10种复杂电路的分析方法

电路问题计算的先决条件是正确识别电路，搞清楚各部分之间的连接关系。

对较复杂的电路应先将原电路简化为等效电路，以便分析和计算。

识别电路的
方法很多，现结合具体实例介绍十种方法。

一些入门级的电源工程师常遇到这样一个问题，在电路图中的Vcc接芯
片的地方加入了一个12V左右稳压管。

目的是为了保证芯片的电压上限，意
图很明确，稳压管能够保护芯片不会因为电压过高问题而烧毁。

看上去没啥
毛病，但实际上很危险。

1、特征识别法
串并联电路的特征是；串联电路中电流不分叉，各点电势逐次降低，并联
电路中电流分叉，各支路两端分别是等电势，两端之间等电压。

根据串并联电
路的特征识别电路是简化电路的一种最基本的方法。

例1．试画出图1所示的等效电路。

解：设电流由A端流入，在a点分叉，b点汇合，由B端流出。

支路a—
R1—b和a—R2—R3(R4)—b各点电势逐次降低，两条支路的a、b两点之间电
压相等，故知R3和R4并联后与R2串联，再与R1并联，等效电路如图2所示。

大概估算稳压管的功率消耗
如果在正常情况下，比如Vcc绕组的上端为正下端为负的时候，上端对
地电位为14V，经过限流电阻和Vcc整流二极管到稳压管和芯片，此时我们
计算一下稳压管和IC以及Vcc电容共同消耗的电流：在不考虑二极管压降
的情况下，Iic+Izener+Ic=（14-12）/10=0.2A，假设占空比为0.5，此时
稳压管和IC共同消耗的功率为12*0.2*0.5=1.2W，除掉一部分Vcc电容上
的电流，虽然没有1.2W但IC和稳压管消耗的功率还是比较大，然后芯片的
电流主要用来做mos管的驱动消耗是比较小的，所以大部分功耗在稳压管上。

我们再来看一下限流电阻上的功耗，假设占空比为0.5，很好计算，变
压器Vcc绕组上端为14V，到稳压管12V，如果不考虑整流二极管的压降电
阻上的压降为2V，可以计算得到限流电阻上的功耗为，22/10*0.5=0.2W，
也比较大。

2、伸缩翻转法
在实验室接电路时常常可以这样操作，无阻导线可以延长或缩短，也可以
翻过来转过去，或将一支路翻到别处，翻转时支路的两端保持不动；导线也可
以从其所在节点上沿其它导线滑动，但不能越过元件。

这样就提供了简化电路
的一种方法，我们把这种方法称为伸缩翻转法。

例2．画出图3的等效电路。

解：先将连接a、c节点的导线缩短，并把连接b、d节点的导线伸长翻转
到R3—C—R4支路外边去，如图4。

再把连接a、C节点的导线缩成一点，把连接b、d节点的导线也缩成一点，并把R5连到节点d的导线伸长线上(图5)。

由此可看出R2、R3与R4并联，再
与R1和R5串联，接到电源上。

3、电流走向法
电流是分析电路的核心。

从电源正极出发(无源电路可假设电流由一端流入另一端流出)顺着电流的走向，经各电阻绕外电路巡行一周至电源的负极，凡是电流无分叉地依次流过的电阻均为串联，凡是电流有分叉地分别流过的电阻均
为并联。

例3．试画出图6所示的等效电路。

解：电流从电源正极流出过A点分为三路(AB导线可缩为一点)，经外电路
巡行一周，由D点流入电源负极。

第一路经R1直达D点，第二路经R2到达C 点，第三路经R3也到达C点，显然R2和R3接联在AC两点之间为并联。

二、
三络电流同汇于c点经R4到达D点，可知R2、R3并联后与R4串联，再与R1
并联，如图7所示。

4、等电势法
在较复杂的电路中往往能找到电势相等的点，把所有电势相等的点归结为
一点，或画在一条线段上。

当两等势点之间有非电源元件时，可将之去掉不考虑；当某条支路既无电源又无电流时，可取消这一支路。

我们将这种简比电路
的方法称为等电势法。

例4．如图8所示，已知R1=R2=R3=R4=2Ω，求A、B两点间的总电阻。

解：设想把A、B两点分别接到电源的正负极上进行分析，A、D两点电势
相等，B、C两点电势也相等，分别画成两条线段。

电阻R1接在A、C两点，也
即接在A、B两点；R2接在C、D两点，也即接在B、A两点；R3接在D、B两点，也即接在A、B两点，R4也接在A、B两点，可见四个电阻都接在A、B两点之
间均为并联(图9)。

