Управляемые источники тока и напряжения

Идеальные источники тока и напряжения могут быть неуправляемыми (независимыми) либо управляемыми (зависимыми). Неуправляемый источник представляет собой идеализированный элемент с одной парой выводов, параметр которого (ток или напряжение) не зависит ни от каких других действующих в цепи токов или напряжений. Управляемый источник — это идеализированный активный элемент, параметр которого является определенной функцией тока или напряжения некоторого участка цени. В общем случае управляемый источник — это идеализированный элемент с двумя парами выводов. К одной паре выводов (выводы источника) присоединен идеализированный источник, параметр которого является заданной функцией напряжения или тока другой пары выводов (управляющие выводы). Как и для неуправляемых источников, внутреннее сопротивление управляемого источника напряжения равно нулю, а внутреннее сопротивление управляемого источника тока — бесконечности.

Различают четыре типа управляемых источников (рис. 1.18):

а) источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН). Напряжение и этого источника является определенной функцией управляющего напряжения и_у|ф;

Рис. 1.18. Управляемые источники:

а — ИНУН; б — ИНУТ; в — ИТУН; г — ИТУТ.

• б) источник напряжения, управляемый током (ИНУТ). Напряжение этого источника и — функция управляющего тока /_упр (в частном случае управляющим током может быть ток источника /, тогда управляемый источник напряжения представляет собой двухполюсный элемент);
• в) источник тока, управляемый напряжением (ИТУН). Ток i этого источника есть заданная функция управляющего напряжения и_упр (в частном случае управляющим напряжением может быть напряжение источника и);
• г) источник тока, управляемый током (ИТУ'Г). Ток такого источника является определенной функцией управляющего тока iynp.

Необходимо подчеркнуть, что в теории цепей к управляемым источникам относят только те, параметр которых зависит от действующих в цепи токов и напряжений. В частности, регулируемые источники, параметры которых могут изменяться оператором с помощью различных органов управления, не относятся к управляемым.

Вид функциональной зависимости между током или напряжением управляемого источника и управляющим воздействием в принципе может быть произвольным, однако в теории цепей и во всех ее приложениях наибольшее распространение получили линейно управляемые источники, параметр которых у прямо пропорционален управляющему воздействию х:

Коэффициент пропорциональности между параметром источника е или j и управляющим воздействием называется коэффициентом управления К_ущу В зависимости от типа источника этот коэффициент может иметь размерность сопротивления (ИНУТ), проводимости (ИТУН) или быть безразмерной величиной (ИНУН и ИТУТ). Если управляющее воздействие линейно управляемого источника равно нулю, то параметр источника также равен нулю. Таким образом, линейно управляемые источники не могут отдавать энергию в отсутствие управляющего воздействия.

Управляемые источники тока и напряжения широко используют при построении схем замещения различных электровакуумных и полупроводниковых приборов. На рис. 1.19, а изображена низкочастотная схема замещения биполярного транзистора, содержащая управляемый током источник напряжения е = R_mi_y На рис. 1.19, б представлена схема замещения полевого транзистора, в которую входит управляемый напряжением источник тока j = Su._m.

Рис. 1.19. Низкочастотные схемы замещения биполярного (а) и полевого (б) транзисторов.

Вопросы для самопроверки

• 1. Что называется внешней характеристикой источника электрической энергии?
• 2. Какой оси (токов или напряжений) параллельна внешняя характеристика идеального источника напряжения?
• 3. Может ли внешняя характеристика источника ЭДС совпадать с вольт-амперной характеристикой какого-либо линейного резистивного элемента?
• 4. Может ли ток идеального источника тока не зависеть от времени?
• 5. Почему в теории цепей не рассматривается параллельное включение идеальных источников напряжения и последовательное — источников тока?
• 6. Можно ли идеальный источник тока и идеальный источник напряжения соединять между собою параллельно или последовательно?

• 7. Чем отличаются внешние характеристики идеального источника тока и двухполюсника, образованного последовательным соединением того же источника и произвольного резистивного элемента?
• 8. Может ли внешняя характеристика реального источника пересекать оси токов и напряжений?
• 9. Какой источник энергии называют линеаризованным?
• 10. Может ли внешняя характеристика управляемого источника проходить через начало координат?
• 11. На какие четыре типа разделяют управляемые источники?
• 12. В чем заключается основное отличие внешних характеристик идеальных и реальных источников энергии?