学时电源间的变换与含受控源电路的分析ppt课件.ppt

无无源源°°°三端无源网三端无源网络:引出三个端引出三个端钮的网的网络，， 并且内部没有独立源并且内部没有独立源§ 2.3 T型、型、 型网型网络的等效的等效变换 (Y— 变换)三个三个电阻的一端阻的一端衔接在一个接在一个节点点上，它上，它们的另一的另一端接在三个不同端接在三个不同的端的端钮上T型〔型〔Y型〕型〕网络网络R1R2R3123123( ) ，，T(Y)电阻网络是三端无源网络的两个例子电阻网络是三端无源网络的两个例子特点：特点：三个三个电阻分阻分别接接在两个端在两个端钮之之间，，使三个使三个电阻构成阻构成一个回路一个回路为什么要什么要进展两者之展两者之间的的转换呢？呢？π型〔型〔Δ型〕网型〕网络R23R12R31123132特点：特点：上图等效上图等效变换条件：条件：•对应端流端流进或流出的或流出的电流相等；流相等； •对应端端间的的电压相等保保证变换前后前后电路路的外特性不的外特性不变Y接接: 用用电流表示流表示电压u12Y=R1i1Y–R2i2Y  接接: 用用电压表示表示电流流i1Y+i2Y+i3Y = 0 u23Y=R2i2Y – R3i3Y i3  =u31  /R31 – u23  /R23i2  =u23  /R23 – u12  /R12R12R31R23i3  i2  i1 123+++–––u12 u23 u31 R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+++–––u12Yu23Yu31Yi1  =u12  /R12 – u31  /R31(1)(2)R12R31R23i3  i2  i1 123+++–––u12 u23 u31 R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+++–––u12Yu23Yu31Y由式由式(2)解得：解得：i3  =u31  /R31 – u23  /R23i2  =u23  /R23 – u12  /R12i1  =u12  /R12 – u31  /R31(1)(3)根据等效条件，比根据等效条件，比较式式(3)与式与式(1)，得由，得由Y接接接的接的变换结果：果： R12R31R23i3  i2  i1 123+++–––u12 u23 u31 R1R2R3i1Yi2Yi3Y123+++–––u12Yu23Yu31Y或或类似可得到由似可得到由 接接 Y接的接的变换结果：果： 或或上上述述结果果可可从从原原始始方方程程出出发导出出，，也也可可由由Y接接   接接的的变换结果直接得到。

果直接得到由由Y :由由  Y :特例：假特例：假设三个三个电阻相等阻相等(对称称)，那，那么有么有 R = 3RY( 外大内小外大内小 )13(1) 等效等效对外部外部(端端钮以外以外)有效，有效，对内不成立内不成立2) 等效等效电路与外部路与外部电路无关R31R23R12R3R2R1运用：运用：简化化电路路例例. 桥 T 电路路1k 1k 1k 1k RE1/3k 1/3k 1k RE1/3k 1k RE3k 3k 3k 1231232’132’§ 2.4 含独立含独立电源网源网络的等效的等效变换一、一、实践践电源的两种模型源的两种模型实实践践电电压压源源一一个个实践践电压源源，，可可用用一一个个理理想想电压源源uS与与一一个个电阻阻Ri 串串联的的支支路路模模型型来来表表征征其其特特性性当当它它向向外外电路路提提供供电流流时，，它它的的端端电压u总是是小小于于uS ，，电流流越越大大端端电压u越小u=uS – Ri iRi: 电源内阻源内阻,普通很小普通很小?i+_uSRi+u_R一一个个实践践电流流源源，，可可用用一一个个电流流为 iS 的的理理想想电流流源源和和一一个个内内电导 Gi 并并联的的模模型型来来表表征征其其特特性性。

