详细版电路分析中含受控源的电路分析.ppt

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受控源电路的仿真分析(lu)PPT课件

实验思考题
1．理想运算放大器的主要特点有哪些？
答：1.开环差模电压增益Aud→∞； 2.差模输入电阻Rid→∞ 3.差模输出电阻Rod→0 4. KCMR→∞ 5.输入失调电流IIO、失调电压UIO和它们的
温漂均为零； 6.输入偏置电流IIB=0 7. 3dB带宽BW=∞ 8.虚短和虚断。
实验思考题
2.运算放大器的电路符号
说明
(1)“+”表示同相输入端，表明从该端输入的信号输出为同相放大。
(2)“−”表示反相输入端，表明从该端输入的信号输出为反相放大。
(3) 集成运放是高增益的直接耦合放大器。其开环放大倍数非常大。
二、理想运算放大器概念
理想运算放大器的电路模型是一个受控源，它的外部接入不同的电路元件，可以实现对信号的模拟运算或模拟转换。
1.开环差模电压增益Aud→∞； 2.差模输入电阻Rid→∞ 3.差模输出电阻Rod→0 4. KCMR→∞
5.输入失调电流IIO、失调电压UIO和它们
的温漂均为零；
6.输入偏置电流IIB=0
7. 3dB带宽BW=∞
三、运算放大器的两种基本反馈组态
1、运算放大器的开环传输特性
uo
UCC UCC
－
ud
答：适用于交流信号。加大输入信号后，输出电压波形先按比例被放大，但随着输入信号的不断加大输出电压会产生失真，波形的上限和下限被限伏。
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
➢对于CCVS－电流控制电压源设控制量为I1，被控量为V2，则有：

07含受控源电路分析

补充方程
代入上式，移项整理后得到以下网孔方程：
i3 i1 i 2
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。
( R1 R3 )i1 R3i2 uS (r R3 )i1 ( R2 R3 r )i2 0
受控源看作独立源列方程
例2：列网孔电流方程。解：
R1 R3 i1 R3i3 U2
R2i2 U 2 U3
R3i1 R3 R4 R5 i3 R5i4 0
R5i3 R5i4 U3 U1增补方程：ຫໍສະໝຸດ _+ U1
R3
U2
+ R1 R2
重点：
网孔分析法结点分析法含受控源电路分析回路分析法和割集分析法计算机分析电路实例
1、网孔分析法 2、结点分析法 3、含受控源电路分析
§3－3 含受控源的电路分析
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。
图3－15
解：（加压求流法）设想在端口外加电压源u，写出端口电流i的表达式为
i i1 i1 ( 1)i1
由此求得单口的等效电导为
1
R
u Go u
i Go ( 1)G α u

电工电子技术：13 受控源及其电路分析

电工电子技术受控源及其电路分析
受控源
在电路中起电源作用，但其电压或电流受电路其他部分控制的电源，称为受控源。
分类：电源的特性：
受控电压源受控电流源
受控源的控制量：
电压控制受控源电流控制受控源
四类：压控电压源（VCVS）、压控电流源（VCCS）流控电压源（CCVS）、流控电流源（CCCS）
解得： I2 = 2A，U = 6V
含有受控源电路ห้องสมุดไป่ตู้分析方法
原则 1. 控制量的大小、方向都影响受控量
2 . 电路的分析方法也适用于受控源电路
3. 用电源的等效变换（电压源
电流源）
求解时，含控制量的支路不能参加转换。
4. 用叠加原理求解时，受控源一般不单独作用
U1=0
I2 U2
I2 I1
:无量纲
I2 I1
独立源和受控源的异同
相同点：两者性质都属电源，均可向电路提供电压或电流。
I
+ E_
U IS
I U
电动势或电流是由非电能量提供的，其大小、方向和电路中的电压、电流无关；
VCVS
CCVS
+
+
_ E U1 - E r I1
I2 g U1
受控源
压控电压源（VCVS）
I1=0
I2
U1
+
_
E
E U1
无量纲
+
_ E U1
压控电流源（VCCS）
I1=0 U1
I2
I2 g U1
I2
g :电导的量纲
I2 g U1
受控源
流控电压源（CCVS） I1
U1=0
+E

含受控源的电路分析

得到
u (10)i 20V
求得单口VCR方程为 1 i u 2A 或 u (10)i 20V
10
以上两式对应的等效电路为 10电阻和 20V电压源的串联，如图(b)所示，或10电阻和2A电流源的并联，如图(c)所示。
三、含受控源电路的等效变换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。
例如：
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。
图2－34
图2－34
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2－35 解: 设想在端口外加电流源i，写出端口电压u的表达式
u u1 u1 ( 1)u1 ( 1) Ri Roi
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。若控制系数=-2，则单口等效
u Ro ( 1) R i
解：先将受控电流源3i1和10电
图2－40
阻并联单口等效变换为受控电压源
30i1和10电阻串联单口，如图(b) 所示。由于变换时将控制变量i1丢
失，应根据原来的电路将i1转换为
端口电流i 。
根据 KCL方程
i i1 3i1 0
求得
即
i1 0.5i
30i1 15i
得到图(c)电路,写出单口VCR方程
如图(b)所示。
将2和3并联等效电阻1.2和受控电流源0.5ri并联，等效变换为1.2电阻和受控电压源0.6ri 的串联，如图(c)所示。

