2017受控源的分析方法论文

受控源的分析方法 - 电工基础

所谓受控电源，是指电压源的电压和电流源的电流，是受电路中其它部分的电流或电压控制的，这种电源称为受控电源。分为电压控制电压源（VCVS）、电压控制电流源（VCCS）、电流控制电压源（CCVS）、和电流控制电流源（CCCS）。

受控电源又成为“非独立”源。受控电压源的激励电压或受控电流源的激励电流与独立电压源的激励电压或独立电流源的激励电流有所不同，后者是独立量，前者则受电路中某部分电压或电流控制。

双极晶体管的集电极电流受基极电流控制，运算放大器的输出电压受输入电压控制，所以这类器件的电路模型中要用到受控电源。

受控电压源或受控电流源视控制量是电压或电流可分为电压控制电压源(VCVS)、电压控制电流源(VCCS)、电流控制电压源(CCVS)和电流控制电流源(CCCS)。

1.受控电压源的端电压或受控电流源的输出电流只随其控制量的变化而变化，若控制量不变，受控电压源的端电压或受控电流源的输出电流将不会随外电路变化而变化。即受控源在控制量不变的情况下，其特性与独立源相同。

2.对于独立源推导得出的结论，基本也适用于受控源。

3.在对含受控源电路的分析过程中，受控源的控制量所在支路必须保留，不允许有任何改变。

受控源电路实例 - 电工基础

例题1

图3-27所示电路为VCCS，已知，电流源的，求电压。

解：先求出控制电压，从左方电路可知，

则

例题2

求图3-29（a）所示电路的等效电阻。

例题3

求图3-29（a）所示电路的等效电阻。

解：对最左边支路进行电源变换得图3-29（b），再将图3-29（b）进行电源变换后得图3-29（c）电路，图3-29（c）电路端口加电压U后，求端口电流I与电压U的关系。

所以该单口网络等效电阻为

温馨提示：

对于含受控源（无独立源）单口网络求等效电阻的方法可归纳为：首先在端口处外加理想电压源，电压为U，从而引起端口输入电流I。然后根据KVL、KCL及欧姆定理列写电路方程，整理后找出U与I的比值，从而求得等效电阻。对于较复杂的电路，可对电路进行等效简化后再求等效电阻。注意简化电路时应保留控制支路，以免造成解题的困难。

重点串联1、网络分析法2、网络定理法

3、最大功率传输定理：

当负载电阻等于内电阻，负载获得最大输出功率；最大输出功率为

什么是受控源?含受控源的电路分析 - 电工基础

电压或电流的大小和方向不是给定的时间函数，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。

受控电压源或受控电流源因控制量是电压或电流可分为电压控制电压源（VCVS）、电压控制电流源(VCCS)、电流控制电压源(CCVS)和电流控制电流源(CCCS)。这4种受控源的图形符号如图1所示。为了与独立电源相区别，用菱形符号表示其电源部分。图中u1和i1分别表示控制电压和控制电流，μ、r、g和β分别是有关的控制系数，其中μ和β是无量纲的量，r和g分别具有电阻和电导的量纲。这些系数为常数时，被控制量和控制量成正比，这种受控源称为线性受控源。本课程只考虑线性受控源，故一般将略去“线性”二字。

图1 受控电源

注意：

受控源和独立源的比较：

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，而受控源是反映电路中某处的电压或电流对另一处的电压或电流的控制关系，在电路中不能作为“激励”。

