5·25进阶(推导与课本补充,折叠)
Reference
为什么有源子电路也有 Thévenin 等效(5.2-12 到 5.2-17)
贴胶带后电路只有电阻和 independent source(包括被贴胶带的 vc 和 test source i),可以叠加:v=a1vs+a2vc+a3i。
- 控制量在外面(vc=μvx,vx 在别处):v=(a1vs+μa2vx)+a3i,开路电压里多一项 dependent source μa2vx,等效电路里要画一个 dependent source。
- 控制量在里面:vx=b1vs+b2vc+b3i,撕胶带 vc=μvx 解出 vc(要求 μb2=1,否则奇异),代回得 v=voc+Reqi,dependent source 消失,但它的参数同时影响 voc 和 Req。
课本特意说明:很多书说"控制量在外面就不能求 Thévenin",这是错的。
课本例 5.3:叠加法 + dependent source
结论:v=5−β2(2−β)is。β=2:v=0(不管 is);β=3、is=2 A:v=2(−1)/2×2=−2 V;β=5:(5−β)ic=3βis 变成 0=15is,is=0 时无解。要点:每个部分响应都要同时求控制量 ix 的部分值,撕胶带用总值 ix=ix1+ix2。
课本例 5.5、5.6:控制量在外面;负 R_eq 的最大功率
例 5.5:子电路里的 CCVS 由外面 4 Ω 的电流 ix 控制,Norton 等效里留下 dependent current source vc/6(与 2/3 A 并联),最后撕胶带 vc=58ix 得 ix=1 A。
例 5.6(test source 法):β=0.5 时 v=24+12i,Req=12 Ω,取 R=12 Ω 得最大功率。β=1.5 时 v=−8−4i,Req=−4 Ω:不能取 R=−4;直接写 PR=(R−4)264R,R→4 Ω 时 → ∞(实际会饱和)。
动态模型的微分方程怎么解(5.5-12 到 5.5-22)
dtdvo=−avo 两边除以 vo:dtdlnvo=−a,积分:lnvo(t)−lnvo(0)=−at,取指数:vo(t)=vo(0)e−at。第二部分(暂态)会系统地讲这类方程。
四种 dependent source 增益 → ∞ 都变成 nullor(5.6)
假设受控量保持有限:VCVS vx=vo/μ→0,VCCS vx=io/gm→0,CCVS ix=vo/rm→0,CCCS ix=io/β→0。电压控制型的输入本来就开路(i=0),现在 v→0;电流控制型的输入本来就短路(v=0),现在 i→0:输入都变成零子。输出 =∞×0,不确定,就是任意子。所以节点法里把 op amp 当 VCVS(省一个方程),网孔法里当 CCCS。
r_d = V_T/I_D 和 r_π = (β+1) r_e 从哪来
rd1=dvDdiDQ=VTIseVD/VT≈VTID(导通时 eVD/VT≫1)。
共射模型里 B–E 之间:基极电流 ib 流进,re 上的电流是 ib+βib=(β+1)ib,所以 vbe=(β+1)reib,从 B 看进去 rπ=(β+1)re。
课本例 5.4 的数字是怎么核对的
独立用节点法:中间节点 vM、右边节点 v,KCL 两个方程,分别代 i=0 和 i=1 A 求 v,差值就是 Req。四个 β 全部与公式 Req=4−2β、voc=2(1−β)is 一致。
5.8 SPICE:dependent source 用 E(VCVS)、F(CCCS)、G(VCCS)、H(CCVS)卡片,op amp 可以用增益很大的 E 元件或 nullor 式的子电路代替,diode 有 D 模型。