【文章內(nèi)容簡介】 五、注意事項(xiàng) 1．注意用萬用表直接測 oR 時(shí)，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的獨(dú)立源必須先置零，以免損壞萬用表。 2．接線路時(shí)，要關(guān)掉電源。 六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告 根據(jù)實(shí)訓(xùn)數(shù)據(jù)，繪出有源二端網(wǎng)絡(luò)及其戴維南等效電源的外特性 U= ?（ I）。 說出兩種測量等效電阻 oR 的方法與步驟。 20 實(shí)驗(yàn)六 受控源研究 一．實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1．加深對受控源的理解； 2．熟悉由運(yùn)算放大器組成受控源電路的分析方法，了解運(yùn)算 放大器的應(yīng)用； 3．掌握受控源特性的測量方法。 二．原理說明 1．受控源 受控源向外電路提供的電壓或電流是受其它支路的電壓或電流控制，因而受控源是雙口元件：一個(gè)為控制端口，或稱輸入端口，輸入控制量（電壓或電流），另一個(gè)為受控端口或稱輸出端口，向外電路提供電壓或電流。受控端口的電壓或電流，受控制端口的電壓或電流的控制。根據(jù)控制變量與受控變量的不同組合，受控源可分為四類： （ 1）電壓控制電壓源（ VCVS），如圖 2－ 1（ a）所示，其特性為： 12 uu ?? 其中： 12uu??稱為轉(zhuǎn)移電壓比（即電壓放大倍數(shù)）。 （ 2）電壓控制電流源（ VCCS），如圖 2－ 1（ b）所示，其特性為： 12 ugi ? 其中：12m uig ? 稱為轉(zhuǎn)移電導(dǎo)。 （ 3）電流控制電壓源（ CCVS），如圖 2－ 1（ c）所示，其特性為： 12 iru ? 其中：12iur?稱為轉(zhuǎn)移電阻。 （ 4）電流控制電流源（ CCCS），如圖 2－ 1（ d）所示，其特性為： 12 ii ?? 其中： 12ii??稱為轉(zhuǎn)移電流比（即電流放大倍數(shù)）。 2．用運(yùn)算放大器組成的受控源 運(yùn)算放大器的電路符號如圖 2－ 2 所示，具有兩個(gè)輸入端：同相輸入端ｕ＋和反相輸入 21 端ｕ－，一個(gè)輸出端ｕｏ，放大倍數(shù)為 A，則ｕｏ＝ A（ｕ＋－ｕ－）。 對于理想運(yùn)算放大器，放大倍數(shù) A為∞，輸入電阻為∞，輸出電阻為 0，由此可得出兩個(gè)特性：特性 1：ｕ＋＝ｕ－；特性 2：ｉ＋＝ｉ－＝０。 電壓控制電壓源（ VCVS） 電壓 控制電壓源電路如圖 2－ 3 所示。 由運(yùn)算放大器的特性 1 可知： 1uuu ?? ?? 則 11R1 Rui ? 212R2 R uui ?? 由運(yùn)算放大器的特性 2可知： R2R1 ii ? 代入 R1i 、 R2i 得： 1122 )1( uRRu ??可見，運(yùn)算放大器的輸出電壓 u2受輸入電壓 u1 控制，其電路模型如 圖 2－ 2（ a）所示，轉(zhuǎn)移電壓比：)1( 12RR??? 。 電壓控制電流源（ VCCS） 電壓控制電流源電路如圖 2－ 4 所示。 由運(yùn)算放大器的特性 1 可知： 1uuu ?? ?? 則 11R Rui ? 由運(yùn)算放大器的特性 2可知： R2 ii ? 11Ru? 即 i2 只受輸入電壓 u1 控制，與負(fù)載 RL無關(guān)（實(shí)際上要求 RL為有限值）。其電路模型如圖 2－ 1（ b）所示。