干货|几种高效的电路分析方法

电子工程世界 2023-05-13 10:03

▲ 更多精彩内容 请点击上方蓝字关注我们吧!


对电路进行分析的方法很多,如叠加定理、支路分析法、网孔分析法、结点分析法、戴维南和诺顿定理等。根据具体电路及相关条件灵活运用这些方法,对基本电路的分析有重要的意义。现就具体电路采用不同方法进行如下比较。


支路电流法


支路电流法是以支路电流为待求量,利用基尔霍夫两定律列出电路的方程式,从而解出支路电流的一种方法。


一支路电流分析步骤


1) 假定各支路电流的参考方向,对选定的回路标出回路绕行方向。若有n个节点,根据基尔霍夫电流定律列(n一1)个独立的节点电流方程。


2) 若有m条支路,根据基尔霍夫电压定律列(m-n+1)个的独立回路电压方程。为了计算方便,通常选网孔作为回路(网孔就是平面电路内不再存在其他支路的回路)。对于平面电路,独立的基尔霍夫电压方程数等于网孔数。


3) 解方程组,求出支路电流。



【例1】如上图所示电路是汽车上的发电机(US1)、蓄电池(US2)和负载(R3)并联的原理图。已知US1=12V,US2=6V,R1=R2=1Ω,R3=5Ω,求各支路电流。


分析:支路数m=3;节点数n=2;网孔数=2。各支路电流的参考方向如图,回路绕行方向顺时针。电路三条支路,需要求解三个电流未知数,因此需要三个方程式。


解:根据KCL,列节点电流方程(列(n-1)个独立方程):


a节点:I1+I2=I3


根据KVL,列回路电压方程:


网孔1:I1R1-I2R2=Us1- Us2

网孔2:I2R2+I3R3=Us2

解得:I1=3.8A I2=-2.2A I3=1.6A


叠加定理

在线性电路中,所有独立电源共同作用产生的响应(电压或电流),等于各个电源单独作用所产生的响应的叠加。


在应用叠加定理时,应注意以下几点:


1) 在考虑某一电源单独作用时,要假设其它独立电源为零值。电压源用短路替代,电动势为零;电流源开路,电流为零。但是电源有内阻的则都应保留在原处。其它元件的联结方式不变。


2) 在考虑某一电源单独作用时,其参考方向应选择与原电路中对应响应的参考方向相同,在叠加时用响应的代数值代入。或以原电路中电压和电流的参考方向为准,分电压和分电流的参考方向与其一致时取正号,不一致时取负号。


3) 叠加定理只能用于计算线性电路的电压和电流,而不能计算功率等与电压或电流之间不是线性关系的参数。


4) 受控源不属于独立电源,必须全部保留在各自的支路中。


【例2】在如下电路中,用叠加定理求电路中的电流I3。


解:根据叠加定理可把图a中的电路图看成图b和图c中电路的叠加



(1)us1单独作用


(2)us2单独作用



(3)有叠加定理可得



网孔分析法


网孔电流为待求变量,按KVL建立方程求解电路的方法称为网孔分析法。其网孔电流方程也称为网孔方程。


在应用网孔分析法应注意以下几点:


1) 根据网孔自电阻、互电阻、等效电压源的含义和计算方法,可以直接列写网孔分析方程的最终形式,称为视察法。


2) 对含受控电压源的电路,先将受控源视为独立电源,依照视察法的规律列写网孔方程,然后将受控源的控制量用网孔电流表示出来。


【例3】如图所示电路列写网孔方程。



解:假定网孔电流分别在网孔1、2、3中流动,网孔电流的参考方向如图所示。


解:以支路电流为变量,列写各网孔的KVL方程为



为得到以网孔电流为未知变量的电路方程,用网孔电流表示各支路电流,即有:

将上述各式代入KVL方程,可得网孔电流方程



即为该电路的网孔方程,显然,由此三个方程,可求解网孔电流。


结点分析法

在有n个结点的电路中,任选一个结点为参考结点,其余各结点至参考结点的电压称为该结点的结点电位。以结点电位为待求变量,将各支路电流用结点电位表示,列写除了参考结点以外其他所有结点的KCL方程,求得结点电位后再确定其他变量的电路分析方法,称为结点分析法。


结点分析方程的列写步骤:


1) 选取参考结点,假定其余n-1个独立结点的结点电位;

2) 列写n-1个独立结点的KCL方程,方程中的各支路电流用结点电位表示;

3) 求解方程,得到结点电位;

4) 通过结点电位确定其他变量。


【例4】对如图所示电路列写结点方程。



解:设结点④为参考结点,并令独立结点①、②、③电压分别设为。分别列写结点①、②、③的KCL方程如下。



为得到以结点电位为未知变量的电路方程,用结点电位表示各支路电流,即有:



