電路教案01-08.ppt

1、1-8 受控源(controlled source),一、受控源的定義,受控源為非獨(dú)立電源，它的端電壓或輸出電流受電路中某一部分支路的電壓或電流控制,在電子電路中廣泛使用各種晶體管、運(yùn)算放大器等多端器件。這些多端器件的某些端鈕的電壓或電流受到另一些端鈕電壓或電流的控制。為了對(duì)多端器件各電壓、電流間的這種耦合關(guān)系進(jìn)行建模，提出了受控源元件。,1-8 受控源,二、受控源的分類,電壓控制 受控電壓源 電流控制 受控電流源,電壓控制電壓源：Voltage Control Voltage SourceVCVS 電壓控制電流源：Voltage Control Current SourceVCCS 電流控制

2、電壓源：Current Control Voltage SourceCCVS 電流控制電流源：Current Control Current SourceCCCS,1-8 受控源,三、受控源模型,1) VCVS 2) VCCS,3) CCVS 4) CCCS,1-8 受控源,三、受控源模型,CCCS,1-8 受控源,三、受控源模型,電子線路,微變等效電路,1-8 受控源,四、受控源的功率,采用關(guān)聯(lián)參考方向,控制端的u1=0或i1=0 ，有：,受控源的功率可由受控支路來(lái)計(jì)算,例：求電源電壓us ，并計(jì)算受控源的功率。,解：流過(guò)5電阻的電流為i1：,i =1A,= 0.98 i,流過(guò)0.1電阻的電

3、流為i2：,該電阻的端電壓為： u1 = 0.10.02 = 0.002V,i1,i2,u1,+ _,i2 = i - 0.98 i = 0.02A,i1=4.95=0.98A,1-9 兩類約束 電路KCL、KVL方程的獨(dú)立性,一 、電路的約束關(guān)系：,1） 元件怎樣聯(lián)接成一個(gè)整體,集總參數(shù)電路(模型)由電路元件連接而成，電路中各支路電流受到 KCL約束，各支路電壓受到 KVL約束，這類約束只與電路元件的聯(lián)接方式有關(guān)，與元件特性無(wú)關(guān)，稱為拓?fù)浼s束。,KCL、KVL,1-9 兩類約束 電路KCL、KVL方程的獨(dú)立性,一 、電路的約束關(guān)系：,1） 元件怎樣聯(lián)接成一個(gè)整體,KCL、KVL,2）各元件有

4、何特點(diǎn)（或性質(zhì)）,集總參數(shù)電路(模型)的電壓和電流還要受到元件自身特性的約束，這類約束只與元件的VAR有關(guān)，與元件聯(lián)接方式無(wú)關(guān)，稱為元件約束。,VAR,1-9 兩類約束 電路KCL、KVL方程的獨(dú)立性,一 、電路的約束關(guān)系：,1） 元件怎樣聯(lián)接成一個(gè)整體,KCL、KVL,2）各元件有何特點(diǎn)（或性質(zhì)）,VAR,對(duì)集總電路分析的基本方法： 根據(jù)電路的結(jié)構(gòu)和元件性質(zhì)，列出反映這兩類約束關(guān)系的 KCL、KVL 和 VAR方程，然后求解電路方程得到各電壓和電流。,1-9 兩類約束 電路KCL、KVL方程的獨(dú)立性,二 、電路KCL、KVL方程的獨(dú)立性,b條支路、n個(gè)節(jié)點(diǎn)：2b個(gè)電壓、電流變量,b條支路元件

5、的VAR方程彼此獨(dú)立,任意的（n-1）個(gè)節(jié)點(diǎn)的KCL方程彼此獨(dú)立,b-(n-1)個(gè)獨(dú)立回路，這b-(n-1)個(gè)回路的KVL方程彼此獨(dú)立,平面電路：畫在一個(gè)平面上而不使任何兩條支路 交叉的電路。,平面電路常用網(wǎng)孔,1-9 兩類約束 電路KCL、KVL方程的獨(dú)立性,二 、電路KCL、KVL方程的獨(dú)立性,具有b條支路、n個(gè)節(jié)點(diǎn)的電路，有2b個(gè)電壓、電流變量,可列出線性無(wú)關(guān)的方程為：,(n1)個(gè)KCL方程,b-(n-1)個(gè)KVL方程,b 個(gè)VAR方程,2b個(gè)方程,求解2b個(gè)方程可以得到電路的全部支路電壓和支路電流,5條支路、4個(gè)節(jié)點(diǎn),對(duì)節(jié)點(diǎn) 列KCL方程,列出2個(gè)網(wǎng)孔的 KVL方程,b條支路的VAR方

6、程,1-10 支路電流法和支路電壓法,一 、支路電流法,支路電流法：以支路電流為未知量，建立聯(lián)立方程組 求解電路的方法,步驟： 1）列寫?yīng)毩⒒芈返腒VL方程 2）把各支路的伏安關(guān)系（VAR）代入回路的KVL 中，消去電壓變量 3）與節(jié)點(diǎn)的KCL聯(lián)立，求出各電流變量I。,b（n1）個(gè),（n1）個(gè),完備的變量(b個(gè)),1-10 支路電流法和支路電壓法,一 、支路電流法,b條支路，n個(gè)節(jié)點(diǎn),求解b個(gè)方程,找獨(dú)立回路的原則： 1） 網(wǎng)孔 2）增加新的支路,1-10 支路電流法和支路電壓法,一 、支路電流法,1個(gè)獨(dú)立KCL方程 3-(2-1)=2個(gè)KVL方程,對(duì)節(jié)點(diǎn)a：,對(duì)回路1 ：,對(duì)回路2 ：,聯(lián)立

