電路基礎(chǔ)實驗-受控源特性的研究實驗報告

1、 1 指導(dǎo)教師： 王吉英 2009 年 10 月 30 日 計算機科學(xué)與技術(shù) 學(xué)院 姓名： 鐘超 學(xué)號： PB06013012 姓名： 李杰 學(xué)號： PB05210127 實驗?zāi)康膶嶒災(zāi)康?1. 熟悉四種受控源的基本特性。 2. 掌握受控源轉(zhuǎn)移參數(shù)的測試方法。 實驗設(shè)備實驗設(shè)備 1. 直流穩(wěn)壓電源 2. 函數(shù)信號發(fā)生器 3. 數(shù)字萬用表 4. 受控源實驗板 5. 電阻箱 實驗內(nèi)容及接線圖實驗內(nèi)容及接線圖 1. VCVS 的轉(zhuǎn)移特性 21 ( )uf u和負(fù)載特性 2 ( ) L uf i研究 （1）按圖 1 接線，輸入端接信號發(fā)生器，調(diào)節(jié)信號發(fā)生器的輸出波形為正弦波。輸出端接示波器， 觀察示波

2、器上顯示的波形，畫出轉(zhuǎn)移特性 21 ( )uf u曲線 圖 1 在轉(zhuǎn)移特性曲線的線性部分標(biāo)出 2 1 u u ，并計算相對誤差。 （2）按圖 1 接線，保持 1 2uV，接上負(fù)載 L R，調(diào)節(jié) L R，測量出相應(yīng)的 2 u值，計算 L i。數(shù)據(jù)填入 原始數(shù)據(jù)記錄部分的表格中。 UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA School of Computer Science & Technology, Hefei, Anhui, Peoples Republic of China, Zip Code: 230027 受控源特性的研究受控源特性的研究

3、實驗報告實驗報告 2 畫出負(fù)載特性 2 ( ) L uf i曲線。 2. VCCS 的轉(zhuǎn)移特性 21 ( )if u的研究 按圖 2 接線，固定1 L Rk，調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓，測量相應(yīng)的 1 u和 2 u，計算出 2 i（注意參考 方向） 。數(shù)據(jù)填入原始數(shù)據(jù)記錄部分的表格中。 圖 2 畫出轉(zhuǎn)移特性 21 ( )if u曲線，在其線性部分標(biāo)出 2 1 m i g u ，并計算相對誤差。 3. CCVS 的轉(zhuǎn)移特性 21 ( )uf i的研究 按圖 3 接線， 調(diào)節(jié)穩(wěn)壓電源的輸出電壓， 測量相應(yīng)的 1 u和 2 u值。 數(shù)據(jù)填入原始數(shù)據(jù)記錄部分的表格中。 圖 3 畫出轉(zhuǎn)移特性 21 ( )u

4、f i曲線，在其線性部分標(biāo)出 2 1 m u r i ，并計算相對誤差。 實驗數(shù)據(jù)及處理實驗數(shù)據(jù)及處理 1. 實驗數(shù)據(jù)：見原始數(shù)據(jù)部分。 2. 數(shù)據(jù)處理 3 （1） VCVS 的轉(zhuǎn)移特性 21 ( )uf u和負(fù)載特性 2 ( ) L uf i a) 轉(zhuǎn)移特性 畫出轉(zhuǎn)移特性 21 ( )uf u曲線：見原始數(shù)據(jù)記錄部分。 b) 負(fù)載特性 i. 計算 L i值 ( ) L R 50 70 100 200 300 400 500 1000 2000 2( ) u V 0.76 1.043 1.481 2.952 4.002 4.003 4.003 4.005 4.005 () L i mA 0.0

5、152 0.0149 0.01481 0.01476 0.01334 0.01001 0.00801 0.004 0.002 ii. 畫出負(fù)載特性 2 ( ) L uf i曲線 0.0000.0030.0060.0090.0120.0150.018 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 u2(V) iL(mA) （2） VCCS 的轉(zhuǎn)移特性 21 ( )if u的研究 a) 計算 2 i值 1( ) u V 2( ) u V ( ) R u V 2( )i mA 4 0.976 0.097 0.973 0.097 1.987 0.197 1.977 0.197

