Реальный ИН представляет собой источник конечной мощности. На схемах его обозначают как идеальный ИН с подключенным к нему последовательно элементом, соответствующим сопротивлению ИТ.

Соединение источников тока

Если одного ИТ для работы устройства недостаточно, их устанавливают несколько. Характер работы такой группы зависит от способа соединения отдельных источников.

Есть три варианта:

1. последовательное;
2. параллельное;
3. смешанное.

При последовательном подключении ИТ выстраивают в ряд, соединяя «плюсом» к «минусу». При этом заряды проходят по порядку через все источники, воспринимая энергию от каждого из них.

Следовательно, совокупные:

• ЭДС группы равна алгебраической сумме этих характеристик всех ИТ;
• сопротивления группы двухполюсников равно сумме соответствующих параметров каждого из них.

Если соединены n идентичных ИТ с ЭДС, равным Ԑ, и сопротивлением r, то эти параметры для группы окажутся, соответственно: Ԑ гр = n * E; Rгр = n * r. Тогда закон Ома для замкнутой цепи записывается в такой форме: I = (n * Ԑ) / (R + n * r).

Последовательное и параллельное соединение источников

Если направление от «минуса» к «плюсу» в источнике совпадает с движением часовой стрелки, то его ЭДС считается положительной. Электродвижущая сила, направленная в противоположную сторону, отрицательна.

Если внутреннее сопротивление источников в сравнении с R цепи пренебрежимо мало, а надо увеличить U на наружной сети, ИТ соединяют последовательно.

«Плюсы» ИТ, установленных параллельно, подсоединяются к одному концу системы проводников, а все «минусы» — к другому, при этом:

1. каждый заряд набирает энергию только в одном ИТ, потому ЭДС группы равна одноименному параметру одного двухполюсника: Ԑ гр = Ԑ;
2. через отдельно взятый ИТ протекает только доля потока, потому совокупное внутреннее сопротивление группы ниже внутреннего одного элемента в n раз: rгр = r / n. Здесь n — число ИТ в группе.

Здесь также рассматривается случай с одинаковыми ИТ. Закон Ома для полной цепи примет следующую форму: I = Ԑ / (R + (r / n)). Как видно, замена одного ИТ группой параллельно подключенных, приводит к увеличению I во внешней сети.

Соответственно, такой способ подключения применяют при необходимости повысить силу тока в электросети без увеличения напряжения, и сопротивление наружной сети соизмеримо с аналогичным параметром одного двухполюсника.

Видео по теме

Объяснение закона Ома для замкнутой цепи в видео:

Как видно, закон Ома для замкнутой электросхемы соотносит главные «электрические» параметры: силу тока, ЭДС источника напряжения и сопротивление. Потому его следует знать и понимать любому, кто стремится освоить электротехнику.

Закон Ома для полной цепи

Если закон Ома для участка цепи знают почти все, то  закон Ома для полной цепи вызывает затруднения у школьников и студентов. Оказывается, все до боли просто!

Идеальный источник ЭДС

Имеем источник ЭДС

Давайте вспомним, что такое ЭДС. ЭДС – это что-то такое, что создает электрический ток. Если к такому источнику напряжения подцепить любую нагрузку (хоть миллиард галогенных ламп, включенных параллельно), то он все равно будет выдавать такое же напряжение, какое-бы он выдавал, если бы мы вообще не цепляли никакую нагрузку.

Или проще:

Короче говоря, какая бы сила тока не проходила через цепь резистора, напряжение на концах источника ЭДС будет всегда одно и тоже. Такой источник ЭДС называют идеальным источником ЭДС.

Но как вы знаете, в нашем мире нет ничего идеального. То есть если бы в нашем аккумуляторе был идеальный источник ЭДС, тогда бы напряжение на клеммах аккумулятора никогда бы не проседало. Но оно проседает и тем больше, чем больше силы тока потребляет нагрузка. Что-то здесь не так. Но почему так происходит?

Внутреннее сопротивление источника ЭДС

Дело все в том, что в аккумуляторе “спрятано” сопротивление, которое условно говоря, цепляется последовательно с источником ЭДС аккумулятора. Называется оно внутренним сопротивлением или выходным сопротивлением. Обозначается маленькой буковкой “r “.

Выглядит все это в аккумуляторе примерно вот так:

Цепляем лампочку

Итак, что у нас получается в чистом виде?

Лампочка – это нагрузка, которая обладает сопротивлением. Значит, еще больше упрощаем схему и получаем:

Имеем идеальный источник ЭДС, внутреннее сопротивление r и сопротивление нагрузки R. Вспоминаем статью  делитель напряжения. Там говорится, что напряжение источника ЭДС равняется сумме падений напряжения на каждом сопротивлении.

На резисторе R падает напряжение U_R , а на внутреннем резисторе r падает напряжение U_r .