7、(1)、(2)、(3)方程求各電流I1、 I2 、 I3,1-10 支路電流法和支路電壓法,一 、支路電流法,節(jié)點(diǎn)a：,解：設(shè)流入電流為正,例：圖示橋式電路，設(shè)E=12V， R1 =R2=5 ， R3=10 ， 中間支路是一檢流計(jì)，電阻RG=10 ，求檢流計(jì)中的電流 IG,1-10 支路電流法和支路電壓法,一 、支路電流法,節(jié)點(diǎn)a：,解：設(shè)流入電流為正,例：圖示橋式電路，設(shè)E=12V， R1 =R2=5 ， R3=10 ， 中間支路是一檢流計(jì)，電阻RG=10 ，求檢流計(jì)中的電流 IG,1-10 支路電流法和支路電壓法,一 、支路電流法,節(jié)點(diǎn)a：,回路abda：,解：設(shè)流入電流為正,節(jié)點(diǎn)b：,節(jié)

8、點(diǎn)c：,例：圖示橋式電路，設(shè)E=12V， R1 =R2=5 ， R3=10 ， 中間支路是一檢流計(jì)，電阻RG=10 ，求檢流計(jì)中的電流 IG,1-10 支路電流法和支路電壓法,一 、支路電流法,例：圖示橋式電路，設(shè)E=12V， R1 =R2=5 ， R3=10 ， 中間支路是一檢流計(jì)，電阻RG=10 ，求檢流計(jì)中的電流 IG,節(jié)點(diǎn)a：,回路abda：,回路acba：,解：設(shè)流入電流為正,回路acda ：,節(jié)點(diǎn)b：,節(jié)點(diǎn)c：,例 用支路電流法求圖示電路中各支路電流。,解：三個(gè)支路電流: i1、i2 和 i3,一個(gè) KCL方程,按逆時(shí)針繞行方向列出兩個(gè)網(wǎng)孔的 KVL方程,求解三個(gè)方程: i1= 3

9、A i2 = - 2A i3 = 1A,1-10 支路電流法和支路電壓法,一 、支路電流法,用支路電流法求解電路的步驟：,2) 任選b-(n-1)個(gè)獨(dú)立回路 ，列寫b-(n-1)個(gè)KVL方程,3) 將元件的VAR代入KVL方程中,4）求解b個(gè)方程，得到b條支路電流,1) 任選n-1個(gè)節(jié)點(diǎn) ，列寫(n-1)個(gè)KCL方程,1-10 支路電流法和支路電壓法,二 、支路電壓法,支路電壓法：以支路電壓為未知量，建立聯(lián)立方程組求解電路的方法,步驟： 1）列寫節(jié)點(diǎn)的KCL 2）把各支路的伏安關(guān)系（電壓、電流關(guān)系）代入 KCL中，消去電流變量 3）與回路的KVL聯(lián)立，求出支路電壓。,1 -11 線性電路和疊加

10、定理,由線性元件和獨(dú)立電源組成的電路為線性電路,線性電路中響應(yīng)(response)和激勵(lì)(excitation)之間存在線性關(guān)系 （單電源）,比例性,疊加性,一、線性電路的特點(diǎn),1 -11 線性電路和疊加定理,二、疊加定理多個(gè)電源：,由US1產(chǎn)生的分量,由US2產(chǎn)生的分量,1 -11 線性電路和疊加定理,1、單獨(dú)作用,由一個(gè)理想電源單獨(dú)作用，其余電源不起作用,1）電壓源不起作用：US= 0，用短路線代替,2）電流源不起作用： IS = 0，用開(kāi)路代替,1 -11 線性電路和疊加定理,2、疊加定理的定義,在任何線性電路中，每一條支路的電流或電壓可以看成是每一個(gè)獨(dú)立電源單獨(dú)作用于網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在該支路產(chǎn)

11、生的電流或電壓的代數(shù)和。,1 -11 線性電路和疊加定理,3、注意事項(xiàng),1）疊加定理只能用于計(jì)算線性電路的電流和電壓， 對(duì)于非線性電路，疊加定理不適用。,2）在電路中標(biāo)明參考方向，以決定疊加時(shí)各分量 是相加還是相減，即在求代數(shù)和時(shí)應(yīng)注意電、 電流的方向。,3）疊加時(shí)電路的聯(lián)接及電路中所有的電阻等不允 許更動(dòng)。,1 -11 線性電路和疊加定理,3、注意事項(xiàng),電壓源不起作用： US = 0，用短路線代替,電流源不起作用： IS = 0，用開(kāi)路代替,4）每個(gè)電源單獨(dú)作用時(shí)，其余電源不起作用,5）功率不能疊加，疊加只適用于電流與電壓。,6）受控源不能單獨(dú)作用。,例 電路如圖所示。(l)已知I5=1A，求各支路電流和電壓源電壓US。,解：由后向前推算：,1A,3A,4A,4A,8A,80V,(2)若已知US=120V，再求各支路電流。,1A,3A,4A,4A,8A,80V,解：當(dāng)US=120V時(shí)，它是原來(lái)電壓80V的1.5倍，根據(jù)線性電路比例性可以斷言，該電路中各電壓和電流均增加到1.5倍，即：,120V,12A,6A,6A,4.5A,1.5A,1 -11 線性電路和疊加定理,例1：求電路中R4中的電壓U。,開(kāi)路,短路,1 -11 線性電路和疊加定理,例1：求電路中R4中的電壓U。,根據(jù)分壓公式：,根據(jù)分流公式：,1 -11 線性電路和疊加定理,例1：求電路中R4中的電壓