0212电路基础实验-受控源特性的研究实验报告
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刚开始做使用运放的实验中经常疏忽的地方。
回答思考题
1. 受控源和独立源有何异同？ 答：受控电流源和受控电压源的电流值或电压值是由外部相关电流或电压来控制的，而独立电流源和 独立电压源的电流或电压值是其内部固有的。本质上，受控源是运放中端口电流电压的关系所决定。其之 间的关系一般为简单的数学比例。而独立源是固有的某种能力转化为电能，如干电池的化学能、风力供电 中的机械能等。 2. 受控源的控制特性是否适合于交流信号？ 答：受控源的控制特性与信号种类无关，如电力系统中的电流互感器在电路分析中就可以看做一受控 电流源，其所使用的就是交流信号。 3. 写出测量 CCCS 转移特性的实验步骤 答：实验分为以下几步： （1）连接如下的电路图 4：
104
）
0.500%
实验讨论
1. 对比实验内容 2 中分别用 u1 和 uR 绘制的曲线和 gm 的计算结果以及相对误差的计算
8
可见用 u1 绘制的转移特性曲线是符合实验所要达到的预期要求的，但是用 uR 绘制的曲线却只是一条 简单的直线。观察数据可知，因为 u1 是手动调节的，所以其值在每组数据中都是变化的，并使得 u2 出现了 上限和下限。但是 uR 的值在 u2 出现上下限时，其也出现上下限，不再变化。说明理论上本应相等的 u1 和 uR 并不相等，这说明“虚短”并不是完全成立的，它只有在阈值范围之内是近似与 u1 相等。因此绘制出来的
受控源特性的研究实验报告
UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA
School of Computer Science & Technology, Hefei, Anhui, People's Republic of China, Zip Code: 230027
曲线不相同。
所以，我们不能因理论上的“虚短”而采用测量 uR 代替 u1 而绘制曲线并进行相关计算，而只能采用 u1 。
2. 实验中，使用运算放大器时要注意其输出端，是不能与地短路的。另外输入电流不能过大，应为 几十到几百毫安之间。否则可能烧坏运放。
3. 本实验中经常犯的错误，是使用运放时，忘记给运算放大器加上直流电源（ 15V ），这是学生在
0.099 0.1993 0.3006 0.4045 0.5031 0.6025 0.6936 0.8014 0.8991 0.9969 -0.1032 -0.203 -0.3052 -0.3993 -0.5032 -0.5961 -0.7034 -0.793 -0.8991 -0.9942
7
u (V) 2
4
i (mA)
2
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
0.0
-0.3
-0.6
-0.9
-1.2
-1.5
-15 -12 -9
-6
-3
0
3
6百度文库
9
12 15
u (V) 1
c) 线性部分拟合的结果：
gm 9.909105 S
gm 1.710108 S gm (9.909 0.002)105 S
d)
用 u1 计算
gm
i2 u1
的相对误差
gm 的理论值应为
(gm )理论
1 R
1 10k
1104
S
根据在实验中得到的测量结果计算所得的值为
（gm）实验 9.909105 S
两者的相对误差为
=（gm）（理论gm）（理论gm）实验
1104
S （ 9.909 1104 S
图4
（2）测量 u1 和 u2 的值。 （3）根据 R1 和 RL 的值，计算出 i1 和 i2 的值。
9
（4）绘制转移特性曲线。
（5）根据曲线拟合得到 实验值。 （6）计算 的理论值。
i1
u1 R1
， i2
u2 RL
（7）计算 的相对误差。
(1 RF ) R3
=（）（理论）（理论）实验 100%
105
S）
0.910%
e) 用 uR 绘制转移特性 i2 f (uR ) 曲线
5
i (mA)
1
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
0.0
-0.3
-0.6
-0.9
-1.2
-1.5
-15 -12 -9 -6 -3
0
3
6
9
12 15
u (v) R
f) 线性部分拟合得到的结果
gm 9.918105 S
4. 如何用双踪示波器观察“浮地”受控源的转移特性？ 答：表笔所接位置如下图：
图5 另外，要注意的是，用示波器观察时，一定要接入交流电，稳压直流电源供电是不会在示波器上观察 到转移特性的。
10
b) 用 u1 画出转移特性 i2 f (u1) 曲线
