受控源及基尔霍夫定律

1受控源及基尔霍夫定律知识回顾Q4：电压源和电流源的等效变换iRi+u_iSi+_uSRi+u_iS=uS/RiRi=Ri第1页/共30页1受控电源(非独立源)(controlledsourceordependentsource)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。为了模拟多端器件各电压、电流间的这种耦合关系，需要定义一些多端电路元件(模型)。本节介绍的受控源是一种非常有用的电路元件，常用来模拟含晶体管、运算放大器等多端器件的电子电路。从事电子、通信类专业的工作人员，应掌握含受控源的电路 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 。第2页/共30页电压或电流的大小和方向不是给定的时间 函数 excel方差函数excelsd函数已知函数     2 f x m x mx m      2 1 4 2拉格朗日函数pdf函数公式下载 ，而是受电路中某个地方的电压(或电流)控制的电源，称受控源电路符号+–受控电压源1.定义受控电流源受控源由两条支路组成，其第一条支路是控制支路，呈开路或短路状态；第二条支路是受控支路，它是一个电压源或电流源，其电压或电流的量值受第一条支路电压或电流的控制。bi1+_u2i2_u1i1+输出：受控部分输入：控制部分第3页/共30页(1)电流控制的电流源(CCCS):电流放大倍数根据控制量和被控制量是电压u或电流i，受控源可分四种类型：分别称为电流控制的电流源(CCCS)，电压控制的电流源(VCCS)，电压控制的电压源(VCVS)和电流控制的电压源(CCVS)。2.分类四端元件bi1+_u2i2_u1i1+输出：受控部分输入：控制部分第4页/共30页g:转移电导(2)电压控制的电流源(VCCS)u1gu1+_u2i2_i1+(3)电压控制的电压源(VCVS)u1+_u2i2_u1i1++-:电压放大倍数第5页/共30页ri1+_u2i2_u1i1++-(4)电流控制的电压源(CCVS)r:转移电阻当受控源的控制系数r、g、β和为常量时，它们是时不变双口电阻元件。本书只研究线性时不变受控源，并采用菱形符号来表示受控源(不画出控制支路)，以便与独立电源相区别。第6页/共30页例电路模型图(a)所示的晶体管在一定条件下可以用图(b)所示的模型来表示。这个模型由一个受控源和一个电阻构成，这个受控源受与电阻并联的开路的控制，控制电压是ube，受控源的控制系数是转移电导gm。第7页/共30页3.受控源功率四种受控电压功率均为：即由受控源支路来计算受控源的功率受控源与独立电源的特性完全不同，它们在电路中所起的作用也完全不同。受控源则描述电路中两条支路电压和电流间的一种约束关系，它的存在可以改变电路中的电压和电流，使电路特性发生变化。需要注意的是受控源模型等效规律等同于独立源.独立电源是电路输入或激励，它为电路提供按给定时间函数变化的电压和电流，从而在电路中产生电压和电流。4.区别第8页/共30页 独立电压源和电阻串联单口可以等效变换为独立电流源和电阻并联单口网络。与此相似，一个受控电压源(仅指其受控支路，以下同)和电阻串联单口，也可等效变换为一个受控电流源和电阻并联单口，如图1-6-3所示。图1－6-35含受控源电路的等效变换第9页/共30页例注:受控源和独立源一样可以进行电源转换；转换过程中注意不要丢失控制量。+_US+_R3R2R1i1ri1求电流i1R1US+_R2//R3i1ri1/R3R+_US+_i1(R2//R3)ri1/R3第10页/共30页2引言电路或网络(复杂电路称网络)由许多电路元件互相联接组成，在网络中至少包含一个独立电源电路或网络一般受两因素约束：①元件的特性造成的约束；②元件的相互连接给支路电流之间和支路电压之间造成的约束；对于第一类约束是元件性质约束，如VAR；第二类约束为拓扑约束，只与网络结构有关，如KCL,KVL第11页/共30页几个名词电路中通过同一电流的分支。(b)三条或三条以上支路的连接点称为节点。(n)b=3an=2b+_R1uS1+_uS2R2R3（1）支路(branch)一个或若干个二端元件的串联组合称为支路i3i2i1(2)节点(node)第12页/共30页由支路组成的闭合路径。(l)两节点间的一条通路。由支路构成。对平面电路，其内部不含任何支路的回路称网孔。