電路實(shí)驗(yàn)手冊

1、實(shí)驗(yàn)一 電路元件的伏安特性測量一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?學(xué)習(xí)測量線性和非線性電阻元件伏安特性的方法。 加深對(duì)線性和非線性電阻元件伏安特性的理解。 掌握應(yīng)用伏安法判定電阻元件類型的方法。 學(xué)會(huì)使用電壓表、電流表測量電阻元件的伏安特性。二、原理與說明二端電阻元件的伏安特性是指元件的端電壓與通過該元件電流之間的函數(shù)關(guān)系。通過一定的測量電路，用電壓表、電流表可測定電阻元件的伏安特性,由測得的伏安特性可了解該元件的性質(zhì)。通過測量得到元件伏安特性的方法簡稱伏安法。電阻有線性電阻和非線性電阻兩種。 線性電阻元件的伏安特性滿足歐姆定律。在關(guān)聯(lián)參考方向下，可表示為：，其中為常量，稱為電阻的阻值。其伏安特性曲線是一條過坐標(biāo)原

2、點(diǎn)的直線，具有雙向性。如圖1-1（a）所示。 非線性電阻的阻值不是一個(gè)常量，其伏安特性是一條過坐標(biāo)原點(diǎn)的曲線。非線性電阻的種類很多，圖1-1(b)所示為鎢絲燈泡的伏安特性曲線。在被測電阻元件上施加不同極性和幅值的電壓,測量出流過該元件中的電流；或在被測電阻元件中通入不同方向和幅值的電流，測量該元件兩端的電壓，便得到被測電阻元件的伏安特性。測量參考電路如圖1-2（a）、(b)所示。 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1測定線性元件電阻器的伏安特性 在電阻器實(shí)驗(yàn)板上選取阻值為100的電阻,按圖1-3所示實(shí)驗(yàn)電路接線，調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓、穩(wěn)流電源的輸出電壓，從0V開始緩慢地增加，一直加到10V，使電路輸入電壓按自擬的表1

3、-1中的給定值進(jìn)行變化，觀察直流數(shù)字電流表，讀取電流值，用數(shù)字萬用表的直流電壓檔測量電阻兩端的電壓。圖1-3 線性電阻器伏安特性測量電路其中RS=2。2. 測定非線性元件白熾燈泡的伏安特性將圖1-3所示實(shí)驗(yàn)電路中的電阻換成一只6.3V、0.1A的白熾燈泡，重復(fù)內(nèi)容1的步驟。為白熾燈泡兩端的電壓，將測量數(shù)據(jù)記錄在表1-2中。表1-2(V)00.10.511.522.533.544.555.56(V)(mA)四、注意事項(xiàng) 電壓源使用時(shí)不能短路。 根據(jù)所給參數(shù)選擇合適的儀表量程。五、預(yù)習(xí)與思考 認(rèn)真閱讀可調(diào)直流穩(wěn)壓、穩(wěn)流電源、直流數(shù)字電流表的使用說明。 自擬表1-1，將測量數(shù)據(jù)記錄在表中。 線性電阻

4、與非線性電阻的概念是什么？ 圖1-2(a)、(b)分別為電壓表前接和電壓表后接法兩種方法的測量電路，試回答兩電路的適用范圍？六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 根據(jù)測量數(shù)據(jù)，用坐標(biāo)紙分別繪制兩種電路元件的伏安特性曲線。 回答預(yù)習(xí)與思考中的第3題。七、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 DF1731SB可調(diào)直流穩(wěn)壓、穩(wěn)流電源（三路） 一臺(tái)； HG2820型數(shù)字電流表 一塊； DT9205型數(shù)字萬用表 一塊； EEL-51元件箱(一) 一個(gè)；5.導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)二 電壓源與電流源的等效互換一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)理想電流源和理想電壓源的外特性的認(rèn)識(shí)。 掌握電流源和電壓源進(jìn)行等效互換的條件。二、原理與說明 電壓源恒壓源在一定的電流范圍內(nèi)，具