将上述各式代入KCL方程,得到结点方程整理整理得:



戴维宁定理与诺顿定理

戴维宁定理与诺顿定理常用来获得一个复杂网络的最简单等效电路,特别适用于计算某一条支路的电压或电流,或者分析某一个元件参数变动对该元件所在支路的电压或电流的影响等情况。


应用的一般步骤:


1) 把代求支路以外的电路作为有源一端口网络;

2) 考虑戴维宁等效电路时,计算该有源一端口网络的开路电压

3) 考虑诺顿等效电路时,计算该有源一端口网络的短路电流isc;

4) 计算有源一端口网络的入端电阻 Req;

5) 将戴维宁或诺顿等效电路代替原有源一端口网络,然后求解电路。


【例5】如图所示电路的电流I=2A,试确定电阻R的值。

解:先确定电阻R以外电路的戴维宁等效电路,如图(b)所示,再由电流I=2A确定阻2R。


选择直接计算图a的和。根据叠加定理,R断开时

(电流源单独作用U'ab+U''ab电压源单独用)将独立电源置零,不难得到等效电阻。

由图(b)得

因此:


各种方法比较:


以上通过几个例子说明了电路分析方法的合理选择。有些问题,需要几种方法综合应用,这里不再举例。总之,解题方法选择得当,可以使解题过程简捷,提高解题效率。每种电路的分析方法,一般都有其适用范围。应用霍夫定律求解适用于求多支路的电流,但电路不能太复杂;电源法等效变换法适用于电源较多的电路;节点电位法适用于支路多、节点少的电路;网孔分析法使适用于支路多、节点多、但网孔少的电路;戴维南定理和迭加定理适用于求某一支路的电流或某段电路两端电压。上面例题的电路比较简单,可选择任意一种方法求解,对于一些比较复杂但有一定特点的电路,必须选择合适的方法,才能使解题过程简单,容易正确求解。


1) 叠加定理仅适用于线性电路,应用叠加定理分析含受控源电路时,通常不把受控源单独作用于电路,而把受控源作为电阻元件一样对待。当某一独立电源单独作用于电路时,受控源保留在电路中。叠加时应注意各响应分量的参考方向与原来的响应变量方向是否一致,方向一致则响应分量前应取“+”号,不一致则响应分量前应取“-”号。叠加定理不可滥用,通常用于电源单独作用时电路容易求解的情况,也常用于电路结构或者参数不详的情况。


2) 对于支路电流法,方程数等于支路数,利用计算机易于求解,但如果未知量较少,如三个时,无论代入消元法或行列式法,计算量都太大。如果减少未知量,则方程数减少。包括网孔电流法、回路电流法、节点电压法多事减少未知量,减少方程而提出的。


3) 结点分析法的实质结点分析法的实质是以结点电位为待求变量,列写n-1个独立的KCL方程,对结点数少的电路尤为适用。一旦选定了参考结点,则其余结点相对于参考结点的电压即为结点电位,未知量非常容易确认,因此在电路计算机辅助分析中多采用结点分析法。


4) 戴维宁与诺顿定理常用以简化一个复杂网络,特别适用于计算某一条支路的电压或电流,或者分析某一个元件参数变动对所在支路的影响等情况。应用步骤:把待求支路以外的电路作为有源一端口网络,计算该网络的开路电压、短路电流、输入端电阻3个参数中的任意两个。


5) 在线性电路中,所有独立电源共同作用产生的响应(电压或电流),等于各个电源单独作用所产生的响应的叠加。

免责声明:本文系网络转载,版权归原作者所有。如本文所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题,请在文末留言告知,我们将在第一时间处理!本文内容为原作者观点,并不代表本公众号赞同其观点和对其真实性负责。


推荐阅读

干货 | 总结了几个通讯电平转换电路,你都用过吗?
干货 | 如何解决 buck 芯片上电瞬间波形震荡
干货 | 5V转3.3V电平的19种方法技巧
干货 | 看完就能学会如何使用热敏电阻

众号内回复您想搜索的任意内容,如问题关键字、技术名词、bug代码等,就能轻松获得与之相关的专业技术内容反馈。快去试试吧!

