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实验三 受控源VCVS、VCCS的实验研究一、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Ul、II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8—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R10因而U10或者是开路即输入电导Gl0因而输入电流Il0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。
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VCVSU2fU1uU2Ul 称为转移电压比或电压增益。
2压控电流源VCCSI2fU1gmI2Ul称为转移电导。
3流控电压源CCVSU2fI1r mU2Il称为转移电阻。
4流控电流源CCCSI2f11aI2Il称为转移电流比或电流增益。
三、实验设备 四、实验内容 1测量受控源VCVS的转移特性U2fU1及负载特性U2fIL实验线路如图8—2。
1不接电流表固定RL2KΩ调节稳压电源输出电压U1测量Ul及相应的U2值记入下表。
U1V 0 1 2 3 5 7 8 9 10 U2V μ 在方格纸上绘出电压转移特性曲线U2fU1并在其线性部分求出转移电压比。
2接入电流表保持U12V调节RL可变电阻箱的阻值测U2及IL绘制负载特 序号 名称 型号与规格 数量 备注 1 可调直流稳压源 030V 1 2 可调恒流源 0--200mA 1 3 3直流数字电压表 0200V 1 4 直流数字毫安表 0-200mA 1 5 可变电阻箱 099999.9 Ω 1 DGJ—05 6 受控源实验电路板 1 DGJ—08 性曲线U2fIL。
RLΩ 50 70 100 200 300 400 500 U2v ILmA 2测量受控源VCCS的转移特性ILfU1及负载特性ILfU2实验线路如图8-3。
1 固定RL2KΩ调节稳压电源的输出电压Ul测出相应的I L值绘制ILfU1曲线并由其线性部分求出转移电导gm U1V 0.1 0.5 1.0 2.0 3.0 3.5 3.7 4.0 ILmA gm 2 保持Ul2V令RL从人到小变化测出相应的IL及U2绘制ILfU2。
RLKΩ 5 4 2 1 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 ILmA U2V 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。
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 七、实验报告 1、根据实验数据在方格纸上分别绘出两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、对预习思考题作必要的同答。
3、对实验的结果作出合理的分析和结论总结对两种受控源的认识和理解。
4、心得体会及其它。