CH22电源间的变换与含受控源电路的分析.ppt

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1、(a)图等效图等效变换条件：变换条件：对应端流进或流出的电流相等；对应端流进或流出的电流相等；对应端间的电压相等。对应端间的电压相等。保保证变换前后前后电路路的外特性不的外特性不变。1Y接接:用电流表示电压用电流表示电压u12Y=R1i1YR2i2Y 接接:用电压表示电流用电压表示电流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 /R

2、31(1)(2)u31Y=R3i3Y R1i1Y?2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，比较式根据等效条件，比较式(3)与式与式(1)，得由，得由Y接接接的变换结果：接的变换结果：或或3类似可得到由类似可得到由 接接 Y接的变换结果：接的变换结果：或或上上述述结结果果可可从从原原始始方方程程出出发发导导出出，也也可可由由Y接接 接接的的变变换结果直接得到。换结果直接得到。4由由Y:由由 Y:特例：若三个电阻相等特例：若三个电阻相等(对称对称)，则有，则有

3、 R =3RY(外大内小外大内小)13(1)等效对外部等效对外部(端钮以外端钮以外)有效，对内不成立。有效，对内不成立。(2)等效电路与外部电路无关。等效电路与外部电路无关。R31R23R12R3R2R15应用：简化电路应用：简化电路例例.桥桥 T 电路电路1k 1k 1k 1k RE1/3k 1/3k 1k RE1/3k 1k RE3k 3k 3k 12312321326 2.4 含独立电源网络的等效变换含独立电源网络的等效变换7（1）理想电压源的串、并联理想电压源的串、并联串联串联:uS=uSk (注意参考方向注意参考方向)uS2+_+_uS1+_uS一、只含独立电源电路的等效化简一、只含

4、独立电源电路的等效化简8电压相同的电压源电压相同的电压源才能并联，否则将才能并联，否则将违背违背KVL定律，且定律，且每个电源的电流不每个电源的电流不确定。确定。+_5VI5V+_+_5VI并联并联:9（2）理想电流源的串并联）理想电流源的串并联可等效成一个理想电流源可等效成一个理想电流源 i S（注意参考方向注意参考方向）。）。电流相同的理想电流源才能串联电流相同的理想电流源才能串联,并且每个电流并且每个电流源的端电压不能确定。源的端电压不能确定。串联串联:并联：并联：iS1iS2iSkiS1011并入网络并入网络N N的前后改变的是什么呢？的前后改变的是什么呢？二、电压源与二端网络二、电压

5、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：对于对于外电路外电路而言，电压源与任意二端网络而言，电压源与任意二端网络N N并联都可等效并联都可等效为电压源。为电压源。10V1A+-2 I5A10 12同理：同理：即：即：对于对于外电路外电路而言，电流源与任意二端网络串联的等而言，电流源与任意二端网络串联的等效电路就是电流源本身效电路就是电流源本身？串入网络串入网络N N的前后改变的是什么呢？的前后改变的是什么呢？13例例3:例例2:例例1:is=is2-is1usisususisisus1is2is1us2is14三、电源的等效变换三、电源的等效变换本小节将说明

6、实际电压源、实际电流源两种模型可以进本小节将说明实际电压源、实际电流源两种模型可以进行等效变换，所谓的行等效变换，所谓的等效等效是指是指端口的电压、电流在转换端口的电压、电流在转换过程中保持不变。过程中保持不变。u=uS Ri ii=iS Giui=uS/Ri u/Ri 通过比较，得等效的条件：通过比较，得等效的条件：iS=uS/Ri ,Gi=1/RiiGi+u_iSi+_uSRi+u_1516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由电流源变换为电压源：由电流源变换为电压源：17等效变换的注意事项等效

7、变换的注意事项（1）“等效等效”是指是指“对外对外”等效（等效互换前后对外伏等效（等效互换前后对外伏-安特安特 性一致），对内不等效。性一致），对内不等效。（2 2）恒压源和恒流源不能等效互换）恒压源和恒流源不能等效互换aus+-biabiuabis+_（不存在）（不存在）18（3 3）注意转换前后）注意转换前后 u us s 与与 i is s 的方向的方向aus+-biRsus+-biRsaisaRsbiaisRsbi1910V+-2A2 I讨论题讨论题哪哪个个答答案案对对?+-10V+-4V2 2021应用应用：利用电源转换可以简化电路计算。：利用电源转换可以简化电路计算。例例1.I6A

