《受控源仿真研究》PPT课件.ppt
受控源电路的仿真分析,目 录,3,实验仪器,4,实验原理,5,实验步骤,6,7,实验提示,思 考 题,2,预习要求,实验目的,受控源电路的仿真分析,预 习 要 求,1.了解Multisim软件的操作方法,2.复习理论课关于受控源电路部分的内容。,微机1台（装有Multisim软件）,实 验 仪 器,受控源电路的仿真分析,实 验 原 理,受控源电路的仿真分析,一、运算放大器简述,实 验 原 理,1.运算放大器的电路符号,实 验 原 理,受控源通常都是由运算放大器构成的。运算放大器是一种有源二端元件，图2-15-5表示的是它的电路符号。它有两个输入端，一个输出端。信号从“”端输入时，输出信号与输入信号反相，故称“”端为反相输入端；从“+”端输入时，输出信号与输入信号同相，故称“+”端为同相输入端。,实 验 原 理,2.运算放大器的工作电源 除了两个输入端外，运算放大器还有两个工作电源端。一个为正电源端，另一个为负电源端，只有接有正、负电源的运算放大器才能正常工作。当然也有一些运算放大器只有一个工作电源端，即单电源工作的运算放大器。,实 验 原 理,3.理想运放模型&两个重要结论,实 验 原 理,不管是双还是单电源工作的运算放大器，其基本电路模型是一样的。如图2-15-6所示。其中V和V分别为同相输入端和反相输入端的对地电压，Vo是输出端对地电压，Ao是运算放大器的开环电压放大倍数，在理想情况下Ao和输入端的电阻Ri为无穷大，输出电阻Ro为零。根据输出电压Vo=(VV)Ao式可见，当输出电压Vo为有限值时，则有V=V，且有i=V/Ri=0，i=V/Ri=0,实 验 原 理,由这些式子可引出两个重要的结论：(1)运算放大器的“+”端和“”端之间等电位。若其中一个输入端是接地的，则另一个输入端虽未接地，也可以认为是零电位。故称此端为“虚地”，或把同相输入端和反相输入端之间标为“虚短路”。(2)运算放大器的输入端电流等于零。这两个重要性质是简化分析含有运算放大器网络的依据。,实 验 原 理,4.运算放大器的实例（LM358）,图2-15-7 LM358型运算放大器引出端功能,实 验 原 理,两个需要注意的地方：(1)LM358是一片双运放(一块集成片内含有两个性能相近的运算放大器且共用一组工作电压)。(2)工作电源为单电源，其中8脚为其工作电源端，一般接+15V电压方可工作。,实 验 原 理,二、四种受控源基本电路,1.电压控制电压源(VCVS),V+,i+,实 验 原 理,图2-15-8(a)所示电路是一个电压控制电压源。由图可知：V=V=V1 i=i=0 if=i2=V/R2=V1/R2 所以 V2=ifRf+i2R2=(Rf+R2)V1/R2=(1+Rf/R2)V1 令=1+Rf/R2 则 V2=V1其中是无量纲的常数，称为电压转移系数(或称电压放大倍数)。图2-15-8(b)为VCVS理想电路模型。,实 验 原 理,2.电压控制电流源(VCCS),实 验 原 理,将图2-15-8(a)中的Rf看作是一个负载电阻RL，这样就构成一个电压控制电流源。如图2-15-9(a)所示。由图可见受控源的输出电流:is=i2=V/R2=V1/R2 令 gm=1/R2 则 is=gmV1其中gm具有电导的量纲，称为转移电导。VCCS的理想电路模型如图2-15-9(b)所示。,实 验 原 理,3.电流控制电压源(CCVS),实 验 原 理,图2-15-10(a)所示电路是一个电流控制电压源。由图可知：V=V=0，if=i1+i=i1 所以 V2=i1Rf 令 rm=Rf 则 V2=i1rm其中rm具有电阻的量纲，称为转移电阻。CCVS的理想电路模型如图2-15-10(b)所示。,实 验 原 理,4.电流控制电流源(CCCS),实 验 原 理,图2-15-11(a)是一个电流控制电流源的电路。因为 Va=ifRf=i1Rf，iR=Va/R=i1Rf/R所以 iL=ifiR=i1+i1Rf/R=(1+Rf/R)i1。令=1+Rf/R，则 iL=i1。其中无量纲，称为电流转移系数(或称电流放大倍数)。CCCS的理想电路模型如图2-15-11(b)所示。,实 验 步 骤,受控源电路的仿真分析,实 验 步 骤,一、测试VCVS的外特性,图2-15-1 VCVS,实 验 步 骤,按照图2-15-1搭好电路，调整V2=2V（1）固定V2=2V，按表2-15-1中1-1项要求的阻值，分别调节可变电阻阻值R3，测出相应的VR3值并记录于表中，作VR3-R3的关系曲线。（2）固定R3=5K，按表2-15-1中1-2项的要求调整V2,并测出相应的V2值并记录于表中，作V2-VR3的关系曲线，求出电压转移系数。,实 验 步 骤,二、测试VCCS的外特性,图2-15-2 VCCS,实 验 步 骤,按照图2-15-2搭好电路，调整Vi2=2V（1）固定Vi2=2V，按表2-15-1中2-1项要求的阻值，分别调节可变电阻阻值RL，测出相应的电流IS值记录于表中，作IS-RL的关系曲线。定RL=5K，按表2-15-1中2-2项的要求调整Vi2，并测出相应的电流IS值记录于表中，作IS-Vi2的关系曲线，求出转移电导gm,实 验 步 骤,三、测试CCVS的外特性,图2-15-3 VCCS,实 验 步 骤,按照图2-15-33搭好电路，调整Vi2=2V（1）固定Vi2=2V，按表2-15-1中2-1项要求的阻值，分别调节可变电阻阻值RL，测出相应的电流IS值记录于表中，作IS-RL的关系曲线。定RL=5K，按表2-15-1中2-2项的要求调整Vi2，并测出相应的电流IS值记录于表中，作IS-Vi2的关系曲线，求出转移电导gm,实 验 步 骤,四、测试CCCS的外特性,图2-15-4 VCCS,实 验 步 骤,按照图2-15-4搭好电路，调整Vi2=2V（1）固定Vi2=2V，按表2-15-1中2-1项要求的阻值，分别调节可变电阻阻值RL，测出相应的电流IS值记录于表中，作IS-RL的关系曲线。定RL=5K，按表2-15-1中2-2项的要求调整Vi2，并测出相应的电流IS值记录于表中，作IS-Vi2的关系曲线，求出转移电导gm,表2-15-1,实 验 提 示,注意LM358的管脚方向。,受控源电路的仿真分析,LM358的工作电源选择18V。,实 验 思 考 题,1理想运算放大器的主要特点有哪些？2请模拟一下，看受控源的控制特性是否适用于交流信号？加大输入信号后，输出电压波形会产生什么形状？3在运算放大器电源引出线的负端加一负向电源电压-15伏，重复问题1，观察输出波形。,实 验 报 告 要 求,实验名称；实验目的；实验仪表（应写明具体型号）；实验原理及实验电路图；实验数据：填写数据表格,根据实验数据画相应的关系曲线，分析实验结果和误差原因；实验小结：总结实验的情况，实验的收获和体会。,实验结束后，整理好工具包，正确摆放仪器，并将实验箱放入实验台右侧柜子中。,实 验 结 束,地址：南京市栖霞区文苑路9号教学3号楼西区http:/E-Mail:中心办公室：教学3号楼西区二楼西207室 联系电话：025-85866145,
