TPE-DG實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書(電路分析實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書)

1、精品TPE-DG 電路分析實(shí)驗(yàn)箱實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書清華大學(xué)科教儀器廠感謝下載載精品目錄179121725RLC30RLC34感謝下載載精品實(shí)驗(yàn)一元件伏安特性的測試一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 掌握線性電阻元件，非線性電阻元件及電源元件伏安特性的測量方法。2. 學(xué)習(xí)直讀式儀表和直流穩(wěn)壓電源等設(shè)備的使用方法。二、實(shí)驗(yàn)說明電阻性元件的特性可用其端電壓U 與通過它的電流I 之間的函數(shù)關(guān)系來表示，這種 U 與 I 的關(guān)系稱為電阻的伏安關(guān)系。如果將這種關(guān)系表示在U I平面上，則稱為伏安特性曲線。1. 線性電阻元件的伏安特性曲線是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，該直線斜率的倒數(shù)就是電阻元件的電阻值。如圖 1-1 所示。由圖可知線性電阻

2、的伏安特性對稱于坐標(biāo)原點(diǎn)，這種性質(zhì)稱為雙向性，所有線性電阻元件都具有這種特性。II0U0U圖 1-1圖 1-2半導(dǎo)體二極管是一種非線性電阻元件，它的阻值隨電流的變化而變化，電感謝下載載精品壓、電流不服從歐姆定律。半導(dǎo)體二極管的電路符號用表示，其伏安特性如圖1-2所示。由圖可見，半導(dǎo)體二極管的伏安特性曲線對于坐標(biāo)原點(diǎn)是不對稱的， 具有單向性特點(diǎn)。 因此，半導(dǎo)體二極管的電阻值隨著端電壓的大小和極性的不同而不同， 當(dāng)直流電源的正極加于二極管的陽極而負(fù)極與陰極聯(lián)接時(shí)，二極管的電阻值很小，反之二極管的電阻值很大。2. 電壓源能保持其端電壓為恒定值且內(nèi)部沒有能量損失的電壓源稱為理想電壓源。理想電壓源的符號

3、和伏安特性曲線如圖1-3(a) 所示。理想電壓源實(shí)際上是不存在的，實(shí)際電壓源總具有一定的能量損失，這種實(shí)際電壓源可以用理想電壓源與電阻的串聯(lián)組合來作為模型（見圖 1-3b ）。其端口的電壓與電流的關(guān)系為：UUSIRS式中電阻 RS 為實(shí)際電壓源的內(nèi)阻，上式的關(guān)系曲線如圖1-3b所示。顯然實(shí)際電壓源的內(nèi)阻越小， 其特性越接近理想電壓源。 實(shí)驗(yàn)箱內(nèi)直流穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻很小，當(dāng)通過的電流在規(guī)定的范圍內(nèi)變化時(shí)，可以近似地當(dāng)作理想電壓源來處理。感謝下載載精品IUUI+U SU SU SU S-U-R S-I00I(a)(b)圖 1-33. 電壓、電流的測量用電壓表和電流表測量電阻時(shí)，由于電壓表的內(nèi)阻不是無

4、窮大，電流表的內(nèi)阻不是零。所以會給測量結(jié)果帶來一定的方法誤差。12A穩(wěn)壓VVRR 0電源1'2'圖 1-4例如在測量圖 1-4 中的 R 支路的電流和電壓時(shí)， 電壓表在線路中的連接方法有兩種可供選擇。如圖中的1-1 點(diǎn)和 2-2 點(diǎn)，在 1-1 點(diǎn)時(shí)，電流表的讀數(shù)為流過 R 的電流值，而電壓表的讀數(shù)不僅含有R 上的電壓降，而且含有電流表內(nèi)阻上的電壓降， 因此電壓表的讀數(shù)較實(shí)際值為大，當(dāng)電壓表在 2-2 處時(shí)，電壓表的讀數(shù)為 R 上的電壓降，而電流表的讀數(shù)除含有電阻R 的電流外還感謝下載載精品含有流過電壓表的電流值，因此電流表的讀數(shù)較實(shí)際值為大。顯而易見，當(dāng) R 的阻值比電流表的

