Добротворский И.Н. Теория Электрических цепей

Учебник для техникумов. — М.: Радио и связь, 1989. — 472 с.: ил. — ISBN 5-256-00266-X.Рассматриваются физические процессы и методы расчета пассивных и активных электрических цепей. Подробно описываются измереные и частотные характеристики различных цепей. Приводятся простейшие программы расчета с использованием микроЭВМ. Большое внимание уделяется расчету и анализу активных цепей. Учебник иллюстрирован цветными графиками, схемами, диаграммами.
Для учащихся техникумов связи всех специальностей.Введение.
Основы электростатики.
Понятие об электрическом заряде.
Взаимодействие зарядов.
Электрическое поле.
Потенциал. Напряжение.
Электрическая емкость. Конденсаторы.
Пробивное напряжение конденсатора.
Энергия электрического поля.
Соединение конденсаторов.
Понятие о микросхемах.
Вопросы для самопроверки.Основные понятия.
Источники электрических сигналов.
Понятнее сигналах гармонической формы.
Сигналы, неизменные во времени.
Сигналы прямоугольной формы.
Временные и спектральные представления сигналов.
Смысл знаков "+" и "-" у источников.
Электрический ток.
Удельное сопротивление проводников.
Резистивные сопротивления и проводимости.
Внутреннее сопротивление источника.
Электрическая цепь.
Понятие о линейных и нелинейных резистивных сопротивлениях.
Работа электрического тока.
Мощность электрического тока.
Действующие значения тока, напряжения, ЭДС.
Вопросы для самопроверки.Резистивные цепи.
Неразветвленные электрические цепи.
Расчет тока в неразветвленной цепи.
Второй закон Кирхгофа.
Примеры расчета неразветвленных цепей.
Распределение потенциалов в цепи.
Расчет токов на участке резистивной цепи с источником напряжения.
Баланс мощностей.
Разветвленные цепи.
Параллельное соединение резисторов.
Распределение токов в параллельных ветвях.
Соединение резисторов треугольником и звездой.
Понятие о топологических графах цепи.
Первый закон Кирхгофа для сечений.
Расчет цепей, содержащих резистивные сопротивления и источники напряжения с помощью законов Кирхгофа.
Методика составления уравнений при расчете токов по законам Кирхгофа.
Расчет системы уравнений с тремя неизвестными с помощью ПМК.
Матричная форма записи уравнений электрического равновесия цепи.
Проверки произведенных расчетов.
Расчет цепей методом контурных токов.
Метод узловых напряжений (узловых потенциалов).
Метод наложения.
Метод двух узлов.
Метод эквивалентного генератора (метод XX и КЗ).
Принцип взаимности (теорема взаимности).
Общий случай определения входных и взаимных сопротивлений (проводимостей) цепей.
Взаимные сопротивления (проводимости) цепей.
Исследование цепи с переменным сопротивлением.
Определение внутреннего сопротивления цепи в общем случае.
Понятие о четырехполюсниках. Коэффициент передачи.
Коэффициент передачи в мостовой схеме.
Делитель напряжения сплавной регулировкой.
Источники тока.
Расщепление источников.
Расчет цепей, содержащих источника тока.
Преобразование треугольника сопротивлений с источником напряжения в эквивалентную звезду.
Зависимые (управляемые) источники напряжения и тока.
Расчеты цепей с зависимыми источниками.
Расчет токов в цепях с зависимыми источниками методом наложения.
Понятие об активных элементах.
Понятие об операционных усилителях.
Эквивалентная схема ОУ.
Понятие об отрицательной обратной связи.
Преобразование сигналов синусоидальной формы в сигналы прямоугольной формы.
Сумматоры.
Конверторы отрицательных сопротивлений (КОС).
Вопросы для самопроверки.Электромагнетизм и электромагнитная индукция.
Понятие о магнитном поле.
Магнитное поле проводника с током.
Магнитное поле катушки с током.
Магнитная проницаемость.
Связь между магнитной индукцией и напряженностью магнитного поля.
Зависимость относительной магнитной проницаемости от напряженности поля.
Гистерезис.
Действие магнитного поля на проводник с током.
Взаимодействие параллельных проводников с током.
Электромагниты.
Электромагнитная индукция.
Закон Ленца.
Вихревые токи.
Работа по перемещению проводника с током в магнитном поле.
Индуктивность.
Индуктивность катушек с незамкнутым сердечником.
Связь между мгновенными напряжениями и токами в индуктивности.
Энергия магнитного поля.
Бифилярная обмотка.
