Соединение элементов в цепи переменного напряжения и тока

Всем доброго времени суток! В прошлой статье я рассказал о воздействии переменного напряжения на элементы цепи (сопротивление, индуктивность и ёмкость) и воздействие этих элементов на напряжение, ток и мощность. В данной статье я расскажу о последовательном и параллельном соединении элементов цепи и воздействии на такие цепи переменного напряжения и тока.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Последовательное соединение элементов цепи при переменном напряжении

Начнём с последовательного соединения сопротивления R, индуктивности L и ёмкости C и рассмотрим воздействие на неё переменного напряжения с частотой ω.

Последовательное соединение элементов цепи.

В данной цепи входное переменное напряжение U в соответствии со вторым законом Кирхгофа будет равно алгебраической сумме переменных напряжений на отдельных элементах

где U_R, U_L, U_C – напряжение на элементах цепи, сопротивлении R, индуктивности L и ёмкости С, соответственно,

I_m­ – амплитудное значение переменного тока.

Графическое изображение напряжений и токов на последовательно соединённых элементах цепи представлено ниже

Напряжения и токи при последовательном соединении.

Итоговое выражение является тригонометрической формой записи второго закона Кирхгофа для мгновенных напряжений и его можно переписать в виде

где R – активное сопротивление,

Х – реактивное сопротивление.

Значение активного сопротивления R всегда только положительно, а реактивное сопротивление Х может принимать, как положительное значение Х > 0, тогда оно имеет индуктивный характер, так и отрицательное значение X < 0, в этом случае реактивное сопротивление имеет

ёмкостный характер.

В случае же нулевого значения реактивного сопротивления, имеет место резонанс напряжений

В этом случае сопротивление цепи представлено только активной нагрузкой R, а следовательно сдвиг фаз между напряжением и током будет нулевым.

При расчётах нас интересует не столько ток и напряжение на отдельных элементах, сколько ток и напряжение всей цепи. Для этого продолжим преобразовывать напряжение

где Z – полное сопротивление цепи,

ψ – разность фаз между напряжением и током.

Таким образом, амплитудное значение напряжения U_m и амплитудное значение тока I_m связаны между собой следующим соотношением

где U_m­ – амплитудное значение переменного напряжения,

I_m­ – амплитудное значение переменного тока,

Z – полное сопротивление цепи.

Параллельное соединение элементов цепи при переменном напряжении

Теперь рассмотрим параллельное соединение элементов цепи (сопротивления, индуктивности и ёмкости) и прохождение по ним переменного тока.

Параллельно соединение элементов цепи.

Подадим на вход такой цепи переменное напряжение U, тогда электрический ток в цепи I, в соответствии с первым законом Кирхгофа, будет равняться алгебраической суммы токов проходящей через элементы цепи

I_R, I_L, I_C – токи в элементах цепи, сопротивлении R, индуктивности L и ёмкости С, соответственно,

U_m­ – амплитудное значение переменного тока.

Графическое изображение напряжений и токов в параллельно соединённых элементах цепи представлено ниже

Напряжение и токи при параллельном соединении.

Аналогично второму закону Кирхгофа, для первого закона также существует тригонометрическая форма записи, которая соответствует получившемуся выражению. Выполним ещё одно преобразование данного выражения

где g – активная проводимость, b – реактивная проводимость.

Как видно из формулы, реактивная проводимость может быть положительной b > 0, тогда она имеет индуктивный характер, а может быть отрицательной b < 0, тогда реактивная проводимость имеет ёмкостный характер. А активная проводимость может быть только положительной.

Отдельный случай представляет собой реактивная проводимость равная нулю, то есть в этом случае проводимость индуктивности и ёмкости одинаковы

Такой случай называется резонансом токов, в этом случае общая проводимость будет определяться только активной проводимостью, а сдвиг фаз между напряжением и током в цепи будет нулевым.

Определим зависимость между напряжением и силой тока в параллельной цепи

где y – полная проводимость,

ψ – разность фаз между напряжением и током в цепи.

Тогда зависимость между напряжением и током в цепи с параллельно соединёнными элементами будет иметь вид

где U_m­ – амплитудное значение переменного напряжения,

I_m­ – амплитудное значение переменного тока,

y – полная проводимость цепи.

Чему равна мощность в цепи при синусоидальном напряжении?

