物理与电子工程学院
《XXXXXXX》课程设计报告书
设计题目：位置随动系统串联校正
专业：电子信息科学与技术
班级： 09电科本1 学生姓名:
学号:
指导教师：
年月日
物理与电子工程学院课程设计任务书专业：班级：
摘要
随动系统是指系统的输出以一定的精度和速度跟踪输入的自动控制系统，并且输入量是随机的，不可预知的，主要解决有一定精度的位置跟随问题，如数控机床的刀具给进和工作台的定位控制，工业机器人的工作动作，导弹制导、火炮瞄准等。在现代计算机集成制造系统（CIMC）、柔性制造系统（FMS）等领域，位置随动系统得到越来越广泛的应用。
位置随动系统要求输出量准确跟随给定量的变化，输出响应的快速性、灵活性和准确性为位置随动系统的主要特征。
本次课程设计以位置随动系统为例，研究控制系统的串联校正方法，并对位置随动系统校正前后的性能进行分析。
关键词：随动系统；串联校正；相角裕度；
目录
1 位置随动系统..............................................
1.1 位置随动系统工作原理......................................
1.2 各部分传递函数............................................
1.3 位置随动系统结构..........................................
1.4系统MATLAB建模............................................
1.5校正前系统仿真.............................................
2 系统校正..................................................
2.1 校正网络设计..............................................
2.2 校正后系统仿真............................................
3 校正前后性能比较..........................................
3.1 频域分析..................................................
3.2 时域分析..................................................
4 总结及体会................................................ 参考文献.....................................................
1 位置随动系统
1.1 位置随动系统工作原理
位置随动系统通常由测量元件、放大元件、伺服电动机、测速发电机、齿轮系及绳轮等组成，采用负反馈控制原理工作，其原理图如图1所示。
图1 位置随动系统原理图
在图1中测量元件为由电位器Rr和Rc组成的桥式测量电路。负载固定在电位器Rc的滑臂上，因此电位器Rc的输出电压Uc和输出位移成正比。当输入位移变化时，在电桥的两端得到偏差电压ΔU=Ur-Uc，经放大器放大后驱动伺服电机，并通过齿轮系带动负载移动，使偏差减小。当偏差ΔU=0时，电动机停止转动，负载停止移动。此时δ=δ
L
,表明输出位移与输入位移相对应。测速发电机反馈与电动机速度成正比，用以增加阻尼，改善系统性能。
表1 08年深市435家公司的内部控制详细披露情况统计
按照是否详细披露分类数量（个）比重详细披露268 61.61%
简单披露
其中：满足2款要求的简单披露满足1款要求的简单披露
满足0款要求的简单披露167
98
33
36
38.39%
22.53%
7.58%
8.28%
合计435 100%
参考文献
[1] 谢红卫. 现代控制系统. 高等教育出版社，2007
[2] 胡寿松. 自动控制原理. 科学出版社，2007
[3] 黄忠霖. 自动控制原理的MATLAB实现. 国防工业出版社，,2007
附录课程设计中的程序如下：
课程设计成绩评定表
线性电路分析中受控电源的等效方法 摘 要：利用等效变换把受控源支路等效为电阻或电阻与独立电压源串联组合 求解含有受控源的现行电路。 关键词：受控电源；等效变换；独立电源 前言： 在求解含有受控源的线性电路中，存在着很大的局限性．下面就此问题作进一步的探讨． 受控源支路的电压或电流受其他支路电压、电流的控制．受控源又间接地影响着电路中的响应．因此，不同支路的网络变量间除了拓扑关系外，又增加了新的约束关系，从而使分析计算复杂化．如何揭示受控源隐藏的电路性质，这对简化受控源的计算是非常重要的．本文在对受控源的电路性质进行系统分析的基础上，给出了含受控源的线性电路的等效计算方法． 正文：根据受控源的控制量所在支路的位置不同，分别采取如下3种等效变换法． 1. 1. 当电流控制型的受控电压源的控制电流就是该受控电压源支路的电流、 或当电压控制型的受控电流源的控制电压就是该受控电流源支路两端的电压时，该受控源的端电压与电流之间就成线性比例关系，其比值就是该受控源的控制系数．因此，可采用置换定理，将受控源置换为一电阻，再进一步等效化简． 例1-1：如图求解图a 中所示电路的入端电阻R AB ． + _R 2u 1 R 1 -u A B i gu 1a + 解：首先，将电压控制型的受控电流源gu 1与R 1并联的诺顿支路等效变化成电压控制型的受控电压源gu 1R 1与电阻R 1串联的等效戴维南支路，如图b 所示．在电阻R 1与电阻R 2串联化简之前，应将受控电压源的控制电压转换为端口电流i ，即u 1＝－R 2i ．然后，将由电压u 1控制的电压控制型受控电压源gu 1R 1转化为电流控制型的受控电压源－gR 1R 2i ，如图c 所示．由图c 可知，由于该电流控制型的受控电压源的控制电流i 就是该受控电压源支路的电流，因此，可最终将该电流控制型的受控电压源简化成一个电阻，其阻值为－gR 1R 2．这样，该一端口网络的入 端电阻R AB ＝R 1＋R 2－gR 1R 2．
