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網(wǎng)格分析和相關(guān)源

出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng) 發(fā)布于:2023-11-02 17:15:51 | 518 次閱讀

  網(wǎng)格分析是計(jì)算電子電路內(nèi)電流的非常方便的工具。通過(guò)了解每個(gè)網(wǎng)格(部分)內(nèi)的電流,我們可以求解每個(gè)組件的電壓和功率(瓦)。工程師和設(shè)計(jì)師利用這些信息來(lái)選擇正確的部件,在通電時(shí)不會(huì)發(fā)出神奇的白煙。
   
  我們可以將上面的示例分為兩個(gè)網(wǎng)格, I 1和 I 2。I 1表示網(wǎng)格1中的虛擬電流。I 2表示網(wǎng)格2中的虛擬電流。網(wǎng)格電流通常以順時(shí)針?lè)较蛎枥L。從這里開(kāi)始,我們將每個(gè)網(wǎng)格寫成線性方程,并使用求解工具找到 I 1和 I 2。
  使用基爾霍夫電壓定律 (KVL),網(wǎng)格 I 1可寫為:?3 v+100Ω(I1)+200Ω(I1?I2)=0
  I 1 -I 2是因?yàn)榱鹘?jīng)中心200Ω電阻的電流是兩個(gè)網(wǎng)格之間的差異。由于I 1順時(shí)針流動(dòng),電池的(-)側(cè)被記錄為電壓。

  電池將被視為獨(dú)立的電壓源。如果我們用壓控電壓源 (VCVS)(例如真空管或 FET 電路)替換其中之一,會(huì)發(fā)生什么?


  網(wǎng)格分析  
  I 1網(wǎng)格的公式與前面的示例相同。  
  此時(shí),相關(guān)電壓源是一個(gè)比率,而不是一個(gè)固定數(shù)字。為了能夠求解這個(gè)系統(tǒng),我們需要編寫 VX 的公式。將電阻 200 Ω 乘以電流即可得出。
  由于兩個(gè)網(wǎng)格都使用該電阻器,因此電流為:
  對(duì)于求解器,V X將被注釋為“c”。
  將三個(gè)線性方程(方程 3、4 和 5)放入 Wolfram Alpha 友好語(yǔ)法中:
  等式的結(jié)果為:I 1的電流為 21.429 mA,I 2的電流為 17.143 mA,V X 的電壓為 0.857 V。我們的依賴源增益為 5,因此產(chǎn)生 4.286 伏電壓。這時(shí),有人在想:“嘿,等一下。如果依賴電源的電壓低于它所更換的電池,為什么在第二個(gè)示例中 I 1的電流更大?” 不錯(cuò)的收獲!我們交換了相關(guān)源的極性,I 1和 I 2電流都跳變了。希望這是有計(jì)劃的,我們的電路不會(huì)像烤面包機(jī)里的襪子一樣冒煙。
  其他相關(guān)源包括電流控制電壓源 (CCVS)、電壓控制電流源 (VCCS) 和電流控制電流源 (CCCS)。雙極結(jié)型晶體管是 CCCS 的一個(gè)很好的例子。
  在規(guī)劃使用放大器或放大組件的電路時(shí),理解具有相關(guān)源的網(wǎng)格分析非常重要。這些方法與沒(méi)有依賴源的方法幾乎相同,只是需要提供更多信息來(lái)實(shí)現(xiàn)解決方案。
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