受控源的特性
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。
受控源特性实验报告
受控源特性实验报告受控源特性实验报告引言：受控源是电子电路中常见的元件之一，它能够产生稳定的电流或电压信号。
在本次实验中，我们将通过实验来探究受控源的特性及其应用。
通过实验数据的收集和分析，我们将深入了解受控源的工作原理和性能。
一、实验目的本次实验的主要目的是研究受控源的特性，并通过实验数据的收集和分析来验证理论知识。
具体的实验目标包括：1. 研究受控源的稳定性和精确性；2. 探究受控源的输出特性，如电流-电压关系、频率响应等；3. 分析受控源的应用场景，如信号发生器、电流源等。
二、实验原理受控源是一种能够控制电流或电压的电子元件。
它由一个控制端和一个输出端组成，通过控制端的输入信号来调整输出端的电流或电压。
受控源的工作原理基于反馈机制，通过反馈回路来保持输出信号的稳定性。
三、实验步骤1. 准备工作：检查实验设备和元件的连接，确保电路连接正确。
2. 测量电流-电压关系：通过改变输入端的电压信号，测量输出端的电流变化。
记录数据并绘制电流-电压曲线。
3. 测量频率响应：通过改变输入端的频率信号，测量输出端的响应情况。
记录数据并绘制频率响应曲线。
4. 分析实验数据：根据实验数据，分析受控源的特性和性能。
比较理论值和实际测量值之间的差异，并探究可能的原因。
5. 探究受控源的应用：根据实验结果，探究受控源在电子电路中的应用场景，如信号发生器、电流源等。
四、实验结果与分析通过实验数据的收集和分析，我们得到了受控源的电流-电压关系曲线和频率响应曲线。
与理论值进行比较后发现，实际测量值与理论值存在一定差异。
这可能是由于实验中的误差、仪器的精度等因素所致。
根据实验结果，我们可以得出以下结论：1. 受控源具有较好的稳定性和精确性，能够产生稳定的电流或电压信号。
2. 受控源的输出特性与输入信号有一定的关系，通过调整输入信号可以改变输出信号的幅值和频率。
3. 受控源在电子电路中具有广泛的应用场景，如信号发生器、电流源等。
受控源的符号及特点
受控源的符号及特点前面讨论的电压源和电流源都是独立电源，这是因为电压源的电压和电流源的电流都是由电源本身决定的，而与电源之外的其他电路无关。
另外一种电源叫做受控源，又称非独立源。
受控电压源的电压受其他支路电压或电流的控制；受控电流源的电流受其他支路的电压或电流的控制。
为了与独立电源区别，受控源的符号用菱形表示，如图1.19所示。
图1.19 受控源的电路符号受控源像电阻器、电感器、实际电压源等器件一样是实际存在的一种器件，如晶体管、运算放大器、变压器等。
受控源是一种四端元件，一对是输入端，一对是输出端，输出受输入的控制。
输出的量受输入的量控制，因此，输入量称为控制量，输出量称为受控量。
根据控制量是电压还是电流，受控源是电压源还是电流源，受控源共有四种类型：电压控制电压源（VCVS）；电压控制电流源（VCCS）；电流控制电压源（CCVS）；电流控制电流源（CCCS），如图1.20所示。
1. 电压控制电压源（VCVS）图1.20（a）中输出电压是受输入电压控制的，它们的关系为式中，称为转移电压比，或电压放大系数。
2. 电压控制电流源（VCCS）图.20（b）中输出电流是受输入电压控制的，它们的关系为式中，g称为转移电导，单位为S。
3. 电流控制电压源（CCVS）图1.20（c）中输出电压是受输入电流控制的，它们的关系为式中，r称为转移电阻，单位为。
4. 电流控制电流源（VCVS）图1.20（d）中输出电流是受输入电流控制的，它们的关系为式中，称为转移电流比。
图1.20 受控源上述四种受控源的系数、g、r、为常数时，称为线性受控源。
本数只讨论线性受控源。
在分析含受控源电路时首先应注意以下几点：（1）分清电路中的独立源与受控源。
独立电源用圆形符号，受控电源用菱形符号表示。
（2）从受控源的不同符号上分清受控源是受控电压源还是受控电流源。
（3）注意受控源的控制量在哪里，控制量是电压还是电流。
在图1.20中，把控制电路和受控电路画在一起，而实际电路有可能两者分开较远。
受控源
例题分析
例1：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 ：试根据图示三极电子管放大器的简化电路模型， 器的电压增益(即输出信号电压 与输入信号电压u 之比)。 即输出信号电压u 器的电压增益 即输出信号电压 4与输入信号电压 1之比 。 解：根据KVL ，有 根据 u4 = u3 + u2 因为 u = −20u 2 1 u3 = 104i = −u4 所以 u4= −u4+u2= −u4−20u1
例题分析
如果将控制量改变为2Ω电阻支路的电流， 如果将控制量改变为2Ω电阻支路的电流，电阻则为正值 2Ω电阻支路的电流
u1 = 2( 3i + 1) + 2i
3i 1Ω i 2Ω 2Ω a + u b 1A
