Directorio de teoría básica de circuitos
1-L Introducción
1-1-2 Ley de Ohm
1-3 Ley de Kirchhoff
Las leyes de Kirchhoff fueron propuestas por el físico alemán Kirchhoff. La ley de Kirchhoff es una de las leyes más básicas e importantes de la teoría de circuitos. Se resumen las reglas básicas que siguen la corriente y el voltaje en los circuitos. Incluye la ley de corrientes de Kirchhoff (KCL) y la ley de tensiones de Kirchhoff (KVL). Leyes de Kirchhoff Las leyes de Kirchhoff son las leyes básicas que siguen el voltaje y la corriente en los circuitos y son la base para analizar y calcular circuitos más complejos. Fue propuesto por el físico alemán G.R Kirchhoff (1824 ~ 1887) en 1845. Se puede utilizar para analizar circuitos de CC, circuitos de CA y circuitos no lineales que contienen componentes electrónicos. Cuando se utiliza la ley de Kirchhoff para analizar un circuito, solo se relaciona con el método de conexión del circuito y no tiene nada que ver con la naturaleza de los componentes que componen el circuito. Las leyes de Kirchhoff incluyen la ley de la corriente (KCL) y la ley del voltaje (KVL). El primero se aplica a los nodos de un circuito y el segundo se aplica a los bucles de un circuito.
La ley de Kirchoff es la ley eléctrica básica para la resolución de circuitos complejos. Desde 65438 hasta la década de 1940, debido al rápido desarrollo de la tecnología electrónica, los circuitos se volvieron cada vez más complejos. Algunos circuitos son similares a redes, con algunas intersecciones (nodos) formadas por tres o más ramas de la red. Este circuito complejo no se puede resolver utilizando las fórmulas de circuitos en serie y en paralelo. Kirchhoff, que acababa de graduarse de la Universidad de Königsberg en Alemania y tenía solo 21 años, propuso en su primera tesis dos leyes adecuadas para el cálculo de este tipo de circuito de red: las famosas leyes de Kirchhoff. Esta ley puede resolver rápidamente cualquier circuito complejo, solucionando así con éxito este problema que obstaculiza el desarrollo de la tecnología eléctrica. La ley de Kirchhoff se basa en la ley de conservación de la carga, la ley de Ohm y el teorema del bucle de tensión, y se establece estrictamente bajo la condición de corriente estable. Cuando la primera ecuación y la segunda ecuación de Kirchhoff se usan juntas, los valores actuales de cada rama del circuito se pueden calcular correcta y rápidamente. Dado que la onda electromagnética de una corriente casi constante (corriente alterna de baja frecuencia) es mucho mayor que la escala del circuito, su corriente y voltaje en cada momento del circuito pueden satisfacer bastante bien la ley de Kirchhoff. Por tanto, el ámbito de aplicación de la ley de Kirchhoff también se puede ampliar a los circuitos de CA.
1-4 Combinación de resistencia y fuente de alimentación
1-5 Circuito simplificado mediante transformación △-Y
1-6 Transformación de fuente de alimentación
1-7 Distribución de voltaje y corriente
Aplicación
Capítulo 2 Análisis general de circuitos de resistencia
2-l Análisis de nodos
La idea rectora básica del método de análisis de nodos es utilizar voltajes de nodo desconocidos para reemplazar voltajes de rama desconocidos para establecer ecuaciones de circuito, reduciendo así el número de ecuaciones simultáneas. El voltaje del nodo se refiere al voltaje de un nodo independiente a un nodo no independiente. Aplique la ley de corriente de Kirchhoff para establecer la ecuación de corriente del nodo y luego use el voltaje del nodo para representar la corriente de la rama. Finalmente, el método para resolver la tensión de nodo se denomina método de análisis nodal.
1. Seleccione el nodo de referencia (nodo ③) y la dirección de referencia de cada rama actual.
Aplique la ley actual de Kirchhoff respectivamente y enumere los nodos independientes (nodo). ① y La ecuación actual del nodo ②).
2. Según la ley de tensión de Kirchhoff y la ley de Ohm, establecer una tabla a partir de la tensión del nodo y la resistencia conocida de la rama.
La ecuación de rama que representa la corriente de rama.
3. Combine la ecuación de rama con la ecuación de nodo, elimine la variable de corriente de rama en la ecuación de nodo, reemplácela con la variable de voltaje de nodo y obtenga la ecuación de nodo con los dos voltajes de nodo como variables después del cambio. los términos.
2-2 Análisis de red
Según la ley de Kirchhoff, el número de circuitos que pueden proporcionar una ecuación KVL independiente es b-n+1.
La malla es solo un grupo.
