理论教育 受控源(非独立电源)的应用与优化

受控源(非独立电源)的应用与优化

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:由于它们的电压或电流是另外一条支路上的电压或电流的函数,或者说,受另外一条支路电压或电流的控制,所以这类电源称为受控源或非独立电源。图1-72受控源电路符号受控电压源;受控电流源图1-73电流控制的电流源2.电压控制的电流源电压控制的电流源如图1-74 所示。受控电流源的电流为式表明,受控电流源电流的大小和方向受到其控制量电压u1的控制,其中控制系数g 称为转移电导,单位为S(西门子)。

受控源(非独立电源)的应用与优化

独立电源(电压源和电流源)可以产生电压或电流,且电压和电流由其本身决定,不受任何变量的控制,即它们是“独立”的。但是,在电子电路中广泛应用的各种晶体管运算放大器等多端器件的电压或电流受到其他端子电压或电流的控制。由于它们的电压或电流是另外一条支路上的电压或电流的函数,或者说,受另外一条支路电压或电流的控制,所以这类电源称为受控源或非独立电源。受控源反映了电路中某处的电压或电流与另一处的电压或电流的控制关系。受控源电路符号通常用菱形表示,如图1-72 所示。 

受控源根据控制量不同可以分为4 种类型:电流控制的电流源(CCCS)、电压控制的电流源(VCCS)、电压控制的电压源(VCVS)和电流控制的电压源(CCVS)。

1.电流控制的电流源(CCCS)

电流控制的电流源如图1-73 所示。受控电流源的电流为

式(1-63)表明,受控电流源电流的大小和方向受到其控制量电流i1的控制,其中控制系数β 称为电流控制系数,无量纲

图1-72 受控源电路符号

(a)受控电压源;(b)受控电流源

图1-73 电流控制的电流源

2.电压控制的电流源(VCCS)

电压控制的电流源如图1-74 所示。受控电流源的电流为

式(1-64)表明,受控电流源电流的大小和方向受到其控制量电压u1的控制,其中控制系数g 称为转移电导,单位为S(西门子)。

3.电压控制的电压源(VCVS)

电压控制的电压源如图1-75 所示。受控电压源的电压为

式(1-65)表明,受控电压源电压的大小和方向受到其控制量电压u1的控制,其中控制系数μ 称为电压控制系数,无量纲。

4.电流控制的电压源(CCVS)

电流控制的电压源如图1-76 所示。受控电压源的电压为

式(1-66)表明,受控电压源电压的大小和方向受到其控制量电流i1的控制,其中控制系数r 称为转移电阻,单位为Ω(欧姆)。

图1-74 电压控制的电流源

图1-75 电压控制的电压源

当受控源的控制系数为常数时,称为线性受控源,反之,称为非线性受控源。(www.daowen.com)

由以上分析可知:

(1)独立电源的电压(或电流)由电源本身决定,与电路中其他电压、电流无关,而受控源的电压(或电流)由其控制量决定;

(2)独立电源在电路中起“激励”作用,在电路中产生电压、电流,而受控源只反映输出端与输入端的受控关系,在电路中不能作为“激励”。

【例1-16】 如图1-77 所示的电路中,R1=5 Ω,R2=10 Ω,求各元件的功率

图1-76 电流控制的电压源

图1-77 例1-16 电路

解:图1-77 中受控电流源的电流为0.5i1,结点a的KCL 方程为

对左边网孔列KVL 方程为

联立求解可得

电压源两端电压与其上电流为非关联参考方向,其发出的功率为

故实际发出功率为40 W。

电阻R1吸收的功率为

故实际吸收功率为20 W。

电阻R2吸收的功率为

故实际吸收功率为10 W。

受控电流源两端电压为

受控电流源端电压u 与其电流参考方向为关联参考方向,其吸收功率为

故实际吸收功率为10 W。

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