受控源特性的研究ppt
实验三 受控源特性的研究
实验三受控源特性的研究一、实验目的1．熟悉四种受控源的基本特性。
2．掌握受控源转移参数的测试方法。
二、实验原理受控源也是一种电源；它对外可提供电压或电流，但它与独立源不同：受控电压源的电压受其它支路的电流或电压的控制；受控电流源电流受其他支路的电流或电压控制，故受控源又称为非独立电源。
当受控源的电压和电流（称为受控量）与控制支路的电压或电流（称为控制量）成正比例变化时，受控源是线性的。
根据受控量与控制量的性质，受控源可分为四类种（如图3—1所示为四种共地受控源）：图3—11．电流控制电流源CCCS；2．电压控制电流源VCCS；3．电压控制电压源VCVS；4．电流控制电压源CCVS。
受控源是从电子器件（电子管、晶体管、场效应管和运算放大器等）中抽象出来的一种模型，用来表征电子器件的电特性。
.由于电子器件的出现和广泛使用在现代电路理论中，受控源已经和电阻、电容、电感等元件一样，成为电路的基本元件。
受控源对外提供的能量，既非取自控制量又非受控源内部产生的，而是由电子器件所需的直流电源供给。
所以受控源实际上是一种能量转换装置，它能够将直流电能转换成与控制量性质相同的电能。
图3—1所示的四种理想受控源中，控制支路中只有一个独立变量(电压或电流)，另一个变量为零。
换言之，从受控源的入口看，或者是短路(输入电阻Ri=0及输入电压Ui=0)，或者是开路（输入电导G=0 及输入电流I=0）。
从受控源的出口看，或是一理想电流源或者是一理想电压源。
受控源的受控量与控制量之比称为转移函数。
四种受控源的转移函数分别用α、g m、µ、和r m表示。
它们的定义如下：1．CCCS：α=i2/i1转移电流比（电流增益）。
2．VCCS：g m=i2/u1转移电导。
3．VCVS：µ =u2/u1转移电压比（电压增益）。
4．CCVS：r m=u2/i1转移电阻。
受控源在线性条件下，有关线性定常双口网络的各种方程及其等效电路同样适用于含受控源的有源网络。
受控源电路的仿真分析(lu)PPT课件
实验思考题
1．理想运算放大器的主要特点有哪些？
答：1.开环差模电压增益Aud→∞； 2.差模输入电阻Rid→∞ 3.差模输出电阻Rod→0 4. KCMR→∞ 5.输入失调电流IIO、失调电压UIO和它们的
温漂均为零； 6.输入偏置电流IIB=0 7. 3dB带宽BW=∞ 8.虚短和虚断。
实验思考题
2.运算放大器的电路符号
说明
(1)“+”表示同相输入端，表明从该端输 入的信号输出为同相放大。
(2)“−”表示反相输入端，表明从该端输 入的信号输出为反相放大。
(3) 集成运放是高增益的直接耦合放大器。 其开环放大倍数非常大。
二、理想运算放大器概念
理想运算放大器的电路模型是一个受控源，它 的外部接入不同的电路元件，可以实现对信号的模 拟运算或模拟转换。
1.开环差模电压增益Aud→∞； 2.差模输入电阻Rid→∞ 3.差模输出电阻Rod→0 4. KCMR→∞
5.输入失调电流IIO、失调电压UIO和它们
的温漂均为零；
6.输入偏置电流IIB=0
7. 3dB带宽BW=∞
三、运算放大器的两种基本反馈组态
1、运算放大器的开环传输特性
uo
UCC UCC
－
ud
答：适用于交流信号。加大输入信号后，输出电压波 形先按比例被放大，但随着输入信号的不断加大输出 电压会产生 失真，波形的上限和下限被限伏。
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
➢对于CCVS－电流控制电压源 设控制量为I1，被控量为V2，则有：
受控源特性的研究 PPT
iR R
-
∞ +
—+
+ -
u r
2
r i1 R
i
2
gu1
g
1 R
iR1 R1
—
-
∞ +
+
RL
i
2
i1
iR2 R2
1+
R1 R2
实验目的 与原理
实验设备
实验过程
思考题
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
