Лекция 5. Структурные схемы аналоговые вычислительные машины

5.1. Активные элементы цепи

Стимулы (входные сигналы) в эквивалентных электрических схемах представляются в виде идеальных источников напряжения или тока.

Идеальный источник напряжения создаёт напряжение (равное ЭДС источника), независимо от того, в какую цепь включен источник, например, замкнута цепь или нет.

Это - аналог источнику, создаваемому извне давлению, механическому напряжению, разности температур, разности энергии или источнику финансов или товаров, обеспечивающий постоянное наличие денег или товаров независимо от скорости их расхода.

Реальный источник можно представить в виде идеального источника и последовательного внутреннего сопротивления. Необходимо также помнить, что ЭДС по знаку противоположно создаваемому напряжению U = -E, поэтому контурное уравнение часто записывается в виде I_iR_i - E_i = 0 или E_i = I_iR_i.

Идеальный источник тока – создает ток в цепи I=J независимо от того, в какую цепь источник включен, в частности, соединена цепь или нет.

Это аналог извне создаваемого потока жидкости, силы, момента силы, источника постоянного расхода энергии, источника, обеспечивающего постоянное прохождение по системе товаров и денег.

Реальный источник можно представить в виде идеального источника тока и параллельно включенного внутреннего сопротивления.

Замечание: Через источник тока контур не проводится и контурное уравнение не записывается. Источник тока входит только в узловое уравнение.

Источники напряжения и тока – это внешние источники энергии, они могут являться функциями времени E(t), J(t). Главная их особенность – E(t) и J(t) не зависят от свойств цепи, в которую они включены. В эквивалентных схемах источники рассматриваются как входные сигналы, т.е. стимулы системы.

Усилители – идеальные управляемые источники

Представление усилителей в виде идеальных источников тока или напряжений, управляемых током или напряжением, позволяет существенно упростить анализ схем, содержащих усилительные элементы.

Идеальные источники напряжения и тока, управляемые напряжением

Источник тока, управляемый напряжением:

I₂ = gU₁, параметр g – имеет размерность проводимости.

Источник напряжения, управляемый напряжением:

U₂ = U₁, – коэффициент усиления по напряжению.

В обоих случаях входной ток I₁=0, цепь разомкнута на входе, усилитель имеет бесконечно большое входное сопротивление.

Идеальные источники напряжения и тока, управляемые током

Источник напряжения, управляемый током:

U₂=r I₁ , параметр r – имеет размерность сопротивления.

Источник тока, управляемый током: I₂=I₁,  – коэффициент усиления по току.

В обоих случаях U₁ = 0, цепь замкнута накоротко на входе, входное сопротивление усилителя равно нулю.

Представление усилителей в виде идеальных управляемых источников позволяет разделить входную и выходную цепи на две независимые.

При этом возможно использовать более компактные символы:

где U₂ и I₂  напряжения и токи, создаваемые источниками, а U₁ и I₁ -напряжения и токи, управляющие источником (могут находиться в другом месте той же схемы или в другой схеме).

Реальный усилитель можно представить в виде идеального управляемого источника с выходным и входным сопротивлением.