Чотириполюсники і їх класифікація - студопедія

Чотириполюсниками називають електричні ланцюги, що мають вигляд «чорного ящика» з двома парами доступних затискачів, одна з яких служить входом, а інша - виходом сигналу. У загальному вигляді чотириполюсник зображують, як показано на рис.7.2. До входу чотириполюсника (1-1) підключений джерело електричної енергії з задає напругою і внутрішнім опором. До вихідних затиску (2-2) приєднана навантаження з опором. На вхідних затисках діє напруга; на вихідних - . Через вхідні затиски протікає струм. через вихідні -. Зауважимо, що в ролі джерела і приймача електричної енергії можуть виступати інші чотириполюсники.

Рис.7.2 - Загальний вигляд 4-полюсніка

Рівняння передачі 4-полюсніка. Основним завданням теорії чотириполюсників є встановлення співвідношень між напруженнями на вході і виході і струмами, що протікають через вхідні і вихідні контакти. Рівняння, що дають таку залежність, називаються рівняннями передачі 4-полюсніка. Для лінійних 4-полюснік ці рівняння будуть лінійними. Величини, що зв'язують в рівняннях передачі напруги і струми, називаються параметрами 4-полюсніка.

Складна електричний ланцюг може розглядатися як сукупність 4-полюснік, з'єднаних за певною схемою. Знаючи параметри цих 4-полюснік, можна обчислити параметри складного 4-полюсніка і отримати в результаті залежності між вхідними і вихідними напругами і струмами для всієї вихідної ланцюга.

Крім того, теорія 4-полюснік дозволяє вирішити зворотну задачу: по заданим вхідним і вихідним напруженням і струмів знайти параметри 4-полюсніка і побудувати його схему, розрахувати елементи, тобто вирішити задачу синтезу.

1. Лінійні і нелінійні: Лінійні відрізняються від нелінійних тим, що не містять нелінійних елементів, і тому характеризуються лінійною залежністю вихідних напруги і струму від вхідних.

2. Пасивні і активні: Пасивні не містять джерел енергії, активні - можуть містити залежні і незалежні джерела. Взагалі, лінійний 4-полюсник є активним, якщо при гармонійному збудженні середня потужність сигналу на виході більше потужності сигналу на вході. І такі ланцюга вважаються лінійними тільки при досить малій амплітуді вхідних сигналів. Прикладом активного 4-полюсніка з залежними джерелами може служити будь-який підсилювач, прикладом пасивного - LC-фільтр.

3. За структурою: мостові і сходові: Г-образні, П-образні, Т-образні, П-подібні. Проміжне становище займають Т-образні мостові (або Т-перекриті) схеми 4-полюснік.

4. Симетричні і несиметричні: в симетричному зміна місцями вхідних і вихідних затискачів не змінює напруг і струмів в ланцюзі, з якої він з'єднаний. 4-полюснік, крім електричної симетрії, можуть мати структурну, яка визначається щодо вертикальної осі симетрії. Так, П-подібний, Т-подібний і Т-перекритий матимуть вертикальну вісь симетрії при Z1 = Z3. Мостова схема структурно симетрична по визначенню. Очевидно, 4-полюснік, симетричні структурно, будуть володіти і електричної симетрією.

Мал. 7.3 - Види 4-полюснік за структурою

5. Урівноважені і неврівноважені: Урівноважені мають горизонтальну вісь симетрії (бруківка схема) і використовуються, коли потрібно зробити затискачі симетричними щодо будь-якої точки (наприклад, землі). Можна зробити врівноваженою будь-яку зі сходових схем 4-полюснік.

6. Оборотні і необоротні: оборотні дозволяють передавати енергію в обох напрямках; для них справедлива теорема взаємності або оборотності, відповідно до якої ставлення напруги на вході до току на виході не змінюється при зміні місцями затискачів.