八、受控电源的电路设计
一、实验目的
（1）用PSPICE测试受控电源的控制系数和负载特性。 （2）加深对受控电源的理解。
二. 实验原理
受控电源是一种二端口元件，按控制量和被控制量的不同，受控电源可以分为：电压控制电流源、电压控制电压源、电流控制电流源、电流控制电压源，控制系数为常数的受控电源为线性受控电源，它们的控制系数分别为u、g、 r、B。
本实验是运用运放和固定电阻组成上述四种受控电源。其中，电压控制电压源的控制系数u=(1+R1/R2). 电压控制电流源控制系数g=(1/R)。电流控制电压源控制系数 r=-R。电流控制电流源B=(1+R1/R2).
三. 实验操作过程
（1）电压控制电压源和电压控制电流元的仿真设计。 a.电压控制电压源
用PSPICE绘制以下电路，并且设置符号参数。
PARAMETERS:
V1 U1 + OUT - OPAMP R1 V 1k R2 1k {var} 0
以下是R1 R2取不同的比值的时候的不同图形 ，同时也有不同的u 值。
设置U1为分析变量，进行电路分析。得到以下图形其中纵坐标为U2。其中平行部分为输入电压过大造成的运放的失真。 1.
15V(5.0000,10.000)10V(3.0000,6.0000)5V000,0.000)0V0V1VV(R1:2)2V3V4V5V V_V16V7V8V9V10V
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由图中数据测量得u =10/5=2 计算得到
u = 1+R1/R2=2
2 改变R1 .R2的值，使得R1=2K,R1=1K,得到以下图形。
15V(4.0000,12.000)10V(2.0000,6.0000)5V000,0.000)0V0V1VV(R1:2)2V3V4V5V V_V16V7V8V9V10V
由图测得u =12/4=3
计算u = 1+R1/R2=3 b.电压控制电流源
按照以上原理绘制电路图，设置参数对电路进行分析。绘制电路图如下所示：
PARAMETERS:U1V1{var}-+OUTRLOPAMP1kIR1k0
当R=1k ohm时，分析得到以下图形：
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0A(3.0000,-3.0000m)-4.0mA(6.0000,-6.0000m)-8.0mA0VI(RL) V_V11V2V3V4V5V6V7V8V9V10V
因为在测电流时,将探针放在了RL的2端,从而使得电流为负值,在计算时,应取RL1端的电流值,它与2端电流值大小相同,方向相反.于是得 g=--I(RL)/U1= 1me 计算 g=1/R=1ms
当R=20 ohm时，分析得到以下图形：
300mA200mA100mA0A0V-I(RL) V_V11.0V2.0V3.0V4.0V5.0V6.0V
测量得g=0.05
计算得g=1/R=0.05 c.电流控制电压源
按照前面所示原理，绘制以下电路图，分析电路。
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R110U1+OUT-I10AdcOPAMPV0
以负U2为分析变量，得到以下图形
8.0V6.0V4.0V2.0V0V0A-V(U1:OUT) I_I1100mA200mA300mA400mA500mA600mA
以负U2为自变量
那么测量得r=U2/I1= -10 计算得r=-R= -10 改变R的阻值为20 那么
15V10V5V0V0A-V(U1:OUT) I_I1100mA200mA300mA400mA500mA600mA
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测量得r= U2/I1= -20 计算得r = -R= -20 d.电流控制电流源
按照原理绘制如下电路图，并且设置参数，如下图标识所示：
R110RLU1+OUT-I10AdcOPAMPR210I100
当R1/R2=1时，得到以下图形：
1.5A1.0A0.5A0A0A-I(RL) I_I150mA100mA150mA200mA250mA300mA350mA400mA450mA500mA
可以通过图形，测量得出，B=2
通过公式计算可以得到 B=(1+R1/R2)=2 当R1/R2=2时，分析可以得到以下图形：
1.0A0.5A0A0A-I(RL) I_I150mA100mA150mA200mA250mA300mA
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通过图形测量得到：B=3
通过公式计算可以得到B=(1+R1/R2)=3
四 、思考与讨论
（1）通过以下电路的PSPICE仿真，我们可以得出结论：没有独立源电路中没有电压电流。
R10A100VU1+OUT-0AR31k0AOPAMP0VR250V0ARLI100V0
五 、实验分析
通过本实验可知,不同的受控电源有不同的控制系数。 其中，电压控制电压源的控制系数u=(1+R1/R2). 电压控制电流源控制系数g=(1/R)。电流控制电压源控制系数 r=-R。电流控制电流源B=(1+R1/R2).在VCVS电路中,R1,R2的改变都会引起控制系数的改变,从而使电路的负载特性改变。在VCCS电路中，R 的改变使控制系数g改变，负载特性改变。而改变RL则不会使负载特性改变。在CCVS电路中，通过一电压源串联一电阻构成电流源，R的改变会使r改变 从而改变负载特性，而Ri的改变只会使输出的电流值有所改变，不会改变负载特性。在CCCS电路中，R1，R2的改变会使负载特性改变，而改变RL，Ri负载特性不变。通过本次实验仿真，使我对受控电源的结构原理有了进一步的认识，也为后面的理论学习打下了基础。
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