Flujo de cuadrícula: un flujo imaginario cerrado que fluye de forma independiente a lo largo de los límites de cada cuadrícula. En términos generales, para m redes, autorresistencia × corriente de red + ∑ (+-) resistencia mutua × adyacencia.
La corriente de red + ∑ tensión en esta red aumenta.
1. Seleccione la corriente de la red como variable y marque la dirección de la variable (siempre en el sentido de las agujas del reloj).
2. Según esta ley, la ecuación de cuadrícula se establece mediante el método de observación.
3. Solución actual de la red
4. Calcular otras cantidades a resolver a partir de la corriente de la red.
2-3 Superposición de dinero
2-4 Teorema de Thevenin y Teorema de Norton
Teorema de Thevenin: Red de puerto único n, una resistencia lineal alimentada independientemente, en Las características del puerto pueden ser equivalentes a una red de un solo puerto con una fuente de voltaje y una resistencia conectadas en serie. El voltaje de la fuente de voltaje es igual al voltaje uoc de la red de un solo puerto cuando la carga está en circuito abierto; la resistencia R0 es la resistencia equivalente de la red de un solo puerto N0 cuando todas las fuentes de alimentación independientes en la red de un solo puerto; son cero.
El teorema de Thevenin (también traducido como teorema de Thevenin), también conocido como ley de la fuente de voltaje equivalente, es un teorema eléctrico propuesto por el científico francés L.C. Thevenin en 1883. Ya en 1853, Helmholtz también propuso este teorema, por lo que también se le llama teorema de Helmholtz-Thevenin. El contenido es: Los dos extremos de una red lineal que contiene una fuente de voltaje independiente, una fuente de corriente independiente y una resistencia pueden ser eléctricamente equivalentes mediante la combinación de una fuente de voltaje independiente V y una resistencia en serie de la red relajada de dos terminales. En sistemas de CA de frecuencia única, este teorema se aplica no sólo a la resistencia, sino también a la impedancia generalizada.
Para una red de un solo puerto (red de dos terminales) con una fuente independiente, una resistencia lineal y una fuente lineal controlada, puede ser equivalente a una red de un solo puerto (red de dos terminales) con una fuente de voltaje y una resistencia conectadas en serie. El voltaje de esta fuente de voltaje es el voltaje del circuito abierto de esta red de un solo puerto (red de dos terminales), y esta resistencia en serie es la resistencia equivalente cuando todas las fuentes independientes en la red se establecen en cero cuando se ve desde ambos extremos de esta. Red de un solo puerto (red de dos terminales).
Uoc se denomina tensión de circuito abierto. Ro se llama resistencia equivalente de Thevenin. En los circuitos electrónicos, cuando la red de un solo puerto se considera una fuente de alimentación, esta resistencia a menudo se denomina resistencia de salida, y a menudo se expresa como Ro; cuando la red de un solo puerto se considera una carga, se denomina resistencia de entrada. a menudo expresado como Ri. La red en serie de un solo puerto de fuente de voltaje uoc y resistencia Ro a menudo se denomina circuito equivalente de Thevenin.
Cuando la tensión y la corriente del puerto de una red de un solo puerto adoptan direcciones de referencia relevantes, la ecuación de la relación tensión-corriente del puerto se puede expresar como: U=R0i+uoc.
2-5 Transmisión de potencia máxima en condiciones de CC
La transmisión de potencia máxima (Teorema 1) es la condición para que una red de un solo puerto con impedancia lineal en la fuente de alimentación transmita la potencia máxima a una carga de resistencia variable. Cuando se cumple el teorema, se llama igualación de potencia máxima. En este momento, la potencia máxima obtenida por la resistencia de carga (componente) RL es: PMAX = UOC 2/4R0.
La transferencia de potencia máxima es el teorema de que la potencia máxima se puede obtener cuando la carga y la fuente de alimentación coinciden. El teorema se divide en dos partes: circuito de CC y circuito de CA. El contenido es el siguiente. La red de un solo puerto que funciona en estado estable sinusoidal suministra energía a la carga ZL=RL+jXL. Si la red de un solo puerto puede usar el circuito equivalente de Thevenin (también llamado Thevenin) (donde ZO = RO + JXO, RO > 0), cuando la impedancia de carga es igual al * * * número complejo del yugo que contiene la impedancia de salida de la fuente En una red de un puerto (es decir, los componentes de resistencia son iguales, los componentes de reactancia solo son iguales en magnitud y opuestos en signo), se puede obtener la potencia promedio máxima pmax = UOC 2/4r0. Este tipo de concordancia se llama *concordancia de yugo. En el diseño de equipos electrónicos y de comunicación, a menudo es necesario cumplir con la coincidencia del *yugo para que la carga pueda obtener la máxima potencia.