2 14 u1 = 2( 3i + 1) + 2i = 4 + = V 3 3 u 14 Rab = = Ω 1 3
VCVS CCVS
U2 受控电压源 电压源
VCCS
电流控电源 I1 (U1=0) 电流控
CCCS
I2
受控电流源 电流源
电路原理
§1−6 受 控 源 − 分类
根据控制变量与受控变量之间的关系是否为线性关 系：线性与非线性受控源 根据控制变量和受控变量的不同组合： 根据控制变量和受控变量的不同组合：
①电压控电压源（VCVS:Voltage Controlled Voltage Source） 电压控电压源（ ） ②电压控电流源（VCCS:Voltage Controlled Current Source） 电压控电流源（ ） 电流控电流源（ ③电流控电流源（CCCS:Current Controlled Current Source） ） 电流控电压源（ ④电流控电压源（CCVS:Current Controlled Voltage Source） ）
实验四 受控源特性的测量
实验报告要求
1.完成实验预习1-2页。 2.实验记录：列表记录各实验数据。
3.数据分析处理：计算受控源控制系数μ、g、r和a，用坐 标纸绘制受控源特性曲线。
4. 实验总结：回答思考题，实验结论、心得体会及建议。
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测量U2和IL ，并绘出U2=f (U1) 曲线。
R1=1 k R2=2 k U1=2 V RL/Ω 100 500 1K 2K 3K ∞ U2/V IL/mA
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2．VCCS特性测试
①转移特性：已知U1，测出I2值，并绘制I2=f (U1)曲线。（g=I2/U1 =1/ R1）
②负载特性：保持U1=2V，已知R1，测出I2及UL，绘制I2＝f (RL)曲线。
②负载特性：保持I1=0.2 mA，测I2 和UL。绘负载特性I2=f(RL)曲线。
+-
R1=1k R2=2k RL＝2kΩ
+
I1/ mA 0 0.1 0.2 0.25 0.3 0.4
I2/mA
a
RL/Ω I2/mA UL/V
R1=1k R2=2k I1=0.2 mA 100 500 1k 3k 5k
3
VCVS ，U2=µU1
I1
+
+
rI1 U2
-
-
CCVS，U2=rI1
VCCS ， I2=gU1
I2
I1
aI 1
RL
CCCS，I2= αI1
4
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3.本实验采用集成运算放大器741和电阻构成受控源电路。
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三、实验内容
1.电压控制电压源 VCVS特性测试
R1=1 k ， RL=2 k
受控源特性实验报告
一、实验目的1. 了解受控源的基本原理和分类。
2. 掌握受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的电路搭建方法。
3. 通过实验验证受控源的外特性及其转移参数。
4. 加深对受控源物理概念的理解，提高电路分析能力。
二、实验原理受控源是一种非独立源，其输出电压或电流受电路中其他部分的电压或电流控制。
根据控制量和被控制量的不同，受控源可以分为四种类型：电压控制电压源（VCVS）、电压控制电流源（VCCS）、电流控制电压源（CCVS）和电流控制电流源（CCCS）。
1. VCVS（电压控制电压源）：其输出电压U0受输入电压U1控制，具有电压放大作用。
2. VCCS（电压控制电流源）：其输出电流I0受输入电压U1控制，具有电流放大作用。
3. CCVS（电流控制电压源）：其输出电压U0受输入电流I1控制，具有电压放大作用。
4. CCCS（电流控制电流源）：其输出电流I0受输入电流I1控制，具有电流放大作用。
本实验采用运算放大器搭建VCVS和VCCS电路，通过测试电路的转移特性和负载特性，验证受控源的外特性。
三、实验器材1. 运算放大器芯片（uA741）1片2. 电源3个3. 导线若干4. 万用表1个5. 面包板1块6. 电位器1个7. 1000Ω电阻器2个四、实验步骤1. 搭建VCVS电路：（1）将运算放大器芯片接入面包板，将同相输入端接至电源正极，反相输入端接地。
（2）在反相输入端与地之间接入一个1000Ω电阻R1。
（3）在输出端接入一个电阻R2，用于测试负载特性。
2. 搭建VCCS电路：（1）将运算放大器芯片接入面包板，将同相输入端接地，反相输入端接至电源正极。
（2）在反相输入端与地之间接入一个1000Ω电阻R1。
（3）在输出端接入一个电阻R2，用于测试负载特性。
3. 测试VCVS电路：（1）调节电位器，改变输入电压U1，记录输出电压U0和对应的输入电压U1。
（2）根据实验数据绘制VCVS转移特性曲线。
