受控源特性的研究

实验三 受控源特性的研究

一、实验目的

（1）通过测试受控源的控制特性和负载特性，加深对受控源特性的认识；

（2）通过实验初步掌握含有受控源线性网络的分析方法；

（3）掌握直流稳压源正、负电源（±Ucc）的供电方式。

二、实验仪器

仪器名称	型号	备注
直流稳压器	DF1701S型	1台
万用表	MF78、MF47	各1台（一台也可）
电路与数字实验箱	YB3262型	1台
器件	UA741、Q2SC1815

三、实验原理

受控源是一种非电源，这种电源的电压或电流是电路中其他部分的电压或电流的函数，或者说它的电压或电流受到电路中其他部分的电压或电流的控制。根据控制量和受控量的不同组合，受控源可分为电压控制电压源（VCVS）、电流控制电压源（CCVS）、电压控制电流源（VCCS）和电流控制电流源（CCCS）四种。如图：

                                                  

（a）电压控制电压源（VCVS）                （b）电压控制电流源（VCCS）

（c）电流控制电压源（CCVS）                （d）电流控制电流源（CCCS）

图1-3-1  受控源的类型

    实际的受控源，控制量与被控制量之间不是线性关系，它们可用一条曲线来表示。通常，曲线在某一范围内比较接近直线，即在直线范围内，受控量的大小与控制量称正比，其斜率（如图1-3-1中的μ，g，γ，β）为常数。若超过直线范围就不能保持这一关系了。

四、实验内容

1． 电压控制电压源（VCVS）

双路直流稳压源±12V电源的供电方式：

1） 控制特性Uo＝f (Ui) 的测试

测量电路如图1-3-4所示。调节1kΩ电位器，按表1-3-3内容进行测量和计算，并求出放大器输入电压的线性工作范围。

图1-3-4 反相比例放大器的实验电路图

表1-3-3 VCVS控制特性的测试

Ui /V	0.5	1	1.5	1.75	2	2.25	0	-0.5	-1	-1.5	-2	-2.25	-2.5
Uo/V	-2.4	-5	-7.5	-8.75	-9.6	-9.6	0	2.4	5	7.5	9.95	11	11
μ=Uo/Ui	-4.8	-5	-5	-5	-4.8	-4.3	/	-4.8	-5	-5	-5	-4.9	-4.4

结论：在该表中，测得的（Ui，Uo）数据其中（2.25，-9.6）和（-2.5，11）已明显超出反相比例放大器线性放大范围。而数据（0.5，-2.4）、（2，-9.6）等，虽然与其他测量点斜率不一致，但其在误差范围之内，依然为有效数据。由算得的斜率可知，输出电压与输入电压反相，且放大5倍。（应该把线性范围标出，即测出转折点）图画否？

2） 负载特性Uo＝f (RL)|Ui 的测试

        首先调定VCVS输出电压Uo = +5.00V，同时记录Ui值；然后将10kΩ电位器作为负载RL接到22’ 端上。在保持Ui不变的前提下，按表1-3-4内容改变负载RL进行测试。

表1-3-4  VCVS负载特性的测试

Uo /V	+5.00	4.78	4.66	4.51	0
RL/kΩ	∞	10	5	1	0

3） 测量图1-3-4 从2、2’ 两端看入的等效电路参数，并验证戴维南定理。

首先调定开路电压Uoc = +5.00V，然后接上10kΩ负载并且测量负载电压UL，由此求出等效电阻Ro。

由测量得，对应开路电压Uoc = +5.00V的10k负载电压UL=4.78V，则计算

Ro=( Uoc /UL－1)×RL =（5 / 4.78－1）×10×1000=460Ω（应该多计算几个值取平均）

验证戴维南定理：

由Uoc= +5.00V、 Ro=460Ω和 RL重新构成一等效电路，测量结果为：

表1-3-5  戴维南定理验证

Uo /V	+5.03	4.82	4.68	4.51	0
RL/kΩ	∞	10	5	1	0

结论：验证电路与原电路测得的数据基本吻合，即所求得的等效电阻Ro基本符合实验要求，满足戴维南定理。

2．用双踪示波器观察图1-3-4所示电路的控制特性Uo＝f (Ui)

双踪示波器观察的VCVS电路控制特性如图所示，并表示有转折点坐标。所得（Ui，Uo）与表1-3-3测量数据吻合，说明受控源电路控制特性稳定，测量结果比较精确。

（V0与Vi的单位没标出）

五、思考题

写出受控源与源的相同点和不同点。

答：相同点：受控源与源都分为电压源与电流源；

    不同点：①受控源又称“非”电源；

②电压源的电压或电流源的电流是量，而受控源的的电压与受控源的电流受电路中某部分电压或电流控制；

③受控电压源或受控电流源因控制量是电压或电流可分为电压控制电压源（VCVS）、电压控制电流源（VCCS）、电流控制电压源（CCVS）和电流控制电流源（CCCS）。