受控源电路的仿真研究.ppt

1、受控源电路的仿真分析,2012-2013学年第一学期,一、实验目的 二、预习要求 三、实验仪器 四、实验原理 五、实验步骤 六、实验提示 七、思 考 题 八、实验报告要求,目录,一、实验目的 P80,1.利用EDA软件对受控源电路进行仿真分析 2.初步掌握Multisim软件的用法 3.了解测量仪器内阻对测试精度的影响,二、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。,三、实验仪器,微机1台（装有Multisim软件）,四、实验原理,一、运算放大器简述 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

2、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。,实实验原理验 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,实实验原理验 原 理,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

3、。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,实实验原理验 原 理,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

4、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。,实实验原理验 原 理,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,实实验原理验 原 理,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。,实实验原理验 原 理,常见的受控源主要有以下四种形式： VCVS电压控制电压源 VCCS 电压控制电流源 CCVS 电流控制电压源 CCCS 电流控制电流源 前一参数是控制量，后一参数是

5、被控量。仅在控制量变化时，被控量才发生变化。,实实验原理验 原 理,对于VCVS电压控制电压源 设控制量为V1，被控量为V2，则有：,是无量纲的系数，称为电压转移系数（或称电压放大倍数）。,对于VCCS电压控制电流源 设控制量为V1，被控量为I2，则有：,g是具有电导的量纲，称为转移电导。,实实验原理验 原 理,对于CCVS电流控制电压源 设控制量为I1，被控量为V2，则有：,r是具有电阻的量纲，称为转移电阻。,对于CCCS电流控制电流源 设控制量为I1，被控量为I2，则有：,是无量纲的系数，称为电流转移系数（或称电流放大倍数）。,实实验原理验 原 理,实 验 原 理,1.电压控制电压源(VC

6、VS),V+,i+,实实验原理验 原 理,二、四种受控源基本电路,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。,实实验原理验 原 理,实 验 原 理,3.电流控制电压源(CCVS),实实验原理验 原 理,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=

7、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。,实实验原理验 原 理,实 验 步 骤,图2-15-1 VCVS,五、实验步骤,一、测试VCVS的外特性,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

8、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,实 验 步 骤,图2-15-3 VCCS,实验步骤,三、测试CCVS的外特性,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,实验步骤,实实验步骤验 步 骤,表2-15-1,六、实 验 提 示,注意LM358的管脚方向。,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。,七、思 考 题,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