受控源的特性曲线实验报告
实验名称：受控源VCCS 、VCVS 、CCVS 、CCCS 的特性曲线一．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．实验原理与说明：1． 受控源是双口元件，一个为控制端口，另一个为受控端口。
受控端口的电流或电压受到控制端口的电流或电压的控制。
根据控制变量与受控变量的不同组合，受控源可分为四类：图6-1 受控源(1) 电压控制电压源（VCVS ），如图6-1（a ）所示，其特性为：0=c i(2) 电压控制电流源（VCCS ），如图6-1（b ）所示，其特性为： c m s u g i ⋅=cs u u ⋅=α0=c i① 电流控制电压源（CCVS ），如图6-1（c ）所示，其特性为：c s i u ⋅=γ0=c u② 电流控制电流源（CCCS ），如图6-1（d ）所示，其特性为： c s i i ⋅=β0=c u2． 运算放大器与电阻元件组成不同的电路，可以实现上述四种类型的受控源。
各电路特性分析如下。
(1) 电压控制电压源（VCVS ）：运算放大器电路如图6-2所示。
由运算放大器输入端“虚短”特性可知：1u u u ==-+212R u i R =由运算放大器的“虚断”特性，可知： 21R R i i =21221R i R i u R R ⋅+⋅=()2121R R R u +=11211u u R R ⋅=⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+=α式（6-1）即运算放大器的输出电压2u 受输入电压1u 控制。
其电路模型如图6-1（a ）所示。
转移电压比：211R R +=α 该电路是一个同相比例放大器，其输入与输出有公共接地端，这种连接方式称为共地连接。
(2) 电压控制电流源（VCCS ）：运算放大器电路如图6-3所示。
根据理想运放“虚短”、“虚断”特性，输出电流为：Ru i i R 12== 式（6-2）该电路输入，输出无公共接地点，这种连接方式称为浮地连接。
受控源的实验研究实验报告
受控源的实验研究实验报告一、实验目的本次实验旨在深入研究受控源的特性和工作原理，通过实际操作和测量，掌握受控源的参数计算方法，以及其在电路中的作用和影响。
同时，培养我们的实验操作能力、数据分析能力和问题解决能力。
二、实验原理1、受控源的定义受控源是一种具有电源特性的电路元件，但它的输出电压或电流受到电路中其他部分的电压或电流控制。
受控源分为四种类型：电压控制电压源（VCVS）、电压控制电流源（VCCS）、电流控制电压源（CCVS）和电流控制电流源（CCCS）。
2、受控源的特性方程（1）VCVS：输出电压＄u_2 ＝＼mu u_1$，其中＄＼mu$ 为电压放大系数。
（2）VCCS：输出电流＄i_2 ＝ g u_1$，其中＄g$ 为转移电导。
（3）CCVS：输出电压＄u_2 ＝ r i_1$，其中＄r$ 为转移电阻。
（4）CCCS：输出电流＄i_2 ＝＼beta i_1$，其中＄＼beta$ 为电流放大系数。
3、实验电路的设计为了测量受控源的参数，需要设计合适的电路。
例如，对于VCVS，可以采用一个输入电压源串联一个电阻，然后连接到受控源的输入端，受控源的输出端接一个负载电阻，通过测量输入和输出的电压来计算＄＼mu$。
三、实验设备1、直流电源提供稳定的直流电压和电流。
2、万用表用于测量电压、电流和电阻。
3、电阻箱可调节电阻值，以满足实验需求。
4、受控源实验模块四、实验步骤1、连接电路按照实验原理图，仔细连接电路，确保连接正确无误。
2、测量数据（1）对于 VCVS，调节输入电压源，分别测量不同输入电压下的输出电压，记录数据。
（2）对于 VCCS，同样调节输入电压，测量输出电流。
（3）对于 CCVS，改变输入电流，测量输出电压。
（4）对于 CCCS，调整输入电流，测量输出电流。
3、数据处理根据测量的数据，计算受控源的参数，如＄＼mu$、＄g$、＄r$、＄＼beta$。
4、分析误差分析实验中可能存在的误差来源，如仪器精度、读数误差、连接线路的电阻等。
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3、四种理想受控源的电路符号如图 （a）、（b）、（c）、（d）所示。 其中1-1′为输入端（控制端），2-2′为输出端（受控端）。
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4、四种理想、线性受控源的特性
所谓理想受控源，是指它的控制端和受控端都是理想的。
• 电压控电压源 (VCVS)
i1 = 0
u2 = u1
表2
根据测量结果画出VCVS的输出特性（伏安特 性）曲线 U2 。 f (I2 ) |U16V
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2、电流控制电流源（CCCS）的特性测试 实验电路如图2所示，I1 为可调电流源，RL 选用电阻箱。
