2017受控源的分析方法論文
受控源的分析方法 - 電工基礎(chǔ)
所謂受控電源，是指電壓源的電壓和電流源的電流，是受電路中其它部分的電流或電壓控制的，這種電源稱為受控電源。分為電壓控制電壓源（VCVS）、電壓控制電流源（VCCS）、電流控制電壓源（CCVS）、和電流控制電流源（CCCS）。
受控電源又成為“非獨(dú)立”源。受控電壓源的激勵(lì)電壓或受控電流源的激勵(lì)電流與獨(dú)立電壓源的激勵(lì)電壓或獨(dú)立電流源的激勵(lì)電流有所不同，后者是獨(dú)立量，前者則受電路中某部分電壓或電流控制。
雙極晶體管的集電極電流受基極電流控制，運(yùn)算放大器的輸出電壓受輸入電壓控制，所以這類器件的電路模型中要用到受控電源。
受控電壓源或受控電流源視控制量是電壓或電流可分為電壓控制電壓源(VCVS)、電壓控制電流源(VCCS)、電流控制電壓源(CCVS)和電流控制電流源(CCCS)。
1.受控電壓源的端電壓或受控電流源的輸出電流只隨其控制量的變化而變化，若控制量不變，受控電壓源的端電壓或受控電流源的輸出電流將不會(huì)隨外電路變化而變化。即受控源在控制量不變的情況下，其特性與獨(dú)立源相同。
2.對(duì)于獨(dú)立源推導(dǎo)得出的結(jié)論，基本也適用于受控源。
3.在對(duì)含受控源電路的分析過程中，受控源的控制量所在支路必須保留，不允許有任何改變。
受控源電路實(shí)例 - 電工基礎(chǔ)
例題1
圖3-27所示電路為VCCS，已知，電流源的，求電壓。
解：先求出控制電壓，從左方電路可知，
則
例題2
求圖3-29（a）所示電路的等效電阻。
例題3
求圖3-29（a）所示電路的等效電阻。
解：對(duì)最左邊支路進(jìn)行電源變換得圖3-29（b），再將圖3-29（b）進(jìn)行電源變換后得圖3-29（c）電路，圖3-29（c）電路端口加電壓U后，求端口電流I與電壓U的關(guān)系。
所以該單口網(wǎng)絡(luò)等效電阻為
溫馨提示：
對(duì)于含受控源（無獨(dú)立源）單口網(wǎng)絡(luò)求等效電阻的方法可歸納為：首先在端口處外加理想電壓源，電壓為U，從而引起端口輸入電流I。然后根據(jù)KVL、KCL及歐姆定理列寫電路方程，整理后找出U與I的比值，從而求得等效電阻。對(duì)于較復(fù)雜的電路，可對(duì)電路進(jìn)行等效簡化后再求等效電阻。注意簡化電路時(shí)應(yīng)保留控制支路，以免造成解題的困難。
重點(diǎn)串聯(lián)1、網(wǎng)絡(luò)分析法2、網(wǎng)絡(luò)定理法
3、最大功率傳輸定理：
當(dāng)負(fù)載電阻等于內(nèi)電阻，負(fù)載獲得最大輸出功率；最大輸出功率為
什么是受控源?含受控源的電路分析 - 電工基礎(chǔ)
電壓或電流的大小和方向不是給定的時(shí)間函數(shù)，而是受電路中某個(gè)地方的電壓（或電流）控制的電源，稱受控源。
受控電壓源或受控電流源因控制量是電壓或電流可分為電壓控制電壓源（VCVS）、電壓控制電流源(VCCS)、電流控制電壓源(CCVS)和電流控制電流源(CCCS)。這4種受控源的圖形符號(hào)如圖1所示。為了與獨(dú)立電源相區(qū)別，用菱形符號(hào)表示其電源部分。圖中u1和i1分別表示控制電壓和控制電流，μ、r、g和β分別是有關(guān)的控制系數(shù)，其中μ和β是無量綱的量，r和g分別具有電阻和電導(dǎo)的量綱。這些系數(shù)為常數(shù)時(shí)，被控制量和控制量成正比，這種受控源稱為線性受控源。本課程只考慮線性受控源，故一般將略去“線性”二字。
圖1 受控電源
注意：
受控源和獨(dú)立源的比較：
① 獨(dú)立源電壓（或電流）由電源本身決定，與電路中其它電壓、電流無關(guān)，而受控源電壓（或電流）由控制量決定；
② 獨(dú)立源在電路中起“激勵(lì)”作用，在電路中產(chǎn)生電壓、電流，而受控源是反映電路中某處的電壓或電流對(duì)另一處的電壓或電流的控制關(guān)系，在電路中不能作為“激勵(lì)”。
耦合電感的受控源等效電路 - 電工基礎(chǔ)
兩種等效電路的特點(diǎn)：
1.去耦等效電路簡單，等效電路與電流的參考方向無關(guān)，但必須有公共端；
2.受控源等效電路，與電流參考方向有關(guān)，不需公共端。
受控源 - 電工基礎(chǔ)
受控源是為了描述和分析一些電子元器件的性能而提出來的。例如，放大電路中的晶體管在微弱輸入信號(hào)時(shí)，就可以等效成電流控制的電流源。
