อ่าน 2 นาที
วงจรสมมูล
ในวิศวกรรมไฟฟ้าวงจรสมมูลหมายถึงวงจร เชิงทฤษฎี ที่คงคุณลักษณะทางไฟฟ้าทั้งหมดของวงจรที่กำหนดไว้ บ่อยครั้งที่ต้องการวงจรสมมูลที่ช่วยลดความซับซ้อนในการคำนวณ และโดยทั่วไปแล้ว...
วงจรสมมูล
ในวิศวกรรมไฟฟ้าวงจรสมมูลหมายถึงวงจร เชิงทฤษฎี ที่คงคุณลักษณะทางไฟฟ้าทั้งหมดของวงจรที่กำหนดไว้ บ่อยครั้งที่ต้องการวงจรสมมูลที่ช่วยลดความซับซ้อนในการคำนวณ และโดยทั่วไปแล้ว เป็นรูปแบบที่ง่ายที่สุดของวงจรที่ซับซ้อนกว่า เพื่อช่วยในการวิเคราะห์[ 1 ]ในรูปแบบที่พบได้บ่อยที่สุด วงจรสมมูลประกอบด้วยองค์ประกอบ เชิงเส้นแบบพาสซี ฟ อย่างไรก็ตาม มีการใช้วงจรสมมูลที่ซับซ้อนกว่าเพื่อประมาณพฤติกรรมที่ไม่เป็นเชิงเส้นของวงจรดั้งเดิมด้วย วงจรที่ซับซ้อนกว่าเหล่านี้มักเรียกว่าแบบจำลองขนาดใหญ่ของวงจรดั้งเดิม ตัวอย่างของแบบจำลองขนาดใหญ่คือวงจรบอยล์สำหรับตัวขยายสัญญาณปฏิบัติการ 741 [ 2 ]
ตัวอย่าง
เทียบเท่ากับเธเวนินและนอร์ตัน
คุณสมบัติที่น่าประหลาดใจที่สุดอย่างหนึ่งของทฤษฎีวงจรเชิงเส้นเกี่ยวข้องกับความสามารถในการจัดการวงจรสองขั้วใดๆ ก็ตาม ไม่ว่าจะซับซ้อนเพียงใด โดยถือว่าเป็นเพียงแหล่งกำเนิดและอิมพีแดนซ์ ซึ่งมีรูปแบบวงจรเทียบเท่าแบบง่ายๆ สองแบบ: [ 1 ] [ 3 ]
- วงจร เทียบเท่าเธเวนิน – วงจรเชิงเส้นสองขั้วใดๆ ก็สามารถแทนที่ได้ด้วยแหล่งจ่ายแรงดัน เพียงแหล่งเดียว และอิมพีแดนซ์อนุกรม
- วงจร เทียบเท่าแบบนอร์ตัน – วงจรเชิงเส้นสองขั้วใดๆ ก็สามารถแทนที่ด้วยแหล่งจ่ายกระแสและอิมพีแดนซ์แบบขนานได้
อย่างไรก็ตาม ค่าอิมพีแดนซ์เดี่ยวอาจมีความซับซ้อนได้ตามอำเภอใจ (ขึ้นอยู่กับความถี่) และอาจไม่สามารถลดทอนให้อยู่ในรูปแบบที่ง่ายกว่าได้
วงจรเทียบเท่ากระแสตรงและกระแสสลับ
ในวงจรเชิงเส้นเนื่องจากหลักการซ้อนทับกันเอาต์พุตของวงจรจะเท่ากับผลรวมของเอาต์พุตจากแหล่งจ่ายไฟกระแสตรงเพียงอย่างเดียว และเอาต์พุตจากแหล่งจ่ายไฟกระแสสลับเพียงอย่างเดียว ดังนั้น การตอบสนองต่อกระแสตรงและกระแสสลับของวงจรจึงมักได้รับการวิเคราะห์แยกกัน โดยใช้วงจรสมมูลกระแสตรงและกระแสสลับแยกกัน ซึ่งมีการตอบสนองต่อกระแสตรงและกระแสสลับเหมือนกับวงจรดั้งเดิมตามลำดับ การตอบสนองแบบผสมจะคำนวณได้โดยการบวกการตอบสนองต่อกระแสตรงและกระแสสลับเข้าด้วยกัน:
- สามารถสร้างวงจรเทียบเท่ากระแสตรงได้โดยการแทนที่ตัวเก็บประจุทั้งหมดด้วยวงจรเปิด ตัวเหนี่ยวนำด้วยวงจรลัด และลดแหล่งจ่ายไฟกระแสสลับให้เป็นศูนย์ (โดยแทนที่แหล่งจ่ายแรงดันกระแสสลับด้วยวงจรลัด และแหล่งจ่ายกระแสสลับด้วยวงจรเปิด)
- สามารถสร้างวงจรเทียบเท่ากระแสสลับได้โดยการลดแหล่งจ่ายไฟกระแสตรงทั้งหมดให้เป็นศูนย์ (โดยแทนที่แหล่งจ่ายแรงดันกระแสตรงด้วยวงจรลัด และแหล่งจ่ายกระแสตรงด้วยวงจรเปิด)
เทคนิคนี้มักถูกขยายไปใช้กับ วงจรไม่เชิง เส้นสัญญาณขนาดเล็กเช่น วงจรหลอดสุญญากาศและทรานซิสเตอร์ โดยการทำให้วงจรเป็นเชิงเส้นรอบจุดไบแอส DC ( จุด Q)โดยใช้วงจรเทียบเท่า AC ที่สร้างขึ้นโดยการคำนวณ ความต้านทาน AC สัญญาณขนาดเล็ก เทียบเท่า ของส่วนประกอบไม่เชิงเส้นที่จุดไบแอส
เครือข่ายสองพอร์ต
