Что такое последовательное соединение элементов в электрической цепи. Как рассчитать параметры последовательной цепи. Какие преимущества и недостатки имеет последовательное соединение. Где применяются последовательные цепи.
Что такое последовательное соединение элементов электрической цепи
Последовательное соединение элементов электрической цепи — это такой способ соединения, при котором элементы цепи соединяются друг за другом, образуя один путь для протекания тока. При этом конец одного элемента соединяется с началом следующего.
Основные особенности последовательного соединения:
- Через все элементы протекает одинаковый ток
- Общее напряжение цепи равно сумме напряжений на отдельных элементах
- Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений отдельных элементов
Расчет параметров последовательной цепи
При последовательном соединении элементов действуют следующие закономерности:
Расчет общего сопротивления
Общее сопротивление последовательной цепи равно сумме сопротивлений всех элементов:
R = R1 + R2 + R3 + … + Rn
где R — общее сопротивление, R1, R2, R3, …, Rn — сопротивления отдельных элементов.
Расчет тока
Ток во всех элементах последовательной цепи одинаков и равен общему току цепи:
I = I1 = I2 = I3 = … = In
где I — общий ток цепи, I1, I2, I3, …, In — токи через отдельные элементы.
Расчет напряжения
Общее напряжение цепи равно сумме напряжений на всех элементах:
U = U1 + U2 + U3 + … + Un
где U — общее напряжение, U1, U2, U3, …, Un — напряжения на отдельных элементах.
Преимущества последовательного соединения
Последовательное соединение элементов имеет ряд преимуществ:
- Простота подключения элементов
- Возможность увеличения общего сопротивления цепи
- Равномерное распределение тока по всем элементам
- Возможность создания делителей напряжения
- Удобство измерения тока цепи
Недостатки последовательного соединения
У последовательного соединения есть и недостатки:
- При выходе из строя одного элемента размыкается вся цепь
- Сложность подбора элементов с нужными номиналами
- Увеличение общего сопротивления цепи
- Необходимость высокого напряжения питания для длинных цепей
- Сложность независимого управления отдельными элементами
Применение последовательных цепей
Последовательное соединение широко применяется в электротехнике и электронике:
- В делителях напряжения
- Для увеличения общего сопротивления цепи
- В измерительных приборах (амперметрах)
- В гирляндах и подобных световых конструкциях
- В многоэлементных датчиках
- В фильтрах и частотных разделителях
Расчет цепи с последовательным соединением резисторов
Рассмотрим пример расчета простой цепи с последовательным соединением трех резисторов:
Дано: R1 = 100 Ом, R2 = 200 Ом, R3 = 300 Ом, U = 12 В
Требуется определить:
- Общее сопротивление цепи
- Ток в цепи
- Напряжение на каждом резисторе
Решение:
- Общее сопротивление: R = R1 + R2 + R3 = 100 + 200 + 300 = 600 Ом
- Ток в цепи: I = U / R = 12 В / 600 Ом = 0.02 А = 20 мА
- Напряжения на резисторах: U1 = I * R1 = 0.02 А * 100 Ом = 2 В U2 = I * R2 = 0.02 А * 200 Ом = 4 В U3 = I * R3 = 0.02 А * 300 Ом = 6 В
Проверка: U1 + U2 + U3 = 2 В + 4 В + 6 В = 12 В
Особенности последовательного соединения конденсаторов
При последовательном соединении конденсаторов действуют следующие закономерности:
- Заряд на всех конденсаторах одинаков
- Общая емкость цепи меньше емкости наименьшего конденсатора
- Напряжение распределяется обратно пропорционально емкостям конденсаторов
Общая емкость последовательно соединенных конденсаторов рассчитывается по формуле:
1/C = 1/C1 + 1/C2 + 1/C3 + … + 1/Cn
где C — общая емкость, C1, C2, C3, …, Cn — емкости отдельных конденсаторов.
