电路的信号流图

电器工程 转换功能 信号论
2022-01-04 07:37:18

我是一名学生,我的问题是寻找一个简单电路的信号流图。

在此处输入图像描述

我找到了具有 \$U_k\$ 潜力的 \$k\$ 节点的上述公式。书中说这是使用节点电位构建信号流图的基础。

\$k\$ 是节点的编号,

\$U_k\$ 很有潜力,

\$S_k\$ 来自节点 \$k\$ 的导纳之和

\$Y_{jk}\$ 是具有 \$U_j\$ 势能的 \$j\$ 节点与 \$k\$ 节点之间的导纳

\$I_{gk}\$ 是 \$k\$ 节点中电流的代数和(如果电流进入节点,则为正号,如果电流退出节点,则为负号)

接下来,我们需要找到传递函数 \$H(s)= \frac{U_2(s)}{E(s)}\$ 的电路示例: 双T连接的无源RC电路

他们在书中写了下一个线性系统:

$$U_1S_1 = GE + GU_2$$

$$U_2S_2 = GU_1 + sCU_3$$

$$U_3S_3 = sCE + sCU_2$$

在哪里:

$$\要求{取消} \取消{S_1 = 2(sC + G)}$$

$$S_1 = 2G + sC$$

$$S_2 = sC + G$$

$$S_3 = 2(sC + G)$$

\$G\$ 是导纳的实部 \$Y_{jk}\$ 或 \$G = \frac {1}{R}\$。

从上述方程中,他们发现每个节点的电势方程为:

$$U_1 = \frac{G}{S_1}E + \frac{G}{S_1}U_2$$

$$U_2 = \frac {G}{S_2}U_1 + \frac {sC}{S_2}U_3$$

$$U_3 = \frac{sC}{S_3}E + \frac{sC}{S_3}U_2$$

生成的信号流图为:在此处输入图像描述

如果 \$S_k\$ 是来自 \$k\$ 节点的导纳之和,他们如何计算 \$ S_1 = 2(sC + G) \$

我理解节点2: \$S_2 = sC + G \$ (因为我从节点 1 到节点 2 有一个电阻器,从节点3到节点2一个电容器

为什么对于节点 1:\$S_1\$ 表达式不是 \$S_1 = 2G + sC\$?书上写错了吗?


稍后编辑:\$S_1\$ 的正确表达式确实是 \$S_1 = 2G + sC\$。

第一个公式的电流在哪里?


稍后编辑:该术语等于零。

我需要了解,因为我必须找到该电路的信号流图,并根据该图使用 Mason 规则找到传递函数: 在此处输入图像描述

希望可以有人帮帮我!提前致谢!

最好的问候,丹尼尔

1个回答

让我使用字母 A、B 和 C 标记电路中的中间节点,如下所示。

在此处输入图像描述

可以重新排列节点 A、B 和 C 处的节点方程以获得下面给出的三个方程。

$$\begin{align}U_AS_A &= CsU_1 + CsU_B\tag1\\ U_BS_B &= \frac{G}{2}U_1 + GU_2+CsU_A\tag2\\ U_CS_C &= GU_1 + G'U_2\tag3\end{对齐}$$

其中,\$G=\frac{1}{R}\$,\$G'=\frac{1}{K}\$。\$U_A、U_B\$ 和 \$U_C\$ 分别是节点 A、B 和 C 处的势。而\$S_A、S_B\$和\$S_C\$定义如下:

$$\begin{align}S_A &= G+2Cs\\ S_B &= \frac{3}{2}G + Cs\\ S_C &=G+G'\end{align}$$

设运算放大器的增益为 \$A_{op}\$ 和 \$A_{op}\rightarrow \infty\$。现在运算放大器的输出电压可以写成:

$$U_2 = A_{op}(U_B-U_C)|_{A_{op}\rightarrow\infty}\tag4$$

从方程 (1) 到 (3),节点处的势可以写为: $$\begin{align}U_A &= \frac{Cs}{S_A}U_1+\frac{Cs}{S_A}U_B\tag5\\ U_B &= \frac{G}{2S_B}U_1+\frac{G}{S_B}U_2+\frac{Cs}{S_B}U_A\tag6\\ U_C &= \frac{G}{S_C}U_1+\frac{G '}{S_C}U_2\tag7\end{对齐}$$

可以使用 (4) 到 (7) 的等式绘制信号流图,如下所示:

在此处输入图像描述

您可以在简化计算的同时应用限制 \$A_{op}\rightarrow \infty\$。