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。為了對多端器件各電壓、電流間的這種耦合關系進行建模，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計算,例：求電源電壓us ，并計算受控源的功率。,解：流過5電阻的電流為i1：,i =1A,= 0.98 i,流過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方程的獨立性,一 、電路的約束關系：,1） 元件怎樣聯(lián)接成一個整體,集總參數電路(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，與元件特性無關，稱為拓撲約束。,KCL、KVL,1-9 兩類約束 電路KCL、KVL方程的獨立性,一 、電路的約束關系：,1） 元件怎樣聯(lián)接成一個整體,KCL、KVL,2）各元件有

4、何特點（或性質）,集總參數電路(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，與元件聯(lián)接方式無關，稱為元件約束。,VAR,1-9 兩類約束 電路KCL、KVL方程的獨立性,一 、電路的約束關系：,1） 元件怎樣聯(lián)接成一個整體,KCL、KVL,2）各元件有何特點（或性質）,VAR,對集總電路分析的基本方法： 根據電路的結構和元件性質，列出反映這兩類約束關系的 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方程的獨立性,二 、電路KCL、KVL方程的獨立性,b條支路、n個節(jié)點：2b個電壓、電流變量,b條支路元件

5、的VAR方程彼此獨立,任意的（n-1）個節(jié)點的KCL方程彼此獨立,b-(n-1)個獨立回路，這b-(n-1)個回路的KVL方程彼此獨立,平面電路：畫在一個平面上而不使任何兩條支路 交叉的電路。,平面電路常用網孔,1-9 兩類約束 電路KCL、KVL方程的獨立性,二 、電路KCL、KVL方程的獨立性,具有b條支路、n個節(jié)點的電路，有2b個電壓、電流變量,可列出線性無關的方程為：,(n1)個KCL方程,b-(n-1)個KVL方程,b 個VAR方程,2b個方程,求解2b個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個節(jié)點,對節(jié)點 列KCL方程,列出2個網孔的 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）列寫獨立回路的KVL方程 2）把各支路的伏安關系（VAR）代入回路的KVL 中，消去電壓變量 3）與節(jié)點的KCL聯(lián)立，求出各電流變量I。,b（n1）個,（n1）個,完備的變量(b個),1-10 支路電流法和支路電壓法,一 、支路電流法,b條支路，n個節(jié)點,求解b個方程,找獨立回路的原則： 1） 網孔 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個獨立KCL方程 3-(2-1)=2個KVL方程,對節(jié)點a：,對回路1 ：,對回路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a：,解：設流入電流為正,例：圖示橋式電路，設E=12V， R1 =R2=5 ， R3=10 ， 中間支路是一檢流計，電阻RG=10 ，求檢流計中的電流 IG,1-10 支路電流法和支路電壓法,一 、支路電流法,節(jié)點a：,解：設流入電流為正,例：圖示橋式電路，設E=12V， R1 =R2=5 ， R3=10 ， 中間支路是一檢流計，電阻RG=10 ，求檢流計中的電流 IG,1-10 支路電流法和支路電壓法,一 、支路電流法,節(jié)點a：,回路abda：,解：設流入電流為正,節(jié)點b：,節(jié)

8、點c：,例：圖示橋式電路，設E=12V， R1 =R2=5 ， R3=10 ， 中間支路是一檢流計，電阻RG=10 ，求檢流計中的電流 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E=12V， R1 =R2=5 ， R3=10 ， 中間支路是一檢流計，電阻RG=10 ，求檢流計中的電流 IG,節(jié)點a：,回路abda：,回路acba：,解：設流入電流為正,回路acda ：,節(jié)點b：,節(jié)點c：,例 用支路電流法求圖示電路中各支路電流。,解：三個支路電流: i1、i2 和 i3,一個 KCL方程,按逆時針繞行方向列出兩個網孔的 KVL方程,求解三個方程: 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)個獨立回路 ，列寫b-(n-1)個KVL方程,3) 將元件的VAR代入KVL方程中,4）求解b個方程，得到b條支路電流,1) 任選n-1個節(jié)點 ，列寫(n-1)個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)點的KCL 2）把各支路的伏安關系（電壓、電流關系）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,由線性元件和獨立電源組成的電路為線性電路,線性電路中響應(response)和激勵(excitation)之間存在線性關系 （單電源）,比例性,疊加性,一、線性電路的特點,1 -11 線性電路和疊加定理,二、疊加定理多個電源：,由US1產生的分量,由US2產生的分量,1 -11 線性電路和疊加定理,1、單獨作用,由一個理想電源單獨作用，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獨立電源單獨作用于網絡時，在該支路產

11、生的電流或電壓的代數和。,1 -11 線性電路和疊加定理,3、注意事項,1）疊加定理只能用于計算線性電路的電流和電壓， 對于非線性電路，疊加定理不適用。,2）在電路中標明參考方向，以決定疊加時各分量 是相加還是相減，即在求代數和時應注意電、 電流的方向。,3）疊加時電路的聯(lián)接及電路中所有的電阻等不允 許更動。,1 -11 線性電路和疊加定理,3、注意事項,電壓源不起作用： US = 0，用短路線代替,電流源不起作用： IS = 0，用開路代替,4）每個電源單獨作用時，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US=120V時，它是原來電壓80V的1.5倍，根據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。,根據分壓公式：,根據分流公式：,1 -11 線性電路和疊加定理,例1：求電路中R4中的電壓