2012版电路实验指导书(3)

沈阳建筑大学信息学院

实验三、受控源

一、实验目的

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。 二、原理说明

1. 电源有独立电源（如电池、 发电机等）与非独立电源（或称为受控源）之分。 受控源与独立源的不同点是：独立源的电势Es或电激流Is是某一固定的数值或是时间的某一函数，它不随电路其余部分的状态而变。而受控源的电势或电激流则是随电路中另一支路的电压或电流而变的一种电源。

受控源又与无源元件不同，无源元件两端的电压和它自身的电流有一定的函数关系，而受控源的输出电压或电流则和另一支路（或元件）的电流或电压有某种函数关系。

2. 独立源与无源元件是二端器件，受控源则是四端器件， 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）。它们的示意图见图2.3.1。

3. 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。

理想受控源的控制支路中只有一个独立变量（电压或电流），另一个独立变量等于零，即从输入口看，理想受控源或者是短路（即输入电阻R1＝0，因而U1＝0）或者是开路（即输入电导G1＝0，因而输入电流I1＝0）；从输出口看，理想受控源或是一个理想电压源或者是一个理想电流源。

I2+gmU1-VCCSI1+U2rmI1-CCVSαI1CCCS-I1I2++U1-+U2μU1-VCVS+U1-

图2.3.1

4. 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、实验设备 序号 1 2 3 名 称 可调直流稳压源 可调恒流源 直流数字电压表 型号与规格 0～30V 0～500mA 0～200V - 11 -

数量 1 1 1 备注 DG04 DG04 D31 沈阳建筑大学信息学院

4 5 6 直流数字毫安表 可变电阻箱 受控源实验电路板 0～200mA 0～99999.9Ω 1 1 1 D31 DG09 DG04或DG06 四、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2.3.2。

VCVS+U1-μU1mAIL+U2-RLVCCS+U1-gmU1mAIL+U2-

RL

图2.3.2 图2.3.3 记入下表。 U1（V） U2（V） 0 1 2 3 5 7 8 9 μ (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，

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)。 RL（Ω） U2（v） IL（mA） 50 70 100 200 300 400 500 ∞ 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2.3.3。 (1) 固定RL＝2KΩ，调节稳压电源的输出电压U1，测出相应的I L值，绘制IL＝f(U1)曲线，并由其线性部分求出转移电导gm。 U1（V） IL（mA） 0.1 0.5 1.0 2.0 3.0 3.5 3.7 4.0 gm (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。 RL（KΩ） IL（mA） U2（v） 5 4 2 1 0．5 0．4 0．3 0．2 0．1 0 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2.3.4。 (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。

- 12 -

沈阳建筑大学信息学院

I1（mA） U2（v） 0.1 1.0 3.0 5.0 7.0 8.0 9.0 9.5 rm (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)。 RL（KΩ） U2（v） IL（mA） 0.5 1 2 4 6 8 10 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2.3.5。

CCVSI1mA1mA2CCCSIL+RL-

I1mA1mA2IL+RL-

ISrmI1U2ISαI1U2 图2.3.4 图2.3.5

(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。 I1（mA） 0.1 0.2 0.5 1 1.5 2 2.2 α IL（mA） (2)保持Is＝1mA，令RL为下表所列值，测出IL， 绘制IL＝f(U2)曲线。 RL（KΩ） IL（mA） U2（v） 五、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。 六、预习思考题

1. 受控源和独立源相比有何异同点？比较四种受控源的代号、 电路模型、控制量与被控量的关系如何？

2. 四种受控源中的rm、gm、α和μ的意义是什么？如何测得？ 3. 若受控源控制量的极性反向，试问其输出极性是否发生变化？ 4. 受控源的控制特性是否适合于交流信号？

5. 如何由两个基本的CCVS和VCCS获得其它两个CCCS和VCVS， 它们的输入输出如何连接？ 七、实验报告

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

0 0．2 0．4 0．6 0．8 1 2 5 10 20 - 13 -

沈阳建筑大学信息学院

出相应的转移参量。

2. 对预习思考题作必要的回答。

3. 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。

4. 心得体会及其它。

- 14 -

沈阳建筑大学信息学院

实验四、戴维南定理

一、实验目的

1.验证戴维宁定理的正确性，加深对该定理的理解。 2.掌握测量有源二端网络等效参数的一般方法。

3.学习自行设计实验电路、自行安排实验步骤，能够对实验数据进行分析。

二、实验原理

1. 任何一个线性含源网络，如果仅研究其中一条支路的电压和电流，则可将电路的其余部分看作是一个有源二端网络（或称为含源一端口网络）。

戴维南定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电压源与一个电阻的串联来等效代替，此电压源的电动势Us等于这个有源二端网络的开路电压Uoc， 其等效内阻R0等于该网络中所有独立源均置零（理想电压源视为短接，理想电流源视为开路）时的等效电阻。

诺顿定理指出：任何一个线性有源网络，总可以用一个电流源与一个电阻的并联组合来等效代替，此电流源的电流Is等于这个有源二端网络的短路电流ISC，其等效内阻R0定义同戴维南定理。

Uoc（Us）和R0或者ISC（IS）和R0称为有源二端网络的等效参数。 2. 有源二端网络等效参数的测量方法 (1) 开路电压、短路电流法测R0

在有源二端网络输出端开路时，用电压表直接测 UocU其输出端的开路电压Uoc，然后再将其输出端短路，

用电流表测其短路电流Isc，则等效内阻为 ΔU φBUOC

R0?ΔI ISC O

如果二端网络的内阻很小，若将其输出端口短路 图2.4.1 则易损坏其内部元件，因此不宜用此法。 (2) 伏安法测R0

用电压表、电流表测出有源二端网 络的外特性曲线，如图2.4.1所示。 根据 外特性曲线求出斜率tgφ，则内阻

AIIsc?UUOC R0?tan??? ?IISCUOC?UNR? 0IN再测量电流为额定值IN时的输出

端电压值UN，则内阻为

被测R0有源US网络RLUoc/2V也可以先测量开路电压Uoc， 图2.4.2

- 15 -

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库2012版电路实验指导书(3)在线全文阅读。