Теперь вспоминаем статью делитель тока. Сила тока, протекающая  через последовательно соединенные сопротивления везде одинакова.

Вспоминаем алгебру за 5-ый класс и записываем все то, о чем мы с вами сейчас говорили. Из закона Ома для участка цепи получаем, что

Далее

Закон Ома для полной цепи

Итак, последнее выражение носит название “закон Ома для полной цепи”

где

Е – ЭДС источника питания, В

R – сопротивление всех внешних элементов в цепи, Ом

I – сила ток в цепи, А

r – внутреннее сопротивление источника питания, Ом

Просадка напряжения

Итак, знакомьтесь, автомобильный аккумулятор!

Для дальнейшего его использования, припаяем к нему два провода: красный на плюс, черный на минус

Наш подопечный готов к бою.

Теперь берем автомобильную лампочку-галогенку и тоже припаяем к ней два проводка с крокодилами. Я припаялся к клеммам на “ближний” свет.

Первым делом давайте замеряем напряжение на клеммах аккумулятора

12,09 вольт. Вполне нормально, так как наш аккумулятор выдает именно 12 вольт. Забегу чуток вперед и скажу, что сейчас мы замерили именно ЭДС.

Подключаем  галогенную лампу к аккумулятору и снова замеряем напряжение:

Видели да? Напряжение на клеммах аккумулятора просело до 11,79 Вольт!

А давайте замеряем, сколько потребляет тока наша лампа в Амперах. Для этого составляем вот такую схемку:

Желтый мультиметр у нас будет замерять напряжение, а красный мультиметр – силу тока. Как замерять с помощью мультиметра силу тока и напряжение, можно прочитать в этой статье.

[quads id=1]

Смотрим на показания приборов:

Как мы видим, наша лампа потребляет 4,35 Ампер. Напряжение просело до 11,79 Вольт.

Давайте вместо галогенной лампы поставим простую лампочку накаливания на 12 Вольт от мотоцикла

Смотрим показания:

Лампочка потребляет силу тока в 0,69 Ампер. Напряжение просело до 12 Вольт ровно.

Какие выводы можно сделать? Чем больше нагрузка потребляет силу тока, тем больше просаживается напряжение на аккумуляторе.

Как найти внутреннее сопротивление источника ЭДС

Давайте снова вернемся к этой фотографии

Так как у нас в этом случае цепь разомкнута (нет внешней нагрузки), следовательно сила тока в цепи I равняется нулю. Значит, и падение напряжение на внутреннем резисторе U_r тоже будет равняться нулю. В итоге, у нас остается только источник ЭДС, у которого мы и замеряем напряжение. В нашем случае ЭДС=12,09 Вольт.

Как только мы подсоединили нагрузку, то у нас сразу же упало напряжение на внутреннем сопротивлении и на нагрузке, в данном случае на лампочке:

Сейчас на нагрузке (на галогенке) у нас упало напряжение U_R=11,79 Вольт, следовательно, на внутреннем сопротивлении падение напряжения составило U_r=E-U_R=12,09-11,79=0,3 Вольта. Сила тока в цепи равняется I=4,35 Ампер. Как я уже сказал, ЭДС у нас равняется E=12,09 Вольт. Следовательно, из закона Ома для полной цепи высчитываем, чему у нас будет равняться внутреннее сопротивление r

Вывод

Внутреннее сопротивление бывает не только у различных химических источников напряжения. Внутренним сопротивлением также обладают и различные измерительные приборы. Это в основном вольтметры и осциллографы.

Дело все в том, что если подключить нагрузку R, сопротивление у которой будет меньше или даже равно r, то у нас очень сильно просядет напряжение. Это можно увидеть, если замкнуть клеммы аккумулятора толстым медным проводом и замерять в это время напряжение на клеммах. Но я не рекомендую этого делать ни в коем случае! Поэтому, чем высокоомнее нагрузка (ну то есть чем выше сопротивление нагрузки R ), тем меньшее влияние оказывает эта нагрузка на источник электрической энергии.

Вольтметр и осциллограф при замере напряжения тоже чуть-чуть просаживают напряжение замеряемого источника напряжения, потому как являются нагрузкой с большим сопротивлением. Именно поэтому самый точный вольтметр и осциллограф имеют ну очень большое сопротивление между своими щупами.

— короткие и разомкнутые линии

Линии короткого замыкания

Рассмотрим линию передачи длиной L , но предположим, что конец линии замкнут накоротко. (так что ZA = 0). Тогда из уравнения импеданса:

Мы можем определить входное сопротивление (или входное сопротивление = 1 / Z) для короткозамкнутой линии:

В приведенном выше уравнении говорится, что, используя короткозамкнутую линию передачи, мы можем добавить реактивный импеданс к цепи.Это можно использовать для согласования импеданса, как мы проиллюстрируем.