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图2 CCCS特性的测量
1）测量CCCS的控制特性 I 2 f (I1) |RL C RL 500 ，调节可调电流源，在不同的 I1 下，测量U1 、I1、U 2 、 I 2 的数值，将结果填入表3中，并计算出 I2 的数值。
u1 = 0 u2 = r i1
其中：r u2 称为转移电阻
i1 当控制变量为零时，受控变量一定为零，此时，若是受控电压源则相当 于一个短路元件，若是受控电流源则相当于一个开路元件。
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由以上四种理想受控源可知，受控源特性主要是控制特性和 输出特性两种：
（1）控制特性是指受控源输出端受控量与输入端控制量之间的关系， 如 VCVS的控制特性为 U2 f (U1) 。
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结束！
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1）当受控源的电压（或电流）是控制支路电压或电流 的线性函数时，该受控源称为线性受控源(linear controlled source)；否则，称为非线性受控源(nonlinear controlled source)。
2）根据控制量和输出特性的不同，受控源可分为：电
压控制电压源（VCVS），电压控制电流源（VCCS），电 流控制电压源（CCVS）和电流控制电流源（CCCS）四种。
根据测量结果，画出CCCS的输出特性曲线 U 2 。 f (I2 ) |I12mA
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四、注意事项
1. 每次改接线路时，必须事先关闭电源。 2. 不要使恒流源的负载开路。 3. 电路的输出端不能与地短接，输入电压不能超过10Ｖ。 4. 实验报告中绘制曲线时要使用坐标纸。
I1
表3
根据测量结果，画出控制特性曲线 I2 f (I1) |RL 500 。
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2）测量CCCS的输出特性（伏安特性）U 2 f (I 2 ) |I1C 维持 I1 2mA ，改变 RL 的数值，在不同的 RL下，测量 U 2、I 2 的数值，将结果填入表4中。 表4
（2）输出特性是指受控源输出电压与输出电流之间的关系， 如VCVS的输出特性为 U2 f (I2 ) 。
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三、实验内容与实验电路
1、电压控制电压源（VCVS）的特性测试 实验电路如图1所示，U1为可调电压源，RL选用电阻箱。
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图1 VCVS特性的测量电路
1）测量VCVS的控制特性（转移特性）U2 f (U1) |RL常数
取 RL 1K ，调节可调电压源，在不同的 U1 下，测 量 U1、I1 、U2 、I 2 的数值，结果填入表1中，且计算出 的数值。
U2 U1
表1
根据测量结果，画出控制特性曲线 U 2 f (U1) |RL 1K 。
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2）测量VCVS的输出特性（伏安特性） U 2 f (I 2 ) |U1C 维持 U1 6V ，改变 RL的数值，在不同的 RL 数值下，测量 U 2 、 I 2 的数值，将结果填入表2中。
其中： u2 称为转移电压比（即电压放大倍数）
u1
• 电压控电流源 (VCCS)
i1 = 0 i2 = g u1
其中：
g
i2 u1
称为转移电导
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• 电流控电流源(CCCS)
u1 = 0 i2 = i1
其中：
i2 i1
称为转移电流比（即电流放大倍数）
• 电流控电压源 (CCVS)
实验四 受控源的特性
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一、实验目的
1、通过测试受控源的外特性及其转移参数，进一步 理解受控源的物理概念，加深对受控源的认识和 理解。
2、熟悉受控源特性的测试方法。
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二、实验原理
1、受控源的概念及特点 受控源是用以描述电子器件中控制特性的一种电路模型。
其特点是输出端为电压源或电流源的特性，而输出电压或电 流的大小受输入端（控制端）的电压或电流的控制。 2、受控源的分类