二
1. 仪器仪表
实验设备
直流稳压电源
双路可调直流电源 恒流源
-
RL
+
R2
转移特性 负载特性
三 2. 数据测试
实验过程
+
+
-
+
U1
—
R1 RL U2 V
-
R2
-
U2 1+ R1
U1
R2
转移特性 U2 =f (U1) 负载特性 U2 =f (RL)
三 3. 输入信号
实验过程
双路可调直流电源
恒流源
+
+
-
+
U1
—
R1 RL U2 V
-
R2
-
5V以内
R1 mA I2
实验题目
受控源特性的研究
实验目的 与原理
实验设备
实验过程
思考题
一
实验目的 与原理
一
实验目的 与原理
1. 加深对受控源的理解
i2 +
u1
gu1
-
i1 +
受控电源电路的分析-PPT
2.6 受控电源电路的分析 2.6.1受控电源 2.6.2受控电源电路的分析计算 2.6.3 输入电阻(输入阻抗) 2.6.4 输出电阻(输出阻抗)
2
§2.6 受控源电路的分析
2.6.1受控电源
电压源
电源
独立源
电流源
非独立源（受控源）
3
独立源和非独立源的异同
相同点：两者性质都属电源，均可向电路 提供电压或电流。
I1 (1 )I1 (1
27
R1R2
R1 (1 )R2
U i
) Ui R1
例5：R1=1k， R2=1k， R3=2k， U1=1V， U2=5V
求：电流I3
A
I1
R1
+
– U1
I2 I=40I1
R2
+
U2
–
I3 R3
B
用戴维南定理
（1）求开路电压 （2）求等效电阻（用开路电压
除短路电流法） （3）求I3
Us B
I2'
+
-
UD=0.4UAB
I1''
A
I2''
R1 R2 +
Is UD=0.4UAB
B
I1 I1' I1" 3.75 1.25 2.5A I2 I2' I2" 3.75 0.75 4.5A
14
受控源电路分析计算 - 要点（2）
可以用两种电源互换、等效电源定理等方法，简 化受控源电路。但简化时注意不能把控制量化简掉。 否则会留下一个没有控制量的受控源电路，使电路 无法求解。
6/7
UD' +
实验四受控源特性研究
试验原理
❖ （1）电压控制电压源（VCVS），如图下图
（a）所示，其特征为：u2 u1
❖
其中：
u2 u1
❖ 称为转移电压比（即电压放大倍数）。
❖ （2）电压控制电流源（VCCS），如图下图 （b）所示，其特征为：i2 g u1
❖ 其中：
gm
i2 u1
称为转移电导。
5
试验原理
❖ （3）电流控制电压源（CCVS），如图下图 （c）所示，其特征为：u2 r i1
试验四 受控源特征旳研究
1
一 试验目旳
基本要求：（1）加深对CCCS、VCVS、 VCCS特征旳认识
提升要求：（2）学习具有运算放大器线性电路 分析措施
（3）掌握受控源转移参数旳测试措施
2
二、试验仪器与原理
❖万用表 稳压电源 ❖面包板 元件
3
试验原理
❖ 1．受控源
❖ 受控源向外电路提供旳电压或电流是受其他 支路旳电压或电流控制，因而受控源是双口 元件：一种为控制端口，或称输入端口，输 入控制量（电压或电流），另一种为受控端 口或称输出端口，向外电路提供电压或电流。 输出端口旳电压或电流，受输入端口旳电压 或电流旳控制。根据控制变量与受控变量旳 不同组合，受控源可分为四类：
❖ 4．怎样由两个基本旳CCVC和VCCS取得其他两个 CCCS和VCVS
❖ 5．了解运算放大器旳特征，分析四种受控源试验 电路旳输入、输出关系。
23
六、试验报告要求
❖ 1．根据试验数据，在方格纸上分别绘出VCVS和 VCCS受控源旳转移特征和负载特征曲线，并求出 相应旳转移参量μ、g、r和β；
❖ 2．参照表4－1数据，阐明转移参量μ、g、r和β受 电路中哪些参数旳影响？怎样变化它们旳大？
实验六 受控源特性的研究_电路分析实验教程_[共5页]
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18 电路分析实验教程
