受控源及电路分析

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电路分析基础受控源

§1-7 受控源
北京邮电大学电子工程学院
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内容提要
基本概念理想受控源模型几点说明
X
1.基本概念
受控源(controlled source)是由某些电子器件抽象而来的一种电
源模型，这些电子器件都具有输出端的电压或电流受输入端的
电压或电流控制的特点。像晶体管、变压器、运算放大器等电
子器件都可以用受控源作为其电路模型。
对T型网络有：
u12 R1i1 R2i2
i1
R1 R2
R3 u12 R2 R3
R3 R1
R1 R2
R2 u31 R2 R3
R3 R1
u23 R2i2 R3i3
i2
R1 R2
R1 u23 R2 R3
R3 R1
R1 R2
R3 u12 R2 R3
R3 R1
i1 i2 i3 0
对Π型网络有：
已知 30 ，求 u o u s 。
解：i1
5
us 10
us 15
u o i1 1 0 0 3 0 1 u 5 s 1 0 0 2 0 0 u s
uo us 200
i1 us
5 b
10
e
c
+
100 uo
i1
-
X
例题2 如图所示电路中，已知 is 7A ，r0.5，
求受控源的功率。
X
例题2
求图示单口网络的输入电阻
R
。
i
解：i u 2 i RL u
Ri i RL
u i
RL
i A+
u
RL
B-
2i
结论：对于不含独立源但含有受控源的单口网络可以等效为一个电阻，而且等效电阻还可能为负值。

运用戴维南定理对含受控源电路的求解及分析

运用戴维南定理对含受控源电路的求解及分析
戴维南定理是一个非常重要的电路理论，它能够帮助我们更好地理解和求解含
受控源电路。

戴维南定理于1881年由英国物理学家格雷厄姆·戴维南提出，他在
提出该定理之前，研究了多个电路问题，并提出了多条准确而可行的电路模型。

戴维南定理主要用于求解含受控源电路，其原理是将该电路中的所有受控源都
替换成等效的电路模型，然后对该等效模型的每一部分及其连接管脚的电流进行求解。

定理的适用范围，在除使用两个以上的受控源时，要求将受控源当做“全受控”，而且所有的控制支路的阻抗值要相等，才能获得正确的结果。

由于戴维南定理的建模方法重点在于受控源的替换，我们只需要留意该电路中
只控源的供电管脚下的电压波形，然后确定首先要替换的管脚，以及其等效电路模型，就可以开始进行求解。

如果发现电路中的受控源的管脚接头有多个也无所谓，只需要按照从管脚起始处开始检测，然后依次替换其它位置的管脚即可。

同时，我们在使用戴维南定理求解电路时，一定要注意不要弄错模型的管脚电压，因为如果电压正负搞错，就会影响最终结果。

此外，还可以把电路中受控源的极性改变，它们之间的流动方向也会随之发生变化，因此这也是一个很有用的技巧。

从上面讨论可以看出，使用戴维南定理求解含受控源电路，不仅可以检测出电
路中的每一部分的电流，而且还可以很好地分析电路的行为特性，从而为研究人员分析电路给出一系列有用的参数，助力提升电路设计和调试的效率。

第4章受控源电路的分析方法

Z1 + Zm I2 _
I1 +
E_
I2
I3
Z2 +
Z3
Zm I1 _
解：（1）基尔霍夫定律
I1 I2 I3 E Z1I1 ZmI2 Z2I2 ZmI1 0
ZmI1 Z2I2 Z3I3 0
Z1 + Zm I2 _
I1 +
E_
I2
I3
+ Z2 U Z3
Zm I1 _
（2）结点电压法
R5
ID 2
U AB
1
9 UD 66 6 11
6
1 8
9
I1
I1
6 A 4
I1
U
U AB 6
9
1 8
9
I1
6
I1 1.3A
R1
R3
U+ _
R2 1
9V
B
2
+
_ UD
原则3：
运用戴维南定理和诺顿定理时，受控源和控制量需同时划为变换部分，并在求输入电阻时，保留受控源，用外加电压法求。
例4：已知E=10V，IS=2A，R1=20Ω，R2=30Ω， R3=40Ω，RL=20Ω。
控制量： i1 I1
受控量： u2 U2
+
i1 I1
_
+
_ u2 U2
(c) CCVS
受控元件参数：转移阻抗或转移电阻 Zm rm
受控量与控制量的关系： u2 rmi1 U2 ZmI1
实例：有互感作用的成对电感元件
控制量： i1 I1
受控量： i2 I2
i1 I1
i2
R2
0.5u1