Al satisfacer la condición de coincidencia de potencia máxima (rl = ro >; 0), la potencia absorbida de Ro es igual a la potencia absorbida de RL. Para la fuente de voltaje uoc, la eficiencia de transmisión de energía es h=50. %. Para fuentes independientes en una red N de un solo puerto, la eficiencia puede ser incluso menor. El sistema eléctrico requiere que la eficiencia se mejore tanto como sea posible para aprovechar al máximo la energía, y no se pueden adoptar condiciones de adaptación de potencia. Sin embargo, en medición, electrónica e ingeniería de la información, tendemos a centrarnos en obtener la máxima potencia a partir de señales débiles sin centrarnos en la eficiencia.
Uso
Capítulo 3 Circuito de resistencia con amplificador operacional
3-1 Amplificador operacional
Amplificador de operación (denominado "Amplificador de operación" " ") es una unidad de circuito con un factor de amplificación muy alto. En los circuitos reales, suele formar un módulo funcional junto con la red de retroalimentación. Debido a su uso inicial en computadoras analógicas para implementar operaciones matemáticas, se le denominó "amplificador operacional". Un amplificador operacional es una unidad de circuito nombrada desde una perspectiva funcional y puede implementarse con dispositivos discretos o chips semiconductores. Con el desarrollo de la tecnología de semiconductores, la mayoría de los amplificadores operacionales existen en forma monolítica. Existen muchos tipos de amplificadores operacionales que se utilizan ampliamente en la industria electrónica.
El primer propósito del diseño de un amplificador operacional es convertir voltajes analógicos en números digitales para suma, resta, multiplicación y división. También se ha convertido en un componente básico de las computadoras analógicas.
La aplicación de amplificadores operacionales ideales en el diseño de sistemas de circuitos va mucho más allá de los cálculos de suma, resta, multiplicación y división. Los amplificadores operacionales actuales, ya sea que utilicen transistores o válvulas de vacío, componentes discretos o circuitos integrados, se están acercando gradualmente a los requisitos de los amplificadores operacionales ideales. Los primeros amplificadores operacionales se diseñaron utilizando válvulas de vacío, pero ahora la mayoría son componentes de circuitos integrados. Sin embargo, si la necesidad de amplificadores en el sistema excede la necesidad de amplificadores de circuito integrado, a menudo se utilizan componentes discretos para implementar estos amplificadores operacionales especiales.
A finales de la década de 1960, Fairchild Semiconductor presentó el primer amplificador operacional de circuito integrado ampliamente utilizado, el modelo µA709, diseñado por Bob Widlar. Pero el 709 fue rápidamente reemplazado por el nuevo μA741, que tiene mejor rendimiento, más estabilidad y es más fácil de usar. El amplificador operacional 741 se ha convertido en un símbolo único en la historia del desarrollo de la industria microelectrónica. Después de décadas de evolución, no ha sido reemplazado. Muchos fabricantes de circuitos integrados todavía producen el 741. Hasta ahora, μA741 sigue siendo un libro de texto típico que explica los principios de los amplificadores operacionales en los departamentos de ingeniería electrónica de las universidades.
3-2 Circuito con resistencia de amplificador operacional
3-3 Seguidor de voltaje (aislador)
3-4 Suma y resta analógica
Aplicación
Capítulo 4 Inductores y Condensadores
Inductores de 4 vías
4-2 Condensadores
413 Combinaciones de Inductores y Condensadores
4-4 *Dualidad
4-5 Circuito amplificador operacional de capacitor simple
Aplicación
Capítulo 5 Circuito de 1 paso
Función de excitación de paso unitario de 5 l
5-2 Circuito RL pasivo
5-3 Circuito Rc pasivo
5-4 Circuito RL activo
p>5-5 Circuito RC Activo
Aplicación
Capítulo 6 Circuito de Segundo Orden
Circuito paralelo RLC pasivo de 6 L
6-2 Circuito en serie RLC pasivo
6-3 Respuesta completa del circuito RLC
Aplicación
Capítulo 7 Sinusoidal y fasor
7-1-Característica M de la cantidad sinusoidal
7-2 La respuesta forzada de la función de excitación sinusoidal es pequeña.
