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網(wǎng)絡(luò)理論促進(jìn)更好的PCB設(shè)計和開發(fā)
解決電路和網(wǎng)絡(luò)問題的研究稱為網(wǎng)絡(luò)理論。網(wǎng)絡(luò)理論概念對于網(wǎng)絡(luò)分析至關(guān)重要，這對PCB傳輸線和配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計至關(guān)重要。您需要掌握電路和網(wǎng)絡(luò)組件的基礎(chǔ)知識才能掌握網(wǎng)絡(luò)分析。
網(wǎng)絡(luò)概念的知識對于確保簡化PCB制造流程也至關(guān)重要。以下是我們將在本文中討論的一些網(wǎng)絡(luò)理論的核心概念：
1 電氣網(wǎng)絡(luò)和電路有什么區(qū)別？
1.1 電網(wǎng)
1.2 電路
1.3 網(wǎng)元類型
1.4 有源和無源元件
1.5 線性和非線性元素
1.6 雙邊和單方面要素
2 網(wǎng)絡(luò)理論術(shù)語
3 串聯(lián)和并聯(lián)電路
4 基爾霍夫定律是什么？
5 什么是網(wǎng)絡(luò)定理？
5.1 特勒根定理
5.2 戴維南定理
5.3 諾頓定理
5.4 疊加定理
6 網(wǎng)絡(luò)分析有哪些不同類型？
6.1 節(jié)點分析
6.2 網(wǎng)格分析
6.3 電路中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?span>
7 網(wǎng)絡(luò)分析中的網(wǎng)絡(luò)圖是什么？
電網(wǎng)和電路之間有什么區(qū)別？
網(wǎng)絡(luò)和電路之間的主要區(qū)別在于，網(wǎng)絡(luò)不需要閉合的電流路徑，電路不需要。
電網(wǎng)
電網(wǎng)包括互連的電路元件，該電路元件包括電容器，電阻器，電感器和開關(guān)。
電路
電路包括閉合路徑，以促進(jìn)來自提供電流或電壓的電源的電子流動。同樣，電路元件可以串聯(lián)或并聯(lián)連接，也可以串聯(lián)或并聯(lián)組合。電路是網(wǎng)絡(luò)的子集。
網(wǎng)元類型
您可以根據(jù)各種參數(shù)將網(wǎng)絡(luò)元素分為不同的類型：
主動和被動元素
線性和非線性元素
雙邊和單方面要素
主動和被動元素
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)元素需要電源來運行時，它被稱為活動元素。示例包括微處理器，運算放大器等。無源組件是那些不能由其他信號控制并且可以吸收或存儲能量的組件。示例包括電阻器，電感器和電容器。
線性和非線性元素
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)元素顯示電壓和電流之間的線性關(guān)系時，它們稱為線性元素。這些包括電容器，電感器和電阻器。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的元素在電壓和電流之間不顯示線性關(guān)系時，它們被稱為非線性元素。這些包括二極管，晶體管等。
雙邊和單方面要素
在此，根據(jù)流過這些元件的電流方向?qū)W(wǎng)絡(luò)元件進(jìn)行分類。
單邊和雙邊要素
單邊元件允許電流單向流動。它們在兩個方向上提供不同的阻抗。雙向元件允許電流在兩個方向上流動，并在電流的兩個方向上提供相同的阻抗。這些組件包括電容器，電阻器和電感器。
網(wǎng)絡(luò)理論術(shù)語
這是網(wǎng)絡(luò)理論的核心術(shù)語列表：
電流–電荷流動的時間率稱為電流，用安培（庫侖/秒）為單位的“ I”表示。
電子電流從電源的負(fù)極流向正極。這是通過自由電子的運動獲得的。
常規(guī)電流從電源的正極流向負(fù)極，并由自由正電荷的運動產(chǎn)生。
電壓–導(dǎo)致電荷流動的電動勢稱為電壓。用“ V”表示，以伏特為單位
電抗是交流電路中電容和電感的組合。這用X表示，倒數(shù)（1 / X）是電納（b）。
阻抗是交流電中電感和電容的總和，用Z表示。該逆數(shù)（1 / Z）稱為導(dǎo)納Y。
電阻在由R表示電阻（1 / R）的倒數(shù)的電路是由電導(dǎo)G.表示
電容的電網(wǎng)絡(luò)被表示為C.
