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Analyseverfahren für komplexe Schaltkreise

Analyseverfahren für komplexe Schaltkreise - Dummies

Teil der Schaltungsanalyse für Dummies Cheat Sheet

Wenn es sich um komplizierte Schaltkreise wie Schaltkreise mit vielen Schleifen und vielen Knoten handelt, kann ein paar Tricks verwenden, um die Analyse zu vereinfachen. Die folgenden Schaltungsanalysetechniken sind praktisch, wenn Sie die Spannung oder den Strom für ein bestimmtes Gerät ermitteln möchten. Sie sind auch nützlich, wenn Sie viele Geräte parallel oder in Reihe verbunden haben, Geräte, die Schleifen bilden, oder eine Reihe von Geräten, die an einen bestimmten Knoten angeschlossen sind.

  • Knoten-Spannungs-Analyse: Knoten sind bestimmte Punkte in einer Schaltung. Wenn viele Geräte an einen bestimmten Punkt angeschlossen sind, können Sie diesen Knoten zu einem Referenzknoten machen und denken, dass er eine Spannung von 0 V hat. Sie verwenden ihn dann als Referenzpunkt, um die Spannung für einen bestimmten Knoten zu messen.

    Bei der Knotenspannungsanalyse finden Sie unbekannte Knotenspannungen in einer Schaltung nach dem aktuellen Kirchhoff-Gesetz. Nach dem Auffinden der Knotenspannungen verwenden Sie Strom-Spannungs-Beziehungen ( i-v ) wie das Ohmsche Gesetz, um Geräteströme zu finden und die Knotenspannungen zum Auffinden von Gerätespannungen zu verwenden.

  • Netzstromanalyse: Ein Netz ist eine Schleife ohne von der Schleife umschlossene Geräte, wobei die Netzgrenzen diejenigen Geräte sind, die die Schleife bilden. Mithilfe der Netzstromanalyse können Sie unbekannte Netzströme in einem Stromkreis nach dem Kirchhoffschen Spannungsgesetz (KVL) finden. Netzgleichungen sind KVL-Gleichungen mit unbekannten Netzströmen als Variablen. Nach dem Auffinden von Netzströmen verwenden Sie die Beziehungen i - v , um die Gerätespannungen zu ermitteln.

  • Überlagerung: Bei linearen Schaltungen mit unabhängigen Quellen können Sie die Überspannung verwenden, um die Spannungs- und Stromausgabe für ein bestimmtes Gerät zu finden. Bei der Überlagerung werden die Quellen nacheinander eingeschaltet, während die anderen Quellen ausgeschaltet werden. Sie schalten eine Stromquelle aus, indem Sie sie durch eine Unterbrechung ersetzen, und Sie schalten eine Spannungsquelle aus, indem Sie sie durch einen Kurzschluss ersetzen. Um die Gesamtausgabe zu erhalten, berechnen Sie die algebraische Summe der einzelnen Beiträge für jede Quelle.

  • Thévenin / Norton-Äquivalente: Schaltkreisanalysen können mühsam werden, wenn Sie verschiedene Lasten mit derselben Quellschaltung ausgeben. Um sich etwas Arbeit zu sparen, ersetzen Sie die Quellschaltung durch die Äquivalente von Thévenin und Norton. Thevenins Satz besagt, dass man ein lineares Netzwerk von Quellen und Widerständen zwischen zwei Anschlüssen mit einer unabhängigen Spannungsquelle (V T ) in Reihe mit einem Widerstand ersetzen kann (R T ) , und Nortons Theorem besagt, dass Sie das lineare Netzwerk von Quellen und Widerständen durch eine unabhängige Stromquelle ersetzen können (I N ) ein Widerstand (R N ) - siehe die folgende Abbildung . Die Ersatzschaltkreise gelten für alle Lasten (einschließlich Öffnungs- und Kurzschlusslasten), wenn sie die gleichen Spannungs- und Stromverhältnisse über die Klemmen haben.

    Das Äquivalent von Thévenin oder Norton zu finden, erfordert die Berechnung der folgenden Variablen: V T = V OC , I N = I SC , und R T = R N = V OC < / I SC (wobei T für Thévenin steht, OC für eine Leerlauflast steht, N steht für Norton, und SC steht für eine Kurzschlusslast). Wenn Sie verschiedene Lasten analysieren möchten, die in Reihe mit der Quellenschaltung geschaltet sind, ist das Thévenin-Äquivalent nützlich; Wenn Lasten parallel zur Quellenschaltung angeschlossen werden, ist das Norton-Äquivalent eine bessere Wahl. Die beiden Äquivalente sind durch eine Quellentransformation miteinander verknüpft.