四、实验内容
被测有源二端网络如图2-4(a)所示。
(a) (b)
图2-4
1. 用开路电压、短路电流法测定戴维南等效电路的UOC和R0。
按图3-4(a)电路接入稳压电源ES和恒流源IS及可变电阻箱RL,测定 UOC和R0。
UOC(v) ISC(mA) R0=UOC/ISC(Ω)
2. 负载实验
按图3-4(a)改变RL阻值,测量有源二端网络的外特性。
RL(Ω) 0 ∞ U(v) I(mA)
3. 验证戴维南定理
用一只1KΩ的电位器,将其阻值调整到等于按步骤“1”所得的等效电阻R0之值,然后令其与直流稳压电源(调到步骤“1”时所测得的开路电压UOC之值)相串联,如图3-4(b)所示,仿照步骤“2”测其外特性,对戴氏定理进行验证。 RL(Ω) 0 ∞ U(v)
4. 测定有源二端网络等效电阻(又称入端电阻)的其它方法:将被测有源网络内的所有独立源置零(将电流源IS断开;去掉电压源,并在原电压端所接的两点用一根短路导线相连),然后用伏安法或者直接用万用电表的欧姆档去测定负
I(mA) 载RL开路后输出端两点间的电阻,此即为被测网络的等效内阻R0或称网络的入端电阻Ri。
5.用半电压法和零示法测量被测网络的等效内阻R0及其开路电压UOC,线路及数据表格自拟。 五、实验注意事项
1. 注意测量时,电流表量程的更换。
2. 步骤“4”中,电源置零时不可将稳压源短接。
3. 用万用电表直接测R0时,网络内的独立源必须先置零,以免损坏万用电表,其次,欧姆档必须经调零后再进行测量。 4. 改接线路时,要关掉电源。
六、预习思考题
1. 在求戴维南等效电路时,作短路实验,测ISC的条件是什么?在本实验中可否直接作负载短路实验?请实验前对线路3-4(a)预先作好计算,以便调整实验线路及测量时可准确地选取电表的量程。
2. 说明测有源二端网络开路电压及等效内阻的几种方法, 并比较其优缺点。
七、实验报告
1. 根据步骤2和3,分别绘出曲线,验证戴维南定理的正确性, 并分析产生误差的原因。
2. 根据步骤1、4、5各种方法测得的UOC与R0与预习时电路计算的结果作比较,你能得出什么结论。
3. 归纳、总结实验结果。 4. 心得体会及其他。
实验三 受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的实验研究
一、实验目的
1.了解用运算放大器组成四种类型受控源的线路原理。 2.测试受控源转移特性及负载特性。 二、原理说明
1.运算放大器(简称运放)的电路符号及其等效电路如图3-1所示:
图3-1
运算放大器是一个有源三端器件,它有两个输入端和一个输出端,若信号从“+”端输入,则输出信号与输入信号相位相同,故称为同相输入端;若信号从“-”端输入,则输出信号与输入信号相位相反,故称为反相输入端。运算放大器的输出电压为 u0=A0(up-un)
其中A0是运放的开环电压放大倍数,在理想情况下,A0与运放的输入电阻Ri均为无穷大,因此有 up=un ip?upRip?0 in?unRin?0
这说明理想运放具有下列三大特征
(1)运放的“+”端与“-”端电位相等,通常称为“虚短路”。 (2)运放输入端电流为零,即其输入电阻为无穷大。 (3)运放的输出电阻为零。
以上三个重要的性质是分析所有具有运放网络的重要依据。要使运放工作,还须接有正、负直流工作电源(称双电源),有的运放可用单电源工作。
2、理想运放的电路模型是一个受控源—电压控制电压源(即VCVS),如图8
-1(b)所示,在它的外部接入不同的电路元件,可构成四种基本受控源电路,以实现对输入信号的各种模拟运算或模拟变换。
3、所谓受控源,是指其电源的输出电压或电流是受电路另一支路的电压或电流所控制的。当受控源的电压(或电流)与控制支路的电压(或电流)成正比时,则该受控源为线性的。根据控制变量与输出变量的不同可分为四类受控源:即电压控制电压源(VCVS)、电压控制电流源(VCCS)、电流控制电压源(CCVS)、电流控制电流源(CCCS)。电路符号如图3-2所示。理想受控源的控制支路中只有一个独立变量(电压或电流),另一个变量为零,即从输入口看理想受控源或是短路(即输入电阻Ri=0,因而u1=0)或是开路(即输入电导Gi=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是一个理想电流源。
图3-2
4、受控源的控制端与受控端的关系称为转移函数 四种受控源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)。 5、用运放构成四种类型基本受控源的线路原理分析 (1)压控电压源(VCVS) 如图3-3所示
图3-3
由于运放的虚短路特性,有 up=un=u1 i2=
unR2?u1R2
又因运放内阻为∞ 有 i1=i2 因此 u2=i1R1+i2R2=i2(R1+R2)=
u1R2(R1+R2)=(1+
R1R2)u1
即运放的输出电压u2只受输入电压u1的控制与负载RL大小无关,电路模型如图9-2(a)所示。 转移电压比 μ=
u2u1?1?R1R2
μ为无量纲,又称为电压放大系数。
这里的输入、输出有公共接地点,这种联接方式称为共地联接。
(2)压控电流源(VCCS) 将图8-3的R1看成一个负载电阻RL,如图3-4所示,即成为压控电流源VCCS。
图3-4
此时,运放的输出电流