Κυκλώματα - ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης

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Παρέχουν την ηλεκτρική ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία του κυκλώματος. Ηλεκτρικές πηγές Πηγές Στοιχεία των ηλεκτρικών κυκλωμάτων Ανεξάρτητες πηγές Εξαρτημένες πηγές

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Πολυτεχνείο Κρήτης ΗΜΜΥ - Βασική Θεωρία Κυκλωμάτων 2ου εξαμήνου

Transcript of Κυκλώματα - ΗΜΜΥ Πολυτεχνείο Κρήτης

  • .

  • ()

    , .

    DC .

    .

    vs(t)=0

    .

    1. (voltage source)

    : .

  • v

    i

    0

    voltage

    source

    vs

    +

    vs-

    is

    +-

    i-v .

  • , .

    DC .

    .

    is(t)=0

    o.

    2. (current source)

    : .

  • v

    i

    0

    current

    sourceis

    +

    vs-

    is

    i-v .

  • .

    =

    =

    gm=

    rm=

    .

    i1

  • .

    .

    .

    ()

  • 1 2 1 2f x x f x f x

    f ax a f x

    (linear function): +

    (homogeneous function):

    (additive function):

  • v t R i t (linear), (time invariant):

    v t R i i t

    v t R t i t

    v t R i,t i t

    - (non-linear), (time-varying):

    (time-varying):

    - (non-linear):

    v, i: .

  • v

    i

    +

    v

    -

    i

    0 v

    i

    0

    diode ideal

    diode

    v

    i

    0

    tunnel

    diode

    +

    v

    -

    inegative

    slope

    1

    qv t

    kTsi t I e

    ,

    .

    : - .

    (short-circuit).

    v

    i

    0v

    i

    0v

    i

    slope=tan=1/R

    0

    (open-circuit).

    (characteristics) -V:

    dvr =di

    (dynamic resistance):

  • - .

    - .

  • (bilateral) i-v

    (0,0) (v, i)

    (-v, -i).

    .

    - /

    .

    : ,

    .

    ( ): .

  • (capacitors)

    ( ) ( )dq

    q t C v t Cdv

    0

    1( ) 0

    tdq t dvi t i C v t v i d

    d t d t C

    v(0) = = & v(t) = +

    i(t) , v(t) :

    v(t) .

    , : C v(0)

    .

    : q v.

    - : q-v .

    : q-v

    .

    (capacitance):

    S=1/C: (elastance) v, i: .

  • i(0)

    L

    (inductors)

    ( ) ( )d

    t = L i t L=di

    0

    1( ) 0

    td d iv= v L i t i v d

    d t d t L

    i(0) = =

    i(t) = +

    v(t) , i(t) :

    i(t) .

    .

    , :

    : i.

    =1/L:

    (reciprocal inductance)

    (inductance):

    v, i: .

  • (hysteresis)

    i

    0

    - : -i .

    : -i

    .

  • : .

    v, i: .

  • o

    t

    ot

    p t v t i t E t ,t v i d

    to t

    &

    ( ).

    .

    o

    t t

    o o o

    - t

    E(t)= v() i()d = E(t )+ v() i()d E(t )+E t ,t

    :

  • (port) :

    ()

    .

  • (equivalent one-ports) =

    -.

    2

    (one-port) :

  • (passive) (

    ) : E(t)0 t

    . 1 3 i-v

    [: R0 & p(t) = v(t) x i(t) 0 t]

    : (active)

    t : (t)

  • / :

    (range) : , , ,

    ,

    ,

    .

  • :

    Ohm

    Kirchhoff

  • Georg Simon Ohm 1827:

    ( )

    .

    v(t) = R i(t) R

    Ohm

    v, i R

    ( ), Ohm ().

    , :

    v(t)

    i(t)

    (.. ).

    http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/d/de/OhmsLaw.svg

  • :

    v(t)R =

    i(t)

    v(t) = R i(t) , R =

    ( -

    ):

    :

    - - (.

    ) :

    v(t) = R(i) i(t) , R i

    v(t)

    i(t)

    http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/d/de/OhmsLaw.svg

  • 1848 Gustav Kirchhoff 2

    :

    Kirchhoff

  • Kirchhoff (KCL):

    ,

    , .

    O KCL t.

    O KCL :

    -, ,

    .

    KCL .

  • KCL :

    1.

    .

    2. :

    +

    -

    .

  • Kirchhoff (KCL).

    1:

    2:

    ( t)

    ( t) o:

    (node equations)

  • Kirchhoff (KVL):

    (loop) .

    O KVL t.

    O KVL :

    -, ,

    .

