Pasividad

Una red activa contiene al menos una fuente de tensión o fuente de corriente que puede suministrar energía a la red indefinidamente. Una red pasiva "Pasividad (electrónica)") no contiene una fuente activa.[14]​.

Una red activa contiene una o más fuentes de fuerza electromotriz. Ejemplos prácticos de tales fuentes incluyen una batería o un generador. Los elementos activos pueden inyectar potencia al circuito, proporcionar ganancia de potencia y controlar el flujo de corriente dentro del circuito.

Las redes pasivas no contienen fuentes de fuerza electromotriz. Están formadas por elementos pasivos como resistencias y condensadores.

Por linealidad

Una red es lineal si sus señales obedecen al principio de superposición; en caso contrario, es no lineal. Las redes pasivas suelen considerarse lineales, pero hay excepciones. Por ejemplo, un inductor con núcleo de hierro puede entrar en saturación "Saturación (magnetismo)") si se conduce con una corriente suficientemente grande. En esta región, el comportamiento del inductor es muy poco lineal.[14]​.

Por grupos

Los componentes pasivos discretos (resistencias, condensadores e inductores) se denominan elementos agrupados porque se supone que toda su resistencia, capacitancia e inductancia se encuentra ("agrupada") en un lugar. Esta filosofía de diseño se denomina circuito de parámetros concentrados y las redes así diseñadas se denominan circuitos de elementos agrupados. Este es el enfoque convencional para el diseño de circuitos. A frecuencias lo suficientemente altas, o para circuitos lo suficientemente largos (como líneas de transmisión de energía), la suposición de los elementos ya no es válida porque hay una fracción significativa de una longitud de onda a través de las dimensiones de los componentes. Para estos casos es necesario un nuevo modelo de diseño, denominado modelo de elementos distribuidos"). Las redes diseñadas según este modelo se denominan circuitos de elementos distribuidos").[14]​.

Un circuito de elementos distribuidos que incluye algunos componentes lumped se denomina diseño semi-lumped (Circuito de parámetros concentrados). Un ejemplo de circuito semi-lumped es el Filtro comb.

Otra clasificación

Los circuitos eléctricos se pueden clasificar en función de distintos criterios: la señal, el régimen, los componentes o la configuración. Conforme a estos criterios, se pueden distinguir las siguientes clasificaciones[14]​:.

Clasificación de las fuentes

Las fuentes pueden clasificarse en fuentes independientes y fuentes dependientes.

Una fuente independiente ideal mantiene la misma tensión o corriente independientemente de los demás elementos presentes en el circuito. Su valor es constante (CC) o sinusoidal (CA). La intensidad de la tensión o de la corriente no se ve modificada por ninguna variación en la red conectada.[14]​.

Las fuentes dependientes") dependen de un elemento concreto del circuito para suministrar la potencia o la tensión o la corriente dependiendo del tipo de fuente que sea, es decir, fuente de voltaje o una fuente de corriente cuyo valor depende de un voltaje o corriente en otra parte de la red.[14]​.

Las leyes fundamentales que rigen en cualquier circuito eléctrico son:.

Si el circuito contiene componentes no lineales y reactivos, pueden necesitarse otras leyes más complejas. Su aplicación genera un sistema de ecuaciones que puede resolverse ya sea de forma algebraica o numérica.

Para diseñar cualquier circuito eléctrico, ya sea analógico o digital, los ingenieros eléctricos deben ser capaces de predecir las tensiones y corrientes de todo el circuito. Los circuitos lineales, es decir, circuitos con la misma frecuencia de entrada y salida, pueden analizarse a mano usando la teoría de los números complejos. Otros circuitos solo pueden analizarse con programas informáticos especializados o con técnicas de estimación como el método de linealización.

Los programas informáticos de simulación de circuitos, como SPICE, y lenguajes como VHDL y Verilog, permiten a los ingenieros diseñar circuitos sin el tiempo, gasto y riesgo que tiene el construir un circuito prototipo.

Si el circuito eléctrico tiene componentes no lineales y reactivos, pueden necesitarse otras leyes mucho más complejas. Al aplicar estas leyes o teoremas se producirá un sistema de ecuaciones lineales que puede resolverse manualmente o por computadora u ordenador.

Contenido

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

Linealización alrededor del punto de funcionamiento

Cuando se enfrenta a un nuevo circuito, el software primero intenta encontrar una solución de estado estable, es decir, uno donde todos los nodos se ajustan a la ley de corriente de Kirchhoff y los voltajes a través de cada elemento del circuito se ajustan a las ecuaciones de voltaje/corriente que gobiernan ese elemento.

Una vez encontrada la solución de estado estacionario, se conocen los puntos de funcionamiento") de cada elemento del circuito. Para un análisis de pequeña señal, cada elemento no lineal puede ser linealizado alrededor de su punto de operación para obtener la estimación de pequeña señal de los voltajes y corrientes. Se trata de una aplicación de la Ley de Ohm. La matriz del circuito lineal resultante puede resolverse con eliminación gaussiana.

Aproximación lineal a trozos

Software como la interfaz PLECS") para Simulink utiliza la aproximación Piecewise linear function de las ecuaciones que gobiernan los elementos de un circuito. En matemáticas y estadística, una función lineal por partes, PL o segmentada (piecewise linear function) es una función de valor real de una variable real, cuya gráfica se compone exclusivamente de segmentos de línea recta.[15]​ El circuito se trata como una red completamente lineal de diodos ideales"). Cada vez que un diodo pasa de encendido a apagado o viceversa, cambia la configuración de la red lineal. Añadir más detalles a la aproximación de las ecuaciones aumenta la precisión de la simulación, pero también su tiempo de ejecución.

