主頁 > 技術文章 > 電路分析實驗箱-受控源特性測（cè）試 2025-07-15

電路分析實驗（yàn）箱-受控源特性測試

一、實驗目（mù）的
1.熟悉四種受控電（diàn）源的基本特（tè）性，掌握受控源轉移參數的測試方法。
2.加深對受控源的認識和理（lǐ）解。
二、原理說（shuō）明
1.電源有獨立電（diàn）源（如電池、發電機等）與非獨立電源（或（huò）稱為受控源（yuán））之分。
受控源與獨立源的不同點是：獨立源的電勢E_S或電激流I_S是某一固定的數值（zhí）或是時間的某一函數，它（tā）不（bú）隨電路其餘部分的狀態而變。而受控源的電勢或電激流則是隨電路中另一支路的（de）電壓或電流而變的一種（zhǒng）電源。
受控源又與無源元件不同，無源元件兩端的電壓和它（tā）自身的電流有一定的函數關係，而受控源的輸出電壓或電流則和另一支路（或元件）的電流或電壓有（yǒu）某種函數關係。
2.獨立源與無源元件是二端器件，受控（kòng）源（yuán）則是四端器（qì）件，或稱為雙口元件。它有一對輸入端（U₁、I₁）和一對輸出端（U₂、I₂）。輸入端可（kě）以控製輸（shū）出端電壓或電流的大（dà）小。施加於輸入端（duān）的（de）控製量可（kě）以是電壓或電流，因而有兩種（zhǒng）受控電壓源（即電壓（yā）控製電壓源VCVS和電（diàn）流控製電壓源CCVS）和兩種受控電流源（即電壓控製電流源VCCS和電（diàn）流控製電流（liú）源CCCS）。它們的示意圖見圖7-1。

圖7-1

3.當（dāng）受控源的輸出電壓（或（huò）電流）與控製支路的電壓（或電流）成正比變化（huà）時，則稱該受控（kòng）源是線性的。
理（lǐ）想受控源的控製支路中隻有（yǒu）一個獨（dú）立變（biàn）量（電壓或電流），另一個獨立變（biàn）量等於零，即從輸入口看，理想受控源或（huò）者是短（duǎn）路（即輸入（rù）電阻R₁ = 0，因而U₁ = 0）或者是開（kāi）路（即輸入電導G₁ = 0，因而輸入（rù）電流I₁ = 0）；從輸出口看，理想受控源或是一個理想電壓（yā）源或者是一個理想電流源。
4.控製端與受控（kòng）端的關係式稱為轉移函數。
四種受控源的轉移函數參量的定義如下：
（1）壓控電壓源(VCVS)： U₂= f (U₁)，μ= U₂/U₁        稱為轉（zhuǎn）移電壓比。
（2）壓控電流源(VCCS)： I₂= f (U₁)，gm= I₂/U₁ 稱（chēng）為轉移電導。
（3）流控電（diàn）壓源(CCVS)： U₂= f (I₁)，rm= U₂/I₁   稱為轉移電阻。
（4）流控電流（liú）源(CCCS)： I₂= f (I₁)，α= I₂/I₁      稱為轉移電流比（bǐ）（或電流增益）。
三（sān）、實驗設備

序號	名稱	型號與規格	數量	備注
1	可（kě）調直流穩壓（yā）電（diàn）源		1
2	可調（diào）恒流（liú）源		1
3	直流數字電壓表		1
4	直流（liú）數字毫安（ān）表		1
5	可變電阻箱		1
6	受控源實驗電路板		1

四、實（shí）驗內容
1.測量受控源（yuán）VCVS的轉移特（tè）性U₂ = f（U₁）及（jí）負載特性U₂ = f (I_L)，實驗線路如圖7-2。

圖7-2

（1）不（bú）接電流表，固定R_L = 1KΩ，調節穩壓電源（yuán）輸出電壓U₁，測（cè）量U₁及相應的U₂值，記入表7-1。在方格紙（zhǐ）上繪出電壓轉移（yí）特性曲線U₂ = f (U₁)，並在其線性部分求（qiú）出（chū）轉移電壓比μ。
表8-1