电路分析第一章第7,8节电压源、电流源和受控源

i1 + u1 -
+ - µu1
(a) VCVS
+ u2 -
+ u1 -
+ - ri1 (b)CCVS
+ u2 -
电压控制电压源(VCVS) 电压控制电压源 u1 ── 控制量；控制量；
电流控制电压源(CCVS) 电流控制电压源 i1 ── 控制量；控制量；
u2 ── 受控量；受控量； u2 ── 受控量；受控量； u2 = ri1 u2 = µu1 µ ── 控制系数 r ── 控制系数转移电阻， (电压放大系数，无量纲 (转移电阻，量纲 ) 电压放大系数，电压放大系数无量纲) 转移电阻
U
i
+ u R
3.功率+ 功率
IS
+
U IS
关联参考方向下关联参考方向下 P吸=ISU P发=－ISU
非关联参考方向下非关联参考方向下 P发=ISU P吸= － ISU
例: +
5V
计算图示电路各元件的功率。计算图示电路各元件的功率。
i
iS
2A
解: u
i = −2A
_
_
满足：（）＝P（满足：P（发）＝（吸）
i2 + u1 -
i1
i2
gu1
βi1
(c) VCCS 电压控制电流源(VCCS) 电压控制电流源 u1 ── 控制量；控制量； i2 ── 受控量；受控量； i 2 = gu1 g ── 控制系数 (转移电导，量纲转移电导，转移电导量纲S)
(d) CCCS 电流控制电流源(CCCS) 电流控制电流源 i1 ── 控制量；控制量； i2 ── 受控量；受控量； i 2 = βi1

浅谈含受控源电路的分析

浅谈含受控源电路的分析通信与信息工程学院电子信息工程12班B13011202~B13011207含有受控源网络的分析是现代网络理论的一个重要内容，受控源多端耦合的特性决定了电路分析、计算的复杂化。

对线性时不变电路中受控源的处理，利用受控源的“电阻性”和“有源性”依据线性电路的叠加定理和齐次性定理，把受控源等效成独立电源和电阻的串联组合成单个电阻，从而把含有受控源的电路变换成不含受控源电路的方法，该方法可简化一些电路的分析计算过程。

另外，还可以通过受控源控制量的等效变换，巧妙地简化解题过程。

◆将受控源当作独立源处理的基本分析方法此分析方法较适用于选用回路电流法或节点电压法分析计算含有受控源的电路问题中，即根据回路法，节点法等建立方程时把受控源当作独立源对待，但需列写被控制量与控制量关系的增补方程。