Последовательное соединение катушек индуктивности
При последовательном соединении катушек индуктивности:
- Общая индуктивность равна сумме индуктивностей отдельных катушек
- Ток во всех катушках одинаков
- Напряжение распределяется пропорционально индуктивностям катушек
Общая индуктивность рассчитывается по формуле:
L = L1 + L2 + L3 + … + Ln
где L — общая индуктивность, L1, L2, L3, …, Ln — индуктивности отдельных катушек.
Как правильно рассчитать последовательную цепь
При расчете последовательной цепи рекомендуется придерживаться следующего алгоритма:
- Определить общее сопротивление цепи
- Рассчитать общий ток цепи
- Рассчитать мощность, выделяемую на элементах
- Проверить баланс мощностей и напряжений
Важно помнить, что в последовательной цепи ток везде одинаков, а напряжения и мощности распределяются пропорционально сопротивлениям элементов.
1.5. Способы соединения элементов и преобразования цепей – В помощь студентам БНТУ – курсовые, рефераты, лабораторные !
При расчетах часто возникает необходимость упростить схему. В основе
различных методов преобразования электрических цепей лежит понятие эквивалентности. Согласно этому понятию напряжения и токи в ветвях цепи, не затронутых преобразованием, остаются неизменными. Наиболее часто электрические цепи представляют собой последовательное и паралельное соединение резистивных, емкостных, индуктивных элементов и источников питания.
Последовательное соединение резисторов показано на рис. 1.12.
Рис. 1.12. Последовательное соединение резисторов.
На основании второго закона Кирхгофа для цепи рис. 1.12 можно записать следующее выражение:
, где
Из полученного выражения видно, что при последовательном соединении резисторов их общее электрическое сопротивление равно сумме электрических сопротивлений всех резисторов цепи.
. (1.24)
Последовательное соединение емкостей показано на рис. 1.13
Рис. 1.13. Последовательное соединение емкостей.
Напряжение на каждой емкости в сумме дает напряжение, приложенное к батарее емкостей. Учитывая, что напряжение на емкости
для схемы рис. 1.13 можно записать:
. (1.25)
Отношение u к q дает величину, обратную суммарной емкости CΣ. Следовательно
.
Т.е. при последовательном соединении величина, обратная суммарной емкости, равна сумме величин, обратных емкостям.
Последовательное соединение индуктивностей показано на рис. 1.14.
Рис. 1.14. Последовательное соединение индуктивностей.
Напряжение на каждой индуктивности в сумме дает напряжение, приложенное к суммарной индуктивности LΣ.
.
Разделив u на
получим общую индуктивность, т. е.
. (1.26)
При последовательном соединении индуктивностей общая индуктивность равна сумме всех индуктивностей, включенных в электрическую цепь.
Последовательное соединение источников напряжения показано на рис. 1.15.
Рис. 1.15. Последовательное соединение источников напряжения.
Учитывая, что источники, действующие в одном направлении, суммируются, а в противоположных направлениях вычитаются; на основании рис. 1.15 имеем
. (1.27)
При последовательном соединении источников напряжения общая величина напряжения равна алгебраической сумме напряжений на каждом источнике.
Параллельное соединение резисторов показано на рис. 1.16,а.
Рис. 1.16. Параллельное соединение резисторов (а), индуктивных (б) и емкостных (в) элементов.
Из рис. 1.16 видно, что при параллельном соединении элементов к ним приложено одно и тоже напряжение u. Согласно первому закону Кирхгофа для тока каждой из схем, изображенных на рис. 1.16 можно записать:
. (1.28)
На основании этого уравнения и учитывая, что для резистивного элемента
, получаем:
, где . (1.29)
При параллельном соединении резистивных элементов общая проводимость цепи равна сумме проводимостей всех резистивных элементов, включенных в электрическую цепь.
Параллельное соединение индуктивностей показано на рис. 1.16,б. Ток в индуктивности равен
.Подставляя значение тока в выражение (1.28) будем иметь:
, где . (1.30)
При параллельном соединении индуктивных элементов обратная величина индуктивности всей цепи равна сумме обратных величин каждой индуктивности, включенной в электрическую цепь.
Параллельное соединение емкостей показано на рис. 1.16,в.
