受控电源讲解
实际电流源相关知识讲解
（3）KCL方程是按电流参考方向列写，与电流实际 方向无关。
3. 基尔霍夫电压定律 (KVL)
在集总参数电路中，任一时刻，沿任一闭合路径绕 行，各支路电压的代数和等于零。
R2 I2
+ US1
_
R1
U2
U3 U1
I1
I4 U4
_ US4+
R4
（1）标定各元件电压参考方向 （2）选定回路绕行方向，
顺时针或逆时针.
输出：受控部分
(2) 电压控制的电流源 ( VCCS )
i1
i2
+
+
u_1
gu1
u2 _
g: 转移电导
(3) 电压控制的电压源 ( VCVS )
i1
i2
+
++
u_1
u1
-
u2 _
: 电压放大倍数
(4) 电流控制的电压源 ( CCVS )
i1
i2
+
++
u_1
ru1 -
u2 _
r : 转移电阻
例
电 路 模 型
3. 受控源与独立源的比较
(1) 独立源电压(或电流)由电源本身决定，与电路中其它电压、 电流无关，而受控源电压(或电流)由控制量决定。
(2) 独立源在电路中起“激励”作用，在电路中产生电压、电
流，而受控源只是反映输出端与输入端的受控关系，在电路
中不能作为“激励”。
例
+ 5i1 -
+
+
求：电压u2。
两节点间的一条通路。由支路构成。
由支路组成的闭合路径。( l )
+ uS1
2.8 受控源和含受控源简单电路的分析
受控源与独立源的区别
1、两者都是电源; 2、独立源在电路中是能量转换装置; 3、受控源是描述电路器件中控制与被控制的关系; 4、含独立源的电路所有分析方法对含受控源的电路一样适用。
+
10V
-
+ 10I 1-
+
4Ω U
-
解：在应用叠加定理时，在各独立源单独作用
的电路中，受控源均要保留，控制量相应地变
4A 成各独立源单独作用时产生的电压或电流。 （1）10V电压源单独作用
I1′ 6Ω
+ 10I1′-
+
+
10V
4Ω U ′
-
-
I1
10 64
1A,
U I1 4 10I1 6V
2.8 受控源和含受控源简单电路的分析
一、受控源
电源分为独立电源和受控电源 （1）独立电源：能独立的对外电路提供能量的电源. （2）受控电源：
电压源的输出电压或电流源的输出电流受电路中其 它部分的电流或电压控制的电源，简称受控源。
根据控制量是电压或电流，以及被控制量是电压源或电 流源，受控源可分为：
（2）4A电流源单独作用
I1′ ′6Ω
+ 10I1′′ -
+ 4A
4Ω U ′′
-
I1
4 64
(4)
1.6A
对大回路有：
6I
1
1 0I 1
U
0
U
1
6I
1
2 5.6V
（3）两个电源共同作用时
U U U
6 25.6 19.6V
注：含受控源电路的分析，受控源不能简单的看成独立电源。 要注意控制量与被控制量之间的关系，控制量存在，则被控制 量存在。
【实验】实验九受控源VCVSVCCSCCVSCCCS改用浅析
【关键字】实验实验九受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的实验研究一、实验目的1、了解用运算缩小器组成四种类型受控源的线路原理。
2、测试受控源转移特性及负载特性。
二、原理说明1、电源有独立电源（如电池、发电机等）与非独立电源（或称为受控源）之分。
受控源与独立源的不同点是：独立源向外电路提供的电压或电流是某一固定的数值或是时间的某一函数，它不随电路其余部分的状态而变。
而受控源向外电路提供的电压或电流则是受电路中另一支路的电压或电流所控制的一种电源。
受控源又与无源元件不同，无源元件两端的电压和它自身的电流有一定的函数关系，而受控源的输出电压或电流则和另一支路（或元件）的电流或电压有某种函数关系。
图5-12、独立源与无源元件是二端器件，受控源则是四端器件，或称为双口元件。
它有一对输入端（U1、I1）和一对输出端（U2、I2）。
输入端可以控制输出端电压或电流的大小。
施加于输入端的控制量可以是电压或电流，因而有两种受控电压源（即电压控制电压源VCVS和电流控制电压源CCVS）和两种受控电流源（即电压控制电流源VCCS和电流控制电流源CCCS）。
