用信号流图分析模拟电路

[复制链接]
3114|4
 楼主| xukun977 发表于 2013-4-17 15:38 | 显示全部楼层 |阅读模式

梅森在1953年和1956年发表两篇关于信号流图(SFG)理论的**--反馈理论--信号流图的特性,奠定了SFG理论基础。
在80年代的电路书籍中(如1979年的《linear circuit theory》)还用大量篇幅来介绍SFG。后来随着CAD技术的崛起,SFG慢慢地淡出了电路教科书,仅在信号系统或控制理论中有简单叙述。
近年来,随着系统思考(system thinking)哲论提出而不断地深入人心,SFG又在很多电路理论**中出现,比如符号分析技术,就是以SFG理论为基础的,尽管它仍没像矩阵理论那样的完善。SFG在各个领域(如通信)都有应用,各种改进或拓展的新理论也不断涌现,远远超出了信号或控制教科书的层次。
所以,这里想说的主题是:入乡随俗,即SFG理论必须经过大量改造,使其符合模拟电路所独有的特点,才能应用于电路分析,而不能直接生搬硬套。
众多的SFG理论中,适合于电路分析的(尤其是手工分析的),必须具备以下几个条件或者说是特点:

1,要想不需要任何辅助方程,直接从原理图得到SFG,就必须有一套完整规则才能执行,而且该规则不能太复杂;
2,得到SFG后,要想从图形直接得到结果,则同样必须有一套规则,而且该规则不能太复杂;
3,所得的图形,必须能便于计算电压增益、电流增益和阻抗。

以上3个条件中,条件2最容易满足,因为有梅森增益公式;条件1和3一般是冲突的,因为简易规则要求会导致省掉很多变量;条件1和2也经常矛盾,要想能够简易从原理图得SFG,一般所需的规则往往会很复杂。

所以,众多SFG理论中,能全部满足上面条件的几乎没有,相比较而言,MC理论最佳,但存在不适合直接计算电流传输器的缺陷。
一般教科书中只介绍了SFG的化简规则及梅森公式,即对条件2做了详细介绍,但几乎没有考虑条件1和3,所以连生搬硬套都困难。

下面给一简例:
下图为一2阶模拟滤波器,现在用SFG理论求取其传递函数。



首先,由上面的条件1,必须给出OPA的构建图形规则,现在直接给出,见上面的图(b).
如此,可得下面的SFG了:



根据梅森公式,易得传递函数,具体略。

从上面简例可知,SFG之所以比传统的节点或网孔分析法,能较快地得到所需结果,完全是仰仗有执行规则--如梅森公式。
节点法从原理图得方程组的速度,和这里的用规则得SFG相比,可能快一点,但后续的用克拉姆法则之类的算法解方程组明显慢于梅森公式。
SFG更符合模拟电路特点,求解方程组容易导致直观理解的可能性丧失,如极点分离和米勒定理。

以上只是一个简例,距离实用还有些距离,需要记住很多规则,rule1/rule2。。。具体到某种类型电路,还必须有相应的化简规则,所以想熟练掌握需要不少时日.

本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?注册

×

评分

参与人数 1威望 +2 收起 理由
Lgz2006 + 2 赞一个!其实简单的信流图大家几乎天天都在.

查看全部评分

xmar 发表于 2013-4-17 16:16 | 显示全部楼层
学习了。
GavinZ 发表于 2013-4-17 23:12 | 显示全部楼层
完全看不懂,但必须顶一个。
 楼主| xukun977 发表于 2013-4-18 13:42 | 显示全部楼层

说明:上面举的滤波器的例子,纯粹是想“迎合”主题--SFG,所以单单就这个电路本身来说,SFG未必是最佳方法。

绝大多数人学模电时,把精力花在意义不大的公式上了,而且玩的不亦乐乎,应试教育培养出来的能力。



上图:每年批量生产几十万不会解决问题的工程师,遭人耻笑。


如果只是想得到结果,轻轻点击RUN按钮,毫秒之内有结果:

本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?注册

×

评论

虽然本大师并不太同意otala的说法,但这毕竟是将实验结果进行理论分析的可贵行为啊!  发表于 2013-4-18 15:09
个理论上的近似计算说明才好。从实践中,得到一个方法结果,而没有相应的理论分析计算总是有些欠缺。 就像收音机,接错线而导致一项发明。  发表于 2013-4-18 15:08
spice没有问题,很伟大的做法,不真正懂电路的人不会知道让计算机来计算电路的。 虽然通常人们的做法是实验中凑试,但即使这样成功了,也应该有  发表于 2013-4-18 15:07
你也是200000份之一吧?答案是肯定的!  发表于 2013-4-18 14:21
 楼主| xukun977 发表于 2013-4-18 13:43 | 显示全部楼层


本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?注册

×
您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

个人签名:模电讨论兴趣小组群微信号:xukun977

1897

主题

22577

帖子

295

粉丝
快速回复 在线客服 返回列表 返回顶部