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【硬件电路设计】叠加定理电压源短路电流源开路原理

作者:张飞实战电子发布时间:2024-09-26

介绍

在大学电路书籍上以及老师传授的知识中告诉我们:为了简化电路分析允许我们单独考虑每个电源对电路的影响,然后将这些影响叠加起来得到最终的结果。对于电压源,当我们考虑其他电源的影响时,需要将其短路,对于电流源,需要将其开路。为什么电压源是短路而不是开路,电流源开路而不是短路,本文介绍此定理的原理分析

原理分析-伏安特性

伏安特性

伏安特性是描述电气设备或者材料在不同电压下的电流响应关系曲线,通过此曲线我们可以分析和理解各种电气元器件的行为。

电阻伏安特性:R电阻= U电压/I电流 =斜率,斜率的大小表示电阻的大小,此时电阻大小会有2个极端,电阻无穷大(曲线逆时针旋转)以及电阻为0R(曲线顺时针旋转)

当R电阻为0,根据公式R=U / I ,可以近似等效于U为0V,斜率这条线会趋近于X轴,并且会与X轴平行,与Y轴垂直如下图(方便观察下图仅仅表示电阻趋近于0)


当R电阻无穷大,根据公式R=U / I ,可以近似等效于I趋近0,,斜率这条线会趋近于Y轴,并且会与Y轴平行,与X轴垂直如下图(方便观察下图仅仅表示电阻趋近于无穷大)

电压源伏安特性

理想电压源,无论电流多大,电压都是恒定的,如下图

当电压源U电压为0V,如下图(方便观察下图仅仅表示电压趋近于0V)

电压源U电压为0V的伏安特性曲线 与R电阻为0 R伏安特性等效

相当于把电阻的伏安特性顺时针旋转

电流源伏安特性

理想电流源,无论电压多大,电流都是恒定的,如下图

当电流源I电流趋近于0,如下图(方便观察下图仅仅表示电流趋近于0)

I电流趋近于0的伏安特性曲线 与R电阻趋近于无穷大 伏安特性等效

相当于把电阻的伏安特性逆时针旋转

案例

如下图,同时存在PD_ADD与AMP_D1和AMP_D2 两个电压源,该如何计算输入与输入的关系

AMP_D1和AMP_D2两个电压源。可以按照叠加定理AMP_D2等效为短路接地,计算AMP_D1与PD_ADD的关系V1,同理按照此方式将AMP_D1等效为短路接地,计算AMP_D2与PD_ADD的关系V2,最终叠加在一起得到结果V1+V2

总结

电压源电压为0,此时电压源伏安特性与电阻为0伏安特性一致,故我们可以把电源源当做0R电阻,相当于短路

电流源电流为0,此时电流源伏安特性与电阻为无穷大伏安特性一致,故我们可以把电源源当做无穷大电阻,相当于开路

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