《电工与电子技术基础》自测题 第1章直流电路及其分析方法 判断题 1.1 电路的基本概念 1．电路中各物理量的正方向不能任意选取。 [ ] 答案:X 2．电路中各物理量的正方向不能任意选取。 [ ] 答案:X 3．某电路图中，已知电流I=-3A，则说明图中电流实际方向与所标电流方向相同。 答案:X 4．某电路图中，已知电流I=-3A，则说明图中电流实际方向与所标电流方向相反。 答案:V 5．电路中各物理量的正方向都可以任意选取。 [ ] 答案:V 6．某电路图中，已知电压U=-30V，则说明图中电压实际方向与所标电压方向相反。 答案:V 7．组成电路的最基本部件是：电源、负载和中间环节 [ ] 答案:V 8．电源就是将其它形式的能量转换成电能的装置。 [ ] 答案:V 9．如果电流的大小和方向均不随时间变化，就称为直流。 [ ] 答案:V 10．电场力是使正电荷从高电位移向低电位。 [ ] 答案:V 11．电场力是使正电荷从低电位移向高电位。 [ ] 答案:X 1.2 电路基础知识 1．所求电路中的电流（或电压）为＋。说明元件的电流（或电压）的实际方向与参考方向一致；若为－，则实际方向与参考方向相反。[ ] 答案:V 2．阻值不同的几个电阻相并联，阻值小的电阻消耗功率小。[ ] 答案:X
答案:X 4．电路就是电流通过的路径。 [ ] 答案:V 5．电路中选取各物理量的正方向，应尽量选择它的实际方向。 [ ] 答案:V 6．电路中电流的实际方向总是和任意选取的正方向相同。 [ ] 答案:X 7．电阻是用来表示电流通过导体时所受到阻碍作用大小的物理量。[ ] 答案:V 8．导体的电阻不仅与其材料有关，还与其尺寸有关。 [ ] 答案:V 9．导体的电阻只与其材料有关，而与其尺寸无关。 [ ] 答案:X 10．导体的电阻与其材料无关，而只与其尺寸有关。 [ ] 答案:X 11．电阻中电流I的大小与加在电阻两端的电压U成正比，与其电阻值成反比。[ ] 答案:V 12．电阻中电流I的大小与加在电阻两端的电压U成反比，与其电阻值成正比。[ ] 答案:X 13．如果电源的端电压随着电流的增大而下降很少，则说明电源具有较差的外特性。 [ ]答案:X 14．如果电源的端电压随着电流的增大而下降很少，则说明电源具有较好的外特性。 [ ]答案:V 15．欧姆定律是分析计算简单电路的基本定律。 [ ] 答案:V 16．平时我们常说负载增大，其含义是指电路取用的功率增大。 [ ] 答案:V 17．平时我们常说负载减小，其含义是指电路取用的功率减小。 [ ] 答案:V 18．平时我们常说负载增大，其含义是指电路取用的功率减小。 [ ] 答案:X 19．平时我们常说负载减小，其含义是指电路取用的功率增大。 [ ] 答案:X 20．在串联电路中，电阻越大，分得的电压越大。 [ ] 答案:V 21．在串联电路中，电阻越小，分得的电压越大。 [ ] 答案:X 22．在串联电路中，电阻越大，分得的电压越小。 [ ] 答案:X 23．在串联电路中，电阻越小，分得的电压越小。 [ ] 答案:V 24．在并联电路中，电阻越小，通过的电流越大。 [ ] 答案:V 25．在并联电路中，电阻越大，通过的电流越大。 [ ]
习题六 简单非线性电阻电路分析 6-1 如题图6-1所示电路中，其中二极管和稳压二极管均采用理想特性，试分别画出其端口的DP 图。 题图6-1 6-2 设一混频器所用的非线性电阻特性为 2 210u a u a a i ++= 当其两端电压）（）（t w A t w A u 2211cos cos +=时，求）。（t i 6-3 试画出下列电阻元件的u -i 特性，并指出3的单调性、压控的还是流控的？ （1）u e i -=； （2）2 i u =； （3）3 01.01.0u u i +-=。 6-4 试写出题图6-4所示分段线性非线性电阻的u -i 特性表达式。 题图6-4 6-5 如题图6-5（a ）所示电路为一逻辑电路，其中二极管的特性如题图6-5（b ）所示。当U 1 = 2 V ，U 2 = 3 V ，U 3 = 5 V 时，试求工作点u 。
题图6-5 6-6 如题图6-6所示电路含有理想二极管，试判断二极管是否导通？ 6-7 设有一非线性电阻的特性为u u i 343 -=，它是压控的还是流控的？若） （wt u cos =，求该电阻上的电流i 。 6-8 如题图6-8所示为自动控制系统常用的开关电路，K 1和K 2 为继电器，导通工作电 流为0.5 mA 。D 1和D 2为理想二极管。试问在图示状态下，继电器是否导通工作？ 题图6-6 题图6-8 6-9 如题图6-9所示为非线性网络，试求工作点u 和i 。 题图6-9 6-10 如题图6-10所示网络，其中N 的A 矩阵为 A =? ? ? ? ??Ω5.1s 05.055.2
