獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源課件

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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,15,獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源,電路中的耗能器件或裝置有電流流動時(shí)，會不斷消耗能量，電路中必須有提供能量的器件或裝置電源。常用的直流電源有干電池、蓄電池、直流發(fā)電機(jī)、直流穩(wěn)壓電源和直流穩(wěn)流電源等。常用的交流電源有電力系統(tǒng)提供的正弦交流電源、交流穩(wěn)壓電源和產(chǎn)生多種波形的各種信號發(fā)生器等。,為了得到各種實(shí)際電源的電路模型，定義兩種理想的電路元件獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源。,1,15 獨(dú)立電壓源和獨(dú)立電流源 電路中的,常用的干電池和可充電電池,2,常用的干電池和可充電電池2,實(shí)驗(yàn)室使用的直流穩(wěn)壓電源,用示波器觀測直流穩(wěn)

2、壓電源的電壓隨時(shí)間變化的波形,。,示波器,穩(wěn)壓電源,3,實(shí)驗(yàn)室使用的直流穩(wěn)壓電源用示波器觀測直流穩(wěn)壓電源的,一、獨(dú)立電壓源,如果一個(gè)二端元件的電流無論為何值，其電壓保持常量,U,S,或按給定的時(shí)間函數(shù),u,S,(,t,),變化，則此二端元件稱為獨(dú)立電壓源，簡稱為電壓源。,電壓源的符號如圖,(a),所示，圖中,“+”,，,“-”,號表示電壓源電壓的參考極性。,4,一、獨(dú)立電壓源 如果一個(gè)二端元件的電流無論為何,電壓保持常量的電壓源，稱為,恒定電壓源,或,直流電壓源,。電壓隨時(shí)間變化的電壓源，稱為,時(shí)變電壓源,。電壓隨時(shí)間周期性變化且平均值為零的時(shí)變電壓源，稱為,交流電壓源,。,電壓源的電壓與電流

3、采用關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，其吸收功率為,p=ui,5,電壓保持常量的電壓源，稱為恒定電壓源或直流電,當(dāng),p,0，,即電壓源工作在,i,-,u,平面的一、三象限時(shí)，電壓源實(shí)際吸收功率。,當(dāng),p,0,P,0，即電壓源工作在i-u平面的一、三象,獨(dú)立電壓源的特點(diǎn)是其,端電壓由其特性確定,，與電壓源在電路中的位置無關(guān)。,獨(dú)立電壓源的,電流則與其連接的外電路有關(guān),。由其電壓和外電路共同確定。,也就是說，,隨著電壓源工作狀態(tài)的不同，它既可發(fā)出功率，也可吸收功率。,7,獨(dú)立電壓源的特點(diǎn)是其端電壓由其特性確定，與電壓源在電,R/,1,2,10,20,100,i/,A,10,5,1,0.5,0.1,0,P/W,P/W

4、,100,50,10,5,1,0,例如圖示電路中電阻值變化時(shí)，電壓源的電流,i,和發(fā)出功率,p,會發(fā)生變化。,8,R/121020100i/A10510.50.1,例,l-3,電路如圖所示。已知,u,ab,=6V,u,S1,(,t,)=4V,u,S2,(,t,)=10V,R,1,=2,和,R,2,=8,。,求電流,i,和各電壓源發(fā)出的功率。,9,例 l-3 電路如圖所示。已知uab=6V,uS1(t),兩個(gè)電壓源的吸收功率分別為,解：,10,兩個(gè)電壓源的吸收功率分別為 解：10,例,l4,電路如圖所示。已知,u,S1,(,t,),=24V,u,S2,(,t,)=4V,u,S3,(,t,),=6

