1、5-8 计算机分析电路举例计算机分析电路举例 计算机程序计算机程序DCAP和和SNAP可以分析含理想变可以分析含理想变压器，理想运算放大器以及双口网络的电阻电路，压器，理想运算放大器以及双口网络的电阻电路，还可以求出双口网络的各种网络参数和等效电路。还可以求出双口网络的各种网络参数和等效电路。使用符号网络分析程序使用符号网络分析程序SNAP可以求出运算放大器可以求出运算放大器电路转移电压比，输入电阻和输出电阻的各种公电路转移电压比，输入电阻和输出电阻的各种公式，对分析各种运放电路十分有用。下面举例加式，对分析各种运放电路十分有用。下面举例加以说明。以说明。 例例519 求图求图5-43(a)电
2、路中各结点电压电路中各结点电压,各支路电压电流和各支路电压电流和 吸收功率。吸收功率。 图图543解解: 图图(a)电路的数据文件，如图电路的数据文件，如图(b)所示，其中所示，其中T表示理想表示理想 变压器，它是一种双口电阻元件，有两条支路，用两变压器，它是一种双口电阻元件，有两条支路，用两 行数据表示它的连接关系和变比。运行行数据表示它的连接关系和变比。运行DCAP程序，正程序，正 确读入图确读入图(b)的电路数据后的电路数据后, 选择电压电流功率菜单选择电压电流功率菜单, 得得 到以下计算结果。到以下计算结果。 图图543- 电 压 , 电 流 和 功 率 - 结 点 电 压V 1= 1
3、0.00 V 2= 2.000 V 3= 14.00 V 4= 10.00 编号 类型 数值 支路电压 支路电流 支路吸收功率 1 V 10.00 U 1= 10.00 I 1= -14.00 P 1= -140.0 2 CC 2.000 U 2= 10.00 I 2= 8.000 P 2= 80.00 3 VV 2.000 U 3= 8.000 I 3= 6.000 P 3= 48.00 4 I 2.000 U 4= -12.00 I 4= 2.000 P 4= -24.00 5 T 1.000 U 5= 2.000 I 5= 4.000 P 5= 8.000 6 2.000 U 6= 4.
4、000 I 6= -2.000 P 6= -8.000 7 R 5.000 U 7= 10.00 I 7= 2.000 P 7= 20.00 8 R 1.000 U 8= 4.000 I 8= 4.000 P 8= 16.00 各支路吸收功率之和 P = .0000例例520 求图求图5-44(a)电路中各支路电压电流和吸收功率。电路中各支路电压电流和吸收功率。 图图544解解: 图图(a)电路的数据文件如图电路的数据文件如图(b)所示。所示。 电路中的理想运放工作于线性区域时电路中的理想运放工作于线性区域时, 可以用零值器和可以用零值器和不定器来模拟不定器来模拟, 其零值器支路是从运放的反相
5、输入端连接到其零值器支路是从运放的反相输入端连接到同相输入端同相输入端,不定器支路是从运放的输出端连接到运放的公共不定器支路是从运放的输出端连接到运放的公共端端(基准结点基准结点)。 在数据文件中在数据文件中, 这种运放模型用字母这种运放模型用字母OA来表示来表示, 用两行用两行数据来说明它们的支路编号和连接关系。数据来说明它们的支路编号和连接关系。 电路中电路中3V电压源和电压源和5k 电阻的串联作为一条支路看待电阻的串联作为一条支路看待, 数据文件中用字母数据文件中用字母VR来表示这种支路来表示这种支路, 该行的最后两个数据该行的最后两个数据3和和5E3分别表示电压源的电压为分别表示电压源
6、的电压为3伏和电阻的阻值为伏和电阻的阻值为5k 。- 电 压 , 电 流 和 功 率 -结 点 电 压V 1= 4.000 V 2= 4.000 V 3= 8.000编号 类型 数值 支路电压 支路电流 支路吸收功率 1 R 1.0000E+04 U 1= 4.000 I 1= 4.0000E-04 P 1= 1.6000E-03 2 R 1.0000E+04 U 2= -4.000 I 2= -4.0000E-04 P 2= 1.6000E-03 3 OA .0000 U 3= .0000 I 3= 1.4552E-11 P 3= .0000 4 .0000 U 4= 8.000 I 4=
