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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(shuō)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(chēng)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)ES或電激流IS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(wú)源元件不同，無(wú)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(wú)源元件是二端器件，受控源則是四端器件，或稱(chēng)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(jiàn)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(chēng)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(kāi)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(chēng)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(chēng)為轉(zhuǎn)移電壓比。
（2）壓控電流源(VCCS)： I2= f (U1)，gm= I2/U1 稱(chēng)為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。
（3）流控電壓源(CCVS)： U2= f (I1)，rm= U2/I1   稱(chēng)為轉(zhuǎn)移電阻。
（4）流控電流源(CCCS)： I2= f (I1)，α= I2/I1      稱(chēng)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(chēng) 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 (IL)，實(shí)驗(yàn)線路如圖7-2。

圖7-2
（1）不接電流表，固定RL = 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)RL可變電阻箱的阻值，測(cè)U2及IL，繪制負(fù)載特性曲線U2 = f (IL)。
RL(Ω) 50 70 100 200 300 400 500 ∞
U2(V)                
I2( mA )                
 2.受控源VCCS的轉(zhuǎn)移特性IL = f (U1)及負(fù)載特性IL = f (U2)，實(shí)驗(yàn)線路如圖7-3。

圖7-3
（1）固定RL = 1KΩ，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓U1，測(cè)出相應(yīng)的IL值，繪制IL = 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
IL( mA)                  
（2）保持U1 =3V，令RL從大到小變化，測(cè)出相應(yīng)的IL及U2，繪制IL = f (U2)曲線。
RL(KΩ) 1 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0
IL( 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 (IL)，實(shí)驗(yàn)線路如圖7-4。

圖7-4
（1）固定RL = 1KΩ，調(diào)節(jié)恒流源的輸出電流IS，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IS = 0.5mA，令RL值從1KΩ增至8KΩ，測(cè)出U2及IL，繪制負(fù)載特性曲線U2 = f (IL)。
RL (KΩ)              
U2 (V)              
IL ( mA )              
3.測(cè)量受控源CCCS的轉(zhuǎn)移特性IL = f (I1)及負(fù)載特性IL = f (U2)，實(shí)驗(yàn)線路如圖7-5。

圖7-5
（1）固定RL = 1KΩ，調(diào)節(jié)恒流源的輸出電流IS，使其在0.05～0.7mA范圍內(nèi)取8個(gè)數(shù)值，測(cè)出IL，繪制IL = f (I1)曲線，并由其線性部分求出轉(zhuǎn)移電流比α。
I1(mA)               α
IL(mA)                
（2）保持IS = 0.05mA，令RL值從0，100Ω，200Ω增至20KΩ，測(cè)出IL，繪制IL = f (U2)曲線。
RL(KΩ) 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 2 5 10 20
IL(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(kāi)供電電源，但不必關(guān)閉電源總開(kāi)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(kāi)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(wèn)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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