§1－5、6獨立電壓源和獨立電流源電路工作：需提供能量的器件或裝置——電源。常用的實際電源：干電池、蓄電池、直流發電機、直流穩壓電源、直流穩流電源；電力系統提供的正弦交流電源、交流穩壓電源和、各種信號發生器等。為了得到各種實際電源的電路模型，定義兩種理想的電路元件——獨立電壓源和獨立電流源。常用的干電池和可充電電池實驗室使用的直流穩壓電源和信號源一、獨立電壓源如果一個二端元件的電流無論為何值，其電壓保持常量US或按給定的時間函數uS(t)變化，則此二端元件稱為獨立電壓源，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。恒定(直流)電壓源——電壓保持常量(U=0?)時變電壓源

——電壓隨時間變化。交流電壓源——電壓隨時間周期性變化且平均值為零的時變電壓源。電壓源的電壓與電流采用關聯參考方向時，其“吸收功率”為

p=ui當p>0，即電壓源工作在i-u平面的一、三象限時，電壓源實際吸收功率。當p<0，即電壓源工作在i-u平面的二、四象限時，電壓源實際發出功率。P>0P<0電壓源工作狀態的不同，既可發出功率，也可吸收功率。獨立電壓源：端電壓由其特性確定，與電壓源在電路中的位置無關。電流則取決于外電路，由其電壓和外電路共同確定。例：右圖電路中，電阻值變化時，電壓源的電流i

和發出功率p會發生變化。若電路中串一固定電阻，P=？R=0?例1：

電路如圖所示。已知uab=6V,uS1(t)=4V,uS2(t)=10V,

R1=2和R2=8。

求電流i和各電壓源發出的功率。兩個電壓源的吸收功率分別為解：例2：

電路如圖所示。已知uS1(t)

=24V,uS2(t)=4V,uS3(t)

=6V,

R1=1,R2=2和R3=4。

求電流i(t)和電壓uab

(t)

。沿右邊路徑求電壓uab得到也可由左邊路徑求電壓uab得到解：例3：電路如圖所示。試求開關S斷開后，電流i和b點的

電位。解:圖(a)是電子電路的習慣畫法，不畫出電壓源的符號，只

標出極性和對參考點的電壓值，即電位值。再根據KVL求得b點的電位我們可以用相應電壓源來代替電位，畫出圖(b)電路，由此可求得開關S斷開時的電流I例計算圖示電路各元件的功率解發出發出滿足：P（發）＝P（吸）下頁上頁u2Ai+_5V-+返回注意一些特殊情況1、電壓值為零時——與線性電阻的短路情況等效。2、獨立電壓源不可短路，否則違背KVL定律。3、輸出電壓較穩定的實際電源（發電機、干電池、蓄電池等）——電壓源模型(理想電壓源串一個電阻)R0=0大型發電機實際電源干電池鈕扣電池1.干電池和鈕扣電池（化學電源）干電池電動勢1.5V，僅取決于（糊狀）化學材料，其大小決定儲存的能量，化學反應不可逆。鈕扣電池電動勢1.35V，用固體化學材料，化學反應不可逆。下頁上頁返回氫氧燃料電池示意圖2.燃料電池（化學電源）電池電動勢1.23V。以氫、氧作為燃料。約40-45%的化學能轉變為電能。實驗階段加燃料可繼續工作。下頁上頁返回3.太陽能電池（光能電源）一塊太陽能電池電動勢0.6V。太陽光照射到P-N結上，形成一個從N區流向P區的電流。約11%的光能轉變為電能，故常用太陽能電池板。

一個50cm2太陽能電池的電動勢0.6V,電流0.1A太陽能電池示意圖太陽能電池板下頁上頁返回蓄電池示意圖4.蓄電池（化學電源）電池電動勢2V。使用時，電池放電，當電解液濃度小于一定值時，電動勢低于2V，常要充電，化學反應可逆。下頁上頁返回直流穩壓源變頻器頻率計函數發生器下頁上頁返回發電機組下頁上頁返回草原上的風力發電§2.2幾種典型的獨立源信號波形及其符號1、常量（即直流）Kf(·)=f(t)=K

