ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ ЦЕПЕЙ, СОДЕРЖАЩИХ
ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА
Целью учебного пособия является углубление и закрепление теоретических
знаний, полученных при изучении курса «Основы радиоэлектроники», и
выработка практических навыков решения задач расчета электрических схем,
содержащих электронные устройства (ЭУ).
Все электрические цепи, содержащие электронные устройства, являются
нелинейными. Анализ таких цепей, как правило, требует компьютерного
моделирования на базе специальных систем схемотехнического
проектирования, универсальных систем компьютерной математики или
оригинальных программ на алгоритмических языках высокого уровня. Однако
применение специальных методов расчета нелинейных цепей по постоянному и
переменному току в ряде случаев позволяет получить наглядное аналитическое
или графоаналитическое решение задачи. К таким методам относятся метод
линеаризации, метод эквивалентных преобразований, метод пересечения
характеристик, метод наложения.
Метод линеаризации заключается в замещении нелинейного элемента
эквивалентной линейной схемой, справедливой для ограниченного диапазона
изменения тока и напряжения в нелинейном элементе . Такое замещение
нелинейного элемента позволяет описать электрическое состояние нелинейной
схемы с помощью системы линейных уравнений. Практическим воплощением
метода линеаризации является метод кусочно- линейной аппроксимации.
Этот метод заключается в замене заданной нелинейной характеристики
ломаной прямой с одной или несколькими точками излома.
Метод эквивалентных преобразований заключается в замене нескольких
нелинейных элементов одним эквивалентным элементом. В случае нелинейных
цепей параметр эквивалентного элемента может быть определен с помощью
его характеристики, построенной графическим путем с учетом характеристик
замещаемых элементов и способа соединения этих элементов. Этот метод
целесообразно использовать только для неуправляемых нелинейных элементов.
Метод пересечения характеристик (метод опрокинутой
характеристики) используется для анализа цепей, которые методом
эквивалентных преобразований могут быть сведены к последовательному
включению двух элементов. Их характеристики могут иметь произвольный
характер. Причем один или оба элемента могут быть управляемыми.
В основу метода положено предположение о том, что суммарное
напряжение на последовательно включенных элементах определяется внешним
источником и не зависит от тока, протекающего в цепи. В соответствии с этим
3
О Б Щ И Е РЕ К О М Е Н Д А Ц И И П О РА СЧЕ Т У Ц Е П Е Й , СО Д Е РЖ А Щ И Х
ЭЛЕ К Т РО Н Н Ы Е У СТ РО Й СТ В А
Ц е лью уч е б ного п ос об ия являе тс я углуб ле ние и закре п ле ние те оре тич е с ких
знаний, п олуч е нны х п ри изуч е нии курс а «Ос новы радиоэле ктроники», и
вы раб отка п рактич е с ких навы ков ре ш е ния задач рас ч ета эле ктрич е с ких с х е м,
с оде ржащ их эле ктронны е ус тройс тва (Э У).
Вс е эле ктрич е с кие це п и, с оде ржащ ие эле ктронны е ус тройс тва, являютс я
не лине йны ми. А нализ таких це п е й, как п равило, тре б уе т комп ьюте рного
моде лирования на б азе с п е циальны х с ис те м с х е моте х нич е с кого
п рое ктирования, униве рс альны х с ис те м комп ьюте рной мате матики или
оригинальны х п рог рамм на алгоритмич е с ких язы ках выс окого уровня. Однако
п риме не ние с п е циальны х ме тодов рас ч е та не лине йны х це п е й п о п ос тоянномуи
п е ре ме нному току в ряде с луч ае в п озволяе т п олуч ить наг лядное аналитич е с кое
или графоаналитич е с кое ре ш е ние задач и. К таким ме тодам относ ятс я ме тод
лине аризации, ме тод эквивале нтны х п ре об разований, ме тод п е ре с е ч е ния
х аракте рис тик, ме тод наложе ния.
М етод линеариз ации заключ ае тс я в заме щ е нии не лине йног о эле ме нта
эквивале нтной лине йной с х е мой, с п раве дливой для огранич е нного диап азона
изме не ния тока и нап ряже ния в не лине йном эле ме нте . Такое заме щ е ние
не лине йног о эле ме нта п озволяе т оп ис ать эле ктрич е с кое с ос тояние не лине йной
с х е мы с п омощ ью с ис те мы лине йны х уравне ний. Практич е с ким воп лощ е ние м
ме тода лине аризации являе тс я м етод кусоч но-линейной аппроксим ации.
Э тот ме тод заключ ае тс я в заме не заданной не лине йной х аракте рис тики
ломаной п рямой с одной или не с колькими точ ками излома.
М етод э квивалентны х преобраз ований заключ ае тс я в заме не не с кольких
не лине йны х эле ме нтов одним эквивале нтны м эле ме нтом. В с луч ае не лине йны х
це п е й п араме тр эквивале нтног о эле ме нта може т б ыть оп ре де ле н с п омощ ью
е г о х аракте рис тики, п ос трое нной графич е с ким п уте м с уч е том х аракте рис тик
заме щ ае мы х эле ме нтов и с п ос об а с ое дине ния этих эле ме нтов. Э тот ме тод
це ле с ооб разно ис п ользовать только для не уп равляе мы х не лине йны х эле ме нтов.
М етод пересеч ения характеристик (м етод опрокинутой
характеристики) ис п ользуе тс я для анализа це п е й, которы е ме тодом
эквивале нтны х п ре об разований мог ут б ы ть с ве де ны к п ос ле довате льному
включ е нию двух эле ме нтов. Их х аракте рис тики мог ут име ть п роизвольны й
х аракте р. Прич е м один или об а эле ме нта могут б ы ть уп равляе мы ми.
В ос нову ме тода п оложе но п ре дп оложе ние о том, ч то с уммарное
нап ряже ние на п ос ле довате льно включ е нны х эле ме нтах оп ре де ляе тс я вне ш ним
ис точ ником и не завис ит от тока, п роте кающ е го в це п и. В с оотве тс твии с этим