线性电路分析中受控电源的等效方法 摘要：利用等效变换把受控源支路等效为电阻或电阻与独立电压源串联组合求解含有受控源的现行电路。 关键词：受控电源；等效变换；独立电源 前言： 在求解含有受控源的线性电路中，存在着很大的局限性．下面就此问题作进一步的探讨． 受控源支路的电压或电流受其他支路电压、电流的控制．受控源又间接地影响着电路中的响应．因此，不同支路的网络变量间除了拓扑关系外，又增加了新的约束关系，从而使分析计算复杂化．如何揭示受控源隐藏的电路性质，这对简化受控源的计算是非常重要的．本文在对受控源的电路性质进行系统分析的基础上，给出了含受控源的线性电路的等效计算方法． 正文：根据受控源的控制量所在支路的位置不同，分别采取如下3种等效变换法． 1. 1.当电流控制型的受控电压源的控制电流就是该受控电压源支路的电流、 或当电压控制型的受控电流源的控制电压就是该受控电流源支路两端的电压时，该受控源的端电压与电流之间就成线性比例关系，其比值就是该受控源的控制系数．因此，可采用置换定理，将受控源置换为一电阻，再进一步等效化简． 例1-1：如图求解图a中所示电路的入端电阻R AB． 解：首先，将电压控制型的受控电流源gu 1与R 1 并联的诺顿支路等效变化成电压 控制型的受控电压源gu 1R 1 与电阻R 1 串联的等效戴维南支路，如图b所示．在电 阻R 1与电阻R 2 串联化简之前，应将受控电压源的控制电压转换为端口电流i，即 u 1＝－R 2 i．然后，将由电压u 1 控制的电压控制型受控电压源gu 1 R 1 转化为电流控 制型的受控电压源－gR 1R 2 i，如图c所示．由图c可知，由于该电流控制型的受 控电压源的控制电流i就是该受控电压源支路的电流，因此，可最终将该电流控 制型的受控电压源简化成一个电阻，其阻值为－gR 1R 2 ．这样，该一端口网络的入 端电阻R AB＝R 1＋R 2 －gR 1 R 2 ． 例1—2 例1—2求解图a中所示电路的入端电阻R AB． 解：可对该一端口网络连续运用戴维南－诺顿等效变换，最后可得到图 b所示的电路．由于电压控制型的受控电流源 u1 8Ω的控制量u1就是它的端电压，且二者的假定正方向相反，因此，可将其简化为一阻值为－8Ω的电阻．这样，该一端口网络的入端电阻 R AB=1/(1 2+1 2-1 8)=8 7 2. 2.受控源的控制量为网络的端口电压或电流时，可将各支路进行等效变 换，可将受控源作为独立源处理．当电路等效到端口时，若控制量是端口电流，则可将电路等效成受控电压源、独立电压源和电阻的串联组合；若控制量是端口电压，则可将电路等效成受控电流源、独立电流源和电阻的并联组合．再进一步将受控源置换为一电阻，最后可求出最简单的等效电路． 例2—1 例2—1简化图a所示电路．
长春理工大学 国家级电工电子实验教学示范中心学生实验报告 2019-2020学年第2学期 实验题目：线性电阻电路分析 实验地点：东1教414 学院：电子信息工程 班级学号：190412125 姓名：谷东月 报告成绩：
一、实验目的 1、熟悉EWB工作平台的操作环境 2、练习利用EWB进行电路的创建 3、会用电压表和电流表对所设计电路进行测量 4、研究电压表、电流表内阻对电路测量的影响 5、通过对线性电路叠加定理验证实验的设计，训练工程实践思维模式 二、实验性质 验证性实验 三、实验内容 1、分压电路 （1）复制电子工作平台上的实验电路图 （2）测量数据记录 测量R1电压的 电压表内阻测量值R01R02R03R04 25M 25k 25 25m V R1 （V） 6 5.883 0.286 0.3 V R2 （V） 6 6.117 11.714 12 （3）数据分析及结论
1.当R1和R2相差不大时，满足分压公式V R1=（R1/R1+R2）*U,V R2=（R2/R1+R2）*U 2.V R1+V R2=U 2、分流电路 （1）复制电子工作平台上的实验电路图 （2）测量数据记录 R1电阻（Ω）测量值R11 R12 R13 25 50 75 I R1 5 3.33 2.5 I R2 5 6.67 7.5 （3）数据分析及结论 1、并联电阻分流并与电阻成反比 2、并联电阻分流之和等于电路电流 3、I R1+I R2=I，I R1/I R2=R2/R1 3、叠加定理验证实验 （1）设计思路
（2）测量数据及分析 图1 图2 图3 U1 1.5 2.25 -0.75 U2 30 22.5 7.5 U3 0 1.125 -1.125 （3）理论分析及结论 分析：图二，图三数据相加等于相对应的图一的数据。 结论：在线性电路中，任一支路的电压和电流，在各个独立源的作用下，在该支路中
第2章 电路的分析方法 本章要求： 1. 掌握支路电流法、叠加原理和戴维宁定理等电路的基本分析方法。 2. 理解实际电源的两种模型及其等效变换。 3. 了解非线性电阻元件的伏安特性及静态电阻、动态电阻的概念，以及简单非线性电阻电路的图解分析法。 重点： 1． 支路电流法； 2． 叠加原理； 3．戴维宁定理。 难点： 1． 电流源模型； 2． 结点电压公式； 3． 戴维宁定理。 2.1 电阻串并联联接的等效变换 1．电阻的串联 特点： 1)各电阻一个接一个地顺序相联； 2)各电阻中通过同一电流； 3)等效电阻等于各电阻之和； 4)串联电阻上电压的分配与电阻成正比。 两电阻串联时的分压公式： 2．电阻的并联 特点: 1)各电阻联接在两个公共的结点之间； 2)各电阻两端的电压相同； 3)等效电阻的倒数等于各电阻倒数之和； 4)并联电阻上电流的分配与电阻成反比。 U R R R U 2111+=U R R R U 2 122+=
两电阻并联时的分流公式： 2.3 电源的两种模型及其等效变换 1．电压源 电压源是由电动势 E 和内阻 R 0 串联的电源的电路模型。若 R 0 = 0，称为理想电压源。 特点： (1) 内阻R 0 = 0； (2) 输出电压是一定值，恒等于电动势（对直流电压，有 U ≡ E ），与恒压源并联的电路电压恒定； (3) 恒压源中的电流由外电路决定。 2．电流源 电流源是由电流 I S 和内阻 R 0 并联的电源的电路模型。若 R 0 = ∞，称为理想电流源。 特点： (1) 内阻R 0 = ∞ ； (2) 输出电流是一定值，恒等于电流 I S ，与恒流源串联的电路电流恒定； (3) 恒流源两端的电压 U 由外电路决定。 3．电压源与电流源的等效变换 等效变换条件： E = I S R 0 0 R E I = S 注意： ① 电压源和电流源的等效关系只对外电路而言，对电源内部则是不等效的。 ② 等效变换时，两电源的参考方向要一一对应。 ③ 理想电压源与理想电流源之间无等效关系。 ④ 任何一个电动势 E 和某个电阻 R 串联的电路，都可化为一个电流为 I S 和这个电阻并联的电路。 4．电源等效变换法 （1） 分析电路结构，搞清联接关系； （2） 根据需要进行电源等效变换； （3） 元件合并化简：电压源串联合并，电流源并联合并，电阻串并联合并； I R R R I 2121+=I R R R I 2 112+=