6、 3.050 0.302 3.042 0.302 4.005 0.397 4.000 0.397 4.989 0.494 4.984 0.494 6.049 0.600 6.045 0.600 6.997 0.694 6.988 0.694 8.036 0.797 8.029 0.797 8.998 0.891 8.993 0.891 9.989 0.990 9.979 0.990 10.978 1.089 10.970 1.089 11.938 1.184 11.928 1.184 12.933 1.243 12.532 1.243 14.007 1.243 12.532 1.243 -0.

7、979 -0.097 -0.977 -0.097 -1.99 -0.197 -1.984 -0.197 -3.022 -0.299 -3.017 -0.299 -4.064 -0.401 -4.057 -0.401 -4.996 -0.495 -4.992 -0.495 -5.995 -0.593 -5.991 -0.593 -7.043 -0.697 -7.026 -0.697 -8.012 -0.793 -8.003 -0.793 -9.004 -0.892 -8.999 -0.892 -9.991 -0.990 -9.982 -0.990 -10.977 -1.088 -10.971 -

8、1.088 -11.941 -1.111 -11.204 -1.111 -12.968 -1.111 -11.204 -1.111 -13.976 -1.111 -11.204 -1.111 b) 用 1 u畫出轉(zhuǎn)移特性 21 ( )if u曲線 5 -15-12-9-6-303691215 -1.5 -1.2 -0.9 -0.6 -0.3 0.0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 i2(mA) u1(V) c) 線性部分?jǐn)M合的結(jié)果： 5 9.909 10 m gS 8 1.710 10 m g S 5 (9.9090.002) 10 m gS d) 用 1 u計算 2 1 m i g

9、u 的相對誤差 m g的理論值應(yīng)為 4 11 ()1 10 10 m gS Rk 理論 根據(jù)在實驗中得到的測量結(jié)果計算所得的值為 5 9.909 10 m gS 實驗 （） 兩者的相對誤差為 45 4 1 109.909 10 0.910% 1 10 mm m ggSS gS 理論實驗 理論 （）（）（） = （） e) 用 R u繪制轉(zhuǎn)移特性 2 () R if u曲線 6 -15-12-9-6-303691215 -1.5 -1.2 -0.9 -0.6 -0.3 0.0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 i1(mA) uR(v) f) 線性部分?jǐn)M合得到的結(jié)果 5 9.918 10 m

10、 gS 8 1.197 10 m g S 5 (9.9180.001) 10 m gS g) 用 R u計算 2 m R i g u 的相對誤差 m g的理論值應(yīng)為 4 11 ()1 10 10 m gS Rk 理論 根據(jù)在實驗中得到的測量結(jié)果計算所得的值為 5 9.918 10 m gS 實驗 （） 兩者的相對誤差為 45 4 1 109.918 10 0.820% 1 10 mm m ggSS gS 理論實驗 理論 （）（）（） = （） h) 用 1 u和 R u計算出來的 m g及其誤差值是不相同的，應(yīng)該用哪個計算？理論上是都可以的，但 是這里要用 1 u得到的結(jié)果來計算。具體的論述見

11、“實驗討論”部分。 （3） CCVS 的轉(zhuǎn)移特性 21 ( )uf i的研究 7 a) 計算 1 i值 1( ) u V 1( ) R uV 2( ) u V 1( )i mA 0.990 0.989 -2.000 0.099 1.993 1.991 -4.043 0.1993 3.006 3.013 -6.069 0.3006 4.045 4.044 -8.186 0.4045 5.031 5.036 -10.155 0.5031 6.025 6.024 -12.176 0.6025 6.936 6.389 -12.362 0.6936 8.014 6.742 -12.360 0.8014

