《电路》课件 受控源和基尔霍夫定律.ppt

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1、第1章 电路模型和电路定律,1.1 电路和电路模型 1.2 电流和电压的参考方向 1.3 功率和能量 1.4 电阻元件 1.5 电压源和电流源 1.6 受控源 1.7 基尔霍夫定律,目 录,1.5 电压源和电流源,电路中的耗能器件或装置有电流流动时，会不断消耗能量，电路中必须有提供能量的器件或装置电源,常用的直流电源有干电池、蓄电池、直流发电机、直流稳压电源和直流稳流电源等,常用的交流电源有电力系统提供的正弦交流电源、交流稳压电源和产生多种波形的各种信号发生器等,1.5 电压源和电流源,常用的干电池和可充电电池,1.5 电压源和电流源,实验室使用的直流稳压电源,用示波器观测直流稳压电源的电压随

2、时间变化的波形,示波器,稳压电源,1.5 电压源和电流源,电 压 源,若一个二端元件输出电压恒定则称为理想电压源,理 想 电 压 源,电路符号,为了得到各种实际电源的电路模型，定义两种理想的电路元件理想电压源和理想电流源,1.5 电压源和电流源,基本性质:,理 想 电 压 源,输出电压恒定，和外电路无关,其流过的电流由外电路决定,伏安特性曲线:,思考：什么情况下U的曲线会出现在第二象限？,1.5 电压源和电流源,若一个二端元件所输出的电压随流过它的电流 变化而变化就称为实际电流源,一般地讲，实际电压源输出电压都会随其电流的 增大而降低，故可用一个电压源us和一个电阻Rs的 串联组合作为其电路模

3、型,实 际 电 压 源,电路模型:,1.5 电压源和电流源,伏安特性曲线,实 际 电 压 源,1.5 电压源和电流源,三种工作状态,实 际 电 压 源,加载:,1.5 电压源和电流源,三种工作状态,实 际 电 压 源,开路: open circuit,(uoc: 开路电压),1.5 电压源和电流源,三种工作状态,实 际 电 压 源,短路: short circuit,(isc: 短路电流),实际电压源器件不允许短路!,1.5 电压源和电流源,加载:,开路:,短路:,1.5 电压源和电流源,电 流 源,若一个二端元件输出电流恒定则称为理想电流源,电路符号,理 想 电 流 源,1.5 电压源和电流

4、源,基本性质:,理 想 电 流 源,输出电流恒定，和外电路无关,其两端电压由外电路决定,伏安特性曲线:,1.5 电压源和电流源,若一个二端元件所输出的电流随其端电压变化 而变化称为实际电流源,一般地讲，实际电流源输出电流都会随着其电压的 升高而降低，故可用一个电流源Is和一个电导Gs的 并联组合作为其电路模型,实 际 电 流 源,电路模型:,1.5 电压源和电流源,伏安特性曲线,实 际 电 流 源,1.5 电压源和电流源,三种工作状态,实 际 电 流 源,加载:,1.5 电压源和电流源,三种工作状态,实 际 电 流 源,开路: open circuit,(uoc: 开路电压),实际电流源器件不

5、允许开路!,1.5 电压源和电流源,三种工作状态,实 际 电 流 源,短路: short circuit,(isc: 短路电流),1.5 电压源和电流源,加载:,开路:,短路:,1.5 电压源和电流源,电压源和电流源,实际电流源的产生：可由稳流电子设备产生。有些 电子器件输出具备电流源特性，如晶体管的集电极电 流与负载无关；光电池在一定光线照射下被激发产生 一定值的电流等,1.6 受控源,受 控 源,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

6、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,1.6 受控源,若一个电源的输出电压（电流）受到电路中其 它支路的电压（电流）控制时，称为受控源,由两条支路构成（四端元件）,控制支路:开路或短路状态；,被控支路:为一个电压源或电流源，其电压或电流的量值受某一条支路电压或电流的控制。,1.6 受控源,受 控 源的分类,电流控制电压源 （CCVS: Current Controlled Voltage Source）, 电阻量纲：转移电阻,1.6 受控源,受 控 源的分类,电压控制电流源