它们的示意图见图5-1。
4、受控源的控制端与受控端的关系式称为转移函数。
四种受控源的转移函数参量的定义如下：(1) 压控电压源(VCVS)：U2＝f(U1)，μ＝U2/U1 称为转移电压比（或电压增益）。
(2) 压控电流源(VCCS)：I2＝f(U1)，g＝I2/U1 称为转移电导。
(3) 流控电压源(CCVS)：U2＝f(I1)，r＝U2/I1 称为转移电阻。
(4) 流控电流源(CCCS)：I2＝f(I1)，β＝I2/I1 称为转移电流比（或电流增益）。
5. 用运放构成四种类型基本受控源的线路原理分析(1)压控电压源（VCVS）如图5—2所示。
图5—2由于运放的虚短路特性，有：又因运放的输入电阻为∞ 有因此即运放的输出电压u2 只受输入电压u1 的控制，与负载RL 大小无关。
受控电源实验报告结论
一、实验目的通过本实验，了解受控源的基本原理，掌握受控源的特性，并学会搭建受控源实验电路，通过实验验证受控源的特性。
二、实验原理受控源是一种非独立源，其电压或电流的量值受其他支路电压或电流的控制。
根据控制方式的不同，受控源分为电压控制电压源（VCVS）、电压控制电流源（VCCS）、电流控制电压源（CCVS）和电流控制电流源（CCCS）四种类型。
三、实验器材1. 电源：直流稳压电源2. 运算放大器：uA7413. 电阻：100Ω、1kΩ、10kΩ4. 电位器：10kΩ5. 导线若干6. 万用表：数字式万用表四、实验步骤1. 搭建VCVS实验电路，将运算放大器搭建为电压控制电压源，通过调节电位器改变输入电压，观察输出电压的变化。
2. 搭建VCCS实验电路，将运算放大器搭建为电压控制电流源，通过调节电位器改变输入电压，观察输出电流的变化。
3. 搭建CCVS实验电路，将运算放大器搭建为电流控制电压源，通过调节电位器改变输入电流，观察输出电压的变化。
4. 搭建CCCS实验电路，将运算放大器搭建为电流控制电流源，通过调节电位器改变输入电流，观察输出电流的变化。
5. 使用万用表测量实验电路中的电压和电流，记录数据。
五、实验结果与分析1. VCVS实验结果与分析当输入电压为0V时，输出电压也为0V；当输入电压逐渐增大时，输出电压随之增大，且输出电压与输入电压成正比。
实验结果表明，VCVS具有电压控制电压源的特性。
2. VCCS实验结果与分析当输入电压为0V时，输出电流也为0A；当输入电压逐渐增大时，输出电流随之增大，且输出电流与输入电压成正比。
实验结果表明，VCCS具有电压控制电流源的特性。
3. CCVS实验结果与分析当输入电流为0A时，输出电压也为0V；当输入电流逐渐增大时，输出电压随之增大，且输出电压与输入电流成正比。
实验结果表明，CCVS具有电流控制电压源的特性。
4. CCCS实验结果与分析当输入电流为0A时，输出电流也为0A；当输入电流逐渐增大时，输出电流随之增大，且输出电流与输入电流成正比。
电压源、电流源、受控源、基尔霍夫定律基本知识150219
电压源、电流源、受控源、基尔霍夫定律基本知识150219
一、
1.1 理想电流源：电流与外在因素无关，受自身内在因素控制。
特性就是在某时刻，电流不变，电压可以任意加。
1.2 理想电压源：电压与外在因素无关，受自身内在因素控制。
特性就是在某时刻，电压不变，电流可以任意加。
注：外在因素包括电压电流等电量。
1.3 实际电压源：理想电压源与内阻串联，开路时即为理想电压源的电压，短路时电压全部加在内阻上，容易烧坏内阻，所以不能短路。
US是开路电压，US/R 是短路电流。
1.4 实际电流源：理想电流源与内阻并联，开路时电流全部经过内阻，容易烧坏，所以不能开路。
短路时电流即为理想电流源的电流。
iS是短路电流，ISRS是开路电压。
1.5受控电源的量受某些电压或电流控制。
1.6基尔霍夫定律注意拓扑约束就是基尔霍夫定律
电流定律就是任一结点流入流出电流和为零。
注意：基尔霍夫定律应用的范围是集总电路，也就是不考虑内在电磁现象，只考虑端子外部情况。
