電路與模擬電子技術(shù)

1、第2章 電路分析的基本方法,電路與模擬電子技術(shù),2,本章教學(xué)內(nèi)容,2.1 等效電路分析法2.2 支路電流分析法2.3 網(wǎng)孔電流分析法2.4 結(jié)點(diǎn)電壓分析法2.5 電路定理,3,本章內(nèi)容概述,本章以直流穩(wěn)態(tài)電路為對象介紹電路分析的基本方法，這些方法可以方便地推廣應(yīng)用到其他電路分析場合，是本課程的重要基礎(chǔ)內(nèi)容。穩(wěn)態(tài)：當(dāng)電路工作了足夠長的時間，電路中的電壓和電流在給定的條件下已達(dá)到某一穩(wěn)定值（或穩(wěn)定的時間函數(shù)），這種狀態(tài)稱為電路

2、的穩(wěn)定工作狀態(tài)，簡稱穩(wěn)態(tài)。直流穩(wěn)態(tài)：如果電路中的激勵（即電源）只有直流電壓源和直流電流源，并且電路在直流電源的激勵下已經(jīng)工作了很長時間，那么電路各處的電壓和電流也將趨于恒定，呈現(xiàn)為不隨時間變化的直流量。這樣的電路稱為直流穩(wěn)態(tài)電路。,4,本章內(nèi)容概述（續(xù)）,分析特點(diǎn)：電容開路，電感短路；只有電阻起作用；故也稱為直流電阻電路。重點(diǎn)：掌握電路分析的方法，特別是等效電路分析法和結(jié)點(diǎn)分析法，這是學(xué)習(xí)后面各章內(nèi)容的主要基礎(chǔ)。電路定理：清楚定理

3、適用的條件，理解定理所描述的內(nèi)容，然后著重學(xué)習(xí)這些電路定理在電路分析中的應(yīng)用。,5,2.1 等效電路分析法（重點(diǎn)）,等效電路的概念兩個部分電路具有完全相同的對外連接端，如果兩者分別和任意其他的電路成分構(gòu)成電路，除了這兩個部分電路內(nèi)部，電路的其他部分工作完全一致，則稱此兩電路互為等效電路。電路的外特性電路外接端上的電壓與電流之間的關(guān)系。每個元件可視為一個電路部分，它的特性即是外特性，如，電阻元件的歐姆定律方程。等效電路的特點(diǎn)：具

4、有相同外接端、具有完全相同的外特性,6,2.1 等效電路分析法（續(xù)1）,注意點(diǎn)電路中的一個部分用其等效電路替換后，電路其他部分的工作情況保持不變。等效只能適用于外部，對于互相等效的兩個電路部分內(nèi)部的工作一般是不等效的。用簡單的等效電路替代復(fù)雜電路部分，方便分析。有時，為了進(jìn)一步等效化簡的需要，需要對一些電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行等效變換，如兩種電源模型之間的轉(zhuǎn)換。,7,2.1 等效電路分析法（續(xù)2）,電阻的串聯(lián)等效、分壓串聯(lián)連接：在電路中，如

5、果兩個二端元件首尾相連（且連接處無其他元件端點(diǎn)連接，即中間無分叉），流過同一個電流，稱這兩個元件串聯(lián)。,例：兩個電阻R1和R2串聯(lián)連接如圖。,按照歐姆定律：,u1=R1·i,u2=R2·i,根據(jù)KVL：,u= u1+ u2,a-b端外特性：,u= (R1+ R2)·i= R·i,外接端a、b，電壓 u 和電流 i 之間的關(guān)系表達(dá)了這一部分電路的外特性。,8,2.1 等效電路分析法（續(xù)3）,上述電阻

6、串聯(lián)電路具有單個電阻元件外特性：,u= R·i,因此，電阻串聯(lián)等效為單個電阻元件。,等效條件：R=R1+R2,電阻串聯(lián)等效可推廣到N個電阻串聯(lián)，N個電阻串聯(lián)等效為一個電阻，等效電阻值為各串聯(lián)電阻值的總和。,電阻串聯(lián)分壓公式：,9,2.1 等效電路分析法（續(xù)4）,,10,2.1 等效電路分析法（續(xù)5）,電阻的并聯(lián)等效、分流并聯(lián)：電路中，兩元件同接在兩個相同結(jié)點(diǎn)之間，具有相同的電壓，稱為并聯(lián)。,兩個電阻R1和R2并聯(lián)連接如圖。,

