Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Некоторые специальные разделы курса теоретической электротехники учеб. пособие

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
4.07 Mб
Скачать

- 79 -

Суть этого способа достаточно просто установить на примере подсчета определителя все того же графа рис.Цпита-* ние от источника тока).

Используя известное выражение определителя, после: не­ которых преобразований имеем:

+ bdU*c] *at>dUl.

Величины, заключенные в квадратные скобки, как не тр; дно ви­ деть из рис.12, - определили подграфов, полученных из ис­

ходного

графа последовательным

закорачиванием (замыканием)

сначала

по одной, затем

по две,

три

и т . д . ветвей, подходя­

щих к узлу I при отбрасывании всех

остальных ветве* данного

же узла.

 

 

 

 

 

Общность отмеченной, закономерности для других узлов

установим, закорачивая

и отбрасывая, в той. же последователь­

ности

ветви, например,

узла 2 и подсчитывая получившийся, при

. этом

определитель.

 

 

 

 

На рис.13 показаны закорачиваемые ветви и соответствую­

щие им подграфы.

 

 

 

Суммируя произведения, проводимостей. закорачиваемых вет­ вей; (передач ветвей.) на соответствующие им определители под­ графов, получим величину

Раскрывая скобки, убеждаемся, в справедливости вышеска­ занного, поскольку - получаем величину, совпадающую с подсчи­ танной, другими способами.

Таким образом, для лдаЗого произвольного графа с учетом, отмеченной закономерности его определитель может быть вычис­ лен по следующей формуле:

А »

TL YiAi

+?t2YiYjдії

+ Л Y i Y i

 

Y K A l l * *

 

i = <

Ltj

* i * j * M

'

'

+

s : YiYjY«...Ya-A«.-Ai.j.4.

 

 

Рис. /З

 

 

 

 

 

 

-

al -

 

 

 

 

Здесь Yi,rJ,V5»,...Ya

-

проводимости

ветвей, подходящих к

произвольно выбранному узлу, графа,'

 

 

 

и-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21 У і д і

 

= Yi-ді + Y i A 2 + Y « A u + . . . Y a

лп.,

 

где

ДК

-

определитель

подграфа,

полученного

исходного

замыканием

ветви

с

проводимостью

YK.

И отбрасыванием івсех

других,

подходящих к этому узлу;

 

 

 

 

S l Y i Y /

 

= Y»Yi Ли + Y u A u

+...Y«YnA«i + Y u Y i U * * +

 

 

 

 

 

+

Ya-y Yn-An-<, n

 

.

 

 

гдейшопределитель

подграфа, полученного

из исходного замы­

канием

ветвей с

проводимостяни YK « Yn. *

отбрасыванием всех

других

ветвей, этого

узла

 

 

 

 

 

HYtYjУН

 

A I J K

- YiYaYi-Aits • Y J Y J Y v A У ч п . А « г . . д * . .

 

 

 

 

 

 

+ Y i Y/ Y* A t j «

 

У»-;. Yn - * Т л л п - ^ а - * , » ,

где

A t } *

-

определитель подграфа при замыкании

ветвей

с проводимостями

Y i , Y/, Y«

и *«Д»

 

$5. Использование ненаправленных графов

в расчете

 

цепи с нелинейными элементами.

 

 

 

Широкое распространение полупроводниковой и электронной техники ставит задачу рационального расчета и анализа цепей,

сэлектронными лампами и транзисторами.

Классическая, электротехник* решает эту задачу методом линеаризации с помощью расчетных схем замещения с линейными элементами, имеющими последовательное или параллельное соеди­ нение.Такие схемы справедливы , как известно , для малцх прира'щени.і тока или ипарямнйв; в управляющей цепи.

а качестве прииера на рис. 14 приведены принципиальные

-St-

схемы, элементарных лампового и транзисторного усилителей, и их расчетные схемы, замещения.

На схемах

замещения

обозначены

следующие

величины: ї м

 

соп

отивление нагрузки,

11

-

внутреннее сопротивление

электронной лампы,

Uc

- напряжение на сетке,

La.*-

анод­

ным ток,„

J 1

-

коэффициент усиленна лампы,

связанный с

её

вихрениям

сопротивлением

соотношением:/*-s

S'H,

 

 

 

 

 

 

 

где

S

- крутизна

анодно-се-

точной. характеристики*

 

 

 

 

 

 

1з,

Ъ8,1*

-

сопротивления, эимитера, базы и коллектора,

-

ток эммитера, tk*t*'

 

- ток нагрузки (коллектора).