受控源（ controlled source ）是一種四端元件，有兩個(gè)控制端鈕（又稱輸入端）和兩個(gè)受控端鈕（又稱輸出端）。
一、受控源
二、含受控源電路的分析 思路
對(duì)于含有受控源的電路，在進(jìn)行分析和計(jì)算時(shí)，可以將受控源當(dāng)作獨(dú)立源處理，只不過受控源的電壓或電流受其他支路的電壓或電流控制的。
例 1.6-1 圖 1.6-2 所示電路中，受控電壓源受 10 Ω電阻兩端電壓的控制，求
10 Ω電阻上的電壓 U 和電流 I ，以及受控源吸收的功率。
解：將受控源當(dāng)作獨(dú)立源處理，根據(jù) KVL ，可得
所以
根據(jù)歐姆定律，有
受控源吸收的功率為
受控源電路的研究 - 電工基礎(chǔ)
如果線性受控源的控制電壓或電流是正弦量，則受控源的電壓或電流將是同一頻率的正弦量。例如：
例1 正弦電流源 iS的有效值為5A，ω = 1000rad/s，R = 3Ω， L = 1H， C = 1μF。求uad和ubd。
解：畫出電路的相量形式。設(shè)電流相量為參考相量(referencephasor)，即
則
例2. 已知右圖中各電流表都是交流電流表，讀數(shù)為電流的有效值。求電流表4、5的讀數(shù)。
解： 選并聯(lián)電壓相量為參考相量。
小結(jié)：
1.求正弦穩(wěn)態(tài)解是求微分方程的特解，應(yīng)用相量法將該問題轉(zhuǎn)化為求解復(fù)數(shù)代數(shù)方程問題。
2.引入電路的相量模型，不必列寫時(shí)域微分方程，而直接列寫相量形式的代數(shù)方程。
3.采用相量法后，電阻電路中所有網(wǎng)絡(luò)定理和一般分析方法都可應(yīng)用于交流電路。
電路中具有受控源情況的分析 - 電工基礎(chǔ)
如果電路中具有受控源，建立節(jié)點(diǎn)電壓方程時(shí)，先將控制量用節(jié)點(diǎn)電壓表示。 若受控源為受控電流源，可暫時(shí)將受控電流源當(dāng)作獨(dú)立電流源，按列寫節(jié)點(diǎn)電壓方程的一般方法列寫方程，然后把用節(jié)點(diǎn)電壓表示的受控電流源這項(xiàng)移到方程的左邊即可。 若受控源為受控電壓源，可暫時(shí)將受控電壓源視為獨(dú)立電壓源，按前面所述的具有電壓源電路的處理方法進(jìn)行處理。 這樣，無論那種受控源都可以變換為電壓控制電流源，最后得到只含有節(jié)點(diǎn)電壓為待求量的方程組。 例1. 列圖示電路的節(jié)點(diǎn)電壓方程。 （1）先把受控源當(dāng)作獨(dú)立源來列方程； （2）用節(jié)點(diǎn)電壓表示控制量。
受控電源（非獨(dú)立源）定義及分類 - 電工基礎(chǔ)
一、定義 電壓源電壓或電流源電流不是給定函數(shù)，而是受電路中某個(gè)支路的電壓(或電流)的控制。 電路符號(hào) 電流控制的電流源 ic=βib 用以前講過的元件無法表示此電流關(guān)系，為此引出新的電路模型——電流控制的電流源。 一個(gè)三極管可以用電流控制的電流源來表示，電流控制的電流源可以用一個(gè)三極管來實(shí)現(xiàn)。 受控源是一個(gè)四端元件:輸入端口是控制支路，輸出端口是受控支路。二、分類 根據(jù)控制量和被控制量是電壓u或電流 i ，受控源可分為四種類型：當(dāng)被控制量是電壓時(shí)，用受控電壓源表示；當(dāng)被控制量是電流時(shí)，用受控電流源表示。 1.電流控制的電流源 ( Current Controlled Current Source ) 2.電流控制的電壓源 ( Current Controlled Voltage Source ) 3.電壓控制的電流源 ( Voltage Controlled Current Source ) 4.電壓控制的電壓源 ( Voltage Controlled Voltage Source ) μ，g， β，r 為常數(shù)時(shí)，被控制量與控制量滿足線性關(guān)系，稱為線性受控源。
含受控源的簡單電路分析 - 電工基礎(chǔ)
含受控源的簡單電路,指的是含有受控源和獨(dú)立源的電路,經(jīng)過電路等效變換后,可以化簡為只有一個(gè)回路或只有一對(duì)節(jié)點(diǎn)的電路.只是要注意,在整個(gè)變換過程中,控制量所在的支路不能變動(dòng),受控源與獨(dú)立源同樣處理. 例1 圖1(a)電路,求和各電源產(chǎn)生的功率?