耦合电感的受控源等效电路 - 电工基础

两种等效电路的特点：

1.去耦等效电路简单，等效电路与电流的参考方向无关，但必须有公共端；

2.受控源等效电路，与电流参考方向有关，不需公共端。

受控源 - 电工基础

受控源是为了描述和分析一些电子元器件的性能而提出来的。例如，放大电路中的晶体管在微弱输入信号时，就可以等效成电流控制的电流源。

受控源（ controlled source ）是一种四端元件，有两个控制端钮（又称输入端）和两个受控端钮（又称输出端）。

一、受控源

二、含受控源电路的分析 思路

对于含有受控源的电路，在进行分析和计算时，可以将受控源当作独立源处理，只不过受控源的电压或电流受其他支路的电压或电流控制的。

例 1.6-1 图 1.6-2 所示电路中，受控电压源受 10 Ω电阻两端电压的控制，求

10 Ω电阻上的电压 U 和电流 I ，以及受控源吸收的功率。

解：将受控源当作独立源处理，根据 KVL ，可得

所以

根据欧姆定律，有

受控源吸收的功率为

受控源电路的研究 - 电工基础

如果线性受控源的控制电压或电流是正弦量，则受控源的电压或电流将是同一频率的正弦量。例如：

例1 正弦电流源 iS的有效值为5A，ω = 1000rad/s，R = 3Ω， L = 1H， C = 1μF。求uad和ubd。

解：画出电路的相量形式。设电流相量为参考相量(referencephasor)，即

则

例2. 已知右图中各电流表都是交流电流表，读数为电流的有效值。求电流表4、5的读数。

解： 选并联电压相量为参考相量。

小结：

1.求正弦稳态解是求微分方程的特解，应用相量法将该问题转化为求解复数代数方程问题。

2.引入电路的相量模型，不必列写时域微分方程，而直接列写相量形式的代数方程。

3.采用相量法后，电阻电路中所有网络定理和一般分析方法都可应用于交流电路。

电路中具有受控源情况的分析 - 电工基础

如果电路中具有受控源，建立节点电压方程时，先将控制量用节点电压表示。 若受控源为受控电流源，可暂时将受控电流源当作独立电流源，按列写节点电压方程的一般方法列写方程，然后把用节点电压表示的受控电流源这项移到方程的左边即可。 若受控源为受控电压源，可暂时将受控电压源视为独立电压源，按前面所述的具有电压源电路的处理方法进行处理。 这样，无论那种受控源都可以变换为电压控制电流源，最后得到只含有节点电压为待求量的方程组。 例1. 列图示电路的节点电压方程。 （1）先把受控源当作独立源来列方程； （2）用节点电压表示控制量。

受控电源（非独立源）定义及分类 - 电工基础

一、定义 电压源电压或电流源电流不是给定函数，而是受电路中某个支路的电压(或电流)的控制。 电路符号 电流控制的电流源 ic=βib 用以前讲过的元件无法表示此电流关系，为此引出新的电路模型——电流控制的电流源。 一个三极管可以用电流控制的电流源来表示，电流控制的电流源可以用一个三极管来实现。 受控源是一个四端元件:输入端口是控制支路，输出端口是受控支路。二、分类 根据控制量和被控制量是电压u或电流 i ，受控源可分为四种类型：当被控制量是电压时，用受控电压源表示；当被控制量是电流时，用受控电流源表示。 1.电流控制的电流源 ( Current Controlled Current Source ) 2.电流控制的电压源 ( Current Controlled Voltage Source ) 3.电压控制的电流源 ( Voltage Controlled Current Source ) 4.电压控制的电压源 ( Voltage Controlled Voltage Source ) μ，g， β，r 为常数时，被控制量与控制量满足线性关系，称为线性受控源。

含受控源的简单电路分析 - 电工基础

含受控源的简单电路,指的是含有受控源和独立源的电路,经过电路等效变换后,可以化简为只有一个回路或只有一对节点的电路.只是要注意,在整个变换过程中,控制量所在的支路不能变动,受控源与独立源同样处理. 例1 图1(a)电路,求和各电源产生的功率?

图1 例1的电路 解:将图(a)电路等效变换为图(b)电路.根据图(b)电路有: i1=[4×(3+i1/2)]/(2+4) 解得: i1=3A 又得: u=2i1=2×3=6V 再回到图(a)电路有: i2=i1-3=3-3=0 故独立电流源和受控电压源分别产生的功率为: Ps1=3u=3×6=18W Ps2=2i1i2=0

受控源的性质 - 电工基础

受控源具有两重性：电源性和电阻性。 1．电源性：由于受控源也是电源，因此它在电路中与独立源具有同样的外特性，其处理方法也与独立源相同。但应注意，受控源与独立源在本质上却不同。独立源在电路中直接起激励作用，而受控源则不是直接起激励作用，它仅表示"控制"与"被控制"的关系，控制量存在，则受控源就存在；若控制量为零，则受控源也为零。 2．电阻性：只含受控源的电路可用一个等效电阻代替，而且此等效电阻可能为正值，也可能为负值，这就是受控源的电阻性。

