Circuito equivalente - Equivalent circuit
Na engenharia e na ciência elétrica, um circuito equivalente se refere a um circuito teórico que retém todas as características elétricas de um determinado circuito. Freqüentemente, busca-se um circuito equivalente que simplifique o cálculo e, de forma mais ampla, essa é a forma mais simples de um circuito mais complexo para auxiliar na análise. Em sua forma mais comum, um circuito equivalente é feito de elementos lineares passivos. No entanto, são usados circuitos equivalentes mais complexos que também se aproximam do comportamento não linear do circuito original. Esses circuitos mais complexos costumam ser chamados de macromodelos do circuito original. Um exemplo de macromodelo é o circuito Boyle para o amplificador operacional 741.
Exemplos
Equivalentes Thévenin e Norton
Uma das propriedades mais surpreendentes da teoria do circuito linear relaciona-se à capacidade de tratar qualquer circuito de dois terminais, não importa o quão complexo, pois se comporta apenas como uma fonte e uma impedância, que têm uma de duas formas de circuito equivalentes simples:
- Equivalente de Thévenin - Qualquer circuito linear de dois terminais pode ser substituído por uma única fonte de tensão e uma impedância em série.
- Equivalente de Norton - Qualquer circuito linear de dois terminais pode ser substituído por uma fonte de corrente e uma impedância paralela.
No entanto, a impedância única pode ser de complexidade arbitrária (em função da frequência) e pode ser irredutível a uma forma mais simples.
Circuitos equivalentes DC e AC
Em circuitos lineares , devido ao princípio de superposição , a saída de um circuito é igual à soma da saída devido apenas às suas fontes CC, e à saída das suas fontes CA apenas. Portanto, a resposta CC e CA de um circuito é freqüentemente analisada de forma independente, usando circuitos equivalentes CC e CA separados que têm a mesma resposta do circuito original às correntes CC e CA, respectivamente. A resposta composta é calculada adicionando as respostas DC e AC:
- Um equivalente CC de um circuito pode ser construído substituindo todas as capacitâncias por circuitos abertos, indutâncias por curtos-circuitos e reduzindo as fontes CA a zero (substituindo as fontes de tensão CA por curtos-circuitos e as fontes de corrente CA por circuitos abertos).
- Um circuito equivalente CA pode ser construído reduzindo todas as fontes CC a zero (substituindo as fontes de tensão CC por curtos-circuitos e fontes de corrente CC por circuitos abertos)
Esta técnica é frequentemente estendida a circuitos não lineares de pequeno sinal , como circuitos de tubo e transistor, linearizando o circuito sobre o ponto Q do ponto de polarização CC , usando um circuito equivalente CA feito pelo cálculo da resistência CA de pequeno sinal equivalente dos componentes não lineares no ponto de viés.
Redes de duas portas
Os circuitos lineares de quatro terminais nos quais um sinal é aplicado a um par de terminais e uma saída é obtida de outro, são freqüentemente modelados como redes de duas portas . Eles podem ser representados por circuitos equivalentes simples de impedâncias e fontes dependentes. Para ser analisada como uma rede de duas portas, as correntes aplicadas ao circuito devem satisfazer a condição da porta : a corrente que entra em um terminal de uma porta deve ser igual à corrente que sai do outro terminal da porta. Ao linearizar um circuito não linear em torno de seu ponto operacional , essa representação de duas portas pode ser feita para transistores: consulte circuitos híbridos de parâmetros pi e h .
Circuitos delta e estrela
Em circuitos de alimentação trifásicos, as fontes e cargas trifásicas podem ser conectadas de duas maneiras diferentes, chamadas de conexão "delta" e conexão "estrela". Ao analisar circuitos, às vezes simplifica a análise para converter entre circuitos estrela e delta equivalentes. Isso pode ser feito com a transformada estrela-delta .
Em biologia
Circuitos equivalentes podem ser usados para descrever eletricamente e modelar a) materiais contínuos ou sistemas biológicos nos quais a corrente não flui realmente em circuitos definidos, ou, b) reatâncias distribuídas, como encontradas em linhas ou enrolamentos elétricos, que não representam componentes discretos. Por exemplo, uma membrana celular pode ser modelada como uma capacitância (ou seja, a bicamada lipídica ) em paralelo com combinações de fonte de voltagem de resistência- CC (ou seja, canais de íons alimentados por um gradiente de íons através da membrana ).
Veja também
Referências
- ^ a b Johnson, DH (2003a). "Origens do conceito de circuito equivalente: o equivalente da fonte de tensão" (PDF) . Atas do IEEE . 91 (4): 636–640. doi : 10.1109 / JPROC.2003.811716 . hdl : 1911/19968 .
- ^ Richard C. Dorf (1997). O Manual de Engenharia Elétrica . Nova York: CRC Press. Fig. 27.4, p. 711. ISBN 978-0-8493-8574-2 .
- ^ Johnson, DH (2003b). "Origens do conceito de circuito equivalente: o equivalente da fonte de corrente" (PDF) . Atas do IEEE . 91 (5): 817–821. doi : 10.1109 / JPROC.2003.811795 .
- ^ PR Gray; PJ Hurst; SH Lewis; RG Meyer (2001). Análise e Projeto de Circuitos Integrados Analógicos (Quarta ed.). Nova York: Wiley. pp. §3.2, p. 172. ISBN 978-0-471-32168-2 .