關(guān)于目前在實(shí)驗(yàn)中的幾類電源

李新雪

摘 要：針對(duì)目前學(xué)生在試驗(yàn)中出現(xiàn)的對(duì)電源分類不清的問題進(jìn)行分析和探討研究，對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)時(shí)所接觸到的電源給予重新系統(tǒng)的分類，使學(xué)生能夠?qū)﹄娫从幸粋€(gè)全面的認(rèn)識(shí)。

關(guān)鍵詞：電源；獨(dú)立電源；非獨(dú)立電源；交流電源；直流電源；信號(hào)源

目前在學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，遇到各種各樣的電源，由于現(xiàn)在市場(chǎng)上生產(chǎn)的電源種類很多，形式也多種多樣，很多學(xué)生對(duì)一些電源了解的不夠全面，缺乏對(duì)電源的認(rèn)識(shí)，所以在使用電源時(shí)不能夠?qū)﹄娫催M(jìn)行正確的使用，導(dǎo)致這些電源設(shè)備不僅對(duì)學(xué)生產(chǎn)生危害，而且對(duì)于電源來說也有不同程度的損害。針對(duì)以上情況下面對(duì)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中遇到的電源進(jìn)行重新分類。

1 電源分為獨(dú)立電源和非獨(dú)立電源兩種

電源是指能夠向電路供給能量或提供信號(hào)的設(shè)備。電源分為獨(dú)立電源和非獨(dú)立電源兩種。獨(dú)立電源是不受電路中其他部分的電壓或電流的控制，而且能獨(dú)立地向網(wǎng)絡(luò)提供能量和信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的響應(yīng)。非獨(dú)立電源是指在電路中其電壓和電流不能獨(dú)立存在，要受其他支路的控制，非獨(dú)立電源雖然也能提供能量和功率，但其提供的能量和功率不但決定于受控支路的情況，而且還受到控制支路的影響。獨(dú)立電源與非獨(dú)立電源在性質(zhì)上是不同的。

1.1 獨(dú)立電源分為交流電源和直流電源兩種

目前獨(dú)立電源主要有交流電源和直流電源兩種。其中交流電源一般是指220V的照明電源和380V的動(dòng)力電源，而直流電源則主要有電壓源和電流源兩種。其中交流電源（英文AlternatingCurrent，簡(jiǎn)寫AC）是指大小和方向都隨時(shí)間發(fā)生周期性變化的電流，因?yàn)橹芷陔娏髟谝粋€(gè)周期內(nèi)的運(yùn)行平均值為零，稱為交變電流或簡(jiǎn)稱交流電。英文簡(jiǎn)寫為AC。不同直流電，其方向都是一樣。通常波形為正弦曲線。交流電可以有效傳輸電力。但實(shí)際上還有應(yīng)用其他的波形，例如三角形波、正方形波。生活中使用的市電就是具有正弦波形的交流電。直流電源（Direct Current，縮寫：DC）是指大小和方向都不隨時(shí)間發(fā)生改變的電流，但電流大小可能不固定，而產(chǎn)生波形。直流電的電荷在一個(gè)電路中沿著單一方向流動(dòng)。日常生活中，電池，熱電偶，太陽能電池和整流子類型的電機(jī)，能提供的電流就是直流電。

1.1.1 直流電源分為電壓源和電流源兩種

在這里我們主要討論一下直流電源，直流電源主要有電壓源和電流源兩種。電壓源是一個(gè)二端元件，它的電壓總保持為給定的值或給定的時(shí)間函數(shù)，與通過它的電流無關(guān)；它的電流由電壓源本身和與它相連接的外電路共同決定。電流源也是一個(gè)二端元件，它的電流總保持為給定的值或給定的時(shí)間函數(shù)，與它兩端的電壓無關(guān)；它兩端的電壓由電流源本身和與它相連接的外電路共同決定。在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，電壓源與電流源是可以等效變換的，當(dāng)電壓源的電壓Us，電流源的電流Is，他們的內(nèi)阻Rs1、Rs2，滿足：Us/Is=Rs且Rs1=Rs2時(shí)，二者是等效的。由于電壓源Us與內(nèi)阻Rs1是串聯(lián)關(guān)系，所以電壓源的內(nèi)阻Rs1越小，則內(nèi)阻Rs1上產(chǎn)生的電壓降就越小，電源向外輸送的電壓就越高，電源的利用率就越高。而電流源Is與內(nèi)阻Rs2是并聯(lián)關(guān)系，則電流源的內(nèi)阻Rs2越大，內(nèi)電導(dǎo)就越小，內(nèi)部的分流就越小，向外輸送的電流就越多，電源的利用率也就越高。而在學(xué)生實(shí)驗(yàn)中，電路的連接不外乎并聯(lián)、串聯(lián)和混聯(lián)。就這兩種直流電源來說，在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中仍以電壓源為主，因?yàn)殡妷涸丛谑褂脮r(shí)既安全又易于理解。由于電壓源實(shí)際上是有一個(gè)電壓源和一個(gè)小內(nèi)阻串聯(lián)組成的，所以電壓源的外電路不得短路，否則電路中電流為無窮大。而電流源則剛好與電壓源相反，電流源實(shí)際上是由一個(gè)電流源和一個(gè)大內(nèi)阻并聯(lián)組成的，所以電流源的外電路不得開路，否則兩端的電壓為無窮大。

1.2 非獨(dú)立電源

非獨(dú)立電源主要是指受控源，例如擴(kuò)音機(jī)內(nèi)部的放大電路，對(duì)于它所帶的揚(yáng)聲器來說放大電路就是電源，要對(duì)外提供電功率，但放大器這一類電源與前面的獨(dú)立電源有所不同，它的輸出電壓或電流受話筒產(chǎn)生的電信號(hào)的控制。所以這一類電源的輸出電壓電流受另一支路電壓或電流的控制，即稱之為非獨(dú)立電源。