Мощность является основной энергетической характеристикой, поэтому рассмотрим мощность в цепи переменного напряжения. Мгновенная мощность в цепи будет равна

Как видно из получившегося выражения, мгновенная мощность состоит из постоянной составляющей UIcos(φ) и переменной составляющей UIcos(2ωt – φ), изменяющейся с удвоенной частотой по сравнению с частотой напряжения (тока).

Теперь определим среднее значение мощности за период или активную мощность, которая будет равна

где U – действующее значение переменного напряжения,

I – действующее значение переменного тока,

cos(φ) – коэффициент мощности.

Таким образом, активная мощность в цепи переменного напряжения (тока), равна произведению действующих значений напряжения и тока на коэффициент мощности.

При разработке и проектировании цепей переменного напряжения стараются сделать коэффициент мощности как можно больше, в идеале должен быть равен единице cos(φ) = 1. При небольших значениях данного коэффициента для создания в цепи необходимой мощности Р необходимо повышать величину напряжения U (тока I).

Теория это хорошо, но необходимо отрабатывать это всё практически ПОПРОБЫВАТЬ МОЖНО ЗДЕСЬ

Параллельное соединение элементов

Эквивалентное замещение параллельно соединенных резисторов.

Ток в неразветвленной части цепи равен алгебраической сумме токов в ветвях.

При параллельном соединении сопротивление рассчитывается по формуле:

Эта формула показывает, что эквивалентная проводимость параллельной цепи равна сумме проводимостей отдельных ветвей цепи, имеющих размерность ( )

При параллельном соединении конденсаторов напряжение, приложенное к конденсаторам, одинаково.

Напряжение на каждом конденсаторе будет постоянное.

Таким образом, эквивалентная емкость конденсаторов при параллельном соединении равна сумме емкостей отдельных конденсаторов

.

При параллельном соединении одинаковых n конденсаторов ёмкостью , эквивалентная ёмкость:

= n .

Смешанное соединение сопротивлений

Сначала находим сопротивление параллельной цепи, а затем суммируем с сопротивлением последовательной части цепи.

,

где — эквивалентное сопротивление цепи.

Затем, находим напряжение между узлами С и B.

Затем определяем токи в параллельных ветвях:

; ; .

Эквивалентные преобразования резистивных элементов, соединенных треугольником и звездой.

Если при смешанном соединении резистивных элементов не удается определить эквивалентное резистивное сопротивление, то необходимо эквивалентное преобразование таких цепей. Примером упрощения расчетов служит преобразования мостовой схемы соединения резистивных элементов:

Треугольник

Звезда

После замены треугольника ABC с резисторами эквивалентной звездой ABC с резисторами , всю цепь можно рассматривать как смешанное соединение резисторов.

Без вывода напишем формулы замещения эквивалентных схем треугольника и звезды.

= /( ).

= /( ).

= /( ).

В случае равенства сопротивлений ветвей треугольника, сопротивления ветвей эквивалентной звезды тоже одинаковы и определяются по формуле:

R = R∆ / 3.

При преобразовании схемы звезды в схему эквивалентного треугольника, для узлов a и b можно записать:

= + +( ) /.

= + + ( ) / .

= + +( ) / .

П ри равенстве сопротивлений ветвей звезды, сопротивление ветвей эквивалентного треугольника тоже одинаково и определяется по формуле:

R∆ =3R

Работа и мощность постоянного тока, закон Джоуля-Ленца

Работа источника связана с перемещением электрического заряда Q и зависит от ЭДС:

A = E∙Q

Так как Q = I∙ t, E = U+UBT, то A = (U+UBT)I∙t или A = U∙I∙t + UBТ ∙I∙t,

где U∙I∙t = А — работа, совершаемая источником на внешнем участке цепи,

UBТ ∙I∙t = АBT — потери энергии внутри источника.

Используя закон Ома для участка цепи, можно записать:

Мощность источника постоянного тока – работа иточника, которая совершается за единицу времени:

Мощность потребителей:

Единица мощности — ватт (Вт):

Единица электрической работы — джоуль (Дж):

На практике пользуются единицей мощности киловатт (кВт):

А энергию — (киловатт-час): .

Закон Джоуля-Ленца:

Количество теплоты, выделяемое в проводнике при прохождении электрического тока пропорционально квадрату силы тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока.