78学时电源间的变换与含受控源电路的分析38页PPT

u23Y=R2i2Y – R3i3Y (2)
i3 =u31 /R31 – u23 /R23
i1Y+i2Y+i3Y = 0
4
+
–
i1 1
+ i1Y 1 –
u12 R12
u31 R31
u12Y
R1
u31Y
– i2
2 +
R23 u23
由式(2)解得：
i3 + 3
–
– i2Y R2 2
（1）理想电压源的串并联
+ uS1 _
+ uS2 _
+
+
5V _ 5V _
º +
uS _
º I º + 5V _
º
º 串联: uS= uSk ( 注意参考方向)
º I
º
º
usus1us2
并联:
电压相同的电压源才能并联，否则将违背KVL定律，且每个电源的电流不确定。
17
（2）理想电流源的串并联并联：可等效成一个理想电流源 i S（注意参考方向）。
称为线性受控源。
28
二、受控源与独立源的比较
(1) 独立源电压(或电流)由电源本身决定，与电路中其它电压、电流无关，而受控源电压(或电流)由控制量决定。
(2) 独立源在电路中起“激励”作用，在电路中产生电压、电流，而受控源只是反映输出端与输入端的受控关系，在电路中不能作为“激励”。
分析含受控源电路时注意：（1）将受控源做为独立源处理。（2）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换。
+
u23Y
R3 i3Y +

电路分析中含受控源的电路分析[优质ppt]

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(3－9)形式的结点方程。现举例加以说明。例如对于独立电流源、受控电流源和线性电阻构成电路的结点方程如下所示：
G11v1 G12v2 G13v3 iS11
每种受控源由两个线性代数方程来描述：
CCVS：
uu12

0 ri1
(3 10)
r具有电阻量纲，称为转移电阻。
VCCS： i1 0

i2

gu1
(3 11)
g具有电导量纲，称为转移电导。
CCCS：
iu21
0

i1
(3 12)
无量纲，称为转移电流比。
VCVS： ui12示单口网络的等效电阻。
图3－14
解: 设想在端口外加电流源i，写出端口电压u的表达式
u u1 u1 ( 1)u1 ( 1)Ri Roi
求得单口的等效电阻
Ro

u i

(
1)R
图3－14
求得单口的等效电阻
Ro

u i

(

1)R
(3 13)
亦无量纲，称为转移电压比。
图3－12
当受控源的控制系数r、g、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。
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。
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。

学时电源间的变换与含受控源电路的分析课件PPT学习

I
º
+
U _
+ 10V
_
5
I
º
+
U _
º
º
+ 4V
_
2
3(2+I） I º +
U
_
U=3(2+I)+4+2I=10+5I
i3 =u31 /R31 – u23 /R23
根据等效条件，比较式(3)与式(1)，得由Y接接的变换结果：
第3页/共36页
(1)
3
+ i1
u12 R12
–
1 u31
R31
– i2
2
R23
+
u23
i3 +
3 –
+ i1Y
1–
u12Y
R2 i2Y –
2 +
R1 u31Y
R3 i3Y +
3
u23Y
–
Y接: 用电流表示电压 u12Y=R1i1Y–R2i2Y
(1)
u23Y=R2i2Y – R3i3Y
(2)
i1Y+i2Y+i3Y = 0
2
第2页/共36页
+
–
i1
1
+ i1Y
1–
u12 R12
u31 R31
u12Y
R1 u31Y
– i2
2
R23
+
u23
i3 +
3 –
R2 i2Y –
2 +
R3 i3Y +
b
i us us
（不存在）
SR 0

学时含受控源电路分析和习题课PPT学习教案

d
uab u1 3u1 / 2 2.5u1
u1 uab 2.5 0.4 uab
u
i
u1 2
uab
6u1 6
uab
/ 30
Rab uab / i 30
？
ucd
u1 6u1
6 (u1) 2
2u1
i u1 / 2 ucd / 3 u1 / 6
Rcd ucd / i 12
第22页/共42页
2 1
电桥平衡 a
4 4
2
2 b
(a) 短路：Rab=2//(4//2+2//1)=1
(b)
开路：
Rab=2//(4+2)//(2+1)=1
第34页/共42页
35
a R3
R1
Rg
a I
2
5V
b
a,b等电位点， I=0 2
5V
R2 +
R4
b
_ us
R1 R4 =R2 R3 电桥平衡
Uab=0 (1)已知电流为零的支路可以断开
学时含受控源电路分析和习题课
会计学
1
复习：
实际电流源于实际电压源的等效
i
+ uS
_
Ri
iS +
u _
is us Ri ,
Gi
1 Ri
i
+
Gi u _
恒压源和恒流源不能进行等效变换
注意转换前后 us 与 is 的方向
第1页/共42页
2
讨论题
+ 10V -
I
2 2A
I ?
? 哪
个
I 10 5 A 2
4) 电流控制的电压源 ( CCVS )