Пример. Предположим, антенна имеет импеданс ZA = 50 — Дж * 10. Использование короткозамкнутой линии передачи (с Z0 = 50 и u = c ) параллельно с антенной преобразовать входной импеданс в полностью реальный (нулевое реактивное сопротивление).

Решение. Проблема проиллюстрирована ниже.

Мы пытаемся использовать короткозамкнутую линию передачи, чтобы сделать входной импеданс чисто реальным (отменить емкостное сопротивление нагрузки).[Также обратите внимание, что мы можем дополнительно преобразовать реальный импеданс, с помощью четвертьволнового трансформатора в терминалах выше.]

Допуск нагрузки:

Следовательно, если короткозамкнутую линию передачи длиной 0,22 длины волны добавить параллельно с нагрузки, тогда проводимость будет полностью реальной и равна Yin = 0,0192. Следовательно, входное сопротивление Цин = 1 / Инь = 52 Ом.

Линии передачи открытого типа

Обратите внимание, что мы можем использовать линии передачи с разомкнутым и коротким замыканием в качестве замены катушек индуктивности и конденсаторы, если требуется реактивное сопротивление.На практике это часто делается.

Измерение Z0 линии передачи

Как бы вы измерили характеристическое сопротивление линии передачи? Существует простое решение. Если вы измеряете полное сопротивление разомкнутой и короткозамкнутой линии передачи для любых фиксированная длина L , характеристическое сопротивление (Z0) можно определить:

Корень квадратный из произведения измерений дает характеристическое сопротивление линии.Этот способ легко и обычно выполняется на практике.

На этом мы завершаем учебник по линии передачи.

Импеданс цепи — обзор

Анализ цепи — Сопротивление замкнутого контура понижающего преобразователя

В импульсном преобразователе входное напряжение и выходной ток считаются возмущениями. Температура или давление воздуха также могут рассматриваться как возмущения в зависимости от рабочей среды.Система стремится отклонять эти возмущения с целью поддержания выходной переменной, например, \ $ V_ {out} \ $, в регулировании. Чтобы эффективно уменьшить эти возмущения, система должна демонстрировать усиление: без усиления, без обратной связи. Другими словами, до частоты кроссовера \ $ f_c \ $ система имеет усиление и может бороться с возмущениями, а за пределами \ $ f_c \ $ система работает в разомкнутом контуре переменного тока и делает все возможное, чтобы противостоять.

В приведенном ниже эскизе (отрывок из семинара APEC, который я проводил в 2012 году) я представил упрощенный вид пути, включая возмущение выходного тока.Выходное сопротивление разомкнутого контура \ $ Z_ {out, OL} \ $ — это полное сопротивление преобразователя при работе без обратной связи. Чтобы определить \ $ R_0 \ $, сопротивление постоянного тока этого импеданса разомкнутого контура, вы можете пойти в лабораторию и установить определенное выходное напряжение с помощью выбранного контроллера. Измерьте \ $ V_ {out} \ $ при двух разных достаточно близких выходных токах. Отношение разности напряжений к разности тока дает слабосигнальное сопротивление разомкнутого контура .

Если вы определите выходное напряжение как функцию опорного напряжения (которое равно 0 В при анализе переменного тока) и выходного тока, вы увидите, что выходное сопротивление разомкнутого контура \ $ Z_ {out, OL} \ $ теперь равно умноженное на определенный член, чтобы получилось \ $ Z_ {out, CL} \ $, выходное сопротивление замкнутого контура.Этот член называется функцией чувствительности, представленной буквой \ $ S \ $: \ $ S = \ frac {1} {1 + T (s)} \ $. Это эффект контура обратной связи, он снижает выходное сопротивление почти до 0 Ом с бесконечным усилением, конечно, при условии, что ваш компенсатор имеет полюс в начале координат. Однако, как показывает уравнение, когда коэффициент усиления падает по мере приближения частот возмущений к кроссоверу, система отклоняет все меньше и меньше, пока она не отреагирует как находящаяся в разомкнутом контуре за пределами \ $ f_c \ $. Если вы добавите входное напряжение \ $ V_ {in} \ $ в правый круг в качестве второго возмущения и перепишете выражение, чтобы выявить отклонение входного напряжения или аудио-восприимчивость , вы увидите, что на него также влияет функция чувствительности так же, как и \ $ Z_ {out} \ $.

Вы можете вернуться в лабораторию и измерить выходное сопротивление при работающей петле. Если коэффициент усиления по постоянному току не слишком высок, вы можете измерить новое значение \ $ R_0 \ $, которое будет первым, определенным в условиях разомкнутого контура, разделенное на единицу плюс коэффициент усиления по постоянному току вашей системы. Однако очень маловероятно — если только \ $ T_0 \ $ не является низким — что вы можете измерить падение напряжения при двух разных достаточно близких выходных токах. Однако этот метод, используемый с анализатором цепей, может позволить вам определить передаточную функцию разомкнутого контура преобразователя путем измерения выходного импеданса в условиях разомкнутого, а затем замкнутого контура.Затем, используя функцию чувствительности, вы можете восстановить коэффициент усиления без обратной связи. Это удобный метод, когда вы имеете дело с черными ящиками и хотите проверить запас по фазе и частоту кроссовера, не имея доступа к внутренним схемам.

