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如何进行线性电路分析

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如何进行线性电路分析


这类似于在电路中放置电流和电压的情况-了解它们之间的关系以及它们将如何影响电路性能至关重要。这就是为什么在PCB设计过程中理解电路线性和进行线性电路分析很重要的原因。 

什么是电路线性度?

在进行线性电路分析之前,您需要了解电路线性。在电子产品中,线性电路由电阻器内的元件组成,这些元件导致电压和电流之间成比例关系。 

电阻被认为是线性元件。当放置在电路中时,流经电阻的电流与降落在其两端的电压成比例地变化。电压和电流之间的关系可以用ax + b = 0的线性方程式表示。电感器和电容器也被认为是线性元件。

电阻器中电压和电流之间的关系。

非线性电路呢?它如何应对当前变化?这种类型的电路由一个或多个不满足线性方程式的非线性组件组成。对一个参数所做的更改不会按比例反映在另一个参数中。该二极管是一个很好的例子。 

二极管的非线性IV曲线。

考虑以上二极管的IV图。以正向偏置驱动时,没有电流在0V至结电压之间流动,对于硅树脂,该电压约为0.7V。一旦电压超过结电压,电流就会急剧上升。 

当以反向偏置配置驱动时,二极管还表现出非线性特性,与大击穿电流相比,泄漏量小。其他非线性元件包括晶体管,变压器和SCR 

线性电路可在任何时间常数下求解。但是,非线性电路有很多解决方案,或者根本没有解决方案。 

执行线性电路分析

分析线性电路需要基本的电子知识,尤其是欧姆定律和基尔霍夫定律。欧姆定律使用以下公式定义电压,电流和电阻的关系:

V =红外

当任何两个参数已知时,就可以计算出第三个参数。 

通常,线性电路由串联,并联或两者结合的许多元件组成。这是基尔霍夫定律变得有用的时候。第一条基尔霍夫定律,即基尔霍夫电流定律,规定进入节点的总电流等于离开节点的总电流。

基尔霍夫的电压和电流定律

同时,第二个基尔霍夫定律或基尔霍夫的电压定律指出,闭环中所有电位差的总和等于零。通过使用两个基尔霍夫定律,您可以通过为每个子电路建立方程来求解复杂的线性电路。 

这是一个例子。

线性电路的例子。

以上电路由以并联串联配置的电阻组成。当电压和电阻已知时,可以计算流到每个环路的电流。

根据KVL,每个循环的两个方程式可以这样定义:

因此,I1I2可以按以下方式求解: 

应用KCL,通过以下等式可知。

交流驱动电路是线性的吗?

通常,将交流驱动电路误认为是非线性的,因为确定电路线性的基础是电压和电流之间的关系。尽管交流信号随时间变化,但它在电阻,电容器和电感器等元件之间仍然呈现线性关系。因此,交流驱动电路是线性的。 

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