当当它它向向外外电路路供供应电流流时，，并并不不是是全全部部流流出出，，其其中中一一部部分分将将在在内内部流部流动，随着端，随着端电压的添加，的添加，输出出电流减小i=iS – Gi uiGi+u_iSGi: 电源内源内电导,普通很小普通很小?实实践践电电流流源源二、电源的等效变换二、电源的等效变换本小本小节将将阐明明实践践电压源、源、实践践电流源两种模型可以流源两种模型可以进展等效展等效变换，所，所谓的等效是指端口的的等效是指端口的电压、、电流在流在转换过程中程中坚持不持不变u=uS – Ri ii =iS – Giui = uS/Ri – u/Ri 经过比比较，得等效的条件：，得等效的条件： iS=uS/Ri , Gi=1/RiiGi+u_iSi+_uSRi+u_由电压源变换为电流源：由电压源变换为电流源：转换转换转换转换i+_uSRi+u_i+_uSRi+u_iGi+u_iSiGi+u_iS由由电流源流源变换为电压源：源：等效等效变换的本卷的本卷须知知〔〔1〕〕“等效〞是指等效〞是指“对外〞等效〔等效互外〞等效〔等效互换前后前后对外伏外伏--安特安特 性一致〕，性一致〕，对内不等效。

内不等效〔〔2 2〕恒〕恒压源和恒流源不能等效互源和恒流源不能等效互换aus+-biabi'uab'is+_〔不存在〕〔不存在〕〔〔3 3〕留意〕留意转换前后前后 us us 与与 is is 的方向的方向aus+-biRsus+-biRsaisaRsbiaisRsbi10V+-2A2 I讨论题讨论题哪哪个个答答案案对对???+-10V+-4V2  〔〔1〕〕 理想理想电压源的串并源的串并联串串联:uS=  uSk ( 留意参考方向留意参考方向)电压一一样的的电压源源才干并才干并联，否那么，否那么将将违背背KVL定律，定律，且每个且每个电源的源的电流流不确定uS2+_+_uS1ºº+_uSºº+_5VIºº5V+_+_5VIºº并并联:三、只含独立电源电路的等效化简三、只含独立电源电路的等效化简〔〔2〕理想〕理想电流源的串并流源的串并联可等效成一个理想可等效成一个理想电流源流源 i S〔〔 留意参考方向〕留意参考方向〕电流一流一样的理想的理想电流源才干串流源才干串联,并且每个并且每个电流流源的端源的端电压不能确定不能确定串串联:并并联：：iS1iS2iSkººiSºº例例3:例例2:例例1:is=is2-is1usisususisisus1is2is1us2is四、电压源与二端网络四、电压源与二端网络N并联，电流源与二端网络并联，电流源与二端网络N串联串联即：即：对于外于外电路而言，路而言，电压源与恣意二端网源与恣意二端网络N N并并联都可等效都可等效为电压源。

源 ？？并入网络并入网络N N的前后改动的是什么呢？的前后改动的是什么呢？同理：同理：即：即：对于外于外电路而言，路而言，电流源与恣意二端网流源与恣意二端网络串串联的等的等效效电路就是路就是电流源本身流源本身 ？？串入网络串入网络N N的前后改动的是什么呢？的前后改动的是什么呢？运用：利用电源转换可以简化电路计算运用：利用电源转换可以简化电路计算例例1.I=0.5A6A+_U5 5 10V10V+_U5∥∥5 2A6AU=20V例例2.5A3 4 7 2AI+_15v_+8v7 7 I假假设求求5 5  中的中的电流呢？流呢？RRL2R2RRRIS+_ULRLIS/4RI+_UL例例3.即即RRRL2R2RR+ UL-IS？？§2.5 受控受控电源及含受控源及含受控电源源电路的分析路的分析一、受控一、受控电源源 ( (非独立源非独立源) )(controlled source or dependent source)(controlled source or dependent source)其其输出出电压或或电流是由流是由电源本身决源本身决议的，不受的，不受电源外部源外部电路路的控制。

