《电压源和电流源》PPT课件.ppt

第3讲 电压源和电流源,1、元件特性：,(1) 电源两端电压由电源本身决定，与外电路无关；,直流：U = US,交流： uS是确定的时间函数， 例如： uS=Umsint,(2) 通过它的电流是任意的，由外电路决定。,一、电压源（独立的理想化电压源的简称）：,电源：有源电路元件，是各种能量产生器的理想化模型。电源分为独立电源和非独立电源（受控源）两类，各自又有电压源和电流源两种。,电压源国标符号,电池符号,伏安特性曲线,(1) 若uS = US ，即直流电源。则其伏安特性为平行于电流轴的直线。,(2) 若uS为随时间变化的电源，则平行于电流轴的直线也随时间改变位置。,(3) 电压为零的电压源，伏安曲线与 i 轴重合，相当于 短路状态。,2、 理想电压源的开路与短路：,(1) 负载开路：R，i=0，u=us ；,(2) 负载短路：R=0，i ，此时理想 电源模型不存在。 理想电压源不允许负载短路。,3、实际电压源：,实际电压源也不允许负载短路。 因其内阻r很小，若负载短路，电流 很大，可能烧毁电源。,分析电路时可以短路。,显然，r越小越好。r=0时即为理想电压源。,4. 功率,i , uS 关联 p吸=uSi p发= uSi,i , us非关联 p发= uS i p吸= - uSi,电场力做功 ， 吸收功率。,物理意义：,外力克服电场力做功 ， 发出功率。,物理意义：,惯例：非关联，P0，发出功率。,实际电压源,世上没有理想电压源。,其实，理想电阻也不存在。,二、电流源（独立理想化）： 电源输出电流为iS，其值与此电源的端电压 u 无关。,1. 特点：,(a) 电流源电流由电流源本身决定，与外电路无关；,(b) 电流源两端电压是由外电路决定。,直流：iS为常数,交流： iS是确定的时间函数，如 iS=Imsint,电路符号,2. 伏安特性,(1) 若iS= IS ，即直流电流源。则其伏安特性为平行于电压轴的直线，反映电流与 端电压无关。,(2) 若iS为变化的电源，则某一时刻的伏安关系也是平行于电压轴的直线（位置随时间改变）,iS,i,u,+,_,(3) 电流为零的电流源，伏安曲线与 u 轴重合，相当于开路状态。,3. 理想电流源的短路与开路,(2) 负载开路：R，i= iS ，u 。若强迫断开电流源回路，电路模型为病态，理想电流源不允许负载开路。,(1) 负载短路：R=0， i= iS ，u=0 ，电流源被短路。,4. 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光电池被激发产生一定值的电流等。,4. 功率,p发= u is p吸= uis,p吸= uis p发= uis,u , iS 关联,u , iS 非关联,例2、求IS的功率。,解：,必须由元件特性来分析。,需要求P，必须求IS的外电压。,非关联，P0,发出功率。,整个电路功率平衡吗？,关联，P0, 吸收功率。,US是不是没有作用呢？,作用不仅有电流作用，而且有电压的作用。合起来是功率的作用。,？,三、 受控源,1、一个由实际电路部件和装置提出的问题：,例1 晶体管放大器。,ic=b ib,受控源是一个四端元件:,控制部分：,输入端口是控制支路；开路或短路。,受控部分：,输出端口是受控支路；电压源或电流源。,电流控制的电流源,例2 直流发电机,2、受控源定义：,一条支路的电压（电流）控制另一条支路的电压（电流）的电路现象。是由电子器件抽象而来的一种模型。,它不是电路的激励；不是独立电源；故称为受控源，或称为非独立电源。是单向的。,3、 四种类型：,(1) 电流控制的电流源 ( Current Controlled Current Source ),CCCS, ：电流放大倍数,(2) 电流控制的电压源 ( Current Controlled Voltage Source ),CCVS,r : 转移电阻,(3) 电压控制的电流源 ( Voltage Controlled Current Source ),g: 转移电导,(4) 电压控制的电压源 ( Voltage Controlled Voltage Source ), :电压放大倍数,，g， ，r 为常数时，被控制量与控制量满足线性关系， 称为线性时不变受控源。,VCCS,VCVS,4、受控源是有源元件：,VCVS,P = u1i1 + u2i2 = u2i2 =u2 (-u2/R) 0,五、受控源与独立源的比较:,(2) 独立源作为电路中“激励”，在电路中产生电压、电流，而受控源只是反映输出与输入的控制关系，在电路中不能作为“激励”。,关联参考方向,故受控源是有源元件。,(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)直接由控制量决定。,例1,试求电压u0和流经受控源的电流。,解：,分析时常用简化图，注意正确标出控制量。受控源也仅指受控支路。,在列写KL方程时，有两点要牢记：1、在列写方程时，要把受控源当作独立源。2、列出方程后，必须找出控制量和求解量之间的关系，再代入方程中。,KCL：,例2 已知R1 = 0.5K, R2 = 1K, R3 = 2K, uS=10V,CCCS的ic=50i1 。求电阻R3上的电压 u3。,解：,思路： u3 iC i1,(1)求i1；,回路：,R1 i1 + R2 i2 = uS,结点,