транзисторов — выходное сопротивление замкнутого контура

Мой вопрос — почему? что в нашем анализе мы пренебрегли тем ограничивает наши результаты только слабым сигналом?

Предположения — это то, что ограничивает его малым сигналом.Neil_UK осторожно воспользовался моментом, чтобы поднять идею линеаризации , добавив, что эта идея является синонимом анализа малого сигнала .

Цепи могут быстро усложняться. Транзисторы любого типа имеют кривые, которые не являются линейными (в более простом смысле «прямая линия» при построении графика зависимости одной переменной от другой). Как и конденсаторы, катушки индуктивности, диоды и т.д. элементы могут сделать математику слишком сложной.Тем не менее, дизайнер должен разрабатывать и уметь читать проекты других.

Ученые упрощают сложные задачи сокращением . Они исключают из рассмотрения относительно неважные детали (которые могут иметь влияние, но незначительное) и сосредотачиваются на доминирующих факторах. Это значительно уменьшает проблему и делает ее легко решаемой. Точно так же инженеры используют линеаризацию для расчетной или предполагаемой рабочей точки, чтобы значительно упростить получение быстрого и значимого ответа на гораздо более сложную кажущуюся проблему.

Каждая кривая, какой бы сложной она ни была, может выглядеть точно так же, как прямая линия, если вы увеличите масштаб достаточно близко. Это приближение слабого сигнала. Вы можете думать об этом как о не более чем взятии производной некоторой кривой в определенной точке, чтобы получить там «местный наклон». Это значительно упрощает анализ. Конечно, это действительно только в этой указанной точке (рабочей точке). Если вы пойдете куда-нибудь еще, наклон, скорее всего, будет другим.

В этом случае есть точка покоя, для которой этот усилитель был разработан кем-то, кто знал, что они делают.Эта точка покоя, вероятно, предназначена для того места, где выходной сигнал будет на полпути между двумя шинами питания. (Если у вас есть опыт и вы знаете, что проектировщик также был опытным, это предположение было бы разумным.) Таким образом, все оценки анализа будут сделаны с этой рабочей точкой в ​​качестве допущения для этих целей. И когда вы вычисляете результаты, вы предполагаете, что не уходите слишком далеко от этой предполагаемой неподвижной рабочей точки .Это означает, что сам входной сигнал не вызывает особых изменений на выходе.

Итак, конечно, анализ большого сигнала даст разные результаты, поскольку предполагаемая рабочая точка перемещается в другое место. А это значит, что все местные склоны изменились.

В учебнике, на который вы ссылались, также есть небольшая таблица на стр. 122, показывающая значения усиления в разомкнутом и замкнутом контурах, когда выходной сигнал перемещается от предполагаемого \ $ 0 \: \ textrm {V} \ $ к \ $ — 10. \: \ textrm {V} \ $ и до \ $ + 10 \: \ textrm {V} \ $.Вы можете видеть, что коэффициент усиления разомкнутого контура варьируется от 1360 до 2400, а коэффициент усиления замкнутого контура варьируется от 30,6 до 30,9. Усиление разомкнутого контура помогает проиллюстрировать эту точку зрения, что изменения в рабочей точке также изменяют наклон и, следовательно, результирующие вычисления. Но это замыкание контура использует отрицательную обратную связь для управления важным параметром — коэффициентом усиления — для минимизации искажений в результате коэффициентов усиления, которые в противном случае изменялись бы при изменении рабочих точек.

Но такая схема усилителя не будет работать только для того, чтобы на выходе появлялись слабые сигналы.Нужны большие сигналы. Итак, после того, как вы выполнили анализ слабого сигнала, который применяется только около точки покоя работы, вы затем отступите и посмотрите, что происходит с большими колебаниями сигнала. На этом этапе эти эмиттерные резисторы, безусловно, вступают в игру и будут действовать, например, для ограничения доступного тока в нагрузке. Но, как мы увидим, \ $ R_6 \ $ представляет еще большую проблему при изучении больших сигналов.

Итак, вы действительно проводите два вида анализа для такой схемы.Анализ слабого сигнала того, как схема будет действовать вблизи неподвижной (или номинальной) рабочей точки. И большой анализ сигналов, который поможет вам определить полезный диапазон поведения. Некоторые схемы позволяют относительно разделить эти две области анализа. Некоторых не так легко отделить.

На самом деле, учебник действительно очень хорошо справляется с главой 2, подготавливая вас к анализу, который они затем проводят на нескольких страницах по этой схеме. Это неплохо.