Ток в емкостном элементе равен
. Подставляя значения тока в выражение (1.28) получаем
, где . (1.31)
При параллельном соединении емкостных элементов общая емкость цепи равна сумме всех емкостей, включенных в электрическую цепь.
Следовательно, электрическую цепь, состоящую из n последовательно или параллельно соединенных резистивных, индуктивных или емкостных элементов можно заменить одним эквивалентным резистивным, индуктивным или емкостным элементом с параметрами, вычисленными по формулам (1.24÷1.26) и (1.29÷1.31).
Последовательное соединение элементов электрической цепи
Последовательным называется соединение, когда конец одного элемента соединяется с условным началом второго, конец второго – с началом третьего и т.д.
Рис.
1.1.
Схема последовательного соединения
элементов
Свойства последовательного соединения элементов.
1. Последовательное соединение характеризуется общим для всех элементов током:
2. Эквивалентное сопротивление последовательного участка схемы:
3. Падения напряжения на отдельных элементах распределяются пропорционально величинам их сопротивлений и в совокупности равны напряжению, подаваемому на схему (следует из второго закона Кирхгофа):
4. Суммарная мощность приёмников, равная мощности источника (следует из уравнения баланса мощности):
Мощность, потребляемая отдельным элементом:
Параллельное соединение элементов электрической цепи
Параллельным
называется соединение, при котором
объединяются в узел начала приёмников
и соответственно их концы.
Напряжение
подаётся на узлы.
Рис. 1.2. Схема параллельного соединения элементов
Свойства параллельного соединения элементов.
1. Параллельное соединение характеризуется общим для всех элементов напряжением, равным напряжению питающей сети:
2. Эквивалентное сопротивление параллельного участка схемы:
Эквивалентная проводимость параллельного участка схемы:
Проводимость отдельного элемента:
3. Токи в ветвях схемы распределяются обратно пропорционально сопротивлениям элементов и в совокупности равны току в неразветвленной части схемы (следует из первого закона Кирхгофа):
4. Суммарная мощность приёмников, равная мощности источника (следует из уравнения баланса мощности):
Мощность, потребляемая отдельным элементом:
Смешанное соединение элементов электрической цепи
Смешанным называется соединение, при котором имеют место и последовательное, и параллельное соединения элементов.
Рис. 1.3. Схема смешанного соединения элементов
Один из способов расчёта цепей смешанного соединения элементов – метод эквивалентных преобразований, основанный на последовательном преобразовании участков цепи, имеющих параллельное или последовательное соединение элементов
На рис. 1.3 резисторы R2иR3соединены параллельно, следовательно, их эквивалентное сопротивлениеR23равно:
Полученный элемент R23последовательно соединён с сопротивлениемR1, следовательно, эквивалентное сопротивление всей цепи равно:
Остальные параметры схемы на рис. 1.3 определяются исходя из аналогичных рассуждений.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ №1
Перед
началом работы со стендом проверьте,
что автомат под столешницей отключён
(находится в нижнем положении).
Опыт №1. Последовательное соединение элементов электрической цепи
Соберите цепь по схеме на рис. 1.4 (рекомендации по сборке даны во введении).
Рис.1.4. Схема проведения опыта №1
Убедитесь, что рукоятка ЛАТРа вывернута против часовой стрелки до упора. Подайте питание на стенд, включив автомат под столешницей. Нажмите кнопку включения сети «ВКЛ». Включите источник питания «ПОСТОЯННОЕ». ЛАТРом плавно увеличивайте напряжение, подаваемое на собранную цепь, до значения, указанное преподавателем. Проведите на стенде необходимые измерения, результаты занесите в табл. 1.1. По окончании опыта выверните рукоятку ЛАТРа против часовой стрелки до упора и отключите источник питания.
9 фактов, которые вы должны знать —
Цепь представляет собой замкнутый путь, который может содержать несколько различных элементов электрической цепи, и цепь может быть последовательной, параллельной или комбинацией последовательной и параллельной.
В этой статье обсуждаются функции последовательной цепи, определение, преимущества и недостатки и т. д.
Определение последовательной цепиЦепь может быть последовательной, параллельной или комбинацией как последовательных, так и параллельных цепей.
