电路教案01-08.ppt

1、1-8 受控源(controlled source),一、受控源的定义,受控源为非独立电源，它的端电压或输出电流受电路中某一部分支路的电压或电流控制,在电子电路中广泛使用各种晶体管、运算放大器等多端器件。这些多端器件的某些端钮的电压或电流受到另一些端钮电压或电流的控制。为了对多端器件各电压、电流间的这种耦合关系进行建模，提出了受控源元件。,1-8 受控源,二、受控源的分类,电压控制 受控电压源 电流控制 受控电流源,电压控制电压源：Voltage Control Voltage SourceVCVS 电压控制电流源：Voltage Control Current SourceVCCS 电流控制

2、电压源：Current Control Voltage SourceCCVS 电流控制电流源：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,电子线路,微变等效电路,1-8 受控源,四、受控源的功率,采用关联参考方向,控制端的u1=0或i1=0 ，有：,受控源的功率可由受控支路来计算,例：求电源电压us ，并计算受控源的功率。,解：流过5电阻的电流为i1：,i =1A,= 0.98 i,流过0.1电阻的电

3、流为i2：,该电阻的端电压为： u1 = 0.10.02 = 0.002V,i1,i2,u1,+ _,i2 = i - 0.98 i = 0.02A,i1=4.95=0.98A,1-9 两类约束 电路KCL、KVL方程的独立性,一 、电路的约束关系：,1） 元件怎样联接成一个整体,集总参数电路(模型)由电路元件连接而成，电路中各支路电流受到 KCL约束，各支路电压受到 KVL约束，这类约束只与电路元件的联接方式有关，与元件特性无关，称为拓扑约束。,KCL、KVL,1-9 两类约束 电路KCL、KVL方程的独立性,一 、电路的约束关系：,1） 元件怎样联接成一个整体,KCL、KVL,2）各元件有

4、何特点（或性质）,集总参数电路(模型)的电压和电流还要受到元件自身特性的约束，这类约束只与元件的VAR有关，与元件联接方式无关，称为元件约束。,VAR,1-9 两类约束 电路KCL、KVL方程的独立性,一 、电路的约束关系：,1） 元件怎样联接成一个整体,KCL、KVL,2）各元件有何特点（或性质）,VAR,对集总电路分析的基本方法： 根据电路的结构和元件性质，列出反映这两类约束关系的 KCL、KVL 和 VAR方程，然后求解电路方程得到各电压和电流。,1-9 两类约束 电路KCL、KVL方程的独立性,二 、电路KCL、KVL方程的独立性,b条支路、n个节点：2b个电压、电流变量,b条支路元件

5、的VAR方程彼此独立,任意的（n-1）个节点的KCL方程彼此独立,b-(n-1)个独立回路，这b-(n-1)个回路的KVL方程彼此独立,平面电路：画在一个平面上而不使任何两条支路 交叉的电路。,平面电路常用网孔,1-9 两类约束 电路KCL、KVL方程的独立性,二 、电路KCL、KVL方程的独立性,具有b条支路、n个节点的电路，有2b个电压、电流变量,可列出线性无关的方程为：,(n1)个KCL方程,b-(n-1)个KVL方程,b 个VAR方程,2b个方程,求解2b个方程可以得到电路的全部支路电压和支路电流,5条支路、4个节点,对节点 列KCL方程,列出2个网孔的 KVL方程,b条支路的VAR方

6、程,1-10 支路电流法和支路电压法,一 、支路电流法,支路电流法：以支路电流为未知量，建立联立方程组 求解电路的方法,步骤： 1）列写独立回路的KVL方程 2）把各支路的伏安关系（VAR）代入回路的KVL 中，消去电压变量 3）与节点的KCL联立，求出各电流变量I。,b（n1）个,（n1）个,完备的变量(b个),1-10 支路电流法和支路电压法,一 、支路电流法,b条支路，n个节点,求解b个方程,找独立回路的原则： 1） 网孔 2）增加新的支路,1-10 支路电流法和支路电压法,一 、支路电流法,1个独立KCL方程 3-(2-1)=2个KVL方程,对节点a：,对回路1 ：,对回路2 ：,联立