轉(zhuǎn)移電導(dǎo)為：1121Ruig ?? （ 3）電流控制電壓源（ CCVS） 電流控制電壓源電路如圖 2－ 5 所示。 由運(yùn)算放大器的特性 1可知： 0?? ?? uu u2=R iR由運(yùn)算放大器的特性 2 可知： 1R ii ? 代入上式，得： 12 iRu ? 即輸出電壓 u2受輸入電流 i1 的控制。其電路模型如圖 2－ 1（ c）所示。 22 轉(zhuǎn)移電阻為： Riur ??12 （ 4）電流控制電流源（ CCCS） 電流控 制電流源電路如圖 2－ 6 所示。 由運(yùn)算放大器的特性 1 可知： 0?? ?? uu 2212R1 iRR Ri ?? 由運(yùn)算放大器的特性 2可知： 1R1 ii ?? 代入上式， 1212 )1( iRRi ??? 即輸出電流 i2 只受輸入電流 i1 的控制。與負(fù)載 RL無關(guān)。它的電路模型如圖 2－ 1（ d）所示。轉(zhuǎn)移電流比 )+1( 2112 RRii ???? 三．實(shí)驗(yàn)設(shè)備 500 型萬用表 1 臺 數(shù)字萬用表 1 臺 電工、模擬、數(shù)字三合一實(shí)驗(yàn)臺及組件 四．實(shí)驗(yàn)任務(wù) 1．測試電壓控制電壓源（ VCVS）特性 實(shí)驗(yàn)電路如圖 2－ 7 所示，圖中， U1 用恒壓源的可調(diào)電壓輸出端， R1＝ R2＝ 10ｋΩ，RL＝ 2ｋΩ（用電阻箱）。 （ 1）測試 VCVS 的轉(zhuǎn)移特性 U2 =f（ U1） 調(diào)節(jié)恒壓源輸出電壓 U1（以電壓表讀數(shù)為準(zhǔn)），用電壓表測量對應(yīng)的輸出電壓 U2，將數(shù)據(jù)記入表 2－ 1 中。 表 2－ 1 VCVS的轉(zhuǎn)移特性 數(shù)據(jù) U1/V 0 1 2 3 4 U2/V （ 2）測試 VCVS的負(fù)載特性 U2=f（ RL） 保持 U1＝ 2V，負(fù)載電阻 RL 用電阻箱，并調(diào)節(jié)其大小，用電壓表測量對應(yīng)的輸出電壓U2，將數(shù)據(jù)記入表 2－ 2 中。 23 表 2－ 2 VCVS的負(fù)載特性數(shù)據(jù) RL/Ω 1K 2K 3K 4K 5K 6K 7K 8K 9K U2/V 2．測試電壓控制電流源（ VCCS）特性 實(shí)驗(yàn)電路如圖 2－ 8所示，圖中， U1 用恒壓源的可調(diào)電壓輸出端， R1＝ 10ｋΩ， RL＝ 2ｋΩ（用電阻箱）。 （ 1）測試 VCCS 的轉(zhuǎn)移特性 I2=f（ U1） 調(diào)節(jié)恒壓源輸出電壓 U1（以電壓表讀數(shù)為準(zhǔn)），用電流表測量對應(yīng)的輸出電流 I2，將數(shù)據(jù)記入表 2－ 3 中。 表 2－ 3 VCCS的轉(zhuǎn)移特性數(shù)據(jù) U1/V 0 １ １ .５ ２ ２ .５ ３ ３ .５ ４ I2/mA （２）測試 VCCS 的負(fù)載特性 I2=f（ RL） 保持 U1＝ 2V，負(fù)載電阻 RL 用電阻箱，并調(diào)節(jié)其大 小，用電流表測量對應(yīng)的輸出電流I2，將數(shù)據(jù)記入表 2－ 4 中。 表 2－ 4 VCVS的負(fù)載特性數(shù)據(jù) RL/Ω 1K 2K 3K 4K 5K 6K 7K 8K 9K I2/ｍＡ 3．測試電流控制電壓源（Ｃ CＶ S）特性 實(shí)驗(yàn)電路如圖 2－９所示，圖中，Ｉ 1 用恒流源， R1＝ 10ｋΩ， RL＝ 2ｋΩ（用電阻箱）。 （ 1）測試 CCVS 的轉(zhuǎn)移特性 U2=f（ U1） 調(diào)節(jié)恒流源輸出電流 I1（以電流表讀數(shù)為準(zhǔn)），用電壓表測量對應(yīng)的輸出電壓 U2，將數(shù)據(jù)記入表 2－ 5 中 表 2－ 5 CCVS 的轉(zhuǎn)移特性數(shù)據(jù) I1/ mA 0 ０ .０５ ０ .１ ０ .１５ ０ .２ ０ .２５ ０ .３ ０ .４ U2/V （２）測試ＣＣＶＳ 的負(fù)載特性Ｕ２ =f（ RL） 保持Ｉ 1＝０． 2ｍＡ，負(fù)載電阻 RL 用電阻箱，并調(diào)節(jié)其大小，用電壓表測量對應(yīng)的輸出電壓 U2，將數(shù)據(jù)記入表 2－ 6 中。 24 表 2－ 6 ＣＣＶＳ的負(fù)載特性數(shù)據(jù) RL/Ω 1K 2K 3K 4K 5K 6K 7K 8K 9K U2/Ｖ ４．測試電流控制電流源（Ｃ CCS）特性 實(shí)驗(yàn)電路如圖 2－１０所示。圖中，Ｉ 1 用恒流源， R1＝ R2＝ 10ｋ Ω， RL＝ 2ｋΩ（用電阻箱）。 （ 1）測試Ｃ CCS 的轉(zhuǎn)移特性 I2=f（ I1） 調(diào)節(jié)恒流源輸出電流 I1（以電流表讀數(shù)為準(zhǔn)），用電流表測量對應(yīng)的輸出電流 I2， I I2 分別用 EEL－ 31 組件中的電流插座 5－ 6 和 17－ 18 測量，將數(shù)據(jù)記入表 2－ 7 中。 表 2－ 7 CCCS的轉(zhuǎn)移特性數(shù)據(jù) I1/mA 0 ０ .０５ ０ .１ ０ .１５ ０ .２ ０ .２５ ０ .３ ０ .４ I2/mA （２）測試 CCCS 的 負(fù)載特性 I２ =f（ RL） 保持Ｉ 1＝０ .2ｍＡ，負(fù)載電阻 RL用電阻箱，并調(diào)節(jié)其大小，用電流表測量對應(yīng)的輸出電流 I2，將數(shù)據(jù)記入表 2－ 8 中。 表 2－ 8 CCCV的負(fù)載特性數(shù)據(jù) RL/Ω 1K 2K 3K 4K 5K 6K 7K 8K 9K I2/mA 五．實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng) 1 2．運(yùn)算放大器輸出端不能與地短路，輸入端電壓不宜過高（小于 5V）。 六．預(yù)習(xí)與思考題 1．什么是受控源？了解四種受控源的縮寫、電路模型、控制量與被控量的關(guān)系； 2． 四種受控源中的轉(zhuǎn)移參量μ、 g、 r 和 β 3 4．如何由兩個(gè)基本的 CCVC 和 VCCS 獲得其它兩個(gè) CCCS 和 VCVS，它們的輸入輸出 5．了解運(yùn)算放大器的特性，分析四種受控源實(shí)驗(yàn)電路的輸入、輸出關(guān)系。 25 七 ．實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 1．根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，在方格紙上分別繪出四種受控源的轉(zhuǎn)移特性和負(fù)載特性曲線，并求出相應(yīng)的轉(zhuǎn)移參量μ、 g、 r 和 β； 2．參考表 2－ 1 數(shù)據(jù)，說明轉(zhuǎn)移參量μ、 g、 r 和 β受電路中哪些參數(shù)的影響？如何改變它們的大？ 3．