5、內(nèi)阻大得多時(shí)，電壓表宜接在 1-1 處，當(dāng)電壓表的內(nèi)阻比R 的阻值大得多時(shí)則電壓表的測量位置應(yīng)選擇在2-2 處。實(shí)際測量時(shí)， 某一支路的電阻常常是未知的，因此，電壓表的位置可以用下面方法選定：先分別在1-1 和 2-2 兩處試一試，如果這兩種接法電壓表的讀數(shù)差別很小，甚至無差別，即可接在1-1 處。如果兩種接法電流表的讀數(shù)差別很小或無甚區(qū)別，則電壓表接于1-1 處或 2-2 處均可。三、儀器設(shè)備1.電路分析實(shí)驗(yàn)箱一臺2.直流毫安表一只3.數(shù)字萬用表一只四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1. 測定線性電阻的伏安特性：按圖 1-5 接好線路，經(jīng)檢查無誤后，接入直流穩(wěn)壓電源，調(diào)節(jié)輸出電壓依次為表 1-1 中所列數(shù)值

6、，并將測量所得對應(yīng)的電流值記錄于表1-1 中。A+2-10VV2K-感謝下載載精品圖 1-5表 1-1U(V)0246810I (mA )2. 測定半導(dǎo)體二極管的伏安特性：選用 2CK 型普通半導(dǎo)體二極管作為被測元件，實(shí)驗(yàn)線路如圖1-6(a)(b) 所示。圖中電阻 R 為限流電阻，用以保護(hù)二極管。在測二極管反向特性時(shí)，由于二極管的反向電阻很大，流過它的電流很小，電流表應(yīng)選用直流微安檔。+-RA200 V2CK+E-RA200 EV2C K(a)圖 1-6(b)1) 正向特性按圖 1-6(a) 接線，經(jīng)檢查無誤后，開啟直流穩(wěn)壓源，調(diào)節(jié)輸出電壓，使電流表讀數(shù)分別為表1-2 中的數(shù)值，對于每一個(gè)電流

7、值測量出對應(yīng)的電壓值，記入表 1-2 中，為了便于作圖在曲線的彎曲部位可適當(dāng)多取幾個(gè)點(diǎn)。感謝下載載精品表 1-2I (mA )01 A10A100A13102030405090150UV2) 反向特性按圖 1-6(b) 接線，經(jīng)檢查無誤后， 接入直流穩(wěn)壓電源， 調(diào)節(jié)輸出電壓為表1-3 中所列數(shù)值，并將測量所得相應(yīng)的電流值記入表1-3 中。表 1-3U(V)05101520I(A)3. 測定理想電壓源的伏安特性實(shí)驗(yàn)采用直流穩(wěn)壓電源作為理想電壓源，因其內(nèi)阻在和外電路電阻相比可以忽略不計(jì)的情況下， 其輸出電壓基本維持不變， 可以把直流穩(wěn)壓電源視為理想電壓源，按圖1-7接線，其中 R1200為限流電阻

8、， R2 作為穩(wěn)壓電源的負(fù)載。+-R 1+A2 00E10VVR 21 00-62 0-圖 1-7接入直流穩(wěn)壓電源，并調(diào)節(jié)輸出電壓E10V ，由大到小改變電阻 R2 的阻感謝下載載精品值，使其分別等于620、510、390、 300、200、 100，將相應(yīng)的電壓、電流數(shù)值記入表1-4 中。表 1-4R2 ()620510390300200100U(V)I (mA )4. 測定實(shí)際電壓源的伏安特性+-m AEVR100-62 05 1圖 1-8首先選取一個(gè) 51的電阻，作為直流穩(wěn)壓電源的內(nèi)阻與穩(wěn)壓電源串聯(lián)組成一個(gè)實(shí)際電壓源模型， 其實(shí)驗(yàn)線路如圖1-8 所示。其中負(fù)載電阻仍然取620、510 、

