主頁(yè) > 技術(shù)文章 > 電路分析實(shí)驗(yàn)箱-受控源特性測(cè)試 2021-11-30

電路分析實(shí)驗(yàn)箱-受控源特性測(cè)試

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
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(cè)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(shì)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(shì)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（U₁、I₁）和一對(duì)輸出端（U₂、I₂）。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
3.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R₁ = 0，因而U₁ = 0）或者是開路（即輸入電導(dǎo)G₁ = 0，因而輸入電流I₁ = 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)： U₂= f (U₁)，μ= U₂/U₁        稱為轉(zhuǎn)移電壓比。
（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)，rm= U₂/I₁   稱為轉(zhuǎn)移電阻。
（4）流控電流源(CCCS)： I₂= f (I₁)，α= I₂/I₁      稱為轉(zhuǎn)移電流比（或電流增益）。
三、實(shí)驗(yàn)設(shè)備

序號(hào) 名稱型號(hào)與規(guī)格數(shù)量備注

1 可調(diào)直流穩(wěn)壓電源 1

2 可調(diào)恒流源 1

3 直流數(shù)字電壓表 1

4 直流數(shù)字毫安表 1

5 可變電阻箱 1

6 受控源實(shí)驗(yàn)電路板 1

四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1.測(cè)量受控源VCVS的轉(zhuǎn)移特性U₂ = f（U₁）及負(fù)載特性U₂ = 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U₁，測(cè)量U₁及相應(yīng)的U₂值，記入表7-1。在方格紙上繪出電壓轉(zhuǎn)移特性曲線U₂ = f (U₁)，并在其線性部分求出轉(zhuǎn)移電壓比μ。
表8-1

U₁( V ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 μ

U₂( V )

（2）接入電流表，保持U₁ = 3V，調(diào)節(jié)R_L可變電阻箱的阻值，測(cè)U₂及I_L，繪制負(fù)載特性曲線U₂ = f (I_L)。

R_L(Ω) 50 70 100 200 300 400 500 ∞

U₂(V)

I₂( mA )

2.受控源VCCS的轉(zhuǎn)移特性I_L = f (U₁)及負(fù)載特性I_L = f (U₂)，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U₁，測(cè)出相應(yīng)的I_L值，繪制I_L = f (U₁)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

I_L( mA)

（2）保持U₁ =3V，令R_L從大到小變化，測(cè)出相應(yīng)的I_L及U₂，繪制I_L = f (U₂)曲線。

R_L(KΩ) 1 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

I_L( mA )

U₂( V )

測(cè)量受控源CCVS的轉(zhuǎn)移特性U₂ = f (I₁)與負(fù)載特性U₂ = 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(cè)出U₂值，繪制U₂ = f (I₁)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電阻rm。

Is (mA) rm

U₂ (V)

（2）保持I_S = 0.5mA，令R_L值從1KΩ增至8KΩ，測(cè)出U₂及I_L，繪制負(fù)載特性曲線U₂ = f (I_L)。

R_L (KΩ)

U₂ (V)

I_L ( mA )

3.測(cè)量受控源CCCS的轉(zhuǎn)移特性I_L = f (I₁)及負(fù)載特性I_L = f (U₂)，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(cè)出I_L，繪制I_L = f (I₁)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電流比α。

I₁(mA) α

I_L(mA)

（2）保持IS = 0.05mA，令R_L值從0，100Ω，200Ω增至20KΩ，測(cè)出I_L，繪制I_L = f (U₂)曲線。

R_L(KΩ) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 2 5 10 20

I_L(mA)

U₂(V)

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(cè)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。

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序號(hào)	名稱	型號(hào)與規(guī)格	數(shù)量	備注
1	可調(diào)直流穩(wěn)壓電源		1
2	可調(diào)恒流源		1
3	直流數(shù)字電壓表		1
4	直流數(shù)字毫安表		1
5	可變電阻箱		1
6	受控源實(shí)驗(yàn)電路板		1

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