Метод эквивалентного генератора

Этим методом удобно рассчитывать ток в одной ветви, особенно, если сопротивление этой ветви меняется.

Цель называется активной, если она содержит внутри себя источники или усилительные элементы и пассивной, если нет (R, L, C).

Согласно теории об эквивалентном генераторе любой активный двухполюсник можно заменить эквивалентным ЭДС с эквивалентным внутренним сопротивлением.

Схема с активным двухполюсником из нее следует

Чтобы найти Е_э надо разомкнуть ветвь АВ и найти напряжение на зажимах разомкнутой ветви.

Пример решения задачи методом эквивалентного генератора.

Дано

U_АВ = U_хх = Е_э

E₁ = 15 B

E₂ = 5 B

R₁ = 3 Ом

R₂ = 5 Ом

R₃ = 19,6 Ом

R_i = 1 Ом

I₃-?

Обходим контур, который замыкается через U_AB по второму закону Кирхгофа.

E₂ = - I_xx∙(R₂ + R_i2) + U_AB

5 = - 6 + U_AB

U_AB = 11 B

U_AB=Eэ = 11 В

Чтобы найти R_э надо разомкнуть ветвь АВ, исключить все ЭДС, оставив их внутренне сопротивление и рассчитать входное сопротивление цепи по отношению к зажимам разомкнутой ветви.

R_i1,1=R_i1+R₁=1+3=4 ОМ

R_i2,2=R_i2+R₂=1+5=6 Ом

I₃= A

Дано:

E₁=150B

E₂=10 B

E₃= 80B

R_i1=R_i2= R_i3=1Ом

R₁=10 Ом

R₂=118 Ом

R₃=29 Ом

R₄=80 Ом

R₅=20 Ом

I₅-?

Пример решения задачи.

E₃ -E₂=-I_xx(R_i3+R₂+R_i2)+U_AB

80-10=-0,5∙120+U_AB

U_AB=130B

E_э=U_AB=130B

R_i1,1-3=R₁+R_i1+R₃=10+1+29=40Ом

R_i2,2-3=1+118+1=120Ом

I₅=

ОПЕРАЦИОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Активные элементы - это источники и усилительные элементы.

Пассивные - резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы.

Операционный усилитель - активный резистивный элемент, который выполняет в технике связи основной усилительный эффект. Представляет собой то или иное число транзисторов (до 20) и резисторов. Выполняется в виде интегральных микросхем.

Схемное изображение операционного усилителя:

Операционный усилитель имеет 8 выводов: 2 входных, 1 выходной, 1 заземлённый и 2 для регулировки, 2 источника питания. Напряжение питания 12-15 В.

Достоинства:

1) очень высокий коэффициент усиления μ = 10⁴ - 10⁵;

2) очень высокое входное сопротивление R_вх = 10⁵ и выше;

3) маленькое выходное сопротивление R_вых = единицы Ом.

Неинвертируемый (положительный) вход операционного усилителя - это такой вход, при подаче на который напряжения одной полярности на выходе получается напряжение той же полярности.

Инвертируемый (отрицательный) вход операционного усилителя - это такой вход, при подаче на который напряжения одной полярности на выходе получается напряжение другой полярности.

Работа операционного усилителя сводится к тому, что напряжение источника питания преобразуется по закону входного напряжения, но напряжение на выходе не может быть больше, чем напряжение источника питания. Поэтому, если операционный усилитель работает без обратной связи, то на его выходе всегда будет сигнал прямоугольной формы, равный напряжению источника питания.

Схема включения операционного усилителя без обратной связи:

Понятие об обратной связи

Обратная связь - это цепи, через которые часть напряжения с выхода четырёхполюсника снова подаётся на вход того же четырехполюсника.

ООС - отрицательная обратная связь - это когда выходное напряжение подаётся на вход со знаком противоположным знаку входного.

ПОС - когда выходное напряжение подаётся на вход с тем же знаком, что и знак входного напряжения.

Операционный усилитель всегда работает с глубокой отрицательной обратной связью. Поэтому его коэффициент передачи уменьшается, но зато улучшаются его другие свойства (стабильность, полоса пропускания).

Схема операционного усилителя с обратной связью:

R_вх = R₁

R_обр.св. = R₂

Тестовые задания:

Задание	Варианты ответов
1.Является ли операционный усилитель активным элементом?	Да; Нет.
2.Можно ли на выходе операционного усилителя получить напряжение больше чем напряжение питания?	Да; Нет.
3.Является ли очень высокий коэффициент передачи операционного усилителя его достоинством?	Да; Нет.

МЕТОД НАЛОЖЕНИЯ

Основан на принципе, согласно которому, ток в которой ветви может быть найден, как алгебраическая сумма токов от действия каждой ЕДС в отдельности

Порядок расчета

1. Поочередно оставляем в схеме по одному источнику

2. Внутренние сопротивления исключаемых источников остаются

3. Получаем расчет схемы для нахождения частичных токов. Эти токи обозначаем со « ′ » и рассчитываем по закону Ома

4. Находим действительные токи ветви, как алгебраическую сумму частичных токов. Действительный ток направлен в сторону большего действительного

Пусть при решении получилось

, , . Тогда

Пример решения задачи:

Дано: E1=120 В Е2=128 В Ri1=2 Ом Ri2=1 Ом R1=10 Ом R2=19 Ом R3=40 Ом R4=3 Ом R5=20 Ом

R2-i2=19+1=20 Ом R3-5=40+20=60 Ом Ом Rвх=15+3+10=28 Ом А В А А R1-4=10+2+3=15 Ом R5-3=20+40=60 Ом Ом Rвх=12+19=31 Ом А В А А А А А