仿真实验六 含受控源的RL电路响应的研究 上海电力

受控源的实验研究实验报告一、实验目的受控源是一种具有特殊性质的电源，其输出电压或电流受到其他电路变量的控制。

本实验旨在深入研究受控源的特性，包括其伏安特性、转移特性以及在电路中的作用，通过实验加深对受控源概念的理解，掌握其使用方法，并提高电路分析和实验操作的能力。

二、实验原理1、受控源的分类电压控制电压源（VCVS）：输出电压受输入电压控制，其转移电压比为常数。

电压控制电流源（VCCS）：输出电流受输入电压控制，其转移电导为常数。

电流控制电压源（CCVS）：输出电压受输入电流控制，其转移电阻为常数。

电流控制电流源（CCCS）：输出电流受输入电流控制，其转移电流比为常数。

2、受控源的电路模型VCVS：用一个理想电压源和一个电阻串联表示。

VCCS：用一个理想电流源和一个电导并联表示。

CCVS：用一个理想电压源和一个电阻并联表示。

CCCS：用一个理想电流源和一个电阻串联表示。

3、受控源的伏安特性对于 VCVS，输出电压与输入电压成正比，即＼（U_2 ＝＼muU_1\），其中＼（＼mu\）为转移电压比。

对于 VCCS，输出电流与输入电压成正比，即＼（I_2 ＝ g U_1\），其中＼（g\）为转移电导。

对于 CCVS，输出电压与输入电流成正比，即＼（U_2 ＝ r I_1\），其中＼（r\）为转移电阻。

对于 CCCS，输出电流与输入电流成正比，即＼（I_2 ＝＼betaI_1\），其中＼（＼beta\）为转移电流比。

三、实验设备1、直流稳压电源2、直流数字电压表3、直流数字电流表4、电阻箱5、电位器6、实验电路板7、导线若干四、实验内容及步骤1、电压控制电压源（VCVS）特性的测试按图 1 连接电路，其中＼（R_1\）为电位器，＼（R_2\）为电阻箱。

调节＼（R_1\），使输入电压＼（U_1\）从 0 逐渐增加到 10V，每隔 1V 测量一次输出电压＼（U_2\），记录数据。

根据测量数据绘制＼（U_2 U_1\）特性曲线，计算转移电压比＼（＼mu\）。

本次设计的电路图如图所示：
图3—1
1）当2V电压源单独作用时：
图3—2
由上述电路图得：
2)当电流源独立作用时：
图3—3
由电路图得： KCL
KVL 得
得：
根据叠加定理得
三、仿真实验内容与步骤
（1）由2V电源单独作用，记录下电压 ；
（2）由1A电源单独作用，记录下电压 ；
（3）两个电源共同作用，记录电压 ；
五．仿真小结
叠加定理是线性电路重要定理之一，是分析线性电路的基础。但是如果在含有多个独立电源的电路中，容易遗留。并且将电流源短路、电压源断路者不乏少数，所以很少得到应用，但是通过动手测试，将会更好的记住每一步骤。加深对其了解，更加容易运用以后。
1）在仿真实验中，要注意右上角的开关按钮，在每次改动时，要关闭开关。
2)要正确理解独立的含义。当独立电压源作用时，电流源断路；当独立电流源作用时，电压源短路。并且当含有受控源时，受控源不能独立作用，始终保持在电路中。
3）叠加时，要注意电压或电流的方向，一致取正号，相反取负号。
4）叠加定理只适用于线性电路求电压和电流，不适用于非线性电路。
实验三 叠加定理的验证
一、电路课程设计目的
（1）验证线性电路叠加定理的正确性。
（Байду номын сангаас）学习使用Multisim仿真软件进行电路叠加定理模拟。
（3）加深对线性电路的叠加性和齐次性的认识理解及应用。
二、仿真电路设计原理
叠加原理指出，在有多个独立源共同作用下的线性电路中，通过每一个元件的电流或其两端的电压，可以看成是由每一个独立源单独作用是在该元件上所产生的电流或电压的代数和。
（4）分析以上记录的数据，且与理论值进行比较，分析数据。