实验六 受控源特性的研究
一㊁实验目的
1.熟悉受控源的基本特性㊂
2.通过实验加深对受控源特性的了解㊂
二㊁实验原理
受控源具有电源的特性,但它与独立源是有区别的,它的输出量是受控于输入量的,即受控于电路其他部分的电压或电流,故称输入量为 控制量”,输出量为 受控量”㊂根据受控量与控制量的性质,受控源可分为4类,见图1⁃6⁃1㊂
图1⁃6⁃1 4种受控源模型图
受控源是从电子器件(电子管㊁晶体管㊁场效应管和运算放大器等)中抽象出来的一种模型,用来表征电子器件的电特性㊂由于电子器件的出现和广泛使用,在现代电路理论中,受控源已经和电阻㊁电容㊁电感等元件一样,成为电路的基本元件㊂受控源对外提供的能量,并非取自控制量,也非受控源内部产生,而是取自附加的直流电源㊂因此受控源实际上是一种能量转换装置,它能将直流电能转换成按控制量变化的输出量㊂若控制量是一种按正弦规律变化的交流电信号,则该受控源就能将直流电能转换成交流电能㊂
从另一个角度来看,受控源同电路元件一样,它能在电路中使两条支路的电压㊁电流或电压和电流间建立一个约束关系,这与一个电阻元件能使它两端电压和电流间建立一个约束关系相类似,鉴于以上原因将受控源称为 有源元件”,以区别于在任何情况下都不向外提供能量的 无源元件”㊂因为它有输入端和输出端之分,又称为 双口元件”,以区别于电阻㊁电容等单口元件㊂仅当受控量与控制量之间比例系数β㊁r㊁g㊁μ为常数时该受控源是线性元件㊂。
电路分析中含受控源的电路分析[优质ppt]
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G11v1 G12v2 G13v3 iS11
每种受控源由两个线性代数方程来描述：
CCVS：
uu12
0 ri1
(3 10)
r具有电阻量纲，称为转移电阻。
VCCS： i1 0
i2
gu1
(3 11)
g具有电导量纲，称为转移电导。
CCCS：
iu21
0
i1
(3 12)
无量纲，称为转移电流比。
VCVS： ui12示单口网络的等效电阻。
图3－14
解: 设想在端口外加电流源i，写出端口电压u的表达式
u u1 u1 ( 1)u1 ( 1)Ri Roi
求得单口的等效电阻
Ro
u i
(
1)R
图3－14
求得单口的等效电阻
Ro
u i
(
1)R
(3 13)
亦无量纲，称为转移电压比。
图3－12
当受控源的控制系数r、g、和为常量时，它们是时
不变双口电阻元件。本书只研究线性时不变受控源，并采 用菱形符号来表示受控源(不画出控制支路)，以便与独立 电源相区别。
受控源与独立电源的特性完全不同，它们在电路中所 起的作用也完全不同。
独立电源是电路的输入或激励，它为电路提供按给定 时间函数变化的电压和电流，从而在电路中产生电压和电 流。
电工基础实用教程1-6受控源简明教程PPT课件
u2 ri1
i2 gu1
i2 i1
电 工 基 础
例1 一个含受控源的电路如图所示，求电流i的值. 解：从图中的左边的回路可求得控制变量 u1=3×4=12V （1） 由右边的回路根据KVL可得 2 u1=5i （2） 将（1）式代入（2）式解得 i=4.8A
电 工 基 础
例2 试根据图示三极电子管放大器的简化电 路模型，求出此放大器的输出信号电压u4与 输入信号电压u1之比。 解：根据基尔霍夫电压定律 ，由KVL得: u4 = u3 +12u1 (1) 由欧姆定律得 u3 = -10i (2) u4 =5i (3)
电 工 基 础
三、受控源的伏安关系 由于受控源是二端口元件,因此每一种线 性受控源的伏安关系都需要由两个线性 方程式来表征,四组方程如下： u2 u1 电压控制电压源(VCVS)： i1 0 电流控制电压源(CCVS)： u1 0 电压控制电流源(VCCS)： i1 0 电流控制电流源(CCCS)： u1 0
电 工 基 础
将(3)式代入(2)式得 u3 = -2 u4 (4) (4)式代入(1)式得` u4= -2u4+12u1 由此可得