5、有很小的內(nèi)阻。故在實(shí)用中，常將它視為一個(gè)理想的電壓源，即其輸出電壓不隨負(fù)載電流變化而變化。其外特性，即其伏安特性是一條平行于軸的直線。實(shí)際電壓源的端電壓是隨負(fù)載的變化而變化，因它具有一定的內(nèi)阻值。故在實(shí)驗(yàn)中，用一個(gè)電阻與恒壓源相串聯(lián)來模擬一個(gè)電壓源的情況。 電流源電流源是除電壓源以外的另一種形式的電源，它可以產(chǎn)生電流提供給外電路。電流源可分為理想電流源和實(shí)際電流源（實(shí)際電流源通常簡稱電流源），理想電流源可以向外電路提供一個(gè)恒值電流，不論外電路電阻的大小如何。理想電流源具有兩個(gè)基本性質(zhì)：第一，它的電流是恒定值，而與其端電壓的大小無關(guān)；第二，理想電流源的端電壓并不能由它本身決定，而是由與之相聯(lián)接的

6、外電路確定的，理想電流源的伏安特性曲線如圖5-1所示。實(shí)際電流源當(dāng)其端電壓增大時(shí)，通過外電路的電流并非是恒定值，而是要減小的。端電壓越高，電流下降得越多；反之，端電壓越低通過外電路的電流越大，當(dāng)端電壓為零時(shí)，流過外電路的電流最大為。實(shí)際電流源可以用一個(gè)理想電流源和一個(gè)內(nèi)阻相并聯(lián)的電路模型表示。實(shí)際電流源的電路模型及伏安特性如圖5-2所示。 某些器件的伏安特性具有近似理想電流源的性質(zhì)。如硅光電池、晶體三極管輸出特性等。本實(shí)驗(yàn)中的電流源是用晶體管來實(shí)現(xiàn)的。晶體三極管在共基極聯(lián)接時(shí)，集電極電流和集電極與發(fā)射極間的電壓的關(guān)系如圖5-3所示，由圖可見關(guān)系曲線的平坦部分具有恒流特性，當(dāng)在一定范圍變化時(shí)，集

7、電極電流近乎恒定值，可以近似地將其視為理想電流源。 電源的等效變換一個(gè)實(shí)際的電源，就其外部特性而言，既可以看成是一個(gè)電壓源，也可以看成是一個(gè)電流源。原理證明如下：設(shè)有一個(gè)電壓源和一個(gè)電流源分別與相同阻值的外電阻相接，如圖5-4所示。對(duì)于圖5-4(a)電壓源來說，電阻兩端的電壓和流過的電流之間的關(guān)系可表示為： 或 對(duì)于圖5-4（b）電流源電路來說，電阻兩端的電壓和流過它的電流的關(guān)系可表示為： 或 如果兩種電源滿足以下關(guān)系： （5-1） （5-2）則電壓源電路的兩個(gè)表達(dá)式可以寫成： 可見表達(dá)式與電流源電路的表達(dá)式是完全相同的，也就是說在滿足（5-1）和（5-2）式的條件下，兩種電源對(duì)外電路電阻是完

8、全等效的。兩種電源互相替換對(duì)外電路將不發(fā)生任何影響。（5-1）和（5-2）式是電源等效互換的條件。利用它可以很方便地把一個(gè)參數(shù)為和的電壓源變換為一個(gè)參數(shù)為和的等效電流源；反之，也可以很容易地把一個(gè)電流源轉(zhuǎn)化成一個(gè)等效的電壓源。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1 測試?yán)硐腚娏髟吹耐馓匦园磮D2-1接線，選擇開關(guān)S為打開狀態(tài)，此時(shí)為理想電流源電路，調(diào)節(jié)旋鈕使得IS輸出為8mA，RL使用多值電阻器，依次調(diào)節(jié)RL的值，測試UL及IL，并記錄在表1中。mAIsRL1KILVRSS_+-圖2-1RL（）02004006008001KIL（mA）U（V）2 測試實(shí)際電流源的外特性將選擇開關(guān)S閉合，此時(shí)為實(shí)際電流源電路，調(diào)節(jié)