7、外特性為電壓 u 和電流 i 之間關(guān)系。,按照歐姆定律：,根據(jù)KCL：,i= i1+ i2,a-b端外特性：,11,2.3 等效電路分析法（續(xù)6）,a-b端外特性可表示為：,因此，電阻并聯(lián)也等效為單個電阻元件。,等效條件：G=G1+G2 或,電阻并聯(lián)等效可推廣到N個電阻并聯(lián)，N個電阻并聯(lián)等效為一個電阻，等效電導(dǎo)值為各并聯(lián)電導(dǎo)值的總和。,12,2.1 等效電路分析法（續(xù)7）,,13,2.1 等效電路分析法（續(xù)8）,理想電源的串、并聯(lián)等效

8、電壓源的串聯(lián)等效,外特性：,u= us1+ us2+…+ usN= us,(KVL),(電壓源特性）,,若干個電壓源串聯(lián)，等效為一個電壓源，等效電壓源的數(shù)值為各串聯(lián)電壓源數(shù)值的疊加。,疊加方式與參考方向有關(guān),14,2.1 等效電路分析法（續(xù)10）,電壓源與其他元件的并聯(lián)等效,外特性：,u = us,(KVL),(電壓源特性）,,電壓源與任意非電壓源元件（包括電流源）并聯(lián)，等效為一個同值電壓源。,注意：不同數(shù)值的電壓源禁止并聯(lián)！,15,

9、2.1 等效電路分析法（續(xù)9）,電流源的并聯(lián)等效,外特性：,i= is1+ is2+…+ isN= is,(KCL),(電流源特性）,,若干個電流源并聯(lián)，等效為一個電流源，等效電流源的數(shù)值為各并聯(lián)電流源數(shù)值的疊加。,疊加方式與參考方向有關(guān),16,2.1 等效電路分析法（續(xù)11）,電流源與其他元件的串聯(lián)等效,外特性：,i = is,(KCL),(電流源特性）,,電流源與任意非電流源元件（包括電壓源）串聯(lián)，等效為一個同值電流源。,注意：不同

10、數(shù)值的電流源禁止串聯(lián)！,17,2.1 等效電路分析法（續(xù)12）,電源模型的等效變換,外特性：,外特性：,,,電壓源模型,電流源模型,特別注意電流源和電壓源參考方向之間的關(guān)系,18,2.1 等效電路分析法（續(xù)14）,求圖示電路中流過16?電阻的電流 I,,,,,,,,第19頁,2.1 等效電路分析法（續(xù)13）,電路組成及參數(shù)如圖所示，(1)試求電流I5；(2)如C點(diǎn)接地，求A、B、D三點(diǎn)的電位。,,,,,20,2.2 支路電流分析法,支路

11、電流法是一種基本的電路分析方法，直接從兩類約束(元件特性約束和基爾霍夫定律)出發(fā)，以支路電流為分析的基本變量，通過兩類約束列寫關(guān)于支路電流的代數(shù)方程組，求解得到支路電流后通過元件特性，再確定各支路電壓。,特點(diǎn)：列寫方程容易，求解較大方程組困難,21,2.2 支路電流分析法（續(xù)1）,1.列電路的結(jié)點(diǎn)KCL（N-1個方程）：,2.在電路中找出B－N ＋1個獨(dú)立回路列KVL方程：,3.聯(lián)立求解列出的B個方程,設(shè)電路具有N個結(jié)點(diǎn)、B條支路，支路

12、電流法分析過程：,22,2.2 支路電流分析法（續(xù)2）,支路電流分析法的關(guān)鍵步驟：尋找B－N ＋1個獨(dú)立的回路。支路電流分析法對電源支路的處理：對電壓源支路，由于其支路電壓為已知數(shù)值，在列寫回路方程時應(yīng)直接使用支路電壓數(shù)值，不必再表示為支路電流。對電流源支路，需設(shè)定其端電壓，并將端電壓作為列方程時的一個變量，由于其支路電流為已知數(shù)值，列寫方程時應(yīng)直接使用支路電流數(shù)值，不再作為變量。,23,2.2 支路電流分析法（續(xù)3）,圖示電路