9、390 、300 、200 、100 各值。實(shí)驗(yàn)步驟與前項(xiàng)相同，測量所得數(shù)據(jù)填入表 1-5 中。表 1-5感謝下載載精品R()開路 620510390300200100U(V)10I (mA )0五、思考題有一個(gè)線性電阻 R =200，用電壓表、電流表測電阻 R ，已知電壓表內(nèi)阻RV =10K，電流表內(nèi)阻 RA =0.2，問電壓表與電流表怎樣接法其誤差較?。苛?、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 用坐標(biāo)紙畫出各元件的伏安特性曲線，并作出必要的分析。2. 回答思考題，并畫出測量電路圖。感謝下載載精品實(shí)驗(yàn)二基爾霍夫定律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 驗(yàn)證基爾霍夫電流、電壓定律，加深對基爾霍夫定律的理解。2. 加深對電流、電壓參考

10、方向的理解。二、實(shí)驗(yàn)原理基爾霍夫定律是集總電路的基本定律。它包括電流定律和電壓定律?；鶢柣舴螂娏鞫桑?KCL）：在集總電路中，任何時(shí)刻，對任一節(jié)點(diǎn)，所有支路電流的代數(shù)和恒等于零。基爾霍夫電壓定律（KVL ）：在集總電路中，任何時(shí)刻，沿任一回路所有支路電壓的代數(shù)和恒等于零。三、儀器設(shè)備1.電路分析實(shí)驗(yàn)箱一臺2.直流毫安表二只3.數(shù)字萬用表一臺感謝下載載精品AR 1R 2I 1I2CDR 3I 3E 1E 2B圖 2-1四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1. 實(shí)驗(yàn)前先任意設(shè)定三條支路的電流參考方向，可采用如圖 2-1 中 I 1 、I 2 、I3所示。2. 按圖 2-1 所示接線。3. 按圖2-1分別將 E1

11、、 E2 兩路直流穩(wěn)壓電源接入電路，令E1 =3V ，E2=6V ，R11K、R21K、R31K。4. 將直流毫安表串聯(lián)在 I 1 、 I 2 、 I 3 支路中（注意：直流毫安表的 “ + 、”極與電流的參考方向）5. 確認(rèn)連線正確后，再通電，將直流毫安表的值記錄在表2-1 內(nèi)。6. 用數(shù)字萬用表分別測量兩路電源及電阻元件上的電壓值， 記錄在表 2-1內(nèi)表 2-1被測量I 1 (mA)I 2 (mA)I 3 (mA)U R1(V)U R2 (V)U R 3 (V)計(jì)算量感謝下載載精品測量值相對誤差五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 選定實(shí)路電路中的任一個(gè)節(jié)點(diǎn)，將測量數(shù)據(jù)代入基爾霍夫電流定律加以驗(yàn)證。2.

12、選定實(shí)驗(yàn)電路中的任一閉合電路，將測量數(shù)據(jù)代入基爾霍夫電壓定律，加以驗(yàn)證。3. 將計(jì)算值與測量值比較，分析誤差原因。感謝下載載精品實(shí)驗(yàn)三疊加定理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 驗(yàn)證疊加定理2. 正確使用直流穩(wěn)壓電源和萬用電表。二、實(shí)驗(yàn)原理疊加原理不僅適用于線性直流電路，也適用于線性交流電路，為了測量方便，我們用直流電路來驗(yàn)證它。疊加原理可簡述如下：在線性電路中，任一支路中的電流（或電壓）等于電路中各個(gè)獨(dú)立源分別單獨(dú)作用時(shí)在該支電路中產(chǎn)生的電流（或電壓）的代數(shù)和，所謂一個(gè)電源單獨(dú)作用是指除了該電源外其他所有電源的作用都去掉，即理想電壓源所在處用短路代替，理想電流源所在處用開路代替，但保留它們的內(nèi)阻， 電路結(jié)構(gòu)也