0.973 1.977 3.042 4.000 4.984 6.045 6.988 8.029 8.993 9.979 10.970 11.928 12.532 12.532 -0.977 -1.984 -3.017 -4.057 -4.992 -5.991 -7.026 -8.003 -8.999 -9.982 -10.971 -11.204 -11.204 -11.204
15 12
9 6 3 0 -3 -6 -9 -12 -15
-1.5 -1.2 -0.9 -0.6 -0.3 0.0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5
i (mA)
1
c) 线性部分拟合的结果：
rm 2.010104
rm 67.11
rm (2.010 0.007)104
实验内容及接线图
1. VCVS 的转移特性 u2 f (u1) 和负载特性 u2 f (iL ) 研究
（1）按图 1 接线，输入端接信号发生器，调节信号发生器的输出波形为正弦波。输出端接示波器，
观察示波器上显示的波形，画出转移特性 u2 f (u1) 曲线
图1
在转移特性曲线的线性部分标出 u2 ，并计算相对误差。 u1
u2 (V )
-2.000 -4.043 -6.069 -8.186 -10.155 -12.176 -12.362 -12.360 -12.357 -12.355 2.085 4.107 6.165 8.083 10.165 12.059 13.830 13.826 13.822 13.822
i1(mA)
（3） CCVS 的转移特性 u2 f (i1) 的研究
6
a) 计算 i1 值
u1(V )
0.990 1.993 3.006 4.045 5.031 6.025 6.936 8.014 8.991 9.969 -1.032 -2.030 -3.052 -3.993 -5.032 -5.961 -7.034 -7.930 -8.991 -9.942
d)
计算 rm
u2 i1
的相对误差
gm 的理论值应为
(rm )理论 R2 20k 2104
根据在实验中得到的测量结果计算所得的值为
（rm）实验 2.010104
两者的相对误差为
=（rm）（理论rm）（理论rm）实验
2
104
（ 2.010 2104
2000 4.005 0.002
ii. 画出负载特性 u2 f (iL ) 曲线
u (V) 2
4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
0.000
0.003
0.006
0.009
0.012
i (mA)
L
0.015
0.018
（2） VCCS 的转移特性 i2 f (u1) 的研究
uR1 (V )
0.989 1.991 3.013 4.044 5.036 6.024 6.389 6.742 7.069 7.387 -1.034 -2.026 -3.057 -3.992 -5.038 -5.959 -6.905 -7.199 -7.551 -7.862
b) 画出转移特性 u2 f (i1) 曲线
gm 1.197108 S gm (9.918 0.001)105 S
g)
用 uR 计算 gm
i2 uR
的相对误差
gm 的理论值应为
(gm )理论
1 R
1 10k
1104
S
根据在实验中得到的测量结果计算所得的值为
（gm）实验 9.918105 S
两者的相对误差为
0.097 0.197 0.302 0.397 0.494 0.600 0.694 0.797 0.891 0.990 1.089 1.184 1.243 1.243 -0.097 -0.197 -0.299 -0.401 -0.495 -0.593 -0.697 -0.793 -0.892 -0.990 -1.088 -1.111 -1.111 -1.111
a) 计算 i2 值
u1(V )
u2 (V )
3
uR (V )
i2 (mA)
0.976 1.987 3.050 4.005 4.989 6.049 6.997 8.036 8.998 9.989 10.978 11.938 12.933 14.007 -0.979 -1.99 -3.022 -4.064 -4.996 -5.995 -7.043 -8.012 -9.004 -9.991 -10.977 -11.941 -12.968 -13.976
方向）。数据填入原始数据记录部分的表格中。
图2
画出转移特性 i2
f
(u1) 曲线，在其线性部分标出 gm
i2 u1
，并计算相对误差。
3. CCVS 的转移特性 u2 f (i1) 的研究
按图 3 接线，调节稳压电源的输出电压，测量相应的 u1 和 u2 值。数据填入原始数据记录部分的表格中。
=（g