2、正弦量

信號是余弦函數、正弦函數，都稱正弦量。

正弦量三要素：A振幅、ω角頻率、φ初相位。§2.2幾種典型的獨立源信號波形及其符號在t=0時函數發生跳變，函數是不連續的。3、單位階躍

t=0時，u(t)=0或u(t)=1/2或u(t)=1，在電路中是無關緊要的，可認為從0-~0+時，信號從0跳變到1。（注：其中0-是

t由負值趨于零的極限，0+是

t由正值趨于零的極限，它們在數值上都是0）單位階躍作用于任何信號，相當于削去t<0時的信號，即起到t=0時的開關作用。鋸齒波

三角波

§2.2幾種典型的獨立源信號波形及其符號二、獨立電流源（電流源）如果一個二端元件的電壓無論為何值，其電流保持常量IS或按給定時間函數iS(t)變化。符號如圖(a)所示，箭頭表示電流源電流的參考方向。

恒定(直流)電流源——電流為常量時。I=0?時變電流源——電流隨時間變化.交流電流源——電流隨時間周期變化且平均值為零。

電壓與電流采用關聯參考方向時，其吸收功率為p=ui當p>0，工作在u-i平面一、三象限時，它實際吸收功率；當p<0，工作在u-i平面的二、四象限時，它實際發出功率。即：隨著工作狀態的不同，它既可發出功率，也可吸收功率。

獨立電流源：其電流由其特性確定，與電流源在電路中的位置無關。電壓則與其連接的外電路有關。由其電流和外電路共同確定。

若電路中并一固定電阻，P=？R=∞?例：右電路中電阻值變化時，電流源的電壓u

和發出功率p會發生變化。例4：電路如圖所示。已知uS1=10V,iS1=1A,iS2=3A,R1=2,

R2=1。

求電壓源和各電流源發出的功率。電壓源的吸收功率為電流源iS1和iS2吸收的功率分別為：解：根據KCL求得根據KVL和VCR求得：注意一些特殊情況1、電流值為零時——與線性電阻的開路情況等效。2、獨立電壓流不可短路，否則違背KCL定律。3、輸出電流較穩定的實際電源（光電池、晶體管的輸出端等）——電流源模型(獨立電流源并聯一個電阻)實際電源（光電池）5種基本理想電路元件有三個特征：（a）只有兩個端子；（b）可以用電壓或電流按數學方式描述；（c）不能被分解為其他元件。電阻元件：表示消耗電能的元件電感元件：表示產生磁場，儲存磁場能量的元件電容元件：表示產生電場，儲存電場能量的元件電壓源和電流源元件：表示將其它形式的能量轉變成電能的元件。§1－7受控源（非獨立源）

controlledsourceordependentsource晶體管、運算放大器等多端器件的某些端鈕的電壓或電流受到另一些端鈕電壓或電流的控制。為了模擬多端器件各電壓、電流間的這種耦合關系，需要定義一些多端電路元件(模型)——受控源。三極管場效應管運算放大器電路符號+–受控電壓源受控電流源一、定義