Так что насчет \ $ 0.3 \: \ Omega \ $? Что ж, вы знаете, что коэффициент усиления замкнутого контура составляет примерно \ $ 31 \: \ frac {V} {V} \ $. Таким образом, если на входе происходит небольшое изменение сигнала \ $ 10 \: \ textrm {mV} \ $, то вы ожидаете увидеть на выходе незагруженное изменение примерно \ $ 310 \: \ textrm {mV} \ $.

Но есть оценочное динамическое последовательное сопротивление \ $ 0.3 \: \ Omega \ $. Если вы поместили нагрузку на выход \ $ 1 \: \ Omega \ $ (и ток в ней был достаточно мал, чтобы сильные эффекты сигнала эмиттерных резисторов еще не важны), то вы ожидаете увидеть загруженное изменение вывода \ $ 310 \: \ textrm {mV} \ cdot \ frac {1 \: \ Omega} {1 \: \ Omega + 0.3 \: \ Omega} \ около 240 \: \ textrm {mV} \ $.

(Вы не ожидаете увидеть \ $ 310 \: \ textrm {mV} \ cdot \ frac {1 \: \ Omega} {1 \: \ Omega + \ left (5 \: \ Omega + 0.3 \: \ Omega \ справа)} \ приблизительно 50 \: \ textrm {mV} \ $.)

И если бы нагрузка была \ $ 0.5 \: \ Omega \ $, то вы ожидали бы увидеть изменение примерно на \ $ 190 \: \ textrm {mV} \ $. И т. Д.

Вот в чем смысл. Однако это не будет работать, если резисторы эмиттера станут важными, поскольку они будут снижать напряжение вдали от шин и ограничивать возможность подачи большего напряжения на нагрузку.У вас есть \ $ 15 \: \ textrm {V} \ $ на верхней направляющей. \ $ Q_4 \ $ потребуется как минимум \ $ V_ {CE} \ ge 1 \: \ textrm {V} \ $, чтобы оставаться в ненасыщенном активном режиме. Итак, теперь у вас есть выгруженный максимум \ $ 14 \: \ textrm {V} \ $ на выходе. Но с нагрузкой (током) \ $ R_7 \ $ может еще больше снизить это максимально возможное напряжение до чего-то еще меньшего. На самом деле это не имеет ничего общего с анализом слабых сигналов. Дело в том, что на эмиттерном резисторе падает напряжение при подаче тока. Так что загрузка имеет значение с точки зрения максимально возможных экскурсий.Даже при небольшом сигнале оценки динамического последовательного сопротивления.

Примечание в ответ на ваш первый прокомментированный вопрос под этим ответом:

Да, но я бы сказал иначе, я думаю. Анализ слабого сигнала выполняется без учета выходной нагрузки. Затем вы можете добавить конкретную нагрузку и выяснить больше. Итак, если вы используете на выходе резистор \ $. 5 \: \ Omega \ $, то теперь вы знаете, что вместо усиления 31 у вас будет усиление \ $ \ tfrac {190} {310} \ cdot 31 = 19 \ $.

Но это не говорит вам, в каком большем диапазоне этот коэффициент усиления 19 все еще будет работать. Даже всего несколько сотен милливольт, и вы уже находитесь в амперах, что вызовет большое падение, например, на \ $ R_7 \ $ — очень значительное падение.

Но, вероятно, задолго до того, как это станет проблемой, ток привода для \ $ Q_5 \ $ будет проблемой. В какой-то момент на отрицательной стороне выхода ток коллектора \ $ Q_5 \ $ будет довольно большим. Допустим, это \ $ 1 \: \ textrm {A} \ $ — просто \ $ — 500 \: \ textrm {mV} \ $ на выходе! Конечно, \ $ R_8 \ $ будет отбрасывать полный \ $ 5 \: \ textrm {V} \ $.Но проблема не в этом. Базе потребуется около \ $ 10 \: \ textrm {mA} \ $, чтобы обеспечить ток коллектора. Может даже больше. Но база будет просто \ $ — 500 \: \ textrm {mV} -5 \: \ textrm {V} -900 \: \ textrm {mV} \ приблизительно -6.4 \: \ textrm {V} \ $. Но чтобы получить требуемый \ $ 10 \: \ textrm {mA} \ $, на \ $ R_6 \ $ должен быть \ $ 15 \: \ textrm {V} \ $. Но так много НИКОГДА нет. Только около \ $ 8.6 \: \ textrm {V} \ $ в этой ситуации. Итак, половина того, что нужно.

Итак, эта трасса просто не может добраться отсюда.С отрицательной стороны, по мере увеличения требований к току нижняя часть просто перейдет в мягкий клип, что означает много искажений. Так что это будет реальное ограничение в схеме.

