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【詳細圖文】電源模型及其等效變換分析-KIA MOS管

信息來源:本站 日期:2022-10-19 

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【詳細圖文】電源模型及其等效變換分析-KIA MOS管


電壓源模塊及其伏安特性

電路圖如圖2-1-1(a)所示,其中us為電壓源的電壓,Rs為它的內電阻(也稱電壓源的輸出電阻),u和i分別為其端電壓和端電流,箭頭表示電流的參考方向(注意,對電壓源支路而言,此處u的"+"和"-"極規定與i的參考方向規定為不關聯)。


電源模型 等效變換

圖2-1-1   電壓源模型及其伏安關系


根據圖2-1-1(a)可寫出電壓源模型的伏安方程為:

u=us-Rsi       (2-1-1)


輸出電流i=0時稱為電壓源端口開路,如圖2-1-1(b)。端口開路時的端電壓稱為開路電壓,用uoc表示。由式(2-1-1)可見有:

uoc=us


端口電壓u=0時稱為電壓源端口短路,如圖2-1-1(c)所示。端口短路時的電流稱為短路電流,用isc表示。由式2-1-1可見有:

isc= us/Rs= uoc/Rs      (2-1-2)


u與i的關系曲線如圖2-1-1(d)所示。此曲線稱為電壓源的伏安特性,也稱為外特性。可見u隨i的增大而增大。


電流源模塊及其伏安特性

電路圖如圖2-1-2(a)所示,其中is為電流源的電流,Rs為它的內電阻(也稱電流源的輸出電阻),u和i分別為它的端電壓和端電流,箭頭表示電流i的參考方向。


根據圖2-1-2(a)可寫出電流源模型的伏安方程為:

i=is-u/Rs (2-1-3)


端電壓u=0時稱為電流源端口短路,如圖2-1-2(b)所示。由式(2-1-3)可見端口短路電流為:

isc = is


輸出電流i=0時稱為電流源端口開路,如圖2-1-2(c)所示。由式(2-1-3)可見端口開路電壓為:

uoc= Rs is= Rs isc (2-1-4)


u與i的關系曲線如圖2-1-2(d)所示。此曲線稱為電流源的伏安特性,也稱外特性。可見歲的增大也是直線減小。


電源模型 等效變換


由式(2-1-2)和(2-1-4)都可以得到: Rs= uoc/isc (2-1-5)


即電壓源和電流源的內電阻Rs,都可以通過求端口開路電壓uoc和端口短路電流isc,然后根據上式計算求得(注意:當uoc=isc=0 時,此法即失效)。


兩種電源模型的等效變換

為了電路分析的需要,我們往往需要將電壓源模型與電流源模型進行互相變換,當這種互相變換是在保持兩者的外特性(即伏安關系曲線)完全相同的原則下進行時,則稱為等效變換,等效變換后所得到的電路稱為等效點路。下面就來推導她們等效變換的原則與關系式。


1.電壓源模型等效變換為電流源模型 電壓雅模型如圖2-1-3(a)所示。由式(2-1-1)有:

i=us/Rs-u/R=isc-u/Rs     (2-1-6)


其中isc= us/Rs為電壓源模型的端口短路電流。根據上式即可畫出與之對應的等效電路,如圖2-1-3(b)所示。可見為一電流源模型,稱為電壓源模型的等效電流源模型擬稿。


可將這種等效變換原則總結為三條:

(1). us與Rs的串聯組合變為isc與Rs的并聯組合;

(2).等效電流源模型的電流isc= us/Rs,為電壓源模型的端口短路電流;

(3). isc的方向為從us的"-"指向"+"。


2.電流源模型等效變換為電壓源模型 電流源模型如圖2-1-4(a)所示。

由式(2-1-3)有:

u=Rsis-Rsi=uoc- Rsi                    (2-1-7)


其中uoc=Rsis為電流源模型的端口開路電壓。根據上式即可畫出與之對應的等效電路,如圖2-1-4(b)所示。可見為一電壓源模型,稱為電流源模型的等效電壓源模型擬稿。


可將這種等效變換原則總結為三條:

(1). is與Rs的并聯組合變為uoc與Rs的串聯組合;

(2).等效電壓源模型的電壓uoc=Rsis,為電流源模型的端口開路電壓;

(3). uoc的極性為從"-"到"+"與is方向一致。

電源模型 等效變換


需要指出:

(1).電源模型的等效變換只是對外電路等效,對電源模型內部是不等效的;


(2).理想電壓源與理想電流源不能互相等效變換,即理想電壓源不存在與之對應的等效電流源,理想電流源也不存在與之對應的等效電壓源。因為對理想電壓源(Rs=0)而言,其端口短路電流(isc=∞)



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