m）理论 （gm）实验 （gm）理论
1104
S （ 9.918 1104 S
105
S）
0.820%
h) 用 u1 和 uR 计算出来的 gm 及其误差值是不相同的，应该用哪个计算？理论上是都可以的，但
是这里要用 u1 得到的结果来计算。具体的论述见“实验讨论”部分。
b) 负载特性
i. 计算 iL 值
RL ()
50
70
100
200
300
400
500
1000
u2 (V )
0.76 1.043 1.481 2.952 4.002 4.003 4.003 4.005
iL (mA) 0.0152 0.0149 0.01481 0.01476 0.01334 0.01001 0.00801 0.004
（2）按图 1 接线，保持 u1 2V ，接上负载 RL ，调节 RL ，测量出相应的 u2 值，计算 iL 。数据填入
原始数据记录部分的表格中。
1
画出负载特性 u2 f (iL ) 曲线。 2. VCCS 的转移特性 i2 f (u1) 的研究 按图 2 接线，固定 RL 1k ，调节稳压电源的输出电压，测量相应的 u1 和 u2 ，计算出 i2 （注意参考
指导教师： 王吉英 2009 年 10 月 30 日 计算机科学与技术 学院 姓名： 钟超 学号： PB06013012 姓名： 李杰 学号： PB05210127 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。
实验设备
1. 直流稳压电源 2. 函数信号发生器 3. 数字万用表 4. 受控源实验板 5. 电阻箱
图3
画出转移特性 u2
f
(i1) 曲线，在其线性部分标出 rm
u2 i1
，并计算相对误差。
实验数据及处理
1. 实验数据：见原始数据部分。 2. 数据处理
2
（1） VCVS 的转移特性 u2 f (u1) 和负载特性 u2 f (iL )
a) 转移特性
画出转移特性 u2 f (u1) 曲线：见原始数据记录部分。
0.097 0.197 0.302 0.397 0.494 0.600 0.694 0.797 0.891 0.990 1.089 1.184 1.243 1.243 -0.097 -0.197 -0.299 -0.401 -0.495 -0.593 -0.697 -0.793 -0.892 -0.990 -1.088 -1.111 -1.111 -1.111
回答思考题
1. 受控源和独立源有何异同？ 答：受控电流源和受控电压源的电流值或电压值是由外部相关电流或电压来控制的，而独立电流源和 独立电压源的电流或电压值是其内部固有的。本质上，受控源是运放中端口电流电压的关系所决定。其之 间的关系一般为简单的数学比例。而独立源是固有的某种能力转化为电能，如干电池的化学能、风力供电 中的机械能等。 2. 受控源的控制特性是否适合于交流信号？ 答：受控源的控制特性与信号种类无关，如电力系统中的电流互感器在电路分析中就可以看做一受控 电流源，其所使用的就是交流信号。 3. 写出测量 CCCS 转移特性的实验步骤 答：实验分为以下几步： （1）连接如下的电路图 4：
104
）
0.500%
实验讨论
1. 对比实验内容 2 中分别用 u1 和 uR 绘制的曲线和 gm 的计算结果以及相对误差的计算
8
可见用 u1 绘制的转移特性曲线是符合实验所要达到的预期要求的，但是用 uR 绘制的曲线却只是一条 简单的直线。观察数据可知，因为 u1 是手动调节的，所以其值在每组数据中都是变化的，并使得 u2 出现了 上限和下限。但是 uR 的值在 u2 出现上下限时，其也出现上下限，不再变化。说明理论上本应相等的 u1 和 uR 并不相等，这说明“虚短”并不是完全成立的，它只有在阈值范围之内是近似与 u1 相等。因此绘制出来的
受控源特性的研究实验报告
UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY OF CHINA
School of Computer Science & Technology, Hefei, Anhui, People's Republic of China, Zip Code: 230027
曲线不相同。
所以，我们不能因理论上的“虚短”而采用测量 uR 代替 u1 而绘制曲线并进行相关计算，而只能采用 u1 。
2. 实验中，使用运算放大器时要注意其输出端，是不能与地短路的。另外输入电流不能过大，应为 几十到几百毫安之间。否则可能烧坏运放。
3. 本实验中经常犯的错误，是使用运放时，忘记给运算放大器加上直流电源（ 15V ），这是学生在
