第三章疊加方法與網(wǎng)絡(luò)函數(shù)-電路分析基礎(chǔ)

1、2024年2月29日10時(shí)44分,1,第三章 疊加方法與網(wǎng)絡(luò)函數(shù),一、幾個(gè)名詞：1）線性電路：由線性元件及獨(dú)立電源組成的電路。2）激勵：獨(dú)立電源代表外界對電路的輸入。3）響應(yīng)：電路在激勵作用下產(chǎn)生的電流和電壓。4）網(wǎng)絡(luò)函數(shù)：對單一激勵的線性、時(shí)不變電路，指定的響應(yīng)對激勵之比。,本書的基本結(jié)構(gòu)：一個(gè)假設(shè)、兩類約束、三大基本概念,§3-1 線性電路的比例性 網(wǎng)絡(luò)函數(shù),2024年2月29日10時(shí)44分,2,激勵可以

2、是電壓源的電壓或電流源的電流，響應(yīng)可以是任一支路的電壓或電流。,5）策動點(diǎn)函數(shù)：響應(yīng)和激勵在同一端口 轉(zhuǎn)移函數(shù)：響應(yīng)和激勵不在同一端口,二、網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的分類,響應(yīng)與激勵關(guān)系的方框圖,2024年2月29日10時(shí)44分,3,轉(zhuǎn)移函數(shù),計(jì)算轉(zhuǎn)移函數(shù)時(shí)，必須明確激勵量和響應(yīng)量,2024年2月29日10時(shí)44分,4,三、舉例,輸出為電流i1的策動點(diǎn)電導(dǎo),輸出為電壓u2的轉(zhuǎn)移電壓比,線性電阻電路的響應(yīng)與激勵具有以下性質(zhì)：,結(jié)論,2024年2月2

3、9日10時(shí)44分,5,1）線性。網(wǎng)絡(luò)函數(shù)是一與激勵無關(guān)的實(shí)數(shù)。,2）齊次性（比例性或均勻性）。,當(dāng)一個(gè)激勵源（獨(dú)立電壓或電流源）作用于線性電路，其任意支路的響應(yīng)（電壓或電流）與該電源成正比。,即：線性電路中，當(dāng)激勵源增大k倍時(shí)，其電路中任何處的響應(yīng)亦增大k倍。,2024年2月29日10時(shí)44分,6,四、網(wǎng)絡(luò)函數(shù)求取舉例,P92，例3-1求轉(zhuǎn)移電壓比Uo/Us,由分壓關(guān)系得,解：,則：,得：,2024年2月29日10時(shí)44分,7,討論,

4、H=0，電橋平衡狀態(tài),|H|<1，輸出電壓不大于輸入電壓,五、網(wǎng)絡(luò)函數(shù)應(yīng)用,使用網(wǎng)絡(luò)函數(shù)可簡化電路激勵與響應(yīng)的關(guān)系，若給定網(wǎng)絡(luò)函數(shù)H，則響應(yīng)=激勵*H,如圖所示，若Us=279.5V，求輸出電壓Uo,思路：可先求得網(wǎng)絡(luò)函數(shù)（轉(zhuǎn)移電壓比）H，則無論Us是多少，只要用Uo =HUs 即可得到輸出電壓。,2024年2月29日10時(shí)44分,8,求網(wǎng)絡(luò)函數(shù)（轉(zhuǎn)移電壓比）H可任選一Uo，求得Us即可，取最簡單的Uo=1V。,網(wǎng)絡(luò)函數(shù)是表征電

5、路由輸入端到輸出端整體性質(zhì)的參數(shù)，隨著IC的發(fā)展，人們關(guān)注的不是單個(gè)元件的參數(shù)，而是整體的表現(xiàn)。,2024年2月29日10時(shí)44分,9,§3-2 疊加原理,引：求i2,解：對節(jié)點(diǎn)2,左網(wǎng)孔,右網(wǎng)孔,整理得,由上式可知i2由兩項(xiàng)組成,為is=0時(shí)us產(chǎn)生的響應(yīng)。,為us=0時(shí)is產(chǎn)生的響應(yīng)。,2024年2月29日10時(shí)44分,10,由線性電阻、線性受控源及獨(dú)立電源組成的線性電路中，每一元件的響應(yīng)（電壓或電流）都可以看成是每一個(gè)

