源转换

采用源变换方法对电路进行简化,将独立电流源转换为独立电压源,将独立电压源转换为独立电流源,从而对复杂电路进行简化。为了分析电路,我们可以使用这些转换应用一个简单的电压和电流分压器技术。这种源变换方法也可用于将一个电路由泰维宁等效转换为诺顿等效。让我们简单了解一下这些源转换方法。

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实际电压源

理想电压源是指提供不依赖于流过它的电流的终端电压的器件。但这种理想的来源实际上并不存在。假设一个电池在没有负载或没有电流流过时产生12V电压,那么当有负载电流流过时,电池产生的电压小于12V。这些电源称为实用电压源。然而,只要从负载中获得的功率或电流小,这些实际电源就代表理想的电压源。

实用电压源的V-I特性

实用电压源的V-I特性

因此,用一个串联电阻的理想电压源来获得器件(实用电压源)的真实模型。这个串联电阻类似于电流通过时器件中的电压降。串联电阻称为电压源的内阻。这并不意味着我们可以在每一个实际的源器件中找到这样的安排,而仅仅代表终端电压的降低对负载电流的增加。

实用电压源与内阻串联

具有内阻的实用电压源

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实际电流源

与理想电压源类似,理想电流源也不存在,因为没有设备或源能够提供与所连接的负载电阻或负载两端的电压无关的恒定电流。而当负载电压较小时,实际电流源中的负载电流与来自理想电流源的负载电流相等。因此,从一个与电阻(或内阻)并联的理想电流源得到一个真实的模型或实际的电流源。这类似于实际电流源中电流随负载电压(或负载电阻)的变化而变化。

实际电流源

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源转换的概念

考虑RL负载电阻的实际电压和电流源。让我们看看电路在负载电阻变化时的表现。

  • 如果负载电阻,RL = 0在实际电压源电路中,那么负载作为一个短路,因此短路电流流过负载。所以VL等于0 (VL = IL * RL

IL = Vs / Rs

  • 在实际电流源电路中,RL=0时,负载也表现为短路,因为负载倾向于电流通过无电阻路径。负载电流等于源电流等于实际电压源电路中的Vs/Rs值。

因此,当RL = 0时,= Vs/Rs ............(1)

  • 如果负载电阻RL无穷大,两个电路都表现为开路。因此负载电流在两个电路中都为零。而实际电流源电路中电阻Rint上的压降为is *Rint

Vint =是* Rint

  • 在实际电压源电路中,通过Rs的电压等于v等于实际电流源电路的is * Rint。

和= *无线电侦察当RL无穷 ..................( 2)

因此,从方程1和2,我们得到

Vs = Rs * Is

Vs = Rint * Is

通过观察上述两个方程,如果两个电源的内阻相同,则这两个电源在电上是等价的。这两个电源是等价的,它们可以产生相同的IL和VL值时,连接到相同的负载电阻。因此,当零负载电阻和无穷大电阻时,这些等效源可以产生相同的短路电流和开路电压值。因此,通过交换内阻,我们可以将它们的特性从电流源转换为电压源,反之亦然。

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电压源到电流源的转换

根据上面的讨论,如图所示,通过将串联电阻器交换为并联电阻器,可以将电压源转换或变换为电流源。

4.电压源到电流源的转换

步骤:

  • 找出电压源的内阻,并使这个电阻与一个电流源并联。
  • 应用欧姆定律确定电流源提供的电流。

在上图中,将一个电阻为Rs的电压源转化为一个并联电阻为Rs的等效电流源,利用简单欧姆定律得到此电流值为

是= Vs / Rs。

例子:

考虑电压为20v,内阻为5欧姆的以下电压源电路。通过放置一个与电流源具有相同值的电阻器,将该电路转换为电流源。该电流源值可由以下参数确定:

= Vs / Rs

= 20/5

= 4安培

电流为4A,并联电阻为5欧姆的等效电流源如下所示。

5.电压源转换为电流源的例子

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电流源到电压源的转换

通过串联交换并联电阻将电流源转换为电压源。让我们看看它是如何工作的。

步骤:

  • 找出恒流源的并联电阻,并将其与电压源串联。
  • 应用欧姆定律确定电压源的开路电压值。

电流源到电压源的转换

在上图中,将电阻Rs与电压源串联,将电流源转换为电压源,电压源的值计算为:

Vs = Is *Rs

例子:

考虑以下电流源转换的例子,其中电流源为10A,并联电阻为3欧姆。应用简单欧姆定律计算电压源的电压值,则:

Vs = Is * Rs

Vs = 10 * 3

= 30伏特。

因此,这个变换的等效电压源由一个串联电阻为3欧姆的30伏电压源组成。

7.电流源转换为电压源的例子

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源代码转换示例

  • 考虑下面的例子,我们必须通过应用源变换来找到电压Vo。这个电路由电流源和电压源组成。让我们看看如何应用源变换来简化下面的电路。

步骤1

  • 在电路中有两个区域可以进行源变换,因为如图所示,电流源有一个并联电阻,电压源有一个串联电阻。因此,这些配置是应用源转换的必要条件。

步骤2

  • 首先,考虑电流源的并联电阻为4欧姆。该电流源可转换为电压源4欧姆系列与电压源和电压源值确定为

Vs = Is * R

= 3 * 4

= 12伏特

考虑电流向下的方向,这样电压源中的电压端子也会发生如图所示的变化。

步骤3

  • 将上述电压源与串联电阻置于电路中,则得到下图。

步骤4

  • 电阻4欧姆和2欧姆是串联的,因此总的串联电阻将是6欧姆如下所示。

步骤5

  • 同样,具有串联6欧姆电阻的12V电压源可以转换为电流源。因此考虑对其进行变换。

步骤6

  • 这个12V电压源与6欧姆电阻组合可以转换为电流源,通过放置6欧姆电阻与电流源并联。电流源中的电流值可确定为

是= Vs / R

= 12/6

= 2安培

电流流向如下图所示。

步骤7

  • 将上述电流源插入主电路,得到

步骤8

  • 在右边,有一个3欧姆电阻的电压源,所以这可以转化为电流源通过放置一个3欧姆电阻与电流源并联,这个电流源的值计算为

= Vs / Rs

= 12 / 3

= 4安培

电流源中的电流方向如图所示。

步骤9

  • 将上述电流源插入简化电路中,得到最终电路为

第十步

从上述简化电路看来,电流源是相反的。通过电路的节点电流将是

等于I1 - I2吗

= 4 - 2

= 2安培

通过分频规则,通过电阻8欧姆的电流是

(1/Ro/ (1/Ro) + (1/R1) + (1/R2))

= 2 * ((1/8) + (1/6) + (1/3))

= 0.4安培

因此,电阻两端8欧姆的电压为

Vo = Io * Ro

= 0.4 * 8

= 3.2伏

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一个回应

  1. 有趣,但是我用另一种方法得出了正确答案。

    在得到三个并联电阻后,我取它们6inv+3inv+8inv,然后把这个反。这个电阻乘以电流2。我不明白你列出的当前分界规则。

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