9、旋鈕使得IS輸出為8mA，依次調(diào)節(jié)RL的值，測試UL及IL，并記錄在表2中。RL（）02004006008001KIL（mA）U（V）3. 測試電流源與電壓源等效變換的條件根據(jù)電源等效變換的條件，圖2-1所示的電流源，可以換成一個(gè)電壓源，其參數(shù)為： US=ISRS， RS=1K其等效電路如圖2-2所示，按圖2-2組成電路。其中US由直流穩(wěn)壓電源提供，RL使用多值電阻器，使RS1K，RL為表3-3中所列數(shù)值，記錄相對(duì)應(yīng)的電流值IL及RL上的電壓值U，填入表2-3中。 mA+us_RSRL1KILV+_ 圖2-2表2-3RL（）02004006008001KIL（mA）U（V）比較表3-2和表3-

10、3中的數(shù)據(jù)，驗(yàn)證實(shí)際電流源（圖2-1）與實(shí)際電壓源（圖2-2）的等效性。四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. DF1731SB可調(diào)直流穩(wěn)壓、穩(wěn)流電源（三路） 一臺(tái)；2. HG2820型數(shù)字電流表 一塊；3. QSDC-011恒流源 一塊；4. EEL-51元件箱（一） 一個(gè)；5. DT9205型數(shù)字萬用表 一塊；6. 導(dǎo)線若干。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1. 根據(jù)表2-1，表2-2，表2-3中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制理想電流源，實(shí)際電流源以及電壓源的伏安特性曲線。2. 比較兩種電源等效變換后的結(jié)果，并分析產(chǎn)生誤差的原因。3. 回答下列問題：（1）電壓源和電流源等效變換條件是什么？（2）理想電流源和理想電壓源是否能夠進(jìn)行等效變換？為什么

11、？實(shí)驗(yàn)三 疊加定理和互易定理一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?加深對(duì)疊加定理和互易定理的內(nèi)容和適用范圍的理解。 學(xué)習(xí)自擬實(shí)驗(yàn)步驟。二、原理與說明 疊加定理 如果把獨(dú)立電源稱為激勵(lì)，由它引起的支路電壓、電流稱為響應(yīng)，則疊加定理可簡述為：在任一線性網(wǎng)絡(luò)中，多個(gè)激勵(lì)同時(shí)作用時(shí)的總響應(yīng)等于每個(gè)激勵(lì)單獨(dú)作用時(shí)引起的響應(yīng)之和。所謂某一激勵(lì)單獨(dú)作用，就是除了該激勵(lì)外，其余激勵(lì)均為零值。對(duì)于實(shí)際電源，電源的內(nèi)阻或內(nèi)電導(dǎo)必須保留在原電路中。在線性網(wǎng)絡(luò)中，功率是電壓或電流的二次函數(shù)。疊加定理不適用于功率計(jì)算。 對(duì)含有受控電源的線性電路，疊加定理也是適用的。圖3-1所示電路為含電壓控制型電流源的線性電路，在理想情況下，控制量與輸出量有

12、如下關(guān)系：令，即 圖3-1 含電壓控制電流源的線性電路 互易定理互易定理是不含受控電源的線性網(wǎng)絡(luò)的主要特性之一。如果把一個(gè)由線性定常電阻、電容和電感（包括互感）元件構(gòu)成的二端口網(wǎng)絡(luò)稱為互易網(wǎng)絡(luò)，則互易定理可以敘述為： 當(dāng)一電壓源作用于互易網(wǎng)絡(luò)的1、1端時(shí)，在2、2端上引起的短路電流 圖3-2（a）,等于同一電壓源作用于2、2端時(shí)，在1、1端上引起的短路電流圖3-2（b），即：= 當(dāng)一電流源作用于互易網(wǎng)絡(luò)的1、1端時(shí)，在2、2端上引起的開路電壓圖3-3（a），等于同一電流源作用于2、2端時(shí)，在1、1端上引起的開路電壓圖3-3（b） ，即：= 設(shè)一電流源作用于互易網(wǎng)絡(luò)的1、1端時(shí)，在2、2端上引起

