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2.5 受控源和含受控源电路的分析

 

2.5  受控源和含受控源电路的分析

2.5.1  受控源

以前所讨论的电压源和电流源都称为独立电源。所谓独立电源是指电压源的电压和电流源的电流是恒定的,不受电路中其他参数的控制。除了这种电源以外,在电子电路中,还存在着另一种类型的电源,即电压源的电压和电流源的电流受电路中其他参数的控制,而不由自身决定,这样的电源称为受控电源。

受控源是一个电源,它与独立电源的区别在于它受到电路中其他参数的控制。根据受控源的类型是电压源还是电流源,以及控制参数是电压还是电流等不同情况,受控源分为4种类型:电压控制电压源(VCVS);电流控制电压源(CCVS);电压控制电流源(VCCS);电流控制电流源(CCCS)。受控电源的电路符号用菱形表示,以便与独立电源的圆形符号相区别。

4种受控源的电路模型依次如图2-40a)、(b)、(c)、(d)所示。

受控电源的电路符号用菱形表示,以便与独立电源的圆形符号相区别。在受控源电路模型中,mgba称为受控源的控制系数,它反映了控制量对受控源的控制能力。含受控源电路的分析方法可以用前几节所介绍的方法,不同之处在于要增加一个控制量与所求变量之间的关系方程(即需要找到控制量与所求变量之间的关系式)。需要特别指出的是,在用叠加定理及戴维南定理求等效电阻的计算时,对受控源的处理方法不能像其他方法那样当成独立源去处理,而要把它看成是电阻一样去处理(即不能将其短路或断路,而是要保持在电路中原来的位置和原来的参数不变)。

a                         b

c                         d

2-40  理想受控源模型

2.5.2  含受控源电路的分析

1. 支路电流法

用支路电流法写方程时,应先把受控源暂时作为独立源去列写支路电流方程。但因受控源输出的电压或电流是电路中某一支路电压或电流(即控制量)的函数,所以一般情况下还要用支路电流来表示受控源的控制量,使未知量的数目与独立方程式数目相等,这样才能将所需求解的未知量解出来。以图2-41为例,列写支路电流方程。

2-41  支路电流

                                         

辅助方程                                  

解之得                               

2. 叠加定理

应用叠加定理时,独立源的作用可分别单独考虑,但受控源不能单独作用,且独立源作用时受控源必须保留。以图2-42为例。

a               b              c

2-42  叠加定理用图

5A电流源单独作用,如图2-42c)所示。则有

                                                                      解得 

10V电压源单独作用                                    解得 

叠加,得                                  

3.戴维南定理

应用等效电源定理分析含受控源的电路时,不能将受控源和它的控制量分割在两个网络中,二者必须在同一个网络中。至于求等效电源的内阻RO时,有源二端网络中的独立电源均应为零,但受控源是否为零则取决于控制量是否为零。因此RO不能用电阻串并联的方法计算。一般采用以下两种方法计算RO

1)开路短路法。即求出有源二端网络的开路电压UOC和短路电流ISC,则

                                         

2)外加电压法。即在不含独立源的二端网络(内含受控源)两端之间加一个电压U,求出在这个电压作用下输入到网络的电流I,则

                                         

【例2-12见图2-43应用戴维南定理求电流I2

解:                                  

                                  

                                  

                                  

a                                  b

c                                d

2-43 【例2-12】用图