《实验报告》受控源
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
大连东软信息学院 学生实验报告 课程名称：_电路分析_________ 专业班级：_微电子14001班 _ 姓名：___刘盛意_,殷俊______ _ 学号：_14160600105，14160600119_____ 2014--2015 学年第 2 学期
实验报告注意事项 1. 课前必须认真预习实验，认真书写预习报告，了解实验步骤，未预习或预习 达不到要求的学生不准参加实验； 2. 实验完毕，必须将结果交实验指导教师进行检查，并将计算机正常关机、将 仪器设备、用具及椅子等整理好，方可离开实验室； 3. 按照实验要求书写实验报告，条理清晰，数据准确； 4. 当实验报告写错后，不能撕毁，请在相连的实验报告纸上重写； 5.实验报告严禁抄袭，如发现抄袭实验报告的情况，则抄袭者与被抄袭者该次 实验以0分计； 6. 无故缺实验者，按学院学籍管理制度进行处理； 7. 课程结束后实验报告册上交实验指导教师，并进行考核与存档。
实验项目(受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的实验) —预习报告 项目 名称实验一受控源VCVS、VCCS、CCVS、CCCS的实验 实验 目的 及 要求 l.学习使用基本电学仪器及线路连接方法。 2.掌握测量电学元件伏安特性曲线的基本方法及一种消除线路误差的方法。 3.学习根据仪表等级正确记录有效数字及计算仪表误差。 100mA量程，0.5级电流表最大允许误差mA 5 . % 5 . mA 100= ? = ? m x，应读到小数点后1位，如42.3(mA) 3V量程，0.5级电压表最大允许误差V 015 . % 5 . V 3= ? = ? m V，应读到小数点后2位，如2.36(V) 4．了解用运算放大器组成四种类型受控源的线路原理。 5．测试受控源转移特性及负载特性。 实验 内容 及 原理 1、运算放大器（简称运放）的电路符号及其等效电路如图A所示。运算放大 器是一个有源三端器件，它有两个输入端和一个输出端，若信号从“+”端输入， 则输出信号与输入信号相位相同，故称为同相输入端，若信号从“-”端输入，则 输出信号与输入信号相位相反，故称为反相输入端。运算放大器的输出电压为： U O =A O （U P -U n ） 其中A O 是运放的开环电压放大倍数，在理想情况下，A O 与运放的输入电阻R 1均为无穷大，因此有 U P =U n i P =U P /R iP =0 i n =U n /R in =0 这说明理想运放具有下列三大特征: （1）运放的“+”端与“-”端电位相等，通常称为“虚短路”。 （2）运放输入端电流为零，即其输入电阻为无穷大。 （3）运放的输出电阻为零。 以上三个重要的性质是分析所有具有运放网络的重要依据，要使运放工作，还须接有正、负直流工作电源（称双电源），有的运放也可用单电源工作。
含受控源二端网络的等效 一、含受控源和电阻的二端网络的等效 思路 当电路中含有受控源时，可以将受控源当作独立源看待，列写二端网络的伏安关系表达式，再补充一个受控源的受控关系表达式，联立求解这两个方程式，得到最简的端钮伏安关系表达式，最后，依据这个伏安表达式画出该二端网络的最简等效电路。 结论 含有受控源和电阻的二端网络可以等效为一个电阻，其等效电阻为 二、含受控源、电阻和独立源的二端网络的等效 结论 电路中含有受控源、电阻和独立源的二端网络，可以等效成有伴电压源或有伴电流源。 例 2.5-1 求图 2.5-1 （ a ）所示二端网络的最简等效电路。 解：由图 2.5-2 （ a ）可知， 则 （ 1 ） （ 2 ）
（ 3 ） 由（ 3 ）又可得到 （ 4 ） 由（ 3 ）、（ 4 ）式得到最简等效电路，如图 2.5-1 （ b ）、（ c ）所示。 例 2.5-2 电路如图 2.5-2 （ a ）所示，求 4A 电流源发出的功率。 解：欲求 4A 电流源发出的功率，只要求得 4A 电流源两端的电压即可。对电路作分解，如图 2.5-2 （ b ）。 在图 2.5-2 （ b ）中，回路①的 KVL 方程为 6I ＋ 4I1=10 （ 1 ） 又 I1=I ＋ I0 （ 2 ） 把（ 2 ）式代入（ 1 ）式，得 10I ＋ 4I0=10 所以， I=1 － 0.4I0 （ 3 ） 又 U= － 10I － 6I ＋ 10= － 16I ＋ 10 （ 4 ）
U= － 16 ＋ 6.4I0 ＋ 10=6.4I0 － 6 (5) 由 (5) 式画出等效电路，如图 2.5-2 （ c ）所示。所以，6 － 6.4 × 4 ＋ U=0 4A 电流源两端的电压为 U=19.6V 4A 电流源发出的功率为 P=4U=4 × 19.6=78.4W
线性电阻电路分析标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]