6、獨(dú)立電源單獨(dú)作用于電路時(shí)，在該元件上產(chǎn)生的響應(yīng)（電壓或電流）的代數(shù)和。,一、疊加定理的基本內(nèi)容,注意,1、線性電路：參數(shù)恒定的無源元件，其電壓和電流的關(guān)系可用一次線性方程（包括代數(shù)方程和微分方程）來描述，這些元件統(tǒng)稱為線性元件。由獨(dú)立電源和線性元件組成的電路稱為線性電路。,2024年2月29日10時(shí)44分,11,2、單獨(dú)作用：當(dāng)某個(gè)獨(dú)立電源作用時(shí)，其它獨(dú)立電源應(yīng)置零。電壓源-----短路電流源-----開路,3、代數(shù)和：指某元件上的

7、電流（或電壓）等于各個(gè)獨(dú)立電源分別單獨(dú)作用時(shí)在該元件上所產(chǎn)生電流（或電壓）的代數(shù)和。,4、受控源不能單獨(dú)作用，應(yīng)該始終保留在電路中。,5、只能計(jì)算電流、電壓，不能計(jì)算功率。,2024年2月29日10時(shí)44分,12,三個(gè)電源共同作用,is1單獨(dú)作用,=,+,us2單獨(dú)作用,us3單獨(dú)作用,+,2024年2月29日10時(shí)44分,13,1、利用疊加定理求uo,有三個(gè)獨(dú)立源，分別畫出分電路圖,二、舉例,+,+,2024年2月29日10時(shí)44分,

8、14,2、用疊加定理計(jì)算電壓u、電流i。,解,畫出分電路圖,＋,受控源始終保留,2024年2月29日10時(shí)44分,15,10V電源作用：,5A電源作用：,由KVL：,得：,由KVL：,得：,則：,則：,由疊加定理得：,2024年2月29日10時(shí)44分,16,3、如圖所示線性無源網(wǎng)絡(luò)N，內(nèi)部結(jié)構(gòu)不知。已知當(dāng)us=1V，is=2A時(shí)，u= -1V； 當(dāng)us=2V，is= -1A時(shí)，u=5.5V。 試求us=

9、 -1V，is= -2A時(shí)，u為？。,,根據(jù)疊加定理和線性電路的齊次性，電壓u可表示為 u=u′+u″=H1us+H2is 代入已知數(shù)據(jù)，可得到,H1+2H2= -12H1 - H2=5.5,研究激勵和響應(yīng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)方法,求解后得,H1=2, H2= -1.5,2024年2月29日10時(shí)44分,17,由公式： u=u′+u″=H1us+H2is= 2us-1.5is,當(dāng)us= -1V,is= -2A時(shí)，電阻

10、R上輸出電壓為u=2×(-1)+(-1.5)×(-2)=1V,只要電路結(jié)構(gòu)和參數(shù)不變，得到的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)對任何的us、is均成立，簡化了電路激勵與響應(yīng)的關(guān)系。,2024年2月29日10時(shí)44分,18,[例]如下圖所示電阻網(wǎng)絡(luò)，us、 is 、R1、R2為已知，求P1和P2。,§3-3 疊加方法與功率計(jì)算,2024年2月29日10時(shí)44分,19,1、電壓源的單獨(dú)作用（電流源開路）,2、電流源的單獨(dú)作用（電壓源

11、短路）,3、兩個(gè)電源同時(shí)作用時(shí),方法一：,2024年2月29日10時(shí)44分,20,兩個(gè)電源同時(shí)作用時(shí)的各支路電流（求代數(shù)和）,方法二：,2024年2月29日10時(shí)44分,21,注意的幾個(gè)問題：①兩種計(jì)算結(jié)果顯然不同。②利用疊加原理只能計(jì)算電流、電壓，不能計(jì)算功率。③只有一種情況例外：電源對電路提供的總功率等于電壓源單獨(dú)作用時(shí)對電路提供的功率和電流源單獨(dú)作用時(shí)對電路提供的功率的總和。這對不含受控源的線性電阻電路是一個(gè)普遍規(guī)律。而且可