Электрлік тізбектердің түрлері. Тізбектердің сызықты емес элементтерінің негізгі қасиеттері Сызықты тізбектер. Жинақы параметрлі тізбектер.

Сигналдарды тарату және қабылдау үшін оларды әртүрлі құрылғылардың көмегімен түрлендіруге тура келеді. Ондай құрылғыларға байланыс арнасы, автоматты басқару жүйелері, өлшеуіш аспаптар және басқа да көптеген радиотехникалық жүйелер жатады. Сигналдарды түрлендіру үшін алуан түрлі сұлбаларды пайдаланады; күшейткіштер және керісінше бәсеңдеткіштер, фильтрлер, түрлендіргіштер, көбейткіштер, модуляторлар, детекторлар, көмекші генераторлар және т.б. Практикада әртүрлі электрлік сұлбаларды құрастыратын тізбек бөліктері мен олардың деталдары: резисторлар, конденсаторлар, индукттік орамалар (катушкалар), электрондық лампалар, транзисторлар и басқа да элементтер.

Осыдан былай сигналдарды ақпаратты сапалы өңдеу және тарату мақсатында қолданатын техникалық құрылғыларды «тізбек» термині арқылы атаймыз.

Электрлік тізбектердің қарпайым элементі  екіполюсті элемент, яғни екі ғана ұшы бар тізбек бөлігі. Мұндағы айнымалы шамалар  ток күші және кернеу . Айнымалы шамалардың ара байланысын мына математикалық модель сипаттайды:

және . (1.8)

Демек, екіполюсті элементтің қасиетін, оның координат жүйесінің бастамасы арқылы өтетін, кейде өтпеуге де болатын вольт  амперлік сипаттамасы анықтайды. Екіполюсті элементтер: активті және пассивті болып екіге бөлінеді:

1) активті екіполюсті элементтің (1.2а-сурет) ең басты қасиеті  электр энергиясын өндіру (генераторлық). Электрлік тізбектің активті элементіне электрмагниттік энергия көздері жатады;

(егер ) (гер )

(гер ) (гер )

а) б)

1.2-сурет

2) Пассивті екіполюсті элемент (1.2б-сурет) электр энергиясын өндірмейді. Электрлік тізбектің пассивті элементіне электрмагниттік энергияны жұмсайтын және сақтайтын құрылғы немесе элементтер жатады.

Практикалық құрылғыларда қолданылатын барлық радиотехникалық тізбектер екіге бөлінеді: сызықты және сызықты емес.

Егер вольтамперлік сипаттамасы түзу сызықты болса, ондай элеметті сызықты деп атайды. Ондай элементтерден сызықты электрлік тізбектер құралады. Егер әрбір элементінің кернеуі мен ток күшінің ара байланысы сызықты алгебралық немесе бірінші реттік дифференциальдық теңдеулер арқылы сипатталатын болса, онда электрлік тізбек сызықты деп аталады.

Ең кемінде, құрамында сызықты емес бір элементі бар тізбекті сызықты емес тізбек деп атайды. Сызықты емес элементтерге (резистор, индуктивтік орама) немесе (конденсатор) жатады, олардың параметрлерін сипаттайтын , шамалардың графиктері, яғни тәжірибе жүзінде анықталатын вольтамперлік сипаттамалары қисық сызықты болып келеді. Егер электрлік тізбектің электрлік кедергісі, индуктивтілігі немесе сыйымдылығы, не болмаса олардың бір бөлігі осы бөлік арқылы жүретін ток күшіне немесе осы бөлікке түсетін кернеуге тәуелді болса, онда электрлік тізбек сызықты емес болады.

Сызықты электрлік тізбектер өз ішінен екіге бөлінеді: жинақы параметрлі тізбектер және шашыраңқы параметрлі тізбектер.

Жинақы параметрлі тізбектер жекеленген сыйымдылықтардан, индуктивтіліктерден және кедергілерден құралады. Ондай тізбектің электр өрісі тек конденсаторға, ал магнит өрісі тек орамаға ғана жинақталып сақталады. Шашыраңқы параметрлі тізбектерде электр және магнит өрісі барлық тізбек бойына біркелкі таралады, кеңістік бойынша бөлінбейді. Егер әртүрлі элементтердің өзнің қасиеттері кеңістік бойынша оқшауланып бөлінген жағдайда, яғни жинақы параметрлі болса, онда тізбектердің математикалық моделдері де оңай болады.

Сызықты және сызықты емес тізбектер сипаттамалары мен параметрлерін анықтайтын қасиеттерімен де өзгешеленеді.

Сызықты тізбектер

Сызықты тізбектер параметрлерінің мәндері өздері арқылы өтетін ток күшінен тәуелсіз элементтерден (мысалы, кедергісі R, индуктивтілігі L, сыйымдылығы С) құралады. Егер кедергісі R резисторға, индуктивтігі L орамаға, сыйымдылығы C конденсаторға түскен кернеулерді U_R, U_L, U_C арқылы белгілейтін болсақ, онда

(2.1)

Бұл өрнектерден, егер ток күшінің мәні n өзгерсе, онда осы әлементтерге түсетін кернеулердің мәндері де сонша есе өзгеретінін көреміз. Сызықты тізбектер тізбектердің тағы бір маңызды қасиеті, қабаттасу (суперпозиция) принципі орындалады. Бұл принциптің мәнін былайша түсінуге болады. Тізбектің кірісіне сигнал әсер еткенде шығысында сигнал, ал сигналдың әсерінен сигнал пайда болды деп көрейік. Енді, осы екі сигналды тізбектің кірісіне бір мезгілде берейік, яғни

= + , (2.2)

ал осы кезде шығысында пайда бол сигнал үшін

= + , (2.3)

қабаттасу (суперпозиция) принципі орындалады.

Сызықты тізбектер өте кең қолданылады. Ондай тізбектерге қарпайым элементтер: резисторлар, конденсаторлар, темір өзекшесіз индуктивтік орамалар және осы элементтерден құрастырылған сұлбалар, мысалы, көптеген күшейткіштің түрлері, тасымалдаушы желілер, сонымен қатар, осы элементтерді тізбектей, паралелль және аралас қосу нәтижесінде пайда болған құрылғылар жатады. Сызықты тізбектерді параметрлері тұрақты жинақы (R, L, C) тізбектер және параметрлері тұрақты шашыраңқы депте екіге бөледі.