13、的短路電流為 圖3-4（a）,若在2、2端加一電壓源，只要和在所有的時(shí)刻都是相等的或者成正比，則在 1、1端上引起的開路電壓 圖3-4（b）與的數(shù)值相等或者成正比，即按圖中所示方向，有同理，如在1、1端加一電壓源而在2、2端引起一開路電壓,與在2、2端加一電流源時(shí)，在1、1端引起的短路電流有跟上述相同的結(jié)果。 本實(shí)驗(yàn)僅在直流穩(wěn)態(tài)情況下進(jìn)行。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1. 驗(yàn)證疊加定理：圖3-5驗(yàn)證疊加定理實(shí)驗(yàn)電路用電阻器實(shí)驗(yàn)板，按圖3-5所示實(shí)驗(yàn)電路接線，圖中、由可調(diào)直流穩(wěn)壓、穩(wěn)流電源提供，其中=12V，=14V，單刀雙擲開關(guān)S1 、S2控制和兩個(gè)電源是否作用于電路。當(dāng)開關(guān)扳向短路一側(cè)時(shí)，說明該電源不

14、作用于電路。 接通=12V電源，即S1合向電源一側(cè)，S2合向短路一側(cè)，測量單獨(dú)作用于電路時(shí)，各支路的電流、和的數(shù)值，將測量結(jié)果記錄在表3-1中。測量支路電流時(shí)，應(yīng)注意電流的參考方向。 S1合向短路一側(cè)，S2合向電源一側(cè)，=14V，測量單獨(dú)作用于電路時(shí)，各支路的電流、和的數(shù)值，將測量結(jié)果記錄在表3-1中。 接通和電源，測量和同時(shí)作用于電路時(shí)，各支路的電流、和的數(shù)值，將測量結(jié)果記錄在表3-1中。 利用表3-1中的數(shù)據(jù)驗(yàn)證疊加原理。表3-1I1 (mA)I2 (mA)I3 (mA)測量計(jì)算誤差測量計(jì)算誤差測量計(jì)算誤差US1 單獨(dú)作用US2 單獨(dú)作用代 數(shù) 和US1、US2共同作用四、注意事項(xiàng) 聯(lián)結(jié)實(shí)

15、驗(yàn)電路前，按實(shí)驗(yàn)要求的電源電壓值調(diào)節(jié)好直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源的輸出，然后關(guān)機(jī)待用。 在測量數(shù)據(jù)時(shí)，注意電路中電壓、電流的實(shí)際方向和參考方向之間的關(guān)系。 正確使用電流測試插孔板及測試線。五、預(yù)習(xí)與思考 認(rèn)真閱讀直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源、直流數(shù)字電流表的使用方法。 結(jié)合圖3-5實(shí)驗(yàn)電路及所給出的電路參數(shù)，計(jì)算出被測參數(shù)的理論值，確定直流數(shù)字電流表的量程。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 根據(jù)測量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)整理填寫數(shù)據(jù)表格。 用表3-1和表3-2中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別驗(yàn)證疊加原理、互易定理。 回答問題： 在驗(yàn)證疊加定理時(shí)，如果電源內(nèi)阻不能忽略，實(shí)驗(yàn)該如何進(jìn)行。 疊加定理的使用條件是什么？七、實(shí)驗(yàn)設(shè)備 DF1731SB可調(diào)直流穩(wěn)壓、穩(wěn)流

16、電源（三路） 一臺(tái)； HG2820型直流數(shù)字電流表 一塊； DT9205型數(shù)字萬用表 一塊； EEL-53F 元件箱（三） 一個(gè)； QSDG1-004 日光燈模塊 一塊； 電流測試孔及測試線 一套； 導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)四 戴維南定理實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?）通過實(shí)驗(yàn)加深對(duì)等效電路概念的理解，驗(yàn)證戴維寧定理。（2）學(xué)習(xí)線性有源二端網(wǎng)絡(luò)等效電路參數(shù)的測試方法。（3）初步掌握實(shí)驗(yàn)電路的設(shè)計(jì)思想和方法。二、原理與說明1.戴維南定理指出，任何一個(gè)線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外部電路而言，可以用一個(gè)電壓源和電阻相串聯(lián)的有源支路來代替，如圖2-1所示，其電壓源的電壓等于原網(wǎng)絡(luò)端口的開路電壓UOC。其電阻等于原網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)