วงจรเชิงเส้นสี่ขั้วซึ่งมีการป้อนสัญญาณไปยังขั้วคู่หนึ่งและรับเอาต์พุตจากอีกขั้วหนึ่ง มักจะถูกจำลองเป็นเครือข่ายสองพอร์ตซึ่งสามารถแสดงได้ด้วยวงจรสมมูลอย่างง่ายของอิมพีแดนซ์และแหล่งกำเนิดที่ขึ้นอยู่กัน เพื่อให้สามารถวิเคราะห์เป็นเครือข่ายสองพอร์ตได้ กระแสที่ป้อนเข้าวงจรต้องเป็นไปตามเงื่อนไขพอร์ตกล่าวคือ กระแสที่เข้าสู่ขั้วหนึ่งของพอร์ตต้องเท่ากับกระแสที่ออกจากขั้วอีกขั้วหนึ่งของพอร์ต[ 4 ]โดยการ ทำให้ วงจรที่ไม่เป็นเชิงเส้นเป็นเชิงเส้น รอบ จุดการทำงานสามารถสร้างการแสดงแบบสองพอร์ตดังกล่าวสำหรับทรานซิสเตอร์ได้ ดูวงจร ไฮบริด piและh-parameter
วงจรเดลต้าและวงจรวาย
ใน วงจร ไฟฟ้าสามเฟสแหล่งจ่ายไฟและโหลดสามเฟสสามารถเชื่อมต่อได้สองวิธี คือ การเชื่อมต่อแบบ "เดลต้า" และการเชื่อมต่อแบบ "วาย" ในการวิเคราะห์วงจร บางครั้งการแปลงระหว่างวงจรวายและเดลต้าที่เทียบเท่ากันจะช่วยให้การวิเคราะห์ง่ายขึ้น ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้การแปลงวาย-เดลต้า
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน
พฤติกรรมทางไฟฟ้าของ เซลล์ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมักถูกประมาณโดยใช้แบบจำลองวงจรสมมูล แบบจำลองดังกล่าวประกอบด้วยตัวสร้างแรงดันที่ขับเคลื่อนด้วยสถานะการประจุซึ่งแสดงถึงแรงดันวงเปิดของเซลล์ ตัวต้านทานที่แสดงถึงความต้านทานภายในของเซลล์ และวงจรขนาน RC บางส่วน เพื่อจำลองการเปลี่ยนแปลงแรงดันแบบไดนามิก
ในชีววิทยา
วงจรสมมูลสามารถใช้เพื่ออธิบายและสร้างแบบจำลองทางไฟฟ้าได้ทั้ง ก) วัสดุต่อเนื่องหรือระบบชีวภาพที่กระแสไฟฟ้าไม่ได้ไหลในวงจรที่กำหนดไว้จริง หรือ ข) รีแอกแทนซ์แบบกระจาย เช่นที่พบในสายไฟฟ้าหรือขดลวด ซึ่งไม่ได้แสดงถึงส่วนประกอบที่แยกจากกันจริง[ 5 ]ตัวอย่างเช่นเยื่อหุ้มเซลล์สามารถสร้างแบบจำลองเป็นตัวเก็บประจุ (เช่นชั้นไขมันสองชั้น ) ขนานกับความต้านทาน - การรวมกัน ของแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า กระแสตรง (เช่นช่องไอออน ที่ขับเคลื่อนด้วย การไล่ระดับไอออนข้ามเยื่อหุ้มเซลล์ )
ดูเพิ่มเติม
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ วงจรสมมูล
ในวิศวกรรมไฟฟ้าวงจรสมมูลหมายถึงวงจร เชิงทฤษฎี ที่คงคุณลักษณะทางไฟฟ้าทั้งหมดของวงจรที่กำหนดไว้ บ่อยครั้งที่ต้องการวงจรสมมูลที่ช่วยลดความซับซ้อนในการคำนวณ และโดยทั่วไปแล้ว...
เทียบเท่ากับเธเวนินและนอร์ตัน
คุณสมบัติที่น่าประหลาดใจที่สุดอย่างหนึ่งของทฤษฎีวงจรเชิงเส้นเกี่ยวข้องกับความสามารถในการจัดการวงจรสองขั้วใดๆ ก็ตาม ไม่ว่าจะซับซ้อนเพียงใด โดยถือว่าเป็นเพียงแหล่งกำเนิดและอิมพีแดนซ์ ซึ่งมีรูปแบบวงจรเทียบเท่าแบบง่ายๆ สองแบบ: [ 1 ] [ 3 ]
วงจรเทียบเท่ากระแสตรงและกระแสสลับ
ใน วงจรเชิงเส้น เนื่องจาก หลักการซ้อนทับกัน เอาต์พุตของวงจรจะเท่ากับผลรวมของเอาต์พุตจากแหล่งจ่ายไฟกระแสตรงเพียงอย่างเดียว และเอาต์พุตจากแหล่งจ่ายไฟกระแสสลับเพียงอย่างเดียว ดังนั้น การตอบสนองต่อกระแสตรงและกระแสสลับของวงจรจึงมักได้รับการวิเคราะห์แยกกัน...
เครือข่ายสองพอร์ต
วงจรเชิงเส้นสี่ขั้วซึ่งมีการป้อนสัญญาณไปยังขั้วคู่หนึ่งและรับเอาต์พุตจากอีกขั้วหนึ่ง มักจะถูกจำลองเป็น เครือข่ายสองพอร์ต ซึ่งสามารถแสดงได้ด้วยวงจรสมมูลอย่างง่ายของอิมพีแดนซ์และแหล่งกำเนิดที่ขึ้นอยู่กัน เพื่อให้สามารถวิเคราะห์เป็นเครือข่ายสองพอร์ตได้...