第二章 线性电阻电路分析 电阻电路：由电阻元件和独立电源组成的电路，称为电阻电路。独立电源在电阻电路中所起的作用与其它电阻元件完全不同，它是电路的输入或激励。独立电源所产生的电压和电流，称为电路的输出或响应。线性电阻电路：由线性电阻元件和独立电源组成的电路，称为线性电阻电路。其响应与激励之间存在线性关系，利用这种线性关系，可以简化电路的分析和计算。 上一章介绍的2b 法的缺点是需要联立求解的方程数目太多，给手算求解带来困难。本章通过两个途径来解决这个问题。 1. 利用单口网络的等效电路来减小电路规模，从而减少方程数目。 2. 减少方程变量的数目，用独立电流或独立电压作变量来建立电路方程。 §2－l 电阻单口网络 单口网络：只有两个端钮与其它电路相连接的网络，称为二端网络。 当强调二端网络的端口特性，而不关心网络内部的情况时，称二端网络为单口网络，简称为单口(One-port)。 电阻单口网络的特性由端口电压电流关系(简称为VCR)来表征(它是u - i 平面上的一条曲线)。等效单口网络：当两个单口网络的VCR 关系完全相同时，称这两个单口是互相等效的。 N 1 N 2 VCR 相同 等效
单口的等效电路：根据单口VCR方程得到的电路，称为单口的等效电路。单口网络与其等效电路的端口特性完全相同。一般来说，等效单口内部的结构和参数并不相同，谈不上什么等效问题。 利用单口的等效来简化电路分析：将电路中的某些单口用其等效电路代替时，不会影响电路其余部分的支路电压和电流，但由于电路规模的减小，则可以简化电路的分析和计算。 一、线性电阻的串联和并联 1.线性电阻的串联 两个二端电阻首尾相联，各电阻流过同一电流的连接方式，称为电阻 的串联。图(a)表示n个线性电阻串联形成的单口网络。 用2b方程求得端口的VCR方程为 其中 上式表明n个线性电阻串联的单口网络，就端口特性而言，等效于一 Ri i R R R R i R i R i R i R u u u u u n n n n = +???+ + + = +???+ + + = +???+ + + = ) ( 3 2 1 3 3 2 2 1 1 3 2 1 ∑ = = = n k k R i u R 1
几种常见电路分析方法浅析 摘要：对电路进行分析的方法很多,如叠加定理、支路分析法、网孔分析法、结点分析法、戴维南和诺顿定理等。根据具体电路及相关条件灵活运用这些方法,对基本电路的分析有重要的意义。现就具体电路采用不同方法进行如下比较。 关键词：电路分析电流源支路电流法网孔电流法结点分析法叠加定理戴维宁定理与诺顿定理 Several Commonly Used Analytical Methods in Circuit Abstract: on the circuit analysis methods, such as superposition theorem, branch analysis method, mesh analysis method, nodal analysis method, Thevenin and Norton's theorem. According to the specific circuit and related conditions of flexibility in the use of these methods, the basic circuit analysis has important significance. The specific circuit using different methods are compared. Key words :Circuit Analysis of voltage source current source branch current method mesh current method nodal analysis method of superposition theorem and David theorem and Norton theorem in Nanjing. 引言：每种电路的分析方法，一般都有其适用范围。应用霍夫定律求解适用于求多支路的电流，但电路不能太复杂；电源法等效变换法适用于电源较多的电路；节点电位法适用于支路多、节点少的电路；网孔分析法使适用于支路多、节点多、但网孔少的电路；戴维宁定理和叠加定理适用于求某一支路的电流或某段电路两端电压。上面例题的电路比较简单，可选择任意一种方法求解，对于一些比较复杂但有一
第1章电路及其分析方法 电路的基本概念与基本定律 一、学时：10 学时 二、目的和要求： 1．掌握电路的基本概念与基本定律； 2．理解电压、电流参考方向的意义； 3．了解电路的有载工作、开路与短路状态并能理解电功率和额定值的意义； 三、重点： 1.电压、电流的参考方向； 2.基尔霍夫定律； 四、难点： 基本概念的理解。 五、教学方式：多媒体或胶片投影或传统方法 六、习题安排： 七、教学内容： 1.1 电路模型 1、电路的作用与组成部分（举例:如日光灯电路） （1）电路的作用 ①电能的传输与转换，如电力系统。 ②传递和处理信号，如扩音机。 （2）电路的组成部分 ①电源：是供应电能的设备。如发电厂、电池等。 ②负载：是取用电能的设备。如电灯、电机等 ③中间环节：是连接电源和负载的部分，起传输和分配电能的作用。如变压器、输电线等。 2、电路的模型 由理想化电路元件组成的电路即是实际电路的电路模型，如下图所示，3、电路的基本元件