  • KVL :

    1. .

    2. .

    3. :

    +

    -

    .

  • Kirchhoff (KVL).

    : :

    ( t) ( t)

    o: (loop equations)

  • Kirchhoff:

    .

    :

    , ,

    .

  • v(t)

    i(t) (

    )

    v(t) R:

    : -v(t)

    i(t)

    +

    -

    v(t)

    i(t) (

    )

    i(t) R:

    :

    -i(t)

    v(t)

    http://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/d/de/OhmsLaw.svghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/d/de/OhmsLaw.svghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/d/de/OhmsLaw.svghttp://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/d/de/OhmsLaw.svg

  • 1 1 2

    2 3 4

    3 5 6 2

    0

    0

    0

    E V V

    V V V

    V V V E

    Ohm KCL KVL:

    1. KVL: :

    1E

    5V

    1R

    6R

    5R

    3R

    2R 4R

    2E

    6V

    4V

    1V

    2V

    3V++ +

    +

    +

    +

    1

    2

    5

    3

    4 2. KCL:

    1 3 4 2

    3 1 5

    4 5 2

    0

    0

    0

    I I I I

    I I I

    I I I

    3. Ohm:

    1 1 1 2 3 2 3 4 3

    4 5 4 5 2 5 6 2 6

    , , ,

    , ,

    V I R V I R V I R

    V I R V I R V I R

    4. 1, 2 R1, R2, R6 V1, V2, V3, V4, V5, V6 1,

    2, 3, 4, 5 (1), (2) (3).

    (1)

    (2)

    (3)

  • Tellegen

    1

    ( ) ( ) 0n

    j j

    j

    v t i t

    n ,

    t:

    :

    vj j (j=1,2,..n),

    ij j (j=1,2,..n),

    vj ij (j=1,2,..n)

    KVL KCL, .

  • ,

    .

    :

    -, ,

    .

    Tellegen:

  • Tellegen:

    v1=2V, v2= -1V, v3=1V, v4=4V, v5= -3V

    i1=1A, i2=1A, i3= -3A, i4=2A, i5=2A

    :

    KVL: v1+v2=v3 v4+v5=v3

    KCL: i1=i2, i4=i5, -i1-i3-i5=0 i2+i3+i4=0

    KVL KCL:

    Tellegen:

    5

    1

    ( ) ( ) 2 1 3 8 6 0j jj

    v t i t

    :

  • Kirchhoff = :

    ,

    Kirchhoff,

    .

    = (variables) .

  • Kirchhoff

    + i-v

  • -

    :

    1o s o

    s

    v V R i i I vR

    i-v

    -

    .

    -

    +

    v

    Io=Vo/Rs

  • -

    .

    - :

    1

    m

    k

    k

    v v

    1 2 mi i i ... i

    :

    :

  • si i

    1

    m

    k

    k

    i i

    1 2 mv v v ... v

    ie

    s

    - v +

    is

    if e0 then v=e

    else v=0

    :

    :

    :

    :

    e = A x sin(t) t

    v

    0

    e D

    - v +

  • sv e

    ie

    s

    - v +

    is

    :

    :

  • i=i1+i2

    v=e1+i1r1=e2+i2r2

    v=v1+v2

    i=i1+v1 / r2=i2+v2 / r1

    - :

    - :

  • :

    nRRRR ......21

    nRRRR

    1......

    111

    21

    :

    :

    i

    iR

    G1

    : nGGGG ......21

    (conductance)

  • 1 2

    1 1 1 1

    nC C C C

    1 2 nC C C C

    :

    1

    0 0n

    k

    k

    v v

    :

    :

    : 1 20 0 0 0nv v v ... v

    1

    1

    0

    0

    n

    k k

    kn

    k

    k

    C v

    v

    C

    :

    :

    C1 C2 Cn

    iv(t)

    + -v1 + -v2 + -vn

    + -

    C

    i

    v(t)+

    -CC1 C2 Cn

    i1 i2 in

  • nLLLL

    1......

    111

    21

    :

    1

    n

    k

    k

    L L

    1

    1

    0

    0

    n

    k k

    k

    n

    k

    k

    L i

    i

    L

    :

    : 10 0 0ni i ... i

    :

    :

    1

    0 0n

    k

    k

    i i

    :

    L1 L2 Ln

    + -v1 + -v2 + -vn

    i v(t)+ -

    L

    L1 L2 Ln

    i1 i2 in

    i

    v(t)+

    -L

  • (bridge)

    : i1=i2=ib/2 i3=i4=ib/2 i5=0

    (ladder network)

    Vo

    ( Kirchhoff)