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技術(shù)專題
電路設(shè)計(jì)中的疊加定理
本文主要運(yùn)用疊加定理來(lái)介紹電路設(shè)計(jì)中的獨(dú)立來(lái)源。
線性電路具有超校準(zhǔn)能力
在電路設(shè)計(jì)中，疊加定理非常重要，也是我的最擅長(zhǎng)的。該定理顯示為：
“線性雙邊網(wǎng)絡(luò)中任何電路元件中的電流或跨任何元件的電壓是每種能源分別產(chǎn)生的電流或電壓的代數(shù)和。”
從最基本的意義上講，疊加定理告訴我們?nèi)绾吻蠼饩哂卸鄠€(gè)獨(dú)立源的電路。使用這種方法，我們可以一一考慮源的影響。具有n個(gè)獨(dú)立源的電路需要求解n個(gè)獨(dú)立的電路。
盡管對(duì)于在求解復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)時(shí)避免聯(lián)立方程，疊加定理似乎是正確的，但它僅適用于線性電路和線性電路響應(yīng)。當(dāng)我們想到歐姆定律時(shí)，我們正在使用線性組件，例如電阻，電感和電容，它們相對(duì)于電流和電壓保持恒定。對(duì)于任何給定的輸入，任何線性電路（無(wú)論是電阻性，電感性還是電容性）都具有成比例的輸出。線性響應(yīng)表示流經(jīng)任何支路的電流和跨任何組件的壓降。
疊加定理具有超級(jí)Duper等級(jí)
疊加通過(guò)分壓，分流，串并聯(lián)組合和歐姆定律發(fā)生。為了分析每個(gè)信號(hào)源對(duì)電路的影響，我們必須將其他信號(hào)源的所有值都設(shè)置為零。我們可以通過(guò)將每個(gè)電壓源替換為短路并將每個(gè)電流源替換為開(kāi)路來(lái)實(shí)現(xiàn)此目的。在考慮了每個(gè)源之后，我們可以通過(guò)疊加每個(gè)分量電流或電壓來(lái)發(fā)現(xiàn)一個(gè)元件的總電流或電壓。
我們可以使用疊加定理找到圖1所示電路中流動(dòng)的電流。
圖一
從左手源引起的電流開(kāi)始，我們可以獲得幾個(gè)電流。電路中的總電阻（RT）等于：
RT = 2 +（3 x 6）/ 9 =4Ω和
I4 = 4v /4Ω= 1A
如圖2所示，我們可以使用電流除法來(lái)繼續(xù)增加兩個(gè)電流值：
I5 =（6/9）x I4 = 0.667A，I6為
I6 = 0.333安
圖二
求解左側(cè)電源后，我們可以確定右側(cè)電源的電流。如圖三所示，RT =
6 +（2 x 3）/ 5 = 6 + 1.2 =7.2Ω
而
I7 = 6 v /7.2Ω= 0.833A
再次使用電流分配，我們可以確定I8和I9電流的值。
I8 =（2/5）x I7 = 0.333A
I9 = 0.5A
從那里，我們可以確定流過(guò)2Ω電阻的電流。
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
圖三
超人有時(shí)也會(huì)失去力量
rypto定理的石是僅當(dāng)電壓，電流和電阻之間存在線性關(guān)系時(shí)才適用。由于電阻器中的功率損耗是由平方關(guān)系產(chǎn)生的，因此我們可以通過(guò)疊加功率損耗來(lái)計(jì)算功率。相反，我們必須根據(jù)總電壓或電流值來(lái)計(jì)算功率。以圖1中的2Ω電阻為例，該電阻的功率不等于：
P = [（I2 + I4）x 2] + [I2 + I9 x（1）2 x 2] + 0.52 x 2 = 2 + 0.5 = 2.5瓦
相反，我們必須使用以下計(jì)算來(lái)確定2Ω電阻的功率。
P =（I2 x I1）x 2 = 1.52 x 2 = 4.5瓦
驗(yàn)證對(duì)于任何電路設(shè)計(jì)都很重要。作為電路設(shè)計(jì)工程師和設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，為了使您的電子產(chǎn)品盡可能少地出現(xiàn)錯(cuò)誤或漏洞，將其投入生產(chǎn)，與電路仿真工具保持緊密聯(lián)系是至關(guān)重要的。了解疊加定理會(huì)有所幫助；但是，擁有可以在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中為您準(zhǔn)確可靠地模擬這些結(jié)果的工具非常寶貴。