（1）元件分类 按不同原则可将元件分成以下几类： A、线性元件与非线性元件 B、有源元件与无源元件 C、二端元件与多端元件 D、静态元件与动态元件 E、集中参数元件与分布参数元件 (2)元件符号 表1-1常用理想元件及符号 （3）电阻元件 电阻元件按其电压电流的关系曲线（又称伏安特性曲线）是否是过原点的直线而分为线性电阻元件（如上图a）和非线性电阻元件（如上图b）。按其特性是否随时间变化又可分为时变电阻元件和非时变电阻元件。本节重点介绍线性非时变电阻元件。 线性电阻元件是一个二端元件，其端电压u(t)和端电流i(t)取关联参考方向时，满足欧姆定律： u(t)=R i(t) i(t)=G u(t) 式中：R为线性电阻元件的电阻，G为线性电阻元件的电导，二者均为常量，其数值由元件本身决定，与其端电压和端电流无关。且 电阻的单位：欧姆（Ω）；电导的单位：西门子（S）。 线性电阻的电阻值R就是线性电阻伏安特性中那条过原点的直线的斜率。当电阻值R＝0时，伏安特性曲线与i轴重合，如下图所示。 此时不论电流i为何值，端电压u总为零，称其为“短路”。 当电阻值R＝∞时，其伏安特性曲线与u轴重合如下图所示。 R=0时，不论端电压u为何值，电流i总为零，称其为“开路”或“断路”。电阻功率 在电阻元件取关联参考方向的情况下，电阻吸收的功率为 如电阻元件取非关联参考方向，电阻吸收的功率为 由以上两式知，无论电阻元件采用何种参考方向，任何时刻电阻吸收的功率都不可能为负值，也就是说电阻元件为耗能元件。
第二章线性电阻电路分析 电阻电路：由电阻元件和独立电源组成的电路，称为电阻电路。独立电源在电阻电路中所起的作用与其它电阻元件完全不同，它是电路的输入或激励。独立电源所产生的电压和电流，称为电路的输出或响应。线性电阻电路：由线性电阻元件和独立电源组成的电路，称为线性电阻电路。其响应与激励之间存在线性关系，利用这种线性关系，可以简化电路的分析和计算。 上一章介绍的2b法的缺点是需要联立求解的方程数目太多，给手算求解带来困难。本章通过两个途径来解决这个问题。 1. 利用单口网络的等效电路来减小电路规模，从而减少方程数目。 2. 减少方程变量的数目，用独立电流或独立电压作变量来建立电路方程。 §2－l 电阻单口网络 单口网络：只有两个端钮与其它电路相连接的网络，称为二端网络。当强调二端网络的端口特性，而不关心网络部的情况时，称二端网络为单口网络，简称为单口(One-port)。 电阻单口网络的特性由端口电压电流关系(简称为VCR)来表征(它是 u-i平面上的一条曲线)。等效单口网络：当两个单口网络的VCR关系完全相同时，称这两个单口是互相等效的。 单口的等效电路：根据单口VCR方程得到的电路，称为单口的等效电路。单口网络与其等效电路的端口特性完全相同。一般来说，等效单口部的结构和参数并不相同，谈不上什么等效问题。 利用单口的等效来简化电路分析：将电路中的某些单口用其等效电路代替时，不会影响电路其余部分的支路电压和电流，但由于电路规模的减小，则可以简化电路的分析和计算。 一、线性电阻的串联和并联 1.线性电阻的串联 N1N2 VCR相同 等效
两个二端电阻首尾相联，各电阻流过同一电流的连接方式，称为电阻的串联。图(a)表示n个线性电阻串联形成的单口网络。 用2b方程求得端口的VCR方程为 其中 上式表明n个线性电阻串联的单口网络，就端口特性而言，等效于一个线性二端电阻，其电阻值由上式确定。 2.线性电阻的并联两个二端电阻首尾分别相联，各电阻处于同一电压下的连接方式，称为电阻的并联。图(a)表示n个线性电阻的并联。 求得端口的VCR方程为 上式表明n个线性电阻并联的单口网络，就端口特性而言，等效于一个线性二端电阻，其电导值由上式确定。两个线性电阻并联单口的等效电阻值，也可用以下公式计算 Ri i R R R R i R i R i R i R u u u u u n n n n = +???+ + + = +???+ + + = +???+ + + = ) ( 3 2 1 3 3 2 2 1 1 3 2 1 ∑ = = = n k k R i u R 1 Gu u G G G G u G u G u G u G i i i i i n n n n = +???+ + + = +???+ + + = +???+ + + = ) ( 3 2 1 3 3 2 2 1 1 3 2 1
第二章 线性电阻电路分析 电阻电路：由电阻元件和独立电源组成的电路，称为电阻电路。独立电源在电阻电路中所起的作用与其它电阻元件完全不同，它是电路的输入或激励。独立电源所产生的电压和电流，称为电路的输出或响应。线性电阻电路：由线性电阻元件和独立电源组成的电路，称为线性电阻电路。其响应与激励之间存在线性关系，利用这种线性关系，可以简化电路的分析和计算。 上一章介绍的2b 法的缺点是需要联立求解的方程数目太多，给手算求解带来困难。本章通过两个途径来解决这个问题。 1. 利用单口网络的等效电路来减小电路规模，从而减少方程数目。 2. 减少方程变量的数目，用独立电流或独立电压作变量来建立电路方程。 §2－l 电阻单口网络 单口网络：只有两个端钮与其它电路相连接的网络，称为二端网络。当强调二端网络的端口特性，而不关心网络部的情况时，称二端网络为单口网络，简称为单口(One-port)。 电阻单口网络的特性由端口电压电流关系(简称为VCR)来表征(它是u -i 平面上的一条曲线)。等效单口网络：当两个单口网络的VCR 关系完全相同时，称这两个单口是互相等效的。 单口的等效电路：根据单口VCR 方程得到的电路，称为单口的等效电路。单口网络与其等效电路的端口特性完全相同。一般来说，等效单口部的结构和参数并不相同，谈不上什么等效问题。 利用单口的等效来简化电路分析：将电路中的某些单口用其等效电路代替时，不会影响电路其余部分的支路电压和电流，但由于电路规模的减小，则可以简化电路的分析和计算。 一、线性电阻的串联和并联 1.线性电阻的串联 N 1 N 2 VCR 相同 等效
两个二端电阻首尾相联，各电阻流过同一电流的连接方式，称为电阻的串联。图(a)表示n 个线性电阻串联形成的单口网络。 用2b 方程求得端口的VCR 方程为 其中 上式表明n 个线性电阻串联的单口网络，就端口特性而言，等效于一个线性二端电阻，其电阻值由上式确定。 2.线性电阻的并联两个二端电阻首尾分别相联，各电阻处于同一电压下的连接方式，称为电阻的并联。图(a)表示n 个线性电阻的并联。 求得端口的VCR 方程为 上式表明n 个线性电阻并联的单口网络，就端口特性而言，等效于一个线性二端电阻，其电导值由上式确定。两个线性电阻并联单口的等效电阻值，也可用以下公式计算 Ri i R R R R i R i R i R i R u u u u u n n n n =+???+++=+???+++=+???+++= )( 321332211321∑ ===n k k R i u R 1 Gu u G G G G u G u G u G u G i i i i i n n n n =+???+++=+???+++=+???+++= )( 321332211321