电压定律就是任一回路电压和为零。
06含受控源电路分析
I1 2 A
U = 52V
I3 8 A
V1
6
+
-2.000
U2 A DC 1e-009
10
I
10 A +
-
52.000
V
U1 DC 10M
20 V
4
例1仿真
例1 求理想电流源的端电压U=？
电流源单独 作用： ''
6
I1''
6
电压源单独 作用：
10 A
10I1 a
第二章 电路的基本定律和分析方法
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 基尔霍夫定律 支路电流法 等效电路分析 叠加原理 结点电压法 含受控源电路的分析
2.6
含受控源电路的分析
独立电源：指电压源的电压或电流源的电流不受 外电路的控制而独立存在的电源。 受控电源：指电压源的电压或电流源的电流受电路中 其它部分的电流或电压控制的电源。 受控源的特点：当控制电压或电流消失或等于零时， 受控源的电压或电流也将为零。 对含有受控源的线性电路，可用前几节所讲的 电路分析方法进行分析和计算 ，但要考虑受控 的特性。 应用：用于晶体管电路的分析。
I1 1.25A
I 4 10 I1 3.125 A 4
I SC I 4 I1 1.875A
U OC 12 R0 6.4 I SC 1.875
3.画出戴维宁等效电路，求出待求电流或电压。
10 A U
R0 U oc
U 10R0 UOC 10 6.4 1252V
课前提问答案：
1、在图示电路中，已知：US＝2V，IS＝2A。电流I为( (a)2A； (b)2A； (c)4A。 b )。
受控电源例题
线性电路分析中受控电源的等效方法摘要：利用等效变换把受控源支路等效为电阻或电阻与独立电压源串联组合求解含有受控源的现行电路。
关键词：受控电源；等效变换；独立电源前言：在求解含有受控源的线性电路中，存在着很大的局限性．下面就此问题作进一步的探讨．受控源支路的电压或电流受其他支路电压、电流的控制．受控源又间接地影响着电路中的响应．因此，不同支路的网络变量间除了拓扑关系外，又增加了新的约束关系，从而使分析计算复杂化．如何揭示受控源隐藏的电路性质，这对简化受控源的计算是非常重要的．本文在对受控源的电路性质进行系统分析的基础上，给出了含受控源的线性电路的等效计算方法．正文：根据受控源的控制量所在支路的位置不同，分别采取如下3种等效变换法．1. 1.当电流控制型的受控电压源的控制电流就是该受控电压源支路的电流、或当电压控制型的受控电流源的控制电压就是该受控电流源支路两端的电压时，该受控源的端电压与电流之间就成线性比例关系，其比值就是该受控源的控制系数．因此，可采用置换定理，将受控源置换为一电阻，再进一步等效化简．例1-1：如图求解图a中所示电路的入端电阻R AB．-Ba+解：首先，将电压控制型的受控电流源gu1与R1并联的诺顿支路等效变化成电压控制型的受控电压源gu1R1与电阻R1串联的等效戴维南支路，如图b所示．在电阻R1与电阻R2串联化简之前，应将受控电压源的控制电压转换为端口电流i，即u 1＝－R2i．然后，将由电压u1控制的电压控制型受控电压源gu1R1转化为电流控制型的受控电压源－gR1R2i，如图c所示．由图c可知，由于该电流控制型的受控电压源的控制电流i就是该受控电压源支路的电流，因此，可最终将该电流控制型的受控电压源简化成一个电阻，其阻值为－gR1R2．这样，该一端口网络的入端电阻R AB＝R1＋R2－gR1R2．Me-Ba+_BR 2R 1ib++-Bc例1—2例1—2 求解图a 中所示电路的入端电阻R AB ．111a解：可对该一端口网络连续运用戴维南－诺顿等效变换，最后可得到图 b 所示的电路．由于电压控制型的受控电流源u1 8Ω的控制量u1就是它的端电压，且二者的假定正方向相反，因此，可将其简化为一阻值为－8Ω的电阻．这样，该一端口网络的入端电阻R AB=1/(1 2+1 2-1 8)=8 71111aU18b2. 2. 