受控源的分析方法 - 电工基础

所谓受控电源，是指电压源的电压和电流源的电流，是受电路中其它部分的电流或电压控制的，这种电源称为受控电源。分为电压控制电压源（VCVS）、电压控制电流源（VCCS）、电流控制电压源（CCVS）、和电流控制电流源（CCCS）。

受控电源又成为“非独立”源。受控电压源的激励电压或受控电流源的激励电流与独立电压源的激励电压或独立电流源的'激励电流有所不同，后者是独立量，前者则受电路中某部分电压或电流控制。

双极晶体管的集电极电流受基极电流控制，运算放大器的输出电压受输入电压控制，所以这类器件的电路模型中要用到受控电源。

受控电压源或受控电流源视控制量是电压或电流可分为电压控制电压源(VCVS)、电压控制电流源(VCCS)、电流控制电压源(CCVS)和电流控制电流源(CCCS)。

1.受控电压源的端电压或受控电流源的输出电流只随其控制量的变化而变化，若控制量不变，受控电压源的端电压或受控电流源的输出电流将不会随外电路变化而变化。即受控源在控制量不变的情况下，其特性与独立源相同。

2.对于独立源推导得出的结论，基本也适用于受控源。

3.在对含受控源电路的分析过程中，受控源的控制量所在支路必须保留，不允许有任何改变。

受控源电路实例 - 电工基础

例题1

图3-27所示电路为VCCS，已知，电流源的，求电压。

解：先求出控制电压，从左方电路可知，

则

例题2

求图3-29（a）所示电路的等效电阻。

例题3

求图3-29（a）所示电路的等效电阻。

解：对最左边支路进行电源变换得图3-29（b），再将图3-29（b）进行电源变换后得图3-29（c）电路，图3-29（c）电路端口加电压U后，求端口电流I与电压U的关系。

所以该单口网络等效电阻为

温馨提示：

对于含受控源（无独立源）单口网络求等效电阻的方法可归纳为：首先在端口处外加理想电压源，电压为U，从而引起端口输入电流I。然后根据KVL、KCL及欧姆定理列写电路方程，整理后找出U与I的比值，从而求得等效电阻。对于较复杂的电路，可对电路进行等效简化后再求等效电阻。注意简化电路时应保留控制支路，以免造成解题的困难。

重点串联1、网络分析法2、网络定理法

3、最大功率传输定理：

当负载电阻等于内电阻，负载获得最大输出功率；最大输出功率为

什么是受控源?含受控源的电路分析 - 电工基础

电压或电流的大小和方向不是给定的时间函数，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。

受控电压源或受控电流源因控制量是电压或电流可分为电压控制电压源（VCVS）、电压控制电流源(VCCS)、电流控制电压源(CCVS)和电流控制电流源(CCCS)。这4种受控源的图形符号如图1所示。为了与独立电源相区别，用菱形符号表示其电源部分。图中u1和i1分别表示控制电压和控制电流，μ、r、g和β分别是有关的控制系数，其中μ和β是无量纲的量，r和g分别具有电阻和电导的量纲。这些系数为常数时，被控制量和控制量成正比，这种受控源称为线性受控源。本课程只考虑线性受控源，故一般将略去“线性”二字。

图1 受控电源

注意：

受控源和独立源的比较：

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，而受控源是反映电路中某处的电压或电流对另一处的电压或电流的控制关系，在电路中不能作为“激励”。

