CH電源間的變換與含受控源電路的分析ppt課件

1、(a)圖等效圖等效變換條件：變換條件：對(duì)應(yīng)端流進(jìn)或流出的電流相等；對(duì)應(yīng)端流進(jìn)或流出的電流相等； 對(duì)應(yīng)端間的電壓相等。對(duì)應(yīng)端間的電壓相等。保證變換前后電路保證變換前后電路的外特性不變。的外特性不變。Y接接: 用電流表示電壓用電流表示電壓u12Y=R1i1YR2i2Y 接接: 用電壓表示電流用電壓表示電流i1Y+i2Y+i3Y = 0 u23Y=R2i2Y R3i3Y i3 =u31 /R31 u23 /R23i2 =u23 /R23 u12 /R12R12R31R23i3 i2 i1123+u12u23u31R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+u12Yu23Yu31Yi1 =u12 /R12

2、u31 /R31(1)(2)u31Y=R3i3Y R1i1Y ? ?由式由式(2)解得：解得：i3 =u31 /R31 u23 /R23i2 =u23 /R23 u12 /R12i1 =u12 /R12 u31 /R31(1)133221231Y312Y1YRRRRRRRuRui1332213Y121Y23Y2RRRRRRRuRui1332211Y232Y31Y3RRRRRRRuRui(3)根據(jù)等效條件，比較式根據(jù)等效條件，比較式(3)與式與式(1)，得由，得由Y接接接的變換結(jié)果：接的變換結(jié)果： 213133113232233212112RRRRRRRRRRRRRRRRRR3211331321

3、32233212112GGGGGGGGGGGGGGGGGG或或類似可得到由類似可得到由接接 Y接的變換結(jié)果：接的變換結(jié)果： 122331233133112231223223311231121GGGGGGGGGGGGGGGGGG312312233133123121223231231231121RRRRRRRRRRRRRRRRRR或或上述結(jié)果可從原始方程出發(fā)導(dǎo)出，也可由上述結(jié)果可從原始方程出發(fā)導(dǎo)出，也可由Y接接 接的變接的變換結(jié)果直接得到。換結(jié)果直接得到。312312233133123121223231231231121RRRRRRRRRRRRRRRRRR213133113232233212112

4、RRRRRRRRRRRRRRRRRR由由Y :由由 Y :特例：若三個(gè)電阻相等特例：若三個(gè)電阻相等(對(duì)稱對(duì)稱)，則有，則有 R = 3RY( 外大內(nèi)小外大內(nèi)小 )13(1) 等效對(duì)外部等效對(duì)外部(端鈕以外端鈕以外)有效，對(duì)內(nèi)不成立。有效，對(duì)內(nèi)不成立。(2) 等效電路與外部電路無(wú)關(guān)。等效電路與外部電路無(wú)關(guān)。R31R23R12R3R2R1應(yīng)用：簡(jiǎn)化電路應(yīng)用：簡(jiǎn)化電路例例. 橋橋 T 電路電路1k1k1k1kRE1/3k1/3k1kRE1/3k1kRE3k3k3k1231232132 2.4 含獨(dú)立電源網(wǎng)絡(luò)的等效變換含獨(dú)立電源網(wǎng)絡(luò)的等效變換（1） 理想電壓源的串、并聯(lián)理想電壓源的串、并聯(lián)串聯(lián)串聯(lián):u

5、S= uSk ( 注意參考方向注意參考方向)uS2+_+_uS1+_uS21sssuuu一、只含獨(dú)立電源電路的等效化簡(jiǎn)一、只含獨(dú)立電源電路的等效化簡(jiǎn)電壓相同的電壓源電壓相同的電壓源才能并聯(lián)，否則將才能并聯(lián)，否則將違背違背KVL定律，且定律，且每個(gè)電源的電流不每個(gè)電源的電流不確定。確定。+_5VI5V+_+_5VI并聯(lián)并聯(lián):（2理想電流源的串并聯(lián)理想電流源的串并聯(lián)可等效成一個(gè)理想電流源可等效成一個(gè)理想電流源 i S（ 注意參考方向）。注意參考方向）。電流相同的理想電流源才能串聯(lián)電流相同的理想電流源才能串聯(lián),并且每個(gè)電流并且每個(gè)電流源的端電壓不能確定。源的端電壓不能確定。串聯(lián)串聯(lián):并聯(lián)：并聯(lián)：iS