如果您想经常看到我们的文章,可以进入我们的主页,点击屏幕右上角“三个小点”,点击“设为星标”。
欢迎扫码关注


电子工程世界 关注EEWORLD电子工程世界,即时参与讨论电子工程世界最火话题,抢先知晓电子工程业界资讯。
评论 (0)
  • 想不到短短几年时间,华为就从“技术封锁”的持久战中突围,成功将“被卡脖子”困境扭转为科技主权的主动争夺战。众所周知,前几年技术霸权国家突然对华为发难,导致芯片供应链被强行掐断,海外市场阵地接连失守,恶意舆论如汹涌潮水,让其瞬间陷入了前所未有的困境。而最近财报显示,华为已经渡过危险期,甚至开始反击。2024年财报数据显示,华为实现全球销售收入8621亿元人民币,净利润626亿元人民币;经营活动现金流为884.17亿元,同比增长26.7%。对比来看,2024年营收同比增长22.42%,2023年为7
    用户1742991715177 2025-05-02 18:40 203浏览
  • 随着智能驾驶时代到来,汽车正转变为移动计算平台。车载AI技术对存储器提出新挑战:既要高性能,又需低功耗和车规级可靠性。贞光科技代理的紫光国芯车规级LPDDR4存储器,以其卓越性能成为国产芯片产业链中的关键一环,为智能汽车提供坚实的"记忆力"支持。作为官方授权代理商,贞光科技通过专业技术团队和完善供应链,让这款国产存储器更好地服务国内汽车厂商。本文将探讨车载AI算力需求现状及贞光科技如何通过紫光国芯LPDDR4产品满足市场需求。 车载AI算力需求激增的背景与挑战智能驾驶推动算力需求爆发式
    贞光科技 2025-05-07 16:54 111浏览
  • 某国产固态电解的2次和3次谐波失真相当好,值得一试。(仅供参考)现在国产固态电解的性能跟上来了,值得一试。当然不是随便搞低端的那种。电容器对音质的影响_电子基础-面包板社区  https://mbb.eet-china.com/forum/topic/150182_1_1.html (右键复制链接打开)电容器对音质的影响相当大。电容器在音频系统中的角色不可忽视,它们能够调整系统增益、提供合适的偏置、抑制电源噪声并隔离直流成分。然而,在便携式设备中,由于空间、成本的限
    bruce小肥羊 2025-05-04 18:14 208浏览
  • 这款无线入耳式蓝牙耳机是长这个样子的,如下图。侧面特写,如下图。充电接口来个特写,用的是卡座卡在PCB板子上的,上下夹紧PCB的正负极,如下图。撬开耳机喇叭盖子,如下图。精致的喇叭(HY),如下图。喇叭是由电学产生声学的,具体结构如下图。电池包(AFS 451012  21 12),用黄色耐高温胶带进行包裹(安规需求),加强隔离绝缘的,如下图。451012是电池包的型号,聚合物锂电池+3.7V 35mAh,详细如下图。电路板是怎么拿出来的呢,剪断喇叭和电池包的连接线,底部抽出PCB板子
    liweicheng 2025-05-06 22:58 284浏览
  • 二位半 5线数码管的驱动方法这个2位半的7段数码管只用5个管脚驱动。如果用常规的7段+共阳/阴则需要用10个管脚。如果把每个段看成独立的灯。5个管脚来点亮,任选其中一个作为COM端时,另外4条线可以单独各控制一个灯。所以实际上最多能驱动5*4 = 20个段。但是这里会有一个小问题。如果想点亮B1,可以让第3条线(P3)置高,P4 置低,其它阳极连P3的灯对应阴极P2 P1都应置高,此时会发现C1也会点亮。实际操作时,可以把COM端线P3设置为PP输出,其它线为OD输出。就可以单独控制了。实际的驱
    southcreek 2025-05-07 15:06 160浏览
  • 多功能电锅长什么样子,主视图如下图所示。侧视图如下图所示。型号JZ-18A,额定功率600W,额定电压220V,产自潮州市潮安区彩塘镇精致电子配件厂,铭牌如下图所示。有两颗螺丝固定底盖,找到合适的工具,拆开底盖如下图所示。可见和大部分市场的加热锅一样的工作原理,手绘原理图,根据原理图进一步理解和分析。F1为保险,250V/10A,185℃,CPGXLD 250V10A TF185℃ RY 是一款温度保险丝,额定电压是250V,额定电流是10A,动作温度是185℃。CPGXLD是温度保险丝电器元件
    liweicheng 2025-05-05 18:36 230浏览
