Основные задачи теории электрических цепей 

     Каждый инженер должен хорошо понимать, что для того чтобы рассчитать электрическую цепь, нужно сначала составить ее упрощенную модель. Почему упрощенную? А потому, что все факторы учесть невозможно, но нужно учитывать самые существенные из них. В теории электрических цепей чаще всего нужно рассчитывать неизвестные токи и напряжения, а также неизвестные номиналы (значения) радиодеталей. 

     Теория цепей имеет два направления:

• анализ электрических цепей
• синтез (создания новых) электрических цепей.

     При анализе электрической цепи, ее топология (схема), как правило, нам известна. В большинстве случаев известны даже номиналы всех электронных компонентов цепи, но не всегда. И наша задача рассчитать все (или часть) токов и напряжений. Если неизвестны параметры каких-то компонентов цепи, то их нужно рассчитать. Со всеми этими задачами справиться можно, если хорошо владеть методиками расчета электрических цепей.

Рис.1 Пример электрической цепи, которую нужно проанализировать

     Синтез электрических цепей задача более сложная и неоднозначная. При создания новой цепи мы еще не знаем с каких элементов она будет состоять, какие у них номиналы и как эти элементы будут соеденены между собой (мы не знаим  топологии). Более того, иногда (очень редко) мы даже не знаем можно ли при даном техническом уровне ее вообще реализовать :) Чаще всего решений построения цепи может быть очень-много (нас ограничивает только наша фантазия и знания). Между многими решениями мы выбираем то, которое больше всего подходит нам по финансам, элементной базе, массе и габаритам.  Реже всего решений может вообще не быть (если принципы роботы нашей цепи нарушают фундаментальные законы физики, а мы все же пытаемся ее создать =)).

     Для нас цепь, которую мы синтезируем, как чорный ящик, знаем что поступает на вход цепи, знаем что должно быть на выходе, а что происходить внутри пока неизвестно. Но и задачи синтеза в большинства случаев, при наличии смекалки, вполне выполнимы.

     Рис. 2 Модель єлектрической схемы которую нужно синтезировать (создать)

     Задачи синтеза электрических цепей значительно упрощаются если использовать схемный подход. Например, во многих зарубежных компаниях-бренадах электроники есть своя база (или банк, называйте как хотите) схемотехнических решений. Таких решений может быть очень много (вполоть до нескольких миллионов). И вы, например, как сотрудник такой компании имеете к ним доступ. Таким образом вам, в большинстве случаев, ненадо ничего нового придумывать, вы используете уже готовые схемные решения (и методики расчета к ним), естественно коректируете расчеты под вашу задачу, если нужно объединяете несколько уже готовых схемотехнических решений, и успешно этим самым синтезируете новую электрическую цепь для ваших нужд. К сожалению, компании стран СНГ редко используют даную методику.

   При синтезе цыфрових логических схем используют уже хорошо наработаные методы дискретной математики (булевая алгебра, минимизация логических функций и т.д.). 

      При синтезе аналоговых цепей используют два направления синтеза:

1) по известным операторным функциям, по Z(p) для двухполюсников и по передаточной функции для четырехполюсников;

2) по временным характеристикам, т.е. по известному временному отклику системы при воздействии импульса, обычно прямоугольной формы.

     На этом остановим наш обзор задач, которые выполняет теория электрических цепей. Я думаю вы уже и так поняли с какими сложностями сталкиваются разработчики электроники, перед тем как порадовать нас новыми изделиями ( айпадами, ноутбуками, смартфонами, телевизорами ....:)). Электроника сложная наука, но она дает удивительные плоды.

Автор статьи ЗЛОЙ АДМИН ЛОГАРИФМ (Андриенко А. Ю., allekss9@yandex.ru). Автор статьи разрешает ее копирование и размещение на других интернет ресурсах при условии, что он будет указан, как автор статьи (будет указана его фамилия и инициалы) и после статьи будет дана ссылка на наш сайт allekss9.narod.ru. Копирайтинг с комерческой целью запрещен автором.