圖1 例1的電路 解:將圖(a)電路等效變換為圖(b)電路.根據(jù)圖(b)電路有: i1=[4×(3+i1/2)]/(2+4) 解得: i1=3A 又得: u=2i1=2×3=6V 再回到圖(a)電路有: i2=i1-3=3-3=0 故獨(dú)立電流源和受控電壓源分別產(chǎn)生的功率為: Ps1=3u=3×6=18W Ps2=2i1i2=0
受控源的性質(zhì) - 電工基礎(chǔ)
受控源具有兩重性：電源性和電阻性。 1．電源性：由于受控源也是電源，因此它在電路中與獨(dú)立源具有同樣的外特性，其處理方法也與獨(dú)立源相同。但應(yīng)注意，受控源與獨(dú)立源在本質(zhì)上卻不同。獨(dú)立源在電路中直接起激勵(lì)作用，而受控源則不是直接起激勵(lì)作用，它僅表示"控制"與"被控制"的關(guān)系，控制量存在，則受控源就存在；若控制量為零，則受控源也為零。 2．電阻性：只含受控源的電路可用一個(gè)等效電阻代替，而且此等效電阻可能為正值，也可能為負(fù)值，這就是受控源的電阻性。
受控源的分析方法 - 電工基礎(chǔ)
所謂受控電源，是指電壓源的電壓和電流源的電流，是受電路中其它部分的電流或電壓控制的，這種電源稱為受控電源。分為電壓控制電壓源（VCVS）、電壓控制電流源（VCCS）、電流控制電壓源（CCVS）、和電流控制電流源（CCCS）。
受控電源又成為“非獨(dú)立”源。受控電壓源的激勵(lì)電壓或受控電流源的激勵(lì)電流與獨(dú)立電壓源的激勵(lì)電壓或獨(dú)立電流源的激勵(lì)電流有所不同，后者是獨(dú)立量，前者則受電路中某部分電壓或電流控制。
雙極晶體管的集電極電流受基極電流控制，運(yùn)算放大器的輸出電壓受輸入電壓控制，所以這類器件的電路模型中要用到受控電源。
受控電壓源或受控電流源視控制量是電壓或電流可分為電壓控制電壓源(VCVS)、電壓控制電流源(VCCS)、電流控制電壓源(CCVS)和電流控制電流源(CCCS)。
1.受控電壓源的端電壓或受控電流源的輸出電流只隨其控制量的變化而變化，若控制量不變，受控電壓源的端電壓或受控電流源的.輸出電流將不會(huì)隨外電路變化而變化。即受控源在控制量不變的情況下，其特性與獨(dú)立源相同。
2.對(duì)于獨(dú)立源推導(dǎo)得出的結(jié)論，基本也適用于受控源。
3.在對(duì)含受控源電路的分析過程中，受控源的控制量所在支路必須保留，不允許有任何改變。
受控源電路實(shí)例 - 電工基礎(chǔ)
例題1
圖3-27所示電路為VCCS，已知，電流源的，求電壓。
解：先求出控制電壓，從左方電路可知，
則
例題2
求圖3-29（a）所示電路的等效電阻。
例題3
求圖3-29（a）所示電路的等效電阻。
解：對(duì)最左邊支路進(jìn)行電源變換得圖3-29（b），再將圖3-29（b）進(jìn)行電源變換后得圖3-29（c）電路，圖3-29（c）電路端口加電壓U后，求端口電流I與電壓U的關(guān)系。
所以該單口網(wǎng)絡(luò)等效電阻為
溫馨提示：
對(duì)于含受控源（無獨(dú)立源）單口網(wǎng)絡(luò)求等效電阻的方法可歸納為：首先在端口處外加理想電壓源，電壓為U，從而引起端口輸入電流I。然后根據(jù)KVL、KCL及歐姆定理列寫電路方程，整理后找出U與I的比值，從而求得等效電阻。對(duì)于較復(fù)雜的電路，可對(duì)電路進(jìn)行等效簡化后再求等效電阻。注意簡化電路時(shí)應(yīng)保留控制支路，以免造成解題的困難。
重點(diǎn)串聯(lián)1、網(wǎng)絡(luò)分析法2、網(wǎng)絡(luò)定理法
3、最大功率傳輸定理：
當(dāng)負(fù)載電阻等于內(nèi)電阻，負(fù)載獲得最大輸出功率；最大輸出功率為