  • 浪潮之上:智能时代的觉醒    近日参加了一场课题的答辩,这是医疗人工智能揭榜挂帅的国家项目的地区考场,参与者众多,围绕着医疗健康的主题,八仙过海各显神通,百花齐放。   中国大地正在发生着激动人心的场景:深圳前海深港人工智能算力中心高速运转的液冷服务器,武汉马路上自动驾驶出租车穿行的智慧道路,机器人参与北京的马拉松竞赛。从中央到地方,人工智能相关政策和消息如雨后春笋般不断出台,数字中国的建设图景正在智能浪潮中徐徐展开,战略布局如同围棋
    广州铁金刚 2025-04-30 15:24 369浏览
  • 5小时自学修好BIOS卡住问题  更换硬盘故障现象:f2、f12均失效,只有ESC和开关机键可用。错误页面:经过AI的故障截图询问,确定是机体内灰尘太多,和硬盘损坏造成,开机卡在BIOS。经过亲手拆螺丝和壳体、排线,跟换了新的2.5寸硬盘,故障排除。理论依据:以下是针对“5小时自学修好BIOS卡住问题+更换硬盘”的综合性解决方案,结合硬件操作和BIOS设置调整,分步骤说明:一、判断BIOS卡住的原因1. 初步排查     拔掉多余硬件:断开所有外接设备(如
    丙丁先生 2025-05-04 09:14 110浏览
  • 2024年初,OpenAI公布的Sora AI视频生成模型,震撼了国产大模型行业。随后国产厂商集体发力视频大模型,快手发布视频生成大模型可灵,字节跳动发布豆包视频生成模型,正式打响了国内AI视频生成领域第一枪。众多企业匆忙入局,只为在这片新兴市场中抢占先机,却往往忽视了技术成熟度与应用规范的打磨。以社交平台上泛滥的 AI 伪造视频为例,全红婵家人被恶意仿冒博流量卖货,明星们也纷纷中招,刘晓庆、张馨予等均曾反馈有人在视频号上通过AI生成视频假冒她。这些伪造视频不仅严重侵犯他人权
    用户1742991715177 2025-05-05 23:08 49浏览
  • 文/郭楚妤编辑/cc孙聪颖‍相较于一众措辞谨慎、毫无掌舵者个人风格的上市公司财报,利亚德的财报显得尤为另类。利亚德光电集团成立于1995年,是一家以LED显示、液晶显示产品设计、生产、销售及服务为主业的高新技术企业。自2016年年报起,无论业绩优劣,董事长李军每年都会在财报末尾附上一首七言打油诗,抒发其对公司当年业绩的感悟。从“三年翻番顺大势”“智能显示我第一”“披荆斩棘幸从容”等词句中,不难窥见李军的雄心壮志。2012年,利亚德(300296.SZ)在深交所创业板上市。成立以来,该公司在细分领
    华尔街科技眼 2025-05-07 19:25 66浏览
  • ‌一、高斯计的正确选择‌1、‌明确测量需求‌‌磁场类型‌:区分直流或交流磁场,选择对应仪器(如交流高斯计需支持交变磁场测量)。‌量程范围‌:根据被测磁场强度选择覆盖范围,例如地球磁场(0.3–0.5 G)或工业磁体(数百至数千高斯)。‌精度与分辨率‌:高精度场景(如科研)需选择误差低于1%的仪器,分辨率需匹配微小磁场变化检测需求。2、‌仪器类型选择‌‌手持式‌:便携性强,适合现场快速检测;‌台式‌:精度更高,适用于实验室或工业环境。‌探头类型‌:‌横向/轴向探头‌:根据磁场方向选择,轴向探头适合
    锦正茂科技 2025-05-06 11:36 348浏览
  • 你是不是也有在公共场合被偷看手机或笔电的经验呢?科技时代下,不少现代人的各式机密数据都在手机、平板或是笔电等可携式的3C产品上处理,若是经常性地需要在公共场合使用,不管是工作上的机密文件,或是重要的个人信息等,民众都有防窃防盗意识,为了避免他人窥探内容,都会选择使用「防窥保护贴片」,以防止数据外泄。现今市面上「防窥保护贴」、「防窥片」、「屏幕防窥膜」等产品就是这种目的下产物 (以下简称防窥片)!防窥片功能与常见问题解析首先,防窥片最主要的功能就是用来防止他人窥视屏幕上的隐私信息,它是利用百叶窗的
    百佳泰测试实验室 2025-04-30 13:28 636浏览
  • UNISOC Miracle Gaming奇迹手游引擎亮点:• 高帧稳帧:支持《王者荣耀》等主流手游90帧高画质模式,连续丢帧率最高降低85%;• 丝滑操控:游戏冷启动速度提升50%,《和平精英》开镜开枪操作延迟降低80%;• 极速网络:专属游戏网络引擎,使《王者荣耀》平均延迟降低80%;• 智感语音:与腾讯GVoice联合,弱网环境仍能保持清晰通话;• 超高画质:游戏画质增强、超级HDR画质、游戏超分技术,优化游戏视效。全球手游市场规模日益壮大,游戏玩家对极致体验的追求愈发苛刻。紫光展锐全新U
    紫光展锐 2025-05-07 17:07 142浏览
我要评论
0
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