13、，已知R1=4?，R2=20 ? ，R3=3 ? ，R4=3 ? ，求電阻R4中的電流I4。,解：電路含有4個結(jié)點(diǎn)、6條支路，根據(jù)圖中各支路電流、電壓的參考方向，列寫結(jié)點(diǎn)a、b、c的KCL方程：,KCL:,結(jié)點(diǎn)a：,結(jié)點(diǎn)b：,結(jié)點(diǎn)c：,,24,2.2 支路電流分析法（續(xù)4）,以支路電流為變量列寫6-4+1=3個回路KVL方程：,回路abca：,回路adba：,回路bdcb：,,解上述方程組，得,工程上要求最后結(jié)果必須給出一定精度數(shù)值，不

14、允許只給出分?jǐn)?shù)結(jié)果。,25,2.2 支路電流分析法（續(xù)5）,特點(diǎn)：可以用于任意電路的分析；用支路電流法列出的方程數(shù)多，解方程組的工作量太大。問題：要找出B-N+1個獨(dú)立的回路來列寫?yīng)毩⒌幕芈稫VL方程卻相對困難。,26,2.3 網(wǎng)孔電流分析法,如何選定獨(dú)立回路？如果我們在每個回路中都包含一條其他回路不包含的支路，那么這個回路一定與其他回路互相獨(dú)立。,平面網(wǎng)絡(luò)（電路）：如果畫在平面上的電路圖中沒有出現(xiàn)支路交叉，則此電路稱為平面電路（

15、電路）。,網(wǎng)孔：在平面電路中，如果某回路所包含的區(qū)域內(nèi)不存在任何支路，則這個回路稱為平面電路的一個網(wǎng)孔。,27,網(wǎng)孔特點(diǎn)：平面電路的所有內(nèi)網(wǎng)孔是互相獨(dú)立的回路，而且，網(wǎng)孔數(shù)恰好是（B-N+1）。,列寫方法：對每個網(wǎng)孔設(shè)定一個網(wǎng)孔電流，根據(jù)各支路在電路中的聯(lián)結(jié)情況，確定支路電流和網(wǎng)孔電流的關(guān)系。一條支路或是某網(wǎng)孔所獨(dú)有（其支路電流就是該網(wǎng)孔電流），或是兩個網(wǎng)孔所共有（其支路電流為兩個網(wǎng)孔電流的差）。,2-3 網(wǎng)孔電流分析法（續(xù)1）,2

16、8,設(shè)定網(wǎng)孔電流如圖。將支路電流表示成網(wǎng)孔電流：,Iad=-I1 Ibc=I3-I2Iab=I1-I2 Idb=I3-I1Iac=I2 Idc=-I3,對3個網(wǎng)孔列寫KVL方程：,整理后得到一般網(wǎng)孔方程：,網(wǎng)孔方程具有如下規(guī)律：,2-3 網(wǎng)孔電流分析法（續(xù)2）,29,其中，,1、Rjj 稱為網(wǎng)孔 j 的自電阻，它是組成網(wǎng)孔 j 的各支路電阻之和。,2、Rjn 稱為網(wǎng)孔 j 和網(wǎng)孔 n 之間的互電阻，為網(wǎng)孔 j 和 n

17、共有支路電阻之負(fù)值（當(dāng)所有網(wǎng)孔電流方向取向一致時）；如果兩個網(wǎng)孔之間無共有或只有純電源（理想、受控）支路，則互電阻為0。一般情況有： Rjk = Rkj,3、UjS 為沿網(wǎng)孔 j 繞向電源支路(包括受控電源)電壓升之和。對于電流源形式的電源模型，應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷涸葱问降碾娫茨Ｐ?，以便于列寫網(wǎng)孔方程。,每個網(wǎng)孔的方程具有統(tǒng)一的結(jié)構(gòu) (對網(wǎng)孔 j )：,2-3 網(wǎng)孔電流分析法（續(xù)3）,30,1、將含源支路轉(zhuǎn)化為電壓源與電阻串聯(lián)的形式(熟練后可

