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[电路/定理]

酱油启示录——78,以小见大...

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楼主
一直从事教学且涉及点咨询,故两头都了解点。经常有学生问:“实际经验缺乏该何办?”,我通常直接回问道:“你自己的期望年龄是多少?”,“你那几年的学生生涯能占你一生的百分之多少?”。非常简单的道理——正确的时间做正确的事情,通常懂的人不多。一般都以为自己是盖茨、乔布斯等之类的。一直有些相关的从业人员(都是些受过正统教育的正牌工程师)会问些貌似“专业”但基础荒谬的问题,而一般我就会拿几本基础教材给他说,“复习一下吧,温故才能知新”。其实,这也是“围城”,没长熟的想一夜成熟,而长歪了的明白过来也已晚矣。

下面复述几个玩意儿:

1)巴克豪森(Barkhausen)判据

    T(jω) = 1

这是个按正反馈符号约定的等式,含幅度和相位条件。这里需要强调是,这仅是个等式,没有任何不等式或容限的含义,那些“技术”上的玩意儿,仅是些玩意儿而已。

2)尼奎斯特(Nyquist)判据

特征方程(按正反馈符号约定)

    T(S) = 1

的所有特征根都在LHP内,则系统稳定。由此可以得到等价的尼奎斯特判据,具体说明需要点《复变函数》知识。

3)劳斯-赫尔维茨(Routh-Hurwitz)判据

那是和尼奎斯特判据建立在同一个基础之上的另一个判据,所以说与之等价。

4)“环路条件”

“特征方程”对于学工科的都应该知道,但换了个名字——“环路条件”,这立马就晕了。有那么“脆弱”吗?

其实,只要有那么一丁点《电路》基础的,那东西(T(S)=1)一眼就能看明白!从一点出发,逛一圈回到同一点

    U(S) T(S) = U(S)



    (T(S) - 1)U(S) = 0

只要U(S)不是平凡的(即U(S)恒为零),那么就必然有

    T(S) = 1



这本来就是一个好玩的测试,结果那是“晕”了不少....

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沙发
路过打酱油。。|  楼主 | 2014-3-5 10:04 | 只看该作者
引两个例子:

1)简化电容三点式
还是给个实例分析,就是电容三点式振荡器。用两种方法对比,可以看到其等效性。

其中,C1为BE间电容,C2为CE间电容,L为BC间电感,rbe为BE动态电阻,β为电流放大倍数,忽略ro。采用线性分析。

一)直接计算环路增益T

    T = - β Zc1 Zc2/((Zc2 + Zl + Zc1||rbe)(Zc1 + rbe))

其中,Zc1、Zc2、Zl分别为C1、C2、L的阻抗。

按环路条件 T = 1 得方程

    β Zc1 Zc2/(Zc1 + rbe) + Zc2 + Zl + Zc1||rbe = 0

二)“负阻”等效

断开电感,从此端口看进去的阻抗的计算步骤为

    Z0 = Zc2 + Zc1||rbe
    T0 = β Zc1 Zc2/((Zc2 + Zc1||rbe)(Zc1 + rbe))
    T∞ = 0

    Z = Z0(1 + T0)/(1 + T∞)
       = (Zc2 + Zc1||rbe)(1 + β Zc1 Zc2/((Zc2 + Zc1||rbe)(Zc1 + rbe)))
       = Zc2 + Zc1||rbe + β Zc1 Zc2/(Zc1 + rbe)

分离I~U,得环路增益T = - Z / Zl,同样按照环路条件 T = 1 的方程

    Zc2 + Zc1||rbe + βZc1 Zc2/(Zc1 + rbe) + Zl = 0

显然这是一致的。

将器件阻抗表达式代入得特征方程

    L C1 C2 rbe S^3 + L C2 S^2 + (C1 + C2)rbe S + β + 1 = 0

可以由此求一般解,不过这里仅考虑稳态条件。令S=jω代入,得方程组

    -L C2 ω^2 + β + 1 = 0

    -L C1 C2 ω^2 + C1 + C2 = 0

简化得到

    ω^2 = (C1 + C2) / (C1 C2 L)

    C2/C1 = β

这就是稳态条件

可以验证,此时的端口阻抗为纯容性,即电阻部分为零,而容抗的大小等于此时电感的感抗。


2)线性二阶系统
路过,整几个式子:

首先强调一下,在此讨论任何“实体”、非线性(模型)、线性三阶以上等,基本都是扯淡。

“实体”——那基本就不是《电路》,隔靴搔痒无济于事。

非线性——线性都没整明白,扯那玩意儿基本不靠谱,对牛弹琴而已。

线性三阶以上——中学数学都没整明白,那玩意儿难点。

限于此,只能整几个简单的式子(忽略OPA547那个闭环极点),但基本已经能够说明问题。

    T(S) = - A0 F0 Pa Pf/((S + Pa)(S + Pf))

    T(S) = 1

    S^2 + (Pa + Pf)S + Pa Pf(1 + A0 F0) = 0

    λ= (-(Pa + Pf) ± √((Pa - Pf)^2 - 4 Pa Pf A0 F0))/2

    α= -(Pa + Pf)/2,ω=√(Pa Pf A0 F0 - (Pa - Pf)^2/2)

    uo = e^(-αt)(C1 e^(jωt) + C2 e^(-jωt))