13、不作改變。由于功率是電壓或電流的二次函數(shù)，因此疊加定理不能用來直接計(jì)算功率。例如在圖 3-1 中I1I 1I 1I 2I 2I 2I 3I 3I 3感謝下載載精品顯然PR1I1 2R1I1 2R1121212RRRRRR''""I1I2I2I2I1I1+I3+'"+E13E2=E1I33+I33E2RRR-圖 3-1三、儀器設(shè)備1.電路分析實(shí)驗(yàn)箱一臺2.直流毫安表二只3.數(shù)字萬用表一臺四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟實(shí)驗(yàn)線路如圖 3-2 所示表 3-1實(shí)驗(yàn)值計(jì)算值I 3 (mA)U R1(V)U R 2 (V)U R3 (V)I 3 (mA)U R1 (

14、V)U R2 (V)U R3 (V)E1 、E2同 時(shí)作用E1 單獨(dú) 作感謝下載載精品用E2單 獨(dú)作用1 實(shí)驗(yàn)箱電源接通220V 電源，調(diào)節(jié)輸出電壓，使第一路輸出端電壓 E1 =10V ；第二路輸出端電壓 E2 =6V ，（須用萬用表重新測定） ，斷開電源開關(guān)待用。按圖 3-2 接線， R4 R3 調(diào)到 1K，經(jīng)教師檢查線路后，再接通電源開關(guān)。2 測量 E1 、 E2 同時(shí)作用和分別單獨(dú)作用時(shí)的支路電流I 3 ，并將數(shù)據(jù)記入表格 3-1 中。注意：一個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)，另一個(gè)電源需從電路中取出，并將空出的兩點(diǎn)用導(dǎo)線連起來。還要注意電流（或電壓）的正、負(fù)極性。（注意：用指針表時(shí)，凡表針反偏的表示該

15、量的實(shí)際方向與參考方向相反，應(yīng)將表針反過來測量，數(shù)值取為負(fù)值！）3 選一個(gè)回路，測定各元件上的電壓，將數(shù)據(jù)記入表格3-1 中。I 1I 3AAR11K I2 R21 K R 3510 1 kR4+E 1E 2-B1 0V6 V感謝下載載精品圖 3-2五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證支路的電流是否符合疊加原理，并對實(shí)驗(yàn)誤差進(jìn)行適當(dāng)分析。2. 用實(shí)測電流值、電阻值計(jì)算電阻 R3 所消耗的功率為多少？能否直接用疊加原理計(jì)算？試用具體數(shù)值說明之。感謝下載載精品實(shí)驗(yàn)四戴維南定理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 驗(yàn)證戴維南定理2. 測定線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)的外特性和戴維南等效電路的外特性。二、實(shí)驗(yàn)原理戴維南定理指出：任

16、何一個(gè)線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)，對于外電路而言，總可以用一個(gè)理想電壓源和電阻的串聯(lián)形式來代替，理想電壓源的電壓等于原一端口的開路電壓 U oc ，其電阻（又稱等效內(nèi)阻）等于網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立源置零時(shí)的入端等效電阻 Req，見圖 4-1 。線性有源二端網(wǎng)絡(luò)+被U oc測a電-bR eq路acGR 1+R 2E-bdR圖 4-1圖 4-21. 開路電壓的測量方法方法一：直接測量法。當(dāng)有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效內(nèi)阻Req 與電壓表的內(nèi)阻 Rv 相比可以忽略不計(jì)時(shí)，可以直接用電壓表測量開路電壓。感謝下載載精品方法二：補(bǔ)償法。其測量電路如圖4-2 所示， E 為高精度的標(biāo)準(zhǔn)電壓源，R 為標(biāo)準(zhǔn)分壓電阻箱，G 為高靈敏度的檢

17、流計(jì)。調(diào)節(jié)電阻箱的分壓比，c 、 d兩端的電壓隨之改變，當(dāng) U cdU ab 時(shí)，流過檢流計(jì) G 的電流為零，因此U ab U cdR2E KER1 R2式中 KR2為電阻箱的分壓比。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)電壓E 和分壓比 K 就可求R2R1得開路電壓 U ab ，因?yàn)殡娐菲胶鈺r(shí) I G0 ，不消耗電能，所以此法測量精度較高。2. 等效電阻 Req 的測量方法對于已知的線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)，其入端等效電阻Req 可以從原網(wǎng)絡(luò)計(jì)算得出，也可以通過實(shí)驗(yàn)測出，下面介紹幾種測量方法：方法一：將有源二端網(wǎng)絡(luò)中的獨(dú)立源都去掉，在ab 端外加一已知電壓 U ，測量一端口的總電流I 總 ，則等效電阻 ReqU 。I總實(shí)際的電