18、不轉(zhuǎn)化)。設(shè)定各網(wǎng)孔電流（取一致的繞向）。,2、對每個內(nèi)網(wǎng)孔(假定有k個)列寫網(wǎng)孔方程：,Ri1I1+Ri2I2+…+RiiIi+…+RikIk=Iisi=1,2,…,k,3、聯(lián)立求解上面的k個網(wǎng)孔方程，求出網(wǎng)孔電流I1，I2，…，Ik,4、根據(jù)各個支路的連接位置，利用網(wǎng)孔電流求出所需的支路電 流；根據(jù)支路的特性確定支路電壓。,2-3 網(wǎng)孔電流分析法（續(xù)4）,網(wǎng)孔電流法分析過程：,31,Ex：求電路各電源功率。,將電路中

19、電流源支路變換,網(wǎng)孔1：(1+10+1)I1-I2-I4=10網(wǎng)孔2： -I1+(1+2+2)I2-2I3 -2I4 =1網(wǎng)孔3： -2I2+(2+4+4)I3-4I4=0網(wǎng)孔4： -I1-2I2 -4I3 +(1+2+4+10)I4=-1,解方程得,I1=0.8773A；I2=0.4534A；I3=0.1205A；I4=0.07448A,電源功率：,P1A=-1?10(1-I1 )= - 1.227W；P0.5A=-0.5?2

20、(0.5-I2 +I4) =-0.121W,對四個網(wǎng)孔電流設(shè)定如圖，,列寫網(wǎng)孔方程：,2-3 網(wǎng)孔電流分析法（續(xù)5）,32,2.4 結(jié)點(diǎn)電壓分析法,結(jié)點(diǎn)電壓法：元件特性將支路電壓和電流聯(lián)系起來，支路電流可以用支路電壓來表示。每條支路都接在兩個結(jié)點(diǎn)之間，因此，支路電壓可以表示為結(jié)點(diǎn)電位的差。,參考結(jié)點(diǎn),,結(jié)點(diǎn)電壓（各結(jié)點(diǎn)對參考結(jié)點(diǎn)的電壓）,,支路電壓,,支路電流,結(jié)點(diǎn)電壓只有選定參考結(jié)點(diǎn)才有意義。,33,2.4 結(jié)點(diǎn)電壓

21、分析法（續(xù)1）,在圖示電路中設(shè)d為參考結(jié)點(diǎn)。,獨(dú)立結(jié)點(diǎn)KCL方程為結(jié)點(diǎn)aIad+Iab+Iac=0結(jié)點(diǎn)bIdb+Iab-Ibc=0結(jié)點(diǎn)cIac+Ibc+Idc=0,利用支路特性方程和KVL將各個支路的電流表示成結(jié)點(diǎn)電壓：,Iad=(Ua-US1)/ R1Iab=(Ua- Ub)/ R6Iac=(Ua-Uc-US2)/ R2Ibc=(Ub-Uc)/ R4Idb=(-Ub-US3)/ R3Idc=(-Uc-U

22、S5)/ R5,34,2.4 結(jié)點(diǎn)電壓分析法（續(xù)2）,兩組方程合并、整理得,35,2.4 結(jié)點(diǎn)電壓分析法（續(xù)3）,結(jié)點(diǎn)電壓方程具有如下規(guī)律：,結(jié)點(diǎn)a,結(jié)點(diǎn)b,結(jié)點(diǎn)c,36,2.4 結(jié)點(diǎn)電壓分析法（續(xù)4）,1、Gjj 稱為結(jié)點(diǎn) j 的自電導(dǎo)，它是所有連接到該結(jié)點(diǎn) j 的支路電導(dǎo)之和。,2、Gjn (n≠j) 稱為結(jié)點(diǎn) j 與結(jié)點(diǎn) n 之間的互電導(dǎo)，它是連接在結(jié)點(diǎn) j-n 間的支路電導(dǎo)之負(fù)值，如果兩個非參考結(jié)點(diǎn)之間沒有支路相聯(lián)或只有純

23、電源(理想、受控)支路相連，則互電導(dǎo)為0。一般情況有： Gik = Gki 。,3、IjS 為電路中流進(jìn)結(jié)點(diǎn) j 的電源支路電流(包括受控電源)之和。對于電壓源形式的電源模型，應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏髟葱问降碾娫茨Ｐ停员阌诹袑懡Y(jié)點(diǎn)電壓方程。,每個結(jié)點(diǎn)的方程具有統(tǒng)一的結(jié)構(gòu) (對結(jié)點(diǎn) j )：,37,2.4 結(jié)點(diǎn)電壓分析法（續(xù)5）,結(jié)點(diǎn)電壓法分析過程：,1、選取參考結(jié)點(diǎn)；其他結(jié)點(diǎn)標(biāo)號1~N-1；將含源支路轉(zhuǎn)化為電流源與電導(dǎo)并聯(lián)的形式(熟練后可不轉(zhuǎn)化