電壓源電壓或電流源電流不是給定的時間函數，而是受電路中某個支路（或元件）的電壓（或電流）的控制。一個受控電流源的例子（場效應管）兩條支路：

1、控制支路，呈開路或短路狀態；2、受控支路，是一個電壓源或電流源，其電壓或電流的量值受第一條支路電壓或電流的控制。1、

電流控制的電流源CurrentControlledCurrentSource

:無量綱，電流放大倍數r:電阻量綱、轉移電阻

u1=0i2=bi1

u1=0u2=ri1二、分類（四種類型）：2、電流控制的電壓源

CurrentControlledVoltageSource

每種受控源由兩個線性代數方程來描述：g:電導量綱，轉移電導

:無量綱，電壓放大倍數

i1=0i2=gu1

i1=0u2=

u13、電壓控制的電流源

VoltageControlledCurrentSource4、電壓控制的電壓源

VoltageControlledVoltageSource當控制系數r、g、和為常量時，它們是時不變線性受控源。三、受控源與獨立源的比較

(1)獨立源電壓（或電流）由電源本身決定，與電路中其他電壓、電流無關，而受控源電壓（或電流）直接由控制量決定，控制量變化它也跟著變化。

(2)獨立源作為電路中“激勵（excitation）”，在電路中產生電壓、電流；而受控源只是反映兩條支路電壓、電流之間的控制關系，其存在可以改變電路中的電壓和電流，使電路特性發生變化。但不能作為“激勵”。受控源的功率因為控制支路電流或電壓總有一項為零，所以有：p=u1i1+u2i2=u2i2受控源雖然也是一種理想元件（對某種物理現象的模擬與抽象）。但和電阻、電容、電感、電源等元件不一樣，現實中并不存在一種特定的電器件稱作“受控電源”和他對應，它是某些電器件、電子元件在特定情況下工作狀態的一種等效。五、受控源的物理本質四、受控源功率圖(a)所示的晶體管在一定條件下可以用圖(b)所示的模型來表示。這個模型由一個受控源和一個電阻構成，這個受控源受與電阻并聯的開路電壓控制，控制電壓是ube，受控源的控制系數是轉移電導gm。例1：圖(d)表示用圖(b)的晶體管模型代替圖(c)電路中的晶體管所得到的一個電路模型。+-

u1+-

u2Ri2電路模型例2：放大電路受控源模型

放大器+-u1+-u2特性曲線如下：

u2

u10μ1轉移特性μu1’’μu1’u2i20輸出特性等效電路若有一個單口網絡，就端口特性而言，和另一個單口網絡的端口特性完全相等，則兩者相互等效。由多個線性二端電阻串聯的單口網絡，就端口特性而言，可等效為一個線性二端電阻；由多個線性二端電阻并聯的單口網絡，就端口特性而言，可等效為一個線性二端電阻。其等效電阻值常用外加獨立電源計算單口VCR方程的方法求得。例3：

求下圖所示單口網絡的等效電阻。解:設想在端口外加電流源i，寫出端口電壓u的表達式求得單口的等效電阻注意：電路圖中，通常不直接畫出輸入支路，僅標注出控制量及參考方向。求得單口的等效電阻由于受控電壓源的存在，使端口電壓增加了u1=Ri，導致單口等效電阻增大到(+1)倍。若控制系數=-2，則單口等效電阻Ro=-R，這表明該電路可將正電阻變換為一個負電阻。求音響前置放大器增益音響前置放大器模型如圖所示。核心部分為VCCS，gm為30mA/V。放大器的輸入電阻Ri

=2kΩ，輸出電阻Ro=75kΩ。CD播放器模型，由電壓源us和電阻Rs組成。RL代表下一級。設Rs=500Ω、RL=10kΩ，求放大器增益uo/us

。解+-

uRi

gmuRo+-usRs+-

uoRL（2）代入（1）得電壓增益（負號表示反向）功率平衡？例題

例題：求電路圖(d)中的u。受控源實例：

勵磁電流I產生磁場，磁場強度決定感應電壓U,故U可以看作受I控制。因此，在理想情況下，可以等效成如下理想模型:1.他勵直流發電機：該受控源模型為電流控制電壓源CCVS，參數r反映了受控量U和控制量I之間的比例關系,這一模型合理地表現了實際的物理現象----發電機中兩條支路間的控制關系。2.晶體三極管該受控源模型為電流控制電流源CCCS,其中所有的電壓、電流、參數均為交流量。因此可以等效成以下模型：如圖，晶體三極管工作于交流小信號放大狀態時，近似地有：

2.有源性：例：如圖，IR=αU/R=αUS/R故受控源的功率：p=αUS*(-IR)=（αUS）/R<0UαUUsIRI2R1R二、受控源的特性1.從受控源的四種模型可以看出：受控源是一種雙口元件，當系數為常數時，可看作線性時不變雙口電阻。二、受控源的特性1.從受控源的四種模型可以看出：受控源是一種雙口元件，當系數為常數時，可看作線性時不變雙口電阻。2.有源性：例：如圖，IR=αU/R=αUS/R故受控源的功率：p=αUS*(-IR)