И»

-

напряжение на аммитвре,

 

 

 

 

А

-

воэффицие"т

усиленна

транзистора

по току,

 

 

Б теории Графов для расчета электронных цепей в режиме

малых переменных составляющих

 

применяются новые схемные

элемента.*ним относятся,: нуллатор, норатор, нуллор,

тиристор

и унистор,обладающие особыми свойствами.Подробнее остановимся.

 

 

 

 

 

-

83

 

-

 

 

 

 

 

иа

унисторе.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Унистор - элемент схеми ,

обладающим, односторонней

про­

водимостью. Его проводимость, как и любой.-простой, ветви

гра­

фа,

записывается

рядом с

унистором. При атом она может быть

как положительной, так и отрицательной* но в направлении,

противоположном стрелке,

проводимость

унистора - нулевая.

 

Бели параллельно унистору

включена обычна» ветвь с двух-

ст іронней

проводимостью,

тр. общая, проводимость определяется,

их суммой* с помощью унисторов можно составить расчетный

 

эквивалент

для схемы, замещения

электронной! лампы, и транзисто-

ра.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так

'

 

электронная лампа о крутизной, анедно-сеточной.

характеристики

S

 

и внутренний сопрбтивдением RL

 

ока­

зывается, равноцвннойї схема

с четырьмя элементами: трен

унис-

тодам с

проводимостями

S,

-$

и$

"*» обычной ветви

с

проводимостью

 

 

 

 

» включенных между анодом

А

,

катодом

К

и сеткой.

по схеме рис. 15а .Чтобы убедиться

в этом , достаточно рассчитать

и сравни» между собой, резуль­

таты расчета

схеми замещения лампового усилителя (рис.14а)

и схемы с

унисторами

(рис.

15а).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для. графа рис. 15а по д^рмуде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мззона найдам анодный ток:

 

 

да s : Рмд«

* Р#ДІ » -

,

 

поскольку от

источника

Не

Рис. IS а.

через искомую ветвь проходит

только один путь

P ' - - S ^ H

,

„ввівчающий

все

вершины графа;

Д В £ - £ • » • 9 і + 9 "

 

• *»к «. Я Р М

подочете определителя источник эде (

) , как

было указа-

•но,

закорачивается.

 

 

 

Итак, анодный ток,

найденный по схеме; с

уняеторамя:

S'ti

, ,|

I ! « - — — —

ЦС

-

84 -

 

По любой, и;, схем

замещения лампового

усилителя, приве­

денных на рис. 14а , получается тот же результат.

Аналогичным образом показывается, что полупроводниковые

элементы: могут быть представлены схемами с

унисторами, Напри­

мер, полупроводниковый триод, принципиальная и расчетная бхе-

мы. которого приведены на _рис.1и б, эквивалентны, в

расчетном

отношении

схеме,

включающей в

себя, три унистора

и три обыч­

ные ветви,

соединенные между собой согласно рис.15

б.Прово­

димости

унисторов

* « t 9 * и * « 1 ф » .

Величина

Л-^э

по

смыслу эквивалентна крутизне

электронной, лампы.,

поскольку

Л

-

коэффициент усиления триода по току,a q$

-

про­

водимость цепи

эмнитера. Поэтому в дальнейшем её, можно назы­

вать

крутизной

транзистора.

 

 

 

 

 

 

 

Чтобы удостовериться в правильности замены триода схе­

мой, замещения с унисторамн ,

рассмотрим

численный пример.

Пусть

триод,

изображенный на рис.14

б,

работает

при низкой

частоте.Его параметры! :

 

 

 

 

 

 

U.-0J3;

г»**"Оом; **»(,&мом; хг =

500ом.

 

 

 

Найдем коэффициент усиления, схемы по напряжению при сопро­

тивлении нагрузки

Чнябиом

.Для схемы замещения триода

с источником эдс

согласно

рис.146, имеем:

,

Ранение системы, приводит к соотношению:

Рас. т.

Он m

+

 

что после подстановки числовых величин дает :

Пользуясь формулой: мезона для схемы замещения с унисторами,

- 8S -

находи»:

Apr лзводя необходимые вычисления, получим тот же результат:

Итак, электронные цепи с ладами или транзисторами могут быть представлены эквивалентными схемами с унисторами.Схема

с унисторами несколько сложнее обычных схем замещения, с ак­ тивными элементами, однако использование"топологических фор­ мул приводит к значительному сокращению их расчета'.

§ 6.Основные понятия о сигнальных или направленных

графах.

Сигнальным или направленным называют граф, ветви кото-' рого ориентированы в направлении передачи сигнала между его углами.

В отличие от ненаправленного графа, узлы направленного графа, токи и напряжения, действующие в дан , а на её уз­ ловые точки.