0.099 0.1993 0.3006 0.4045 0.5031 0.6025 0.6936 0.8014 0.8991 0.9969 -0.1032 -0.203 -0.3052 -0.3993 -0.5032 -0.5961 -0.7034 -0.793 -0.8991 -0.9942
7
u (V) 2
4
i (mA)
2
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
0.0
-0.3
-0.6
-0.9
-1.2
-1.5
-15 -12 -9
-6
-3
0
3
6百度文库
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u (V) 1
c) 线性部分拟合的结果：
gm 9.909105 S
gm 1.710108 S gm (9.909 0.002)105 S
d)
用 u1 计算
gm
i2 u1
的相对误差
gm 的理论值应为
(gm )理论
1 R
1 10k
1104
S
根据在实验中得到的测量结果计算所得的值为
（gm）实验 9.909105 S
两者的相对误差为
=（gm）（理论gm）（理论gm）实验
1104
S （ 9.909 1104 S
图4
（2）测量 u1 和 u2 的值。 （3）根据 R1 和 RL 的值，计算出 i1 和 i2 的值。
9
（4）绘制转移特性曲线。
（5）根据曲线拟合得到 实验值。 （6）计算 的理论值。
i1
u1 R1
， i2
u2 RL
（7）计算 的相对误差。
(1 RF ) R3
=（）（理论）（理论）实验 100%
105
S）
0.910%
e) 用 uR 绘制转移特性 i2 f (uR ) 曲线
5
i (mA)
1
1.5
1.2
0.9
0.6
0.3
0.0
-0.3
-0.6
-0.9
-1.2
-1.5
-15 -12 -9 -6 -3
0
3
6
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u (v) R
f) 线性部分拟合得到的结果
gm 9.918105 S
4. 如何用双踪示波器观察“浮地”受控源的转移特性？ 答：表笔所接位置如下图：
图5 另外，要注意的是，用示波器观察时，一定要接入交流电，稳压直流电源供电是不会在示波器上观察 到转移特性的。
10
b) 用 u1 画出转移特性 i2 f (u1) 曲线
0.973 1.977 3.042 4.000 4.984 6.045 6.988 8.029 8.993 9.979 10.970 11.928 12.532 12.532 -0.977 -1.984 -3.017 -4.057 -4.992 -5.991 -7.026 -8.003 -8.999 -9.982 -10.971 -11.204 -11.204 -11.204
15 12
9 6 3 0 -3 -6 -9 -12 -15
-1.5 -1.2 -0.9 -0.6 -0.3 0.0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5
i (mA)
1
c) 线性部分拟合的结果：
rm 2.010104
rm 67.11
rm (2.010 0.007)104
实验内容及接线图
1. VCVS 的转移特性 u2 f (u1) 和负载特性 u2 f (iL ) 研究
（1）按图 1 接线，输入端接信号发生器，调节信号发生器的输出波形为正弦波。输出端接示波器，
观察示波器上显示的波形，画出转移特性 u2 f (u1) 曲线
图1
在转移特性曲线的线性部分标出 u2 ，并计算相对误差。 u1
u2 (V )
-2.000 -4.043 -6.069 -8.186 -10.155 -12.176 -12.362 -12.360 -12.357 -12.355 2.085 4.107 6.165 8.083 10.165 12.059 13.830 13.826 13.822 13.822
i1(mA)
（3） CCVS 的转移特性 u2 f (i1) 的研究
6
a) 计算 i1 值
u1(V )
0.990 1.993 3.006 4.045 5.031 6.025 6.936 8.014 8.991 9.969 -1.032 -2.030 -3.052 -3.993 -5.032 -5.961 -7.034 -7.930 -8.991 -9.942
d)
计算 rm
u2 i1
的相对误差
gm 的理论值应为
(rm )理论 R2 20k 2104
根据在实验中得到的测量结果计算所得的值为
（rm）实验 2.010104
两者的相对误差为
=（rm）（理论rm）（理论rm）实验
2
104
（ 2.010 2104
2000 4.005 0.002
ii. 画出负载特性 u2 f (iL ) 曲线
u (V) 2