学时含受控源电路分析和习题PPT课件

复习：
独立电源
Is，iS
伏安特性、开路与短路、功率
1
复习：
电路等效的概念
B
A
C
电阻电路的等效串联、并联、混联、与Y型
A
2
复习：
实际电流源于实际电压源的等效
i
+ uS _
Ri
+
iS
u
isusRi , Gi 1Ri
_
恒压源和恒流源不能进行等效变换
注意转换前后 us 与 is 的方向
i + Gi u _
28
题3
a
a
10
6A
等效
R
+
+
R= __1__0 ___ , Us= __6_6_V___
_6V 2A
_ Us
b
b
a 10
60V
a 10
6V
66V
29
b
b
题4
2V
2V
1 2A
4A
2A -
2
4V
+
Pis = _4_W____ , Pus = __-1_6_W__
题5
a
a
R R
电阻网络化简 b R
34
(2) 求 Rab .
4
4
2 0.6
6
简单串并联长线、节点
4
2 4 6
0.6
a ab
R a b0 .6 [6 /2 / (4 /4 /) ]3 Ω
b
35
(3) 求 Rab .
a
2
2
1
2
4
b 4
电桥平衡
2
4

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精品文档
1
一、受控源
受控源又称为非独立源。一般来说，一条支路的电压或电流受本支路以外的其它因素控制时统称为受控源。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。
受控源可以分成四种类型，分别称为电流控制的电压
i Go u (α 1)G
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，这
表明该电路也可将一个正电阻变换为负电阻。
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12
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。
§3－3 含受控源的电路分析
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。
CCCS：
iu21
0
i1
(3 12)
无量纲，称为转移电流比。
VCVS： ui120 u1
(3 13)
精品文亦档无量纲，称为转移电压比3。
图3－12
当受控源的控制系数r、g、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。
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。
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4
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。
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。
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图3－16
解：用外加电源法，求得单口VCR方程为
u 4u1 u1 5u1
其中 u1 (2)(i 2A)
得到 u (10精)品i文档 20V
14
图3－16
求得单口VCR方程为
u (10)i 20V 或 i 1 u 2A
10
以上两式对应的等效电路为10电阻和20V电压源的串
联，如图(b)所示，或10电阻和2A电流源的并联，如图(c)
5
图3－13
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。
精品文档
6
图3－13
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。
R22i2
R23i3
uS
22
R31i1
R32i2
R33i3
uS33
(3 - 5)
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16
例3－13 列出图3-17电路的网孔方程。
图3－17
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：
(R1 R3 )i1 R3i2 uS R3i1 (R2 R3 )i2 ri3
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(VCVS),如下图所示。
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2
每种受控源由两个线性代数方程来描述：
CCVS：
u1 0 u2 ri1
(3 10)
r具有电阻量纲，称为转移电阻。
VCCS： ii120gu1
(3 11)
g具有电导量纲，称为转移电导。
将控制变量i3用网孔电流表示，即补充方程
i3 i 精品1 文档i2
17
图3－17
代入上式，移项整理后得到以下网孔方程：
(R1 R3 )i1 R3i2 uS (r R3 )i1 (R2 R3 r)i2 0
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
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8
例3－10 求图3-14(a)所示单口网络的等效电阻。
图3－14
解: 设想在端口外加电流源i，写出端口电压u的表达式
u u1 u1 ( 1)u1 ( 1)Ri Roi
求得单口的等效电阻
Ro
u (
i 精品文档
1)R
9
图3－14
求得单口的等效电阻
Ro
u i
(
1)R
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。若控制系数=-2，则单
口等效电阻Ro=-R，这表明该电路可将正电阻变换为一个负
电阻。
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10
例3－11 求图3-15(a)所示单口网络的等效电阻。
图3－15
解：设想在端口外加电压源u，写出端口电流i的表达式为
i
i1
i1
(
1)i1
1 R
u
Gou
由此求得单口的等效电导为
i
Go
(α u精品文档
1)G
11
图3－15
由此求得单口的等效电导为
所示。
精品文档
15
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(3－5)形式的网孔方程。下面举例说明。
R11i1 R12i2 R13i3 uS11
R21i1
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7
二、含受控源单口网络的等效电路
在本章第一节中已指明，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。现举例加以说明。
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。
精品文档
13
例3－12 求图3-16(a)所示单口网络的等效电路。

R2 、R3的总和。