1.2.1 非獨(dú)立電源的四種基本形式

目前根據(jù)控制量是電壓還是電流，受控的是電壓源還是電流源，受控源主要有以下四種基本形式：

⑴電壓控制電壓源（簡(jiǎn)稱VCVS），其特性為：

U2=μU1

式中μ是電壓控制電壓源的電壓轉(zhuǎn)移比。μ是一純實(shí)數(shù)，沒有單位。

⑵電流控制電壓源（簡(jiǎn)稱CCVS），其特性為：

I2=rI1

式中r是電流控制電流源的轉(zhuǎn)移電阻，單位為Ω。

⑶電壓控制電流源（簡(jiǎn)稱VCCS），其特性為：

I2=gU1

式中g(shù)是電壓控制電流源的電導(dǎo)，單位為S。

⑷電流控制電流源（簡(jiǎn)稱CCCS），其特性為：

I2=βI1

式中β是電流控制電流源的轉(zhuǎn)移電流比。β是一純實(shí)數(shù)，沒有單位。

受控源是實(shí)際器件的一種抽象。很多電子器件或電子電路可以用受控源來表征，即用受控源來作為它們的電路模型，描述它們的輸入輸出關(guān)系。不少的電子電路，在一定的條件下可以化為含有受控源的抽象了的電路來分析。

2 其它電源

除上述電源外還有一種電源就是信號(hào)源，信號(hào)源也是一種電源。信號(hào)源是指收音頭、高頻頭、錄音卡座、錄像卡座等器件。微機(jī)及輔助設(shè)備完成信號(hào)的提取、數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號(hào)處理等功能。信號(hào)源是雷達(dá)系統(tǒng)的重要組成部分。雷達(dá)系統(tǒng)常常要求信號(hào)源穩(wěn)定、可靠、易于實(shí)現(xiàn)、具有預(yù)失真功能，信號(hào)的產(chǎn)生及信號(hào)參數(shù)的改變簡(jiǎn)單、靈活。信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器，是用來產(chǎn)生各種電子信號(hào)的儀器，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。

2.1 信號(hào)源的四大類

按信號(hào)波形可分為正弦信號(hào)、函數(shù)（波形）信號(hào)、脈沖信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)四大類。

例如我們?nèi)粘Ｖ械恼医涣麟姙檎抑芷谛缘男盘?hào)。關(guān)于正弦交流電前面我們已討論過，在這我們只討論非正弦周期性信號(hào)。各種波形曲線均可以用三角函數(shù)方程式來表示。能夠產(chǎn)生多種波形，如三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）、正弦波的電路被稱為函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。這些三角波、鋸齒波、矩形波（含方波）均為非正弦周期性信號(hào)。我們把含有周期性非正弦電流或電壓的電路稱為非正弦周期電路。非正弦周期信號(hào)是當(dāng)在同一電路中有各種不同頻率的正弦電源信號(hào)同時(shí)作用時(shí)，那么電路中的綜合響應(yīng)就不是正弦的；如果電路中含有非線性元件，如半導(dǎo)體二極管、三極管等，即使作用于電路的電源都是正弦的，頻率也相同，也不可能得到正弦響應(yīng)。當(dāng)然，如果電源本身是非正弦周期信號(hào)，電路中的響應(yīng)也會(huì)是非正弦的。所以任何一個(gè)非正弦周期性信號(hào)都可以分解成一系列不同頻率的正弦分量，這些分量在電路中單獨(dú)作用可以求出每一頻率的正弦波單獨(dú)作用時(shí)的響應(yīng)，然后利用疊加原理將所有這些響應(yīng)疊加起來，就可以得到非正弦周期信號(hào)作用下的電路的實(shí)際響應(yīng)。如果以電壓源作為電源，信號(hào)發(fā)生器是指產(chǎn)生所需參數(shù)的電測(cè)試信號(hào)的儀器。信號(hào)發(fā)生器又稱信號(hào)源或振蕩器，在生產(chǎn)實(shí)踐和科技領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用。

3 總結(jié)

綜上所述電源可分為獨(dú)立電源和非獨(dú)立電源兩種，獨(dú)立電源與非獨(dú)立電源在性質(zhì)上是不同的。獨(dú)立電源是能獨(dú)立地向網(wǎng)絡(luò)提供能量和信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)的響應(yīng)。非獨(dú)立電源是不能獨(dú)立存在，要受其他支路的控制。其中對(duì)于獨(dú)立電源分為交流電源和直流電源兩種，交流電是指大小和方向都隨時(shí)間發(fā)生周期性變化的電，直流電是指大小和方向都不隨時(shí)間發(fā)生改變的電。而直流電源分為電壓源和電流源兩種，電壓源實(shí)際上是有一個(gè)電壓源和一個(gè)小內(nèi)阻串聯(lián)組成的，電流源實(shí)際上是由一個(gè)電流源和一個(gè)大內(nèi)阻并聯(lián)組成的。對(duì)于非獨(dú)立電源主要是指受控源，它有四種基本形式，分別為電壓控制電壓源、電流控制電壓源、電壓控制電流源、電流控制電流源。對(duì)于其它電源還有一種是信號(hào)源，信號(hào)源按波形的形狀可分為四大類，它們分別是正弦信號(hào)、函數(shù)（波形）信號(hào)、脈沖信號(hào)和隨機(jī)信號(hào)。而這些信號(hào)有分為周期和非周期的。我們?nèi)粘Ｖ械恼医涣麟姙檎抑芷谛缘男盘?hào)，其中三角波、鋸齒波、矩形波均為非正弦周期性信號(hào)。

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