電(diàn)路设计中的叠加定理(lǐ)

2020-03-23

本文(wén)主要运用(yòng)叠加定理(lǐ)来介绍電(diàn)路设计中的独立来源。

線(xiàn)性電(diàn)路具有(yǒu)超校准能(néng)力

在電(diàn)路设计中，叠加定理(lǐ)非常重要，也是我的最擅長(cháng)的。该定理(lǐ)显示為(wèi)：

“線(xiàn)性双边网络中任何電(diàn)路元件中的電(diàn)流或跨任何元件的電(diàn)压是每种能(néng)源分(fēn)别产生的電(diàn)流或電(diàn)压的代数和。”

从最基本的意义上讲，叠加定理(lǐ)告诉我们如何求解具有(yǒu)多(duō)个独立源的電(diàn)路。使用(yòng)这种方法，我们可(kě)以一一考虑源的影响。具有(yǒu)n个独立源的電(diàn)路需要求解n个独立的電(diàn)路。

尽管对于在求解复杂网络时避免联立方程，叠加定理(lǐ)似乎是正确的，但它仅适用(yòng)于線(xiàn)性電(diàn)路和線(xiàn)性電(diàn)路响应。当我们想到欧姆定律时，我们正在使用(yòng)線(xiàn)性组件，例如電(diàn)阻，電(diàn)感和電(diàn)容，它们相对于電(diàn)流和電(diàn)压保持恒定。对于任何给定的输入，任何線(xiàn)性電(diàn)路（无论是電(diàn)阻性，電(diàn)感性还是電(diàn)容性）都具有(yǒu)成比例的输出。線(xiàn)性响应表示流经任何支路的電(diàn)流和跨任何组件的压降。

叠加定理(lǐ)具有(yǒu)超级Duper等级

叠加通过分(fēn)压，分(fēn)流，串并联组合和欧姆定律发生。為(wèi)了分(fēn)析每个信号源对電(diàn)路的影响，我们必须将其他(tā)信号源的所有(yǒu)值都设置為(wèi)零。我们可(kě)以通过将每个電(diàn)压源替换為(wèi)短路并将每个電(diàn)流源替换為(wèi)开路来实现此目的。在考虑了每个源之后，我们可(kě)以通过叠加每个分(fēn)量電(diàn)流或電(diàn)压来发现一个元件的总電(diàn)流或電(diàn)压。

我们可(kě)以使用(yòng)叠加定理(lǐ)找到图1所示電(diàn)路中流动的電(diàn)流。

图一

从左手源引起的電(diàn)流开始，我们可(kě)以获得几个電(diàn)流。電(diàn)路中的总電(diàn)阻（RT）等于：

RT = 2 +（3 x 6）/ 9 =4Ω和

I4 = 4v /4Ω= 1A

如图2所示，我们可(kě)以使用(yòng)電(diàn)流除法来继续增加两个電(diàn)流值：

I5 =（6/9）x I4 = 0.667A，I6為(wèi)

I6 = 0.333安

图二

求解左侧電(diàn)源后，我们可(kě)以确定右侧電(diàn)源的電(diàn)流。如图三所示，RT =

6 +（2 x 3）/ 5 = 6 + 1.2 =7.2Ω

而

I7 = 6 v /7.2Ω= 0.833A

再次使用(yòng)電(diàn)流分(fēn)配，我们可(kě)以确定I8和I9電(diàn)流的值。

I8 =（2/5）x I7 = 0.333A

I9 = 0.5A

从那里，我们可(kě)以确定流过2Ω電(diàn)阻的電(diàn)流。

I1 = I4 + I9 = 1.0 + 0.5 = 1.5A

以及I2和I3的值

I2 = -I6 – I7 = -0.333 – 0.833 = -1.166A

I3 = -I5 + I8 = -0.667 + 0.333 = -0.334A

图三

超人有(yǒu)时也会失去力量

rypto定理(lǐ)的石是仅当電(diàn)压，電(diàn)流和電(diàn)阻之间存在線(xiàn)性关系时才适用(yòng)。由于電(diàn)阻器中的功率损耗是由平方关系产生的，因此我们可(kě)以通过叠加功率损耗来计算功率。相反，我们必须根据总電(diàn)压或電(diàn)流值来计算功率。以图1中的2Ω電(diàn)阻為(wèi)例，该電(diàn)阻的功率不等于：

P = [（I2 + I4）x 2] + [I2 + I9 x（1）2 x 2] + 0.52 x 2 = 2 + 0.5 = 2.5瓦

相反，我们必须使用(yòng)以下计算来确定2Ω電(diàn)阻的功率。

P =（I2 x I1）x 2 = 1.52 x 2 = 4.5瓦

验证对于任何電(diàn)路设计都很(hěn)重要。作為(wèi)電(diàn)路设计工程师和设计团队，為(wèi)了使您的電(diàn)子产品尽可(kě)能(néng)少地出现错误或漏洞，将其投入生产，与電(diàn)路仿真工具保持紧密联系是至关重要的。了解叠加定理(lǐ)会有(yǒu)所帮助；但是，拥有(yǒu)可(kě)以在整个设计过程中為(wèi)您准确可(kě)靠地模拟这些结果的工具非常宝贵。