運(yùn)算放大器與受控電源

1、運(yùn)算放大器與受控電源,實(shí)驗(yàn)?zāi)康?加深對(duì)受控電源的理解 。 學(xué)習(xí)運(yùn)算放大器的使用方法，形成有源器件的概念 。 測(cè)量電壓控制型電流源和電壓源，電流控制型電流源和電壓源的特性,實(shí)驗(yàn)原理,電壓控制型電壓源（VCVS ）： 由于運(yùn)算放大器的輸入端“+”、“”為虛短 路，所以 又由于運(yùn)算放大器的虛斷特性，故有： 考慮以上關(guān)系有,即運(yùn)算放大器的輸出電壓u2受輸入電壓u1的控制，其 電壓比為： ， 稱為電壓放大系數(shù)。該電路是一個(gè)同相比例放 大器,電壓控制型電壓源模型,電壓控制型電壓源電路,電壓控制型電流源VCCS: 運(yùn)算放大器輸出電流為 ，即只受 輸入電壓 控制，與負(fù)載電阻無關(guān)（實(shí)際上 為有 限值）。轉(zhuǎn)移電導(dǎo)

2、為： 。 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,電壓控制型電流源,電壓控制型電流源,電流控制型 電流源（CCVS）: 由于運(yùn)算放大器的“虛地”特性，流過電阻R的 電流即為輸入電流i1。運(yùn)算放大器的輸出電壓為 ，即輸出電壓u2受輸入電流i1控制。轉(zhuǎn)移電 阻為,電流控制型電壓源模型,電流控制型電壓源電路,電流控制型電流源（CCCS）: 運(yùn)算放大電路如圖5.2.9（a）所示。由于正相輸 入端“+”接地，“”端虛地，電路中d點(diǎn)的電壓 為 ，電流為 ，輸 出端電流 ，即輸出電流i2 受輸入電流i1控制，與負(fù)載電阻無關(guān)。輸出電流比 為,電流控制電流源模型,電流控制電流源電路,實(shí)驗(yàn)儀器,雙路

3、穩(wěn)壓電源 1臺(tái) 有源電路實(shí)驗(yàn)板 1塊 直流電流表 2只 數(shù)字萬用表 1只 可調(diào)電阻箱 1只,雙路穩(wěn)壓電源,電路實(shí)驗(yàn)板,直流電流表,數(shù)字萬用表,可調(diào)電阻箱,實(shí)驗(yàn)步驟,1.按圖5.2.10測(cè)定電壓控制型電壓源的特性。 （1）給R1=R2=2k定，按照表5.2.1測(cè)定VCVS性能，并計(jì)算,表5.2.1,圖5.2.10 VCVS實(shí)驗(yàn)電路,2）在輸出端接入可調(diào)RL電阻箱，改變阻值， u1=1.0V ，測(cè)量電壓控制型電壓源的輸出電壓,按圖5.2.11測(cè)定電壓控制型電流源的特性。 給定u1=2V ，R=2k，RL接可調(diào)電阻箱，按照下表測(cè)定VCCS性能，并計(jì)算,實(shí)測(cè),圖5.2.11 VCCS實(shí)驗(yàn)電路,給定RL

4、=5k，R=2k ，改變 u1 / V,按圖5.2.12測(cè)定電流控制型電壓源的特性 給定 ，測(cè)定電流控制型電壓源性能，并計(jì)算,實(shí)測(cè),圖5.2.12 CCVS實(shí)驗(yàn)電路,將R1改為固定電阻2k， ，在 輸出端接入可調(diào)變阻箱RL,按圖5.2.13測(cè)定電流控制型電流源的特性。 給定 u1=2.0V ，R1=R2=R3=2k ，測(cè)定RL由03k 變化時(shí)，i1、u2 的值 。（由此算得 i2 值），并計(jì)算,圖5.2.13 CCCS實(shí)驗(yàn)電路,實(shí)測(cè),令RL=2k，R1接可調(diào)電阻箱，測(cè)量電流控制型 電流源的特性,實(shí)驗(yàn)報(bào)告,計(jì)算各受控源的 、 、 和 。 分析各受控源的伏安特性,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,電壓控制型電壓源：輸出端

5、的電壓隨輸入端的電壓變化而變化。 電壓控制型電流源：輸出端的電流隨輸入端的電壓變化面變化。 電流控制型電壓源：輸出端的電壓受輸入端電流控制。 電流控制型電流源：輸出端的電流受輸入端的流控制,實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,電壓控制型電壓源電路中的 R1和電流控制型電壓源中的R對(duì)受控電源的參數(shù)起著什么作用？ 答： R1越大電壓控制型電壓源的電壓放大系數(shù)越大。R越大電流控制型電壓源的轉(zhuǎn)移電阻越大。 在有源電路實(shí)驗(yàn)中，影響測(cè)試精度的主要因素是什么？ 答：影響高度精度的主要因素：電路中電阻的精度,為什么輸入電壓或電流要在規(guī)定的范圍內(nèi)？ 答：使運(yùn)算放大器工作在線性放大區(qū)域,實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí),預(yù)習(xí)要求 相關(guān)知識(shí)點(diǎn) 注意事項(xiàng),預(yù)