关于含受控源电路的分析方法的研究与创新 摘要：本文介绍了有关受控源的基本概念，分析了实际电子器件与受控源之间的关系，通过实例,阐述受控源电路的特点及基本分析原则以及方法，并根据它的双重特性即电阻性和电源性，分析含受控源电路中应注意的问题。 关键词：电路基础；受控源电路；独立源 一、受控源的概念 受控源：受控源是一种用来表示一条支路和另一条支路之间存在耦合关系的电路模型。受控源根据控制量的不同分为四种：V C C S （电压控制电流源），CCCS （电流控制电流源），VCVS （电压控制电压源），CCVS （电流控制电压源）。受控源在线性电路分析中不同于独立电源，受控源具有双重特性：电源特性、电阻特性。当受控源两端电压与流经受控源的电流成非关联方向时，表现电源特性；而当当受控源两端电压与流经受控源的电流成关联方向时，则表现出了电阻性质。 二、受控源的两种性质 I 、受控源的电源性 对于一个元件是否具有电源的性质,可从该元件在电路中是吸收功率还是提供功率来确定。现取四种受控源中的一种- VCCS 来论述。 如图所示,进入受控源电路入口端和出口端的瞬时功率分别为: )()()()(2211t i t u P t i t u P o i *=*= 故因此进入受控源两端的总功率为: )()()()(2211t i t u t i t u P t *+*= 对于任何一种理想受控源的输入端而言, i P 恒为零,所以: L t R t i t i t u P *-=*+=)()()(2 222 上式可以说明任何瞬时进入受控源的功率恒为负值,所以受控源具有电源的特性。 II 、受控源的电阻性 由文献[1],用下列数学方程表述受控源的特征:
含有受控源电路的功率测量 一.课程设计目的 1.了解受控源的原理； 2.学会处理含有受控源电路的计算方法； 3.掌握功率的测量与计算方法。 4.熟练仿真软件的使用。 二.设计原理分析 受控源是一种电路模型，实际存在的一种器件，如晶体管、运算放大器、变压器等，他们的电特性可用含受控源的电路模型来模拟。受控电压源具有电压源的特性，受控电流源具有电流源的特性。区别是，受控源的的电流或电压由控制支路的电流或电压控制，一旦控制量为零，受控量也为零，而且受控源自身不能起激励作用，即当电路中无独立源时就不能产生响应。 100KVL 31020 I I KCL I+=I +I 14V 4I ==4A 1 I =2+5-4=3A P=U I =34=12W I V I -+=Ω??1根据： 求出=2A 受控源两端电压为2=4V 根据： 5两端电压等于受控源两端电压所以所以受控电压源的功率 三.仿真实验电路搭建与测试 根据理论分析搭建具体的仿真实验电路如图1-1、图1-2所示。
图1-1含受控源电路及仪表连接图 图中仪表显示电压U=4V，电流I=2A,与计算值相等。 图1-2. XWM1显示的受控电压源功率读数 瓦特计显示受控源功率为12W，与计算值相同。 四.结论分析 1.仿真实验的结果与计算值相同且无误差。 2.受控源的的电流或电压由控制支路的电流或电压控制。 五.思考与总结 通过本此实验，我加深了对含有受控源电路的一般分析方法的认识。在含有受控源的电路应先将受控源当成独立电源，按仅含电阻和独立电源电路根据基尔霍夫定理列写KVL和KCL方程。在实际学习中应掌握不同的分析电路的方法，做到具体问题具体分析。
学号：20095044021 学院物理电子工程学院 专业电子科学技术 年级0 9级 姓名李鹏 论文（设计）题目含受控源电路的分析方法研究 指导教师孙秋菊职称讲师 2010 年 5 月 15 日
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (1) Key words (1) 1 受控源的概念 (1) 2 受控源电路的一般处理方法 (1) 2.1 当作独立电源处理 (1) 2.2 当做电阻处理 (3) 3 含受控源电路的等效转换 (4) 4 结论 (4) 参考文献 (5)
含受控源电路的分析方法研究 学生姓名：李鹏学号：20095044021 院系：物理电子工程学院专业：电子科学与技术 指导老师：孙秋菊职称：助教 摘要：本文介绍了受控源的概念，分析了实际电子器件与受控源之间的关系，并通过实例阐述含受控源电路分析的方法，及含受控源电路分析会涉及到的等效变换和处理方法。 关键词：受控源；分析方法；回路法；结点法；等效变换. Abstract: The essay introduces the concept of controlled source, and analyses relationships between the actual electronic devices and controlled sources, then explains the method of the analysis of the electrical circuit containing controlled source. And the analysis of the electrical circuit containing controlled source involve the equivalent transformation and the processing method. Key words：The controlled sources;The analytical method;The methods of the loops;Node analysis;The equivalent transformation. 