[Дж]

На нагревании проводников электрическим током основаны устройства освещения, электронагревательных приборов, электрических печей и т.д. Во избежание перегрева проводов, обмоток электрических машин, электроаппаратов, установлены нормы допустимых значений силы тока и сечений проводов, которые приводятся в правилах устройства электроустановок.

Например, необходимо рассчитать сечение провода на допустимый ток. Если расстояние между источником электрической энергии и потребителем [м], то длина двух проводов — 2 [м]. Сопротивление проводов сечением S [м²] с удельным сопротивлением [Ом · м] равно: . Падение напряжения на проводах , тогда сечение проводов будет определяться по формуле , где дельта U – падение напряжения.

Что такое четыре элемента в последовательных и параллельных цепях?

Введение

Последовательные цепи и Параллельные цепи являются соединениями главных цепей, также третий тип цепей предполагает двойное использование последовательных и параллельных соединений в цепи. Соединение цепи — это своего рода принцип компоновочной схемы, который показывает взаимосвязь между компонентами, нарисованными стандартными физическими и электрическими символами для исследований и инженерного планирования. Как мы все знаем, есть два типа цепей, которые мы можем сделать, называемые последовательными и параллельными. Они предоставляют решения для анализа производительности, установки электронных и электрических продуктов.

Catalog

3,6 Allegro PCB

6

3,6 SERALLY SERALLITS и Часто СЕРИОВИЛЬНЫЕ СЕРИОВОМ ОБЩЕГО ОБЩАЯ СЕРИЯ ВОЗМОЖНО ВОЗОБЛЯТЬСЯ ОБЩА

Introduction

Ⅰ Series Circuits and Parallel Circuits

Ⅱ Series Circuits and Parallel Circuits Calculation 2.1 Resistors 2.2 Capacitors 2.3 Inductor 2.4 Коммутатор 2.5 Источник питания 2.6 Правила последовательного и параллельного подключения

Ⅲ Введение в программное обеспечение Six Circuit Design Tools 3.1 Protel PCB Design Platform 3,2 Altium Designer 3,3 Кварта II 3.4 Рабочая палочка Electronics (EWB) 3,5 NI Multisim 3,6 Allegro PCB

---

Ⅰ Последовательные и параллельные схемы

В чем разница между последовательными и параллельными схемами? Просто посмотрите следующее видео и словесное описание последовательных и параллельных цепей, чтобы понять их основы и различия.

Последовательное и параллельное соединение

Последовательное соединение является одним из основных способов соединения элементов схемы. Цепь образована последовательным соединением различных электрических частей. В последовательной цепи ток через каждую часть одинаков.

Параллельное соединение — еще один способ соединения электрических компонентов. Компоненты, соединенные параллельно, соединяются несколькими путями, так что ток может разделяться, и к каждому компоненту прикладывается одинаковое напряжение.

Ⅱ Расчет последовательных и параллельных цепей

👉 Резисторы в последовательных и параллельных цепях

2.1 Резисторы

• Резисторы в последовательном соединении 9010

Как показано на рисунке, n резисторов соединены последовательно. Теперь подключите источник питания к обоим концам этой последовательной цепи. Согласно закону тока Кирхгофа, ток от источника питания равен току через каждый резистор, поэтому .
Согласно закону Ома, напряжение на k-м резисторе равно протекающему через него току, умноженному на его сопротивление .
Согласно закону напряжения Кирхгофа, напряжение на источнике питания равно алгебраической сумме напряжений на всех резисторах.

Следовательно, эквивалентное сопротивление Req последовательно соединенных n резисторов равно .
Согласно закону Ома, напряжение на источнике питания равно заданному току, умноженному на эквивалентное сопротивление .
Обратите внимание, что напряжение, разделяемое резисторами последовательной цепи, пропорционально.

Проводимость G обратно пропорциональна сопротивлению R, поэтому эквивалентная проводимость n резисторов, соединенных последовательно, равна
. Среди них Gn — проводимость n-го резистора.
Для простого случая двух последовательно соединенных резисторов эквивалентная проводимость равна .

• Параллельные резисторы

Когда линейные резисторы соединены параллельно, проводимость (обратная величина сопротивления) равна сумме проводимостей параллельных резисторов, которая называется эквивалентной проводимостью, а обратная величина называется эквивалентным сопротивлением. Например, сопротивления R1, R2 и R3, их проводимости G1, G2 и G3 соответственно. Общее сопротивление R и общая проводимость G параллельной цепи рассчитываются по формуле .