Комбинация последовательных цепей — это когда каждый элемент электрического тока подключен от одной клеммы к клемме другого компонента таким образом, что ток может протекать только одним путем.
Функция последовательной цепиСуществует следующая важная функция последовательной цепи:
- 0006 .
- Падение напряжения на каждом элементе схемы может варьироваться в зависимости от значения сопротивления, импеданса или электрических характеристик каждого элемента схемы .
- Общее падение напряжения во всей последовательной цепи равно сумме падений напряжения на отдельных компонентах комбинации последовательных цепей .
- Когда более одного резистора, конденсатора, катушки индуктивности или источника напряжения соединены последовательно, их можно заменить резистором, катушкой индуктивности, конденсатором или источником напряжения одного эквивалентного номинала соответственно.
- Общая мощность, рассеиваемая в последовательном соединении, представляет собой сумму отдельных мощностей, рассеиваемых каждым элементом последовательного соединения.
- Последовательная схема также известна как схема делителя напряжения. Падение потенциала на любом элементе цепи является функцией полного напряжения, приложенного ко всей последовательной цепи.
В комбинации последовательной цепи общее напряжение цепи распределяется между различными элементами последовательной цепи.
Если имеется ‘n’ количество компонентов, соединенных в последовательную цепь и последовательной цепи, то общее напряжение (В) в последовательной цепи можно определить как:
В =В 1 + В 2 + В 3 …..+ В n
Общее напряжение в последовательной цепи представляет собой сумму отдельных напряжений на каждом элементе электрической цепи. Напряжение на каждом электрическом компоненте зависит от электрических свойств соответствующего элемента.
Ток в последовательной цепиСуммарный ток последовательной цепи имеет ту же величину, что и ток в каждом компоненте цепи.
Если имеется ‘n’ количество электрических компонентов и I 1 , I 2 , I 3 … I n , это ток через каждый компонент, тогда общий ток (I) :
I = I 1 = I 2 = I 3 …= I n
Последовательная цепь имеет постоянную величину тока в каждой части цепи; то есть величина тока одинакова во всех аспектах последовательной цепи.
Существует только один путь, по которому электрический ток может протекать в последовательной цепи, поскольку все электрические компоненты в последовательной цепи связаны в один путь.
В последовательной цепи величина тока одинакова по всей цепи. Напротив, общее напряжение последовательной цепи делится между несколькими компонентами цепи соответственно.
В последовательной цепи, поскольку ток проходит через различные компоненты, соединенные в один путь, каждый компонент имеет одинаковую величину тока через него, которая также равна общему току в цепи. Напротив, напряжение делится на каждый компонент последовательной комбинации. Падение потенциала происходит, когда электрическая потенциальная энергия преобразуется в другую форму энергии любым электрическим компонентом. Следовательно, падение потенциала зависит от свойства преобразования энергии каждого элемента.
Конфигурация последовательной цепи Любая последовательная схема может представлять собой комбинацию основных элементов, таких как диод, конденсатор, резистор, катушка индуктивности и т.
д.
Возьмем схему последовательной конфигурации, как показано ниже.
Рис.В приведенной выше схеме имеется последовательное соединение одного резистора, одной катушки индуктивности, конденсатора и одного диода с источником напряжения.
Серия Гоночная трасса ФормулаКомбинация последовательных цепей из более чем одного резистора, конденсатора и катушки индуктивности может быть заменена одним эквивалентным значением резистора, конденсатора и катушки индуктивности соответственно.
Для последовательного сопротивленияДля расчета общего сопротивления в последовательной цепи из n резисторов используйте формулу: 3 ……+R n
Рис.: Последовательная комбинация из n резисторов. Где R e — эквивалентное или полное сопротивление последовательной комбинации, а R 1 , R 2 , R 3 … R n — сопротивление отдельных резисторов, соединенных последовательно n’ числа резисторов.
Для расчета общей или общей емкости последовательной комбинации цепей, состоящей из n конденсаторов, используйте формулу: Рис.: Серийная комбинация из n конденсаторов.
