Учебное пособие «Методы анализа и расчета электронных схем»

51

ставляющей зависимость между током и напряжением для каждого момента времени:

Характеристика может иметь различный характер (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Вольт-амперные характеристики сопротивлений:

а– управляемого током; б – управляемого напряжением;

в– взаимно определенного

Характеристика (рис. 2.15,а) является однозначной относительно изменения тока. Соответствующее ей сопротивление называется сопротивлением, управляемым током. Характеристика (рис. 2.15,б) является однозначной относительно изменения напряжения. Соответствующее ей сопротивление называется сопротивлением, управляемым напряжением. И, наконец, характеристика (рис. 2.15,в) является взаимно определенной относительно изменений и тока, и напряжения, а сопротивление, соответствующее этой характеристике называют взаимно определенным.

Емкость определяется вольт-кулонной характеристикой, связывающей

52

Индуктивность определяется вебер-амперной характеристикой, связы-

По аналогии с характером зависимостей (рис. 2.15,а,б) различают емкости, управляемые зарядом или напряжением, а также индуктивности, управляемые потоком или током.

Статические параметры двухполюсных компонентов (статические сопротивления, емкости и индуктивности) определяются через координаты точек характеристик (2.19) – (2.21), а дифференциальные параметры (дифференциальные сопротивления, емкости и индуктивности) через тангенсы углов наклона этих характеристик к осям абсцисс.

Для линейных пассивных двухполюсных компонентов вольт-амперные характеристики являются линейными функциями, статические и дифференциальные параметры совпадают и называются сопротивлениями, емкостями и индуктивностями без уточнения характера параметров (статический или дифференциальный).

В достаточно малой окрестности некоторой точке характеристик дифференциальные параметры можно считать постоянными величинами, то есть для малых изменений токов, напряжений, зарядов и потоков относительно этой точки нелинейный двухполюсник можно рассматривать как линейный.

Вольт-амперные характеристики некоторых схемных компонентов могут не проходить через начало координат (рис. 2.15,а,в). Соответствующие компоненты получили название автономных двухполюсников.

Идеальными схемными компонентами, отображающими необратимость реальных компонентов электронных цепей, являются зависимые источники тока и напряжения. Различают четыре основных типа зависимых источников (рис. 2.16), каждый из которых управляется только одной величиной (током

53

или напряжением): источник тока, управляемый током (ИТУТ); источник тока, управляемый напряжением (ИТУН); источник напряжения, управляемый током (ИНУТ); источник напряжения, управляемый напряжением (ИНУН).

Рис. 2.16. Зависимые источники:

а – ИТУТ; б – ИТУН; в – ИНУТ; г – ИНУН

Зависимые источники являются многополюсными компонентами, включающими собственно источник и управляющий двухполюсник. Роль управляющего двухполюсника может играть любой двухполюсный компонент схемы, ток или напряжение которого управляет током или напряжением зависимого источника. В общем случае зависимым источником может управлять напряжение между любой парой узлов схемы, при этом управляющим двухполюсником является включенная между этими узлами разомкнутая ветвь, сопротивление которой стремится к бесконечности. Аналогично управляющим по току двухполюсником может служить короткозамкнутая ветвь, сопротивление которой равно нулю.

Величина (ток или напряжение), характеризующая зависимый источник, носит название управляемой величины, величина (ток или напряжение), связанная с управляющим двухполюсником называется управляющей величиной. Коэффициенты n, g, r, m являются управляющими параметрами зави-

56

1, 2, , n так, что в каждом из подмножеств каждая из независимых сторон представлена только одной своей переменной (током или напряжением). При этом систему уравнений (2.22) представляют в форме, разрешенной относительно переменных 1, 2, , n .

1, 2, , n – второстепенными. В соответствии с принятым разбиением переменных на две группы разбивают и стороны многополюсника. При этом стороны, для которых основными переменными являются токи, называют токовыми сторонами, а стороны, для которых основными переменными являются напряжения – потенциальными сторонами.

Для линейных многополюсников система уравнений (2.23) имеет вид

60

Электронные компоненты цепей (транзисторы, диоды, тиристоры, резисторы, конденсаторы и т.п.) могут быть представлены эквивалентными схемами, состоящими из идеальных схемных компонентов. В зависимости от режима работы электронной схемы и задачи исследования, эквивалентные схемы можно подразделить на следующие группы:

–низкочастотные линейные малосигнальные для квазилинейного режима на низких частотах;

–нелинейные постоянного тока для статического режима и больших низкочастотных сигналов;

–высокочастотные линейные малосигнальные для квазилинейного режима на высоких частотах;

–нелинейные универсальные для переходных режимов при больших сигналах.

Применение той или иной эквивалентной схемы чаще всего является результатом выбора наилучшего компромисса между двумя противоречивыми требованиями: достаточно высокой степенью точности отображения реальных процессов и предельной простоты модели. Использование при анализе электронных схем универсальных эквивалентных схем, снимает этот вопрос, но при этом решение сравнительно простых задач неоправданно усложняется. Поэтому представление электронных компонентов их эквивалентными схемами различных уровней является оправданным.

Компонентные уравнения

Каждому из ребер полюсного графа электронной схемы соответствует уравнение двухполюсного или многополюсного компонента (компонентное уравнение).