7、（VCCS: Voltage Controlled Current Source）, 电导量纲：转移电导,1.6 受控源,受 控 源的分类,电流控制电流源 （CCCS: Current Controlled Current Source）,(无量纲) 转移电流比,1.6 受控源,受 控 源的分类,电压控制电压源 （VCVS: Voltage Controlled Voltage Source）,(无量纲) 转移电压比,1.6 受控源,1.6 受控源,当这些控制系数为常数时，被控制量与控制量成正比， 这类受控源称为线性受控源,本书只考虑线性受控源，并采用菱形符号来表示受控 源，以便与独立电源相区

8、别。,1.6 受控源,受控源与独立源的区别,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。,独立电源可作电路的输入或激励，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。,当受控源的控制量一定时，受控源的特性与独立源相似。,1.6 受控源,三极管在一定条件下可用下图所示的模型表示：,在一定的条件下，受控源可等效成一个电阻,例题,例题,例题,1.7 基尔霍夫定律,电路联接的两种约束,元件性质约束,联接方式约束（拓扑约束）,1.7 基尔霍夫定律,基尔霍夫定律是任何集中参数电路都适用的基本定律，它包括电流定律和电

9、压定律。基尔霍夫电流定律描述电路中各电流的约束关系，基尔霍夫电压定律描述电路中各电压的约束关系,1.7 基尔霍夫定律,几 个 常 用 名 词,支路：流过同一个电流的一段无分支的电路,1.7 基尔霍夫定律,几 个 常 用 名 词,节点：三条或三条以上支路的联接点,1.7 基尔霍夫定律,几 个 常 用 名 词,回路：电路中的任一闭合路径,1.7 基尔霍夫定律,几 个 常 用 名 词,网孔：当回路中不包括其他支路时称为网孔,1.7 基尔霍夫定律,几 个 常 用 名 词,网络：复杂电路,1.7 基尔霍夫定律,基 尔 霍 夫 电 流 定 律：KCL,定律：任一时刻，流入电路中任一节点的电流 代数和恒为零

10、:,约定：流入取正，流出取负,KCL的另一种表达方式： 流入节点的电流之和 = 流出该节点的电流之和,1.7 基尔霍夫定律,基 尔 霍 夫 电 流 定 律,物理实质：电荷守恒,推广：节点封闭面（广义节点）,例：已知i1、i2求i3,1.7 基尔霍夫定律,节点a:,节点b:,1.7 基尔霍夫定律,基 尔 霍 夫 电 压 定 律,定律：任一时刻，沿任一闭合回路电压降 代数和恒为零:,约定：电压降与回路绕行方向一致取正， 反之取负,KVL的另一种表达方式： 回路中电压降之和 =回路中电压升之和,1.7 基尔霍夫定律,含电流源的电路,1、在电流源两端任意假设一个电压,2、暂时把它当作电压源处理，列写方

11、程,1.7 基尔霍夫定律,含受控源的回路,例：已知：R1=R2=2, U3=7V, Ubd=5V, 求：Ubc和I2,对bcdb回路，设定回路方向如图：,处理方法：和对应的独立源一样处理,1.7 基尔霍夫定律,基 尔 霍 夫 电 压 定 律,物理实质：两点之间电压单值性,推广：闭合路径假想回路,1.7 基尔霍夫定律,例：已知u=4.9V，求us？,解：,例: 电路如图所示, 已知Uab=6V, US1=4V, US2=10V, R1=2和R2=8。 求：电流I和各电压源吸收的功率,两个电压源的吸收功率分别为：,解：,例：电路如图所示。已知US1=24V, US2=4V, US3=6V, R1=1, R2=2和R3=4 求：电流I和电压Uab,沿右边路径求电压uab得到：,也可由左边路径求电压uab得到,解：,例：电路如图所示, 已知US1=10V, IS1=1A, IS2=3A, R1=2, R2=1。 求：电压源和各电流源发出的功率,电压源的吸收功率为,电流源IS1和IS2吸收的功率分别为：,解： 根据KCL求得,根据 KVL和VCR求得：,作 业,1-11 1-14 1-18,