18、壓源和電流源都具有一定的內(nèi)阻，它并不能與電源本身分開，因此在去掉電源的同時(shí)， 也把電源的內(nèi)阻去掉了， 無法將電源內(nèi)阻保留下來， 這將影響測量精度，因而這種方法只適用于電壓源內(nèi)阻較小和電流源內(nèi)阻較大的情況。方法二：測量 ab 端的開路電壓 U oc 及短路電流 I sc 則等效電阻感謝下載載精品U ocReqI sc這種方法適用于ab 端等效電阻 Req 較大，而短路電流不超過額定值的情形，否則有損壞電源的危險(xiǎn)。被測電路aa+U oc-R LVR LUR eqbb圖 4-3圖 4-4方法三：兩次電壓測量法測量電路如圖4-3 所示，第一次測量ab 端的開路 U oc ，第二次在 ab 端接一已知電

19、阻 RL （負(fù)載電阻），測量此時(shí) a 、 b 端的負(fù)載電壓 U ，則 a 、 b 端的等效電阻 Req 為：ReqU oc1 RLU第三種方法克服了第一和第二種方法的缺點(diǎn)和局限性，在實(shí)際測量中常被采用。3. 如果用電壓等于開路電壓 U oc 的理想電壓源與等效電阻 Req 相串聯(lián)的電路（稱為戴維南等效電路，參見圖4-4 ）來代替原有源二端網(wǎng)絡(luò)，則它的外特性 Uf ( I ) 應(yīng)與有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性完全相同。實(shí)驗(yàn)原理電路見圖4-5b 。感謝下載載精品ACNm AQm AI 3R 51 00R 1R 2R3510 R 31 K1 K5 10VR c qR LR LR 61 KV+1 KR41KE

20、 1E 2R4-1 0V6 VQ'+U ocM-B(a)(b)圖 4-5三、預(yù)習(xí)內(nèi)容在圖 4-5(a) 中設(shè) E1 =10V ， E2 =6V ， R1R2 =1K，根據(jù)戴維南定理將AB 以左的電路化簡為戴維南等效電路。即計(jì)算圖示虛線部分的開路電壓U oc ，等效內(nèi)阻 Req 及 A 、 B 直接短路時(shí)的短路電流I sc 之值，填入自擬的表格中。四、儀器設(shè)備1.電路分析實(shí)驗(yàn)箱一臺2.直流毫安表一只3.數(shù)字萬用表一臺五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟感謝下載載精品1. 用戴維南定理求支路電流 I 3測定有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓U oc 和等效電阻 Req按圖 4-5(a) 接線，經(jīng)檢查無誤后， 采用直接測

21、量法測定有源二端網(wǎng)絡(luò)的開路電壓 U oc 。電壓表內(nèi)阻應(yīng)遠(yuǎn)大于二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻Req 。用兩種方法測定有源二端網(wǎng)絡(luò)的等效電阻ReqA. 采用原理中介紹的方法二測量：首先利用上面測得的開路電壓U oc 和預(yù)習(xí)中計(jì)算出的Req 估算網(wǎng)絡(luò)的短路電流 I sc 大小，在 I sc 之值不超過直流穩(wěn)壓電源電流的額定值和毫安表的最大量限的條件下，可直接測出短路電流， 并將此短路電流I sc 數(shù)據(jù)記入表格4-1 中。B. 采用原理中介紹的方法三測量：接通負(fù)載電阻 RL ，調(diào)節(jié)電位器 R4 ，使 RL =1K，使毫安表短接，測出此時(shí)的負(fù)載端電壓 U ，并記入表格 4-1 中。表 4-1項(xiàng)目U oc （V）U

