实验四、受控源实验

实验四、受控源实验深圳大学机电与控制工程学院自动化教学实验中心一、实验目的1．加深对受控源的理解；2．熟悉由运算放大器组成受控源电路的分析方法，了解运算放大器的应用；3．掌握受控源特性的测量方法。二、实验原理受控源向外电路提供的电压或电流是受其它支路的电压或电流控制，因而受控源是双口元件：一个为控制端口，或称输入端口，输入控制量（电压或电流），另一个为受控端口或称输出端口，向外电路提供电压或电流。受控端口的电压或电流，受控制端口的电压或电流的控制。二、实验原理根据控制变量与受控变量的不同组合，受控源可分为四类：（1）电压控制电压源（VCVS）如图8－1(a)所示，其特性为：其中：称为转移电压比（即电压放大倍数）。12uu12uu二、实验原理（2）电压控制电流源（VCCS）如图8－1(b)所示，其特性为：其中：称为转移电导。12ugi12muig二、实验原理（3）电流控制电压源（CCVS）如图8－1(c)所示，其特性为：其中：称为转移电阻。12iru12iur二、实验原理（4）电流控制电流源（CCCS）如图8－1(d)所示，其特性为：其中：称为转移电流比（即电流放大倍数）。12ii12ii二、实验原理本次实验利用运算放大器组成的受控源；运算放大器的电路符号如图8－2所示，具有两个输入端：同相输入端ｕ＋和反相输入端ｕ－，一个输出端ｕｏ对于理想运算放大器，放大倍数A为∞，输入电阻为∞，输出电阻为0，由此可得出两个特性：特性1：ｕ＋＝ｕ－；(虚短，即两输入端的电势相等)特性2：ｉ＋＝ｉ－＝０。（虚断，即输入端电流不进出运算放大器）运算放大器运算放大器需要正负12V供电才能正常工作运算放大器的接地端，和0V等效使用运算放大器前必须保证对放大器进行正负12V供电，注意要与电源模块共地做负载特性时据需用到的负载电阻RL在此元件箱中选取做负载特性时据需用到的负载电阻RL在此元件箱中选取请注意各接线孔位旁边的数字标号，后面实验接线中需用到！三、实验内容1、电压控制电压源（VCVS）要由运算放大器的特性1可知：则由运算放大器的特性2可知：得：1uuu11R1Rui212R2RuuiR2R1ii1122)1(uRRu取：R1＝10K，R2＝20K。则：u2=3u1iR1iR2u1u2R1=10kR2=20kV三、实验内容1、电压控制电压源（VCVS）接线方法：将板子上运放的7号端与10k电阻的5号端相连，5号与11号、6号与10号、12号与9号分别相连；输入电压由8号端与10号端接入，其中，8号接正，10号接地；输出电压为9号端与10号端，其中，9号接正，10号接地。三、实验内容接线后的实物图三、实验内容1、电压控制电压源（VCVS）（1）测试VCVS的转移特性u2=f（u1）调节恒压源输出电压u1（以电压表读数为准），用电压表测量对应的输出电压u2，将数据记入表8－5中。数据处理：画出转移特性曲线，分析数据间的关系iR1iR2u1u2R1=10kR2=20kV表8－5测输入电压测输出电压三、实验内容1、电压控制电压源（VCVS）（2）测试VCVS的负载特性U2=f（RL）保持u1＝2V，负载电阻RL用电阻箱，并调节其大小，用电压表测量对应的输出电压u2，将数据记入表8－6中。数据处理：画出负载特性曲线，分析数据间的关系表8－6三、实验内容2、电压控制电流源（VCCS）要由运算放大器的特性1可知：则由运算放大器的特性2可得：1uuu取：R1＝10k，则：i2=u1/10k11RRui11R2RuiiAi2u1R1=10k三、实验内容2、电压控制电流源（VCCS）接线方法：将板子上运放的7号端与10k电阻的5号端相连，6号与10号、5号与9号分别相连；输入电压由8号端与10号端接入，其中，8号接正，10号接地；输出电流为9号端与5号端，其中，9号接正，5号接地。三、实验内容2、电压控制电流源（VCCS）（1）测试VCCS的转移特性i2=f（u1）调节恒压源输出电压u1（以电压表读数为准），用电流表测量对应的输出电流i2，将数据记入表8－1中。数据处理：画出转移特性曲线，分析数据间的关系Ai2u1R1=10k表8－1三、实验内容2、电压控制电流源（VCCS）（２）测试VCCS的负载特性i2=f（RL）保持u1＝2V，负载电阻RL用电阻箱，并调节其大小，用电流表测量对应的输出电流i2，将数据记入表8－2中。数据处理：画出负载特性曲线，分析数据间的关系表8－2三、实验内容3、电流控制电压源（CCVS）要由运算放大器的特性1可知：则由运算放大器的特性2可得：则：0uu取：R1＝10k，则：u2=i1*10kRRiu21Rii12Riu三、实验内容3、电流控制电压源（CCVS）接线方法：将板子上运放的7号端与10k电阻的5号端相连，6号与9号、8号与10号分别相连；输入电压由7号端与10号端接入，其中，7号接正，10号接地；输出电流为9号端与10号端，其中，9号接正，10号接地。三、实验内容3、电流控制电压源（CCVS）(1)测试CCVS的转移特性u2=f（i1）调节恒流源输出电流i1（以电流表读数为准），用电压表测量对应的输出电压u2，将数据记入表8－3中。数据处理：画出转移特性曲线，分析数据间的关系表8－3三、实验内容3、电流控制电压源（CCVS）（２）测试CCVS负载特性u２=f（RL）保持i1＝0.2mA，负载电阻RL用电阻箱，并调节其大小，用电压表测量对应的输出电压u2，将数据记入表8－4中。数据处理：画出负载特性曲线，分析数据间的关系表8－4三、实验内容4、电流控制电流源（CCCS）要由运算放大器的特性1可知：则由运算放大器的特性2可得：则：0uu取：R1＝10k，R2＝20k，则：i2=-1.5i12212R1iRRRi1R1ii1212)1(iRRi注意，此交叉点是不连接在一起的！！！三、实验内容4、电流控制电流源（CCCS）接线方法：将板子上运放的8号端与10k电阻的5号端相连，6号与11号、12号与10号、7号与10号、分别相连；输入电流由8号端与10号端接入，其中，8号接正，10号接地；输出电流为9号端与11号端，其中，9号接正，11号接地。三、实验内容4、电流控制电流源（CCCS）（1）测试CCCS的转移特性i2=f（i1）调节恒流源输出电流i1（以电流表读数为准），用电流表测量对应的输出电流i2，将数据记入表8－7中。数据处理：画出转移特性曲线，分析数据间的关系表8－7三、实验内容4、电流控制电流源（CCCS）（２）测试CCCS的负载特性i２=f（RL）保持i1＝0.2mA，负载电阻RL用电阻箱，并调节其大小，用电流表测量对应的输出电流i2，将数据记入表8－8中。数据处理：画出负载特性曲线，分析数据间的关系表8－8