\ $ R_6 \ $ является серьезным ограничением в этой схеме, касающимся способности выдерживать высокие токи по направлению к отрицательной шине. И это вступит в игру задолго до того, как это сделает один из эмиттерных резисторов.

— как определяется выходное сопротивление операционного усилителя с обратной связью?

У вас есть модель операционного усилителя, включая график gain_bandwidth, который имеет высокое усиление на постоянном токе, а затем, возможно, на 10 Гц? начинает скатываться со сдвигом фаз на 90 градусов.

Теперь вставьте Rout, возможно, 100 Ом или 20 Ом, последовательно с источником напряжения с управляемым напряжением, который представляет собой модель операционного усилителя с высоким коэффициентом усиления. Оооо, я вспоминаю операционный усилитель с UGBW 10 000 Гц и сопротивлением 80 000 Ом, использующий только 1 мкА.

С помощью Rout у вас теперь есть адекватная модель для получения Zout с фазовыми сдвигами и вариациями частоты.

Теперь — измените модель, чтобы она стала ЗАКРЫТЫМ ПЕТЛЕЙ, усиление +1.

Теперь — управляйте моделью с замкнутым контуром с источником тока.

Теперь — поработайте над уравнениями и найдите Vout / Iout при изменении частоты. И вы должны взять с собой всю информацию о фазе.

==========================

А теперь сюрприз.

Падение коэффициента усиления операционного усилителя, фазовый сдвиг на 90 градусов и сосредоточенный компонент Rout в модели ——— приводят к результату INDUCTOR.

================================

Давайте воспользуемся отличным ответом (производным почти в одну строку) сартхака.И сделайте выходное сопротивление open_loop просто резистором Ro. Теперь мы видим:

• Zo = Ro / (1 + A * B), где B — это отношение, равное 1, а A имеет фазовый сдвиг -90 градусов, и A становится очень малым, когда частота приближается к UGBW.

, который становится ИНДУКТИВНЫМ.

По мере увеличения частоты Zo увеличивается точно так же, как индуктивное реактивное сопротивление увеличивается с частотой, при этом сохраняется сдвиг фазы на +90.

======================================

Ради интереса оцените математику или запустите файл.Моделирование переменного тока с шунтированием внешнего конденсатора на землю.

Обратите внимание, что для частот значительно ниже UGBW операционного усилителя, Zo очень близок к чистой катушке индуктивности, таким образом, НЕТ ДЕМПФНИРОВАНИЯ для звонка, создаваемого резонансом внешнего конденсатора.

ВАША ОТВЕТСТВЕННОСТЬ выбрать ДИСКРЕТНЫЙ РЕЗИСТОР, внешний по отношению к кремниевому операционному усилителю, который будет гасить.

Предлагаю вам рассмотреть Rdampen = sqrt (L / C).

Теперь вы можете вычислить L?

Сопротивление | Основные понятия электричества

Схема из предыдущего раздела не очень практична.На самом деле, это может быть довольно опасно строить (прямое соединение полюсов источника напряжения с помощью одного куска провода). Причина, по которой это опасно, заключается в том, что величина электрического тока может быть очень большой в таком коротком замыкании , а выделение энергии может быть очень значительным (обычно в виде тепла). Обычно электрические цепи строятся таким образом, чтобы максимально безопасно использовать высвобождаемую энергию на практике.

Ток, протекающий через нить накала лампы

Одно из практических и популярных применений электрического тока — это электрическое освещение.Самая простая форма электрической лампы — это крошечная металлическая «нить» внутри прозрачной стеклянной колбы, которая накаляется добела («накаливается») тепловой энергией, когда через нее проходит достаточный электрический ток. Как и аккумулятор, он имеет две токопроводящие точки подключения: одна для подачи тока, а другая — для вывода тока. Схема электрической лампы, подключенная к источнику напряжения, выглядит примерно так:

Когда ток проходит через тонкую металлическую нить накала лампы, он встречает большее сопротивление движению, чем обычно в толстом куске провода.Это сопротивление электрическому току зависит от типа материала, его площади поперечного сечения и температуры. Технически он известен как сопротивление . (Можно сказать, что проводники имеют низкое сопротивление, а изоляторы имеют очень высокое сопротивление.) Это сопротивление служит для ограничения количества тока, проходящего через цепь с заданным значением напряжения, подаваемого батареей, по сравнению с «коротким замыканием», когда у нас не было ничего, кроме провода, соединяющего один конец источника напряжения (батареи) с другим.Когда ток движется против сопротивления сопротивления, возникает «трение». Точно так же, как механическое трение, трение, создаваемое током, протекающим против сопротивления, проявляется в виде тепла. Концентрированное сопротивление нити накала лампы приводит к тому, что на нити накала рассеивается относительно большое количество тепловой энергии. Этой тепловой энергии достаточно, чтобы нить накаливания стала раскаленной добела, производя свет, в то время как провода, соединяющие лампу с батареей (которые имеют гораздо меньшее сопротивление), едва ли нагреваются, проводя такое же количество тока.Как и в случае короткого замыкания, если целостность цепи нарушена в любой точке, ток прекращается по всей цепи. Если лампа установлена, это означает, что она перестанет светиться:

Как и раньше, при отсутствии протекания тока весь потенциал (напряжение) батареи доступен через разрыв, ожидая возможности соединения, чтобы перемыть этот разрыв и позволить току снова течь. Это состояние известно как разрыв цепи , когда разрыв цепи предотвращает ток повсюду.Все, что требуется, — это один разрыв цепи, чтобы «разомкнуть» цепь. После повторного подключения любых разрывов и восстановления непрерывности цепи она называется замкнутой цепью , .