受控源的控制量为网络的端口电压或电流时，可将各支路进行等效变换，可将受控源作为独立源处理．当电路等效到端口时，若控制量是端口电流，则可将电路等效成受控电压源、独立电压源和电阻的串联组合；若控制量是端口电压，则可将电路等效成受控电流源、独立电流源和电阻的并联组合．再进一步将受控源置换为一电阻，最后可求出最简单的等效电路． 例2—1 例2—1 简化图a 所示电路．aa解：先将图4a的受控电流源化为等效的受控电压源，合并后得到图4b所示电路．将图4b的受控电压源化为等效的受控电流源，再合并后得到图4c．因控制量是端口电流，将电路等效成受控电压源和电阻的串联组合，得到图4d．最后，将受控源置换为一电阻－8Ω（如前所述），则：R AB =-8+4 5= -36 5（Ω）由此可知，图 a所示的一端口网络对外电路而言，相当于RAB＝－36／5Ω的一只负电阻．aaabcRab3. 3.受控源的控制量支路为网络中任意其他支路时，在含受控源的线性电路中，为了保持受控源两条支路之间的耦合关系不变，在求解电路时一般要保留控制量所在的支路，这对电路的分析计算带来许多限制，为此，我们提出将受控源等效置换成独立电源的形式，使其不受电路结构的限制．在一个网络中控制量与网络变量之间的关系是由电路结构确定的，并被基尔霍夫定律互连约束和欧姆定律元件约束于电路中．在分析电路时，可以将原控制量变换为另一个新的控制量而不会改变电路的状态，即可用受控电压源的电流或受控电流源的端电压作为受控源新的控制量．新控制量与原控制量之间为线性关系，它是由基尔霍夫定律和欧姆定律确定的．对电压控制型受控电压源VCVS可等效为u2=μu1=μ（m1+n1i）=μm1+μn1i对电压控制型受控电压源CCVS可等效为u2=ri1=r（m2+n2i）=rm2+rn2i对电压控制型受控电压源VCCS可等效为i2=gu1=g（m3+n3u）=gm3+gn3u对电压控制型受控电压源CCCS可等效为i2=βi1=β（m4+n4u）=βm4+βn4u式中：i,u——受控电压源的电流和受控电流源的电压，即为受控源新的控m 1，m2，m3，m4——常数，表示独立源的等效作用；n1，n2，n3，n4——常数，表示两支路响应间的转移系数．由上式得出如图受控源的等效变换形式．-+u2iVCVSau2CCVSb+-u VCCScuCCCS d从图中可见，受控电压源可用一独立电压源（其电压等于μm1或rm2）与一个电阻（其阻值等于μn1或rn2）的串联组合支路来等效，受控电流源可用一独立电流源（其电流等于gm3或βm4）与一个电导（其电导等于gn3或βn4）的并联组合支路来等效．其等效电路中的电源数值为原网络中独立电源的线性组合，而电阻参数与原网络中其他某些元件参数相关．从上述分析可知：受控源的电源与独立源的电源有所不同，独立源的电源是电路中的激励，有了它才能在电路中产生电流和电压；而受控源的电源则不同，它的电压或电流受其他电压或电流的控制，并最终受控于独立源，当独立源为零时，受控源也失去了电源的作用．例3—1见图a所示电路中虚线框出的电路部分能否用戴维南定理来化简？解：显然，要保留受控源两条支路之间的耦合关系，有虚线框的部分是无法用戴维南定理简化的，但若对受控源等效变换后，则可以简化．现分析如下（电流单位为mA ）．将受控电流源与R3＝6k Ω的电阻并联等效为受控电压源与R3的串联组合，如图b 所示．b 式中，U k =2×103U 1×6×10-3=12U 1=12I 1R 1=12I 1×10-3×2×103=24I 1(V)列出节点a 电流方程I k +I s =I 1,即I 1=6+I k (mA),则U k =24I 1=24(6+I k )=144+24I k (V)因此，受控源的受控支路可用U S ＝144V 的电压源与R k ＝24k Ω的电阻串联来等效代替，见图c ．该电路虚线框图中的电路可用戴维南定理来简化，其等效电路如图d 虚线框图所示,Us’=Us -E=144-12=132R i =R k +R 3=24+6=30(k Ω)acd通过计算，变换前后外电路各支路电流、电压（I 1均为2．1mA ，Uab ，均为4．2V ），可验证等效变换的正确性．小结：由以上分析可知，受控源可以用等效的独立电源或一个阻抗置换，且不影响等效部分对外电路的影响。