5、V,R,1,=1,R,2,=2,和,R,3,=4,。,求電流,i,(,t,),和電壓,u,ab,(,t,),。,11,例l4 電路如圖所示。已知uS1(t)=24V,uS2,沿右邊路徑求電壓,u,ab,得到,也可由左邊路徑求電壓,u,ab,得到,解：,12,沿右邊路徑求電壓uab得到,例,l-5,電路如圖所示。試求開關(guān),S,斷開后，電流,i,和,b,點(diǎn)的 電位。,解:圖(,a),是電子電路的習(xí)慣畫法，不畫出電壓源的符號，只 標(biāo)出極性和對參考點(diǎn)的電壓值，即電位值。,13,例 l-5 電路如圖所示。試求開關(guān) S 斷開后，電流i和,再根據(jù),KVL,求得,b,點(diǎn)的電位,我們可以用相應(yīng)電壓源來代替電位，

6、畫出圖(,b),電路，由此可求得開關(guān),S,斷開時(shí)的電流,I,14,再根據(jù)KVL求得 b點(diǎn)的電位 我,1.,什么是傳統(tǒng)機(jī)械按鍵設(shè)計(jì)？,傳統(tǒng)的機(jī)械按鍵設(shè)計(jì)是需要手動按壓按鍵觸動,PCBA,上的開關(guān)按鍵來實(shí)現(xiàn)功能的一種設(shè)計(jì)方式。,傳統(tǒng)機(jī)械按鍵設(shè)計(jì)要點(diǎn)：,1.,合理的選擇按鍵的類型，盡量選擇平頭類的按鍵，以防按鍵下陷。,2.,開關(guān)按鍵和塑膠按鍵設(shè)計(jì)間隙建議留,0.050.1mm,，以防按鍵死鍵。,3.,要考慮成型工藝，合理計(jì)算累積公差，以防按鍵手感不良。,傳統(tǒng)機(jī)械按鍵結(jié)構(gòu)層圖：,按鍵,開關(guān)鍵,PCBA,1.什么是傳統(tǒng)機(jī)械按鍵設(shè)計(jì)？傳統(tǒng)的機(jī)械按鍵設(shè)計(jì)是需要手動按壓,二、獨(dú)立電流源,獨(dú)立電流源是從實(shí)際電源

7、抽象出來的另一種電路元件。,如果一個(gè)二端元件的電壓無論為何值，其電流保持常量,I,S,或按給定時(shí)間函數(shù),i,S,(,t,),變化，則此二端元件稱為獨(dú)立電流源，簡稱電流源。,16,二、獨(dú)立電流源 獨(dú)立電流源是從實(shí)際電源抽象出來,電流源的符號如圖,(a),所示，圖中箭頭表示電流源電流的參考方向。,電流保持常量的電流源，稱為,恒定電流源或直流電流源,。,電流隨時(shí)間變化的電流源，稱為,時(shí)變電流源,。,17,電流源的符號如圖(a)所示，圖中箭頭表示電,電流隨時(shí)間周期變化且平均值為零的時(shí)變電流源，稱為,交流電流源,。,電流源的電壓與電流采用關(guān)聯(lián)參考方向時(shí)，其吸收功率為,p,=,ui,當(dāng),p,0，,即電流源

8、工作在,u-i,平面的一、三象限時(shí)，電流源實(shí)際吸收功率；,當(dāng),p,0，,即電流源工作在,u-i,平面的二、四象限時(shí)，電流源實(shí)際發(fā)出功率。,18,電流隨時(shí)間周期變化且平均值為零的時(shí)變電流源，,獨(dú)立電流源的特點(diǎn)是其,電流由其特性確定,，與電流源在電路中的位置無關(guān)。,獨(dú)立電流源的,電壓則與其連接的外電路有關(guān),。由其電流和外電路共同確定。,也就是說,隨著電流源工作狀態(tài)的不同，它既可發(fā)出功率，也可吸收功率,。,19,獨(dú)立電流源的特點(diǎn)是其電流由其特性確定，與電流,R/,1,2,10,20,100,0,u/,V,2,4,20,40,200,0,P/W,4,8,40,80,400,0,例如圖示電路中電阻值變化

