Passividade

Uma rede ativa contém pelo menos uma fonte de tensão ou fonte de corrente que pode fornecer energia à rede indefinidamente. Uma rede passiva "Passividade (eletrônica)") não contém uma fonte ativa.[14]​.

Uma rede ativa contém uma ou mais fontes de força eletromotriz. Exemplos práticos de tais fontes incluem uma bateria ou um gerador. Os elementos ativos podem injetar energia no circuito, fornecer ganho de potência e controlar o fluxo de corrente dentro do circuito.

As redes passivas não contêm fontes de força eletromotriz. Eles são compostos de elementos passivos, como resistores e capacitores.

Por linearidade

Uma rede é linear se seus sinais obedecem ao princípio da superposição; caso contrário, é não linear. As redes passivas são frequentemente consideradas lineares, mas há exceções. Por exemplo, um indutor com núcleo de ferro pode entrar em saturação "Saturação (magnetismo)") se for acionado com uma corrente suficientemente grande. Nesta região, o comportamento do indutor é muito não linear.[14]​.

Por grupos

Componentes passivos discretos (resistores, capacitores e indutores) são chamados de elementos agrupados porque todas as suas resistências, capacitâncias e indutâncias são consideradas ("agrupadas") em um só lugar. Esta filosofia de projeto é chamada de circuito de parâmetros concentrados e as redes assim projetadas são chamadas de circuitos de elementos concentrados. Esta é a abordagem convencional para projeto de circuitos. Em frequências suficientemente altas, ou para circuitos suficientemente longos (como linhas de transmissão de energia), a suposição do elemento não é mais válida porque há uma fração significativa de comprimento de onda nas dimensões do componente. Para estes casos, é necessário um novo modelo de projeto, denominado “modelo de elementos distribuídos”). Redes projetadas de acordo com este modelo são chamadas de circuitos de elementos distribuídos").[14]​.

Um circuito de elementos distribuídos que inclui alguns componentes agrupados é chamado de projeto semi-agrupado. Um exemplo de circuito semi-grumado é o Filtro Comb.

Outra classificação

Os circuitos elétricos podem ser classificados com base em diferentes critérios: sinal, velocidade, componentes ou configuração. De acordo com estes critérios, podem ser distinguidas as seguintes classificações[14]​:.

Classificação de fontes

As fontes podem ser classificadas em fontes independentes e fontes dependentes.

Uma fonte independente ideal mantém a mesma tensão ou corrente independentemente dos demais elementos presentes no circuito. Seu valor é constante (DC) ou senoidal (AC). A intensidade da tensão ou corrente não é modificada por qualquer variação na rede conectada.[14]​.

Fontes dependentes") dependem de um elemento de circuito específico para fornecer energia ou tensão ou corrente dependendo do tipo de fonte que seja, ou seja, uma fonte de tensão ou uma fonte de corrente cujo valor depende de uma tensão ou corrente em outro local da rede.[14]​.

As leis fundamentais que regem qualquer circuito elétrico são:

Se o circuito contiver componentes não lineares e reativos, outras leis mais complexas poderão ser necessárias. Sua aplicação gera um sistema de equações que pode ser resolvido algebricamente ou numericamente.

Para projetar qualquer circuito elétrico, seja analógico ou digital, os engenheiros elétricos devem ser capazes de prever as tensões e correntes de todo o circuito. Circuitos lineares, isto é, circuitos com a mesma frequência de entrada e saída, podem ser analisados ​​manualmente usando a teoria dos números complexos. Outros circuitos só podem ser analisados ​​com programas de computador especializados ou com técnicas de estimativa como o método de linearização.

Softwares de simulação de circuitos, como SPICE, e linguagens como VHDL e Verilog, permitem que os engenheiros projetem circuitos sem o tempo, o custo e o risco de construir um protótipo de circuito.

Se o circuito elétrico tiver componentes não lineares e reativos, outras leis muito mais complexas poderão ser necessárias. A aplicação dessas leis ou teoremas produzirá um sistema de equações lineares que pode ser resolvido manualmente ou por computador.

Contenido

Circuitos más complejos pueden ser analizados numéricamente con software como SPICE o Gnucap, o simbólicamente usando software como SapWin").[nota 1]​.

Linearização em torno do ponto de operação

Quando confrontado com um novo circuito, o software primeiro tenta encontrar uma solução em estado estacionário, ou seja, uma onde todos os nós estejam em conformidade com a lei de corrente de Kirchhoff e as tensões em cada elemento do circuito estejam em conformidade com as equações de tensão/corrente que governam esse elemento.

Uma vez encontrada a solução de estado estacionário, os pontos operacionais") de cada elemento do circuito são conhecidos. Para análise de pequenos sinais, cada elemento não linear pode ser linearizado em torno de seu ponto operacional para obter a estimativa de pequenos sinais das tensões e correntes. Esta é uma aplicação da Lei de Ohm. A matriz de circuito linear resultante pode ser resolvida com eliminação gaussiana.

Aproximação linear por partes

Softwares como a interface PLECS para Simulink usam a aproximação da função linear por partes das equações que governam os elementos de um circuito. Em matemática e estatística, uma função linear por partes é uma função com valor real de uma variável real, cujo gráfico é composto exclusivamente por segmentos de linha reta. O circuito é tratado como uma rede completamente linear de diodos ideais. Cada vez que um diodo passa de ligado para desligado ou vice-versa, a configuração da rede linear muda. Adicionar mais detalhes à aproximação das equações aumenta a precisão da simulação, mas também o seu tempo de execução.

