实验六  受控源的研究

一、实验摘要

1、受控源的种类；

2、用运算放大器组成受控源，运算放大器芯片型号是uA741，有四种结构，在面包板上搭接电压控制电压源和电压控制电流源；

3、测试电压控制电压源（VCVS）特性；

4、测试电压控制电流源（VCCS）特性。

二、实验环境

实验箱一只，数字万用表一只，导线若干。

三、实验原理和实验电路

1、 实验原理：

1）用运算放大器组成受控源，利用实验箱上现有的仪器和电路，用导线连接，组成测试电压控制电压源的电路和电压控制电流源的电路；

2）测试电压控制电压源（VCVS）特性：分别记录当输入电压（直流稳压电压源提供的电压）改变时，输出电压（反馈电阻上的电压）改变情况；当负载电阻改变时，输出电压的改变情况；

3）测试电压控制电流源（VCCS）特性：分别记录当输入电压改变时，输出电流改变情况；当负载电阻改变时，输出电流改变情况。

2、实验电路：

1）电压控制电压源

下图所示电路是由运算放大器构成的电压控制电压源，图中R0是反馈电阻，RL是负载电阻。

输入电压改变时输出电压的改变情况的电路：

负载电阻改变时输出电压的改变情况的电路：

2）电压控制电流源

四、实验步骤和数据记录

1、测量电压控制电压源特性实验步骤：

1）用数字万用表测量实验箱上的直流稳压电压源的电压，将其设置成0.1V；

2）用导线连接电路，按电路图1上接好电路，分别调节输入电压至0.2V、0.3V、0.4V、0.5V，接通电源，测量并记录输出电压U0在每个电压时的值，列表观察；

3）按电路图2连接电路，固定输入电压为0.5V，打开电源，调节并记录负载电阻的值，测量并记录输出电压，列表观察。

2、测量电压控制电流源特性实验步骤：

1）此时输入电压为0.5V，按电路图3接好电路，分别调节输入电压至0.4V、0.3V、0.2V、0.1V，测量并记录每个时刻的输出电流，列表观察；

2）输入电压为0.1V，按电路图4连接电路，调节并记录负载电阻的值，测量并记录每个时刻的输出电流，列表观察。

3、数据记录

输入电压改变时输出电压的改变情况：

负载电阻改变时输出电压的改变情况：

输入电压改变时输出电流的改变情况：

负载电阻改变时输出电压的改变情况：

五、实验结果计算和分析

1）观察第一个表格可知，/值为一定值，存在的误差在允许误差范围内，验证了电压控电压源的转移特性；

2）观察第二个表格可知，当输入电压一定时，改变电压控电压源的负载电阻的值，输出电压不变，验证了电压控电压源的外特性；

3）观察第三个表格可知，当负载电阻一定时，输出电流随输入电压的改变而改变，且两者之比是一定值；

4）观察第四个表格可知，当输入电压一定时，改变电压控电流源的负载电阻的值，输出电流不变，为一定值；

5）表格中记录的测量的数据和计算所得数据与理论值略有误差，这可能是由于系统误差或人为记录数据产生的误差造成的，但误差均很小，在误差允许范围内，不影响实验结果的正确性。

六、实验总结

在电路分析实验中我们学习并了解验证了两种受控源（电压控电压源、电压控电流源）的特性，通过这次的实验了解了受控源的内部电路，加深了我们对双口元件受控源的的理解和认识。这次试验没有在面包板上搭接电路，而是用到了实验箱，只需要外加几段导线连接就可以得到实验电路，实验电路比较稳定，操作简便，误差值也在误差的允许范围之内。

不过连接电路时要注意导线的使用，有些导线可能被烧坏，而使得电路无法接通，这时可用万用表在各端口上测试电压值，找出被烧的导线。另外要注意的是测量电流时，应先拆除电路，再将万用表接入电路中测量。

 

第二篇：受控源特性的研究

受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的实验研究 
一、实验目的
1.进一步熟悉实验台的布局及直流电压源、直流电压表电流表的使用方法。
2．通过测试受控源的外特性及其转移参数，进一步理解受控源的物理概念，加深对受控源的认识和理解。    
3.进一步学会用电流插头、插座测量各支路电流。
二、实验原理
1．受控源是四端器件， 或称为双口元件。它有一对输入端（U1、I1）和一对输出端（U2、I2）。输入端可以控制输出端电压或电流的大小。施加于输入端的控制量可以是电压或电流，因而有两种受控电压源（即电压控制电压源VCVS和电流控制电压源CCVS）和两种受控电流源（即电压控制电流源VCCS和电流控制电流源CCCS）。 