u4 3 u1
电 工 基 础
作业1 电路如图所示，求电路中的 电流i与电压u 。
Байду номын сангаас
电 工 基 础
教学重点
1．电阻、电压源、电流源三种基本元件及受控源的 特性、分析及相关应用与计算。
２．欧姆定律和基尔霍夫定律的应用。
电 工 基 础
1.6 受 控 源
一、受控源的概念 电压源的电压和电流源的电流是受电路中其他部 分的电流或电压控制的，这种电源叫做为受控电 源，简称受控源 。 二、受控源的类型 受控源有四种类型 如图所示
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34
第 11 页
实验目的 与原理
实验设备
实验过程
思考题
三
1. 实验内容
实验过程
—
—
+ U1 -
I—1
+
-
+
R1 RL U2 V
R2
-
VCVS
R1
+
RL
CCVS
+ U2 V
-
+ U1 -
I1—
+ -
mA I2 RL
R1
VCCS
R1 mA I2
-
RL
+
R2
CCCS
第 12 页
转移特性 负载特性
三 2. 数据测试
3 如果已知一个线性电路，他的响应（输出）一定是激励（输入） 的常数被吗？
下节预习
第 19 页
实验设备
实验过程
思考题
二
1. 仪器仪表
第8 页
实验设备
直流稳压电源 双路可调直流电源 恒流源 直流电压电流表
二
2. 元器件
实验设备
集成运算放大器
第9 页
电阻
短接桥连接导线 9孔插件方板
二
2. 元器件
实验设备
集成运算放大器
第 10 页
8
7
NC E +
65
o 调零
μA74+1 调零 + E
1
2
第5 页
与原理
u+ i -
u++ i+ +
+
+ uo
-
-
等效
u + Ri
u++-
Ro
+
+
A(u+u) uo
-
-
运放符号
等效电路
虚断 i+ = i ≈ 0 虚短 u+ ≈ u
Ri = ∞
Ro
=
0 A
=
∞
一
实验目的 与原理
3. 通过实验测试加深对四类受控源受控特性的认识
第6 页
+ u1 -
—
—
+ -
∞
第1 页
实验题目
受控源特性的研究
第2 页
实验目的 与原理
实验设备
实验过程
思考题
一
实验目的 与原理
第3 页
一
实验目的 与原理
1. 加深对受控源的理解
+
+
u1
μu1
-
-
VCVS
i1 +
ri1 -
i2 ++
u2 u1
gu1
--
VCCS
i1
i2
+
u2
βi1
-
CCVS
CCCS
第4 页
晶体管器件
运放器件
一 实验目的 2. 熟悉由运算放大器组成受控源电路的分析方法
实验过程
+
+
-
+
U1
—
R1 RL U2 V
-
R2
-
VCVS
U2 1+ R1
U1
R2
转移特性 U2 =f (U1)
第 13 页
负载特性 U2 =f (RL )
三 3. 输入信号
实验过程
双路可调直流电源
恒流源
第 14 页
+
+
-
+
U1
—
R1 RL U2 V
-
R2
-
5V以内
R1 mA I2
几mA以内
-
RL
I1—
+
R2
三 4. 实验接线
实验过程
第 15 页
+
+
-
+
U1
—
R1 RL U2 V
-
R2
-
三 4. 实验接线
实验过程
第 16 页
不 要 带 电 接 线
第 17 页
实验目的 与原理
实验设备
实验过程
思考题
四 思考题
第 18 页
1 受控源的控制量来自于哪里？如何对响应进行控制？
2 作为一个整体，受控源表现为什么样的伏安特性，怎么运用受控 源进行电路分析？
+ iR1 +
R1
u2
iR2
R2
-
VCVS
u
2
u1
1+R1 R2+ u1 -+
∞ +
i2
VCCS
-
RL
i
2
gu1
R
g
1 R
iR R
i1
-
∞ +
—+
CCVS
+ u2 -
u r
2
r i1 R
iR1 R1
i2
CCCS
i1
—
-
∞ +
+
RL
i
2
i1
iR2 R2
1+
R1 R2
第7 页
实验目的 与原理