Примечание. Рассчитайте общее последовательное и параллельное сопротивление цепи с помощью Калькулятора параллельных и последовательных резисторов Apogeeweb .

 

👉 Конденсаторы в последовательном и параллельном соединении

2.2 Конденсаторы

• Конденсаторы в последовательном соединении

Как показано на рисунке, n конденсаторов соединены последовательно. Из определения конденсатора можно получить, что ток, протекающий через k-й конденсатор, равен произведению его емкости на скорость изменения напряжения на нем:

Согласно закону тока Кирхгофа ток i от источника питания (переменного или постоянного тока) равен току, проходящему через каждый конденсатор, поэтому

Согласно закону напряжения Кирхгофа напряжение на источнике питания равна алгебраической сумме напряжений на всех конденсаторах:

Скорость изменения напряжения на стороне источника питания равна .
Таким образом, эквивалентная емкость Ceq n последовательно соединенных конденсаторов составляет

Каждый конденсатор имеет «номинальное напряжение», установленное производителем. Если предположить, что рабочее напряжение превышает номинальное напряжение конденсатора, это может привести к отказу конденсатора. Во избежание этого можно последовательно соединить несколько одинаковых конденсаторов, чтобы алгебраическая сумма номинального напряжения была больше рабочего напряжения. Однако это также уменьшит эквивалентную емкость цепи.

• Параллельные конденсаторы

Как показано на рисунке, n конденсаторов соединены параллельно. Из определения конденсатора можно получить, что ток ik через k-й конденсатор равен его емкости Ck, умноженной на скорость изменения напряжения на нем:

Согласно закону напряжения Кирхгофа, напряжение на источнике питания равно напряжению на каждом конденсаторе:

алгебраическая сумма тока через каждый конденсатор: 
Следовательно, эквивалентная емкость Ceq n конденсаторов, включенных параллельно, равна .

Примечание. Рассчитайте общую последовательную и параллельную емкости цепи с помощью Apogeeweb Калькулятор последовательной и параллельной емкости .

 

👉 Катушки индуктивности в последовательном и параллельном соединении

2.3 Катушка индуктивности

• Катушка индуктивности в серии

Как показано на рисунке, n катушек индуктивности соединены последовательно. Согласно методу, описанному выше, эквивалентная индуктивность может быть рассчитана как .
Среди них Ln — индуктивность n-го индуктора.

Магнитное поле, создаваемое индуктором, будет связано с обмоткой соседнего индуктора. Поэтому трудно избежать взаимного влияния соседних катушек индуктивности. Взаимная индуктивность М физических величин может дать меру этого влияния.
Последовательная цепь, состоящая из двух катушек индуктивности L1 и L2 и взаимной индуктивности Ms.
1) Если предположить, что магнитные поля или потоки, создаваемые двумя катушками индуктивности, имеют одинаковое направление, эквивалентная взаимная индуктивность Leq выражается уравнением: 

2) Предполагая, что магнитные поля или потоки, создаваемые двумя индукторами, направлены в противоположные стороны, Leq выражается уравнением:

Для параллельной цепи с тремя и более индукторами необходимо учитывать каждый индуктор и взаимная индуктивность между индукторами, что усложняет расчет. Эквивалентная индуктивность представляет собой алгебраическую сумму всех самоиндуктивностей и взаимных индуктивностей.
Например, последовательная цепь, состоящая из трех катушек индуктивности, будет включать три самоиндукции и шесть взаимных индуктивностей. Собственная индуктивность трех индукторов равна M11, M22 и M33, а взаимная индуктивность равна M12, M13, M21, M23, M31 и M32.
Эквивалентная индуктивность .

Поскольку взаимная индуктивность между любыми двумя катушками индуктивности одинакова, последние два набора взаимных индуктивностей можно комбинировать:

• Параллельные катушки индуктивности

N идеальных катушек индуктивности без взаимной индуктивности соединены параллельно. Аналогично методу, описанному выше, эквивалентная индуктивность Leq может быть рассчитана как .
Среди них Li — индуктивность i-го индуктора.