7、(1)、(2)、(3)方程求各电流I1、 I2 、 I3,1-10 支路电流法和支路电压法,一 、支路电流法,节点a：,解：设流入电流为正,例：图示桥式电路，设E=12V， R1 =R2=5 ， R3=10 ， 中间支路是一检流计，电阻RG=10 ，求检流计中的电流 IG,1-10 支路电流法和支路电压法,一 、支路电流法,节点a：,解：设流入电流为正,例：图示桥式电路，设E=12V， R1 =R2=5 ， R3=10 ， 中间支路是一检流计，电阻RG=10 ，求检流计中的电流 IG,1-10 支路电流法和支路电压法,一 、支路电流法,节点a：,回路abda：,解：设流入电流为正,节点b：,节

8、点c：,例：图示桥式电路，设E=12V， R1 =R2=5 ， R3=10 ， 中间支路是一检流计，电阻RG=10 ，求检流计中的电流 IG,1-10 支路电流法和支路电压法,一 、支路电流法,例：图示桥式电路，设E=12V， R1 =R2=5 ， R3=10 ， 中间支路是一检流计，电阻RG=10 ，求检流计中的电流 IG,节点a：,回路abda：,回路acba：,解：设流入电流为正,回路acda ：,节点b：,节点c：,例 用支路电流法求图示电路中各支路电流。,解：三个支路电流: i1、i2 和 i3,一个 KCL方程,按逆时针绕行方向列出两个网孔的 KVL方程,求解三个方程: i1= 3

9、A i2 = - 2A i3 = 1A,1-10 支路电流法和支路电压法,一 、支路电流法,用支路电流法求解电路的步骤：,2) 任选b-(n-1)个独立回路 ，列写b-(n-1)个KVL方程,3) 将元件的VAR代入KVL方程中,4）求解b个方程，得到b条支路电流,1) 任选n-1个节点 ，列写(n-1)个KCL方程,1-10 支路电流法和支路电压法,二 、支路电压法,支路电压法：以支路电压为未知量，建立联立方程组求解电路的方法,步骤： 1）列写节点的KCL 2）把各支路的伏安关系（电压、电流关系）代入 KCL中，消去电流变量 3）与回路的KVL联立，求出支路电压。,1 -11 线性电路和叠加

10、定理,由线性元件和独立电源组成的电路为线性电路,线性电路中响应(response)和激励(excitation)之间存在线性关系 （单电源）,比例性,叠加性,一、线性电路的特点,1 -11 线性电路和叠加定理,二、叠加定理多个电源：,由US1产生的分量,由US2产生的分量,1 -11 线性电路和叠加定理,1、单独作用,由一个理想电源单独作用，其余电源不起作用,1）电压源不起作用：US= 0，用短路线代替,2）电流源不起作用： IS = 0，用开路代替,1 -11 线性电路和叠加定理,2、叠加定理的定义,在任何线性电路中，每一条支路的电流或电压可以看成是每一个独立电源单独作用于网络时，在该支路产

11、生的电流或电压的代数和。,1 -11 线性电路和叠加定理,3、注意事项,1）叠加定理只能用于计算线性电路的电流和电压， 对于非线性电路，叠加定理不适用。,2）在电路中标明参考方向，以决定叠加时各分量 是相加还是相减，即在求代数和时应注意电、 电流的方向。,3）叠加时电路的联接及电路中所有的电阻等不允 许更动。,1 -11 线性电路和叠加定理,3、注意事项,电压源不起作用： US = 0，用短路线代替,电流源不起作用： IS = 0，用开路代替,4）每个电源单独作用时，其余电源不起作用,5）功率不能叠加，叠加只适用于电流与电压。,6）受控源不能单独作用。,例 电路如图所示。(l)已知I5=1A，求各支路电流和电压源电压US。,解：由后向前推算：,1A,3A,4A,4A,8A,80V,(2)若已知US=120V，再求各支路电流。,1A,3A,4A,4A,8A,80V,解：当US=120V时，它是原来电压80V的1.5倍，根据线性电路比例性可以断言，该电路中各电压和电流均增加到1.5倍，即：,120V,12A,6A,6A,4.5A,1.5A,1 -11 线性电路和叠加定理,例1：求电路中R4中的电压U。,开路,短路,1 -11 线性电路和叠加定理,例1：求电路中R4中的电压U。,根据分压公式：,根据分流公式：,1 -11 线性电路和叠加定理,例1：求电路中R4中的电压