17、立電源為零值時(shí)的入端等效電阻Req。 諾頓定理是戴維南定理的對(duì)偶形式，它指出，任何一個(gè)線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)，對(duì)外部電路而言，總可以用一個(gè)電流源和電導(dǎo)相并聯(lián)的有源支路來代替，如圖2-2所示，其電流源的電流等于原網(wǎng)絡(luò)端口的短路電流iSC，其電導(dǎo)等于原網(wǎng)絡(luò)中所有獨(dú)立電源為零值時(shí)的入端電導(dǎo)Geq。Geq1Req2.應(yīng)用戴維南定理或諾頓定理時(shí)，被替換的一端口網(wǎng)絡(luò)必須是線性的，可以包含獨(dú)立電源或受控電源，但是與外部電路之間除直接相聯(lián)系外，不允許存在任何耦合，例如通過受控電源的耦合或者是磁的耦合（互感耦合）等。外部電路可以是線性、非線性或時(shí)變元件，也可以是由它們組合成的網(wǎng)絡(luò)。3.測定線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)等效參數(shù)

18、的方法介紹（1）線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓UOC及短路電流ISC的測量 1）用電壓表、電流表直接測量開路電壓UOC，及短路電流ISC。由于電壓表及電流表的內(nèi)阻會(huì)影響測量結(jié)果，為了減少測量的誤差，盡可能選用高內(nèi)阻的電壓表和低內(nèi)阻的電流表。若儀表內(nèi)阻已知，則可以在測量結(jié)果中引入相應(yīng)的校正值，以避免由于儀表內(nèi)阻的存在而引起的方法誤差。 2）減小儀表內(nèi)阻影響的測量方法 運(yùn)放式高內(nèi)阻電壓表為了減小電壓表內(nèi)阻對(duì)測量開路電壓的影響，可以利用由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓跟隨器（如圖2-3所示）。跟隨器輸入端加被測電壓，輸出端接電壓表。根據(jù)跟隨器特性有： uOuin Rin它說明了電壓表的示值與被測電壓相等。由于電

19、壓跟隨器具有輸入阻抗高（十幾至幾十兆歐），而輸出阻抗又特別低（近似為零）的特點(diǎn)，使輸出與輸入之間“隔離”，這樣，電壓表的內(nèi)阻對(duì)測量開路電壓幾乎沒有影響。 零位法 采用圖2-4所示的電路測量開路電壓uOC。 圖中RO為分壓器，調(diào)節(jié)分壓器輸出電壓，使檢流計(jì)G指零。這時(shí)a點(diǎn)與C點(diǎn)的電位相等，即uab=uCb，所以電壓表的示值即為開路電壓uOC。采用這種方法在測量結(jié)果中消除了儀表內(nèi)阻的影響。測量結(jié)果的準(zhǔn)確度與檢流計(jì)的靈敏度和電壓表準(zhǔn)確度有關(guān)。（2）線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)等效內(nèi)阻Req的測量方法 1）測出有源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電壓uOC和短路電流ISC，則等效電阻為：RequOCISC 這種方法較簡便。但是，

20、對(duì)于不允許將外部電路直接短路或開路的網(wǎng)絡(luò)（例如有可能因短路電流過大而損壞網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的器件），不能采用此法。 2）無受控源時(shí)，若被測網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)已知，可先將線性有源一端口網(wǎng)絡(luò)中的所有獨(dú)立電源置零，然后進(jìn)行直流電阻的測量。 3）用組合測量法求uOC、Req測量線路如圖2-5所示，在被測網(wǎng)絡(luò)端口接一可變電阻RL，測得RL兩端的電壓U和流過RL的電流I后，改變電阻RL值，測得相應(yīng)的I1、I2（I1、I2為RL取不同電阻值時(shí)的電流值），則可列出方程： UOC- ReqI1=U1 UOC-ReqI2=U2 解得： 根據(jù)測量時(shí)電壓表、電流表的接法可知，電壓表的內(nèi)阻對(duì)求得的UOC沒有影響，但求得的Req中包含了電