24、)。,2、對參考結(jié)點(diǎn)以外的其他各個結(jié)點(diǎn)列寫結(jié)點(diǎn)電壓方程：,Gj1U1+Gj2U2+…+GjjUj+…+GjN-1UN-1=Ijsj=1, 2,…, N-1,3、聯(lián)立求解上面的N-1個結(jié)點(diǎn)電壓方程，求出結(jié)點(diǎn)電壓U1，U2，…，UN-1,4、根據(jù)各個支路的連接位置，利用結(jié)點(diǎn)電壓求出所需的支路電壓；根據(jù)支路的特性確定支路電流。,38,2.4 結(jié)點(diǎn)電壓分析法（續(xù)6）,參考結(jié)點(diǎn)和結(jié)點(diǎn)編號如圖，列寫結(jié)點(diǎn)電壓方程。,圖示電路含有5個結(jié)點(diǎn)，

25、8條支路。如果用支路電流法求解要解8個聯(lián)立方程。用結(jié)點(diǎn)分析法求解電源功率。,39,2.4 結(jié)點(diǎn)電壓分析法（續(xù)7）,結(jié)點(diǎn) 1：(1+0.1+0.1)U1-U2-0.1U4=1結(jié)點(diǎn) 2： -U1+(1+1+0.5)U2-0.5U3=-0.5結(jié)點(diǎn) 3： -0.5U2+(0.5+0.5+0.25)U3-0.25U4=0.5結(jié)點(diǎn) 4： -0.1U1-0.25U3+(0.1+0.25+0.25)U4=0,解方程得各結(jié)點(diǎn)電壓：,U1=1.22

26、67VU2=0.4239VU3=0.6659VU4=0.4819V,計算電源功率：,P1A= -1?U1= -1.2267W，P0.5A=0.5?(U2-U3) = -0.121W,40,2.4 結(jié)點(diǎn)電壓分析法（續(xù)8）,用結(jié)點(diǎn)電壓法求圖示電路中電阻R3的功率。,已知電路元件參數(shù)為,1、設(shè)定參考結(jié)點(diǎn)，對非參考結(jié)點(diǎn)標(biāo)號,①,②,2、列結(jié)點(diǎn)方程組：,結(jié)點(diǎn)1,結(jié)點(diǎn)2,3、解方程,4、計算功率,41,2.4 結(jié)點(diǎn)電壓分析法（續(xù)9）,彌爾

27、曼定理 當(dāng)電路中只含有2個結(jié)點(diǎn)時，可以直接寫出結(jié)點(diǎn)電壓的求解公式。,42,2.5 電路定理,2.5.1 疊加定理2.5.2 替代定理2.5.3 等效電源定理2.5.4 最大功率傳輸定理,43,2.5.1 疊加定理,考慮下面的電路，現(xiàn)在要確定響應(yīng)電壓U,利用等效電路的方法，我們很容易得到：,響應(yīng)包括兩個部分，分別與電路中的兩個理想電源成正比。,44,2.5.1 疊加定理（續(xù)1）,我們現(xiàn)在再作另一種考慮，讓電路中只

28、保留一個理想電源。,保留電壓源US 時,,保留電壓源IS 時,比較直接分析的結(jié)果有,45,2.5.1 疊加定理（續(xù)2）,一般地，線性含源電路中若含有多個理想電源，US1 , US2, …, USN； IS1, IS2, …, ISM ，則電路的響應(yīng)是所有理想電源共同作用的結(jié)果。,由于電路的線性，求解電路響應(yīng)的方程組必為線性方程組。因此，求解的結(jié)果具有下面形式：,其中的每一項(xiàng)恰為電路只保留一個理想電源（其他理想電源置零）時的響應(yīng)。,46