Приведенное выше уравнение описывает идеальный случай, когда n катушек индуктивности соединены параллельно без взаимной индуктивности.
Параллельная цепь, состоящая из двух индукторов с индуктивностями L1 и L2 и взаимной индуктивностью M:
1) Если предположить, что магнитные поля или потоки, создаваемые двумя индукторами, имеют одинаковое направление, эквивалентная взаимная индуктивность Leq выражается уравнением:

2) Предполагая, что магнитные поля или потоки, создаваемые двумя индукторами, направлены в противоположные стороны, Leq выражается уравнением:

Для параллельной цепи с тремя и более индукторами необходимо учитывать собственную индуктивность каждой катушки индуктивности и взаимная индуктивность между катушками индуктивности, что усложняет расчет.

 

👉 Переключатель в последовательных и параллельных цепях

2.4 Переключатель

• Переключатель серии

Два или более переключателя соединены последовательно, образуя схему затвора. Предполагая, что источник питания подключен к обоим концам цепи, ток будет течь только тогда, когда все переключатели замкнуты.

• Параллельный переключатель

Два или более переключателя соединены параллельно, образуя цепь ворот. Предполагая, что источник питания подключен к обоим концам этой цепи, даже если какой-либо из переключателей замкнут, ток будет течь.

 

👉 Блок питания в последовательной и параллельной цепях

2.5 Блок питания

• Блок питания в серии

Например, если предположить, что несколько элементов в аккумуляторной батарее соединены последовательно, образуя источник питания, напряжение на источнике питания представляет собой алгебраическую сумму напряжений на всех элементах.

• Параллельное питание

Например, если предположить, что в блоке батарей используется несколько одиночных батарей с одинаковым напряжением, соединенных параллельно в качестве источника питания, напряжение на источнике питания равно напряжению на одной батарее.

Примечание. Дополнительные сведения см. в разделе Схема цепи импульсного источника питания с пояснениями .

 

2.6 Правила последовательного и параллельного соединения

Как определить, соединены электрические цепи последовательно или параллельно? Последовательное и параллельное — две самые основные формы соединения цепей, и между ними есть определенные различия. Поэтому хорошо узнайте их основные характеристики в соответствии со следующими конкретными методами.
(1) Визуальная проверка
Посмотрите на форму соединения электрических частей в цепи. Один за другим в последовательности серий; параллельный между двумя точками цепи является параллельным.
(2) Протекание тока
Когда ток, протекающий от положительного полюса источника питания к каждому элементу по очереди, показывает, что цепь является последовательной; когда ток течет к двум ветвям и, наконец, собирается вместе в определенном месте, это указывает на то, что цепь параллельна.
(3) Удаление компонентов
Снимите одну электрическую часть по желанию, чтобы проверить, нормально ли работают другие электрические компоненты. Если схема может продолжать работать, то соединение этой цепи параллельное, в противном случае — последовательное.

 

3.1 Платформа проектирования печатных плат Protel

Protel PCB — это программа САПР для производства схем, выпущенная компанией Protel Systems Pty Ltd в 1985 году и переименованная в Altium Designer. Он имеет много преимуществ по сравнению со многими программами EDA для разработчиков схем. Его используют практически все схемотехнические компании. Ранняя печатная плата Protel в основном использовалась в качестве инструмента для автоматического подключения печатных плат. Он работал в DOS и требовал меньше оборудования. Он может работать под 1M памяти 286-й машины без жесткого диска. Тем не менее, он менее функционален, только чертеж электрической схемы и дизайн печатной платы, а скорость компоновки печатной платы для автоматической проводки также низкая.

Это профессиональный инструмент для рисования печатных плат. Он включает в себя рисование электрических схем, моделирование смешанных сигналов аналоговых схем и цифровых схем, проектирование многослойных печатных плат, проектирование программируемых логических устройств, создание диаграмм, создание таблиц схем, а также поддерживает макрооперации и т. д. И имеет клиент-серверную архитектуру. PROTEL также совместим с некоторыми другими форматами файлов программного обеспечения для проектирования, такими как ORCAD, PSPICE, EXCEL и т. д. Использование автоматической трассировки многослойных материалов позволяет достичь 100-процентной скорости компоновки печатных плат высокой плотности.