21、流表的內(nèi)阻RA，所以實(shí)際的等效電阻Req值，只要從求得的Req中減去RA即可。由上可知，此法比其它方法有消除電壓表內(nèi)阻影響及很容易對(duì)電流表內(nèi)阻影響進(jìn)行修正的特點(diǎn)，同時(shí)它又適用于不允許將網(wǎng)絡(luò)端口直接短路和開路的網(wǎng)絡(luò)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1. 測量含源一端口網(wǎng)絡(luò)的外部伏安特性：調(diào)節(jié)直流穩(wěn)壓穩(wěn)流電源輸出12V，關(guān)機(jī)待用。實(shí)驗(yàn)EEL-53F元件箱（三），按圖4-1接線，使用多值電阻器作為外接負(fù)載電阻RL。（1） 打開電源開關(guān)，輸出U1=12V，按表3-2中所給外接電阻RL的阻值，逐一進(jìn)行測試，將被測電流I2和RL兩端的電壓UL的測試結(jié)果填入表3-2中，其中RL=0時(shí)的電流稱為短路電流ISC。（2） 根據(jù)

22、表4-1測試出含源一端口網(wǎng)絡(luò)的開路電源UOC和短路電流ISC，計(jì)算出網(wǎng)絡(luò)端口1、1兩端的等效電阻Req=UOC/ISC.。USR5I1R1R3R2R4R6RL6808201k2k430620mAI2I311圖4-1表2-1RL（）04008001K1.4K3K開路I（mA）U（V）2.驗(yàn)證戴維南定理（1）按圖2-2連接成戴維南等效電路，其中電壓源用直流穩(wěn)壓電源，調(diào)節(jié)電源輸出，使之等于UOC，Req用多值電阻器代替，在1,1端接入負(fù)載RL（用多值電阻器實(shí)現(xiàn)）。取和表2-1相同的電阻值，測量相應(yīng)的電流和電壓填入表2-2。（4）將表2-1和表2-2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，驗(yàn)證戴維南定理。表2-2RL（）0

23、4008001K1.4K3K開路I（mA）U（V）ReqUOCmAVRLI圖4-2四、實(shí)驗(yàn)設(shè)備1. DF1731SB可調(diào)直流穩(wěn)壓、穩(wěn)流電源（三路） 一臺(tái)；2. HG2820型直流數(shù)字電流表 一塊；3.EEL-51元件箱（一） 一塊；4.EEL-53F元件箱（三） 一塊；5. ZX36型多值電阻器 一只；6. DT9205型數(shù)字萬用表 一塊；7. 導(dǎo)線若干。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 在同一張坐標(biāo)紙上畫出一端口網(wǎng)絡(luò)和各等效網(wǎng)絡(luò)的伏安特性曲線，并做分析比較，說明如何驗(yàn)證戴維南定理和諾頓定理。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)算放大器和有源器件的感性認(rèn)識(shí)。 學(xué)習(xí)含有運(yùn)算放大器電路的分析方法。 掌握

24、受控源轉(zhuǎn)移參數(shù)的測試方法。二、原理與說明 運(yùn)算放大器運(yùn)算放大器（簡稱運(yùn)放）是一種高增益（可達(dá)幾萬倍甚至更高）、高輸入電阻、低輸出電阻的放大器。運(yùn)放是一種有源多端元件，圖6-1（a）表示它的電路圖形符號(hào)。圖6-1 運(yùn)算放大器及其電路模型圖6-1（b）表示它的電路符號(hào)。運(yùn)放有兩個(gè)輸入端a、b和一個(gè)輸出端O 。電源端子和連接直流偏置電壓，以維持運(yùn)放內(nèi)部晶體管正常工作。端接正電壓、端接負(fù)電壓，這里電壓的正負(fù)是對(duì)“地”或公共端而言的。運(yùn)放的工作特性是在接有正、負(fù)電源（工作電壓）的情況下才具有的。運(yùn)放的兩個(gè)輸入端中，一個(gè)是同相輸入端，另一個(gè)是反相輸入端。其中：“+”端稱為同相輸入端，即：信號(hào)從同相輸入端輸

25、入時(shí)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)對(duì)參考地線端來說極性相同?！?”端稱為反相輸入端，即：信號(hào)從反相輸入端輸入時(shí)，輸出信號(hào)與輸入信號(hào)對(duì)參考地線端來說極性相反。如果運(yùn)放工作在線性區(qū)，“+”、“-”端分別接輸入電壓、，則輸出端電壓。其中是運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)。在理想情況下，和輸入電阻為無窮大，而輸出電壓是一個(gè)有限的數(shù)值，故可知，因此有： 上式表明： 運(yùn)算放大器的“+”端與“-”端之間等電位，即：，通常稱為“虛短路”。 運(yùn)算放大器的輸入端電流等于零，即：，通常稱為“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)是簡化分析含有運(yùn)算放大器網(wǎng)絡(luò)的依據(jù)。運(yùn)算放大器的電路模型為受控源，如圖6-1（c）所示。在它