仔细看看,那Pa和Pf。此外是否有那么个电感。

注:此仅为“示意性”的东西。

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板凳
mmuuss586| | 2014-3-5 10:27 | 只看该作者
谢谢分享

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地板
路过打酱油。。|  楼主 | 2014-3-5 10:36 | 只看该作者
附加说明:

有人提到“平衡条件”
王衛東的書里叫作平衡條件。


那是非线性平衡条件,其中幅度平衡条件因为

    dT(U)/dU < 0

其实,那是个有点“荒唐”的写法,非线性还弄个T出来。当然,定性地说明点问题那还是说得过去滴....

《非线性》那是一门庞大的学科,而且在某些领域还根本尚未成熟。

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xukun977| | 2014-3-5 10:43 | 只看该作者

楼主因满腹才华却不被世人理解,而喊渊叫区来了。。。

你"一眼就看明白了",我们这100多口人求求群,看了半天都没看懂哇,为何"环路增益T永远都是1"?抓狂!
老抽说:世人皆醉我独醒,看不懂说明太菜!

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chunk| | 2014-3-5 10:57 | 只看该作者
xukun977 发表于 2014-3-5 10:43
楼主因满腹才华却不被世人理解,而喊渊叫区来了。。。

你"一眼就看明白了",我们这100多口人求求群,看了 ...

其实酱油兄也有一个从不懂到懂的过程,那个过程是最重要的,能力都体现在那个过程之中,但他决不会带着别人重走那个过程的。

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7
路过打酱油。。|  楼主 | 2014-3-5 11:05 | 只看该作者
xukun977 发表于 2014-3-5 10:43
楼主因满腹才华却不被世人理解,而喊渊叫区来了。。。

你"一眼就看明白了",我们这100多口人求求群,看了 ...

“冤屈”?不!那是觉得这些人的学费基本是白付了(当然,也许有相当数量是根本没上过学的)。

看到 T(S)=1 都要抓狂的,也就一“菜群”而已....


另外,那错别字能稍微少点吗?《数学》不过关,那《语文》总特像样点吧。

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8
xukun977| | 2014-3-5 11:26 | 只看该作者
chunk 发表于 2014-3-5 10:57
其实酱油兄也有一个从不懂到懂的过程,那个过程是最重要的,能力都体现在那个过程之中,但他决不会带着别 ...


你低估楼主了,你去查看他发言,一直在用"玩",玩电路,玩数学,玩射频微波,敢用玩字,必然是炉火纯青了。哪里还会有不懂的的东东哇??⊙o⊙

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9
maychang| | 2014-3-5 12:20 | 只看该作者
“非线性”远比“线性”复杂,那差得不是一星半点。

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Lgz2006| | 2014-3-5 13:13 | 只看该作者
maychang 发表于 2014-3-5 12:20
“非线性”远比“线性”复杂,那差得不是一星半点。

:handshake

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11
xukun977| | 2014-3-5 14:00 | 只看该作者

如果不掌握一些分析或设计技术,用泰勒级数这些东东对非线性强行硬攻,那可不是差一点的问题了,而是无处下口。

上个世纪6.70年代,便有许多技术书籍,其中勒让德的那本,我找了两年未果,有个北大的学生在网上提供图书馆老书复印,要100元,果断下手。很值。

有了这些分析技术,非线性并非想象中的那么困难,甚至比线性还简单些,这个道理如同低频同射频比,射频虽然复杂但元件少,比如OSCILLATE,PA等,只有1.2个管子,而低频放大器少则几十,多则上百个管子,所以射频还简单点了。

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12
Lgz2006| | 2014-3-6 07:05 | 只看该作者
一位是教书讲学的,一位是下地干活的,一个往东扯一个向西拉。开工啦!

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13
xukun977| | 2014-3-6 11:13 | 只看该作者
Lgz2006 发表于 2014-3-6 07:05
一位是教书讲学的,一位是下地干活的,一个往东扯一个向西拉。开工啦!


才不上你的当,俺们要收工了。

以一个小学生都能听的懂的类比,来结束T=1的争议。
用60分来类比1,则T永远都等于1可类比于下面这句:
第1句.小明的数学成绩永远是60分。

而本帖说的东东可类比于下面这句:
第2句:如果小明数学成绩>60分,则说明他及格了;如果<60分,不及格。60分是临界点。

现在争论是:楼主说上面第一句话和第二句话是等价的。俺们觉得不但不等价,还是毫无因果关系的两句话。

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14
Lgz2006| | 2014-3-6 15:25 | 只看该作者
xukun977 发表于 2014-3-6 11:13
才不上你的当,俺们要收工了。

以一个小学生都能听的懂的类比,来结束T=1的争议。

是俺要开工了。

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15
maychang| | 2014-3-6 22:51 | 只看该作者
“编辑推荐”应该是置顶的吧?
改章程了?

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loushaofeng| | 2014-3-7 22:41 | 只看该作者
太深奥,真的不懂!

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