Passividade

Uma rede ativa contém pelo menos uma fonte de tensão ou fonte de corrente que pode fornecer energia à rede indefinidamente. Uma rede passiva "Passividade (eletrônica)") não contém uma fonte ativa.[14]​.

Uma rede ativa contém uma ou mais fontes de força eletromotriz. Exemplos práticos de tais fontes incluem uma bateria ou um gerador. Os elementos ativos podem injetar energia no circuito, fornecer ganho de potência e controlar o fluxo de corrente dentro do circuito.

As redes passivas não contêm fontes de força eletromotriz. Eles são compostos de elementos passivos, como resistores e capacitores.

Por linearidade

Uma rede é linear se seus sinais obedecem ao princípio da superposição; caso contrário, é não linear. As redes passivas são frequentemente consideradas lineares, mas há exceções. Por exemplo, um indutor com núcleo de ferro pode entrar em saturação "Saturação (magnetismo)") se for acionado com uma corrente suficientemente grande. Nesta região, o comportamento do indutor é muito não linear.[14]​.

Por grupos

Componentes passivos discretos (resistores, capacitores e indutores) são chamados de elementos agrupados porque todas as suas resistências, capacitâncias e indutâncias são consideradas ("agrupadas") em um só lugar. Esta filosofia de projeto é chamada de circuito de parâmetros concentrados e as redes assim projetadas são chamadas de circuitos de elementos concentrados. Esta é a abordagem convencional para projeto de circuitos. Em frequências suficientemente altas, ou para circuitos suficientemente longos (como linhas de transmissão de energia), a suposição do elemento não é mais válida porque há uma fração significativa de comprimento de onda nas dimensões do componente. Para estes casos, é necessário um novo modelo de projeto, denominado “modelo de elementos distribuídos”). Redes projetadas de acordo com este modelo são chamadas de circuitos de elementos distribuídos").[14]​.

Um circuito de elementos distribuídos que inclui alguns componentes agrupados é chamado de projeto semi-agrupado. Um exemplo de circuito semi-grumado é o Filtro Comb.

Outra classificação

Os circuitos elétricos podem ser classificados com base em diferentes critérios: sinal, velocidade, componentes ou configuração. De acordo com estes critérios, podem ser distinguidas as seguintes classificações[14]​:.

Classificação de fontes

As fontes podem ser classificadas em fontes independentes e fontes dependentes.

Uma fonte independente ideal mantém a mesma tensão ou corrente independentemente dos demais elementos presentes no circuito. Seu valor é constante (DC) ou senoidal (AC). A intensidade da tensão ou corrente não é modificada por qualquer variação na rede conectada.[14]​.

Fontes dependentes") dependem de um elemento de circuito específico para fornecer energia ou tensão ou corrente dependendo do tipo de fonte que seja, ou seja, uma fonte de tensão ou uma fonte de corrente cujo valor depende de uma tensão ou corrente em outro local da rede.[14]​.

As leis fundamentais que regem qualquer circuito elétrico são:

Se o circuito contiver componentes não lineares e reativos, outras leis mais complexas poderão ser necessárias. Sua aplicação gera um sistema de equações que pode ser resolvido algebricamente ou numericamente.

Para projetar qualquer circuito elétrico, seja analógico ou digital, os engenheiros elétricos devem ser capazes de prever as tensões e correntes de todo o circuito. Circuitos lineares, isto é, circuitos com a mesma frequência de entrada e saída, podem ser analisados ​​manualmente usando a teoria dos números complexos. Outros circuitos só podem ser analisados ​​com programas de computador especializados ou com técnicas de estimativa como o método de linearização.

Softwares de simulação de circuitos, como SPICE, e linguagens como VHDL e Verilog, permitem que os engenheiros projetem circuitos sem o tempo, o custo e o risco de construir um protótipo de circuito.

Se o circuito elétrico tiver componentes não lineares e reativos, outras leis muito mais complexas poderão ser necessárias. A aplicação dessas leis ou teoremas produzirá um sistema de equações lineares que pode ser resolvido manualmente ou por computador.

Contenido

Circuitos más complejos pueden ser analizados numéricamente con software como SPICE o Gnucap, o simbólicamente usando software como SapWin").[nota 1]​.

Linearização em torno do ponto de operação

Quando confrontado com um novo circuito, o software primeiro tenta encontrar uma solução em estado estacionário, ou seja, uma onde todos os nós estejam em conformidade com a lei de corrente de Kirchhoff e as tensões em cada elemento do circuito estejam em conformidade com as equações de tensão/corrente que governam esse elemento.

Uma vez encontrada a solução de estado estacionário, os pontos operacionais") de cada elemento do circuito são conhecidos. Para análise de pequenos sinais, cada elemento não linear pode ser linearizado em torno de seu ponto operacional para obter a estimativa de pequenos sinais das tensões e correntes. Esta é uma aplicação da Lei de Ohm. A matriz de circuito linear resultante pode ser resolvida com eliminação gaussiana.

Aproximação linear por partes

Softwares como a interface PLECS para Simulink usam a aproximação da função linear por partes das equações que governam os elementos de um circuito. Em matemática e estatística, uma função linear por partes é uma função com valor real de uma variável real, cujo gráfico é composto exclusivamente por segmentos de linha reta. O circuito é tratado como uma rede completamente linear de diodos ideais. Cada vez que um diodo passa de ligado para desligado ou vice-versa, a configuração da rede linear muda. Adicionar mais detalhes à aproximação das equações aumenta a precisão da simulação, mas também o seu tempo de execução.