回答預(yù)習(xí)與思考題中的 4 4 26 實(shí)驗(yàn)七 日光燈電路及功率因數(shù)的提高 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 1． 了解日光燈的結(jié)構(gòu)及工作原理。 2． 掌握對感性負(fù)載提高功率因數(shù)的方法。 3． 通過測量日光燈電路所消耗的功率，學(xué)會使用功率表。 二、原理說明 1．日光燈電路主要由日光燈管、鎮(zhèn)流器、啟輝器等元件組成，如圖 51 所示。燈管兩端有燈絲，其管內(nèi)充以惰性 氣體（氬氣或氪氣）及少量水銀，其管內(nèi)壁涂有一層熒光粉，當(dāng)管內(nèi)產(chǎn)生弧光放電時(shí)，水銀蒸氣受激發(fā)輻射大量紫外線，管壁上的熒光粉在紫外線的激發(fā)下輻射出白色熒光，這就是日光燈發(fā)光原理。要日光燈管產(chǎn)生弧光放電必須具備兩個(gè)條件：一個(gè)是將燈管預(yù)熱使其發(fā)射電子；另一個(gè)是需要有一個(gè)較高的電壓使管內(nèi)氣體擊穿放電。下面我們分析圖 51 所示電路的工作原理。 接通電源時(shí)，電源電壓同時(shí)加到燈管和啟輝器的兩個(gè)電極上，對燈管來說，此電壓太低，不足以使它放電；但對啟輝器來說，此電壓可以使它產(chǎn)生輝光放電。啟輝器中雙金屬片因放電受熱膨脹，從而 與靜觸片接觸，于是有電流流過鎮(zhèn)流器、燈絲和啟輝器，燈絲得到預(yù)熱。經(jīng) 1~3 秒后，啟輝器兩觸片分開（因啟輝器內(nèi)輝光放電停止，雙金屬片冷卻），使電路中電流突然中斷，于是鎮(zhèn)流器（一個(gè)帶鐵芯的電感線圈）中產(chǎn)生一個(gè)瞬間的高電壓，此電壓與電源電壓疊加后加在燈管兩端，將管內(nèi)氣體擊穿而產(chǎn)生弧光放電。燈管點(diǎn)燃后，由于鎮(zhèn)流器的存在，燈管兩端的電壓比電源電壓低的多（具體數(shù)值與燈管功率有關(guān)，一般在 50~100V的范圍內(nèi)），不足以使啟輝器放電，其觸點(diǎn)不再閉合。由此可見，啟輝器相當(dāng)于一個(gè)自動(dòng)開關(guān)的作用，而鎮(zhèn)流器在啟動(dòng)時(shí)起產(chǎn)生高電壓的作用 ，在啟動(dòng)前燈絲預(yù)熱瞬間及啟動(dòng)后燈管工作時(shí)則起限流作用。 圖 51 日光燈電路 27 2．功率因數(shù) 由于鎮(zhèn)流器的感抗較大，日光燈電路的功率因數(shù)是比較低的，通常在 左右。過低的功率因數(shù)對供電和用戶來說都是不利的，一般可以并聯(lián)合適的電容器來提高電路的功率因數(shù)。 3．功率表用于測量電路的有功功率，應(yīng)注意正確選用功率表的電壓、電流和功率量限，正確接線和讀數(shù)。本次實(shí)驗(yàn)中，由于電路功率因數(shù)較低，宜選用低功率因數(shù)功率表來測量功率。 三、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備 500 型萬用表 1 臺 數(shù)字萬用表 1 臺 電工、模擬、數(shù)字三合一實(shí)驗(yàn)臺及組件 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 圖 52 日光燈改善功率因數(shù)實(shí)驗(yàn)電路圖 表 51 項(xiàng)目 S 狀態(tài) 測量數(shù)值 計(jì)算值 U UL UR I IL IC IST P PR PL Cosφ S 斷開 S 閉合 C=2 C5