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6 / 32 · 概念

戴維寧等效保留負載行為

以開路電壓與電阻取代線性電源網路。

從兩個端點觀察的實用方法

含獨立源的線性電阻網路,可在所選埠以戴維寧電壓 VTHV_{TH} 串聯電阻 RTHR_{TH} 表示。等效電路可預測接至該埠的負載電壓與電流。它不保留內部支路電流,也不保留各元件功率。計算前先指定埠的兩個端點。

VTHV_{TH} 是埠的開路電壓。求此獨立源範例的 RTHR_{TH} 時,將理想電壓源設為零,以短路取代;將理想電流源設為零,以開路取代。受控源必須保持作用,並需要測試源方法,這超出第一個範例的範圍。

不必重新開始分析負載分壓器

5 V 分壓器使用上方 10 kΩ 與下方 10 kΩ 電阻。開路輸出為 2.5 V。將 5 V 電源短路後,兩個電阻都從輸出接至接地,因此 RTH=10 kΩ∥10 kΩ=5R_{TH}=10\,\mathrm{k}\Omega\parallel10\,\mathrm{k}\Omega=5 kΩ。接上 10 kΩ 負載,輸出變為 2.5×10/(5+10)=1.6666672.5\times10/(5+10)=1.666667 V,負載電流為 0.166667 mA。

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原始埠: 分壓器 out, 接地
等效電路: 2.5 V 電壓源 --- 5 kohm --- out --- 負載 --- 接地

開路電壓仍為 2.5 V,但從未承諾在所有負載下都是 2.5 V。5 kΩ 源阻抗解釋了下降。用原網路確認:下方 10 kΩ 與負載並聯得到 5 kΩ,5 V 乘以 5/(10+5) 也得到相同結果。

等效電路無法告訴你的事

戴維寧電阻的耗散,通常不等於原分壓器內部的總發熱。元件額定值應使用原電路計算。同樣地,非線性二極體網路可能只在某個偏壓點附近具有局部小訊號等效。使用範圍符合問題的電源模型,並在設計筆記保留原圖,避免精簡模型抹去實體限制。

自己試試看

對此戴維寧電源,哪個負載能讓電壓至少保持開路值的 90%?

查看解說

RL/(5 kΩ + RL) ≥ 0.9 得到 RL ≥ 45 kΩ。45 kΩ 時,輸出為 2.25 V。

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