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1、电工电子实验（电工电子实验（1）第五次课）第五次课l受控源电路的仿真分析受控源电路的仿真分析1 1利用利用EDAEDA软件对受控源电路进行仿真分析软件对受控源电路进行仿真分析实验目的实验目的3 3了解测量仪器内阻对测试精度的影响了解测量仪器内阻对测试精度的影响 2 2初步掌握初步掌握MultisimMultisim软件的用法软件的用法 受控源电路的仿真分析（受控源电路的仿真分析（P80）参见的受控源主要有以下四种形式：参见的受控源主要有以下四种形式：VCVS电压控制电压源电压控制电压源VCCS 电压控制电流源电压控制电流源CCVS 电流控制电压源电流控制电压源CCCS 电流控制电流源电流控制电
2、流源前一参数是控制量，后一参数是被前一参数是控制量，后一参数是被控量。仅在控制量变化时，被控量才控量。仅在控制量变化时，被控量才发生变化。发生变化。受控源电路的仿真分析受控源电路的仿真分析对于对于VCVS电压控制电压源电压控制电压源设控制量为设控制量为V1，被控量为，被控量为V2，则有：，则有：是无量纲的系数，称为是无量纲的系数，称为电压转电压转移系数移系数（或称电压放大倍数）。（或称电压放大倍数）。对于对于VCCS电压控制电流源电压控制电流源设设控制量为控制量为V1，被控量为，被控量为I2，则有：，则有：g是具有电导的量纲，称是具有电导的量纲，称为为转移电导转移电导。受控源电路的仿真分析受控
3、源电路的仿真分析对于对于CCVS电流控制电压源电流控制电压源设控制量为设控制量为I1，被控量为，被控量为V2，则有：，则有：r是具有电阻的量纲，称为是具有电阻的量纲，称为转移电阻转移电阻。对于对于CCCS电流控制电流源电流控制电流源设设控制量为控制量为I1，被控量为，被控量为I2，则有：，则有：是无量纲的系数，称为是无量纲的系数，称为电流转移系数电流转移系数（或称电（或称电流放大倍数）。流放大倍数）。一、运算放大器简述一、运算放大器简述 运算放大器是一种模拟电路，由于早期主要用于模运算放大器是一种模拟电路，由于早期主要用于模拟计算机，实现各种数学运算，因而由此得名，并拟计算机，实现各种数学运算
4、，因而由此得名，并沿用至今。现在，运放的应用已经远远超出模拟运沿用至今。现在，运放的应用已经远远超出模拟运算的范围，而作为一种高增益器件广泛用于各种电算的范围，而作为一种高增益器件广泛用于各种电子设备中。子设备中。1.1.运算放大器运算放大器2 2.运算放大器的电路符号运算放大器的电路符号(1)“+”(1)“+”表示同相输入端，表明从该端输入表示同相输入端，表明从该端输入的信号输出为同相放大。的信号输出为同相放大。(2)“(2)“”表示反相输入端，表明从该端输入表示反相输入端，表明从该端输入的信号输出为反相放大。的信号输出为反相放大。(3)(3)集成运放是高增益的直接耦合放大器。集成运放是高增
5、益的直接耦合放大器。其开环放大倍数非常大。其开环放大倍数非常大。说说 明明 理想运算放大器的电路模型是一个受控源，它理想运算放大器的电路模型是一个受控源，它的外部接入不同的电路元件，可以实现对信号的模的外部接入不同的电路元件，可以实现对信号的模拟运算或模拟转换。拟运算或模拟转换。二、理想运算放大器概念二、理想运算放大器概念1.1.开环差模电压增益开环差模电压增益A Audud；2.2.差模输入电阻差模输入电阻R Ridid 3.3.差模输出电阻差模输出电阻R Rodod0 0 4.4.K KCMRCMR 5.5.输入失调电流输入失调电流I IIOIO、失调电压、失调电压U UIOIO和它们和它
6、们的温漂均为零；的温漂均为零；6.6.输入偏置电流输入偏置电流I IIBIB=0=0 7.3dB7.3dB带宽带宽BW=BW=三、运算放大器的两种基本反馈组态三、运算放大器的两种基本反馈组态 1、运算放大器的开环传输特性、运算放大器的开环传输特性(a)运算符号；运算符号；(b)开环传输特性开环传输特性 四、理想运算放大器特性四、理想运算放大器特性1.“虚短虚短”特性特性当运放工作在当运放工作在线性状态线性状态时，由于时，由于所以：所以：2.“虚断虚断”特性特性当集成运放工作在当集成运放工作在线性状态线性状态时，时，所以：所以：受控源电路的仿真分析受控源电路的仿真分析理想运算放大器的电路模型是一
7、个受控源，它理想运算放大器的电路模型是一个受控源，它的外部接入不同的电路元件，可以实现对信号的外部接入不同的电路元件，可以实现对信号的模拟运算或模拟转换。的模拟运算或模拟转换。含有运算放大器的电路是一种有源网络，在电含有运算放大器的电路是一种有源网络，在电路实验中主要研究它的端口特性。路实验中主要研究它的端口特性。本实验将研究由运算放大器组成的四种受控源本实验将研究由运算放大器组成的四种受控源电路的端口特性。选用电路的端口特性。选用LM358JLM358J型集成运算放大型集成运算放大器。器。LM358JLM358J是一片双运放（内含两个性能相近是一片双运放（内含两个性能相近的运算放大器且共用一
8、组工作电压）。的运算放大器且共用一组工作电压）。下面启动下面启动MultisimMultisim仿真软件说明操作过程仿真软件说明操作过程1理想运算放大器的主要特点有哪些？理想运算放大器的主要特点有哪些？实实 验验 思思 考考 题题答：答：1.开开环环差模差模电压电压增益增益Aud；2.差模差模输输入入电电阻阻Rid 3.差模差模输输出出电电阻阻Rod0 4.KCMR 5.输输入失入失调电调电流流IIO、失、失调电压调电压UIO和它和它们们的的 温漂均温漂均为为零；零；6.输输入偏置入偏置电电流流IIB=0 7.3dB带宽带宽BW=8.虚短和虚断。虚短和虚断。实实 验验 思思 考考 题题2 2请
9、模拟一下，看受控源的控制特性是否适用请模拟一下，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？会产生什么形状？答：适用于交流信号。答：适用于交流信号。加大输入信号后，输出电压波形加大输入信号后，输出电压波形先按比例被放大，但随着输入信号的不断加大输出电先按比例被放大，但随着输入信号的不断加大输出电压会产生失真，波形的上限和下限被限伏。压会产生失真，波形的上限和下限被限伏。3 3在运算放大器电源引出线的负端加一负向电在运算放大器电源引出线的负端加一负向电源源 电压电压-18-18伏，重复问题伏，重复问题2 2，观察输出波
10、形。，观察输出波形。答：答：适用于交流信号。加大输入信号后，输出电压波形适用于交流信号。加大输入信号后，输出电压波形先按比例被放大，但随着输入信号的不断加大输出电先按比例被放大，但随着输入信号的不断加大输出电压会产生压会产生 失真，波形的上限和下限被限伏。失真，波形的上限和下限被限伏。实实 验验 报报 告告 要要 求求实验名称；实验名称；实验目的；实验目的；实验仪表（应写明具体型号）；实验仪表（应写明具体型号）；实验原理及实验电路图；实验原理及实验电路图；实验数据：填写数据表格实验数据：填写数据表格,根据实验数据画相应的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；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。实验小结：总结实验的情况，实验的收获和体会。