【例1】：试用节点电压法求图1中的电压U。

解：把CCVS视作独立源处理，列写节点电压方程如下：Un1=－5（1+2+2）Un2－2Un1－Un3=0Un3=－5I增补方程：I=－2Un2U=－2V。

对于受控源在叠加定理中的应用，教材中多把其视作电阻元件保留在电路中，而不看做独立电源，这是因为受控源本身不直接起激励作用。

其实，在叠加定理中把受控源看作是独立源单独作用，仍可以作为一种有效地解题方法。

但必须注意，受控源单独作用时控制量必须是控制源和受控源共同作用的结果，此时的受控源应看成是以控制量为变量的未知电源。

可以看出把受控源看做独立电源处理，分电路求解过程得以简化。

但须注意，受控源单独作用时控制量必须是独立源和受控源共同作用的结果。

◆受控源的等效变换法根据受控源在电路中所表现出的“电源性”和“电阻性”及其控制量所在支路的位置不同，把受控源等效成单个电阻，其阻值为负时说明对外发出功率。

或者将受控源等效成独立电源和电阻的串联形式，使等效后的电路不含受控源，从而简化计算。

此方法应用在叠加定理，戴维南（诺顿）定理及求单端口网络等效电阻时效果较好。

受控源电路分析

受控源电路分析电子电路学是电子信息类专业中的一门重要课程，其中受控源电路是电子电路学中的重要内容之一。

本文将对受控源电路进行深入分析，包括基本原理、常见电路的特点与应用等。

一、基本原理受控源电路是指通过对电流或电压的控制来控制电路中其他元件的电流或电压的电路。

在受控源电路中，常见的受控源有电流控制电压源（CCVS）、电压控制电流源（VCIS）、电流控制电流源（CCCS）和电压控制电压源（VCVS）。

1. 电流控制电压源（CCVS）：受控电路中的电流可以通过外部电路对其电压进行控制。

例如，一个三端元件可以通过控制其两个端口之间的电压来控制其第三个端口的电流。

2. 电压控制电流源（VCIS）：受控电路中的电流可以通过外部电路对其电压进行控制。

与CCVS相反，VCIS允许通过控制电压来控制其他器件中的电流。

3. 电流控制电流源（CCCS）：受控电路中的电流可以通过外部电路对其电流进行控制。

换句话说，通过调整受控电路中的电流，可以控制其他元件中的电流。

4. 电压控制电压源（VCVS）：受控电路中的电压可以通过外部电路对其电压进行控制。

与CCCS相反，VCVS允许通过控制电压来控制其他元件中的电压。

二、常见电路的特点与应用1. 压控振荡器（VCO）电路压控振荡器是一种特殊的受控源电路，其输出频率可以通过输入电压的变化来控制。

VCO电路在无线通信系统及频率合成器中得到广泛应用，能够生成可调节的信号频率。

2. 差分放大器电路差分放大器由两个受控源电路构成，其输入信号分别作用于两个输入端口，输出为两个输入之差的放大倍数。

差分放大器用于信号处理、滤波和增益放大等应用。

3. 运算放大器电路运算放大器（Op-Amp）是一种常用的受控源电路，具有高增益、高输入阻抗和低输出阻抗等特点。

它在模拟电路中被广泛用于信号放大、滤波、积分和微分等应用。

4. 电流镜电路电流镜是一种利用受控源电路实现电流复制功能的电路。

通过调整镜像电流源的电流大小，可以达到对电流进行精确复制的目的。

含受控源的电路分析

得到
u (10)i 20V
求得单口VCR方程为 1 i u 2A 或 u (10)i 20V
10
以上两式对应的等效电路为 10电阻和 20V电压源的串联，如图(b)所示，或10电阻和2A电流源的并联，如图(c)所示。
三、含受控源电路的等效变换独立电压源和电阻串联单口可以等效变换为独立电流源和电阻并联单口网络。
例如：
图(a)所示的晶体管在一定条件下可以用图(b)所示的模型来表示。这个模型由一个受控源和一个电阻构成，这个受控源受与电阻并联的开路的控制，控制电压是ube，受控源的控制系数是转移电导gm。
图2－34
图2－34
图(d)表示用图(b)的晶体管模型代替图(c)电路中的晶体管所得到的一个电路模型。
图2－35 解: 设想在端口外加电流源i，写出端口电压u的表达式
u u1 u1 ( 1)u1 ( 1) Ri Roi
求得单口的等效电阻
由于受控电压源的存在，使端口电压增加了u1=Ri，导致单口等效电阻增大到(+1)倍。若控制系数=-2，则单口等效
u Ro ( 1) R i
解：先将受控电流源3i1和10电
图2－40
阻并联单口等效变换为受控电压源
30i1和10电阻串联单口，如图(b) 所示。由于变换时将控制变量i1丢
失，应根据原来的电路将i1转换为
端口电流i 。
根据 KCL方程
i i1 3i1 0
求得
即
i1 0.5i
30i1 15i
得到图(c)电路,写出单口VCR方程
如图(b)所示。
将2和3并联等效电阻1.2和受控电流源0.5ri并联，等效变换为1.2电阻和受控电压源0.6ri 的串联，如图(c)所示。