Основа для переключения ламп

То, что мы видим здесь, является основой для включения и выключения ламп с помощью дистанционных выключателей. Поскольку любой разрыв непрерывности цепи приводит к прекращению тока по всей цепи, мы можем использовать устройство, предназначенное для преднамеренного разрыва этой непрерывности (так называемый переключатель ), установленное в любом удобном месте, к которому мы можем провести провода, для управления протекание тока в цепи:

Таким образом выключатель, установленный на стене дома, может управлять лампой, установленной в длинном коридоре или даже в другой комнате, вдали от выключателя.Сам переключатель состоит из пары проводящих контактов (обычно сделанных из какого-либо металла), соединенных механическим рычажным приводом или кнопкой. Когда контакты соприкасаются друг с другом, ток может течь от одного к другому, и устанавливается непрерывность цепи. Когда контакты разделены, ток от одного к другому предотвращается воздушной изоляцией между ними, и непрерывность цепи нарушается.

Рубильник

Пожалуй, лучший вид переключателя, который можно показать для иллюстрации основного принципа, — это «ножевой» переключатель:

Рубильник — это не что иное, как токопроводящий рычаг, свободно поворачивающийся на шарнире, вступающий в физический контакт с одной или несколькими неподвижными точками контакта, которые также являются токопроводящими.Переключатель, показанный на приведенном выше рисунке, построен на фарфоровой основе (отличный изоляционный материал) с использованием меди (отличный проводник) для «лезвий» и точек контакта. Ручка сделана из пластика, чтобы изолировать руку оператора от токопроводящего лезвия переключателя при его открытии или закрытии. Вот еще один тип рубильника, с двумя неподвижными контактами вместо одного:

Конкретный рубильник, показанный здесь, имеет одно «лезвие», но два неподвижных контакта, что означает, что он может замыкать или размыкать более одной цепи.На данный момент это не так важно, чтобы знать, просто базовая концепция того, что такое переключатель и как он работает. Рубильные переключатели отлично подходят для иллюстрации основного принципа работы переключателя, но они представляют определенные проблемы безопасности при использовании в электрических цепях большой мощности. Открытые проводники рубильника делают случайный контакт с цепью, и любая искра, которая может возникнуть между движущимся ножом и неподвижным контактом, может воспламенить любые находящиеся поблизости горючие материалы.Большинство современных конструкций переключателей имеют подвижные проводники и точки контакта, закрытые внутри изолирующим корпусом, чтобы уменьшить эти опасности. Фотография нескольких современных типов переключателей показывает, что механизмы переключения гораздо более скрыты, чем в конструкции ножа:

Открытые и закрытые цепи

В соответствии с терминологией «разомкнутой» и «замкнутой» цепей, переключатель, который устанавливает контакт от одной клеммы подключения к другой (пример: рубильник с лезвием, полностью касающимся неподвижной точки контакта), обеспечивает непрерывность подачи тока в протекает и называется переключателем закрыто .И наоборот, выключатель, который нарушает целостность цепи (пример: рубильник с лезвием , не касающимся неподвижной точки контакта), не пропускает ток и называется выключателем с разомкнутым контактом . Эта терминология часто сбивает с толку новичков, изучающих электронику, потому что слова «открытый» и «закрытый» обычно понимаются в контексте двери, где «открытый» приравнивается к свободному проходу, а «закрытый» — к блокировке. В случае электрических переключателей эти термины имеют противоположное значение: «разомкнутый» означает отсутствие потока, в то время как «замкнутый» означает свободное прохождение электрического тока.

ОБЗОР:

• Сопротивление — это мера сопротивления электрическому току.
• Короткое замыкание представляет собой электрическую цепь, оказывающую небольшое сопротивление току или не имеющее его. Короткие замыкания опасны для источников питания высокого напряжения, поскольку возникающие высокие токи могут вызвать выделение большого количества тепловой энергии.
• Разрыв цепи — это цепь, в которой непрерывность была нарушена из-за прерывания пути прохождения тока.
• Замкнутая цепь — это замкнутая цепь с хорошей непрерывностью на всем протяжении.
• Устройство, предназначенное для размыкания или замыкания цепи в контролируемых условиях, называется переключателем .
• Термины «разомкнут», и «замкнут». относятся как к переключателям, так и ко всем цепям. Открытый переключатель — это переключатель без непрерывности: ток не может течь через него. Замкнутый переключатель — это переключатель, который обеспечивает прямой (с низким сопротивлением) путь для прохождения тока.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Попробуйте наш калькулятор сопротивления в разделе «Инструменты » .