所以，PAB=3Ω。

5、支路节点法
节点就是电路中几条支路的汇合点。

所谓支路节点法就是将各节点编号(约定；电源正极为第1节点，从电源正极到负极，按先后次序经过的节点分别为1、2、3……)，从第1节点开始的支路，向电源负极画。

可能有多条支路(规定：不同支路不能重复通过同一电阻)能达到电源负极，画的原则是先画节点数少的
支路，再画节点数多的支路。

然后照此原则，画出第2节点开始的支路。

余次类推，最后将剩余的电阻按其两端的位置补画出来。

例5．画出图10所示的等效电路。

解：图10中有1、2、3、4、5五个节点，按照支路节点法原则，从电源正极(第1节点)出来，节点数少的支路有两条：R1、R2、R5支路和R1、R5、R4支路。

取其中一条R1R2、R5支路，画出如图11。

再由第2节点开始，有两条支路可达负极，一条是R5、R4，节点数是3，另一条是R5、R3、R5，节点数是4，且已有R6重复不可取。

所以应再画出R5、R4支路，最后把剩余电阻R3画出，如图12所示。

6、几何变形法
几何变形法就是根据电路中的导线可以任意伸长、缩短、旋转或平移等特点，将给定的电路进行几何变形，进一步确定电路元件的连接关系，画出等效电路图。

例6．画出图13的等效电路。

解：使ac支路的导线缩短，电路进行几何变形可得图14，再使ac缩为一点，bd也缩为一点，明显地看出R1、R2和R5三者为并联，再与R4串联(图15)。

7、撤去电阻法
根据串并联电路特点知，在串联电路中，撤去任何一个电阻，其它电阻无电流通过，则这些电阻是串联连接；在并联电路中，撤去任何一个电阻，其它电阻仍有电流通过，则这些电阻是并联连接。

仍以图13为例，设电流由A端流入，B端流出，先撤去R2，由图16可知R1、R3有电流通过。

再撤去电阻R1，由图17可知R2、R3仍有电流通过。

同理撤去电阻R3时，R1、R2也有电流通过由并联电路的特点可知，R1、R2和R3并联，再与R4串联。

8、独立支路法
让电流从电源正极流出，在不重复经过同一元件的原则下，看其中有几条路流回电源的负极，则有几条独立支路。

未包含在独立支路内的剩余电阻按其两端的位置补上。

应用这种方法时，选取独立支路要将导线包含进去。

例7．画出图18的等效电路。

方案一：选取A—R2—R3—C—B为一条独立支路，A—R1—R5—B为另一条独立支路，剩余电阻R4接在D、C之间，如图19所示。

方案二：选取A—R1—D—R4—C—B为一条独立支路，再分别安排R2、R3和R5，的位置，构成等效电路图20。

方案三：选取A—R2—R3—C—R4—D—R5—B为一条独立支路，再把R1接到AD之间，导线接在C、B之间，如图21所示，结果仍无法直观判断电阻的串
并联关系，所以选取独立支路时一定要将无阻导线包含进去。

9、节点跨接法
将已知电路中各节点编号，按电势由高到低的顺序依次用1、2、3……数码标出来(接于电源正极的节点电势最高，接于电源负极的节点电势最低，等电势的节点用同一数码，并合并为一点)。

然后按电势的高低将各节点重新排布，再将各元件跨接到相对应的两节点之间，即可画出等效电路。

例8．画出图22所示的等效电路。

解．节点编号：如图22中所示。

节点排列：将1、23节点依次间隔地排列在一条直线上，如图23。

元件归位：对照图22，将R1、R2、R3、R4分别跨接在排列好的1、2得等效电路如图24。

10、电表摘补法
若复杂的电路接有电表，在不计电流表A和电压表V的内阻影响时，由于电流表内阻为零，可摘去用一根无阻导线代替；由于电压表内阻极大，可摘去视为开路。

用上述方法画出等效电搞清连接关系后，再把电表补到电路对应的位置上。

例9.如图25的电路中，电表内阻的影响忽略不计，试画出它的等效电路。

解：先将电流表去，用一根导线代摘替，再摘去电压表视为开路，得图26。

然
后根据图25把电流表和电压表补接到电路中的对应位置上，如图27所示。

如果，我们非要更好保护IC，或者Vcc空满载的电压相差太大需要稳压，我们该怎么接比较好？
我画了一个电路，这也是非常常见的电路，供大家参考。

用一个电阻，一个稳压管，一个N型三极管，组件一个简单的线性稳压。

这个电路没有存在上面那个电路的那些弊端。

我们也来简单分析一下
假设Vcc上正下负的时候，上方为14V，此时没有稳压管强制把电压拉
低（稳压管是经过了一个比较大的电阻串联才到地的)，所以经过整流后C1
上的电压是14V左右，而C2的正极接的是NPN三极管的e极，而e极是跟
随三极管的b极的电压的，所以C2上的电压会被稳定到12V（三极管PN结
压降忽略），然后我们来分析一下从C1到C2流过的电流，很简单，三极管
左端一个电流消耗在IC上，另一个电流在C2上，三极管流过的电流就是
Iic+Ic2，这两个电流都是比较小的，所以三极管上的压降乘以这个电流，
这是三极管上消耗的功率。

分析下来没有什么大的功耗，消耗了一部分功耗但对于效率影响很小，
比如要是没有这个稳压电路，这个14V加在IC之上，而IC功率消耗很大一
部分是用在驱动输出之上，IC上的大部分损耗为Vcc*Ig（Vcc电压*驱动电流），对于芯片来说，Vcc越高损耗就越大。

所以加这个稳压电路没有增大
多少功耗，只是把本该IC的部分功耗转移到了三极管之上，当然主要是要
把IC的供电电压稳住。