从能量关系上看，独立的控制从能量关系上看，独立电源是源是电路的路的输入，它表示入，它表示了外界了外界对电路的物理作用，是路的物理作用，是电路的能量来源路的能量来源独立独立电源：源：受控受控电源：源：是由是由电子器件子器件笼统而来的一种模型如：晶体管、真空管等，而来的一种模型如：晶体管、真空管等，它它们具有具有输入端的入端的电压〔或〔或电流〕能控制流〕能控制输出端的出端的电压〔或〔或电流〕的特点流〕的特点等效电等效电路模型路模型受控受控电源源实为一双口元件，即它含有两条支路，一一双口元件，即它含有两条支路，一为控制支控制支路，另一路，另一为受控支路受控支路电路符号：路符号：+–受控电压源受控电压源受控电流源受控电流源NOTE：受控源不代表外部：受控源不代表外部对电路施加的影响，只路施加的影响，只阐明明电路内路内部部电子器件中所子器件中所发生的物理景象的一种模型，以生的物理景象的一种模型，以阐明明电子器件子器件的的电流、流、电压的的转移移(transfer)关系NPNNPN型三极管型三极管e e  : : 电流放大倍数电流放大倍数四端元件四端元件  i1i1+_u2i2_u1i1+输出：受控部分输出：受控部分输入：控制部分输入：控制部分1) 电流控制的流控制的电流源流源 ( Current Controlled Current Source，，CCCS )〔〔1〕〕 四种类型四种类型g: 转移电导转移电导 2) 2) 电压控制的控制的电流源流源 ( VCCS ) ( VCCS )u1gu1+_u2i2_i1+3) 3) 电压控制的控制的电压源源 ( VCVS ) ( VCVS ) u1u1+_u2i2_u1i1++- : 电压放大倍数电压放大倍数 ri1+_u2i2_u1i1++-4) 4) 电流控制的流控制的电压源源 ( CCVS ) ( CCVS )r : 转移移电阻阻 *  ，，g，，   ，，r 为常数常数时，被控制量与控制量，被控制量与控制量满足足线性关系，性关系，称称为线性受控源。

性受控源(1) (1) 独独立立源源电压( (或或电流流) )由由电源源本本身身决决议，，与与电路路中中其其它它电压、、电流无关，而受控源流无关，而受控源电压( (或或电流流) )由控制量决由控制量决议2) (2) 独独立立源源在在电路路中中起起““鼓鼓励励〞〞作作用用，，在在电路路中中产生生电压、、电流流，，而而受受控控源源只只是是反反映映输出出端端与与输入入端端的的受受控控关关系系，，在在电路路中中不不能作能作为““鼓励〞分析含受控源分析含受控源电路路时留意：留意：〔〔1〕将受控源做〕将受控源做为独立源独立源处置〔〔2〕找出控制量与求解量之〕找出控制量与求解量之间的关系〔〔3〕受控源和独立源不能等效互〕受控源和独立源不能等效互换二、二、 受控源与独立源的比较受控源与独立源的比较三、含受控源的电路的分析三、含受控源的电路的分析例例2-8 2-8 电路如下图，求电压源电压电路如下图，求电压源电压usus的值及受控源的功率的值及受控源的功率解：解：根据根据KVL,KVL,有：有：受控源吸收的功率受控源吸收的功率为：：受控源的功率受控源的功率由谁提供？由谁提供？受控源属于有源元件其供出的能受控源属于有源元件。

其供出的能量是从独立量是从独立电源源处获得的得的  输入入电阻的概念阻的概念 1. 定定义无无源源+-ui输入电阻输入电阻2. 计算方法算方法〔〔1 1〕假〕假设一端口内部一端口内部仅含含电阻，那么运用阻，那么运用电阻的串、阻的串、 并并联和和  —Y—Y变换等方法求它的等效等方法求它的等效电阻；阻； 〔〔2〕〕对含有受控源和含有受控源和电阻的两端阻的两端电路，用路，用电压、、电流法求流法求输 入入电阻，即在端口加阻，即在端口加电压源，求得源，求得电流，或在端口加流，或在端口加电 流流源，求得源，求得电压，得其比，得其比值例例US+_R3R2R1i1i2计算下面例算下面例题中中电路的路的输入入电阻阻R2R3R1有源网络先把独立源置有源网络先把独立源置零：电压源短路；电流零：电压源短路；电流源断路，再求输入电阻源断路，再求输入电阻无源电无源电阻网络阻网络例例US+_3 i16 +－－6i1U+_3 i16 +－－6i1i外加电压源外加电压源例例u1+_15 0.1u15 +－－iui1i2u1+_15 5 10 等效等效另一种方法：另一种方法：例例求求Rab和和Rcd2 u1+_3 6u1+－－dcab+_ui+_ui6 ？？例例简化化电路：路：受控源和独立源一受控源和独立源一样可以可以进展展电源源转换。

1k 10V1k 0.5Iºº10V2k +_U+500I- -Iºº1.5k 10V+_UIºº+_5 10V+_UIººU=3(2+I)+4+2I=10+5IU=3I1+2I1=5I1=5(2+I)=10+5Iº3I12 +_U-I12AºI例例º+_4V2 +_U-3(2+I〕〕ºI。