4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5
0.000
0.003
0.006
0.009
0.012
i (mA)
L
0.015
0.018
（2） VCCS 的转移特性 i2 f (u1) 的研究
uR1 (V )
0.989 1.991 3.013 4.044 5.036 6.024 6.389 6.742 7.069 7.387 -1.034 -2.026 -3.057 -3.992 -5.038 -5.959 -6.905 -7.199 -7.551 -7.862
b) 画出转移特性 u2 f (i1) 曲线
gm 1.197108 S gm (9.918 0.001)105 S
g)
用 uR 计算 gm
i2 uR
的相对误差
gm 的理论值应为
(gm )理论
1 R
1 10k
1104
S
根据在实验中得到的测量结果计算所得的值为
（gm）实验 9.918105 S
两者的相对误差为
0.097 0.197 0.302 0.397 0.494 0.600 0.694 0.797 0.891 0.990 1.089 1.184 1.243 1.243 -0.097 -0.197 -0.299 -0.401 -0.495 -0.593 -0.697 -0.793 -0.892 -0.990 -1.088 -1.111 -1.111 -1.111
a) 计算 i2 值
u1(V )
u2 (V )
3
uR (V )
i2 (mA)
0.976 1.987 3.050 4.005 4.989 6.049 6.997 8.036 8.998 9.989 10.978 11.938 12.933 14.007 -0.979 -1.99 -3.022 -4.064 -4.996 -5.995 -7.043 -8.012 -9.004 -9.991 -10.977 -11.941 -12.968 -13.976
方向）。数据填入原始数据记录部分的表格中。
图2
画出转移特性 i2
f
(u1) 曲线，在其线性部分标出 gm
i2 u1
，并计算相对误差。
3. CCVS 的转移特性 u2 f (i1) 的研究
按图 3 接线，调节稳压电源的输出电压，测量相应的 u1 和 u2 值。数据填入原始数据记录部分的表格中。
=（g
m）理论 （gm）实验 （gm）理论
1104
S （ 9.918 1104 S
105
S）
0.820%
h) 用 u1 和 uR 计算出来的 gm 及其误差值是不相同的，应该用哪个计算？理论上是都可以的，但
是这里要用 u1 得到的结果来计算。具体的论述见“实验讨论”部分。
b) 负载特性
i. 计算 iL 值
RL ()
50
70
100
200
300
400
500
1000
u2 (V )
0.76 1.043 1.481 2.952 4.002 4.003 4.003 4.005
iL (mA) 0.0152 0.0149 0.01481 0.01476 0.01334 0.01001 0.00801 0.004
（2）按图 1 接线，保持 u1 2V ，接上负载 RL ，调节 RL ，测量出相应的 u2 值，计算 iL 。数据填入
原始数据记录部分的表格中。
1
画出负载特性 u2 f (iL ) 曲线。 2. VCCS 的转移特性 i2 f (u1) 的研究 按图 2 接线，固定 RL 1k ，调节稳压电源的输出电压，测量相应的 u1 和 u2 ，计算出 i2 （注意参考
指导教师： 王吉英 2009 年 10 月 30 日 计算机科学与技术 学院 姓名： 钟超 学号： PB06013012 姓名： 李杰 学号： PB05210127 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。
实验设备
1. 直流稳压电源 2. 函数信号发生器 3. 数字万用表 4. 受控源实验板 5. 电阻箱
图3
画出转移特性 u2
f
(i1) 曲线，在其线性部分标出 rm
u2 i1
，并计算相对误差。
实验数据及处理
1. 实验数据：见原始数据部分。 2. 数据处理
2
（1） VCVS 的转移特性 u2 f (u1) 和负载特性 u2 f (iL )
a) 转移特性
画出转移特性 u2 f (u1) 曲线：见原始数据记录部分。
0.097 0.197 0.302 0.397 0.494 0.600 0.694 0.797 0.891 0.990 1.089 1.184 1.243 1.243 -0.097 -0.197 -0.299 -0.401 -0.495 -0.593 -0.697 -0.793 -0.892 -0.990 -1.088 -1.111 -1.111 -1.111