29、,2.5.1 疊加定理（續(xù)3）,疊加定理：在任何線性電路中，當(dāng)有多個理想電源共同激勵時，電路的總響應(yīng)可以分解成各個理想電源單獨(dú)激勵電路時產(chǎn)生的響應(yīng)之和（疊加）。,應(yīng)用疊加定理，電路的總響應(yīng)可以通過分別求解每個獨(dú)立電源單獨(dú)激勵的響應(yīng)，然后疊加起來。在求解每個獨(dú)立電源單獨(dú)激勵的響應(yīng)時，其他獨(dú)立電源必須置0，即獨(dú)立電壓源用短路代替、獨(dú)立電流源用開路代替，只保留激勵獨(dú)立電源一個。疊加定理對電路理論的貢獻(xiàn)還在于，不同信號源作用于電路時，電路

30、響應(yīng)中的不同成分可以分開分析。這是電路頻率分析的理論基礎(chǔ)。,47,2.5.1 疊加定理（續(xù)4）,已知：E1=5V，IS=1A，R1=4?，R2=20 ? ，R3=3 ? ，R4=3 ? 。用疊加定理求電阻R4中的電流。,電壓源單獨(dú)激勵,,I’,電流源單獨(dú)激勵，,I”,總響應(yīng),48,2.5.2 替代定理,電路中的一個二端網(wǎng)絡(luò)N1（可以是一條簡單支路，也可以是一個電路部分）與電路N構(gòu)成了具有唯一解的集中參數(shù)電路，如圖所示假定：端口電壓、

31、電流為u0和i0，說明N和N1的端口電壓電流關(guān)系曲線相交于工作點(diǎn)Q(u0, i0)。,49,2.5.2 替代定理（續(xù)1）,二端網(wǎng)絡(luò)的端口電壓、電流之間受到本身特性約束，相互不獨(dú)立，只要N保持不變，工作點(diǎn)上電壓和電流就不能任意變化。替代：用另一個二端電路結(jié)構(gòu)N’1替代N1，且保證替代后的N’1電壓電流關(guān)系特性曲線過Q點(diǎn)，則N的內(nèi)部工作就不會改變。,,50,2.5.2 替代定理（續(xù)2）,N’1采用最簡單的替代結(jié)構(gòu)——電壓源或電流源普遍適

32、用的替代定理：如果N1的端口電壓電流u0和i0已知，則用（1）數(shù)值為的u0電壓源或（2）數(shù)值為i0的電流源替代N1，電路其余部分N的各處工作狀態(tài)不會改變。替代定理與等效電路的區(qū)別： 替代定理是在電路固定的前提下，替代一個已知端口電壓電流的分支，對其他部分進(jìn)行分析； 等效電路并不要求被替換的部分端口電壓電流已知，兩者的等效可以適用于各種電路結(jié)構(gòu)中，并不局限于固定的電路。,51,2.5.2 替代定理（續(xù)3

33、）,在圖示電路中，已知電流I=0.2A，求電阻R的電阻值。,將已經(jīng)知道端口電流的電阻R用電流源替代，如圖,利用疊加定理可以得到,,結(jié)果與原電路一致電阻R=U/I=20?。,52,2.5.2 替代定理（續(xù)4）,替代定理在電子技術(shù)中的一個典型應(yīng)用是在一些關(guān)鍵的電路測試點(diǎn)標(biāo)注出正常工作時的電壓電流值，直接在測試點(diǎn)注入信號（即用電源替代）的方法，逐級排查電子系統(tǒng)中的故障位置。,53,2.5.3 等效電源定理,在復(fù)雜電路中，如果我們只需要計算某

34、一條支路的電壓或電流時，常常使用等效電源的方法（戴維寧定理和諾頓定理合稱等效電源定理）分析電路。分析電路時將待求支路從電路中分離出來，其余的部分電路（二端網(wǎng)絡(luò)）可視為待分析支路的等效電源。,54,2.5.3 等效電源定理（續(xù)1）,戴維寧定理定理的表述：任意線性含源二端電阻網(wǎng)絡(luò)，其端電壓與端電流之間滿足線性代數(shù)關(guān)系，等效為一個理想電壓源與一個電阻的串聯(lián)組合。,,戴維寧定理,其中，UOC為端口開路時的端電壓，稱為開路電壓；RO為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部