7、-8.0000E-04 P 4= -6.4000E-03 5 VR 3.000 U 5= 4.000 I 5= 2.0000E-04 P 5= 8.0000E-04 6 R 2.0000E+04 U 6= 4.000 I 6= 2.0000E-04 P 6= 8.0000E-04 7 R 1.0000E+04 U 7= -4.000 I 7= -4.0000E-04 P 7= 1.6000E-03 各支路吸收功率之和 P = .0000 例例521 求图求图518所示电路中电压所示电路中电压uo的表达式。的表达式。 图图545解：将图解：将图518电路，重画为图电路，重画为图5-45(a)，其
8、电路数据如图，其电路数据如图(b) 所示，运行所示，运行SNAP程序，正确读入电路数据后，选择程序，正确读入电路数据后，选择 计算电压电流的菜单，可以得到以下计算结果计算电压电流的菜单，可以得到以下计算结果 - 结结 点点 电电 压压 , 支支 路路 电电 压压 和和 支支 路路 电电 流流 - -R1R3Us2-R2R3Us1 U7 = - R1R2 根据以上计算结果得到的输出电压表达式为根据以上计算结果得到的输出电压表达式为 )(2S121S13ouRRuRRu例例522 求图求图519所示电路的输入电阻的表达式所示电路的输入电阻的表达式 图图546解：将图解：将图519电路，重画为图电路
9、，重画为图546(a)，其电路数据如，其电路数据如 图图(b)所示，运行所示，运行SNAP程序，正确读入电路数据，选程序，正确读入电路数据，选 择计算单口网络等效电路的菜单，输入两个端点的编择计算单口网络等效电路的菜单，输入两个端点的编 号号1和和0后，可以得到以下计算结果后，可以得到以下计算结果- 任任 两两 结结 点点 间间 单单 口口 的的 等等 效效 电电 路路 - -R2Rf Ro = - R1 此式与手算的结果完全相同，这是一个负阻变换电路。此式与手算的结果完全相同，这是一个负阻变换电路。 图图546例例523 图图547(a)所示电路中双口网络的电压电流关系为所示电路中双口网络的
10、电压电流关系为 4344332UUIUUI 求电路中各支路电压电流和吸收功率。求电路中各支路电压电流和吸收功率。 图图547 解解: 已知双口网络的电压电流关系式，可以得到它的电导已知双口网络的电压电流关系式，可以得到它的电导 参数参数, 在图在图(b)所示的数据文件中所示的数据文件中, 用字母用字母TY开始的两行开始的两行 数据表示这种双口网络数据表示这种双口网络, 其参数分别为其参数分别为G11=2S, G12=-1S 和和G21=1S, G22=1S。DCAP程序计算结果如下所示。程序计算结果如下所示。 图图547 - 电 压 , 电 流 和 功 率 - 结 点 电 压 V 1= -24
11、.00 V 2= -14.00 V 3= -10.00 V 4= 4.000 编号 类型 数值 支路电压 支路电流 支路吸收功率 1 CC 5.000 U 1= -14.00 I 1= 10.00 P 1= -140.0 2 R 1.000 U 2= -10.00 I 2= -10.00 P 2= 100.0 3 TY 2.000 U 3= -4.000 I 3= -12.00 P 3= 48.00 4 1.000 U 4= 4.000 I 4= .0000 P 4= .0000 5 I 2.000 U 5= -18.00 I 5= 2.000 P 5= -36.00 6 R 2.000 U
12、6= 4.000 I 6= 2.000 P 6= 8.000 7 R 5.000 U 7= -10.00 I 7= -2.000 P 7= 20.00 各支路吸收功率之和 P = .0000 例例524 求图求图5-48(a)所示双口网络的六种网络参数。所示双口网络的六种网络参数。 解解: 图图(a)电路包含一个理想变压器，它不是一个连通电路，电路包含一个理想变压器，它不是一个连通电路， 结点结点1和和2对基准结点的电压都没有确定的数值。对基准结点的电压都没有确定的数值。DCAP程序采程序采用结点电压作为未知量来建立方程用结点电压作为未知量来建立方程, 要求电路必须连通。为此要求电路必须连通。
