电路分析含受控源分析PPT课件.ppt

333 3 含受控源的电路分析 1 1.电子工程学院电子工程学院 一、受控源受控源：一条支路的电压或电流受本支路以外的其它因素控制。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。分类：电流控制的电压源(CCVS)，电压控制的电流源(VCCS)，电流控制的电流源(CCCS)和电压控制的电压源(VCVS2 2电子工程学院电子工程学院每种受控源由两个线性代数方程来描述：CCVS：VCCS：CCCS：VCVS：r具有电阻量纲，称为转移电阻。g具有电导量纲，称为转移电导。无量纲，称为转移电流比。亦无量纲，称为转移电压比。3 3电子工程学院电子工程学院 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。独立电源是电路的输入或激励，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 4电子工程学院电子工程学院图313 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电压控制，控制电压是ube，受控源的控制系数是转移电导gm。5 5电子工程学院电子工程学院 图(d)表示用图(b)的晶体管模型代替图(c)电路中的晶体管所得到的一个电路模型。图3136 6电子工程学院电子工程学院二、含受控源单口网络的等效电路 由若干线性二端电阻构成的电阻单口网络，就端口特性而言，可等效为一个线性二端电阻。由线性二端电阻和线性受控源构成的电阻单口网络，就端口特性而言，也等效为一个线性二端电阻，其等效电阻值常用外加独立电源计算单口VCR方程的方法求得。7 7电子工程学院电子工程学院例310 求图3-14(a)所示单口网络的等效电阻。解:设想在端口外加电流源i，写出端口电压u的表达式 求得单口的等效电阻 由于受控电压源的存在，使端口电压增加了 u1=Ri，导致单口等效电阻增大到(+1)倍。8 8电子工程学院电子工程学院例311 求图3-15(a)所示单口网络的等效电阻。解：在端口外加电压源u，写出端口电流i的表达式为 由此求得单口的等效电导为 该电路将电导G增大到原值的(+1)倍或将电阻R=1/G变小到原值的1/(+1)倍，若=-2，则Go=-G 或Ro=-R。9 9电子工程学院电子工程学院 由线性电阻和独立电源构成的单口网络，就端口特性而言，可以等效为一个线性电阻和电压源的串联单口，或等效为一个线性电阻和电流源的并联单口。由线性受控源、线性电阻和独立电源构成的单口网络，就端口特性而言，可以等效为一个线性电阻和电压源的串联单口，或等效为一个线性电阻和电流源的并联单口。同样，可用外加电源计算端口 VCR方程的方法，求得含线性受控源电阻单口网络的等效电路。1010电子工程学院电子工程学院例312 求图3-16(a)所示单口网络的等效电路。解：用外加电源法，求得单口VCR方程为 其中 得到 或 1111电子工程学院电子工程学院四、含受控源电路的网孔方程 在列写含受控源电路的网孔方程时，可：(1)先将受控源作为独立电源处理；(2)然后将受控源的控制变量用网孔电流表示，再经过移项整理即可得到如式(35)形式的网孔方程。1212电子工程学院电子工程学院例313 列出图3-17电路的网孔方程。解：在写网孔方程时，先将受控电压源的电压ri3写在方程右边：图317将控制变量i3用网孔电流表示，即补充方程 1313电子工程学院电子工程学院代入上式，移项整理后得到以下网孔方程：由于受控源的影响,互电阻R21=(r-R3)不再与互电阻R12=-R3相等。自电阻R22=(R2+R3-r)不再是网孔全部电阻R2、R3的总和。图3171414电子工程学院电子工程学院例314 已知 =1,=1。试求网孔电流。解：以i1,i2和 i3为网孔电流，列出网孔 1和网孔2的网孔方程补充受控源控制变量与网孔电流i1和i2关系的方程：代入 =1,=1,解得网孔电流i1=4A,i2=1A和 i3=3A。1515电子工程学院电子工程学院五、含受控源电路的结点方程 与建立网孔方程相似，列写含受控源电路的结点方程时，(1)先将受控源作为独立电源处理；(2)然后将控制变量用结点电压表示并移项整理，即可得到如式(39)形式的结点方程。1616电子工程学院电子工程学院例315 列出图3-19电路的结点方程。解：列出结点方程图319补充u3与结点电压关系的方程 由于受控源的影响，互电导 G21=(g-G3)与互电导G12=-G3 不再相等。自电导 G22=(G2+G3-g)不再是结点全部电导之和。1717电子工程学院电子工程学院例316 已知g=2S，求结点电压和受控电流源发出的功率。图320解：当电路中存在受控电压源时，应增加电压源电流变量i来建立结点方程。补充方程 求解可得u1=4V,u2=3V,u3=5V。受控电流源发出的功率为 1818电子工程学院电子工程学院四、电路分析方法回顾 KCL，KVL和VCRVCRKVLKCLVCRKCLKVLb-n+1个独立电流为变量的KVL方程n-1个独立电压为变量的KCL方程电流源的电压变量不能从2b方程中消去，电压源的电流变量不能从2b方程中消去2 2b b方程支路电流方程支路电压方程网孔方程结点方程1919电子工程学院电子工程学院选择分析方法时通常考虑的因素有：(1)联立方程数目少;(2)列写方程比较容易;(3)所求解的电压电流就是方程变量;(4)个人喜欢并熟悉的某种方法。2020电子工程学院电子工程学院摘 要1.网孔分析法适用于平面电路，其方法是(l)以网孔电流为变量，列出网孔的 KVL方程(网孔方程)。(2)求解网孔方程得到网孔电流，再用KCL和VCR方程求各支路电流和支路电压。当电路中含有电流源与电阻并联单口时，应先等效变换为电压源与电阻串联单口。若没有电阻与电流源并联，则应增加电流源电压变量来建立网孔方程，并补充电流源与网孔电流关系的方程。2121电子工程学院电子工程学院 2结点分析法适用于连通电路，其方法是(l)以结点电压为变量，列出结点KCL方程(结点方程)。(2)求解结点方程得到结点电压，再用 KVL和VCR 方程求各支路电压和支路电流。当电路中含有电压源与电阻串联的单口时，应先等效变换为电流源与电阻并联单口。若没有电阻与电压源串联，则应增加电压源电流变量来建立结点方程，并补充电压源电压与结点电压关系的方程。2222电子工程学院电子工程学院 3线性时不变受控源是一种双口电阻元件，常用来建立各种电子器件和电子电路的模型。用观察法列出含受控源电路网孔方程和结点方程的方法是 (l)先将受控源当作独立电源处理。(2)再将受控源的控制变量用网孔电流或结点电压表示，最后再移项整理。2323