2.5受控源及含受控源电路的分析

本节小结 1、含受控源电路的分析与独立源电路基本相同，不同点是应用叠加定理时受控源不能单独作用 2、含受控源和电阻的二端电路可等效为一个电阻 3、含独立源、受控源和电阻的二端电路，等效为一个电压源和一个电阻的串联 4、含受控源电路的等效电阻需采用外加电源法或短路电流法求解
课堂练习： 1、求下图所示电路的戴维宁等效电路
U T R 1 (1 )R 2 I T
RO UT R 1 (1 )R 2 IT
I I T
原电路的戴维宁等效电路
RO
+ U OC I
R3
U OC I S (R 1 R 2 ) U S I R O R 3 R 1 R 3 (1 )R 2
对三极管的输入回路，有
+ U -
I
Ib rbe
β Ib
RC RE Ie
RB
E
( I I b ) RB I b rbe (1 ) I b RE U
RB Ib I R B rbe (1 )R E
二端电路的输入电阻
RB rbe (1 ) RE U rbe (1 ) RE I b I RB rbe (1 ) RE
I1 + U1 -
+ μU 1 -
+ U2 -
+ γ I1 -
+ U2 -
(a) V C V S
I2 + U1 I1
(b) C C V S
I2
gU 1
β I1
(c) V C C S
受控源的四种类型
Hale Waihona Puke (d) C C C SR2 a
R3