3.2 Altium Designer

Altium Designer — это один из самых популярных пакетов программного обеспечения для проектирования печатных плат высокого класса, представленных на современном рынке. Он представляет собой единое унифицированное приложение, объединяющее все технологии и возможности, необходимые для полноценных электронных продуктов, которые в основном работают в операционной системе Windows. Это программное обеспечение предоставляет разработчикам совершенно новые проектные решения благодаря идеальной интеграции проектирования схем, моделирования цепей, редактирования чертежей печатных плат, автоматической маршрутизации логики топологии, анализа целостности сигналов и результатов проектирования и т. д. При использовании этого программного обеспечения качество и эффективность схемы дизайн можно значительно улучшить.

Полностью унаследовав функции и преимущества предыдущей серии версий Protel 99SE и Protel DXP, Altium Designer имеет множество улучшений и множество высокотехнологичных функций. Платформа расширяет традиционный интерфейс проектирования на уровне платы и полностью интегрирует функции проектирования FPGA и функции реализации проектирования SOPC, позволяя инженерам интегрировать FPGA в проектирование систем с проектированием печатных плат и проектированием встроенных систем. Благодаря этим преимуществам Altium Designer требует более высокой производительности компьютерной системы, чем предыдущая версия.

 

3.3 Quartus II

Программное обеспечение для проектирования Altera Quartus II представляет собой многоплатформенную среду проектирования, которая легко адаптируется к вашим конкретным потребностям на всех этапах проектирования FPGA и CPLD. Другими словами, программное обеспечение Quartus II обеспечивает высочайшую производительность и производительность для Altera FPGA, CPLD и ASIC HardCopy. Это комплексное программное обеспечение для разработки CPLD/FPGA, которое поддерживает схемы, VHDL, VerilogHDL и AHDL (аппаратное обеспечение Altera поддерживает язык описания) и другие формы ввода проекта. Quartus II, встроенный в собственный синтезатор и симулятор, может завершить процесс ввода данных проектирования в аппаратную конфигурацию. Он может работать в Windows, Linux и Unix. Используйте сценарии Tcl для завершения процесса проектирования, а также предоставляет полный метод проектирования пользовательского графического интерфейса. Quartus II отличается высокой скоростью работы, унифицированным интерфейсом, централизованными функциями, простотой в освоении и использовании.

Quartus II обеспечивает полностью интегрированную разработку, независимую от структуры схемы, со всеми функциями проектирования цифровой логики, включая:
1. Вы можете использовать принципиальную схему, структурную блок-схему, VerilogHDL, AHDL и VHDL для завершения схемы описание и сохраните его как файл объекта проекта.
2. Редактирование разводки компоновки микросхемы (схемы)
3. С помощью области LogicLock пользователи могут создавать и оптимизировать систему, а также добавлять последующие модули, которые практически не влияют на производительность исходной системы.
4. Мощный инструмент логического синтеза
5. Полное моделирование функций схемы и последовательное логическое моделирование
6. Временной анализ и анализ задержки критического пути
7. Логический анализатор Signaltap II можно использовать для встроенного логического анализа.
8. Поддержка добавления и создания исходных файлов программного обеспечения и связывание их для создания программных файлов.
9. Используйте комбинированный метод компиляции, чтобы завершить весь процесс проектирования за один раз.
10. Автоматически находить ошибки компиляции.
11. Программирование и проверка эффективного периода
12. Считывание в стандартные файлы списка соединений EDIF, VHDL и Verilog.
13. Он может генерировать файлы списка соединений VHDL и Verilog, используемые сторонним программным обеспечением EDA.

3.4 Electronics Workbench (EWB)

EWB — это многорежимный инструмент для проектирования и моделирования электроники на основе SPICE, запущенный компанией Interactive Image Technology Co., Ltd. в начале 1990-х годов. Он используется для смешанного моделирования аналоговых и цифровых схем. С помощью этого мощного программного обеспечения вы можете напрямую видеть вывод различных схем на экране.

По сравнению с другим программным обеспечением EDA, EWB является меньшим по размеру программным обеспечением, и его функция относительно однозначна. Однако. его функция моделирования очень мощная, почти 100% результаты моделирования реальных цепей. Он предоставляет такие детали, как мультиметры, осциллографы, генераторы сигналов, частотные преобразователи, логические анализаторы, генераторы цифровых сигналов, логические преобразователи и т. д., а его библиотека устройств содержит множество транзисторных компонентов, интегральных схем и микросхем цифровых схем затворов от крупных компаний.