22、 （V）I sc (mA)Req （）數(shù)值取 A、 B 兩次測量的平均值作為Req （ I 3 的計(jì)算在實(shí)驗(yàn)報(bào)告中完成）2. 測定有源二端網(wǎng)絡(luò)的外特性調(diào)節(jié)電位器 R4 即改變負(fù)載電阻RL 之值，在不同負(fù)載的情況下，測量相應(yīng)的負(fù)載端電壓和流過負(fù)載的電流，共取五個(gè)點(diǎn)將數(shù)據(jù)記入自擬的表格中。測量感謝下載載精品時(shí)注意，為了避免電表內(nèi)阻的影響， 測量電壓 U 時(shí)，應(yīng)將接在 AC 間的毫安表短路，測量電流 I 時(shí)，將電壓表從 A 、B 端拆除。若采用萬用表進(jìn)行測量，要特別注意換檔。3. 測定戴維南等效電路的外特性。將另一路直流穩(wěn)壓電源的輸出電壓調(diào)節(jié)到等于實(shí)測的開路電壓U oc 值，以此作為理想電壓源，調(diào)節(jié)

23、電位器R6 ，使 R5R6Req ，并保持不變，以此作為等效內(nèi)阻，將兩者串聯(lián)起來組成戴維南等效電路。按圖4-5(b) 接線，經(jīng)檢查無誤后，重復(fù)上述步驟測出負(fù)載電壓和負(fù)載電流，并將數(shù)據(jù)記入自擬的表格中。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 應(yīng)用戴維南定理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算 R3 支路的電流 I 3 ，并與計(jì)算值進(jìn)行比較。2. 在同一坐標(biāo)紙上作出兩種情況下的外特性曲線，并作適當(dāng)分析。判斷戴維南定理的正確性。感謝下載載精品實(shí)驗(yàn)五運(yùn)算放大器和受控源一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 獲得運(yùn)算放大器有源器件的感性認(rèn)識。2. 測試受控源特性，加深對它的理解，二、實(shí)驗(yàn)說明1. 運(yùn)算放大器是一種有源三端元件，圖5-1(a) 為運(yùn)放的電路符號。

24、ai a = 0i oi a+i bO+b+U a +i b = 0A ( U a- U b )U oU bU o-(a)(b)圖 5-1它有兩個(gè)輸入端，一個(gè)輸出端和一個(gè)對輸入和輸出信號的參考地線端?！? ”端稱為非倒相輸入端，信號從非倒相輸入端輸入時(shí)，輸出信號與輸入信號對參考地線端來說極性相同。 “”端稱為倒相輸入端，信號從倒相輸入端輸入時(shí)，輸出信號與輸入信號對參考地線端來說極性相反。運(yùn)算放大器的輸出端電壓感謝下載載精品u0A(ubua )其中 A 是運(yùn)算放大器的開環(huán)電壓放大倍數(shù)。 在理想情況下， A 和輸入電阻 Rin 均為無窮大，因此有ubuaibub0， i aua0RinRin上述式

25、子說明：（1 ）運(yùn)算放大器的“ + ”端與“”端之間等電位，通常稱為“虛短路” 。（2 ）運(yùn)算放大器的輸入端電流等于零。稱為“虛斷路”。此外，理想運(yùn)算放大器的輸出電阻為零。這些重要性質(zhì)是簡化分析含運(yùn)算放大器電路的依據(jù)。除了兩個(gè)輸入端、一個(gè)輸出端和一個(gè)參考地線端外，運(yùn)算放大器還有相對地線端的電源正端和電源負(fù)端。 運(yùn)算放大器的工作特性是在接有正、 負(fù)電源（工作電源）的情況下才具有的。運(yùn)算放大器的理想電路模型為一受控電源。如圖 5-1(b) 所示。在它的外部接入不同的電路元件可以實(shí)現(xiàn)信號的模擬運(yùn)算或模擬變換，它的應(yīng)用極其廣泛。含有運(yùn)算放大器的電路是一種有源網(wǎng)絡(luò)，在電路實(shí)驗(yàn)中主要研究它的端口特性以了解