13、为此我们用一条短路线我们用一条短路线(如虚线所示如虚线所示)将两部分连接起来将两部分连接起来, 形成一个连形成一个连通电路通电路, 使结点电压成为确定的量使结点电压成为确定的量, 而不会影响各支路的电压和而不会影响各支路的电压和电流。电流。图图548 相应的电路数据文件如图相应的电路数据文件如图(b)所示所示, 运行运行DCAP程序程序, 选选用计算双口网络参数的菜单用计算双口网络参数的菜单, 并根据屏幕的提示，从键盘输并根据屏幕的提示，从键盘输入两对结点的编号入两对结点的编号1和和 0 以及以及2和和 0后后, 可以得到六种双口网可以得到六种双口网络参数的计算结果络参数的计算结果, 如下所示
14、：如下所示： 图图548 - 双口网络的 R G H1 H2 T1 T2 矩阵 - 结点编号 双口网络的各种参数 1 3 R11= 30.00 R12= 10.00 0 0 R21= 10.00 R22= 5.000 1 3 G11= .1000 G12= -.2000 0 0 G21= -.2000 G22= .6000 1 3 H11= 10.00 H12= 2.000 0 0 H21= -2.000 H22= .2000 1 3 h11= 3.3333E-02 h12= -.3333 0 0 h21= .3333 h22= 1.667 1 3 T11= 3.000 T12= 5.000
15、0 0 T21= .1000 T22= .5000 1 3 t11= .5000 t12= -5.000 0 0 t21= -.1000 t22= 3.000 例例5-25 求图求图549(a)所示含独立电源双口网络的四种网络所示含独立电源双口网络的四种网络 参数和电源向量。参数和电源向量。 解解: 运行运行DCAP程序程序, 正确读入图正确读入图(b)所示电路数据所示电路数据, 选用计选用计 算双口网络参数的菜单算双口网络参数的菜单, 可以得到以下结果。可以得到以下结果。 图图549 例例525 * 双口的 各种矩阵 和 电源向量 * 结点编号 双口网络的各种参数 电源向量 1 2 R11=
16、 1.500 R12= .5000 Uoc1= 2.500 0 0 R21= .5000 R22= .5000 Uoc2= .5000 1 2 G11= 1.000 G12= -1.000 Isc1= -2.000 0 0 G21= -1.000 G22= 3.000 Isc2= 1.000 1 2 H11= 1.000 H12= 1.000 Uoc1= 2.000 0 0 H21= -1.000 H22= 2.000 Isc2= -1.000 1 2 h11= .6667 h12= -.3333 Isc1= -1.667 0 0 h21= .3333 h22= .3333 Uoc2= -.3
17、333 摘摘 要要 1理想变压器是一种线性电阻双口元件，它是构成各理想变压器是一种线性电阻双口元件，它是构成各种实际变压器电路模型的基本元件。理想变压器既不消耗种实际变压器电路模型的基本元件。理想变压器既不消耗也不储存能量，常用来变换电阻、电压和电流。也不储存能量，常用来变换电阻、电压和电流。 2运放是一种多用途的多端电子器件，已得到广泛应运放是一种多用途的多端电子器件，已得到广泛应用。在直流和低频条件下工作的运放，其电路模型是一个用。在直流和低频条件下工作的运放，其电路模型是一个四端电阻元件。采用理想运放模型可以简化含运放电路的四端电阻元件。采用理想运放模型可以简化含运放电路的分析。分析。
18、3双口网络有两个端口，有两个端口电压和两个端口双口网络有两个端口，有两个端口电压和两个端口电流。线性电阻双口网络的电压电流关系由两个线性代数电流。线性电阻双口网络的电压电流关系由两个线性代数方程来描述。方程来描述。 4已知线性电阻双口网络，可外加两个独立电源，用已知线性电阻双口网络，可外加两个独立电源，用叠加定理计算出双口网络参数矩阵。并非任何双口网络都叠加定理计算出双口网络参数矩阵。并非任何双口网络都同时存在六种网络参数。同时存在六种网络参数。 5由线性时不变二端电阻和理想变压器构成的互易双由线性时不变二端电阻和理想变压器构成的互易双口网络，可以用由三个二端电阻构成的口网络，可以用由三个二端电阻构成的形和形和形电路来等形电路来等效。效。