8、+_U5 5 10V10V+_U55 2A6AU=20V例例2.5A3 4 7 2AI+_15v_+8v7 7 I若求若求5 5 中的电流呢？中的电流呢？22RRL2R2RRRIS+_ULRLIS/4RI+_UL例例3.即即RRRL2R2RR+UL-IS？23例例4 4.解：解：理想电压源与理想电流源串或并联会怎样？理想电压源与理想电流源串或并联会怎样？242.5 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、一、受控电源受控电源(非独立源非独立源)(controlled source or dependent source)(controlled source or depend

9、ent source)其输出电压或电流是由电源本身决定的，不受电源外部电路其输出电压或电流是由电源本身决定的，不受电源外部电路的控制。从能量关系上看，独立电源是电路的输入，它表示的控制。从能量关系上看，独立电源是电路的输入，它表示了外界对电路的物理作用，是电路的能量来源。了外界对电路的物理作用，是电路的能量来源。独立电源独立电源：受控电源受控电源：是由是由电子器件电子器件抽象而来的一种模型。如：晶体管、真空管等，抽象而来的一种模型。如：晶体管、真空管等，它们具有输入端的电压（或电流）能控制输出端的电压（或电它们具有输入端的电压（或电流）能控制输出端的电压（或电流）的特点。流）的特点。25等效电

10、等效电路模型路模型受控电源实为受控电源实为一双口元件一双口元件，即它含有两条支路，一为控制支，即它含有两条支路，一为控制支路，另一为受控支路。路，另一为受控支路。电路符号：电路符号：+受控电压源受控电压源受控电流源受控电流源NOTE：受控源不代表外部对电路施加的影响，只表明电路内：受控源不代表外部对电路施加的影响，只表明电路内部电子器件中所发生的物理现象的一种模型，以表明电子器件部电子器件中所发生的物理现象的一种模型，以表明电子器件的电流、电压的转移的电流、电压的转移(transfer)关系。关系。NPNNPN型三极管型三极管e e26 :电流放大倍数电流放大倍数四端元件四端元件b b i1+

11、_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)电流控制的电流源电流控制的电流源(Current Controlled Current Source，CCCS)（1）四种类型四种类型27g:转移电导转移电导 2)2)电压控制的电流源电压控制的电流源(VCCS)(VCCS)u1gu u1 1+_u2i2_i1+3)3)电压控制的电压源电压控制的电压源(VCVS)(VCVS)u1+_u2i2_u1i1+-:电压放大倍数电压放大倍数 28ri1+_u2i2_u1i1+-4)4)电流控制的电压源电流控制的电压源(CCVS)(CCVS)r:转移电阻转移电阻*，g，r 为

12、常数时，被控制量与控制量满足线性关系，为常数时，被控制量与控制量满足线性关系，称为线性受控源。称为线性受控源。29b b i1+_u2i2_u1i1+u1gu u1 1+_u2i2_i1+u1+_u2i2_u1i1+-ri1+_u2i2_u1i1+-30(1)(1)独独立立源源电电压压(或或电电流流)由由电电源源本本身身决决定定，与与电电路路中中其其它它电电压压、电流无关，而受控源电压电流无关，而受控源电压(或电流或电流)由控制量决定。由控制量决定。(2)(2)独独立立源源在在电电路路中中起起“激激励励”作作用用，在在电电路路中中产产生生电电压压、电电流流，而而受受控控源源只只是是反反映映输输

13、出出端端与与输输入入端端的的受受控控关关系系，在在电电路路中不能作为中不能作为“激励激励”。二、二、受控源与独立源的比较受控源与独立源的比较3132333435363738例例 电路如图所示，求电压源电压电路如图所示，求电压源电压u us s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：受控源吸收的功率为：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电源处获得的量是从独立电源处获得的 39例例简化电路：简化电路：受控源和独立源一样可以进行电源转换。受控源和独立源一样可以进

14、行电源转换。1k 10V1k 0.5I10V2k+_U+500I-I1.5k 10V+_UI40+_5 10V+_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）I4142练习练习.求求 a,b 两端的输入端电阻两端的输入端电阻 Rab(1)加流求压法加流求压法求求RabRab=U/I=(1-)RI IabRRab+U_43例例1:求求Rf 为何值时，其上获最大功率，并求此最大功率。为何值时，其上获最大功率，并求此最大功率。UsRfRiUI解：解：当：当：时，获最大功率。时，获最大功率。由此得由此得 Rf=Ri，称其为匹配条件。称其为匹配条件。此时：此时：例例2：直流电桥直流电桥USR2R1R4R3I时，时，I=0，称其为平衡条件。称其为平衡条件。利用上述关系式，可测量电阻。利用上述关系式，可测量电阻。讨论讨论 两个简单电阻电路两个简单电阻电路44