6、1iS2iSkiSskssssksiiiiii 21 ,并入網(wǎng)絡(luò)并入網(wǎng)絡(luò)N N的前后改變的是什么呢？的前后改變的是什么呢？二、電壓源與二端網(wǎng)絡(luò)二、電壓源與二端網(wǎng)絡(luò)N并聯(lián)，電流源與二端網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)，電流源與二端網(wǎng)絡(luò)N串聯(lián)串聯(lián)uSuiiuNSu即：對(duì)于外電路而言，電壓源與任意二端網(wǎng)絡(luò)即：對(duì)于外電路而言，電壓源與任意二端網(wǎng)絡(luò)N N并聯(lián)都可等效并聯(lián)都可等效為電壓源。為電壓源。 10V1A+-2I5A10同理：同理：uiiusisiN即：對(duì)于外電路而言，電流源與任意二端網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)的等即：對(duì)于外電路而言，電流源與任意二端網(wǎng)絡(luò)串聯(lián)的等效電路就是電流源本身效電路就是電流源本身 ？串入網(wǎng)絡(luò)串入網(wǎng)絡(luò)N N的前后改變的是

7、什么呢？的前后改變的是什么呢？例例3:例例2:例例1:is=is2-is1usisususisisus1is2is1us2is三、電源的等效變換三、電源的等效變換本小節(jié)將說(shuō)明實(shí)際電壓源、實(shí)際電流源兩種模型可以進(jìn)本小節(jié)將說(shuō)明實(shí)際電壓源、實(shí)際電流源兩種模型可以進(jìn)行等效變換，所謂的等效是指端口的電壓、電流在轉(zhuǎn)換行等效變換，所謂的等效是指端口的電壓、電流在轉(zhuǎn)換過(guò)程中保持不變。過(guò)程中保持不變。u=uS Ri ii =iS Giui = uS/Ri u/Ri 通過(guò)比較，得等效的條件：通過(guò)比較，得等效的條件： iS=uS/Ri , Gi=1/RiiGi+u_iSi+_uSRi+u_由電壓源變換為電流源：由電

8、壓源變換為電流源：轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換i+_uSRi+u_i+_uSRi+u_iGi+u_iSiGi+u_iS由電流源變換為電壓源：由電流源變換為電壓源：iiissRGRui1,iiissGRGiu1,等效變換的注意事項(xiàng)等效變換的注意事項(xiàng)（1）“等效是指等效是指“對(duì)外等效等效互換前后對(duì)外伏對(duì)外等效等效互換前后對(duì)外伏-安安特特 性一致），對(duì)內(nèi)不等效。性一致），對(duì)內(nèi)不等效。（2 2恒壓源和恒流源不能等效互換恒壓源和恒流源不能等效互換aus+-biabiuabis+_ 0sssSuRui（不存在）（不存在）（3 3注意轉(zhuǎn)換前后注意轉(zhuǎn)換前后 us us 與與 is is 的方向的方向aus+-biRsus

9、+-biRsaisaRsbiaisRsbi10V+-2A2I討論題討論題?IA32410A72210A5210III哪哪個(gè)個(gè)答答案案對(duì)對(duì)?+-10V+-4V2 應(yīng)用：利用電源轉(zhuǎn)換可以簡(jiǎn)化電路計(jì)算。應(yīng)用：利用電源轉(zhuǎn)換可以簡(jiǎn)化電路計(jì)算。例例1.I=0.5A6A+_U5510V10V+_U552A6AU=20V例例2.5A3472AI+_15v_+8v77I若求若求5 5 中的電流呢？中的電流呢？RRL2R2RRRIS+_ULRLIS/4RI+_ULLLSL 4RRRRIU例例3.即即RRRL2R2RR+ UL-IS？例例4.4.解：解：理想電壓源與理想電流源串或并聯(lián)會(huì)怎樣？理想電壓源與理想電流源串

10、或并聯(lián)會(huì)怎樣？2.5 受控電源及含受控電源電路的分析受控電源及含受控電源電路的分析一、受控電源一、受控電源 ( (非獨(dú)立源非獨(dú)立源) )(controlled source or dependent source)(controlled source or dependent source)其輸出電壓或電流是由電源本身決定的，不受電源外部電路其輸出電壓或電流是由電源本身決定的，不受電源外部電路的控制。從能量關(guān)系上看，獨(dú)立電源是電路的輸入，它表示的控制。從能量關(guān)系上看，獨(dú)立電源是電路的輸入，它表示了外界對(duì)電路的物理作用，是電路的能量來(lái)源。了外界對(duì)電路的物理作用，是電路的能量來(lái)源。獨(dú)立電源：獨(dú)立電

