重要定理的限制条件
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戴维南、诺顿,与叠加网络需要保证网络是线性网络。对于绝大多数的含源线性二端口网络的求解,都可以直接使用Thev+叠加。
如果不含源,通常结构会设置得更加复杂,这时需要使用互易定理。典型例题7-5-2.
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特勒根定理:注意似功率守恒和一般形式的互易定理的区别。似功率守恒的等号右边为零,但一般形式互易定理等号右边不为零。
互易定理
- 在原图中标明高电位点a,低电位标成a’。有助于换路之后确定电源方向和电压电流方向。
- 外扩网络:没有用的支路可以进一步包含进系统中。
- 三种形式的核心都在于响应和激励之间的线性关系。
可以利用特勒根定理证明三种形式
利用特勒根还可以定性地说明形式三的为什么是有一个非关联参考。
首先利用特勒根定理,我们可以得到一般形式的互易定理:
u
^
1
i
1
+
u
^
2
i
2
=
u
1
i
^
1
+
u
2
i
^
2
\hat{u}_1i_1+\hat{u}_2i_2 = u_1\hat{i}_1+u_2\hat{i}_2
u^1i1+u^2i2=u1i^1+u2i^2
- 形式一把左边的第一项和右边的第二项置零。
- 形式二把左边的第二项和右边的第一项置零。
所以这两者最终还是关联参考方向。
形式三是把右边或左边一侧全部置零。所以有奇数次的方向反转。导致了非关联参考方向。
形式三的例题:
系统解法:回路法和节点法
带电流源的回路法(于书P113):
- 对并有电阻的电流源可以使用TN变换。
- 除此之外的电流源支路都被(至少)两个回路共用可以使用替代定理,给一个虚设的电压。然后两式相加减消掉,再加上这个电流源带来的一个约束方程即可解。
- 第二种方法也可以直接转化为超回路法。一开始就不要包含那个支路。少掉的方程用电流约束来保证。
带电压源的节点法(于书P106、胡书P201:6-3)
同上,如果有串联使用TN变换。类似的有超节点法,对包含在超节点中的节点系数为自电导,不包含的为负电导。
二端口的参数矩阵求解
朴素的加压求流和加流求压法,如果求T或Π型网络尚可,但是当电路复杂起来甚至有受控源的时候,难度就会大大增加。
求解Z矩阵的时候,我们可以将两个端口看成是两个独立电压源。随后列出用电流表示电压的回路电流法进行求解。如果再有受控源,只需移项,就可以将回路电流法的方程转化为Z参量矩阵。
求解Y矩阵的时候,将两个端口变换为独立电流源。利用节点电压法解。
要点:
- 节点较多的时候可以用回路法。但也可以使用电流源转移。
- 节点法和回路法中的戴维南使用主要是给带负载的支路服务的。
二端口网络的两类计算问题
二端口网络与Thevenin定理综合
已知二端口参数,非常容易计算出Thevenin等效电路的开路电压和短路电流从而实现Thevenin等效。
4.02 13:25
二端口的等效电路
转移参数
通过级联将一个复杂网络的转移参数通过求解矩阵的方式快速得到。(尽管计算量可能很大
拓扑分析
关联矩阵的写法与网络复原。
我们在课上写的是降阶关联矩阵。可以将其增广。那么每一列都对应一条边。利用这个边关系就可以复原整个拓扑结构。