受控源仿真研究课件

受控源电路的仿真分析目录实验目的13实验仪器4实验原理5实验步骤67实验提示8实验报告思考题2预习要求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V－V＋Ri=Ro=0Ao(V＋－V－)图2-15-6理想运放模型++－－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2-15-7LM358型运算放大器引出端功能+Ec(a)23LM3588Vo276V2+541V1+V1-Vo1V2-+Ec84321+-(b)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－=0if=i2=V－/R2=V1/R2所以

V2=ifRf+i2R2=(Rf+R2)V1/R2=(1+Rf/R2)V1

令μ=1+Rf/R2则V2=μV1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)V-V1+R2i2+V2-V1gmV1RLis+-+-gm=1/R2图2-15-9(a)图2-15-9(b)RLV+isV2+--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)ifiLaER1R2i1RfRLRiRi1iLRLi1=1+Rf/R图2-15-11(a)图2-15-11(b)++--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=if－iR

=i1+i1Rf/R=(1+Rf/R)i1。令α=1+Rf/R，则iL=αi1。其中α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

一、测试VCVS的外特性图2-15-1VCVS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=5KΩ，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μ。实验步骤

三、测试CCVS的外特性图2-15-3VCCS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=5KΩ，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2-15-4VCCS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=5KΩ，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步骤参数测试条件和测量值1-1RL（KΩ）101520253050

VO1（V）

1-2Vi1（V）123456

VO1（V）μ＝

2-1RL（KΩ）101520253050

IS(mA)

2-2Vi2（V）24681012

IS(mA)gm=

3-1RL（KΩ）203040506070

VO3（V）

3-2Ii（μA）100200300400500600

VO3（V）rm=

4-1RL（KΩ）0.10.40.81.52.54

IL(mA)

4-2Ii（μA）100200300400500600

IL(mA)α=

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