什么是受控源?含受控源的電路分析 - 電工基礎(chǔ)
電壓或電流的大小和方向不是給定的時(shí)間函數(shù)，而是受電路中某個(gè)地方的電壓（或電流）控制的電源，稱受控源。
受控電壓源或受控電流源因控制量是電壓或電流可分為電壓控制電壓源（VCVS）、電壓控制電流源(VCCS)、電流控制電壓源(CCVS)和電流控制電流源(CCCS)。這4種受控源的圖形符號(hào)如圖1所示。為了與獨(dú)立電源相區(qū)別，用菱形符號(hào)表示其電源部分。圖中u1和i1分別表示控制電壓和控制電流，μ、r、g和β分別是有關(guān)的控制系數(shù)，其中μ和β是無量綱的量，r和g分別具有電阻和電導(dǎo)的量綱。這些系數(shù)為常數(shù)時(shí)，被控制量和控制量成正比，這種受控源稱為線性受控源。本課程只考慮線性受控源，故一般將略去“線性”二字。
圖1 受控電源
注意：
受控源和獨(dú)立源的比較：
① 獨(dú)立源電壓（或電流）由電源本身決定，與電路中其它電壓、電流無關(guān)，而受控源電壓（或電流）由控制量決定；
② 獨(dú)立源在電路中起“激勵(lì)”作用，在電路中產(chǎn)生電壓、電流，而受控源是反映電路中某處的電壓或電流對(duì)另一處的電壓或電流的控制關(guān)系，在電路中不能作為“激勵(lì)”。
耦合電感的受控源等效電路 - 電工基礎(chǔ)
兩種等效電路的特點(diǎn)：
1.去耦等效電路簡單，等效電路與電流的參考方向無關(guān)，但必須有公共端；
2.受控源等效電路，與電流參考方向有關(guān)，不需公共端。
受控源 - 電工基礎(chǔ)
受控源是為了描述和分析一些電子元器件的性能而提出來的。例如，放大電路中的晶體管在微弱輸入信號(hào)時(shí)，就可以等效成電流控制的電流源。
受控源（ controlled source ）是一種四端元件，有兩個(gè)控制端鈕（又稱輸入端）和兩個(gè)受控端鈕（又稱輸出端）。
一、受控源
二、含受控源電路的分析 思路
對(duì)于含有受控源的電路，在進(jìn)行分析和計(jì)算時(shí)，可以將受控源當(dāng)作獨(dú)立源處理，只不過受控源的電壓或電流受其他支路的電壓或電流控制的。
例 1.6-1 圖 1.6-2 所示電路中，受控電壓源受 10 Ω電阻兩端電壓的控制，求
10 Ω電阻上的電壓 U 和電流 I ，以及受控源吸收的功率。
解：將受控源當(dāng)作獨(dú)立源處理，根據(jù) KVL ，可得
所以
根據(jù)歐姆定律，有
受控源吸收的功率為
受控源電路的研究 - 電工基礎(chǔ)
如果線性受控源的控制電壓或電流是正弦量，則受控源的電壓或電流將是同一頻率的正弦量。例如：
例1 正弦電流源 iS的有效值為5A，ω = 1000rad/s，R = 3Ω， L = 1H， C = 1μF。求uad和ubd。
解：畫出電路的相量形式。設(shè)電流相量為參考相量(referencephasor)，即
則
例2. 已知右圖中各電流表都是交流電流表，讀數(shù)為電流的有效值。求電流表4、5的讀數(shù)。
解： 選并聯(lián)電壓相量為參考相量。
小結(jié)：
1.求正弦穩(wěn)態(tài)解是求微分方程的特解，應(yīng)用相量法將該問題轉(zhuǎn)化為求解復(fù)數(shù)代數(shù)方程問題。
2.引入電路的相量模型，不必列寫時(shí)域微分方程，而直接列寫相量形式的代數(shù)方程。
3.采用相量法后，電阻電路中所有網(wǎng)絡(luò)定理和一般分析方法都可應(yīng)用于交流電路。
電路中具有受控源情況的分析 - 電工基礎(chǔ)