9、時(shí)，電流源的電壓,u,和發(fā)出功率,p,會發(fā)生變化。,20,R/1210201000u/V2420402000,例,l-6,電路如圖所示。已知,u,S1,=10V,i,S1,=1A,i,S2,=3A,R,1,=2,R,2,=1,。,求電壓源和各電流源發(fā)出的功率。,21,例l-6 電路如圖所示。已知uS1=10V,iS1=1A,電壓源的吸收功率為,電流源,i,S1,和,i,S2,吸收的功率分別為：,解：根據(jù),KCL,求得,根據(jù),KVL,和,VCR,求得：,22,電壓源的吸收功率為 電流源iS,三、實(shí)際電源的電路模型,實(shí)際電源的電壓(或電流)往往會隨著電源電流(或電壓)的增加而下降。圖,(a),和(

10、,c),表示用電壓表、電流表和可變電阻器測量直流電源,VCR,特性曲線的實(shí)驗(yàn)電路。所測得的兩種典型,VCR,曲線如圖（,b）,和(,d),所示,23,三、實(shí)際電源的電路模型 實(shí)際電源的電壓(或電流,根據(jù) 得到的電路模型如圖,(a),所示，它由電壓源,U,oc,和電阻,R,o,的串聯(lián)組成。電阻,R,o,的電壓降模擬實(shí)際電源電壓隨電流增加而下降的特性。電阻,R,o,越小的電源，其電壓越穩(wěn)定。,24,根據(jù),按照 作出的電路模型如圖,(b),所示，它由電流源,I,SC,和電導(dǎo)為,G,o,的電阻并聯(lián)組成。電阻中的電流模擬實(shí)際電源電流隨電壓增加而減小的特性。并聯(lián)電阻的電導(dǎo),G,o,越小的電源，其電流越穩(wěn)定

11、。,25,按照,例1-7 型號為,HT1712G,的直流穩(wěn)壓電源，它有兩路輸出電壓，其電壓可以在0,V,到30,V,間連續(xù)調(diào)整，額定電流為2,A。,某臺 電源的產(chǎn)品說明書上給出以下實(shí)測數(shù)據(jù)：,(,l),輸出電壓,U,=3V，,負(fù)載穩(wěn)定度為3,10,-4,(2)輸出電壓,U,=30V，,負(fù)載穩(wěn)定度為4,10,-5,試根據(jù)以上數(shù)據(jù)，建立該電源的電路模型。,26,例1-7 型號為HT1712G的直流穩(wěn)壓電源，它有兩路輸出,例1-7 型號為,HT1712G,的直流穩(wěn)壓電源，輸出電壓可以 在0,V,到30,V,間連續(xù)調(diào)整，額定電流為2,A。,某臺電源 的產(chǎn)品說明書上給出以下實(shí)測數(shù)據(jù)：(,l),輸出電壓,

12、U,=3V，,負(fù)載穩(wěn)定度為3,10,-4,(2)輸出電壓,U,=30V，,負(fù)載穩(wěn)定度為4,10,-5,試根據(jù)以上數(shù)據(jù)，建立該電源的電路模型。,27,例1-7 型號為HT1712G的直流穩(wěn)壓電源，輸出電壓可以,相應(yīng)的內(nèi)阻為,這說明其電路模型為3,V,電壓源和0.45,m,電阻相串聯(lián)。,其電路模型為30,V,電壓源和0.6,m,電阻的串聯(lián)。,解：負(fù)載穩(wěn)定度是指電流由零增加到額定電流時(shí)，輸出電 壓的相對變化率。根據(jù)已知數(shù)據(jù)可求出,U,1,=3V,時(shí)輸出 電壓的變化為,用同樣方法算得電源工作在30,V,時(shí)的內(nèi)阻為,28,相應(yīng)的內(nèi)阻為 這說明其電路模,1-5-2 電路如圖152所示。若：(1),R,=10,；(2),R,=5,；,(3),R,=2,時(shí);試判斷5,V,電壓源是發(fā)出功率或吸收功率。,圖152,思考與練習(xí),1-5-,l,獨(dú)立電壓源能否短路?獨(dú)立電流源能否開路?,29,1-5-2 電路如圖152所示。,