运算放大器与受控电源.ppt
运算放大器与受控电源,实验目的,加深对受控电源的理解。学习运算放大器的使用方法，形成有源器件的概念。测量电压控制型电流源和电压源，电流控制型电流源和电压源的特性。,实验原理,电压控制型电压源（VCVS）：由于运算放大器的输入端“+”、“”为虚短路，所以又由于运算放大器的虚断特性，故有：考虑以上关系有：,即运算放大器的输出电压u2受输入电压u1的控制，其电压比为：，称为电压放大系数。该电路是一个同相比例放大器。,电压控制型电压源模型,电压控制型电压源电路,电压控制型电流源VCCS:运算放大器输出电流为，即只受输入电压 控制，与负载电阻无关（实际上 为有限值）。转移电导为：。输入、输出无公共接地点，这种联接方式称为浮地联接。,电压控制型电流源,电压控制型电流源,电流控制型 电流源（CCVS）:由于运算放大器的“虚地”特性，流过电阻R的电流即为输入电流i1。运算放大器的输出电压为，即输出电压u2受输入电流i1控制。转移电阻为：,电流控制型电压源模型,电流控制型电压源电路,电流控制型电流源（CCCS）:运算放大电路如图（a）所示。由于正相输入端“+”接地，“”端虚地，电路中d点的电压为，电流为，输出端电流，即输出电流i2受输入电流i1控制，与负载电阻无关。输出电流比为。,电流控制电流源模型,电流控制电流源电路,实验仪器,双路稳压电源 1台 有源电路实验板 1块 直流电流表 2只 数字万用表 1只可调电阻箱 1只,双路稳压电源,电路实验板,直流电流表,数字万用表,可调电阻箱,实验步骤,1.按图5.2.10测定电压控制型电压源的特性。（1）给R1=R2=2k定，按照表5.2.1测定VCVS性能，并计算。,图5.2.10 VCVS实验电路,（2）在输出端接入可调RL电阻箱，改变阻值，u1=1.0V，测量电压控制型电压源的输出电压。,按图测定电压控制型电流源的特性。给定u1=2V，R=2k，RL接可调电阻箱，按照下表测定VCCS性能，并计算。,实测,图5.2.11 VCCS实验电路,给定RL=5k，R=2k，改变 u1/V。,按图测定电流控制型电压源的特性 给定，测定电流控制型电压源性能，并计算。,实测,图5.2.12 CCVS实验电路,将R1改为固定电阻2k，在输出端接入可调变阻箱RL,按图测定电流控制型电流源的特性。给定 u1=2.0V，R1=R2=R3=2k，测定RL由03k 变化时，i1、u2 的值。（由此算得 i2 值），并计算。,图5.2.13 CCCS实验电路,实测,令RL=2k，R1接可调电阻箱，测量电流控制型电流源的特性,实验报告,计算各受控源的、和。分析各受控源的伏安特性。,实验现象,电压控制型电压源：输出端的电压随输入端的电压变化而变化。电压控制型电流源：输出端的电流随输入端的电压变化面变化。电流控制型电压源：输出端的电压受输入端电流控制。电流控制型电流源：输出端的电流受输入端的流控制。,实验结果分析,电压控制型电压源电路中的 R1和电流控制型电压源中的R对受控电源的参数起着什么作用？答：R1越大电压控制型电压源的电压放大系数越大。R越大电流控制型电压源的转移电阻越大。在有源电路实验中，影响测试精度的主要因素是什么？答：影响高度精度的主要因素：电路中电阻的精度。,为什么输入电压或电流要在规定的范围内？答：使运算放大器工作在线性放大区域。,实验相关知识,预习要求相关知识点注意事项,预习要求,预习运算放大器的工作原理和使用方法预习正、负电源的连接方法预习四种受控电源的基本原理及特性,相关知识点,电路和电路元件的分类 受控电源,注意事项,在做此实验前，应检查运算放大器是否正常工作。运算放大器输出端不能与地短路，且输出电压不宜过高（应小于10V）。运算放大器外部电路需要改接时（包括改变负载电阻的阻值），应当先切断供电电源是否正常。,实验标准报告,一、实验目的加深对受控电源的理解。学习运算放大器的使用方法，形成有源器件的概念。测量电压控制型电压源和电流源，电流控制型电压源和电流源的特性。,二、实验内容电压控制型电压源的特性。测定电压控制型电流源的特性。测定电流控制型电压源的特性。测定电流控制型电流源的特性。,三、实验仪器、设备双路稳压电源 1台电路实验板 1块直流电流表 2只数字万用表 1只,四、实验用详细电路图电压控制电压源,2.电压控制型电流源,3.电流控制型电压源电路,4.电流控制电流源模型,五、实验有关原理，所应用的公式1.受控电源是多端元件，具有一个以上支路，而且元件中一个支路上的支路电压或电流受到其他支路的电压或电流控制。受控电源可分为四类：电压控制型电压源VCVS：电压控制型电流源VCCS：,电流控制型电压源CCVS：电流控制型电流源CCCS：,2.在运算放大器外部接以不同的电阻器所构成的电路，可以实现不同类型的受控电源。（1）VCVS：运算放大器的输出电压u2受输入电压u1的控制，其电压比为：，称为电压放大系数。该电路是一个同相比例放大器。（2）VCCS：运算放大器输出电流 i2只受输入电压u1控制，与负载电阻RL无关（实际上RL为有限值）。转移电导为：。,该电路输入、输出无公共接地点，这种联接方式称为浮地联接。（3）CCVS：由于运算放大器的“虚地”特性，流过电阻R的电流即为输入电流i1。运算放大器的输出电压为u2=i1R，即输出电压u2受输入电流i1控制。转移电阻为：。（4）CCCS：运算放大器的输出电流i2受输入电流i1控制，与负载电阻RL无关。输出电流比为,六、实验数据记录测定电压控制型电压源的特性。给定R1=R2=1k，测定VCVS性能，并计算,实测,在输出端接入可调电阻箱RL，改变阻值,2.测定电压控制型电流源的特性。（1）给定，RL接可调电阻箱，并计算。,实测,（2）给定,。,，改变 u1,3.测定电流控制型电压源的特性。(1)给定u1=3.0V，R=2k，测定CCVS性能，并计算。,实测,(2)将R1换为固定电阻2k，在输出端接入可调变阻箱RL。,4.测定电流控制型电流源的特性，(1)给定，测定RL由 变化时i1、u2（由此算得i2）值，并计算。,实测,(2)令，R1接可调电阻箱。,七、实验数据分析1.电压控制电压源：理论值：2.电压控制电流源：理论值：实验值：，计算结果参见表,3.电流控制电流源：理论值：实验值：，计算结果参见表 4.电流控制电流源：理论值：,八、实验结果实验数据表明：电压控制电压源、电压控制电流源、电流控制电压源、电流控制电流源的基本特性与理论相符。,