26、的外部接入不同的電路元件，可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)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其功能。2 受控源受控源與獨(dú)立電源不同，獨(dú)立電源的電動(dòng)勢或電流是某一固定數(shù)值或某一時(shí)間函數(shù)，不隨電路其余部分的狀態(tài)而改變，如理想獨(dú)立電壓源的電壓不隨其輸出電流而改變，理想獨(dú)立電流源的輸出電流與其端電壓無關(guān)。獨(dú)立電源作為電路的輸入，它代表了外界對(duì)電路的作用。受控源的電動(dòng)勢或電流則隨網(wǎng)絡(luò)中另一支路的電流或電壓（稱為控制量）而變化。受控源又與無源元件不同，無源元件的電壓和它自身的電流有一定的函數(shù)關(guān)系，而受控源的電壓或電流則和另一支路（或元件）的電流或

27、電壓有某種函數(shù)關(guān)系。受控源可以用運(yùn)算放大器來實(shí)現(xiàn)。受控源分受控電壓源和受控電流源兩類。而每一類按控制量不同又分電壓控制與電流控制兩種，所以受控源有四種類型，即：電壓控制電壓源（VCVS）、電壓控制電流源（VCCS）、電流控制電壓源（CCVS）和電流控制電流源（CCCS）。（1 ）電壓控制電壓源（VCVS），如圖6-2 (a) 所示。由于運(yùn)算放大器的“+”和“-”端為虛短路，有故 又因 所以 運(yùn)算放大器的輸出電壓受輸入電壓的控制，它的電路模型如圖6-2（b）所示，其電壓比:（無量綱），又稱為電壓放大系數(shù)。該電路是一個(gè)同相比例放大器，其輸入和輸出端有公共接地點(diǎn)，這種連接方式稱為共地連接。圖6-2

28、用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的VCVS電路 電壓控制電流源（VCCS），如圖6-3（a）所示。圖6-3 用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的VCCS電路電路中運(yùn)算放大器的輸出電流為： 即只受運(yùn)算放大器輸入電壓的控制，與負(fù)載電阻無關(guān)。圖6-3（b）是它的電路模型。比例系數(shù)為： ,具有電導(dǎo)的量綱，稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。圖6-3（a）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。 電流控制電壓源（CCVS），如圖6-4（a）所示。由于運(yùn)算放大器的“+”端接地，即，所以“-”端電壓也為零。在這種情況下，運(yùn)算放大器的“-”端稱為“虛地點(diǎn)”。顯然,流過電阻的電流即為網(wǎng)絡(luò)輸入端口電流。運(yùn)算放大器的輸出電壓,它受電流所控制。圖6-4（

29、b）是它的電路模型。其比例系數(shù)為: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。圖6-4 用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的CCVS電路 電流控制電流源（CCCS），如圖6-5（a）電路所示。由于運(yùn)算放大器的同相輸入端“+”接地，根據(jù)“虛短路”、“虛斷路”特性可知，“-”端為虛地，電路中a點(diǎn)的電壓為：又： 所以： 即輸出電流受網(wǎng)絡(luò)輸入端口電流的控制，與負(fù)載電阻無關(guān)。圖6-5（b）是它的電路模型，其電流比為：，無量綱，又稱為電流放大系數(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。圖6-5 用運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)的CCCS電路三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟1. 測試電壓控制電壓源（VCVS）和電壓控制電流源（VCCS）的特性（1） 按圖連接電路，將調(diào)節(jié)為1K，按表6-1給出的值，逐一測量及值，并記錄在表6-1中。 圖 6-7 電壓控制電壓源和電壓控制電流源表6-1 R1 = 1K給定值（V）00.511.52 2.5VCVS測量值(V)計(jì)算值理論值VCCS測量值(mA)計(jì)算值g (mS)理論值g (mS)（2） 保持為1.5V，按表6-2所給阻值改變（即）,分別測量出及值，并記錄在表6-2中。表6-2 = 1.5V給定值R1 (k