1、受控源的概念 受控源：电路中某一支路的电压或电流受其它支路电压或电流的控制，这一支路称受控源。根据控制量和被控制量的不同，受控源有四种类型，分别为：电流控制电流源（CCCS），电压控制电流源（VCCS），电流控制电压源（CCVS），电压控制电压源（VCVS）。受控源在线性电路分析中不同于独立电源，受控源具有双重特性：电源特性、电阻特性。当受控源两端电压与流经受控源的电流成非关联方向时，表现电源特性；当受控源两端电压与流经受控源的电流成关联方向时，表现为电阻特性。由于受控源的多样性和特殊性，在电路分析中受控源的电路求解往往比不含受控源的求解要困难。针对含有受控源的电路中受控源的等效变换和处理方法进行讨论。 2、受控源电路的一般处理方法 2.1、当作独立电源处理 2.1.1、当采用回路法分析电路 当采用回路法分析电路时将受控源当做独立电压源，列写KVL方程，然后依
第二章电路的分析方法 本章以电阻电路为例，依据电路的基本定律，主要讨论了支路电流法、弥尔曼定理等电路的分析方法以及线性电路的两个基本定理：叠加定理和戴维宁定理。 1．线性电路的基本分析方法 包括支路电流法和节点电压法等。 （1）支路电流法：以支路电流为未知量，根据基尔霍夫电流定律（KCL）和电压定律(KVL)列出所需的方程组，从中求解各支路电流，进而求解各元件的电压及功率。适用于支路较少的电路计算。 （2）节点电压法：在电路中任选一个结点作参考节点，其它节点与参考节点之间的电压称为节点电压。以节点电压作为未知量，列写节点电压的方程，求解节点电压，然后用欧姆定理求出支路电流。本章只讨论电路中仅有两个节点的情况，此时的节点电压法称为弥尔曼定理。 2 ．线性电路的基本定理 包括叠加定理、戴维宁定理与诺顿定理，是分析线性电路的重要定理，也适用于交流电路。 （1）叠加定理：在由多个电源共同作用的线性电路中，任一支路电压（或电流）等于各个电源分别单独作用时在该支路上产生的电压（或电流）的叠加（代数和）。 ①“除源”方法 （a）电压源不作用：电压源短路即可。 （b）电流源不作用：电流源开路即可。 ②叠加定理只适用于电压、电流的叠加，对功率不满足。 （2）等效电源定理 包括戴维宁定理和诺顿定理。它们将一个复杂的线性有源二端网络等效为一个电压源形式或电流源形式的简单电路。在分析复杂电路某一支路时有重要意义。 ①戴维宁定理：任何一个线性含源的二端网络，对外电路来说，可以用一个理想电压源和一个电阻的串联组合来等效代替，其中理想电压源的电压等于含源二端网络的开路电压，电阻等于该二端网络中全部独立电源置零以后的等效电阻。 ②诺顿定理：任何一个线性含源的二端网络，对外电路来说，可以用一个理想电流源和一个电阻的并联组合来等效代替。此理想电流源的电流等于含源二端网络的短路电流，电阻等于该二端网络中全部独立电源置零以后的等效电阻。 3 ．含受控源电路的分析 对含有受控源的电路，根据受控源的特点，选择相应的电路的分析方法进行分析。 4．非线性电阻电路分析
受控源的电路分析 电信132班33张世东【实验目的】 1.了解用运算放大器组成四种类型受控源(VCVS、VCCS、CCVS、CCCS)的线路原理 2.测试受控源转移特性及负载特性 【实验设备和材料】 1.计算机及Mulitisim7.0电子仿真软件。 2.KHDL-1型电路实验箱。 3.MF-500型万用表，数字万用表。 【实验原理】 VCVS U1 + _ U2 + _ μu1 _ + U1 VCCS g m u1 (a) (b) CCVS r m i1_ + U2 CCCS ai1 (c) (d) （1）压控电压源（VCVS）如图1所示
Un Up U1 R 1 R 2 R U 2 10K 10K + _ + _ 图1 由于运放的输入“虚短”路特性，即 1u u u n p == 所以有 2 122R u R u i n == 又因运放内阻为∞，有21i i = 因此12 1212121222112)1()()(u R R R R R u R R i R i R i u +=+= +=+= 即运放的输出电压2u 只受输入电压1u 的控制而与负载L R 大小无关，电路模型如图（a ）所示。 转移电压比 2 1121R R u u +== μ μ为无量纲，又称为电压放大系数。这里的输入、输出有公共接地点，这种联接方式称为 共地联接。 （2）压控电流源（VCCS ） 将图2的1R 看成一个负载电阻L R ，如图2所示，即成为压控电流源VCCS 。 U p U n U 1 R 1K R L U 2I L I R +_ + _ 图2
此时，运放的输出电流 R u R u i i n R L 1 == =。即运放的输出电流L i 只受输入电压1u 的控制，与负载L R 大小无关。电路模型如图（b ）所示。 转移电导 )(11s R u i g L m == 这里的输入、输出无公共接地点，这种联接方式称为浮地联接 （３） 流控电压源（CCVS ） 如图3所示 由于运放的“+”端接地，所以0=p u ，“—”端电压n u 也为零，此时运放的“—”端称为虚接地点。显然，流过电阻R 的电流1i 就等于网络的输入电流S i 。 此时，运放的输出电压R i i u S R -=-=12，即输出电压2u 只受输入电流S i 的控制，与负载L R 大小无关，电路模型如图（c ）所示。 转移电阻 )(2 Ω-== R i u r s m ，此电路为共地联接。 R R L U 2i s Un Up +_ i 1i L 图3 （４） 流控电流源（CCCS ） 如图4所示