耦合电感的受控源等效电路 - 电工基础

两种等效电路的特点：

1.去耦等效电路简单，等效电路与电流的参考方向无关，但必须有公共端；

2.受控源等效电路，与电流参考方向有关，不需公共端。

受控源 - 电工基础

受控源是为了描述和分析一些电子元器件的性能而提出来的。例如，放大电路中的晶体管在微弱输入信号时，就可以等效成电流控制的电流源。

受控源（ controlled source ）是一种四端元件，有两个控制端钮（又称输入端）和两个受控端钮（又称输出端）。

一、受控源

二、含受控源电路的分析 思路

对于含有受控源的电路，在进行分析和计算时，可以将受控源当作独立源处理，只不过受控源的电压或电流受其他支路的电压或电流控制的。

例 1.6-1 图 1.6-2 所示电路中，受控电压源受 10 Ω电阻两端电压的控制，求

10 Ω电阻上的电压 U 和电流 I ，以及受控源吸收的功率。

解：将受控源当作独立源处理，根据 KVL ，可得

所以

根据欧姆定律，有

受控源吸收的功率为

受控源电路的研究 - 电工基础

如果线性受控源的控制电压或电流是正弦量，则受控源的电压或电流将是同一频率的正弦量。例如：

例1 正弦电流源 iS的有效值为5A，ω = 1000rad/s，R = 3Ω， L = 1H， C = 1μF。求uad和ubd。

解：画出电路的相量形式。设电流相量为参考相量(referencephasor)，即

则

例2. 已知右图中各电流表都是交流电流表，读数为电流的有效值。求电流表4、5的读数。

解： 选并联电压相量为参考相量。

小结：

1.求正弦稳态解是求微分方程的特解，应用相量法将该问题转化为求解复数代数方程问题。

2.引入电路的相量模型，不必列写时域微分方程，而直接列写相量形式的代数方程。

3.采用相量法后，电阻电路中所有网络定理和一般分析方法都可应用于交流电路。

电路中具有受控源情况的分析 - 电工基础

如果电路中具有受控源，建立节点电压方程时，先将控制量用节点电压表示。 若受控源为受控电流源，可暂时将受控电流源当作独立电流源，按列写节点电压方程的一般方法列写方程，然后把用节点电压表示的受控电流源这项移到方程的左边即可。 若受控源为受控电压源，可暂时将受控电压源视为独立电压源，按前面所述的具有电压源电路的处理方法进行处理。 这样，无论那种受控源都可以变换为电压控制电流源，最后得到只含有节点电压为待求量的方程组。 例1. 列图示电路的节点电压方程。 （1）先把受控源当作独立源来列方程； （2）用节点电压表示控制量。

受控电源（非独立源）定义及分类 - 电工基础

一、定义 电压源电压或电流源电流不是给定函数，而是受电路中某个支路的电压(或电流)的控制。 电路符号 电流控制的电流源 ic=βib 用以前讲过的元件无法表示此电流关系，为此引出新的电路模型——电流控制的电流源。 一个三极管可以用电流控制的电流源来表示，电流控制的电流源可以用一个三极管来实现。 受控源是一个四端元件:输入端口是控制支路，输出端口是受控支路。二、分类 根据控制量和被控制量是电压u或电流 i ，受控源可分为四种类型：当被控制量是电压时，用受控电压源表示；当被控制量是电流时，用受控电流源表示。 1.电流控制的电流源 ( Current Controlled Current Source ) 2.电流控制的电压源 ( Current Controlled Voltage Source ) 3.电压控制的电流源 ( Voltage Controlled Current Source ) 4.电压控制的电压源 ( Voltage Controlled Voltage Source ) μ，g， β，r 为常数时，被控制量与控制量满足线性关系，称为线性受控源。

含受控源的简单电路分析 - 电工基础

含受控源的简单电路,指的是含有受控源和独立源的电路,经过电路等效变换后,可以化简为只有一个回路或只有一对节点的电路.只是要注意,在整个变换过程中,控制量所在的支路不能变动,受控源与独立源同样处理. 例1 图1(a)电路,求和各电源产生的功率?

图1 例1的电路 解:将图(a)电路等效变换为图(b)电路.根据图(b)电路有: i1=[4×(3+i1/2)]/(2+4) 解得: i1=3A 又得: u=2i1=2×3=6V 再回到图(a)电路有: i2=i1-3=3-3=0 故独立电流源和受控电压源分别产生的功率为: Ps1=3u=3×6=18W Ps2=2i1i2=0

受控源的性质 - 电工基础

受控源具有两重性：电源性和电阻性。 1．电源性：由于受控源也是电源，因此它在电路中与独立源具有同样的外特性，其处理方法也与独立源相同。但应注意，受控源与独立源在本质上却不同。独立源在电路中直接起激励作用，而受控源则不是直接起激励作用，它仅表示"控制"与"被控制"的关系，控制量存在，则受控源就存在；若控制量为零，则受控源也为零。 2．电阻性：只含受控源的电路可用一个等效电阻代替，而且此等效电阻可能为正值，也可能为负值，这就是受控源的电阻性。