Articles

2.17 otevřený obvod a zkrat

konečná elektronika: praktický návrh a analýza obvodů
zvláštní chování při dvou extrémech odporu: nula a nekonečno. 4 min čtení

otevřený obvod a zkrat jsou dva speciální termíny, které představují opačné extrémy číselné linie odporu.

můžeme se podívat na obvod tím, že se podíváme na jakoukoli dvojici exponovaných svorek:

v kontextu jakýchkoli dvou svorek obvodu:

zkrat znamená, že obě svorky jsou externě spojeny s odporem R=0, stejně jako ideální vodič. To znamená, že pro jakoukoli aktuální hodnotu existuje nulový rozdíl napětí. (Všimněte si, že skutečné dráty mají nenulový odpor!)

otevřený obvod znamená, že obě svorky jsou body jsou externě odpojeny, což odpovídá odporu R=∞. To znamená, že mezi oběma svorkami může protékat nulový proud, bez ohledu na rozdíl napětí. (Všimněte si, že velmi vysoké napětí může způsobit proudové oblouky i přes velké vzduchové nebo vakuové mezery!)

koncept pohledu do dvou terminálů obvodu a pohledu na chování v těchto dvou extrémech je silný.

v teorii i praxi nemá slovo „externě“ žádný specifický význam. Je to libovolná hranice, která odděluje „původní“ chování obvodu od nového chování, když provádíme určité úpravy na jakémkoli páru uzlů. Tato umělá hranice považuje zbytek obvodu, části vnitřní do černé skříňky, za nemodifikované. Tímto předpokladem můžeme provést pouze jednu malou změnu mimo černou skříňku a vidět její účinek na černou skříňku.

použití v praktickém měření

ideálním voltmetrem je otevřený obvod. Otevřený obvod je omezující aproximace pro skutečný voltmetr, který bude mít nějaký velký (ale ne nekonečný) odpor.

ideálním ampérmetrem je zkrat. Zkrat je omezující aproximace pro skutečný ampérmetr, který bude mít nějaký malý (ale ne nulový) odpor.

viz multimetry & sekce MĚŘENÍ pro více informací.

použití v teoretické analýze

stejně jako voltmetr a ampérmetr měří připojením dvou sond k obvodu, teoretická analýza se často provádí při pohledu na pouhé dva uzly obvodu.

otevřený a zkrat poskytují dva užitečné body na křivce V-I.

zejména:

  • napětí otevřeného obvodu je rozdíl napětí měřený mezi dvěma svorkami, když není čerpán nebo napájen žádný proud.
  • zkratový proud je proud, který teče, když jsou svorky nuceny mít nulový rozdíl napětí.

tyto dvě hodnoty použijeme v ekvivalentních a Nortonových obvodech.

Použití v Robustním provedení

praktický design, rádi bychom obvodů stavíme přežít oba normální podmínky jsou určeny pro, a některé neobvyklé podmínky, že se občas stává, ale nemělo by být dovoleno způsobit trvalé poškození.

otevřené obvody se dějí, i když jsou nežádoucí. Například, kdykoli je něco odpojeno nebo odpojeno, máme stav otevřeného obvodu.

zkraty se také vyskytují, i když jsou nežádoucí. Například, pokud je konektor na okamžik šortky přes dvě svorky, pokud je vložena, nebo malé kovové holení skončí na špatném místě, budeme mít zkrat stavu.

pokud je to možné, bychom měli design pro otevření a zkratu, aby se stalo na různých místech v obvodu, zejména na exponované vstupy a výstupy. Měli bychom navrhnout tak, aby jakékoli poruchy byly dočasné a / nebo obnovitelné, například s jističem.

Použití ve Výrobě

Záměrné R=0 Ω rezistory (zkrat) jsou někdy přidány do desky s tištěnými spoji, protože projektant chce flexibilitu, chcete-li změnit hodnotu, aniž by museli předělat plošnými spoji později, pokud budou chtít přidat nějakou nenulovou sériový odpor (nebo řady dalších komponent) v budoucnu.

podobně se někdy přidávají záměrné propojovací podložky (otevřený obvod), protože návrhář chce flexibilitu pro připojení sekce později, možná pro přidání paralelního odporu.

obojí umožňuje flexibilní změny při sdílení stejných výrobních režijních nákladů. To udržuje nízké jednotkové náklady a vyhýbá se nákladnému času na přepracování.

Co je Další

V další části Thevenin Rovnocenné a Norton Ekvivalentní Obvody, uvidíme, jak dva-terminál koncept může být použit k vytváření zjednodušené aproximace, co je v „black box obvod“ označené výše.