 

Кроме того, компоненты, которых нет в библиотеке устройства, также можно импортировать извне. Среди многих программ для моделирования цепей наиболее простым в использовании является EWB. Его рабочий интерфейс очень интуитивно понятен. Принципиальная схема и различные инструменты находятся в одном окне. Люди, которые никогда не прикасались к нему, могут умело использовать программное обеспечение после короткого обучения. Для разработчиков электроники это отличный инструмент EDA. Для многих схем можно узнать его результаты без использования паяльника. Если вы хотите изменить компоненты или изменить параметры, вам нужно только щелкнуть мышью. Его также можно использовать в качестве вспомогательного обучающего программного обеспечения для изучения электротехники.

3.5 NI Multisim

Multisim — это средство моделирования на базе Windows, выпущенное компанией National Instruments (NI) Co. , Ltd.. Это стандартное программное обеспечение SPICE для моделирования и проектирования схем для аналоговой, цифровой и силовой электроники в образовании и исследования. Он включает в себя графический ввод схемных схем, ввод языка описания оборудования схемы и имеет широкие возможности анализа моделирования. Инженеры могут использовать его для интерактивного построения схем и моделирования цепей.

С помощью SPICE-моделирования разработчики могут быстро фиксировать, моделировать и анализировать новые проекты, не зная SPICE глубоко, что также делает его более подходящим для обучения электронике. С помощью технологии Multisim и виртуальных инструментов проектировщики печатных плат и преподаватели электроники могут выполнить полный интегрированный процесс проектирования от теории до создания схемы и моделирования, а также проектирования и тестирования прототипа.

Программное обеспечение NI Multisim представляет собой инструментальное программное обеспечение EDA, специально используемое для моделирования и проектирования электронных схем. NI Multisim, персональный настольный инструмент для проектирования электроники, работающий в Windows, представляет собой полную интегрированную среду проектирования. Его компьютерное моделирование и технология виртуальных инструментов могут решить проблему разрыва между теоретическим обучением и реальным экспериментом. Студенты могут легко воспроизвести теоретические знания, полученные ими с помощью компьютерного моделирования, и могут использовать технологию виртуальных инструментов для создания своих собственных инструментов. Он имеет интуитивно понятный графический интерфейс, множество компонентов, мощные возможности моделирования, множество инструментов для тестирования и полные методы анализа. Программное обеспечение NI Multisim — неплохой обучающий инструмент.

3.6 Allegro PCB

Allegro PCB — это передовой инструмент для проектирования печатных плат, представленный Cadence. Он обеспечивает хороший и интерактивный рабочий интерфейс, а также мощные и полные функции. Обеспечьте наиболее совершенное решение для текущего высокоскоростного, многослойного сложного проектирования печатных плат и проводки с высокой плотностью с помощью комбинации своих передовых продуктов Cadence, OrCAD и Capture. Allegro имеет полную настройку ограничений. Пользователям нужно только установить правила подключения по мере необходимости. Требования к конструкции проводки могут быть выполнены без нарушения DRC, что экономит время на утомительный ручной осмотр и повышает эффективность работы. Он также может определять такие параметры, как минимальная ширина или длина линии, чтобы соответствовать различным требованиям современной высокоскоростной разводки печатных плат. Allegro PCB позволяет выполнять высокоскоростное проектирование, радиочастотную антенну, гибкие схемы и технологию проектирования для производства (DFM).

Для функций рисования и модификации медной фольги, которым промышленность придает большое значение, Allegro предоставляет простую и удобную функцию разделения внутреннего слоя, а также возможность просмотра внутреннего слоя позитивной и негативной пленки. Что касается медного покрытия, его также можно разделить на динамическую медь или статическую медь, которые можно использовать для различных целей. Динамические параметры меди можно разделить на различные уровни настроек для всей меди, отдельной меди или отдельного объекта, чтобы удовлетворить требования различных эффектов соединения или значений интервалов, чтобы соответствовать специальным настройкам из-за требований к дизайну.

 

Ⅳ Часто задаваемые вопросы о последовательных и параллельных цепях

1. В чем разница между параллельными и последовательными цепями?

В параллельной цепи напряжение на всех компонентах одинаково, а общий ток равен сумме токов, протекающих через каждый компонент. … В последовательной цепи каждое устройство должно работать, чтобы цепь была полной. Если в последовательной цепи перегорает одна лампочка, вся цепь разрывается.

