所谓反相输入端是指：当同相输入电压为零时，输出电压的极性和该输入端电压的极性相反，反相输入端在电路符号上用“_”号表示。in=01?ip=0u。UnTipuoUnupAo(Up-Un)up(b)(a)图4-2当两输入端同时有电压作用时，输出电压Uo=Ao(Up一U.)，其中Ao称为运算放大器的开环放大倍数。理想情况下Ao和输入电阻R为无穷大，因此有：Ua=0Up=0;i.=Up=Un;ip=R.nR.n上述式子表明：（1）运算放大器"+"端与“-"端可以认为是等电位，通常称为“虚短路”。（2）运算放大器的输入端电流等于零。此外，理想运算放大器的输出电阻很小，可以认为是零。这些重要性质是简化分析含有运算放大器网络的依据。除了两个输入端、一个输出端和一个参考接地端以外，运算放大器还有正、负两个电源输入端。运算放大器事有源器件，其工作特性是在接有正、负电源的条件下才具有的。为保证运算放大器输入信号为零时，输出信号为零，运算放大器外面接有调零电位器。在运算放大器的外部接入不同的电路组件，可以实现对信号的模拟运算或模拟变换，应用十分广泛。本实验将由运算放大器组成两种受控源电路，通过实验电路研究受控源的受控特性和负载特性。16
16 所谓反相输入端是指：当同相输入电压为零时，输出电压的极性和该输入端电压的极性 相反，反相输入端在电路符号上用“-”号表示。 图 4-2 当两输入端同时有电压作用时，输出电压 U0=A0(UP－Un)，其中 A0称为运算放大器 的开环放大倍数。理想情况下 A0和输入电阻 Rin为无穷大，因此有： UP=Un ； P P in 0 U i R = = ； n n in 0 U i R = = 上述式子表明： （1）运算放大器“+”端与“-”端可以认为是等电位，通常称为“虚短路”。 （2）运算放大器的输入端电流等于零。 此外，理想运算放大器的输出电阻很小，可以认为是零。这些重要性质是简化分析 含有运算放大器网络的依据。 除了两个输入端、一个输出端和一个参考接地端以外，运算放大器还有正、负两个 电源输入端。运算放大器事有源器件，其工作特性是在接有正、负电源的条件下才具有 的。 为保证运算放大器输入信号为零时，输出信号为零，运算放大器外面接有调零电位 器。 在运算放大器的外部接入不同的电路组件，可以实现对信号的模拟运算或模拟变换， 应用十分广泛。本实验将由运算放大器组成两种受控源电路，通过实验电路研究受控源 的受控特性和负载特性
R2I1Iuiu2inuiu(b)(a)图4-3电压控制电压源电路2.图4-3(a)所示电路是一个由运算放大器构成的电压控制电压源（VCVS)。由于运算放大器的同相输入端+"和反相输入端“二"为“虚短路"，所以有：U,=I,RI因放大器输入阻抗可认为无限大，in=ip=0，故有：12=1,RUU,=-l,·R, =-l-R =-4R,这说明运算放大器的输出电压U受输入电压U.的控制，它的电路模型如图4-3(b)所示。其电压比：U2=_R2u=URiu无量纲，称为电压放大倍数。3.图4-4(a)为一个由运算放大器组成的电压控制电流源。由图可见：1,=-4=gmu,R上式说明负载电流I受输入电压U的控制，其大小与负载电阻RL无关，这种关系说明磁电路的特性是一个电压控制电流源。图4-4(b)是它的电路模型，其比例系数8.=t=太8m具有电导的量纲，称为转移电导。17
17 (a) (b) 图 4-3 电压控制电压源电路 2．图 4-３(a)所示电路是一个由运算放大器构成的电压控制电压源（VCVS）。由于 运算放大器的同相输入端“+”和反相输入端“－”为“虚短路”，所以有： UI=I1R1 因放大器输入阻抗可认为无限大，in=ip=0，故有： I2= I1， 2 2 22 12 1 1 R U IR IR U R =− ⋅ =− ⋅ =− 这说明运算放大器的输出电压 U2受输入电压 U1的控制，它的电路模型如图 4-3(b)所示。 其电压比： μ无量纲，称为电压放大倍数。 3．图 4-4(a)为一个由运算放大器组成的电压控制电流源。由图可见： 1 2 1 m 1 1 U I I gU R = = = 上式说明负载电流 I2受输入电压 U1的控制，其大小与负载电阻 RL无关，这种关系说明 磁电路的特性是一个电压控制电流源。图 4-4(b)是它的电路模型，其比例系数 gm具有电导的量纲，称为转移电导。 2 2 1 1 U R U R µ = = − 2 m 1 1 I 1 g U R = =