受控源电路的研究实验报告

受控源电路的研究实验报告一、实验目的。

本实验旨在通过对受控源电路的研究，掌握受控源电路的基本原理、特性和应用，加深对电路原理的理解，提高实验操作能力。

二、实验原理。

受控源电路是由电压或电流作为输入信号控制的源。

常见的受控源电路有电压控制电压源（VCVS）、电流控制电流源（CCCS）、电压控制电流源（VCCS）和电流控制电压源（CCVS）四种。

其中，VCCS和CCCS是最常用的两种受控源。

在本实验中，我们将重点研究VCCS和CCCS电路。

VCCS是由一个电压控制的电流源组成，其输出电流与输入电压成正比；CCCS是由一个电流控制的电流源组成，其输出电流与输入电流成正比。

通过对这两种电路的研究，我们可以深入了解受控源电路的工作原理和特性。

三、实验内容。

1. 搭建VCCS电路。

首先，我们按照实验指导书上的电路图，搭建VCCS电路。

然后，通过改变输入电压，观察输出电流的变化，并记录数据。

2. 搭建CCCS电路。

接着，我们搭建CCCS电路，并进行相同的实验操作，记录输入电流和输出电流之间的关系。

3. 数据处理与分析。

在实验数据记录完成后，我们将对实验数据进行处理和分析，得出VCCS和CCCS电路的特性曲线，并对实验结果进行讨论和总结。

四、实验结果与分析。

经过实验操作和数据处理，我们得到了VCCS和CCCS电路的特性曲线。

通过分析曲线，我们发现VCCS电路的输出电流与输入电压成正比，而CCCS电路的输出电流与输入电流成正比。

这与理论预期相符合，验证了受控源电路的基本原理。

另外，我们还发现在实际电路中，受控源电路的性能受到电路元件参数和工作环境的影响。

因此，在实际应用中，需要对电路进行合理设计和稳定工作条件的保证。

五、实验总结。

通过本次实验，我们深入了解了受控源电路的基本原理和特性，掌握了搭建和操作受控源电路的方法，并通过实验数据验证了理论知识。

同时，我们也意识到了电路设计和工作环境对电路性能的影响，这对我们今后的工程实践具有重要意义。

用戴维南定理分析含受控源电路的两种求解方法

用戴维南定理分析含受控源电路的两种求解方法戴维南定理是一种用于求解包含受控源电路的方法，可以用来简化电路分析过程。

它基于两个重要的原理：戴维南定理一和戴维南定理二、在本文中，将分析使用戴维南定理解决含有受控源电路的两种方法。

第一种方法是直接应用戴维南定理。

这种方法的核心思想是将受控源看作是独立的源，然后使用戴维南定理对电路进行分析。

具体步骤如下：1.将受控源替换为一个等效的独立源，其大小由受控元件的传输函数决定。

2.对电路进行划分，将分析对象划分为两个不同的部分：一个是受控源所控制的部分，另一个是受控源所控制的部分。

3.对两个部分分别应用戴维南定理进行分析。

对于受控源所控制的部分，把受控源替换为等效独立源，并求解得到电流或电压。

对于受控源所控制的部分，保持原样进行分析。

4.最后，根据受控源的传输函数，利用以上步骤中得到的结果计算出受控源的电流或电压。

这种方法的优点是能够直接应用戴维南定理进行分析，简化了原电路的复杂性。

但是，该方法的缺点是需要进行额外的计算来确定受控源的等效独立源。

第二种方法是使用戴维南定理的回路剪切法。

该方法是将受控源的作用进行回路剪切，然后通过引入未知变量进行分析。

具体步骤如下：1.对电路中的其中一回路进行剪切，将受控源切断。

2.在切断处引入未知变量，例如电流或电压。

3.根据戴维南定理，建立剪切处的电压或电流方程，利用已知条件进行求解。

4.利用未知变量的值，通过受控源的传输函数计算出受控源的电流或电压。

5.重复以上步骤，对每一个回路进行剪切，建立方程并解析。

这种方法的优点是可以直接应用戴维南定理，同时通过引入未知变量对电路进行分析。

而缺点是需要进行多次剪切和建立方程的过程，会增加计算的复杂性。

综上所述，戴维南定理是一种用于分析含有受控源电路的有效方法。

根据具体的电路情况和分析需求，可以选择直接应用戴维南定理或使用回路剪切法进行分析。

无论采用哪种方法，戴维南定理都能够简化电路分析过程，提高分析效率。

来分析含受控源的电路

受控源还可以用于构建放大器和滤波器等模拟电路，以实现信号的放大、滤波和整形等功能。
模拟电路中的受控源应用
01
02
数字电路中的受控源应用
受控源在数字电路中还用于实现触发器和寄存器等时序逻辑电路，以实现信号的存储和传输等功能。
在数字电路中，受控源常被用于实现逻辑门的功能，如与门、或门、非门等。
控制系统中的受控源应用
详细描述
03
在分析含电流控制电压源的电路时，需要特别注意其输入电流的方向和极性，以正确理解其电压输出方向和大小。
总结词
04
电流控制电压源的电压输出方向和大小由输入电流的方向和极性决定。在实际电路中，可以通过测量输入电流和输出电压的大小及方向来确定电流控制电压源的工作状态。
详细描述
电流控制电压源（CCVS）分析
LTSpice
专门用于模拟电路仿真的软件，支持受控源的建模和仿真，具有直观的用户界面和强大的分析功能。
PSpice
由MicroSim公司开发的电路仿真软件，适用于模拟和数字电路的仿真，支持多种受控源的建模和仿真。
电路仿真软件介绍
实验设备与实验步骤
实验设备：电源、电阻、电容、电感、运算放大器、受控源等电子元件及测量仪器。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW ERA
06
结论与展望
受控源电路的重要性和应用前景
受控源电路在电子工程、通信、自动控制等领域具有广泛的应用，如放大器、振荡器、滤波器等。
随着科技的发展，受控源电路在高性能计算、物联网、人工智能等领域的应用前景更加广阔，将为未来的技术革新和产业发展提供重要支撑。
03
含受控源电路的分析实例
电压控制电流源是一种受控源，其输出电流受输入电压控制。