26、其功能。本次實(shí)驗(yàn)將要研究由運(yùn)算放大器組成的幾種基本受控源電路。2. 圖 5-2 所示的電路是一個(gè)電壓控制型電壓源（vcvs ）。由于運(yùn)算放大器感謝下載載精品的“ + ”和“”端為虛短路，有uaubu1U b+U a+ubu1i R1故i R2U 1R 1R2R2U 2i R2R 2-又因i R1i R2-所以u2i R1 R1i R2 R2圖 5-2i R2 (R1R2 )+u1(R1U 1U 1U 2R2 )-R2-1R1u1圖 5-3R2即運(yùn)算放大器的輸出電壓u2 受輸入電壓 u1 的控制，它的理想電路模型如圖5-3 所示。其電壓比u2R1u11R2無量綱，稱為電壓放大倍數(shù)。該電路是一個(gè)非

27、倒相比例放大器，其輸入和輸出端鈕有公共接地點(diǎn)。這種聯(lián)接方式稱為共地聯(lián)接。3. 將圖 5-2 電路中的 R1 看作一個(gè)負(fù)載電阻，這個(gè)電路就成為一個(gè)電壓控制型電流源 (vccs) 如圖 5-4 所示，運(yùn)算放大器的輸出電流i suau1i RRR感謝下載載精品U bi S+U a+U 2R LU 1-U 1g m U 1R LRi R-圖 5-4圖 5-5即 i s 只受運(yùn)算放大器輸入電壓u1的控制，與負(fù)載電阻 RL 無關(guān)。圖 5-5 是它的理想電路模型。比例系數(shù)：i s1g mRu1g m 具有電導(dǎo)的量綱稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。圖 5-4所示電路中，輸入、輸出無公共接地點(diǎn)，這種聯(lián)接方式稱為浮地聯(lián)接。4. 一

28、個(gè)簡單的電流控制型電壓源 (ccvs) 電路如圖 5-6 所示。由于運(yùn)算放大器的“ + ”端接地，即 ub0 ，所以“”端電壓ua 也為零，在這種情況下，運(yùn)算放大器的“”端稱為“虛地點(diǎn)” ，顯然流過電阻 R 的電流即為網(wǎng)絡(luò)輸入端口電流 i1 ，運(yùn)算放大器的輸出電壓u2i1 R ，它受電流 i1 所控制。圖 5-7 是它的理想電路模型。其比例系數(shù)：r mu2Ri1rm 具有電阻的量綱、稱為轉(zhuǎn)移電阻，聯(lián)接方式為共地聯(lián)接。感謝下載載精品i 1Ri 1i 1U a+U 2U br m i 1+-U 2-圖 5-6圖 5-75. 運(yùn)算放大器還可構(gòu)成一個(gè)電流控制電流源 (cccs) 如圖 5-8 所示，由

29、于uci R2 R2i1 R2i R3ucR2R3i1R3i s i R2i R3i1 i1R2R31 R2 i1 R3i R2R 2C i Si 1i 1+U2RL+-I 1RU 1i R3R 3-圖 5-8圖 5-9即輸出電流 iS 受輸入端口電流 i1 的控制，與負(fù)載電阻RL 無關(guān)。它的理想電感謝下載載精品路模型如圖 5-9 所示。其電流比i SR2i11R3無量綱稱為電流放大系數(shù)。這個(gè)電路實(shí)際上起著電流放大的作用，聯(lián)接方式為浮地聯(lián)接。6. 本次實(shí)驗(yàn)中，受控源全部采用直流電源激勵(lì)（輸入） ，對于交流電源激勵(lì)和其它電源激勵(lì)， 實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全相同。 由于運(yùn)算放大器的輸出電流較小， 因此測量電壓

