中南大学电工技术.ppt

重点内容叠加定理 戴维宁定理以及戴维宁定理的应用 注意 叠加定理除了可用来分析电路 还可用于说明电路分析中其它定理及其它分析方法的原理 戴维宁定理相当于一种寻找含源一端口网络等效电路的办法 2 3电阻电路的基本定理 一 齐性原理 在线性电路中 任一支路电流ik或支路电压uk都是电路中各个独立电源单独作用时在该支路中产生的电流 或电压 之叠加 注意 1 适用于线性电路 2 单独作用是独立电源 不包含受控电源 3 电流源不作用 开路处理 电压源不作用 短路处理 4 功率不能用叠加定理 因功率不是电流或电压的一次函数 在线性电路中 当所有激励 电压源和电流源 都增大或缩小K倍 K为实常数 响应 电压和电流 也将同样增大或缩小K倍 这就是齐性定理 2 5叠加定理 二 叠加定理 U1单独作用 U2单独作用 I1 I1 I1 I2 I2 I2 I3 I3 I3 已知U1 12V U2 3V R1 4 R2 4 R3 4 求I1 I2 I3 解 I1 I1 I1 1 75A I2 I2 I2 0 5A I3 I3 I3 1 25A 例 例 在图示电路中 已知US 10V IS 2A R1 4 R2 1 R3 5 R4 3 试用叠加定理求通过电压源的电流I5和电流源两端的电压U6 解 电压源单独作用时 2 1 25 A 3 25A 1 2 3 1 25 1 75V 例 在图示电路中 已知US 10V IS 2A R1 4 R2 1 R3 5 R4 3 试用叠加定理求通过电压源的电流I5和电流源两端的电压U6 电流源单独作用时 1 6 1 25 A 0 35A 1 1 6 3 1 25 V 5 35V 最后求得 3 25 0 35 A 3 6A 1 75 5 35 V 3 6V 例 在图示电路中 已知US 10V IS 2A R1 4 R2 1 R3 5 R4 3 试用叠加定理求通过电压源的电流I5和电流源两端的电压U6 2 6戴维宁定理和诺顿定理 一 含源一端口网络 Ns 的开路电压uoc和等效电阻Req Ns 含独立电源的一端口网络 uoc 此电压为含源一端口网络Ns的开路电压 Req 含源一端口网络Ns对应的无源一端口网络No的等效电阻 此无源一端口网络N0可由电阻和受控源所组成 No 含源一端口网络Ns去源后变成对应的无源一端口网络 含源一端口网络Ns去源 电压源短路 电流源开路 等效电源定理是将有源二端网络用一个等效电源代替的定理 有源二端网络 对R2而言 有源二端网络相当于其电源 在对外部等效的条件下可用一个等效电源来代替 戴维宁等效电源 诺顿等效电源 二 戴维宁定理 Thevenin stheorem 等效电压源 1 开路电压Uoc 负载开路后a b两端电压Uoc Uab 2 等效电源的内阻Ro 将原有源二端网络内部除源 即理想电压源短路 理想电流源开路 后a b两端的等效电阻 求解方法 已知 U1 12V U2 3V R1 4 R2 4 R3 4 试用戴维宁定理求I3 断开待求支路求开路电压Uoc 解 Uoc Uab 例 1 125R2 U2 7 5V 已知 U1 12V U2 3V R1 4 R2 4 R3 4 试用戴维宁定理求I3 除源 将电压源U1 U2短路 后 求等效内阻Ro Ro R1 R2 2 解 例 已知 U1 12V U2 3V R1 4 R2 4 R3 4 试用戴维宁定理求I3 画出等效电路求I3 解 Uoc 7 5V Ro 2 例 三 诺顿定理 Norton stheorem 等效电流源 1 等效电源的短路电流Isc 负载短路后流过a b之间的电流 2 等效电源的内阻Ro 除源后a b两端的等效电阻 求解方法 已知 U1 12V U2 3V R1 4 R2 4 R3 4 试用诺顿定理求I3 将待求支路短路后求短路电流Isc 解 Isc 3A 0 75A 3 75A 例 已知 U1 12V U2 3V R1 4 R2 4 R3 4 试用诺顿定理求I3 除源 将电压源U1 U2短路 后 求等效内阻Ro Ro 2 解 例 已知 U1 12V U2 3V R1 4 R2 4 R3 4 试用诺顿定理求I3 画出等效电路求I3 解 例 Ro 2 Isc 3 75A 电阻和电压源的串联与电阻和电流源的并联可以进行等效变换 戴维宁等效电路和诺顿等效电路也可以相互进行等效变换 注意 当Req 0 对应诺顿等效电路不存在 当Geq 0 对应戴维宁等效电路不存在 解 求短路电流isc 求等效电导Req 求Req的方法 电阻的串并联法 外加电源法 开路电压和短路电流法 解 求短路电流isc 求等效电导Req 四 定理的应用 例 求R 电阻R可获得最大功率 并求此最大功率 解 求开路电压uoc 求等效电阻Req 一 非线性电阻的概念 线性电阻 电阻两端的电压与通过的电流成正比 线性电阻值为一常数 非线性电阻 电阻两端的电压与通过的电流不成正比 非线性电阻值不是常数 线性电阻的伏安特性 半导体二极管的伏安特性 2 7非线性电阻电路的分析 介绍 二 分类 1 流控型 u f i 2 压控型 i g u 3 单调型 三 非线性电阻的静态电阻Rs和动态电阻Rd 说明 静态电阻与动态电阻都与工作点有关 当P点位置不同时 Rs与Rd均变化 Rs反映了某一点时u与i的关系 而Rd反映了在某一点u的变化与i的变化的关系 即u对i的变化率 四 非线性电阻的三个性质 1 不满足叠加原理 2 电压与电流频率可以不同 3 当信号电压较小时 可当作线性电阻处理 1 解析法 2 图解法 五 非线性电阻的求解方法 例1 已知 u f i 100i i3 求 i1 2A i2 2sin314tA i3 10A时对应的电压u1 u2 u3 解 u1 f i1 208V u3 f i3 2000V u2 f i2 100 2sin31t 8sin3314t 1 不满足叠加原理 u12 f i1 i2 100 i1 i2 i1 i2 3 u1 u2 2 当信号电压较小时 可当作线性电阻处理 当i 10mA时 u 1 10 6 V 3 曲线相交法 R0 U0 i i g u u A B Q 交点Q为静态工作点 AB为负载线 4 小信号分析法 U0 直流偏置电压 us t 信号电压 i g u 压控型非线性电阻 U0 us t 求u t 和i t 直流工作点的确UQ IQ 令us t 0 利用曲线相交法 Q IQ UQ us t 不为0时 求u1 t i1 t 若 U0 us t 则可认为由us t 引起的u1 t 及i1 t 在工作点附近变动 Q 求u1 t i1 t 将i g u 在工作点 UQ IQ 处用泰勒级数展开 又IQ g UQ 工作点的非线性动态电导 据KVL 又 R0 i1 Rd u1 us 微变参数电路 小信号分析方法的步骤 1 令小信号为零 计算直流工作点 2