Обрыв и короткое замыкание

Ultimate Electronics: практическое проектирование и анализ схем

Особое поведение при двух крайностях сопротивления: нуле и бесконечности. Читать 4 мин

Обрыв цепи и короткое замыкание — два специальных термина, которые обозначают противоположные крайние значения числовой линии сопротивления.

Мы можем посмотреть на схему, посмотрев на любую пару открытых клемм:

В контексте любых двух выводов цепи:

Короткое замыкание означает, что две клеммы соединены извне с сопротивлением R = 0 , так же, как идеальный провод. Это означает, что для любого значения тока существует нулевая разница напряжений. (Обратите внимание, что настоящие провода имеют ненулевое сопротивление!)

Разрыв цепи означает, что две клеммы являются точками, внешне отключены , что эквивалентно сопротивлению R = ∞ .Это означает, что между двумя выводами может течь нулевой ток, независимо от разницы напряжений. (Обратите внимание, что очень высокое напряжение может вызвать протекание дуги тока даже через большие воздушные или вакуумные зазоры!)

Концепция рассмотрения двух выводов цепи и изучения поведения этих двух крайностей является мощной.

Как в теории, так и на практике слово «внешне» не имеет особого значения. Это произвольная граница, отделяющая «исходное» поведение схемы от нового поведения, когда мы вносим определенные изменения в любую пару узлов.Эта искусственная граница рассматривает остальную часть схемы, внутренние части черного ящика, как неизмененные. Сделав это предположение, мы можем сделать только одно небольшое изменение вне черного ящика и увидеть его влияние на черный ящик.

Идеальный вольтметр на обрыв. Обрыв цепи — это ограничивающее приближение для реального вольтметра, который будет иметь некоторое большое (но не бесконечное) сопротивление.

Идеальный амперметр — короткозамкнутый. Короткое замыкание — это ограничивающее приближение для реального амперметра, который будет иметь небольшое (но не нулевое) сопротивление.

Подробнее см. В разделе «Мультиметры и измерения».

Подобно тому, как вольтметр и амперметр измеряют, подключая два щупа к цепи, теоретический анализ часто выполняется, рассматривая только два узла цепи.

Обрыв и короткое замыкание обеспечивают две полезные точки на кривой V-I.

В частности:

• Напряжение разомкнутой цепи — это разность напряжений, измеренная между двумя клеммами, когда ток не подается и не подается.
• Ток короткого замыкания — это ток, который протекает, когда клеммы вынуждены иметь нулевую разность напряжений.

Мы будем использовать эти два значения в эквивалентных схемах Thevenin и Norton Equivalent Circuits.

На практике мы хотели бы, чтобы схемы, которые мы строим, выдерживали как нормальные условия, для которых они предназначены, так и некоторые необычные условия, которые случаются время от времени, но не должны приводить к необратимым повреждениям.

Обрыв цепи случается даже тогда, когда он нежелателен.Например, всякий раз, когда что-то отключается или отключается, у нас возникает состояние разомкнутой цепи.

Короткие замыкания случаются даже тогда, когда они нежелательны. Например, если разъем на мгновение закорачивает между двумя клеммами при установке или крошечная металлическая стружка оказывается в неправильном месте, мы имеем дело с коротким замыканием.

По возможности, мы должны спроектировать так, чтобы обрыв и короткое замыкание происходили в различных местах в цепи, особенно на любых открытых входах и выходах.Мы должны проектировать так, чтобы любые отказы были временными и / или устраняемыми, например, с автоматическим выключателем.

Преднамеренное R = 0 Ом резисторы (короткое замыкание) иногда добавляются к печатной плате, потому что разработчик хочет гибкости для изменения значения без необходимости перепроектировать печатную плату позже, если они хотят добавить некоторое ненулевое последовательное сопротивление (или другой последовательный компонент) в будущем .

Точно так же иногда добавляются преднамеренные перемычки (разомкнутая цепь), потому что разработчик хочет гибкости для подключения секции позже, возможно, для добавления параллельного сопротивления.

Оба они позволяют гибко вносить изменения, разделяя при этом одни и те же производственные накладные расходы. Это снижает затраты на единицу и позволяет избежать дорогостоящих затрат времени на редизайн.

В следующем разделе, Эквивалентные схемы Thevenin и Norton Equivalent Circuits, мы увидим, как двухконтактную концепцию можно применить для упрощенного приближения того, что находится в «схеме черного ящика», помеченной выше.