30、時(shí)必須用高內(nèi)阻電壓表，如用萬用表等。+m A- I S+三、儀器設(shè)備1KR1U 1-U 21.電路分析實(shí)驗(yàn)箱一臺1 KR 2-2.直流毫安表二只3.數(shù)字萬用表一臺圖 5-10四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1. 測試電壓控制電壓源和電壓控制電流源特性。實(shí)驗(yàn)線路及參數(shù)如圖 5-10 所示。表 5-1給定值U 1（V）00.511.522.5感謝下載載精品測量值U 2（V）vcvs/計(jì)算值測量值I S (mA)vccsg m (s)/計(jì)算值電路接好后，先不給激勵(lì)電源U 1 ,將運(yùn)算放大器“ + ”端對地短路，接通實(shí)驗(yàn)箱電源工作正常時(shí)，應(yīng)有U2=0 和IS=0。接入激勵(lì)電源 U 1 ，取 U 1 分別為 0.5V

31、 、 1V 、 1.5V 、 2V 、 2.5V （操作時(shí)每次都要注意測定一下），測量 U 2 及 I S 值并逐一記入表5-1 中保持 U 1 為 1.5 伏，改變 R1 （即 RL ）的阻值，分別測量 U 2 及 I S 值并逐一記入表 5-2 中。表 5-2給定值R1 （K）12345測量值U 2（V）vcvs計(jì)算值測量值I S (mA)vccs計(jì)算值gm (s)核算表 5-1 和表 5-2 中的各和 g m 值，分析受控源特性。2. 測試電流控制電壓源特性實(shí)驗(yàn)電路如圖 5-11所示，輸入電流由電壓源 U S 與串聯(lián)電阻 Ri 所提供。RR i+1K-m Ai 1+感謝下載載U SU 2

32、1.5V-精品圖 5-11給定 R 為 1K， U S 為 1.5V ，改變 Ri 的阻值，分別測量I 1 和 U 2 的值，并逐一記錄于表5-3 中，注意 U 2 的實(shí)際方向。表 5-3給定值Ri（K）12345測量值I 1（ mA ）U2 （V）計(jì)算值rm （ ）保持 U S 為 1.5V ，改變 Ri 為 1K的阻值，分別測量I 1 和 U 2 的值，并逐一記錄于表 5-4 中。給定值測量值計(jì)算值表 5-4R（K）12345I 1 （ mA ）U 2（V）rm （）感謝下載載精品核算表 5-3 和表 5-4 中的各 rm 值，分析受控源特性。3. 測試電流控制電流源特性，R 2+m AR

33、 i +1Ki 2-R L實(shí)驗(yàn)電路及參數(shù)如圖 5-12 所m Ai 1示。U S1 KR 3 給定 U S 為 1.5 伏， Ri 為 3千歐， R2 和 R3 為 1 千歐，負(fù)載分別取 0.5 千歐、 2 千歐、 3千圖 5-12歐逐一測量并記錄I 1 及 I 2 的數(shù)值。保持 U S 為 1.5 伏， RL 為 1 千歐， R2 和 R3 為 1 千歐，分別取 Ri 為 3 千歐、 2.5 千歐、 2 千歐、 1.5 千歐、 1 千歐，逐一測量并記錄I 1 及 I 2 的數(shù)值。保持 U S 為 1.5 伏， RL 為 1 千歐、 Ri 為 3 千歐，分別取 R2 （或 R3 ）為 1千歐、 2 千歐、 3 千歐、 4 千歐、 5 千歐，逐一測量并記錄I 1 及 I 2 的數(shù)值。以上各實(shí)驗(yàn)記錄表格仿前自擬。核算各種電路參數(shù)下的值，分析受控源特性。五、注意事項(xiàng)1. 實(shí)驗(yàn)電路確認(rèn)無誤后，方可接通電源，每次在運(yùn)算放大器外部換接電路元件時(shí)，必須先斷開電源。感謝下載載精品2. 實(shí)驗(yàn)中，作受控源的運(yùn)算放大器輸出端不能與地端短接。3. 做電流源實(shí)驗(yàn)時(shí)，不要使電流源負(fù)載開路。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1. 整理各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并從原理上加以討論和說明。2. 寫出通過實(shí)驗(yàn)對實(shí)際受控源特性所加深的認(rèn)識。3.