12、8.991 7.069 -12.357 0.8991 9.969 7.387 -12.355 0.9969 -1.032 -1.034 2.085 -0.1032 -2.030 -2.026 4.107 -0.203 -3.052 -3.057 6.165 -0.3052 -3.993 -3.992 8.083 -0.3993 -5.032 -5.038 10.165 -0.5032 -5.961 -5.959 12.059 -0.5961 -7.034 -6.905 13.830 -0.7034 -7.930 -7.199 13.826 -0.793 -8.991 -7.551 13.822

13、 -0.8991 -9.942 -7.862 13.822 -0.9942 b) 畫出轉(zhuǎn)移特性 21 ( )uf i曲線 8 -1.5-1.2-0.9-0.6-0.30.00.30.60.91.21.5 -15 -12 -9 -6 -3 0 3 6 9 12 15 u2(V) i1(mA) c) 線性部分?jǐn)M合的結(jié)果： 4 2.010 10 m r 67.11 m r 4 ( 2.0100.007) 10 m r d) 計算 2 1 m u r i 的相對誤差 m g的理論值應(yīng)為 4 2 (r )202 10 m Rk 理論 根據(jù)在實驗中得到的測量結(jié)果計算所得的值為 4 2.010 10 m r

14、 實驗 （ ） 兩者的相對誤差為 44 4 2 102.010 10 0.500% 2 10 mm m rr r 理論實驗 理論 （ ）（ ）（） = （ ） 實驗討論實驗討論 1. 對比實驗內(nèi)容 2 中分別用 1 u和 R u繪制的曲線和 m g的計算結(jié)果以及相對誤差的計算 9 可見用 1 u繪制的轉(zhuǎn)移特性曲線是符合實驗所要達(dá)到的預(yù)期要求的，但是用 R u繪制的曲線卻只是一條 簡單的直線。觀察數(shù)據(jù)可知，因為 1 u是手動調(diào)節(jié)的，所以其值在每組數(shù)據(jù)中都是變化的，并使得 2 u出現(xiàn)了 上限和下限。 但是 R u的值在 2 u出現(xiàn)上下限時， 其也出現(xiàn)上下限， 不再變化。 說明理論上本應(yīng)相等的 1

15、u和 R u 并不相等，這說明“虛短”并不是完全成立的，它只有在閾值范圍之內(nèi)是近似與 1 u相等。因此繪制出來的 曲線不相同。 所以， 我們不能因理論上的 “虛短” 而采用測量 R u代替 1 u而繪制曲線并進(jìn)行相關(guān)計算， 而只能采用 1 u。 2. 實驗中，使用運算放大器時要注意其輸出端，是不能與地短路的。另外輸入電流不能過大，應(yīng)為 幾十到幾百毫安之間。否則可能燒壞運放。 3. 本實驗中經(jīng)常犯的錯誤，是使用運放時，忘記給運算放大器加上直流電源（15V） ，這是學(xué)生在 剛開始做使用運放的實驗中經(jīng)常疏忽的地方。 回答思考題回答思考題 1. 受控源和獨立源有何異同？ 答：受控電流源和受控電壓源的電流值或電壓值是由外部相關(guān)電流或電壓來控制的，而獨立電流源和 獨立電壓源的電流或電壓值是其內(nèi)部固有的。本質(zhì)上，受控源是運放中端口電流電壓的關(guān)系所決定。其之 間的關(guān)系一般為簡單的數(shù)學(xué)比例。而獨立源是固有的某種能力轉(zhuǎn)化為電能，如干電池的化學(xué)能、風(fēng)力供電 中的機械能等。 2. 受控源的控制特性是否適合于交流信號？ 答：受控源的控制特性與信號種類無關(guān)，如電力系統(tǒng)中的電流互感器在電路分析中就可以看做一受控 電流源，其所使用的就是交流信號。 3. 寫出測量 CCCS 轉(zhuǎn)移特性的實驗步驟 答：實驗分為以下幾步： （1）連接如下的電路圖4： 圖 4 （2）測量 1 u和 2 u的