Riu(b)(a)图4-4电压控制电流源电路三，实验内容及步骤1．测试电压控制电压源（VCVS）的受控特性和负载特性。（1）按图4-5接线（用受控源单元板TS-B-29）取R=1KQ，R,=2KQ，Ri=1KQ。R2R图4-5VCVS特性测试电路运算放大器是有源器件，它工作所需要的电源由TS-B-29单元板上的插头插入220V交流电源，单元板中的整流电源就可向运算放大器提供正、负15V电源，使运算放大器正常工作。运算放大器调零电位器在单元板侧面顶部。（2）测试VCVS受控特性：调节电位器，使Ui分别为表4-1中的数值，测量输出电压U2，填如表中，并计算电压放大倍数μ，填入表4-1中。（3）测试VCVS的负载特性：取U,=3V，改变负载电阻的阻值，分别如表4-2中的数值，测量输出电压U，将测量结果填入表中。表4-1(R,=1KQR2=2KQR;=1KQ)2345U (V)1U, (V)u18
18 图 4-4 电压控制电流源电路 三．实验内容及步骤 １．测试电压控制电压源（VCVS）的受控特性和负载特性。 （1）按图 4-5 接线（用受控源单元板 TS-B-29）取 R1=1KΩ，R2=2KΩ，RL=1KΩ。 图 4-5 VCVS 特性测试电路 运算放大器是有源器件，它工作所需要的电源由 TS-B-29 单元板上的插头插入 220V 交流电源，单元板中的整流电源就可向运算放大器提供正、负 15V 电源，使运算放大器 正常工作。运算放大器调零电位器在单元板侧面顶部。 （2）测试 VCVS 受控特性：调节电位器，使 U1分别为表 4-1 中的数值，测量输出 电压 U2，填如表中，并计算电压放大倍数 μ，填入表 4-1 中。 （3）测试 VCVS 的负载特性：取 U1=3V，改变负载电阻的阻值，分别如表 4-2 中的 数值，测量输出电压 U2，将测量结果填入表中。 表 4-1(R1=1KΩ R2=2KΩ R3=1KΩ) U1（V） 1 2 3 4 5 U2（V） μ
表4-2(R,=1KQR2=2KQR=1KQ)23415RL (kQ)U2 (V)注意：接好电路后，将受控源单元板上的插头，插入220V交流电源插座中，以便向运算放大器提供正、负15V电源，使运算放大器正常工作。2.测试电压控制电流源（VCCS）的受控特性和负载特性。（1）按图4-6接线。取R=1KQ，R,=1KQ。Rui图4-6VCCV特性测试电路（2）测试VCCS的受控特性：调节电位器使U,分别为表4-3中的数值，测量通过负载R,中的输出电流1，将测量结果填入表中，并计算转移电导gm，填入表中。表4-3(R;=1KQ,RL=1KQ)2U (V)46810I (mA)gm（3）测试VCVS的负载特性：取Ri=1KQ,取U,=5V，改变负载电阻RL为表4-4中的数值，测量通过负载电阻R中的电流12，将测量结果填入表中。表4-4(R,=1KQU,=5V)23451RL (kQ)I (mA)四。实验设备1块1.直流电压表1块2.直流电流表19
19 表 4-2(R1=1KΩ R2=2KΩ R3=1KΩ) RL（kΩ） 1 2 3 4 5 U2（V） 注意：接好电路后，将受控源单元板上的插头，插入 220V 交流电源插座中，以便向 运算放大器提供正、负 15V 电源，使运算放大器正常工作。 2．测试电压控制电流源（VCCS）的受控特性和负载特性。 （1）按图 4-6 接线。取 R1=1KΩ，RL=1KΩ。 图 4-6 VCCV 特性测试电路 （2）测试 VCCS 的受控特性：调节电位器使 U1分别为表 4-3 中的数值，测量通过 负载 R2中的输出电流 I2，将测量结果填入表中，并计算转移电导 gm，填入表中。 表 4-3(R1=1KΩ，RL=1KΩ) U1（V） 2 4 6 8 10 I2（mA） gm （3）测试 VCVS 的负载特性：取 R1=1KΩ,取 U1=5V，改变负载电阻 RL为表 4-4 中 的数值，测量通过负载电阻 RL中的电流 I2，将测量结果填入表中。 表 4-4(R1=1KΩ U1=5V) RL（kΩ） 1 2 3 4 5 I（mA） 四．实验设备 1．直流电压表 1 块 2．直流电流表 1 块
2只3.电阻箱1台4.直流稳压电源1块5.受控源实验单元板6．导线若干五．实验报告要求1.实验目的，电路原理。2.根据表4-1和表4-2中的测试资料，说明电压控制电压源的受控特性是什么？负载特性是什么？3.根据表4-3和4-4的测试资料，说明电流控制电流源的受控特性是什么？负载特性是什么？六。注意事项实验电路在确认无误之后，再接通运算放大器的供电电源，在改变运算放大器外部电路组件时，应事先断开供电电源。20
20 3．电阻箱 2 只 4．直流稳压电源 1 台 5．受控源实验单元板 1 块 6．导线若干 五．实验报告要求 1．实验目的，电路原理。 2．根据表 4-1 和表 4-2 中的测试资料，说明电压控制电压源的受控特性是什么？负 载特性是什么？ 3．根据表 4-3 和 4-4 的测试资料，说明电流控制电流源的受控特性是什么？负载特 性是什么？ 六．注意事项 实验电路在确认无误之后，再接通运算放大器的供电电源，在改变运算放大器外部 电路组件时，应事先断开供电电源