2.当受控源的输出电压（或电流）与控制支路的电压（或电流）成正比变化时，则称该受控源是线性的。 
3.受控源的控制端与受控端的关系式称为转移函数。四种受控源的转移函数参量的定义如下：
(1) 压控电压源(VCVS)：U2＝f(U1)，μ＝U2/U1  称为转移电    压比（或电压增益）。
(2) 压控电流源(VCCS)：I2＝f(U1)，gm＝I2/U1 称为转移电导。
(3) 流控电压源(CCVS)：U2＝f(I1)，rm＝U2/I1 称为转移电阻。
(4) 流控电流源(CCCS)：I2＝f(I1)，α＝I2/I1  称为转移电流比（或电流增益）。
三、实验电路

四、实验仪器
序号 名    称 型号与规格 数量 备  注
1 直流稳压电源 0-30V可调 1 DG04
2 可调直流恒流源 0-500mA 1 DG04
3 直流数字毫安表 0-200mV 1 D31
4 直流数字电压表 0-200V 1 D31
5 可调电阻箱 0-99999.9Ω 1 DG05
6 实验线路  1 DG04
五、实验内容
1．测量受控源VCVS的转移特性U2＝f(U1)及负载特性U2＝f(IL) ，实验线路如图(a) 
(1) 不接电流表，固定RL＝2KΩ，调节稳压电源输出电压U1，测量U1及相应的U2值，记入表4-1 
    在方格纸上绘出电压转移特性曲线U2＝f(U1)， 并在其线性部分求出转移电压比μ。

 (2) 接入电流表，保持U1＝2V，调节RL可变电阻箱的阻值，测U2及IL，绘制负载特性曲线U2＝f(IL)。记入表4-2 
表4-2

2. 测量受控源VCCS的转移特性 IL＝f(U1)及负载特性IL＝f(U2)，实验线路如图(b)。

(1) 固定RL＝2KΩ，调节稳压电源的输出电压U1，测出相应的IL值，绘制IL＝f(U1)曲线，并由其线性部分求出转移电导gm。记入表4-3 
表4-3

       
2) 保持U1＝2V，令RL从大到小变化，测出相应的IL及U2，绘制IL＝f(U2)曲线。记入表4-4 
表4-4

3. 测量受控源CCVS的转移特性 U2＝f(I1)与负载特性U2＝f(IL) ，实验线路如图(c)。
(1) 固定RL＝2KΩ，调节恒流源的输出电流Is，按下表所列Is值，测出U2，绘制U2＝f(I1)曲线，并由其线性部分求出转移电阻rm。记入表4-5
表4-5
I1（mA） 0.1 1.0 3.0 5.0 7.0 8.0 9.0 9.5 rm
U2（v）  0.1 1.0  3.0  5.0  7.0  8.0  9.0  9.5 1     

(2) 保持Is＝2mA，按下表所列RL值，测出U2及IL， 绘制负载特性曲线U2＝f(IL)。记入表4-6

表4-6

 4. 测量受控源CCCS的转移特性 IL＝f(I1)及负载特性IL＝f (U2)，实验线路如图(d)。
(1)参见3(1)测出IL，绘制IL＝f(I1)曲线，并由其线性部分求出转移电流比α。记入表4-7

表4-7

 (2)保持Is＝1mA，令RL为下表所列值，测出IL， 绘制IL＝f(U2)曲线。记入表4-8
表4-8

   
六、实验注意事项
1. 每次组装线路，必须事先断开供电电源，但不必关闭电源总开关。

2. 用恒流源供电的实验中，不要使恒流源的负载开路。
七、实验报告要求
1.实验目的;           2．实验原理;      
3.实验仪器;           4．实验电路;     
5．实验内容及实验步骤、实验数据;
6．用实验结果验证理论的正确性：
  1）根据实验数据， 在方格纸上分别绘出四种受控源的转移特性和负载特性曲线，并求出相应的转移参量。 
  2）对实验的结果作出合理的分析和结论， 总结对四种受控源的认识和理解。 
7．实验心得体会及其他。