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【硬件電路設(shè)計】疊加定理電壓源短路電流源開路原理

發(fā)布時間:2024-09-26作者:admin點擊:152

  在大學(xué)電路書籍上以及老師傳授的知識中告訴我們:為了簡化電路分析允許我們單獨考慮每個電源對電路的影響,然后將這些影響疊加起來得到最終的結(jié)果。對于電壓源,當(dāng)我們考慮其他電源的影響時,需要將其短路,對于電流源,需要將其開路。為什么電壓源是短路而不是開路,電流源開路而不是短路,本文介紹此定理的原理分析

  原理分析-伏安特性

  伏安特性

  伏安特性是描述電氣設(shè)備或者材料在不同電壓下的電流響應(yīng)關(guān)系曲線,通過此曲線我們可以分析和理解各種電氣元器件的行為。

  電阻伏安特性:R電阻= U電壓/I電流 =斜率,斜率的大小表示電阻的大小,此時電阻大小會有2個極端,電阻無窮大(曲線逆時針旋轉(zhuǎn))以及電阻為0R(曲線順時針旋轉(zhuǎn))

  

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  當(dāng)R電阻為0,根據(jù)公式R=U / I ,可以近似等效于U為0V,斜率這條線會趨近于X軸,并且會與X軸平行,與Y軸垂直如下圖(方便觀察下圖僅僅表示電阻趨近于0)

  

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  當(dāng)R電阻無窮大,根據(jù)公式R=U / I ,可以近似等效于I趨近0,,斜率這條線會趨近于Y軸,并且會與Y軸平行,與X軸垂直如下圖(方便觀察下圖僅僅表示電阻趨近于無窮大)

  

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  電壓源伏安特性

  理想電壓源,無論電流多大,電壓都是恒定的,如下圖

  

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  當(dāng)電壓源U電壓為0V,如下圖(方便觀察下圖僅僅表示電壓趨近于0V)

  

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  電壓源U電壓為0V的伏安特性曲線 與R電阻為0 R伏安特性等效

  相當(dāng)于把電阻的伏安特性順時針旋轉(zhuǎn)

  電流源伏安特性

  理想電流源,無論電壓多大,電流都是恒定的,如下圖

  

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  當(dāng)電流源I電流趨近于0,如下圖(方便觀察下圖僅僅表示電流趨近于0)

  

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  此I電流趨近于0的伏安特性曲線 與R電阻趨近于無窮大 伏安特性等效

  相當(dāng)于把電阻的伏安特性逆時針旋轉(zhuǎn)

  案例

  如下圖,同時存在PD_ADD與AMP_D1和AMP_D2 兩個電壓源,該如何計算輸入與輸入的關(guān)系

  AMP_D1和AMP_D2兩個電壓源??梢园凑寨B加定理AMP_D2等效為短路接地,計算AMP_D1與PD_ADD的關(guān)系V1,同理按照此方式將AMP_D1等效為短路接地,計算AMP_D2與PD_ADD的關(guān)系V2,最終疊加在一起得到結(jié)果V1+V2

  

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  總結(jié)

  電壓源電壓為0,此時電壓源伏安特性與電阻為0伏安特性一致,故我們可以把電源源當(dāng)做0R電阻,相當(dāng)于短路

  電流源電流為0,此時電流源伏安特性與電阻為無窮大伏安特性一致,故我們可以把電源源當(dāng)做無窮大電阻,相當(dāng)于開路

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