 

2. Каковы правила для последовательных и параллельных цепей?

Правила, касающиеся последовательных и параллельных цепей
Падение напряжения суммируется с равным общим напряжением.
Все компоненты имеют одинаковый (равный) ток.
Сопротивления добавляются к общему сопротивлению.

 

3. В чем сходство и различие между последовательными и параллельными цепями?

Последовательные цепи спроектированы так, чтобы ток через каждый компонент был одинаковым, тогда как параллельные цепи спроектированы так, чтобы напряжение через каждый компонент было одинаковым.

 

4. Почему последовательное и параллельное сопротивление различаются?

В последовательной цепи выходной ток первого резистора течет на вход второго резистора; следовательно, ток в каждом резисторе одинаков. В параллельной цепи все выводы резистора на одной стороне резисторов соединены вместе, а все выводы на другой стороне соединены вместе.

 

5. Какое программное обеспечение лучше всего подходит для проектирования схем?

Основываясь на предпочтениях клиентов Proto-Electronics, мы составили 10 лучших программ САПР для электроники.
Eagle
Altium
Proteus
KiCad
Cadence OrCAD PCB Designer
DesignSpark
Protel
Cadstar

Share

Параллельная цепь против последовательной цепи — Отличие и сравнение электронных цепей

1

1 Компонент способы. Два простейших из них называются последовательными и параллельными и встречаются часто. Компоненты, соединенные последовательно, соединяются по одному пути, поэтому через все компоненты протекает один и тот же ток. Компоненты, соединенные параллельно, соединяются несколькими путями, поэтому на каждый компонент подается одинаковое напряжение.

Цепь, состоящая исключительно из последовательно соединенных компонентов, называется последовательной цепью; аналогично, полностью параллельное соединение называется параллельной цепью.

Сравнительная таблица

Сравнительная таблица параллельных и последовательных цепей

	Параллельная цепь	Серийная цепь
Введение	Цепь, состоящая из компонентов, соединенных полностью параллельно.	Цепь, состоящая исключительно из компонентов, соединенных последовательно.
Проволока	Для изготовления требуется сравнительно больше проволоки.	Для изготовления требуется сравнительно меньше проволоки.
Ток	Ток цепи от батареи до достижения любого компонента представляет собой сумму всех токов компонентов в цепи после прохождения через нее.	Ток всех компонентов цепи одинаков.
Напряжение	Напряжение всех компонентов цепи одинаково.	Напряжение батареи представляет собой сумму всех напряжений компонентов в цепи.
Функциональность	Компоненты работают, даже если любой из других компонентов поврежден.	Компоненты не работают, если какой-либо из компонентов поврежден из-за нарушения протекания тока.

Общие сведения о последовательных и параллельных цепях

В последовательной цепи ток через все компоненты одинаков, а напряжение в цепи равно сумме напряжений на каждом компоненте. В параллельной цепи напряжение на каждом из компонентов одинаково, а общий ток равен сумме токов через каждый компонент.

Видео на YouTube ниже предлагает хорошее объяснение последовательных и параллельных цепей и того, как расположение влияет на величину тока, протекающего по цепям в соответствии с законом Ома (хотя миниатюра создает впечатление, что видео может быть повреждено, это до сих пор работает):

Напряжение

В последовательной цепи напряжение является суммой всех элементов напряжения.

В = В ₁ + В ₂ + … + В _n

В параллельной цепи напряжение одинаково для всех элементов.

V = V ₁ = V ₂ = … = V _n

Current

In a series circuit, the current is the same for все элементы.

В параллельной цепи ток в каждом отдельном резисторе рассчитывается по закону Ома.

.

Резисторы

Сопротивление и проводимость в последовательных цепях

Общее сопротивление в последовательной цепи представляет собой просто сумму сопротивлений отдельных резисторов.

Проводимость обратно пропорциональна сопротивлению. Таким образом, общая проводимость последовательной цепи рассчитывается по следующему уравнению:

.

Сопротивление и проводимость в параллельных цепях

Общее сопротивление в параллельной цепи рассчитывается как проводимость в последовательной цепи:

.

Проводимость в параллельной цепи представляет собой просто сумму проводимостей отдельных элементов:n:

.