Pasividad

Una red activa contiene al menos una fuente de tensión o fuente de corriente que puede suministrar energía a la red indefinidamente. Una red pasiva "Pasividad (electrónica)") no contiene una fuente activa.[14]​.

Una red activa contiene una o más fuentes de fuerza electromotriz. Ejemplos prácticos de tales fuentes incluyen una batería o un generador. Los elementos activos pueden inyectar potencia al circuito, proporcionar ganancia de potencia y controlar el flujo de corriente dentro del circuito.

Las redes pasivas no contienen fuentes de fuerza electromotriz. Están formadas por elementos pasivos como resistencias y condensadores.

Por linealidad

Una red es lineal si sus señales obedecen al principio de superposición; en caso contrario, es no lineal. Las redes pasivas suelen considerarse lineales, pero hay excepciones. Por ejemplo, un inductor con núcleo de hierro puede entrar en saturación "Saturación (magnetismo)") si se conduce con una corriente suficientemente grande. En esta región, el comportamiento del inductor es muy poco lineal.[14]​.

Por grupos

Los componentes pasivos discretos (resistencias, condensadores e inductores) se denominan elementos agrupados porque se supone que toda su resistencia, capacitancia e inductancia se encuentra ("agrupada") en un lugar. Esta filosofía de diseño se denomina circuito de parámetros concentrados y las redes así diseñadas se denominan circuitos de elementos agrupados. Este es el enfoque convencional para el diseño de circuitos. A frecuencias lo suficientemente altas, o para circuitos lo suficientemente largos (como líneas de transmisión de energía), la suposición de los elementos ya no es válida porque hay una fracción significativa de una longitud de onda a través de las dimensiones de los componentes. Para estos casos es necesario un nuevo modelo de diseño, denominado modelo de elementos distribuidos"). Las redes diseñadas según este modelo se denominan circuitos de elementos distribuidos").[14]​.

Un circuito de elementos distribuidos que incluye algunos componentes lumped se denomina diseño semi-lumped (Circuito de parámetros concentrados). Un ejemplo de circuito semi-lumped es el Filtro comb.

Otra clasificación

Los circuitos eléctricos se pueden clasificar en función de distintos criterios: la señal, el régimen, los componentes o la configuración. Conforme a estos criterios, se pueden distinguir las siguientes clasificaciones[14]​:.

Clasificación de las fuentes

Las fuentes pueden clasificarse en fuentes independientes y fuentes dependientes.

Una fuente independiente ideal mantiene la misma tensión o corriente independientemente de los demás elementos presentes en el circuito. Su valor es constante (CC) o sinusoidal (CA). La intensidad de la tensión o de la corriente no se ve modificada por ninguna variación en la red conectada.[14]​.

Las fuentes dependientes") dependen de un elemento concreto del circuito para suministrar la potencia o la tensión o la corriente dependiendo del tipo de fuente que sea, es decir, fuente de voltaje o una fuente de corriente cuyo valor depende de un voltaje o corriente en otra parte de la red.[14]​.

Las leyes fundamentales que rigen en cualquier circuito eléctrico son:.

Si el circuito contiene componentes no lineales y reactivos, pueden necesitarse otras leyes más complejas. Su aplicación genera un sistema de ecuaciones que puede resolverse ya sea de forma algebraica o numérica.

Para diseñar cualquier circuito eléctrico, ya sea analógico o digital, los ingenieros eléctricos deben ser capaces de predecir las tensiones y corrientes de todo el circuito. Los circuitos lineales, es decir, circuitos con la misma frecuencia de entrada y salida, pueden analizarse a mano usando la teoría de los números complejos. Otros circuitos solo pueden analizarse con programas informáticos especializados o con técnicas de estimación como el método de linealización.

Los programas informáticos de simulación de circuitos, como SPICE, y lenguajes como VHDL y Verilog, permiten a los ingenieros diseñar circuitos sin el tiempo, gasto y riesgo que tiene el construir un circuito prototipo.

Si el circuito eléctrico tiene componentes no lineales y reactivos, pueden necesitarse otras leyes mucho más complejas. Al aplicar estas leyes o teoremas se producirá un sistema de ecuaciones lineales que puede resolverse manualmente o por computadora u ordenador.

Contenido

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

Linealización alrededor del punto de funcionamiento

Cuando se enfrenta a un nuevo circuito, el software primero intenta encontrar una solución de estado estable, es decir, uno donde todos los nodos se ajustan a la ley de corriente de Kirchhoff y los voltajes a través de cada elemento del circuito se ajustan a las ecuaciones de voltaje/corriente que gobiernan ese elemento.

Una vez encontrada la solución de estado estacionario, se conocen los puntos de funcionamiento") de cada elemento del circuito. Para un análisis de pequeña señal, cada elemento no lineal puede ser linealizado alrededor de su punto de operación para obtener la estimación de pequeña señal de los voltajes y corrientes. Se trata de una aplicación de la Ley de Ohm. La matriz del circuito lineal resultante puede resolverse con eliminación gaussiana.

Aproximación lineal a trozos

Software como la interfaz PLECS") para Simulink utiliza la aproximación Piecewise linear function de las ecuaciones que gobiernan los elementos de un circuito. En matemáticas y estadística, una función lineal por partes, PL o segmentada (piecewise linear function) es una función de valor real de una variable real, cuya gráfica se compone exclusivamente de segmentos de línea recta.[15]​ El circuito se trata como una red completamente lineal de diodos ideales"). Cada vez que un diodo pasa de encendido a apagado o viceversa, cambia la configuración de la red lineal. Añadir más detalles a la aproximación de las ecuaciones aumenta la precisión de la simulación, pero también su tiempo de ejecución.