如果電路中具有受控源，建立節(jié)點(diǎn)電壓方程時(shí)，先將控制量用節(jié)點(diǎn)電壓表示。 若受控源為受控電流源，可暫時(shí)將受控電流源當(dāng)作獨(dú)立電流源，按列寫節(jié)點(diǎn)電壓方程的一般方法列寫方程，然后把用節(jié)點(diǎn)電壓表示的受控電流源這項(xiàng)移到方程的左邊即可。 若受控源為受控電壓源，可暫時(shí)將受控電壓源視為獨(dú)立電壓源，按前面所述的具有電壓源電路的處理方法進(jìn)行處理。 這樣，無論那種受控源都可以變換為電壓控制電流源，最后得到只含有節(jié)點(diǎn)電壓為待求量的方程組。 例1. 列圖示電路的節(jié)點(diǎn)電壓方程。 （1）先把受控源當(dāng)作獨(dú)立源來列方程； （2）用節(jié)點(diǎn)電壓表示控制量。
受控電源（非獨(dú)立源）定義及分類 - 電工基礎(chǔ)
一、定義 電壓源電壓或電流源電流不是給定函數(shù)，而是受電路中某個(gè)支路的電壓(或電流)的控制。 電路符號(hào) 電流控制的電流源 ic=βib 用以前講過的元件無法表示此電流關(guān)系，為此引出新的電路模型——電流控制的電流源。 一個(gè)三極管可以用電流控制的電流源來表示，電流控制的電流源可以用一個(gè)三極管來實(shí)現(xiàn)。 受控源是一個(gè)四端元件:輸入端口是控制支路，輸出端口是受控支路。二、分類 根據(jù)控制量和被控制量是電壓u或電流 i ，受控源可分為四種類型：當(dāng)被控制量是電壓時(shí)，用受控電壓源表示；當(dāng)被控制量是電流時(shí)，用受控電流源表示。 1.電流控制的電流源 ( Current Controlled Current Source ) 2.電流控制的電壓源 ( Current Controlled Voltage Source ) 3.電壓控制的電流源 ( Voltage Controlled Current Source ) 4.電壓控制的電壓源 ( Voltage Controlled Voltage Source ) μ，g， β，r 為常數(shù)時(shí)，被控制量與控制量滿足線性關(guān)系，稱為線性受控源。
含受控源的簡單電路分析 - 電工基礎(chǔ)
含受控源的簡單電路,指的是含有受控源和獨(dú)立源的電路,經(jīng)過電路等效變換后,可以化簡為只有一個(gè)回路或只有一對(duì)節(jié)點(diǎn)的電路.只是要注意,在整個(gè)變換過程中,控制量所在的支路不能變動(dòng),受控源與獨(dú)立源同樣處理. 例1 圖1(a)電路,求和各電源產(chǎn)生的功率?
圖1 例1的電路 解:將圖(a)電路等效變換為圖(b)電路.根據(jù)圖(b)電路有: i1=[4×(3+i1/2)]/(2+4) 解得: i1=3A 又得: u=2i1=2×3=6V 再回到圖(a)電路有: i2=i1-3=3-3=0 故獨(dú)立電流源和受控電壓源分別產(chǎn)生的功率為: Ps1=3u=3×6=18W Ps2=2i1i2=0
受控源的性質(zhì) - 電工基礎(chǔ)
受控源具有兩重性：電源性和電阻性。 1．電源性：由于受控源也是電源，因此它在電路中與獨(dú)立源具有同樣的外特性，其處理方法也與獨(dú)立源相同。但應(yīng)注意，受控源與獨(dú)立源在本質(zhì)上卻不同。獨(dú)立源在電路中直接起激勵(lì)作用，而受控源則不是直接起激勵(lì)作用，它僅表示"控制"與"被控制"的關(guān)系，控制量存在，則受控源就存在；若控制量為零，則受控源也為零。 2．電阻性：只含受控源的電路可用一個(gè)等效電阻代替，而且此等效電阻可能為正值，也可能為負(fù)值，這就是受控源的電阻性。
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