傻傻分不清电路？专业电气学姐为你全方面解读（十六）

继上次的戴维南定理之后，这次要学习的就是受控电源与非线性电阻了，这是第二章内容的后一部分，也是《电工基础》课程中直流部分知识的后一点。说是直流，其实第二章里面的大多数方法与定理，对于交流电路的瞬时性分析也是适用的。而交流电路在之后的学习分享中再进行详细学习，这里就不作讨论。

回归正题，谈及受控电源，大家是否还记得，我在上次戴维南定理的学习分享中其实就有提到过，关于受控电源，是相对于独立电源而言的。在这里，我们先来理清这些概念。

独立电源：指电压源的电压或电流源的电流不受外电路的控制而独立存在的电源。

受控电源：指电压源的电压或电流源的电流受电路中其它部分的电流或电压控制的电源。它的特点是当控制电压或电流消失或等于零时，受控源的电压或电流也将为零。

图16-1

独立电源，如图16-1所示是它的4种电路模型，在之前的学习分享中我们也已经学习过了，它分为电压源和电流源，是从实际电源抽象得到的电路模型。我们在生活中还是比较常见的，例如蓄电池、干电池、发电机等的工作原理比较接近电压源，其电路模型是电压源与电阻的串联组合；像光电池一类的电器，工作时的特性比较接近电流源，其电路模型是电流源与电阻的并联组合。

图16-2

受控电源又称“非独立”电源。受控电压源或受控电流源视控制量是电压或电流可分为电压控制电压源（VCVS）、电压控制电流源（VCCS）、电流控制电压源（CCVS）、电流控制电流源（CCCS），这4种受控源的图形符号如图2所示。

区别于图16-1中的用圆形表示独立电源的电源部分，在图16-2中我们可以看到，受控电源的电源部分是用菱形表示。图16-2中的u₁和i₁分别表示控制电压和控制电流，μ、r、g和β分别是有关的控制系数，其中μ和β是量纲一的量，r和g分别具有电阻和电导的量纲。这句话不理解也没关系，我们只需知道，它们就是一个系数就行。这些系数为常数时，被控制量和控制量成正比，这种受控源称为线性受控源，而我们所学习的都是线性受控电源，所以非线性受控源就不作讲解。

受控电源可应用于晶体管电路的分析，例如双极晶体管的集电极电流受基极电流的控制，运算放大器的输出电压受输入电压的控制等。

在《电工基础》课程中，曹老师概述了含受控源电路的分析，有以下几点：

（1）受控电压源和电阻串联组合与受控电流源和电阻并联组合之间，像独立电源一样可以进行等效变换。但在变换过程中，必须保留控制变量的所在支路。

（2）应用网络方程法分析计算含受控源的电路时，受控源按独立源一样对待和处理，但在网络方程中，要将受控源的控制量用电路变量来表示。即在节点方程中，受控源的控制量用节点电压表示；在网孔方程中，受控源的控制量用网孔电流表示。

（3）用叠加定理求每个独立源单独作用下的响应时，受控源要像电阻那样全部保留。同样，用戴维南定理求网络除源后的等效电阻时，受控源也要全部保留。

（4）含受控源的二端电阻网络，其等效电阻可能为负值，这表明该网络向外部电路发出能量。

对于第（1）点，我用一个图例说明，下图16-3中，VCCS的电流i_C受电阻R上的电压u_R控制，且i_C=gu_R。右图就是在左图中把电压控制电流源和电导的并联组合变换为电压控制电压源和电阻的串联组合得来的。我们可以看到，控制量所在的支路并没有被消掉。

图16-3

其他几点在这里就不作详细讲解，大家私下可自行尝试分析。接下来，我们继续学习非线性电阻的知识。和受控电源一样，我们还是来理清一下概念。