实验三：二阶电路响应的三种（欠阻尼、过阻尼及临界阻尼）状态轨迹及其特点一、电路课程设计目的1、观察、分析二阶电路响应的三种状态轨迹及其特点，以加深对二阶电路响应的认识与理解。

2、熟练运用multisim 分析二阶电路。

二、电路课程设计原理1、R 与L 及C 之间的关系：R >R =R <，欠阻尼震荡放电过程 2、分析过程：LU电路的初始状态为0(0)C u U -=，(0)0i -=。

列出回路KVL 方程式为0C R L u u u -++=0,(0)C C du i Cu U dt +=-=,(0)0L diu L i dt +== 220C C C d u duLC RC u dt dt++= 0(0)C u U += 00Ct du dt+==由于C du idt C =- 所以0(0)0C t du i dt C ++==-= 210LCs RCs ++=（1）R >1s 和2s 为两不等的负实数，暂态属非震荡类型，称电路是过阻尼的。

1202121()()s t s t C U u t s e s e s s =-- 1201221()()s t s t C du U s si t CC e e dt s s =-=--- 1201221()()s t s t L U di u t Ls e s e dt s s ==---（2）R =1s 和2s 为两相等的负实数，电路处于零界阻尼，暂态是非震荡的。

12s s δ==-121212()s t s t t C u A e A te A A t e δ-=+=+122()()t t t Cdu i t CC A e A e A e dtδδδδδ---=-=--+- 由0(0)C u U +=，00C t dudt +==可得01120U A A A δ=-+= 0(1)tC u U t e δδ-=+ 0()tC du U i t C te dt Lδ-=-= 0(1)t L diu LU t e dtδδ-==-（3）R <，1s 和2s 为一对共轭负数，属欠阻尼震荡电路。

实验六受控源的研究一、实验摘要1、受控源的种类；2、用运算放大器组成受控源，运算放大器芯片型号是uA741，有四种结构，在面包板上搭接电压控制电压源和电压控制电流源；3、测试电压控制电压源（VCVS）特性；4、测试电压控制电流源（VCCS）特性。

二、实验环境实验箱一只，数字万用表一只，导线若干。

三、实验原理和实验电路1、实验原理：1）用运算放大器组成受控源，利用实验箱上现有的仪器和电路，用导线连接，组成测试电压控制电压源的电路和电压控制电流源的电路；2）测试电压控制电压源（VCVS）特性：分别记录当输入电压（直流稳压电压源提供的电压）改变时，输出电压（反馈电阻上的电压）改变情况；当负载电阻改变时，输出电压的改变情况；3）测试电压控制电流源（VCCS）特性：分别记录当输入电压改变时，输出电流改变情况；当负载电阻改变时，输出电流改变情况。

2、实验电路：1）电压控制电压源下图所示电路是由运算放大器构成的电压控制电压源，图中R0是反馈电阻，RL是负载电阻。

输入电压改变时输出电压的改变情况的电路：负载电阻改变时输出电压的改变情况的电路：2）电压控制电流源四、实验步骤和数据记录1、测量电压控制电压源特性实验步骤：1）用数字万用表测量实验箱上的直流稳压电压源的电压，将其设置成0.1V；2）用导线连接电路，按电路图1上接好电路，分别调节输入电压至0.2V、0.3V、0.4V、0.5V，接通电源，测量并记录输出电压U0在每个电压时的值，列表观察；3）按电路图2连接电路，固定输入电压为0.5V，打开电源，调节并记录负载电阻的值，测量并记录输出电压，列表观察。

2、测量电压控制电流源特性实验步骤：1）此时输入电压为0.5V，按电路图3接好电路，分别调节输入电压至0.4V、0.3V、0.2V、0.1V，测量并记录每个时刻的输出电流，列表观察；2）输入电压为0.1V，按电路图4连接电路，调节并记录负载电阻的值，测量并记录每个时刻的输出电流，列表观察。