35、理想電源全部置0后的等效電阻，稱為內(nèi)阻。,55,2.5.3 等效電源定理（續(xù)2）,ISC：二端網(wǎng)絡(luò)的短路電流,,戴維寧定理,,,諾頓定理,兩種電源模型的互相轉(zhuǎn)換,等效的傳遞性,諾頓定理,56,2.5.3 等效電源定理（續(xù)3）,等效電源定理的應(yīng)用等效電源定理只適用于線性電路。在電路分析中，等效電源定理主要用在兩個方面將負(fù)載（響應(yīng)端）以外的其他線性電路部分用等效電路替代，使分析簡化。如果電路中只有一個非線性元件，將除非線性元件以外

36、的電路部分用等效電路替代使電路成為一個單回路簡單電路，便于分析。等效電路的獲得是定理應(yīng)用的前提，等效電路參數(shù)的求取是一個重點(diǎn)內(nèi)容。,第57頁,第57頁,2.5.3 等效電源定理（續(xù)4）,等效電源參數(shù)UOC 和R0的確定方法有三種：二步法、一步法、測量法二步法求解等效電源參數(shù)計算開路電壓UOC或短路電流ISC將需要確定參數(shù)的二端網(wǎng)絡(luò)開路或短路，并視為一完整電路，分析其在端口處的電壓（開路時）或電流（短路時）。確定等效電源內(nèi)阻R0

37、首先將網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的所有獨(dú)立電源置零，即電壓源用短路代替，電流源用開路代替，對剩余的電阻網(wǎng)絡(luò)作等效變換，確定等效內(nèi)阻數(shù)值。如果電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，等效變換比較困難，可以分別求出開路電壓和短路電流，然后用下式確定等效內(nèi)阻：,58,2.5.3 等效電源定理（續(xù)5）,在圖示電路中求：I=？,解：,用戴維寧定理,,+UOC_,（2）求：R0,（1）求開路電壓UOC,59,2.5.3 等效電源定理（續(xù)6）,一步法求解等效電源參數(shù),I=I0- gU,

38、則,或,U=U0-rI,具體求解方法可選擇支路電流法或結(jié)點(diǎn)電壓法。,則,在網(wǎng)絡(luò)N的外接端施加一個任意電壓源U，然后求出電流響應(yīng)I,60,2.5.3 等效電源定理（續(xù)7）,測量法確定等效電源參數(shù),我們對端口的電壓或電流作兩次不同環(huán)境的測量，得到網(wǎng)絡(luò)外特性曲線的兩個點(diǎn)。,調(diào)節(jié)外接電阻值R，測量得兩組結(jié)果,端電壓,電阻值R,端電流,,,二端網(wǎng)絡(luò)外特性為,則由測量結(jié)果可得,61,2.5.4 最大功率傳輸定理,對于一個線性有源二端網(wǎng)絡(luò)，接在它兩端

39、的負(fù)載電阻不同時，從二端網(wǎng)絡(luò)傳遞給負(fù)載的功率也不同。,將線性有源二端網(wǎng)絡(luò)用戴維寧或諾頓等效電路代替,62,2.5.4 最大功率傳輸定理（續(xù)1）,二端網(wǎng)絡(luò)傳遞給負(fù)載的功率（負(fù)載吸收的功率）,當(dāng)?shù)刃щ娫磪?shù)確定時，負(fù)載獲得的功率與負(fù)載電阻值呈二次函數(shù)關(guān)系，存在一個極值，我們現(xiàn)在來確定這個極值點(diǎn)，,,令,得唯一極大值點(diǎn)為RL=R0 ，最大功率,,且,最大功率傳輸定理：若（等效）電源參數(shù)確定（US和R0），當(dāng)且僅當(dāng)負(fù)載電阻RL= R0時負(fù)載

40、從電源（電源傳輸給負(fù)載）獲得最大功率,63,2.5.4 最大功率傳輸定理（續(xù)2）,例： 在圖示電路中，若電阻R可變，問R等于多大時，它才能從電路中吸取最大功率？并求此最大功率。,利用電源等效變換可以獲得a-b左側(cè)等效電源的參數(shù)（ 戴維寧等效電路）。,64,2.5.4 最大功率傳輸定理（續(xù)3）,,當(dāng),,,,,65,第二章小結(jié),各種分析方法的靈活運(yùn)用電路定理的運(yùn)用,作業(yè)：3，4，6，7，8，9，11，15，16，19，24，27,66