受控源电路汇总
例1： 求理想电流源的端电压U=？
解法1：用支路电流法 对结点 a： I1+10= I3
对左回路： 6I1 +4I3 = 20
受控源当独立电源处理 解得： 对右回路： 10I1 +U-4I3 = 0
I1 2 A
U = 52V
I3 8 A
4.1.3 理想受控源与实际受控源
一.理想受控源 1.输入电阻与输出电阻 输入电阻：受控源输入端电压对电流的比值。显然，对电流 控制受控源，其Ri=0；对电压控制受控源，其Ri=∞； 输出电阻：就是其内阻。对受控电压源，其R0=0，因为其输 出电压与负载无关；对受控电流源，其R0=∞，因为其输 出电流，与连接在输出端的负载无关。 2.理想受控源 满足上述特点的受控源即是。 理想的含义：从输出端看，对受控电压源，其R0=0，对受 控电流源，其R0=∞；从输入端看，对电流控制的受控源， 其Ri=0；对电压控制受控源，其Ri=∞；
(1) 独立源电压(或电流)由电源本身决定，与电路中其它电压、 电流无关；而受控源的电压(或电流)由控制支路的电流或电压（控 制量）决定，一旦控制量为零，受控量也为零。 (2) 独立源作为电路中“激励”，在电路中产生电压、电流；而 受控源只是一种电路模型，只反映输出端与输入端的关系，在电路 中不能作为“激励”。 实际存在的一种电气器件，如晶体管、运算放大器、变压器等， 它们的电特性可用含受控源的电路模型来模拟。 受控源典型应用：用于晶体管电路的分析中。
课前提问：
1、在图示电路中，已知：US＝2V，IS＝2A。电流I为( (a)2A； (b)2A； (c)4A。 )。
.
I + US － IS
.
+ US 1 －
.
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受控源的定义：
所谓受控电源，是指电压源的电压和电流源的电流，是受电路中其它部分的电流或电压控制的，这种电源称为受控电源。
受控源与独立电源的区别：
受控电源又成为“非独立”源。
受控电压源的激励电压或受控电流源的激励电流与独立电压源的激励电压或独立电流源的激励电流有所不同，后者是独立量，前者则受电路中某部分电压或电流控制。
受控源主要用以表示电路内不同支路物理量之间的关系，它和独立源性质不同。
当电路中不存在独立源时，因无控制支路提供电压和电流，控制量为零，受控源的电压和电流也为零，受控源不起作用。
受控源不能作为电路独立的激励。
受控源的分析方法：
1.受控电压源的端电压或受控电流源的输出电流只随其控制量的变化而变化，若控制量不变，受控电压源的端电压或受控电流源的输出电流将不会随外电路变化而变化。
即受控源在控制量不变的情况下，其特性与独立源相同。
2.对于独立源推导得出的结论，基本也适用于受控源。
3.在对含受控源电路的分析过程中，受控源的控制量所在支路必须保留，不允许有任何改变。
受控源等效电阻：
由线性二端电阻和线性受控源构成的电阻二端网络，就端口特性而言，也等效为一个线性二端电阻，其等效电阻值常用外加独立电源计算单口VCR 方程的方法求得。
现举例加以说明。
例1 求下图所示单口网络的等效电阻。
解
:
设想在端口外加电流源i ，写出端口电压u 的表达式：
111(1)(1)eq u u u u Ri R i μμμ=+=+=+=
求得端口等效电阻为：(1)eq R R μ=+
由于受控电压源的存在，使端口电压增加了1u Ri μμ=，导致单口等效电阻增大
到(1)μ+倍。
若控制系数2μ=-，则单口等效电阻eq R R =-，这表明该电路可将正电阻变
换为一个负电阻。
例子1说明一个含受控源及电阻的单口网络和一个只含电阻的单口网络，一样可以等效为一个电阻（含受控源时，等效电阻可能为负值），受控源等效为负电阻的时候，说明受控源在发出功率；受控源等效为正电阻的时候，说明受控源在吸收功率。