电路理论实验指导书(1) 下载本文

(2)微分电路:将实验电路中的R、C元件位置互换,令R=100Ω,C=0.01μF,用示波器观察激励uS与响应uR的变化规律。 五、实验注意事项

1、调节电子仪器各旋钮时,动作不要过猛。实验前,尚需熟读双踪示波器的使用说明,特别是观察双踪时,要特别注意开关,旋钮的操作与调节。

2、信号源的接地端与示波器的接地端要连在一起(称共地),以防外界干扰而影响测量的准确性。

3、示波器的辉度不应过亮,尤其是光点长期停留在荧光屏上不动时,应将辉度调暗,以延长示波管的使用寿命。 六、预习与思考题

1、用示波器观察RC一阶电路零输入响应和零状态响应时,为什么激励必须是方波信号?

2、已知RC一阶电路的R=10kΩ,C=0.01μF,试计算时间常数τ,并根据τ值的物理意义,拟定测量τ的方案。

3、在RC一阶电路中,当R、C的大小变化时,对电路的响应有何影响?

4、何谓积分电路和微分电路,它们必须具备什么条件?它们在方波激励下,其输出信号波形的变化规律如何?这两种电路有何功能? 七、实验报告要求

1、根据实验1(1)观测结果,绘出RC—阶电路充、放电时UC与激励信号对应的变化曲线,由曲线测得τ值,并与参数值的理论计算结果作比较,分析误差原因。

2、根据实验2观测结果,绘出积分电路、微分电路输出信号与输入信号对应的波形。

3、回答思考题3、4。

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实验五 受控源研究

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

1、受控源

受控源向外电路提供的电压或电流是受其它支路的电压或电流控制,因而受控源是双口元件:一个为控制端口,或称输入端口,输入控制量(电压或电流),另一个为受控端口或称输出端口,向外电路提供电压或电流。受控端口的电压或电流,受控制端口的电压或电流的控制。根据控制变量与受控变量的不同组合,受控源可分为四类: (1)电压控制电压源(VCVS),如图13-1(a)所示,其特性为: u2??u1 其中:??u2??u称为转移电压比

?????1u?1(即电压放大倍数)。

??u2??u1u1i2?gu1????(2)电压控制电流源(VCCS), (a)(b)如图13-1(b)所示,其特性为: i1i1???? i2?gu1

?i1i2??i1??u2?r??? 其中:gi2m?u称为转移电导。

(c)(d)1图 13-1(3)电流控制电压源(CCVS),如图13-1(c)所示,其特性为: u2?ri1

其中:r?u2i称为转移电阻。

1(4)电流控制电流源(CCCS),如图13-1(d)所示,其特性为: i2??i1

其中:??i2i称为转移电流比(即电流放大倍数)。

12、用运算放大器组成的受控源

运算放大器的电路符号如图13-2所示,具有两个输入端:同相输入端u+和反相输入端u-,一个输出端uo,放大倍数为A,则uo=A(u+-u-)。 对于理想运算放大器,放大倍数A为∞,输入电阻为∞,输出电阻为0,由此可得出两个特性: u?uO特性1:u+=u-;

?+++特性2:iu?-+=i-=0。

(1) 电压控制电压源(VCVS) 电压控制电压源电路如图13-3所示。

图 13-2 10

?由运算放大器的特性1可知:u??u??u1,则iR1?u2?u1R2u1R1 ??+-++??u1?u2iR2?由运算放大器的特性2可知: iR1?iR2

R2R1??R1.iR1R2iR2?? 代入iR1、iR2 得:u2?(1?)u1

图 13-3 可见,运算放大器的输出电压u2受输入电压u1控制,其电路模型如图13-2(a)所示,转移电压比:??(1?R2R1)。

(2) 电压控制电流源(VCCS)

电压控制电流源电路如图13-4所示。由运算放大器的特性1可知:u??u??u1

则iR?u1R1???i2+-++RL?u2u1?

??R1iR1图 13-4由运算放大器的特性2可知: i2?iR?u1R1

即i2只受输入电压u1控制,与负载RL无关(实际上要求RL为有限值)。其电路模型如图13-1(b)所示。 转移电导为:

g?i2u1?1R1

i1RiR(3) 电流控制电压源(CCVS)

电流控制电压源电路如图13-5所示。 由运算放大器的特性1可知:u??u??0 u2=R iR 由运算放大器的特性2可知: iR?i1 代入上式,得: u2?Ri1

?-+.??++??u1??u2??图 13-5即输出电压u2受输入电流i1的控制。其电路模型如图13-1(c)所示。 转移电阻为: r?u2i1?R

(4) 电流控制电流源(CCCS)

电流控制电流源电路如图13-6所示。 由运算放大器的特性1可知:u??u??0

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R1iR1 iR1?R2R1?R2i2

??i1?-+++i2??u2由运算放大器的特性2可知: iR1??i1 代入上式,i2??(1?R1R2)i1

u1RLR2??.?.图 13-6 即输出电流i2只受输入电流i1的控制。与负载RL无关。它的电路模型如图13-1(d)所示。转移电流比 ?三、实验设备

1、MEL-06组件 (含直流数字电压表、直流数字毫安表) 2、恒压源(含+6V,+12V,0~30V可调) 3、恒流源

4、EEL-31组件(含运算放大器、电阻、电位器) 四、实验任务

1、测试电压控制电压源(VCVS)特性

实验电路如图13-7所示,图中,U1用恒压源的 可调电压输出端,R1=R2=10kΩ,RL=2kΩ(用电阻箱)。 (1)测试VCVS的转移特性U2=f(U1)

+?i2i1??(1+R1R2)

+_∞+R1+U1RLU2_R2_ 调节恒压源输出电压U1(以电压表读数为准),用

电压表测量对应的输出电压U2,将数据记入表13-1中。 图13-7

表13-1 VCVS的转移特性数据 U1/V U2/V ?/V U20 1 2 3 4 5 6 7 8 ?表示,并将改变电阻R1,使其R1=20kΩ,按上述方法测量对应的输出电压,用U2数据记入表13-1中。

(2)测试VCVS的负载特性U2=f(RL)

保持U1=2V,负载电阻RL用电阻箱,并调节其大小,用电压表测量对应的输出电压U2,将数据记入表13-2中。

表13-2 VCVS的负载特性数据

RL/Ω 50 70 100 200 300 400 500 1000 ++_U12000 ∞+I2ARLU2/V 2、 试电压控制电流源(VCCS)特性 实验电路如图13-8所示,图中,U1用恒压源的 可调电压输出端,R1=10kΩ,RL=2kΩ(用电阻箱)。 (1)测试VCCS的转移特性I2=f(U1) 调节恒压源输出电压U1(以电压表读数为准),

用电流表测量对应的输出电流I2,将数据记入表13-3中。 8

_R1 图13-

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