Вопросы для самопроверки.Цепи с накопителями энергии при произвольных воздействиях.
Вопросы для самопроверки.Цепи при гармоническом воздействии.
Общие положения.
Параметры переменного напряжения (тока) гармонической формы.
Графическое изображение синусоидальных величин.
Операции с векторами символическим методом.
Три формы записи комплексных чисел.
Математические операции с комплексными числами.
Запись комплексных изображений по их временным оригиналам.
Производная и интеграл от комплексного выражения.
Расчеты простейших электрических цепей с помощью комплексных выражений.
Комплексная проводимость.
Расчеты параллельных RL- и RС-цепей.
Мощность.
Эквивалентные двухполюсники.
Треугольники резистивных, реактивных и полных величин.
Общий случай расчета цепей при гармоническом воздействии.
Расчеты комплексных чисел с помощью программируемого микрокалькулятора.
Расчеты с помощью ПМК цепей, требующих решения системы комплексных уравнений.
Пассивные фазосдвигающие цепи.
Активный фазовращатель.
Вопросы для самопроверки.Цепи RL- и RC- при гармоническом воздействии на переменной частоте.
Входные амплитудно-частотные и фазочастотные характеристики.
Неразветвленные RL- и RС-цепи.
Входные АЧХ и ФЧХ разветвленных цепей с одним накопителем энергии.
Передаточные функции.
Построение кривых передаточных ФЧХ.
Расчеты частотных характеристик сложных цепей.
Некоторые сведения о топологии цепей. Составление матрицы главных сечений.
Ввод в машину исходных данных.
Вопросы для самопроверки.Резонансные явления в одиночных колебательных контурах.
Понятие о свободных колебаниях в LC-цепи.
Последовательная RLC-цепь при периодическом гармоническом воздействии.
Добротность.
Замена параллельной RC-цепи эквивалентной последовательной.
Добротность нагруженного контура.
Резонансная частота нагруженного контура.
Расстройки.
Входные характеристики пассивного последовательного контура.
Входной ток в контуре.
Передаточные характеристики пассивного последовательного контура.
Напряжение на индуктивности и резистивном сопротивлении.
Полоса пропускания.
Избирательность контура.
Избирательность контура на граничной частоте.
Технические примеры диапазонов частот различных источников сигналов.
Прохождение через колебательный контур сигналов негармонической формы.
Настройка пассивных контуров.
Определение резонансной частоты и добротности цепи в общем случае.
Электронный аналог колебательного контура.
Пассивный параллельный колебательный контур.
Входные характеристики параллельного контура.
Идеальный параллельный контур.
Токи в ветвях.
Избирательные свойства параллельного контура.
Контуры с автотрансформаторным (неполным) включением.
Элементы колебательного контура. Границы применимости колебательных систем.
Избирательные цепи с "электронной индуктивностью".
Реактивные двухполюсники.
Стандартная форма записи входных сопротивлений реактивных двухполюсников.
Программы для нахождения нулевых и полюсных частот с помощью ПМК.
Вопросы для самопроверки.Связанные системы.
Понятие о взаимной индуктивности.
Последовательная цепь с взаимной индуктивностью.
Экспериментальное определение параметров М и К.
Параллельное соединение катушек с взаимной индуктивностью.
Воздушный трансформатор.
Расчет баланса мощностей в цепях с взаимной индуктивностью.
Экспериментальное определение вносимых сопротивлений.
Т-образная схема замещения воздушного трансформатора.
Коэффициент связи.
Резонансы в связанных системах.
Критическая связь.
Параметр связи.
Вносимые сопротивления в функции.
Входные характеристики связанной системы.
Коэффициент передачи связанной цепи при резонансе в зависимости от значения параметра связи.
Передаточные характеристики связанных систем.
Передаточная функция при критической связи.
Максимальные значения коэффициента передачи у связанных систем.
Полоса пропускания связанных систем.
Характерные значения параметра связи в связанных системах.
Передаточная фазочастотная характеристика.
Вопросы для самопроверки.Цепи при негармонических воздействиях.
Основные понятия. Разложение периодических функций на гармонические составляющие.
Виды симметрии периодических негармонических кривых.
Графическое определение гармонических составляющих.
Спектральное представление сигналов.
Спектры сигналов с прямоугольной последовательностью.
Спектры при изменении длительности импульса и периода сигнала.
Практическая ширина спектров сигналов.
Иерархический ряд сигналов.
Коэффициент искажений.
Форма тока в RL- и ЛС-цепях при воздействии напряжений прямоугольной формы.
Действующее значение напряжений (токов) при негармонических воздействиях.