受控源实验报告总结

受控源实验报告总结实验目的：受控源是电子工程中非常重要的一个概念，它可以作为信号源或者模拟源来稳定和控制电路的输入。

本次实验的目的是通过搭建受控源电路，掌握受控源的基本原理，并研究其在电子电路中的应用。

实验步骤：在实验中，我们首先搭建了一个基本的受控源电路。

该电路由一个可调电阻、一个集电极接地的PNP型晶体管以及一个电源组成。

通过调节电阻的阻值，可以改变电路的输入电压，从而控制晶体管的工作状态。

接下来，我们使用示波器观察了电路的输入和输出波形，并记录了各种不同输入电压下的输出情况。

实验结果：在实验中，我们观察到当输入电压较小时，晶体管处于截止状态，输出电压非常接近于零。

随着输入电压的逐渐增大，晶体管逐渐进入饱和状态，输出电压开始出现变化。

当输入电压达到一定值时，晶体管完全饱和并保持稳定的输出电压。

我们还研究了不同电阻值对输出波形的影响。

当电阻较大时，输入电压的变化对晶体管的控制作用较小，输出波形的幅度变化也相对较小。

而当电阻较小时，输入电压的变化对晶体管的控制作用较大，输出波形的幅度变化也较大。

这说明电阻的选择在受控源电路中具有重要的影响。

实验分析：根据实验结果，我们可以得出几点结论。

首先，受控源可以根据输入电压的变化来控制输出电压的稳定性和幅度。

这种特性在电子电路中应用广泛，例如在运放电路中，受控源被用来控制放大倍数。

其次，电阻的选择对受控源电路起着至关重要的作用，不同的电阻值会导致不同的输出波形，因此需要根据实际需要进行合理的选择。

实验总结：通过本次实验，我们对受控源的原理和应用有了更深入的理解。

受控源作为电子电路中的重要组成部分，能够为我们提供稳定且可控的电压源，广泛应用于电路设计和实际应用中。

在今后的学习和工作中，我们将进一步加深对受控源的理解和掌握，提高电子电路设计的能力。

同时，我们也将继续学习和探索更多的电子工程知识，为科技创新和社会进步做出自己的贡献。

受控源的理解

受控源的理解受控源是电路中常见的概念，其在电路中扮演着重要的角色。

一般来说，受控源指的是由其他元件控制的电源或电流源。

本文将从受控源的基本概念、类型、应用等方面对受控源进行探讨。

一、受控源的基本概念受控源可以理解为一种由其他元件控制的电源或电流源。

它的电流或电压的大小和方向都是由其他元件决定的。

受控源可以分为电压型和电流型两种，电压型受控源的输出电流与输入电压成正比，电流型受控源的输出电压与输入电流成正比。

二、受控源的类型1.电压控制电压源（VCVS）电压控制电压源（VCVS）是一种电路元件，其输出电压与输入电压成正比。

VCVS常用于模拟电路中，用于将一个电压信号放大或缩小，同时保持信号的形状不变。

2.电流控制电流源（CCCS）电流控制电流源（CCCS）是一种电路元件，其输出电流与输入电流成正比。

CCCS常用于模拟电路中，用于将一个电流信号放大或缩小，同时保持信号的形状不变。

3.电流控制电压源（CCVS）电流控制电压源（CCVS）是一种电路元件，其输出电压与输入电流成正比。

CCVS常用于模拟电路中，用于将一个电流信号转换为电压信号。

4.电压控制电流源（VCCS）电压控制电流源（VCCS）是一种电路元件，其输出电流与输入电压成正比。

VCCS常用于模拟电路中，用于将一个电压信号转换为电流信号。

三、受控源的应用1.放大器受控源可以用于放大器中，通过电压控制电压源或电流控制电流源可以放大模拟信号，从而使其达到预期的效果。

2.滤波器受控源可以用于滤波器中，通过电压控制电压源或电流控制电流源可以控制电路中的信号，从而实现滤波的效果。

3.振荡器受控源可以用于振荡器中，通过电压控制电压源或电流控制电流源可以控制电路中的信号，从而实现振荡的效果。

四、总结受控源是电路中的常见元件，其充当着重要的角色。

本文从受控源的基本概念、类型、应用等方面对受控源进行了探讨。

受控源在电路中的应用非常广泛，可以用于放大器、滤波器、振荡器等电路中，其中电压控制电压源和电流控制电流源最为常见。