11、源：受控電源：受控電源：是由電子器件抽象而來(lái)的一種模型。如：晶體管、真空管等，是由電子器件抽象而來(lái)的一種模型。如：晶體管、真空管等，它們具有輸入端的電壓或電流能控制輸出端的電壓或電它們具有輸入端的電壓或電流能控制輸出端的電壓或電流的特點(diǎn)。流的特點(diǎn)。等效電等效電路模型路模型受控電源實(shí)為一雙口元件，即它含有兩條支路，一為控制支受控電源實(shí)為一雙口元件，即它含有兩條支路，一為控制支路，另一為受控支路。路，另一為受控支路。電路符號(hào)：電路符號(hào)：+受控電壓源受控電壓源受控電流源受控電流源NOTE：受控源不代表外部對(duì)電路施加的影響，只表明電路內(nèi)：受控源不代表外部對(duì)電路施加的影響，只表明電路內(nèi)部電子器件中所發(fā)生

12、的物理現(xiàn)象的一種模型，以表明電子器部電子器件中所發(fā)生的物理現(xiàn)象的一種模型，以表明電子器件的電流、電壓的轉(zhuǎn)移件的電流、電壓的轉(zhuǎn)移(transfer)關(guān)系。關(guān)系。NPNNPN型三極管型三極管e e : : 電流放大倍數(shù)電流放大倍數(shù)四端元件四端元件 i1i1+_u2i2_u1i1+12ii 輸出：受控部分輸出：受控部分輸入：控制部分輸入：控制部分1) 電流控制的電流源電流控制的電流源 ( Current Controlled Current Source，CCCS )（1） 四種類型四種類型g: 轉(zhuǎn)移電導(dǎo)轉(zhuǎn)移電導(dǎo) 2) 2) 電壓控制的電流源電壓控制的電流源 ( VCCS )( VCCS )u1gu

13、1+_u2i2_i1+12gui 3) 3) 電壓控制的電壓源電壓控制的電壓源 ( VCVS )( VCVS ) u1u1+_u2i2_u1i1+-12uu : 電壓放大倍數(shù)電壓放大倍數(shù) ri1+_u2i2_u1i1+-4) 4) 電流控制的電壓源電流控制的電壓源 ( CCVS )( CCVS )12riu r : 轉(zhuǎn)移電阻轉(zhuǎn)移電阻 * ，g， ，r 為常數(shù)時(shí)，被控制量與控制量滿足線性關(guān)系，為常數(shù)時(shí)，被控制量與控制量滿足線性關(guān)系，稱為線性受控源。稱為線性受控源。 i1i1+_u2i2_u1i1+u1gu1+_u2i2_i1+ u1u1+_u2i2_u1i1+-ri1+_u2i2_u1i1+-(

14、1) (1) 獨(dú)立源電壓獨(dú)立源電壓( (或電流或電流) )由電源本身決定，與電路中其它電壓、由電源本身決定，與電路中其它電壓、電流無(wú)關(guān)，而受控源電壓電流無(wú)關(guān)，而受控源電壓( (或電流或電流) )由控制量決定。由控制量決定。(2) (2) 獨(dú)立源在電路中起獨(dú)立源在電路中起“鼓勵(lì)作用，在電路中產(chǎn)生電壓、電鼓勵(lì)作用，在電路中產(chǎn)生電壓、電流，而受控源只是反映輸出端與輸入端的受控關(guān)系，在電路流，而受控源只是反映輸出端與輸入端的受控關(guān)系，在電路中不能作為中不能作為“鼓勵(lì)鼓勵(lì)”。二、二、 受控源與獨(dú)立源的比較受控源與獨(dú)立源的比較例例 電路如圖所示，求電壓源電壓電路如圖所示，求電壓源電壓usus的值及受控源的

15、功率。的值及受控源的功率。Suu2i1u60.98i0.14.9V5i1i解：解：24.90.98A5i 10.980.10.002Vuii20.981Aiii 又根據(jù)根據(jù)KVL,KVL,有：有：14.94.898V uu166.002VSuui 受控源吸收的功率為：受控源吸收的功率為：0.98-4.8Wpui受控源的功率受控源的功率由誰(shuí)提供？由誰(shuí)提供？受控源屬于有源元件。其供出的能受控源屬于有源元件。其供出的能量是從獨(dú)立電源處獲得的量是從獨(dú)立電源處獲得的 例例簡(jiǎn)化電路：簡(jiǎn)化電路：受控源和獨(dú)立源一樣可以進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換。受控源和獨(dú)立源一樣可以進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換。1k10V1k0.5I10V2k+_U+500I- -I1.5k10V+_UI105002000101500UIIUI +_510V+_UIU=3(2+I)+4+2I=10+5IU=3I1+2I1=5I1=5(2+I)=10+5I3I12+_U-I12AI例例+_4V2+_U-3(2+I）I練習(xí)練習(xí). 求求 a,b 兩端的輸入端電阻兩端的輸入端電阻 Rab (b 1)加流求壓法求加流求壓法求RabRab=U/I=(1-b)RI I IabRRab+U_例例1: 求求Rf 為何值時(shí)，其上獲最大功率，并求此最大功率。為何值時(shí)