Среднее за период значение сигналов негармонической формы.
Цепи с открытым и закрытым входами.
Максимальные значения сигналов негармонической формы.
Расчеты цепей при негармонических воздействиях.
Мощность при негармонических воздействиях.
Коэффициент амплитуды.
Вопросы для самопроверки.Нелинейные цепи.
Линейные и нелинейные резистивные сопротивления.
Форма тока в нелинейной цепи при гармоническом воздействии.
Экспериментальное определение ВАХ.
Определение коэффициентов ряда ВАХ по спектральным характеристикам.
Типовые ВАХ.
Нелинейные элементы с управляемой ВАХ.
Умножители частоты.
Графические методы анализа нелинейных резистивных цепей.
Определение рабочих точек нелинейных резистивных элементов.
Понятие аппроксимации характеристик нелинейных элементов.
Катушка с ферромагнитным сердечником. Режимы работы.
Потоки рассеяния.
Индуктивность катушки с замкнутым сердечником.
Трансформатор с ферромагнитным сердечником.
Передаточные амплитудно-частотные характеристики трансформатора.
Автотрансформатор.
Вопросы для самопроверки.Переходные процессы.
Понятие о переходном режиме.
Непрерывность энергии. Законы коммутации.
Понятия: f = -0 и f = +0.
Составление уравнений электрического равновесия цепи при коммутациях.
Практическое время переходного процесса. Постоянная времени цепи.
Напряжения на резистивном сопротивлении и индуктивности.
Сопротивление индуктивного элемента при переходном процессе.
Характер свободной составляющей в цепях первого порядка.
Включение ЛС-цепи на постоянное напряжение.
Противоречие между выборами параметров цепи для установившегося и переходного режимов.
Разряд конденсатора на резистивное сопротивление.
Отключение источников от цепи.
Трансформация импульсов тока с помощью ЛС-цепи.
Переходные процессы в цепях второго порядка.
Свободные процессы в цепи с малым затуханием.
Переходные процессы в RLC-vpim при воздействиях прямоугольной формы.
Выходное напряжение на индуктивном элементе.
Колебательный контур с источником напряжения гармонической формы.
Понятие об операторном методе расчета переходных процессов.
Нахождение временных функций (оригиналов) по операторным изображениям с помощью формулы разложения.
Составление операторных уравнений в цепях с ненулевыми начальными условиями.
Операции дифференцирования и интегрирования в операторной форме.
Достоинства операторного метода расчетов цепей в переходных режимах.
Физический смысл корней знаменателя операторного уравнения.
Единичная функция.
Импульсная функция.
Переходная и импульсная характеристики цепей.
Спектры непериодических сигналов.
Спектр переходной характеристики.
Вопросы для самопроверки.Дифференцирующие и интегрирующие цепи.
Дифференцирующие цепи при периодических воздействиях.
Дифференцирующие цепи при непериодических воздействиях.
Активные дифференцирующие цепи.
Пассивные интегрирующие цепи.
Интегрирование непериодических сигналов.
Вопросы для самопроверки.Краткие сведения о четырехполюсниках.
Вопросы для самопроверки.Электрические фильтры.
Основные понятия.
Пассивные LС-фильтры.
Расчет фильтров по характеристическим параметрам.
Полосовой фильтр.
Пассивные LС-фильтры типов к и т.
Понятие о синтезировании фильтрующих четырехполюсников.
Фильтры с характеристиками Баттерворта, Чебышева, Золотарева.
Исходные данные для расчета фильтров.
Расчет ФНЧ с характеристиками Баттерворта.
Расчет фильтров ФВЧ с характеристиками Баттерворта.
Расчет полосовых фильтров с характеристиками Баттерворта.
Фильтры Чебышева.
Понятие о фильтрах Золотарева.
Влияние потерь.
Понятие о кварцевых фильтрах.
Понятие о магнйтострикционных фильтрах.
Линии задержки.
Задерживающие свойства фильтров иных типов.
Активные фильтры.
Звенья фильтра первого порядка.
Звенья второго порядка.
Определение порядка активного фильтра.
Расчет фазовых характеристик звеньев фильтра.
Переходные характеристики фильтров.
Некоторые замечания к фильтрам Золотарева.
Схемная реализация активного звена первого порядка.
Реализация активного звена второго порядка.
Звенья фильтров с различной добротностью.
Активные фильтры верхних частот.
Активные полосовые фильтры.
Понятие о цепях с переключаемыми конденсаторами.
Вопросы для самопроверки.Список литературы.
Предметный указатель.