На рис. 16. приведены самые элементарные грацш.На основании их легко установить, что графы данного видаэхо

графическое

изображение функциональной, зависимости между,

параметрами

цедя. Действительно., для приведенных графов

 

инеем:

 

 

І н * і - а І «

*S(u)

Voc№ Т м и l.U

* - функции независимых величин І м . Е . З .Коэффициенты передаче ветвей, графов ( а , 4,с ) или просто передача ветвей.—

.едечины, связывающие зависимые и независимые переменные .

- 86 -

Ихт значения определяются отношением выходного сигнала к > входному, с размерностями:

Св]=«,

B J - і я . С е З - в м .

 

 

 

 

 

 

Ясли узел представляет

независимую переменную и к

нему не подходит ни одна ветвь, то его называют

узлом ис­

тока, или источника.На рис.7 узлы Е,1и

 

 

-

узлы

источников.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Узел,

представляющий, собой, зависимую

переменную и не

имеющий выходящий,

ветвей С

U

 

 

)

• принято

называть узлами стока. Узлы стока являются выходными

уз ­

лами графа

, а узлы истоков

-

входными.

 

 

 

 

В общем случае

(рис.17) граф может иметь

несколько

истоков и стоков,

а

также содержать

более

сложные узлы ,

имеющие как

входящие

,

так

и выходящие из

него ветви. Такие

узлы (на рис.1? узлы

 

t i t

и

U-t

) называют

смежными.

 

 

 

 

 

 

Основная, (характерная )

 

 

 

 

 

 

особенность

смежных узлов

 

 

 

 

 

 

СОСТОИТ в том , что величJ|,,.

 

 

 

 

 

 

их узлового

сигнала

опре­

 

 

 

 

 

 

деляется

суммой сигналов,

 

 

 

 

 

 

подходящих к таким

узлам.

 

 

 

 

 

 

Выходящие из

таких

узлов

 

 

 

 

 

 

 

сигналы

не

учитываются,

 

Puc.fT

 

 

Они учитываются

ь других

 

 

 

узлах, на которые указывают

 

 

 

 

 

 

стрелки ветвей, т . е .

в

узлах

к которым

эти

сигналы

подхо-

дят.'хак , к примеру,

узловой сигнал

U i

определнется.

UL« =£<<i + Е » е • tt*e ,

а сигнал U*. соответственно:

UU>» E e f * U < 6 .

Записав величины сигналов в узлах стока I t

и 1 а

- d? -

получаем полную систему уравнении, которую представляет приведенный на данном рисунке граф. ііта система уравне­ ний, записана относительно узловых сигналов и поэтому назы­ вается системой уравнении, узловых сигналов,ііиогда её назы­ вают системой уравнений, нормированных относительно узло­ вых сигналов.для любого графа можно записать свою систем] уравнении.ото значит, что всякому графу соответствует вполне определенная система уравнений узловых сигналов,которая за ­ писывается: по виду графа.

Б силу указаннойї однозначности, можно утверждать и обратное. А именно: Всякой система узловых уравнений (ог ­ раничимся рассмотрением линейных уравнений)) соответствует вполне определенный граф, представляющий, собой графическую запись этой системы; уравнений. Теория таких графов в зна­ чительной! мере разработана Мэзоном. В связи с этим граф, удовлетворяющий система узловых уравнений (нормированных относительно узловых сигналов), называют графом Ыэзова.

§7. Построение сигнального графа.

Чтобы, построить граф электрической цепи, нужно иметь систему уравнений, взаимосвязывающую между собой, токи и напряжения, действующие в этой цепи. Таких систем, можно составить несколько в зависимости от способа их составления. Например , законам Кирхгофа, методу контурных токов, узло­ вых потенциалов и т . д . Это значит, что для одной и той же цепи можно составить несколько сигнальных графов.

Для примера рассмотрим цепь, схема замещения которой

- 88 -

представлена <їа рис.І .Сначала составим систему уравнении, по законам Кирхгофа, нормируя уравнения ( где это нужно)

относительно

узловых

сигналов.

 

 

 

 

1 . * У - 1 » - 1 б

и = х < - U

 

 

u = а - ti -

is

і

і

1<t

t v

t * =

l «

is

L*

~s

Расположим данные узлы на схеме произвольным обра­ зом.Однако будем стремиться их располагать так , чтобы они в наибольшей степени соответствовали действительному прохож­ дению сигнала в исходной цепи.Соединяя узлы гра^а мзжду - собой ветвями в соответствии с системой узловых уравнении , получаем граф,представленный на рис.ій

I

РІЛСІ8

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