7-3 Valores efectivos de corriente y tensión
7-4 Función de excitación compuesta
7-5 Fasor
6r , relación de 7 fases en los componentes l y c
Impedancia 7-7
Admitancia 7-8
Aplicación
Octavo Capítulo Estable -Análisis de estado de circuitos sinusoidales
Análisis de nodos, redes y bucles de 8-L
8-2 Teorema de superposición, transformación de potencia y teorema de Thevenin
8 -3 Diagrama fasorial
Aplicación
Capítulo 9 Potencia y factor de potencia
9-1 Potencia instantánea
9-2 Potencia promedio
9-3 Potencia aparente y factor de potencia
9-4 Potencias complejas
9-5 Transmisión de potencia máxima en condiciones de CA
Aplicación
Capítulo 10 Respuesta de frecuencia
10-I Resonancia paralela
10-2 Purificación de armónicos en serie
10 -3 Otros circuitos resonantes
Aplicación
Capítulo 11 Circuito de acoplamiento magnético
11-1 Inductancia mutua
11-2 Transformador lineal
LL- 3 Transformador ideal
Aplicación
Capítulo 12 Circuito trifásico
Tensión trifásica 12-L
12-2 Y-Y- Conexión de circuito trifásico Y
12-3 Conexión delta (triángulo)
Uso de medidor de potencia 12-4
12-5 Medición de potencia de trifásicos sistema de fase
Aplicación
Capítulo 13 Red de doble puerto
13-1 Parámetro de admitancia
13-2 Red equivalente de dos puertos
13-3 Parámetros de impedancia
13-1 Parámetros híbridos
13-5 Parámetros de transmisión
13-6 Red de doble puerto conexión
13-7 *Gyrator
13-8 *Convertidor de impedancia negativa (NIC)
Aplicación
Capítulo 14 Análisis de forma de onda de Fourier Método
14-L Serie trigonométrica de Fourier
14-2 Forma exponencial de la serie de Fourier
Se debe rechazar la simetría de la forma de onda.
Espectro de 14-4 líneas
Síntesis de formas de onda 14-5
14-6 valor efectivo y potencia promedio
14-7 Fu Aplicación de la serie de Liye en el análisis de circuitos
14-8 Definición de la transformada de Fourier
Aplicación
Capítulo 15 Método de la transformada de Laplace
15- l Definición de transformada de Laplace
15-2 función de impulso unitario
15-3 *Convolución en el dominio del tiempo y respuesta del circuito en el dominio del tiempo
Transformada de Laplace de algunos simples funciones de tiempo
Varios teoremas básicos de la transformada de Laplace en 15-5
15-6 Método de fracción parcial
65438+
15- 8 Función de transferencia (función de red) H(s)
15-9 Plano de frecuencia complejo
Aplicación
Capítulo 16 Teoría de grafos de redes
16-1 Definiciones y símbolos
16-2 Matriz de correlación y ley de corriente de Kirchhoff
16-3 La relación entre la matriz de bucle y la ley de tensión de Kirchhoff
16-4 Matriz gráfica
16-5 Teorema de Tellegen
Uso
Capítulo 17 Ecuaciones matriciales de redes
17-1 Método de análisis directo
17-2 Método de análisis de nodos
17-3 Método de análisis de bucles
17-4 Análisis de redes eléctricas controladas
17-5 Variables de estado y ecuación de estado estándar
17-6 Ecuación de estado estándar Lista de
Aplicaciones
Capítulo 18 Circuito no lineal simple
18- 1 Componentes no lineales
18-2 Circuito de resistencia no lineal simple
18-3 Método de análisis de señales pequeñas
18-4 Descomponga el circuito en una parte lineal y una parte no lineal.
Combinación característica voltio-amperio del 18-5
Método de Newton-Raphson
18-7 Circuito de resistencia no lineal general
Análisis de estado de vacantes: Plano de fase
18-9 ¡Características de la traza de fase!
Aplicación
Capítulo 19*Diseño de circuitos
19-I Proceso de diseño
19-2 Filtro de paso bajo activo y pasivo simple
19-3 Circuito de paso de banda
Capítulo 20*Circuito de condensador conmutado
20-1 Interruptor MOS
20-2 Operación analógica
20-3 Filtro de primer orden
Capítulo 21 Circuito de parámetros distribuidos
Introducción a 2l-1
21-2 CA estable Estado de funcionamiento de circuitos de parámetros distribuidos en líneas de transmisión
21-3 Circuitos de parámetros distribuidos sin pérdidas
21-4 Dos casos especiales de líneas de transmisión con pérdidas
21-5 Circuito de parámetros distribuidos de línea de transmisión de longitud finita
21-6 Línea de transmisión sin pérdidas de longitud finita
21-7 Línea de transmisión sin pérdidas terminada con impedancia arbitraria
Uso
Respuestas a los ejercicios del apéndice
Literatura
Nota: Los capítulos marcados con un asterisco (*) se pueden seleccionar durante la enseñanza.