6、習(xí)要求,預(yù)習(xí)運(yùn)算放大器的工作原理和使用方法 預(yù)習(xí)正、負(fù)電源的連接方法 預(yù)習(xí)四種受控電源的基本原理及特性,相關(guān)知識(shí)點(diǎn),電路和電路元件的分類 受控電源,注意事項(xiàng),在做此實(shí)驗(yàn)前，應(yīng)檢查運(yùn)算放大器是否正常工作。 運(yùn)算放大器輸出端不能與地短路，且輸出電壓不宜過高（應(yīng)小于10V）。 運(yùn)算放大器外部電路需要改接時(shí)（包括改變負(fù)載電阻的阻值），應(yīng)當(dāng)先切斷供電電源是否正常,實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)告,一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?加深對(duì)受控電源的理解。 學(xué)習(xí)運(yùn)算放大器的使用方法，形成有源器件的概念。 測(cè)量電壓控制型電壓源和電流源，電流控制型電壓源和電流源的特性,二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 電壓控制型電壓源的特性。 測(cè)定電壓控制型電流源的特性。 測(cè)定電流控制

7、型電壓源的特性。 測(cè)定電流控制型電流源的特性,三、實(shí)驗(yàn)儀器、設(shè)備 雙路穩(wěn)壓電源 1臺(tái) 電路實(shí)驗(yàn)板 1塊 直流電流表 2只 數(shù)字萬用表 1只,四、實(shí)驗(yàn)用詳細(xì)電路圖 電壓控制電壓源,2.電壓控制型電流源,3.電流控制型電壓源電路,4.電流控制電流源模型,五、實(shí)驗(yàn)有關(guān)原理，所應(yīng)用的公式 1.受控電源是多端元件，具有一個(gè)以上支路，而且 元件中一個(gè)支路上的支路電壓或電流受到其他支路 的電壓或電流控制。受控電源可分為四類： 電壓控制型電壓源VCVS： 電壓控制型電流源VCCS,電流控制型電壓源CCVS： 電流控制型電流源CCCS,2.在運(yùn)算放大器外部接以不同的電阻器所構(gòu)成的電路，可以實(shí)現(xiàn)不同類型的受控電源

8、。 （1）VCVS： 運(yùn)算放大器的輸出電壓u2受輸入電壓u1的控制， 其電壓比為： ，稱為電壓放大系數(shù)。該電 路是一個(gè)同相比例放大器。 （2） VCCS： 運(yùn)算放大器輸出電流 i2只受輸入電壓u1控制，與 負(fù)載電阻RL無關(guān)（實(shí)際上RL為有限值）。轉(zhuǎn)移電導(dǎo) 為：,該電路輸入、輸出無公共接地點(diǎn)，這種聯(lián)接方式稱 為浮地聯(lián)接。 （3）CCVS： 由于運(yùn)算放大器的“虛地”特性，流過電阻R的 電流即為輸入電流i1。運(yùn)算放大器的輸出電壓為 u2 =i1R，即輸出電壓u2受輸入電流i1控制。轉(zhuǎn)移電 阻為： 。 （4）CCCS： 運(yùn)算放大器的輸出電流i2受輸入電流i1控制，與 負(fù)載電阻RL無關(guān)。輸出電流比為,六

9、、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄 測(cè)定電壓控制型電壓源的特性。 給定R1=R2=1k，測(cè)定VCVS性能，并計(jì)算,實(shí)測(cè),在輸出端接入可調(diào)電阻箱RL，改變阻值,2.測(cè)定電壓控制型電流源的特性。 （1）給定 ，RL接可調(diào)電 阻箱，并計(jì)算,實(shí)測(cè),2）給定,改變 u1,3.測(cè)定電流控制型電壓源的特性。 (1)給定u1=3.0V，R=2k，測(cè)定CCVS性能，并 計(jì)算,實(shí)測(cè),2)將R1換為固定電阻2k， ，在輸 出端接入可調(diào)變阻箱RL,4.測(cè)定電流控制型電流源的特性， (1)給定 ，測(cè)定RL 由 變化時(shí)i1、u2（由此算得i2 ）值，并計(jì) 算,實(shí)測(cè),2)令 ，R1接可調(diào)電阻箱,七、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 1.電壓控制電壓源： 理論值： 實(shí)驗(yàn)值： ，具體計(jì)算結(jié)果參見表5.2.1 2.電壓控制電流源： 理論值：