(m)l=3+_R1uS1+_uS2R2R3123(3)路径(path)(4)回路(loop)(5)网孔(mesh)网孔是回路，但回路不一定是网孔m=2第13页/共30页对于任意一个电路，其支路数b、节点数n以及网孔数m将满足m=b−(n−1)支路：ab、bc、ca、…（共6条）adbcE–+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3I下面可是个很好的例子，莫错过啰！几条支路b？几个结点n？结点：a、b、c、d(共4个）第14页/共30页回路：abda、abca、adbca…（共7个）网孔：abd、abc、bcd（共3个）adbcE–+GR3R4R1R2I2I4IGI1I3I几个回路？几个网孔m？m=b−(n−1)3=6-(4-1)第15页/共30页(6)网络(network)较复杂电路。有源网络无源网络(7)平面电路能在同一平面表示而不使任意两条支路交叉的电路称为平面电路，否则称非平面电路(8)集中元件由集中元件构成的电路假定发生的电磁过程都集中在元件内部进行(9)集中参数电路第16页/共30页第17页/共30页3基尔霍夫定律(Kirchhoff’sLaws)基尔霍夫定律包括基尔霍夫电流定律(KCL)和基尔霍夫电压定律(KVL)。它反映了电路中所有支路电压和电流所遵循的基本规律，是分析集总参数电路的基本定律。基尔霍夫定律与元件特性构成了电路分析的基础。GustavRobertKirchhoff(1824-1887)，基尔霍夫（德国物理学家）第18页/共30页1.基尔霍夫电流定律(Kirchhoff’sCurrentLawKCL)令流出为“+”，有：例在集总参数电路中，任意时刻，对任意结点流出或流入该结点电流的代数和等于零。流进的电流等于流出的电流第19页/共30页132例三式相加得：表明KCL可推广应用于电路中包围多个结点的任一闭合面即流出（或流入）封闭面电流的代数和为零第20页/共30页注（1）KCL是电荷守恒和电流连续性原理在电路中任意结点处的反映；（2）KCL是对支路电流加的约束，与支路上接的是什么元件无关，与电路是线性还是非线性无关；（3）KCL方程是按电流参考方向列写，与电流实际方向无关。（4）列写KCL方程要注意两套符号。第21页/共30页（2）选定回路绕行方向，顺时针或逆时针.方向一致为正，否则为负。–U1–US1+U2+U3+U4+US4=02.基尔霍夫电压定律(Kirchhoff’sVoltageLawKVL)在集总参数电路中，任一时刻，沿任一闭合路径绕行，各支路电压的代数和等于零。I1+US1R1I4_+US4R4I3R3R2I2_U3U1U2U4（1）标定各元件电压参考方向U2+U3+U4+US4=U1+US1或：–R1I1+R2I2–R3I3+R4I4=US1–US4第22页/共30页例KVL也适用于电路中任一假想的回路aUsb__-+++U2U1注（1）KVL的实质反映了电路遵从能量守恒定律;（2）KVL是对回路电压加的约束，与回路各支路上接的是什么元件无关，与电路是线性还是非线性无关；（3）KVL方程是按电压参考方向列写，与电压实际方向无关。第23页/共30页3.KCL、KVL小结：(1)KCL是对支路电流的线性约束，KVL是对回路电压的线性约束。(2)KCL、KVL与组成支路的元件性质、参数以及参考方向无关。(3)KCL表明在每一节点上电荷是守恒的；KVL是能量守恒的具体体现(电压与路径无关)。(4)KCL、KVL只适用于集总参数的电路。(5)注意编写KCL、KVL方程中的两套符号。第24页/共30页Example1:FindthecurrentI.Solution:R3I+E1+R1I+R2I–E2=0例2如图所示电路，求V2与Vx。−V2+36−4=0−Vx−14−12+V2=0解得Vx=6V解得V2=32V第25页/共30页1。2。++---4V5V1A+-u=?4.3例3第26页/共30页电路中任意两点的电压，与绕行路径无关；应学会根据KVL，求任意两点间的电压。例4，如下图电路，求a点的电位=?例5，如下图电路，求=?243第27页/共30页例1.6.2.含CCCS电路如图,求Us并计算受控源功率解:5欧电阻上的电流为I2，I1，I1=-1A过欧电阻电流I3I1-I1=0.02AUs=-I1×6+0.1×0.02=6.002VP=（）×（）=-4.8w(产生)第28页/共30页Thnakyouverymuch!Seeyounexttime!第29页/共30页