第_9_讲_电压源与电流源及其等效变换

伏安特性
U
E
IRO
I
Ro越大
斜率越大
恒压源中的电流由外电路决定 Ia
E
+ _
Uab
2 R1
R2
2
b
例1 设: E=10V
则： 当R1接入时 ： I=5A 当R1 R2 同时接入时： I=10A
恒压源特性小结 Ia
+
E_
R
b
Uab
IE R
恒压源特性中不变的是：_____E________
恒压源特性中变化的是：_____I________
（3）输出电压由外电路决定。 （4）理想电流源不能开路，不能串联使用。
2. 实际电流源
电 流 源 模 型
IS
Ia
Uab RO
b
I IS Uab Ro
Uab
RO
外 特
性
Is I
RO越大
特性越陡
恒流源两端电压由外电路决定
I
Is
UR
例2 设: IS=1 A
则: R=1 时， U =1 V R=10 时， U =10 V
பைடு நூலகம்
恒压源与恒流源特性比较
恒压源
恒流源
I
a
不 变
_+E
Uab
Uab = E
（常数）
Is
量
b
Ia
Uab b
I = Is
（常数）
Uab的大小、方向均为恒定， I 的大小、方向均为恒定，
外电路负载对 Uab 无影响。 外电路负载对 I 无影响。
输出电流 I 可变 -----
变
化
I 的大小、方向均
量
由外电路决定
___外__电__路__的__改__变____ 会引起 I 的变化。
I 的变化可能是 ___大__小__ 的变化，
或者是_______ 的方变向化。
二、电流源
1.理想电流源 （恒流源)
RO= 时的电流源
I
a
Uab
伏
Is
Uab
b
安
I
特 性
IS
特点
（1）输出电流恒定。
（2）理想电流源内阻为无穷大（ RO= ）。
+ -
E U1
VCVS
I2 g U1
+ -
E r I1
VCCS
CCVS
I2 I1
CCCS
受控源电路的分析计算
一般原则：
电路的基本定理和各种分析计算方法仍可 使用，只是在列方程时必须增加一个受控 源关系式。
例6
电路参数如图所示 ED= 0.4 UAB
求：I1、 I2
解：根据节点电位法
I1 2 A 2
端电压Uab 可变 -----
Uab 的大小、方向
均由外电路决定
三、电压源与电流源的等效变换
I
+
Ro
+
U
Us
－
－
I+
Is
Ro
U
－
电压源与电流源对外电路等效的条件为：
U s Is Ro 或
Is
Us Ro
且两种电源模型的内阻相等。
等效变换的注意事项：
(1) “等效”是指“对外”等效（等效互换前后对外伏 --安特性一致），对内不等效。
恒流源特性小结
a
I
Is
Uab R
U ab I s R
b
理想恒流源两端
可否被短路？
恒流源特性中不变的是：_______I_s _____ 恒流源特性中变化的是：_____U__a_b_____
___外__电__路__的__改__变____ 会引起 Uab 的变化。
Uab的变化可能是 ____大__小_ 的变化， 或者是 _______的变方化向。
RO +
E-
Ia
Uab
b
I' a
IS
RO'
b
（RO不消耗能量） 对内不等效 （RO‘消耗能量）
(2)恒压源和恒流源不能等效互换。
+
E-
Ia
Uab
b
I' a
IS
b
(3)电源等效互换时，恒压源 E 与电源内阻 R0的串 联，恒流源 IS 与电源内阻 R0 的并联，且转换前 后 E 与 Is 的方向保持不变。
不同点：独立电源的电动势或电流是由非电 能量提供的，其大小、方向和电路 中的电压、电流无关； 受控源的电动势或输出电流，受电 路中某个电压或电流的控制。它不 能独立存在，其大小、方向由控制 量决定。
受控源分类
压控电压源 压控电流源 流控电压源
U1
+ -
E
U1
I1
I2
+E
-
流控电流源 I1
I2
E U1 I2 g U1 E r I1 I2 I1
2A 10Ω 5Ω
－
(a)
(b)
5 I2 10 5 3 1A
I1 I2 2 1 2 1A
I2
3A 10Ω 5Ω
(c)
四、受控源
受控源：电压或电流受电路中其他部分的电压或电流控制。
ic
ib
C
BE
ib rbe
ic= ib
三极管
独立源和非独立源的异同
相同点：两者性质都属电源，均可向电路 提供电压或电流。
例4 将图（a）中的电流源转化为等效电压源，并画出其等效电路。
解： VS I S RS 10ｍ A1.0 ＝10V
内阻相等。 所以等效电路如图（b）
例5 用电源模型等效变换的方法求图（a）电路的电流I1和I2。
解：将原电路变换为图（c）电路，由此可得：
I2
I1
5Ω
2A 10Ω +
5V
I2
1A
6、受控源的类型 （1）电压控制电压源（VCVS） （2）电流控制电流源（CCVS） （3）电压控制电流源（VCCS） （4）电流控制电流源（CCCS）
作 业：
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电压源与电流源 及其等效变换
制作：浙江广厦建设职业技术学院 信息与控制工程学院
电路元件主要分为两类： a) 无源元件—电阻、电容、电感。
b) 有源元件—独立源、受控源 。
• 独立电源是指不受外电路的控制而独立存在的电源; • 受控电源是指它们的电压或电流受电路中其他部分的电压 或电流控制的电源。
任何一个实际电源（不论是独立电源还是受控源）在进行电路分析时， 都可以用一个电压源或与之等效的电流源来表示。
RO +
E-
Ia
Uab
b
I' a
IS
RO'
b
(4)只要一个电动势为E的理想电压源和某个电阻R串
联的电路，都可以化为一个电流为IS 的理想电流 源和这个电阻并联的电路。
例3 将图8中的电压源转化为等效电流源，并画出等效电路。
解:
IS
VS RS
100V 47
2.13 A
内阻相等。 所以图9所示即为等效电路。
一、电压源
1.理想电压源 （恒压源）
RO= 0 时的电压源
Ia
Uab
+
E_
Uab
E
b
伏安特性 I
特点：
（1）理想电压源的端电压恒定。
（2）电源内阻为 “RO= 0”。
（3）电源中的电流由外电路决定。 （4）理想电压源不能短路，不能并联使用。
2. 实际电压源
电压源模型
I
RO
+
U
E
-
U E IRo
Es + 20V -
R1 R3
2A
R2 1
Is
B
I2
+ _ ED
设 VB = 0，即选择节点电压方向从A到B
则：
VA
1 R1
1 R2
ES R1
IS
ED R2
ED 0.4VA
解得： VA 15 V
I1
20 15 2
2.5A
I2 I1 I S 2.5 2 4.5A
小结：
1、实际电压源是一个理想电压源和内阻的串联；实际电流源是一个理 想电流源和内阻的并联。
2、电压源与电流源的等效条件：IS=E/RO， RO=RO 3、理想电压源和理想电流源相串联时等效为电流源；相并联时等效为 电压源。 4、受控电压源的电压或授控电流源是受电路中其他部分的某个电压或 电流控制的。
5、控制量为零时，受控源的电压或电流也等于零。此时受控电压源 相当于短路，受控电流源相当于开路。