電網(wǎng)中的電感用L表示。
歐姆定律
歐姆定律指出，通過兩點之間的導(dǎo)體的電流與兩點之間的電壓成正比。
R = V / I，其中R是稱為電阻的比例常數(shù)。V表示電壓，I表示電流。
串聯(lián)和并聯(lián)電路
網(wǎng)絡(luò)的最基本類型是串聯(lián)或并聯(lián)。對于串聯(lián)電路，總電阻/阻抗是電阻或阻抗的總和。同樣，在并聯(lián)電路中，所得等效電阻器（1 / R）的倒數(shù)等于并聯(lián)連接的電阻的倒數(shù)之和（1 / R = 1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3…）。
在串聯(lián)電路中，電壓是每個網(wǎng)絡(luò)元件上的電壓之和，而每個元件上的電流是相同的。當(dāng)考慮并聯(lián)電路時，每個網(wǎng)絡(luò)元件上的電壓均保持不變，而電流與每個電路的電阻/阻抗成反比。
電感器在阻抗和電壓方面遵循與電阻器相同的原理，即串聯(lián)電感器的（L = L1 + L2 + L3…）。對于并聯(lián)電容器，（C = C1 + C2 + C3）。
串聯(lián)電路和并聯(lián)電路
基爾霍夫定律是什么？
基爾霍夫的電路定律處理電路中電流和電壓之間的關(guān)系。
基爾霍夫的第一定律（也稱為基爾霍夫電流定律）指出，電路節(jié)點處的電流總和等于零。
基爾霍夫第二定律指出，環(huán)路周圍的電壓總和等于零。
基爾霍夫第一定律和基爾霍夫第二定律
什么是網(wǎng)絡(luò)定理？
網(wǎng)絡(luò)定理是一個可證明的陳述，可以用于求解電路的電壓和電流。以下是一些常用的網(wǎng)絡(luò)定理：
特勒根定理
特勒根定理指出，只要網(wǎng)絡(luò)還符合基爾霍夫定律，網(wǎng)絡(luò)中所有分支的功率總和就等于零。對于具有b個分支的網(wǎng)絡(luò)：
特勒根定理
這廣泛適用于各種問題，并且對每種類型的網(wǎng)絡(luò)元素都適用-被動，主動，線性和非線性。
特溫寧定理
塞維南定理指出，電路中的任何網(wǎng)絡(luò)元素集都可以由連接到負(fù)載的單個電壓源和串聯(lián)電阻代替。通過分支開路確定相應(yīng)的電壓，并且在電阻情況下通過短路所有電壓源來計算。
特維寧等效電路
諾頓定理
諾頓定理指出，任何一組網(wǎng)絡(luò)元素都可以由單獨的電流源和并聯(lián)電阻表示。您可以通過使支路短路來計算相應(yīng)的電流。同樣，您可以通過短路任何電壓源來確定電阻值。
諾頓等效電路
疊加定理
疊加使您可以通過分別考慮每個電流或電壓源并匯總結(jié)果來找到解決方案。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)包含多個電流或電壓源時，這很有用。為了單獨考慮每個電源，將其他現(xiàn)有電壓源短路，將電流源設(shè)置為開路。
網(wǎng)絡(luò)分析有哪些不同類型？
網(wǎng)絡(luò)分析是一種用于數(shù)學(xué)分析網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)化方法。這對于工程師解決具有多個組件配置以及電源和電壓源的電路很有用。此外，執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)分析使設(shè)計人員可以消除電路效率低下的問題，并簡化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。這需要對網(wǎng)絡(luò)理論概念有強(qiáng)大的命令。您還可以實施網(wǎng)絡(luò)分析，以簡化電路中的網(wǎng)絡(luò)縮減技術(shù)，這是使電路的尺寸和復(fù)雜性最小化所必需的。
以下是一些網(wǎng)絡(luò)分析方法：
節(jié)點分析
節(jié)點分析是一種使用基爾霍夫第一定律分析電路的方法。您可以將節(jié)點電壓定義為節(jié)點分析中的變量以找到解決方案。這些是執(zhí)行節(jié)點分析的步驟：
為每個節(jié)點分配電壓，例如V1，V2等。
計算每個分支中的電流，例如從節(jié)點1到節(jié)點2，將電阻表示為R12，將分支中的電流計算為I12 =（V1-V2）/ R12
在每個節(jié)點上應(yīng)用基爾霍夫的第一定律
求解結(jié)果方程，得到每個節(jié)點的電壓
網(wǎng)格分析
網(wǎng)格分析是一種在網(wǎng)絡(luò)分析中用于計算平面電路中電流的方法。您可以在沒有縱橫交錯連接的平面上描繪平面電路。進(jìn)行網(wǎng)格分析的步驟如下：
為網(wǎng)絡(luò)中的每個閉環(huán)分配網(wǎng)格或回路電流
將基爾霍夫第二定律應(yīng)用于每個循環(huán)
求解結(jié)果方程，以確定環(huán)路電流，然后確定網(wǎng)絡(luò)電壓
電路中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?span>
網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫请娐返膱D形表示，可用于分析復(fù)雜的電路。它也被稱為圖論，并且是網(wǎng)絡(luò)理論的組成部分。
網(wǎng)絡(luò)分析中的網(wǎng)絡(luò)圖是什么？
網(wǎng)絡(luò)圖包括一組通過分支連接的節(jié)點，一個節(jié)點是兩個或多個分支的交點。另外，您可以將分支定義為連接兩個單獨節(jié)點的線段。
通過將無源元件和電壓源互換短路，可以將所有電路或網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為等效圖形。您還需要將電流源與開路互換。因此，網(wǎng)絡(luò)圖中的線段要么代表電路的電壓源，要么代表無源元件。
網(wǎng)絡(luò)理論概念對于PCB設(shè)計至關(guān)重要。有抱負(fù)的PCB設(shè)計師，甚至是資深專家，都需要對網(wǎng)絡(luò)理論有充分的了解，才能設(shè)計出高效的網(wǎng)絡(luò)和PCB。