, где C e – это эквивалент общей емкости последовательно соединенных цепей, а C 1 , C 2 , C 3 … C n – это емкости отдельных конденсаторов, соединенных последовательно. схемная комбинация «n» количества конденсаторов.
Для последовательной катушки индуктивностиИспользуйте эту формулу для расчета общей или суммарной индуктивности комбинации последовательных цепей, состоящей из n катушек индуктивности:
L e = L 1 + L 2 + L 3 …..+ L n
Где Le — эквивалент общей индуктивности комбинации последовательных цепей, а L 1 , L 2 , L 3 … L n — индуктивности отдельных катушек индуктивности, соединенных в последовательную цепь.
Различные преимущества последовательной схемы перед параллельной:
- В последовательной цепи через каждый элемент цепи проходит ток одинаковой величины.
- Источники напряжения любой величины могут быть соединены последовательно.
- Общее напряжение может быть легко увеличено в последовательной цепи.
- В этой последовательной схеме включение или выключение всех приборов или устройств вместе может осуществляться только одним выключателем.
- Комбинация последовательных цепей не перегревается.
- Схема серии имеет простую конструкцию.
В качестве преимуществ последовательной схемы, рассмотренных выше, давайте теперь обсудим недостатки любой последовательной схемы следующим образом:
- общий контур.
- Неисправные компоненты или детали трудно определить, поскольку они соединены последовательно друг с другом.
- Источники тока с разной величиной не могут быть соединены последовательно друг с другом.
- Все компоненты, соединенные последовательно, имеют один переключатель для включения и выключения; они не могут работать отдельно.
- Падение напряжения (или падение потенциала) на каждом компоненте последовательной цепи может отличаться друг от друга.
Последовательная цепь может объединять различные элементы схемы в один путь или ветвь схемы.
Последовательная цепь может использоваться там, где требуется только один путь между двумя точками. Ток в любой последовательной цепи регулируется, так как величина тока остается неизменной.
Последовательная схема известна как схема делителя напряжения, поскольку напряжение разделяется на все компоненты схемы.
Поскольку существует только один путь прохождения электрического тока, s o величина тока остается неизменной во всей цепи.
Что такое последовательная цепь в электричестве?Последовательная цепь представляет собой тип замкнутой цепи, которая может представлять собой комбинацию нескольких различных электрических компонентов.
Последовательная цепь может быть определена как когда клемма одного элемента цепи соединена с другой клеммой следующего элемента цепи таким образом, что существует только один путь для прохождения тока.
Что такое четыре элемента в последовательной и параллельной 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
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. 3.3 Quartus II 3.4 Electronics Workbench (EWB) 3.5 NI Multisim 3.6 Allegro PCB |
Ⅳ Frequently Asked Questions about Series and Parallel Circuits |
2 Altium DesignerⅠ 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
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 равна алгебраической сумме напряжений на всех конденсаторах:
Скорость изменения напряжения на стороне источника питания равна .
Следовательно, эквивалентная емкость Ceq n последовательно соединенных конденсаторов равна
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 катушкой 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 каждой катушки индуктивности и взаимную индуктивность между катушками индуктивности, 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 катушек индуктивности 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 схему вентиля. 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 аккумуляторной батареи соединены последовательно для формирования источника 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 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 программное обеспечение САПР для производства схем, выпущенное компанией Protel Systems Pty Ltd в 1985 году и переименованное 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 — один из самых популярных пакетов программного обеспечения для проектирования печатных плат высокого класса, представленных на рынке сегодня. Он представляет собой единое унифицированное приложение, включающее в себя все технологии и возможности, необходимые для полных 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 задержек критического пути
7. Логический анализатор Signaltap II может использоваться 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, выпущенный 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 инструмент моделирования на базе Windows, выпущенный 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 построения 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 современного высокоскоростного, многоуровневого проектирования и монтажа сложных печатных плат с высокой плотностью за счет сочетания 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 разные 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 для 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
Лучшие продажи диода
| Фото | Деталь | Компания | Описание | Цена (долл. США) |
Альтернативные модели
| Деталь | Сравнить | Производители | Категория | Описание |
Заказ и качество
| Изображение | Произв. Похожие записи |