U₁( V )	0	1	2	3	4	5	6	7	8	μ
U₂( V )

（2）接入電流表，保持U₁ = 3V，調節R_L可變電阻箱的阻值，測U₂及I_L，繪製負載特性（xìng）曲線U₂ = f (I_L)。

R_L(Ω)	50	70	100	200	300	400	500	∞
U₂(V)
I₂( mA )

2.受控源VCCS的轉移特性I_L = f (U₁)及負載特性（xìng）I_L = f (U₂)，實驗線路如圖（tú）7-3。

圖7-3

（1）固定R_L = 1KΩ，調節穩壓電源的輸出（chū）電壓U₁，測（cè）出相（xiàng）應的（de）I_L值，繪製I_L = f (U₁)曲線，並由其線性（xìng）部分求出（chū）轉移電導gm。

U₁( V )	2.8	3.0	3.2	3.5	3.7	4.0	4.2	4.5	gm
I_L( mA)

（2）保持U₁ =3V，令R_L從大到小變化，測出相應的I_L及U₂，繪製I_L = f (U₂)曲線。

R_L(KΩ)	1	0.8	0.7	0.6	0.5	0.4	0.3	0.2	0.1	0
I_L( mA )
U₂( V )

測量受控源（yuán）CCVS的（de）轉移特性U₂ = f (I₁)與負載特性（xìng）U₂ = f (I_L)，實驗線路如圖7-4。

圖7-4

（1）固定R_L = 1KΩ，調節恒流（liú）源的輸出電流I_S，使（shǐ）其在0.05～0.7mA範圍內取8個（gè）數值，測出U₂值，繪製U₂ = f (I₁)曲線，並由其線性部分求出轉移（yí）電阻rm。

Is (mA)									rm
U₂ (V)

（2）保持I_S = 0.5mA，令R_L值從1KΩ增至8KΩ，測出U₂及I_L，繪（huì）製負載特性曲線U₂ = f (I_L)。

R_L (KΩ)
U₂ (V)
I_L ( mA )

3.測量受控源CCCS的轉移特性I_L = f (I₁)及負載特（tè）性I_L = f (U₂)，實驗線路如圖7-5。

圖7-5

（1）固定R_L = 1KΩ，調節恒流（liú）源的輸出電流I_S，使其在0.05～0.7mA範（fàn）圍內取8個數值，測出I_L，繪製I_L = f (I₁)曲線，並由其（qí）線（xiàn）性部分求出轉移電流比α。

I₁(mA)								α
I_L(mA)

（2）保持IS = 0.05mA，令R_L值從0，100Ω，200Ω增（zēng）至20KΩ，測出I_L，繪製（zhì）I_L = f (U₂)曲線。

R_L(KΩ)	0	0.2	0.4	0.6	0.8	1	2	5	10	20
I_L(mA)
U₂(V)

五、實驗注意事項
1.每次組裝線路，必須事先（xiān）斷開供（gòng）電電源，但不必（bì）關閉電源總開關。
2.用恒流源供電的實驗中，不要使恒流源的負載開（kāi）路。
六、預習思考題
1.受控源和獨立源相比有何異同點？比較四（sì）種受（shòu）控源的控製量與被（bèi）控量的關係（xì）如（rú）何？
2.四種受控（kòng）源中的rm、gm、α和μ的意義（yì）是什麽？如（rú）何測得？
3.若受控源控製量（liàng）的（de）極性反（fǎn）向，試問其輸（shū）出極性是否發生變化？
4.受控源的（de）控製特性（xìng）是否適合於交流信號？
5.如（rú）何由兩個基本的CCVS和VCCS獲得其它兩個CCCS和VCVS，它們的輸入輸出（chū）應（yīng）如何（hé）連接？
七、實（shí）驗報告
1.根據實驗數據，在方格紙上分別繪出四種（zhǒng）受控源的轉移特性和（hé）負載特性曲線，並求出相應的轉移參量。
2.對預習思考題作必要的回（huí）答。
3.對（duì）實驗的結果作出合理的分析和結（jié）論，總結對四種受控源的認識和理解。

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