路输入，输出无公共接地点，这种连接方式称为浮地连接。 (3) 电流控制电压源（CCVS）：

运算放大器电路如图6-4所示。根据理想运放“虚短”，“虚断”特性，可推得：

u2??iR?R??i1?R 式（6-3）

即输出电压u2受输入电流i1的控制。其电路模型如图6-1（c）所示。转移电阻为：

??u2??R 式（6-4） i1

(4) 电流控制电流源（CCCS）

运算放大器电路如图6-5所示。由于正相输入端“+”接地，根据“虚短”、“虚断”特性可知，“?”端为虚地，电路中a点的电压为：

ua??iR1?R1??i1?R1??iR2?R2

所以， iR2?i1输出电流：

i2?iR1?iR2?i1?i1R1 R2R1?R1????1?i1 式（6-5） ??R2?R2?即输出电流i2只受输入电流i1的控制，与负载RL无关。它的电路模型如图6-1（d）所示。转移电流比： ??i2R?1?1 i1R2 式（6-6）

三．实验设备：

名称 数量 型号

1． 直流稳压电源 1台 0~30V可调 （MC1032）

1台 ±15V电源 （MC1034）

2． 万用表 1台 3． 直流数字电压电流表 1台 4． 电阻 19只 1k?*3 1.5k?*1 2k?*2

3k?*1 4.7k?*1 10k?*2 15k?*1 33k?*1

5． 集成运算放大器 1块 LM741 6． 电位器 1只 100k?/0.25W 7． 短接桥和连接导线 若干 P8-1和50148 8． 实验用9孔插件方板 1块 297mm × 300mm

四．实验内容：

1． 测试电压控制电压源特性 (1) 实验电路如图6-6所示。 (2) 根据表6-1中内容和参数，自行给定U1值，测试VCVS的转移特性U2=f (U1)，计算α值，并与理论值比较。（理论值计算可参考式6-1）

表6-1 VCVS的转移特性 给定值 测试值 计算值 U1 (V) U2 (V) α R1=R2=1k? RL=10k? 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 (3) 根据表6-2中内容和参数，自行给定RL值，测试VCVS的负载特性U2=f (RL)，计算α值，并与理论值比较。

表6-2 VCVS的负载特性U2=f (RL) R1= 1k? R2=2k? U1=1V 给定值 测试值 RL(k?) U2 (V) 3.0 4.7 10 15 33 计算值 α

(4) 根据表6-3中内容和参数，自行选择R1值，设计出不同电压转移比的受控电压源，计算α值，并与理论值比较。

表6-3 VCVS的不同电压转移比 R2= 1k? RL=2k? U1=1V 给定值 测试值 计算值

2． 测试电压控制电流源特性

(1) 实验电路如图6-7所示。

(2) 根据表6-4中内容，测试VCCS的转移特性I2=f (U1)，并计算

表6-4 VCCS的转移特性I2=f (U1) R1= 1k? RL=2k? 给定值 测试值 计算值

(3) 根据表6-5中内容，测试VCCS输出特性I2=f (RL)，并计算

表6-5 VCCS输出特性I2=f (RL) R1= 2k? U 1=1V 给定值 测试值 计算值 RL(k?) I2(mA) 3 4.7 10 15 33 U1(V) I2(mA) 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 R1(k?) U2(V) α 1 1.5 2.0 3.0 4.7 gm值，并与理论值比较。

（可参考式6-2）

gm gm值。

gm

3． 测试电流控制电压源特性 (1) 实验电路如图6-8所示。

(2) 根据表6-6中内容，测试CCVS的转移特性U2=f (I1)，并计算?值，并与理论值进行比较。（可参考式6-4）

表6-6 CCVS的转移特性U2=f (I1) R1= 1k? RL=2k? 给定值 测试值 计算值 I1(mA) U2(V) 0.1 0.2 0.4 0.8 1 1.5 2 2.5 4 ?(?) (3) 根据表6-7中内容，测试CCVS输出特性U2=f (RL)，并计算r值。

表6-7 CCVS输出特性U2=f (RL)

R1= 2k? I1=1.5mA 给定值 测试值 计算值

4． 测试电流控制电流源特性

(1) 实验电路如图6-9所示

(2) 根据表6-8中内容，测试CCCS的转移特性I2=f (I1)，并计算β值，与理论值进行比较（可参考式6-5）

表6-8 CCCS的转移特性I2=f (I1) R1= 1k? R2= 1k? RL=2k? 给定值 测试值 I1(mA) I2(mA) 0.1 0.2 0.4 0.8 1 1.5 2 2.5 4 RL(k?) U2(V) 3 4.7 10 15 33 ?(?) 计算值 ??1?R1R2 (3) 根据表6-9中内容，测试CCCS输出特性I2=f (RL)，并计算?值。

表6-9 CCCS输出特性I2=f (RL) R1= 2k? R2= 1k? I1=0.5mA 3.0 4.7 10 15 33 给定值 RL(k?) 测试值 计算值

I2(mA) ??1?R1R2 三．实验结论

四．实验体会

五．思考题

1． 用所测数据计算各受控源系统，并与理论值进行比较，分析误差原因。 2． 总结运算放大器的特点，以及你对此实验的体会。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/qq52.html