《电路基础电子教程》(1).ppt

1、淘花/百度专用,1,电路基础电子教程,淘花/百度专用,2,电路基础电子教程,本节介绍戴维宁定理的一个重要应用。在测量、电子和信息工程的电子设备设计中，常常遇到电阻负载如何从电路获得最大功率的问题。这类问题可以抽象为图(a)所示的电路模型来分析,43 最大功率传输定理,淘花/百度专用,3,电路基础电子教程,网络N表示供给电阻负载能量的含源线性电阻单口网络，它可用戴维宁等效电路来代替，如图(b)所示。电阻RL表示获得能量的负载。此处要讨论的问题是电阻RL为何值时，可以从单口网络获得最大功率。,淘花/百度专用,4,电路基础电子教程,写出负载RL吸收功率的表达式,欲求p的最大值，应满足dp/dRL=0

2、，即,由此式求得p为极大值或极小值的条件是,淘花/百度专用,5,电路基础电子教程,由于,由此可知，当Ro0,且RL=Ro时，负载电阻RL从单口网络获得最大功率。,最大功率传输定理：含源线性电阻单口网络(Ro0)向可变电阻负载RL传输最大功率的条件是：负载电阻RL与单口网络的输出电阻Ro相等。满足RL=Ro条件时，称为最大功率匹配，此时负载电阻RL获得的最大功率为,淘花/百度专用,6,电路基础电子教程,满足最大功率匹配条件(RL=Ro0)时，Ro吸收功率与RL吸收功率相等，对电压源uoc 而言，功率传输效率为=50%。对单口网络 N中的独立源而言，效率可能更低。电力系统要求尽可能提高效率，以便更

3、充分的利用能源，不能采用功率匹配条件。但是在测量、电子与信息工程中，常常着眼于从微弱信号中获得最大功率，而不看重效率的高低。,淘花/百度专用,7,电路基础电子教程,例415 电路如图(a)所示。试求：(l) RL为何值时获得最大功率； (2) RL获得的最大功率； (3) 10V电压源的功率传输效率。,淘花/百度专用,8,电路基础电子教程,解：(l)断开负载RL，求得单口网络 N1的戴维宁等效电路参 数为,如图(b)所示，由此可知当RL=Ro=1时可获得最大功率。,淘花/百度专用,9,电路基础电子教程,(2)由式(414)求得RL获得的最大功率,淘花/百度专用,10,电路基础电子教程,(3)先

4、计算10V电压源发出的功率。当RL=1时,10V电压源发出37.5W功率，电阻RL吸收功率6.25W，其功率传输效率为,淘花/百度专用,11,电路基础电子教程,例416 求图(a)所示单口网络向外传输的最大功率。,解：为求uoc，按图(b)所示网孔电流的参考方向，列出网 孔方程：,淘花/百度专用,12,电路基础电子教程,整理得到,解得：,淘花/百度专用,13,电路基础电子教程,为求isc,按图(c)所示网孔电流参考方向，列出网孔方程,整理得到,解得 isc=3A,淘花/百度专用,14,电路基础电子教程,得到单口网络的戴维宁等效电路，如图(d)所示。由式(414)或(415)求得最大功率。,为求

5、Ro，用式(410)求得,淘花/百度专用,15,电路基础电子教程,替代定理：如果网络N由一个电阻单口网络NR和一个任意单口网络NL连接而成图(a)，则: 1如果端口电压u有唯一解，则可用电压为u的电压源来替代单口网络NL，只要替代后的网络图(b)仍有惟一解，则不会影响单口网络NR 内的电压和电流。,44 替代定理,淘花/百度专用,16,电路基础电子教程,2如果端口电流i有唯一解，则可用电流为i的电流源来替代单口网络NL，只要替代后的网络图(c)仍有唯一解，则不会影响单口网络NR 内的电压和电流。,淘花/百度专用,17,电路基础电子教程,替代定理的价值在于： 一旦网络中某支路电压或电流成为已知量

6、时，则可用一个独立源来替代该支路或单口网络NL，从而简化电路的分析与计算。 替代定理对单口网络NL并无特殊要求，它可以是非线性电阻单口网络和非电阻性的单口网络。,淘花/百度专用,18,电路基础电子教程,例417 试求图(a)电路在I=2A时，20V电压源发出 的功率。,解：用2A电流源替代图(a)电路中的电阻Rx和单口网 络 N2，得到图 (b)电路。,(a),(b),淘花/百度专用,19,电路基础电子教程,求得,20V电压源发出的功率为,列出网孔方程,(b),淘花/百度专用,20,电路基础电子教程,例418 图(a)电路中，已知电容电流iC(t)=2.5e-tA，用 替代定理求i1(t)和i2(t),淘花/百度专用,21,电路基础电子教程,解：图(a)电路中包含一个电容，它不是一个电阻电路。用 电流为iC(t)=2.5e-tA的电流源替代电容，得到图(b)所示 线性电阻电路，用叠加定理求得：,淘花/百度专用,22,电路基础电子教程,例419 图(a)电路中g=2